CC BY
45
УДК617.72:[617.741-004.1:617-7]
© Б.М. Азнабаев, В.Н. Рамазанов, Т.Р. Мухамадеев, Т.И. Дибаев, 2014
Б.М. Азнабаев1, В.Н. Рамазанов2, Т.Р. Мухамадеев1, Т.И. Дибаев2
РАЗРАБОТКА ОТЕЧЕСТВЕННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИНСТРУМЕНТА ФАКОЭМУЛЬСИФИКАТОРА С НЕПРОДОЛЬНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ
'ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа 2ЗАО «Оптимедсервис», г. Уфа
В статье представлены данные по разработке трех вариантов конструкции ультразвукового инструмента факоэмульси-фикатора. В первом варианте в волновод были внедрены вставки из материала, отличающегося по скорости проведения ультразвука от основного материала волновода, во втором варианте изменена геометрия пьезоэлектрических элементов, в третьем выполнена крутильная деформация волновода в режиме сверхпластичности. В первых двух случаях были получены непродольные ультразвуковые колебания, по форме близкие к поперечным, в третьем - крутильные колебания. Необходимы дальнейшие экспериментальные исследования эффективности и безопасности разработанных инструментов.
Ключевые слова: факоэмульсификация, ультразвуковой инструмент, непродольные ультразвуковые колебания.
B.M. Aznabaev, V.N. Ramazanov, T.R. Mukhamadeev, T.I. Dibaev DEVELOPMENT OF DOMESTIC ULTRASONIC PHACOEMULSIFICATION HANDPIECE WITH NON-LONGITUDINAL OSCILLATIONS
Scientific and research works for developing ultrasonic phacoemulsification handpiece with non-longitudinal vibrations were performed. Three types of design were created: using insets made of material that differs in speed of ultrasound propagation from main horn material; with altered shape of piezoelectric elements and with horn processed by rotational superplasticity deformations. In the first two types of design there were non-longitudinal transversal-like vibrations on phacotip. In the third type, rotational oscillations were observed. Further effectiveness and safety evaluations of created handpieces are necessary.
Key words: phacoemulsification, ultrasonic handpiece, non-longitudinal ultrasound oscillations.
На сегодняшний день ультразвуковая факоэмульсификация является ведущим методом восстановления зрения при катаракте и по праву считается «золотым стандартом» катарактальной хирургии [1,3,4,9,8,10]. Одним из главных трендов развития ультразвуковой факоэмульсификации по-прежнему остается снижение операционной травмы и инвазивности вмешательства [1,3,4].
Создатели систем для факоэмульсификации уделяют все большее внимание разработкам новых, более безопасных и эффективных способов энергетического воздействия на катарактально-измененный хрусталик. Одним из таких путей является использование непродольных ультразвуковых колебаний фако-иглы, которые повышают эффективность разрушения хрусталика, при этом снижая операционную травму, вызванную воздействием ультразвука на окружающие интраокулярные ткани [8].
Как известно, ультразвуковые колебания могут иметь характер продольных, крутильных или изгибных, а также сочетаться в различных пропорциях, образуя композитные колебания различной формы [2,6].
Традиционно ультразвуковой инструмент факоэмульсификатора представляет собой резонансную систему, состоящую из волновода, размещенного в полом корпусе. Волновод состоит из полой иглы, концентратора ультразвуковых колебаний, парного количества пьезоэлементов и опорной муфты.
Важной характеристикой ультразвука является амплитуда, которая определяется длиной движения (хода) факоиглы. В большинстве факомашин диапазон амплитуды продольных ультразвуковых колебаний составляет 50-60 мкм [4,12].
Мощность ультразвукового инструмента - это работа, выполненная ультразвуковым наконечником за единицу времени. Она прямо пропорциональна произведению квадратов амплитуды и частоты ультразвука. Поскольку частота ультразвука является величиной постоянной, мощность фактически зависит от амплитуды колебаний факоиглы [5].
Для получения непродольных ультразвуковых колебаний разработчики фако-эмульсификаторов изменяют конструкцию концентратора. Инструмент OZil (Alcon Inc., USA) имеет концентратор с множеством диагонально ориентированных борозд, за счет чего образуется дополнительная резонансная частота, вызывающая крутильные ультразвуковые колебания факоиглы [7]. Ультразвуковой инструмент Ellips FX (AMO, USA) имеет волновод, в который внесена асимметрия в виде смещенного центра масс, что вызывает появление дополнительной резонансной частоты, и факоигла движется по эллиптической траектории [11].
Описанные технологии реализованы только на трех моделях систем для переднего сегмента зарубежного производства (Alcon Infiniti, AMO Signature, AMO Sovereign
Compact). Главными их недостатками являются высокая стоимость, равно как и высокая стоимость технического обслуживания и расходных материалов.
Цель - разработка отечественного ультразвукового инструмента факоэмульсифика-тора с непродольными колебаниями.
Материал и методы
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы выполнены на базе отдела микрохирургического оборудования ЗАО «Оптимедсервис». Для получения непродольных колебаний использовали различные варианты конструкций волновода ультразвукового инструмента:
1. С введенными в концентратор дополнительными вставками из сплавов, отличающихся от основного материала волновода по скорости проведения ультразвука.
2. С измененной геометрией пьезоэлектрических элементов.
3. С деформированным в режиме сверхпластичности волноводом.
Для изучения формы ультразвуковых колебаний на конце факоиглы применяли установку, состоящую из источника электрического сигнала, осциллографа, микроскопа с измерительной шкалой и штатива для фиксации волновода. На торец факоиглы наносили метки, форму ультразвуковых колебаний оценивали по треку, который образовывали метки при движении факоиглы при подаче на пьезоэлектрические элементы тока на резонансной частоте.
Результаты
В первом варианте конструкции в волновод вводили дополнительные вставки, отличающиеся по скорости проведения ультразвука от основного материала волновода. Экспериментальные исследования данного типа волновода показали, что для получения непродольных колебаний достаточной амплитуды необходимо выполнять смещение оснований вставок по отношению к продольной оси волновода на угол от 5 до 15°, а сами вставки выполнять из бронзы БР-6 (рис. 1). Результаты исследования трека факоиглы данного типа инструмента под микроскопом показали наличие на рабочем конце факоиглы непродольных колебаний, по форме близких к поперечным. Амплитуда движений факоиглы составила 30 мкм.
Второй вариант конструкции подразумевал изменение формы пьезоэлектрических элементов. Было экспериментально установлено, что наиболее эффективным является вариант с пьезоэлементами в виде цилиндра с
одним усеченным основанием. При этом пье-зоэлементы необходимо собирать парами таким образом, чтобы пара образовывала правильный цилиндр за счет прилегания усеченных оснований под углом 180° друг к другу (рис. 2).
Рис. 1. Ультразвуковой инструмент факоэмульсификатор со вставками бронзы БР-6, отличающимся от основного материала волновода по скорости проведения ультразвука
По результатам исследований установлено, что угол скоса одного из оснований каждого пьезоэлемента относительно его оси должен составлять от 5 до 15°, а каждая из пар собранных пьезоэлементов может располагаться относительно другой пары под углом от 90 до 180°. Исследование трека факоиглы показало, что использование пьезоэлементов измененной конструкции также вызывает образование непродольных колебаний формой, близкой к поперечной. Амплитуда движения факоиглы составила 15 мкм.
Рис. 2. Ультразвуковой инструмент факоэмульсификатор с измененной формой пьезоэлектрических элементов
Третий вариант подразумевал крутильную деформацию титановых стержней в режиме сверхпластичности с поворотом вокруг оси симметрии на угол от 90 до 570° (рис. 3).
Рис. 3. Ультразвуковой инструмент факоэмульсификатор с концентратором, выполненным из титана, подвергнутого пластической деформации в режиме сверхпластичности
Из обработанных подобным способом заготовок затем изготавливали концентраторы для ультразвукового инструмента. По результатам исследования движения факоиглы под микроскопом было выявлено, что ультразвуковые колебания имеют крутильную форму (рис. 4). Амплитуда вращательных движений факоиглы составила 5,35°.
О
Рис. 4. Крутильные ультразвуковые колебания. Стрелки указывают на треки, образуемые метками при вращении факоиглы
Следует отметить, что изучение формы колебаний проводилось на воздухе. Реальные условия, в которых производится ультразвуковая факоэмульсификация, подразумевают работу ультразвукового инструмента в жидкостной среде, в условиях воздействия гидродинамических потоков и под нагрузкой фако-иглы плотным веществом хрусталика. Необходимы дальнейшие экспериментальные исследования режущей способности и безопасности разработанных ультразвуковых инструментов.
Выводы
Экспериментальные образцы ультразвуковых инструментов генерируют непродольные ультразвуковые колебания различной формы. Для изучения эффективности воздействия данных колебаний на катарак-тально-измененный хрусталик, а также для усовершенствования характеристик разработанных инструментов требуются дальнейшие экспериментальные исследования.
Сведения об авторах статьи: Азнабаев Булат Маратович - д.м.н., профессор, зав. кафедрой офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 275-97-65.
Рамазанов Виль Насибуллович - технический руководитель проектов ЗАО «Оптимедсервис». Адрес: г. Уфа, ул. 50 лет СССР, 8. Тел./факс: (347) 277-60-60.
Мухамадеев Тимур Рафаэльевич - к.м.н., доцент кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 275-97-65.
Дибаев Тагир Ильдарович - младший научный сотрудник ЗАО «Оптимедсервис». Адрес: г. Уфа, ул. 50 лет СССР, 8. Тел./факс: (347) 277-60-60.
ЛИТЕРАТУРА
1. Азнабаев, Б.М. Ультразвуковая хирургия катаракты - факоэмульсификация / Б.М. Азнабаев. - М.: Август Борг, 2005. - 136 с.
2. Волков, С.С. Сварка пластмасс ультразвуком / С.С. Волков, Б.Я. Черняк - М.: Химия, 1986. - 2-е изд., перераб. и доп. - 256 с.
3. Иошин, И.Э. Факоэмульсификация / И.Э. Иошин - М.: Апрель, 2012. - 104 с.
4. Малюгин, Б.Э. Медико-технологическая система хирургической реабилитации пациентов с катарактой на основе ультразвуковой факоэмульсификации с имплантацией интраокулярной линзы: дисс. ... д-ра мед. наук. - М., 2002. - 298 с.
5. Мухамадеев, Т.Р. Медико-технологическая система факоэмульсификации с модулированным ультразвуком: дисс. ... канд. мед. наук. - Уфа, 2006. - 141 с.
6. Теумин, И.И. Ультразвуковые колебательные системы / И.И. Теумин - М.: Машгиз, 1959. - 331 с.
7. Boukhny, M., Ultrasonic handpiece. US patent №20060036180A1 (16 Feb. 2006) / M. Boukhny, J.Y. Chon.
8. Fishkind, W.J. Standart Coaxial Towards the Minimal Incision Possible in Cataract surgery // Minimizing incisions maximizing outcomes. / Eds.: Alio J.L., Fine I.H., 2010. - P. 37.
9. Phacoemulsification Principes and Techniques / L. Buratto [et al.] - Milano: Fabiano, 2003. - 768 p.
10. Seibel, B. Phacodynamics: mastering the tools and techniques of phacoemulsification surgery. 4th ed. / B. Seibel. - NJ.: SLACK Incorporated, 2005. - 377 p.
11. Steen, M.E. Systems and methods for transverse phacoemulsification. US patent №20080294087A1 (27 Nov., 2008) / M.E. Steen.
12. The physics of phaco: A review. / M. Packer [et al.] // J. Cataract Refract. Surg. - 2005. - Vol. 31. - p. 424-431.
УДК 617.741-089.87
© Б.М. Азнабаев, З.Ф. Алимбекова, М.А. Гизатуллина, Т.Р. Мухамадеев, Г.М. Арсланов, 2014
Б.М. Азнабаев1, З.Ф. Алимбекова2, М.А. Гизатуллина2, Т.Р. Мухамадеев1, Г.М. Арсланов1 РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВЫХ ОПЕРАЦИЙ «БЕЗНОЖЕВОЙ» ФЕМТОЛАЗЕРНОЙ ХИРУРГИИ ХРУСТАЛИКА В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН
'ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа 2ЗАО «Оптимедсервис», г. Уфа
Одним из главных преимуществ операций при помощи фемтосекундного лазера является повышение точности разделения биологических тканей, безопасности и эффективности выполнения ответственных этапов операции (разрезы, капсу-лорексис, деление ядра). В статье приводится оценка результатов первых операций «безножевой» фемтолазерной хирургии хрусталика в Республике Башкортостан.
Ключевые слова: «безножевая» фемтолазерная хирургия, хирургия катаракты.
B.M. Aznabaev, Z.F. Alimbekova, M.A. Gizatullina, T.R. Mukhamadeev, G.M. Arslanov FIRST OUTCOMES OF FEMTOSECOND LASER-ASSISTED BLADELESS LENS SURGERY IN REPUBLIC BASHKORTOSTAN
One of the main advantages of femtosecond laser-assisted lens surgery is the increase of tissue separation accuracy, efficiency and safety of main stages of operation (incisions, capsulorhexis, nuclear fission). The first outcomes of femtosecond laser-assisted bladeless lens surgery in the Republic of Bashkortostan are represented in the article. Key words: femtosecond laser-assisted bladeless surgery, cataract surgery.
