用于角膜切除的显微角膜刀及方法

专利名称：用于角膜切除的显微角膜刀及方法
背景技术：
本发明涉及用于进行眼科手术的医疗仪器及方法，从而校正角膜的不规则性。更具体地说，本发明涉及称作显微角膜刀的医疗仪器和所使用的刀片，以及用于进行片层角膜切开手术的相关外科疗法。
用于进行角膜切除的第一把显微角膜刀是由Jose I.Barraquer博士于1962年研制的，并在图P1中示出。这种显微角膜刀包括一个导向环，该导向环借助于施加于眼球上的部分真空固定于眼球上。该导向环使眼球固定，保持眼球的张力，并有助于调节角膜切除的直径。称作切头的显微角膜刀的一部分支承在该导向环的通道中，从而由外科医生使该显微角膜刀线性穿过导向环。该切头安装有一个刀片，当仪器沿着由该通道限定的切割轨迹运动时，这个刀片便在一个与通道横切的马达驱动的偏心器的作用下摆动。该切头还安装有一个可移动的、下端平面元件，用来压缩摆动的刀片前的眼球，从而允许刀片来切割一个片层，该片层具有一个与该平面元件压缩的角膜的表面平行的底面。该平面元件可用相似的厚度不同的平面元件来互换，从而改变切除的角膜“盘”的厚度。
自从1962年以来已针对Barraquer显微角膜刀作了许多变化，这其中就包括转让给德国的CarlZeiss-Stiftung的美国专利4,662,370所提出的装置。该′370专利描述了一种这样的显微角膜刀，它具有凸、凹的可换式嵌件，和与角膜啮合并压缩角膜的多个平面，从而完成具有预定形式和曲率的角膜切除。该嵌件固定在一个固定于该导向环上的静止平面元件中。刀片沿着平行于该平面元件的一道切割轨迹移动并沿通道横向振动，其中切割轨迹是由该平面元件和该导向环之间的间隙限定的。
虽然该′370专利中的装置看上去在切割角膜晶状体上是有效的，但它缺少这样的装置，即用来控制或自动控制切头穿过导向环的运动速率，因此容易集中于(bind up in)角膜组织，或者由于外科医生的手在操作中不稳定而导致切除不精确。而且，没有什么明显的装置来改变角膜切除的深度或厚度。另外，相对于片层角膜切开手术(角膜的切开)来说，该装置只局限于用在片层角膜切除手术(keratectomies)(角膜部分的切除)中。
有关控制通过导向环的运动的问题已由US5,133,726中描述的装置予以阐明，该专利已作为专利人为Luis A.Ruiz和Sergio Lenchig G的Re35,241再公告。该′726和′421专利披露了一种显微角膜刀，在图P2中示出，它具有一个齿轮传送组件，用来使仪器以受控速率沿着切割轨迹移动。该齿轮也是由驱动刀片的那个马达驱动的，并与导向环顶上的导轨啮合。因而，虽然相对于′370专利中的仪器来说，该自动传送系统是个改进，但实际上发现由于仪器中的马达重量大，所以会通过装置的手柄产生一个很大的力矩。此时再加上与导向环导轨啮合的齿轮的向前的定位，就导致切头的背面在与该导向环啮合时发生弯曲。在最好的情况下，这将导致仪器在手术过程中运行不平稳并在眼睛中产生不必要的压力波动。在最坏的情况下，这样的弯曲会导致对角膜进行了不规范的切割，就将产生角膜白斑或引起散光。
关于基质内折射手术(intrastromal refractive surgery)，新近有了一定的技术发展，产生了进行不完全的片层颞鼻(temporo-nasal)角膜切开手术的仪器及方法，留下周缘角膜组织没有切割，称为“鼻铰合缝(nasal hinge)”。这个鼻铰合缝使角膜盘上升，从而使基质层曝露在激光下并被切开。将进行基质切开的激光与不完全的片层角膜切开手术结合起来，就称之为“激光基质内屈光性角膜成形术(LASIK)”。
与最初的Barraquer装置有所相似，′726和′421专利的显微角膜刀在切头的下端部分中包括一个前置平面元件，该平面元件可用厚度不同的相似平面元件来互换。不过，对于能替换的平面元件来说，切头的一个槽状部分基本上延伸到刀片的前方，从而容纳该平面元件。这一点以及传送齿轮位于切头外部的事实，将导致表面积相当大，也即仪器的占地面积大。大的占地面积将限制采用显微角膜刀所施行的方式，并且通常要求显微角膜刀从与眼睛相邻的颞区域通过角膜，从而当进行不完全的片层角膜切开手术时产生垂直的鼻铰合缝。该垂直的鼻铰合缝至少具有两个不足之处。首先，在LASIK或其它手术中形成的角膜盘会在手术后垂直移位，和/或由于上眼睑的张开和闭合在一定程度上发生摺叠。其次，角膜盘上的垂直鼻铰合缝的存在使得在校正散光时更有可能无意中将该铰合缝切除，这通常是随着通过角膜的大直径垂直切割而进行的。
′726专利中描述的平面元件或扁平区(plaque)的表面积被设计成基本上在任何时候都压缩整个角膜。这便使眼内压力变得不必要的高，从而不适当地压迫了眼睛并会在手术过程中引起并发症。
在采用已知的显微角膜刀给小眼睛的病人做切除手术时还会出现问题。病人较小的眼结构，尤其是圆周结构在片层角膜切开手术中造成了很大的困难，这是由于外科用仪器的一部分会与该眼结构发生碰撞，并会导致医疗事故。不管怎么努力去采用更可靠的仪器来进行片层角膜切开手术，但由于仪器的外形尺寸和在片层角膜切开手术中所占的必需表面积的原因，增大了显微角膜刀结构的一部分与病人的眼结构相撞的可能性。
在已知系统中，例如在US5,624,456中描述的显微角膜刀中还会出现又一个问题，这个问题与切头与角膜表面接触的方式有关。更具体地说，′456专利中的显微角膜刀引导刀片通过一个限定的平面，从而按照需要来清除病人的眼结构。在这里只是讨论起见，可认为这个平面是一水平的平面，因为病人的头部在手术过程中几乎是水平的。为了能让刀片贯穿角膜，眼睛必须从眼结构向外拉，从而使角膜的一部分位于该水平面之上。这便会在操作中使外科用导向环和眼睛之间产生失吸现象的危险，并潜在着严重的后果。
在相关显微角膜刀技术中出现的其它问题包括需要相互作用的必须持续地维持平滑操作的驱动齿轮，以及吸孔在外科用导向环上的移位受到限制。后一个问题是这样产生的，即由于刀片安装在一个如上所述平坦的水平面中，所以为与切头和刀片相通，就需要在导向环中留出一道畅通路径或导轨。
本发明的目的在于克服在此描述的一个或多个缺陷以及其它缺陷。
发明的简介本发明的目的和优势是通过进行眼球的片层角膜切开手术的改进显微角膜刀及方法来实现的。该显微角膜刀包括一个位于眼球上的导向环组件，和将该导向环暂时固定于眼球的装置。一个切头包含一具有适于进行角膜切除的弧形切割边缘的刀片。一个垂直支承组件与该导向环相连并支承住该切头，使该切头围绕一水平轴转动，从而该切头围绕该水平轴的转动使得刀片沿着一道弧形切割轨迹移动直至与眼球的角膜相接合，从而该刀片的弧形切割边缘切割出一个基本上为圆形的角膜盘。
该刀片可包括一个基本上为长方形的板，所述板具有用来切割的锐利边缘。在一优选实施例中，该板具有使切割边缘呈弧形的光滑、连续的弯曲性。该刀片优选包含钢，并且可包括一种不锈钢合金。一个开口设在该刀片的板中，用来与显微角膜刀的一个刀架元件相啮合。
在一优选的实施例中，该显微角膜刀还包括使切头围绕水平轴转动的装置，从而使刀片至少部分通过角膜运动，从而在片层角膜切开手术中产生一个角膜瓣。因此，该切头包括一个使支承轴进入的开口。该转动装置包括一个在该开口处与该切头相连的壳体。一根输出轴转动安装在该壳体中，并具有一个从该壳体延伸的外侧部分，从而与该切头中的开口相通，并当该壳体与该切头相连时与该支承轴相啮合。在壳体中安装有向该输出轴施加力矩的装置，从而由该力矩施加装置向该输出轴施加的力矩引导该切头和该壳体以受控的速度围绕该支承轴转动。
切头还优选包括一根沿其侧向延伸的支承轴，在该支承轴的两端连接有侧向支承元件，它们从所述切头的相对端延伸出来，与垂直支承组件相啮合。而且，切头优选包括使刀片沿着一道横切于切头的弧形轨迹作来回摆动的装置，从而有助于用刀片进行平滑的切割。
垂直支承组件优选包括一对从导向环向上延伸、相互间隔180°的元件。或者，该垂直支承组件包括一对间隔180°的相对的元件，通过一个侧向支承臂与导向环相互间隔开，该侧向支承臂通过一个从导向环向上延伸的垂直支承臂支承在导向环之上。
本发明还提供了一种为完成片层角膜切开手术而进行角膜切除的方法，它包括的步骤有支承一个切头，使该切头围绕一根高于病人眼睛的水平轴转动，其中该切头安装有一把具有弧形切割边缘的刀片；以及引导该切头围绕该水平轴转动，从而使刀片沿着贯穿角膜的摆动切割轨迹运动。
优选通过将导向环固定于眼球角膜附近的眼球上来支承该切头，从而角膜延伸出来并位于该导向环的上方。该导向环包括一个从导向环向上延伸的支承系统，并且该切头包括一根支承轴，该支承轴与水平轴对齐，并且当该支承轴与该支承系统啮合时便会受该支承系统的限制而不围绕水平轴转动。启动马达引导切头转动，从而将力矩施加到受限制的支承轴，来驱动切头并使刀片沿着贯穿角膜的摆动切割轨迹运动。在沿着该切割轨迹的一个预定的点处，该刀片停止运动，从而形成一个铰合的角膜盖。
在另一方面，本发明提供了一种由下列步骤限定的方法将一导向环固定在眼球角膜附近的眼球上，从而至少角膜的一部分延伸出来并位于该导向环的上方，以及使安装有一刀片的切头围绕一根高于该导向环的水平轴转动，从而该切头的转动使得刀片沿着一摆动切割轨迹运动，该摆动切割轨迹与导向环上方延伸的角膜部分交叉。
刀片可具有一个弧形切割边缘，从而切头的转动产生了一个基本上为圆形的角膜盘，或者具有一个直线切割边缘，从而切头的转动产生了一个基本上为椭圆形的角膜盘。或者，弧形切割边缘也可构造成产生一个基本上为椭圆形的角膜盘，以适合于进行所需的校正。
图8A、8B和8D分别是从不同的视点观察本发明一实施例的切头和驱动齿轮组件的立体图；图8C是图8A、8B和8D所示的切头和驱动齿轮组件的侧视图；图9A是本发明显微角膜刀和导向环组件的一实施例的正视图；图9B、9C和9D是图9A的实施例在角膜切除的起始、中央和末端位置时的侧视图；

图10是代表眼球的球体的立体图，其中一椭圆形的盘已从该球体的上部区域切除；图11是代表眼球的球体的立体图，其中一圆形的盘已从该球体的上部区域切除；图12A-12C示出了本发明的弧形刀片的立体图、俯视图和侧面图；图13A和13B示出了与本发明的刀架相连的弧形刀片的不同立体图；图14A和14B是现有技术中圆形切盘的立体图和俯视图；图15A和15B描述了本发明刀片所遵循的弧形切割轨迹；图16和17是本发明的切头、刀架和弧形刀片的后面和前面的立体图；图18示出了本发明的垂直支承组件；图19A-19C是示出了该切头、刀架和通过弧形切割行程的弧形刀片的连续运动的立体图；图19D是与图19C所示的立体图反方向的立体图。
参照图1，显微角膜刀10一般包括导向环组件12，该导向环组件12适于直接定位在病人的眼睛或眼球上，从而使眼球的角膜突出来。一个含吸管14的装置用来将该导向环12临时固定在眼球上。切头16包含一个刀片，该刀片适合切除角膜，将在下面详细地描述该切头16。垂直支承组件18与导向环12相连，或者构成该导向环的一个部件，该垂直支承组件18支承切头16，使切头16围绕导向环12之上的水平轴A-A转动，从而该切头16围绕水平轴A-A的转动使得刀片(将在下面描述)沿着弧形切割轨迹移动，从而与病人眼球的角膜相接合。
图2A-2D详细描述了导向环12和垂直支承组件18。垂直支承组件18包括一对臂元件20,22，这对臂元件从导向环12向上延伸，并互相间隔180°。通过这样的间隔和定向，臂元件20,22便限定了弧形表面24,该弧形表面24包含允许病人角膜通过的圆形开口26。臂元件20和22都还分别配有槽21和23，以便使切头16围绕轴A-A转动，对此将在下面作进一步的描述。
导向环12还配有真空连接器28，用来与图1所示的吸管14相连。导向环12的下部限定了吸环13，该吸环将部分真空(低于大气压)压力从一个真空泵(未示出)通过吸管14和真空连接器28传递到病人的眼球。通过采用这样的方式，眼球相对于导向环固定，而眼内的压力得到了调整。
切头16在图4A-5B中详细示出。该切头16包含侧向穿过主体32的支承轴30。支承轴30在其两端配有侧向支承元件31、33，该侧向支承元件31、33从切头主体32的两相对端延伸，分别与支承组件的向上延伸的臂元件20、22的槽21、23相啮合，如图2A-2B所示。
再参照图4A-4B和图2A-2B，支承轴30的侧向支承元件31、33是方形的，并且它们紧密配合在由垂直支承组件18的臂元件20、22限定的U形方槽21、23中。通过采用这样的方式，切头16的支承轴30与臂元件20、22静态啮合，从而该支承轴30相对于垂直支承组件18和导向环12不转动。
图5A描述了另一个实施例，其中支承轴30的端部为三角形的侧向支承元件31a、33a，与垂直支承组件的向上延伸的臂元件静态啮合(未示出)。对于本领域的普通技术人员来说，将会理解得到这一实施例的臂元件可限定用来与支承元件31a、33a紧密配合的V形槽。
图5B描述了又一个实施例，其中支承轴30的端部为圆形的侧向支承元件31b、33b，与垂直支承组件的向上延伸的臂元件转动啮合(未示出)，从而该支承轴可相对于这对向上延伸的臂元件自由转动。在这一实施例中，该臂元件可限定用来与支承元件31b、33b紧密配合的半圆形开口。
图4A-5B所示的切头主体32的实施例是一个铸造结构的整体，它在侧面具有一个开口，用来使刀片和刀架组件通过空腔34。除了空腔34以外，切头32包括基本上为圆柱形的具有不同孔尺寸和深度的开口36，还有侧向圆柱形孔38。开口36是采用螺纹或机械槽而形成的，用来与显微角膜刀10的手柄40(见图1)上的互补螺纹或机械键相啮合。将在下面对本发明一实施例中的手柄40内安装的驱动马达的作用作出解释。
侧向孔38的尺寸可容纳轴30和支承元件31、33，其中轴30具有外螺纹42或机械齿42，而支承元件31、33在图4 A和4B中示出为方形。这些支承元件也可如图5A中31a和33a所示的那样为三角形，或如图5B中31b和33b所示的那样为圆形，或者如图6A和6B中31c和31d所示的那样为星形。
切头可进一步配有由一个铰链(未示出)连接的上、下部分，从而允许打开切头使刀片进入。或者，为实现相同的目的，切头可配有第一和第二侧向连接部分。
显微角膜刀10进一步包括使切头16围绕高架的水平轴A-A转动的装置，从而使刀片至少部分通过角膜，在片层角膜切开手术中生成一个角膜瓣。在本发明的至少一个实施例中，该转动装置包括引起切头的刀片摆动的装置，其中刀片横切于由该切头围绕高架水平轴所作的转动而限定的切割轨迹。
现在参照图3的示意性表示，电子驱动马达44或者其它相似的装置提供了使输入轴46转动所必要的力矩，该输入轴在该马达壳体之外终止于一个小的偏心凸出物或销48。如图8A和8B的齿轮布置方式所示，来自于驱动马达44的力矩施加到轴46上，从而实现切头16所需的转动速度，这将在下面作出说明，同时还可使销48转动。驱动马达44和输入轴46的组件是以这样的方式安装在手柄40中的即当手柄40与切头16啮合时，偏心销48与刀架52的槽50啮合，如图7所示，从而将与马达速度相对应的摆动传递到刀片54。刀架52、刀片54和偏心销48的这一布置方式在图8A-8D中示出。
刀片54是长方形的，并包括长条形的槽55。该槽55紧密配合在刀架52的凸出物53上，从而把刀片安装在切头内的刀架上。如上所述，刀架52具有垂直长方形凹槽50，用来通过切头的圆柱形空腔36与轴46的偏心销48相啮合。因为该偏心销围绕轴46作偏心转动，所以它使刀架52在切头34的空腔36中作来回侧向运动。这一侧向运动导致刀片54摆动。
在图8A-8D的实施例中，输入轴46的转动也使其上的外螺纹60围绕轴B-B转动，引起切头16围绕轴A-A转动。更具体地说，轴46的螺纹部分60与轴30的外螺纹62相啮合。由于支承元件31和33分别与支承组件18的开口21和23相啮合，而使得轴30不转动，所以输入轴46的力矩引起输入轴、马达44、手柄40和切头16一起作为一整体围绕轴A-A转动。通过采用这种方式，刀片(将在下面描述)至少部分切割角膜，从而进行所需的片层角膜切开手术。
螺纹区60和62可具有不同的直径，从而提供对它们之间的速度进行调整，换句话说，也就是在刀片摆动的速率和切头围绕轴A-A转动的速率之间提供升速、降速或恒定速度。因而，这些比率可为1∶1，或者可将刀片摆动的速度设计成比切头围绕轴A-A转动的速度快一些或慢一些。可选地，安装在轴46上的齿轮56、58可用于这样的速度控制目的。
如果支承轴30反过来可相对于向上延伸的元件18任意转动，如图5B的实施例所示，则转动切头16的装置将包括一个与该切头相连的手柄(不与手柄40相同)，该手柄适于被一个外科医生握紧，从而通过手动使该切头围绕高架水平轴转动。本领域的普通技术人员将会理解这一手工驱动的实施例也可配有驱动马达44，用来当刀片通过角膜时使刀片54作横向摆动。这样的摆动有助于平滑、连续地切入角膜组织。
显微角膜刀还可包括一个止动装置(未示出)，用来限制所述切头携带刀片的范围，从而在片层角膜切开手术中限定一个角膜铰合缝(corneal hinge)。例如，当切头的一部分与该止动装置碰撞时，施加到驱动马达21上的增加的负载将触发一控制电路，从而根据完成片层角膜切开手术的需要，使马达21止动和/或反转。
显微角膜刀还可配有一个与切头相连的可调整的浮动头(未示出)，它至少部分地压缩刀片前的角膜，从而设定希望的角膜切除形状和厚度。这个可调整的浮动头优选包括一对基本上平行的浮动臂和一个浮标(float)，该浮标具有一个多边横剖面，包括许多单个的面，并且它在该浮动臂之间围绕一根延伸穿过浮标的枢轴转动。该浮动头可在其上配有标记，用来显示通过所选的面来设定的切除厚度。
优选地，该浮标的每一个面与该枢轴相隔不同的距离，从而角膜切除的厚度就随着浮标的转动而变化，直到所需的面处于压缩角膜的位置。可以用不同的方式配备该浮标，例如使它至少具有一个弧形面和/或倾斜面，从而可通过用单个面压缩角膜来进行不同的角膜晶状体切除。浮动头组件的结构在US5,980,543中作了更完整的描述，在此将其全部内容引入作为参考。
本领域的普通技术人员将会理解本发明允许将显微角膜刀10定位在任何方向上而不与眼睛的附属物发生碰撞。切头组件允许刀片54在切割平面下方移动，这个切割平面由通常为平盘形的导向环的上表面限定。垂直支承组件也无须象那些带有外驱动齿轮组件的系统那样占较大的表面积。由于显微角膜刀10仅利用一个内齿轮系统，因此它仅需要一个围绕病人角膜的最小的可用表面积。并且由于该装置不用越过导向环组件的边界就能进行切割，所以本发明能在任何方向上切割。
通过在需要切割的方向上将吸环13定位在眼球上，来开始外科手术。启动一个真空泵(未示出)，从而在适当的压力下将角膜引到吸环的同心孔26，从而在切割的过程中使角膜保持在固定的位置。此时，轴30的侧向支承元件进入由垂直支承组件18的臂元件20、22限定的上部槽中，如图9A-9B所示。
当马达44启动时仪器开始运行。如图9B-9C的顺序所示，首先使角膜部分展平，接着切割角膜盘。当切头16与一个止动装置(未示出)碰撞时，便会使电压下降，引起马达电路中电流的极性变反，同时显微角膜刀返回到其在导向环组件上的原始位置。
已经发现，采用一个平滑、长方形的刀片例如刀片54，能产生一个如图10中OD处所示的椭圆形的角膜盘。这便带来一定的优势，例如在较长的子午线上作散光方面的切除。不过，椭圆形的角膜盘也有不利之处，例如铰合缝仅留在最短的子午线上，这要求切割较大的盘以作为这种切除的后果。因而，在许多情况下，图11中CD所示的圆形盘是较理想的，因为它显露出一个圆形的角膜层CB(图11)，而不是一个椭圆形的角膜层0B(图10)。
可靠地切割圆形角膜的解决方案是使显微角膜刀10配有一个弧形的刀片，如图12A-12C中54a处所示。该刀片可包括一个基本上为长方形的板，板的一个边缘80很锐利，用来切割。在一个优选的实施例中，该板平滑、连续地弯曲，使得切割边缘呈弧形，如图12C和15B所示。该刀片优选包含钢，也可包括不锈钢合金。一个开口55a设在刀片54a的板中，用来与刀架52a的凸出物53a相啮合。刀架52a和弧形刀片54a的啮合在图13A和13B中示出。
图14A和14B是圆形切盘54p的立体图和俯视图，这个圆形切盘是经过实验验证，并发现是具有一定实用性的，但并未发现它优于弧形刀片54a的设计。如使用切盘54p，就需要对驱动组件(未示出)作改进，从而使该盘转动，如图14B中箭头所示，而不是像刀片54和54a那样通过切头16作往复运动。
值得注意的是，刀片54a的往复轨迹是弧形的，与刀片的形状相同，如图15A和15B中的箭头所示，并且在一定程度上得益于平面元件64的内部弧形面，如图16所示。
图16和17是本发明的切头16a、刀架52a和弧形刀片54a后面和前面的立体图。支承轴30侧向延伸通过切头主体32a，端部为支承元件31、33。齿轮62围绕支承轴30的中心部分安装在切头主体32a中，如图17所示。
图18描述了另一个垂直支承组件18a，它与导向环12a相连，并包括一对从该导向环向上延伸的U形元件20a、22a。这对U形元件通过侧向支承臂70相互间隔180°，并且通过从导向环12a向上延伸的垂直支承臂68升高至该导向环12a的上部。或者，U形元件20a、22a可直接从导向环向上延伸(未示出)，相互间隔180°。
现在参照图19A-19D，垂直支承组件18a支承切头16a，用来使切头围绕水平A-A轴转动。这样，切头围绕水平轴的转动就使得刀片54a沿着一道弧形的切割轨迹移动直至与眼球的角膜啮合，从而刀片的弧形切割边缘能切割一个基本上为圆形的角膜盘。切头16a和弧形刀片54a通过弧形切割轨迹的运动在图19B和图19C中顺序示出。图19D是图19C所示立体图的反向立体图。因而，刀片54a移出页面并移动到图19C的左侧，接着向左进入图19D中的页面内。
本领域的普通技术人员将进一步理解到通过选择性地设计弧形切割边缘的曲率，刀片54a还可产生一个基本上为椭圆形的角膜盘。这种类型的椭圆形盘也可采用具有直线切割边缘的刀片54得到，如上所述，同时也可以有选择地使用，从而为角膜切除带来了一定的优势。
研究表明，与常规的垂直鼻铰合缝比起来，本发明所得到的上侧的、水平的角膜“铰合缝”在手术后一点都不会产生切除和创伤的偏移。因而，一道鼻铰合缝不可能阻止角膜瓣在眼睑的垂直往复运动下作运动。另一方面，一个上侧或上部的铰合缝将使角膜瓣在眼睑的眨眼作用下保持在适当位置。
从前面的描述看来，很明显本发明能实现上述的所有目的和特征，以及在本文披露的装置中所潜在的其它目的和特征。
对于本领域的普通技术人员来说，会很明显地看出本发明可容易地采用其它具体的形式，而不脱离它的精神或基本特征。因此，目前的实施例可被理解成仅是描述性的，而非限制性的。本发明的保护范围由下面的权利要求给出，而不是上面的说明，并且所有在与权利要求等价的含义和范围内的变化都应包含在内。
权利要求
1．一种显微角膜刀，用于进行眼球的片层角膜切开手术，它包括位于眼球上的导向环组件；用来将该导向环暂时固定在眼球上的装置；切头，其包含有一把适于进行角膜切除的刀片；垂直支承组件，其与所述导向环相连，并支承住所述切头，使切头围绕一根水平轴转动，从而所述切头围绕该水平轴的转动使得该刀片沿着一道弧形切割轨迹移动直至与眼球的角膜接合。
2．如权利要求1所述的显微角膜刀，其特征在于，进一步包括使所述切头围绕该水平轴转动的装置，从而使刀片至少部分穿过角膜，以便在片层角膜切开手术中产生一个角膜瓣。
3．如权利要求2所述的显微角膜刀，其特征在于，所述垂直支承组件包括一对从所述导向环向上延伸、并相互间隔180°的元件。
4．如权利要求3所述的显微角膜刀，其特征在于，所述切头包括一根穿过其侧向延伸的支承轴，该支承轴的两端配有侧向支承元件，该侧向支承元件从所述切头的相对端延伸，以便与所述支承组件的向上延伸的元件接合。
5．如权利要求4所述的显微角膜刀，其特征在于，该支承轴的侧向支承元件的尺寸和形状是这样设定的即与所述支承组件的向上延伸的元件静态啮合，从而使该支承轴相对于该侧向支承元件的转动受到限制。
6．如权利要求4所述的显微角膜刀，其特征在于，所述转动装置的侧向支承元件的尺寸和形状是这样设定的即与所述支承组件的向上延伸的元件转动啮合，从而该支承轴相对于该侧向支承元件可任意转动。
7．如权利要求1所述的显微角膜刀，其特征在于，所述切头包括由铰链连接的上、下部分，该铰链使得所述切头能够打开以便装入刀片。
8．如权利要求1所述的显微角膜刀，其特征在于，进一步包括一个可调整的浮动头，该浮动头与所述切头相连，从而至少局部地压缩该刀片前的角膜，以便将角膜切除设定成所需的形状和厚度。
9．如权利要求8所述的显微角膜刀，其特征在于，该可调整的浮动头包括一对基本上平行的浮动臂，以及浮标，该浮标具有一个多边横剖面，并包括许多单个的面，并且它在该浮动臂之间围绕一根穿过浮标延伸的枢轴转动。
10．如权利要求9所述的显微角膜刀，其特征在于，进一步包括在该浮动头上的标记，用来显示由所选的面所提供的切除厚度。
11．如权利要求9所述的显微角膜刀，其特征在于，所述各面与该枢轴相隔不同的距离，从而角膜切除的厚度就随着浮标的转动而变化，直到所需的面处于压缩角膜的合适位置。
12．如权利要求9所述的显微角膜刀，其特征在于，所述至少一个面是弧形的，从而通过用该面压缩角膜来进行角膜晶状体盘的切除。
13．如权利要求9所述的显微角膜刀，其特征在于，所述至少一个面是倾斜的，从而通过用该面压缩角膜来进行角膜晶状体的切除。
14．如权利要求5所述的显微角膜刀，其特征在于，所述切头包括一个供该支承轴进入的开口，并且所述转动装置包括壳体，其适合于在该开口处与所述切头相连，输出轴，其可旋转地安装在该壳体中，并具有一个从该壳体延伸的外侧部分，以便通过所述切头内的开口，并当该壳体与所述切头相连时与该支承轴啮合，以及安装在该壳体中用来向该输出轴施加力矩的装置，从而由该力矩施加装置施加给该输出轴的力矩使得所述切头和壳体以受控的速度围绕该支承轴转动。
15．如权利要求6所述的显微角膜刀，其特征在于，所述转动装置包括一个壳体，该壳体与所述切头相连，并适合由一个外科医生抓握，以便手动地使所述切头围绕该水平轴转动。
16．如权利要求2所述的显微角膜刀，其特征在于，所述转动装置包括引起所述切头的刀片作摆动的装置，摆动方向横切于由所述切头围绕水平轴转动所限定的切割路径。
17．如权利要求2所述的显微角膜刀，其特征在于，进一步包括止动装置，该装置用来限制所述切头携带刀片运动的范围，以便在片层角膜切开手术中限定一个角膜铰合缝。
18．一种在片层角膜切开手术中进行角膜切除的方法，该方法包括支承一个安装有刀片的切头，以便使该切头围绕高于病人眼睛的一根水平轴转动；以及引导该切头围绕该水平轴转动，从而使该刀片通过一条与角膜交叉的摆动切割路径。
19．如权利要求18所述的方法，其特征在于，通过将一导向环固定于眼球角膜附近的眼球上来支承该切头，从而角膜延穿过并高出该导向环，该导向环包括一个由之向上延伸的支承系统，并且该切头包括一根支承轴，该支承轴与该水平轴对齐，并且当该支承轴与该支承系统相啮合时，其围绕该水平轴的转动受到该支承系统的限制。
20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，启动马达以便将力矩施加到受限制的支承轴，从而驱动切头转动并使刀片沿着与角膜交叉的摆动切割路径运动。
21．如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤在沿着该切割轨迹的一个预定点处使该刀片停止运动，从而形成一个铰合的角膜盖。
22．一种在片层角膜切开手术中进行角膜切除的方法，包括下列步骤将导向环固定在眼球角膜附近的眼球上，从而角膜延伸穿过并且至少一部分位于该导向环的上方；以及向切头施加力矩，该切头安装有一刀片，并受到从该导向环垂直延伸的一个支承系统的支承，来围绕一根高于该导向环的水平轴转动，从而施加给该切头的力矩使得刀片沿着与角膜交叉的摆动切割轨迹运动。
23．如权利要求1所述的显微角膜刀，其特征在于，所述刀片具有弧形切割边缘，从而该刀片的弧形切割边缘切割出一个基本上为圆形的角膜盘。
24．如权利要求23所述的显微角膜刀，其特征在于，进一步包括使所述切头围绕该水平轴转动的装置，从而使刀片至少部分穿过角膜，以便在片层角膜切开手术中产生一个角膜瓣。
25．如权利要求23所述的显微角膜刀，其特征在于，所述垂直支承组件包括一对从所述导向环向上延伸并相互间隔180°的元件。
26．如权利要求23所述的显微角膜刀，其特征在于，所述垂直支承组件包括一对间隔180°的相对的元件，它们通过一侧向支承臂相对于所述导向环间隔开来，该侧向支承臂通过一从所述导向环向上延伸的垂直支承臂支承在所述导向环的上方。
27．如权利要求24所述的显微角膜刀，其特征在于，所述切头包括一根在其中侧向延伸的支承轴，该支承轴在其两端配有侧向支承元件，该侧向支承元件从所述切头的相对端延伸出来，以便与所述垂直支承组件相啮合。
28．如权利要求23所述的显微角膜刀，其特征在于，所述切头还包括这样的装置使刀片沿着一道横切于所述切头的弧形轨迹作来回摆动，从而有助于用刀片进行平滑的切割。
29．如权利要求27所述的显微角膜刀，其特征在于，所述切头包括一个供支承轴进入的开口，并且所述转动装置包括壳体，其在该开口处与所述切头相连，输出轴，它可转动地安装在该壳体中，并具有一个从该壳体延伸出的外侧部分，以便通过所述切头中的开口，并当该壳体与所述切头相连时与该支承轴相啮合，以及安装在该壳体中并将力矩施加给该输出轴的装置，从而由该力矩施加装置向该输出轴施加的力矩使得所述切头和壳体以受控的速度围绕该支承轴转动。
30．一种在片层角膜切开手术中进行角膜切除的方法，它包括支承一个带有刀片的切头，从而使该切头围绕一根高于病人眼睛的水平轴转动，其中该刀片具有弧形切割边缘，引导该切头围绕水平轴转动，从而使该刀片沿着一道与角膜交叉的摆动切割轨迹运动。
31．如权利要求30所述的方法，其特征在于，通过将一导向环固定于眼球角膜附近的眼球上来支承该切头，从而角膜延伸穿过并高出该导向环，该导向环包括一个由之向上延伸的支承系统，并且该切头包括一根支承轴，该支承轴与该水平轴对齐，并且当该支承轴与该支承系统相啮合时，该支承轴围绕该水平轴的转动受到该支承系统的限制。
32．如权利要求31所述的方法，其特征在于，启动马达以便将力矩施加到受限制的支承轴，来驱动切头转动并使刀片沿着一道与角膜交叉的摆动切割轨迹运动。
33．如权利要求30所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤在沿着该切割轨迹的一个预定的点处使该刀片停止运动，从而形成一个铰合的角膜盖。
34．一种在片层角膜切开手术中进行角膜切除的方法，包括下列步骤将一导向环固定在眼球角膜附近的眼球上，从而至少一部分角膜延伸穿过并且位于该导向环的上方；以及使一个安装有刀片的切头围绕一根高于该导向环的水平轴转动，从而该切头的转动使该刀片沿着一道摆动切割轨迹运动，该摆动切割轨迹与延伸到导向环上方的那部分角膜交叉。
35．如权利要求34所述的方法，其特征在于，该刀片具有一个弧形切割边缘，从而该切头的转动产生了一个基本上为圆形的角膜盘。
36．如权利要求34所述的方法，其特征在于，该刀片具有一个直线切割边缘，从而切头的转动产生了一个基本上为椭圆形的角膜盘。
37．如权利要求34所述的方法，其特征在于，该刀片具有一个弧形切割边缘，从而切头的转动产生了一个基本上为椭圆形的角膜盘。
38．如权利要求34所述的方法，其特征在于，该切头还包括这样一个组件即在切头转动的过程中，该组件使刀片横切于该切头来回摆动，以便于用刀片进行平滑的切割。
39．一种用在显微角膜刀中的刀片，其特征在于，它包括一个基本上为长方形的板，其一边锐利用来切割；所述板具有平滑、连续的弯曲性，以便使切割边缘呈弧形。
40．如权利要求39所述的刀片，其特征在于，所述板含有钢。
41．如权利要求39所述的刀片，其特征在于，所述板包括一个开口，用来与显微角膜刀的刀架元件相啮合。
全文摘要
一种显微角膜刀(10),它包括一个位于眼球上的导向环组件(12),和将该导向环(12)暂时固定于眼球的装置(14)。还设置有一个切头(16),该切头包含一把用来进行角膜切除的刀片。一个垂直支承组件(18)与该导向环(12)相连,并支承该切头(16),从而使该切头围绕一根水平轴转动。在一实施例中,该刀片具有一个进行角膜切除的弧形切割边缘。本发明还提供了一种与采用直线的和弧形的刀片(54a)相关的方法。
文档编号A61F9/007GK1313737SQ00801072
公开日2001年9月19日 申请日期2000年4月12日 优先权日1999年4月12日
发明者西泽·C·卡里亚佐 申请人:史蒂文·L·克里斯琴, 西泽·C·卡里亚佐