Способ инкапсуляции инородных металлических осколков внутри глаза

(57) Использование; при лечении проникающи нений глаза, в случае попадания инородных м пических оскопкоа Сущность изобретения: включает бесконтактный нагрев осколка и жающих его тканей глаза с помощью одино импульса магнитного попя и последующий кон с помощью оптического микроскопа При длительность импульса выбирают из соотно т(с)=8 х 10 (1/В ТА где т, В - дпитепьноо оамплитуда импупьса магнитного попя. 3 ип ики А Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ПИСАНИЕ(54) СПОСОБ ИНКАПСУЛЯЦИИ ИНМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОСКОЛКОВ ВНУ в СД.; Бпаение "ФОРОДНЫХ ТРИ ГЛАЗА(19) КЦ п 1) (51) 5 А 1 Р 9 ОО хр етапспособ окручного тропь этом шенчя сть и55 чИзобретение относится к офтальмологии, в частности к физическим методам лечения проникающих ранений глаза при попадании в последний инородных металлических осколков,Проникающие ранения глаза с внедрением инородных металлических тел вызывают серьезные осложнения не только из-за характера самой травмы, но и,из-эа химического воздействия осколка на ткани глаза. Это связано с тем, что при невозможности удаления, например из-за малых размеров, оставшийся осколок может вызвать металлоз - отложение токсичных солей металла в тканях глаза, которое сопровождается бурным воспалительным процессом и ведет в итоге к гибели глаза, С целью уменьшения токсического действия осколка в офтальмологической практике используют метод барьерной лазеркоагуляции, Метод основан на создании вокруг инородного тела рубцового барьера, образующегося при коагуляции тканей при воздействии лазерным лучом на глазное яблоко, что в итоге ограничивает всасывание химически активных веществ в окружающие ткани глаза, развитие металлоза,Известен способ барьерной лазеркоагуляции, основанный на управлении лучом лазера с помощью специальной отражающей системы с приводом, позволяющей по контрольному сигналу точно нацеливать лазерный луч на нужную часть глазного яблока пациента. Данный способ позволяет производить нагревание осколка и окружающей его рубцовой ткани световым пучком, что образует вокруг него более плотную капсулу, которая препятствует его токсическому действию, Недостатком данного способа является то, что очень часто(при малых размерах осколка) бывает трудно добиться четкой фиксации взгляда пациента, что необходимо для обеспечения требуемой точности при нанесении коагулянтов вокруг осколка.Также известен способ барьерной лаэеркоагуляции, основанный на использовании двух лазеров - аргонового и криптонового, на оптических осях которых расположены два диска, Последние играют роль фильтров, избирательность которых регулируется специальной управляющей сисгемой, Это позволяет при поворачивании каждого диска вокруг своей оси на определенное число градусов совмещать с лазерным лучом тот или иной сектор диска, что в итоге приводит или к полному поглощению одного или двух лучей лазеров, или же к отражению их в нужную точку глдзнога яблока пдциента 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Недостатком данного способа также является то, что при малых пространственных размерах осколков очень трудно добиться четкой фиксации взгляда пациента, что резко снижает точность нанесения коэгулянтов вокруг осколка.Также известен способ барьерной лазеркоагуляции, основанный нэ использовании лазера и управляющей системы, позволяющей получать одиночный лазерный импульс или же серию лазерных импульсов определенной длительности, что в итоге дает плотность излучения на операционном поле глазного яблока пациента вплоть до 10 Вт/см, Недостатком данно 1 Зго способа является то, что при разрыве сосудов глаза и наличии пигментных пятен вблизи инородного тела, например кровь и другие непрозрачные образования, сильно поглощающих энергию лазерного луча, лазеркоагуляция может привести к внутри- глазным ожогам,Кроме того общим недостатком для всех известных способов является то, что в любом случае сама капсула будет иметь дискретную структуру (положение тканями лазерной энергии происходит в очень малых обьемах) и представляет собой множество отдельных (изолированных) областей коагуляции, окружающих инородное тело. При этом невозможно полностью исключить токсическое действие осколка, тлк как в капсуле существуют области, свободные от коагуляции,Техническим результатом является уменьшение токсического действия осколка внутри глаза, что в итоге практически нейтрализует химическое воздействие осколка на ткани глаза и дает возможность избежать металлоэа.Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем бесконтактный импульсный нагрев осколка и окружающей его ткани глаза с последующим контролем с помощью оптического микроскопа, нагрев осуществляют с помощью одиночного импульсд магнитного поля, при этом длительность импульса выбирают из соотношения.с=8 1 О- - ,-" В Т. ) где г и Во - длительность и амплитуда импульса магнитного поля,Нагрев инородного осколкд вихревыми токами импульсного мэгнитноо поля с последующей теплопереддч и н рчждющие белковые структуры глддд щ, н, нд г их равномерную инкднсулчнин,и ляниюбелковых структур), В результате вокруг осколка образуется капсула (область уплотнения ткани), препятствующая токсическому действию осколка.Технические решения, содержащие су щественные признаки, сходные с признаками, обеспечивающими равномерную инкапсуляцию инородных, металлических осколков внутри глаза. а также осю совокупность существенных признаков, изло женных в заявляемом решении и обеспечивающих положительный эффект, в патентной и научно-технической литературе не известны. При реализации предложенного технического решения появляется 15 возможность практически нейтрализовать химическое воздействие металлического осколка на ткани глаза. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новиэ на", "существенные отличия" и "положительный эффект".На фиг.1 схематически изображена установка для реализации предлагаемого способа; на фиг,2 - сферическая модель 25 осколка с радиусом г 1; на фиг.3 - зоны, прилегающие к осколку, имеющие разные критические температуры.При бесконтактной коагуляции с помощью импульсного магнитного поля дли тельность импульса может изменяться в пределах2 мкс г 5 мсПри т 2 мкс из-за малой длительностиимпульса не происходит нагреоание тканей 35глаза, которые окружают осколок, до нужной температуры, и инкапсуляцию осколкаосуществить не удается,При т5 мс из-эа большой длительности импульса избыточная часть тепловой 40энергии, которая останется после инкапсуляции, не сможет быстро рассеяться внутриглазного яблока, что и риведет к его внутренним ожогам,Величина амплитуды импульса магнитного поля может меняться в пределах0,4 ТлВо 520 ТлПри Во 20 Тл невозможно осуществитьинактивацию осколка вследстоие сильногоожога прилегающих тканей глаза, 50При Во 0,4 Тл инактивация осколка непроисходит, так как вследствие малой величины импульса окружающие осколок тканиглаза не нагреваются дро необходимой температуры коагуляции. 55Размеры осколка, который можно инкапсулировать прелг 1 згдемым способом,варьируются о г 1 г 1 едг ггдх0,05 глгл . г : 2 глгл,где г - средний радиус осколка.При г 2 мм - инкапсуляция являетсяггеэффективной, так как в данном случае размеры коагулированной ткани вокруг осколка будут очень большими. Кроме того при таких размерах осколкч более эффективным является удаление последнего с помощью специальных магнитных наконечников,При г 0,05 мм инкапсуляцию осуществить невозможно, так как малые размеры осколка будут требовать очень высокочастотное магнитное поле( десятки ГГц), что может привести к разрушению тканей глазного яблока.Частота 1 импульсного магнитного поляможет изменяться в пределах5 кГц 1 2 10 кГцПри 12 10 кГц - при таком высокочазстатном магнитном поле происходит разрушение как поврежденных, так и здоровыхтканей глаза и инкапсуляцию осколка провести невозможно.При 15 кГц - интенсивность нагреваосколка будет очень большой, что приведетк ожогам близлежащих 1 тканей глазного яблока.Расстояние б от катушки, на которуюподаютимпульс поля до глаза может изменяться в пределах05 см б 10 см,При О0,5 возможно случайное згдевание травмированного глаза излучающей катушкой, например из-эа смещения головыпациента.При б 10 см коагуляцию осколка осуществить невозможно вследствие большогозатухания импульса и уже недостаточнойего мощности в районе глазного яблока,Установка для реализации предлагаемого способа состоит из одновитковой катушки 1, вмонтированной в рукоятку 2,онутри которой проходят провода 3, соединяющиее катушку 1 с генератором импульсов4, для однократного запуска которого нарукоятке 2 имеется кнопка 5.Установка работает следующим образом, Катушка 1 подносится к глазу пациентана расстояние 5 ом и нажимается кнопка 5,которая запускает однократно высокочастотный генератор 4, 8 этом случае на катушку 1 поступает импульс длительностьюг 1 мс и частотой 500 кГц, что в итоге позволяет получить на одновитковой катушке 1импульс магнитного поля с величиной индукции Во 0,5 Тл. Такое импульсное гллг нитное поле возбуждает в осколке ог голыетоки, которые сгагреьагот его до температуры 42"С, Госкопьку весь процесс протекает очень быстро, то прои:ходит ислпульсная теплопередача о окружающие осколок белковые структуры глаза, что приводлт к образованию вокруг осколка равгсомерно коагулированного слол, т,е, к инкапсуляции осколка, Весь процесс контролируется с помощью оптического микроскопа (не показан).Проведесл численную оценку предлагаемого способа, соасуляция белковых структур стекловидного тела глаза происходит в интервале 42-44 С, а температура участков стекловидно о тела, не предназначенных длл коагуляции, не долюса превышать 39 С (нормалыгал телгпература стеклооидного тела -31 С).Следователысо необходимо пооышеггие температуры до 42-44"С о тонкой припооерхностсгой Области, окружающей осколок, оне которой температура не должна превышать 39 С в течегсие всего процесса. Для этой цепи пригоден импульсный (быстрый) режисл нагрева инородного тела, Это можно понять из характера решения сдномерного уравнения теппопроводности, г, которому соодитсл решесгие трехмерной сферической симметричной задачи. В случае быстрого ("мгновегнгого") подвода тепла к косгцу тонкого сторжнл (Х=О) о начальный момент оремегги(с=О) расггеггиеуравнения теппопроводсгос Ги=Оп ЛТ (1)дт имеет оид 40 п г (2) Т -То+ где 4 =Ой(9 гасЦ - оггсратор Лапласа,р - лггсгешсал плотность(т.е. масса, приходящаяся на единицу длины) стержня;С - удельнал теплоемкость;Оп - коэффициент температуроп рооодностгг материала гтержнл.В момент оремени т=О температура Т=Тсг при Х Ф 0 и Т=- гхг при Х=О,По"кольку при т 0 профиль температуры соотоетстоует распределению Гаусса, то очевидно, что чем резче будет распределение к моменту окончания импульса тока о инородном теле, тем тоньше будет образующаяся оболочка (капсула). Для количественных оценок необходимо рассмотреть Сферический осколок радиусом г 1 с удельной тсплоемкостью С 1, объемной плотностью рг и начальной температурой т 1, который находится о стекловидном тепе гла( С 1 р 1 - Сг рг ) ( ) + Сг ргНеобходимо, чтобы Тк=39 С(Тг =34 С)и г 1/гэ = 1/2, Тогда, учитывая, что численноС 1 р 1 = Сгрг, получаютТк Т 1 (Т 1-Тг)1-( - ) ) " - Т 1+7 Тг (5)г 13 1г з 8откудаТ 1=8 ТкТг и Т 1-Тг= Ь Т=8(Т-Тг)40 С При быстром нагреве в интервале 0 ОТ 40 С на расстоянии, равном удвоенному радиусу осколка, температура действительно не превысит величину 39 С. Одновиткооая катушка имеет радиус 7 см и иэготоолена из медной проволоки диаметром 2 мм. В качестве материала длл рукоятки используется тефлон. В качестве генератора используется стандартный одноканальный генератор импульсов микро- секундного диапазона длительностей типа Г 5 - 26,1 Таким образом предлагаемый способпозволяет осуществлять импульсный нагрев металлического осколка внутри глаза, что 50позволяет использовать его дпя равномерной коагуляции тонкого слоя тканей глаза, окружающих осколок, и осуществлять его надежную инкапсуляцию.(56) Патент ЕР М 0228778, кп. И 61 Р 9/00,1986.Патент США М. 4736744. кп. А 61 Р 9/00,1988.Патент ЕР М 864719, кп, И 61 Г 9/00,1986,за с параметрами Сг, рг и Тг (о начальныйсломент времени Т 1=Тг),Разделяют окружающую осколок средуна две сферические оболочки радиуса гг и гз,5 Необходимо, чтобы в течение осего процесса теплопередачи вне оболочки гг температура не превышала 42 С, а вне оболочки гзне превышала 39 С,В начальный момент времени темпера 10 тура внутри сколка повысилась(в приближении его равномерного нагрева вихревымитоками) от ТгС до величины Т 1 Температура на сферической оболочке все времяповышается, и если бы вне гз не было тепло 15 проводящей среды, конечная температура(о состоянии равновесия) определилась быиэ уравненияСг рггэ -г 1 )(Тк-Тг)=С 1 р 1 г 1 (Т 1-Тк) (3)откуда20 Тк=Т 1.(Т 1-Тг) ХСгрг 1 -- ) )гзФормула изобретения ГПОГОЬ ИНКАПГУЛЛЦИИ ИНОРОДНЫХ КЯЕТАЛЛИ- ческих ОскОлкОБ анутРи ГЛАЗА, включающий бесконтактный импульсный нагрев самого осколка и окружающей его ткани глаза с последующим контролем с помощью оптического микроскопа, отличающийся тем, что нагрев осколка осуществля от с помощью одиночного импульса магнитного поля, длительность г которого выбирают иэ соотнощенияг = 8.1 в - 4вГгде г и Во - длительность, с, и амплитуда импульса магнитного поля.