Способ улучшения зрительных функций при заболеваниях зрительного нерва и сетчатки и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A61F9/00 

(Putt

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, неврологии и нейрохирургии и предназначено для восстанов- ления зрительных функций при заболеваниях зрительного нерва и сетчатки путем электростимуляции.

Цель изобретения - уменьшение трав- матичности при обеспечении повторения курса лечения,

Поставленная цель достигается тем, что в орбиту на склеру заднего отрезка глазного яблока имплантируют катушку индуктивности, концы токовводов которой армированы металлическими эпектродами площадью не менее 10 мм2, при этом один из электродов размещают вблизи наружной оболочки зрительного нерва у глазного яблока, а второй подшивают к склере в области экватора глазного яблока и затем дистанционно воздействуют на область размещения катушки индуктивности импульсным магнитным полем, величина индукции которого на повер- хности источника магнитного поля составляет от 0,1 Тл до 0,25Тл, обеспечивая при этом синхронизацию магнитного поля с Пульсацией внутренней сонной артерии. Длительность импульсов выбирают в интервале от 50 до 500 мс, время изменения экстремальных значений напряженности магнитного поля на переднем и заднем фронтах импульса выбирают в пределах от 1 до 50 мс; так что ЭДС на имплантирован- ных электродах варьирует от 0,1 до 5 В, длительность индуцированного тока про- порциональ на длительности переднего и заднего фронтов импульса магнитного поля, при этом-стимуляцию проводят курсами по пять циклов по 3-5 мин-с интервалом между циклами не менее 5 мин ежедневно в течение 10-15 дней/повторяя курс лечения не менее чем через 2 недели.

Для осуществления предлагаемого способа разработано устройство.

Прототипом разработанного устройства является система для предупреждения или лечения открытоугольной глаукомы и пресбиопии. Прототип .содержит активный электрод, имплантируемый в область цили- арной мышцы, соединенный электрически с приемником радиочастотного излучения или автономным генератором, который формирует электрические сигналы для стимуляции. Приемник (или автономный генератор) заключен в корпус, который имплантирует- ся под кожу височной области или на склеру. Корпус при этом является индифферентным электродом. Источник радиочастотного излучения расположен снаружи на минимальном расстоянии от приемника и выполнен в различных вариантах. Для электростимуляции по данному способу использованы апе- риодичные импульсы длительностью 20 м с периодами их подачи от 1 до 3 сек и токами между электродами 1 мкА и выше.

.Однако данное устройство обладает существенными недостатками; оно не позволяет обеспечить синхронизацию стимулирующих сигналов с пульсацией внутренней сонной артерии, в сочетании ис0 пользовать для стимуляции электрические импульсы, магнитное поле и радиочастотное излучение и, наконец, не позволяет улучшить зрительные функции при поражении зрительного нерва и сетчатой оболочки.

5 Цель изобретения - повышение терапевтического эффекта и уменьшение трав- матичности при повторении курса лечения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, состоящем из приемника и из0 лучателя, индуктивно взаимосвязанных, приемник содержит катушку индуктивности, во внутренней полости которой размещен ферромагнитный сердечник с высокой магнитной проницаемостью и концы токо5 вводов которой армированы металлическими электродами с активной поверхностью не менее 10 мм, собственно катушка индуктивности и токовводы снабжены герметичной электроизоляцией, например, из

0 силикона, полиметилметакрилата или полиамида, а источник импульсного магнитного поля выполнен в виде электромагнита с центральным ферромагнитным стержнем-концентратором и снаб5 жен регулятором расстояния от торца электромагнита до плоскости катушки индуктивности, выполненным в виде глухого с одной стороны цилиндра, имеющего резьбовое сочленение с корпусом, в котором

0 размещен электромагнит, а генератор им- рульсов тока содержит последовательно соединенные регуляторы длительности импульса тока, его амплитуды и длительности фронтов нарастания и спада тока в пре5 делах импульса, а также для синхронизации.

Возможны любые другие варианты предложенного устройства, попадающие под совокупность существенных признаков.

0 На фиг.1-5 показана конструкция катушки индуктивности (различные варианты); на фиг.6 - конструкция источника импульсного магнитного поля (вариант); на фиг.7 - схема размещения кату.шки индук5 тивности; на фиг.8 - график изменения магнитного поля во времени.

Катушка 1 индуктивности (фиг.1-4) содержит токовводы 2, армированные метал- личес((ими электродами и герметично изолирована силиконом, полиметилметакрилатом или полиамидом 3. На фиг.5 представлена катушка индуктивности, во внутренней полости которой размещен вкладыш 4, выполненный из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью.

: На фиг.6 представлен электромагнит - источник импульсного магнитного поля, который содержит обмотку 7, выполненную из медного провода в изоляции, и центральный стержень 8, выполненный из ферромаг- нитного материала. Обмотка 7 и ферромагнитный стержень-концентратор 8 размещены в корпусе из изоляционного материала, через глухой торец которого к об- мотке подведен кабель питания электромагнита. На открытом конце корпуса 5 с помощью резьбы размещен подвижно регулятор б расстояния, выполненный в виде глухого с одной стороны цилиндра.

На фиг.7 показано размещение катушки 1 индуктивности на склере, при этом один электрод 2 размещен вблизи наружной оболочки зрительного нерва 9, а второй фиксирован к склере в области экватора глазного яблока.

На фиг.8 приведен качественный гр а- фик изменения магнитного поля во времени, где Ап - длительность переднего фронта, а Д t2 - длительность заднего фрон- та импульса магнитного поля, имеющего суммарную длительность период повторения Т, равный интервалу времени между двумя последовательными пульсациями внутренней сонной артерии.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

После местной анестезии раствором но- вокаина или лидокаича фиксируют веки бле- фаростатом и производят разрез конъюнктивы в нижненаружном отделе орбиты. Нижнюю и наружную мышцы прошивают провизорными швами. Выделяют задний отрезок глазного яблока и часть зрительного нерва. В орбиту вводят катушку индуктивности и имплантируют ее на склеру заднего отрезка глазного яблока. Один из электродов катушки индуктивности располагают вблизи наружной оболочки зрительного нерва у глазного яблока, а второй электрод фиксируют к склере в области экватора глазного яблока. В рану засыпают сухой антибиотик, например пенициллин, и накладывают непрерывный или узловой шов на конъюнктиву. Затем с помощью ре- гуляторов на приборе выбирают величину магнитной индукции на поверхность источника магнитного поля от 0.1 до 0,25 Тл, обес- печивают при этом синхронизацию

импульсов магнитного поля с пульсацией .внутренней сонной артерии, длительность импульсов магнитного поля выбирают в интервале от 50 до 500 мс, скорость изменения магнитного поля во времени на переднем и заднем фронтах импульса выбирают от 1 до 50 мс. Источник электромагнитного поля располагают на наружной стенке орбиты и дистанционно воздействуют на область размещения катушки индуктивности электромагнитными импульсами. Причем каждый сеанс стимуляции проводят 5 циклами по 3-5 мин с интервалом между циклами не менее 5 мин, сеансы проводят ежедневно в течение 10-15 дней, повторяя, при необходимости, курс лечения не менее чем через две недели.

Необходимо отметить, что индивидуальный выбор режима воздействия магнитного поля и электрического тока, индуцированного в катушке индуктивности, определяется появлением побочных явлений в виде головокружения, головной боли и ощущения повышения внутриглазного давления. При этом режим стимуляции выбирается так, чтобы побочные явления не успели сформироваться.

Проведена большая экспериментальная работа, позволяющая определить интервалы значений параметров.

В предлагаемом способе участвуют два лечебных фактора - импульсное магнитное поле и индуцированное электрическое в виде ЭДС, возникающее в катушке индуктивности при прохождении импульса магнитного поля.

Напряженность магнитного поля выбрана исходя из следующих соображений. Результаты ряда работ Рижского медицинского института показывают, что магнитное поле увеличивает просвет мелких кровеносных сосудов, снижает свертываемость крови, увеличивает оксигенэцию тканей. Все это определяется величиной напряженности магнитного поля. Индукция менее 0.1 Тл на поверхности электромагнита не дает достаточного и устойчивого лечебного эффекта, так как эта величина индукции не позволяет получить на имплантированной катушке индуктивности ЭДС, достаточную для электрической стимуляции зрительного нерва и сетчатой оболочки. Уменьшение длительности фронтов нарастания и спада импульса магнитного поля может увеличить ЭДС на катушке индуктивности, но при этом уменьшится длительность электрического импульса и возбуждение не будет зафиксировано зрительным нервом. Оба воздействующих фактора при таком значении

магнитной индукции не позволяют рассчитывать на установление нового уровня метаболизма в нерве, сетчатой оболочке и окружающих тканях, способствующих повышению зрительных функций.

Индукция магнитного поля более 0,25 Т л приводит к необходимости снижения общего времени стимуляции из-за роста побочных явлений.

Уменьшение времени стимуляции из-за инерционности изменений метаболических процессов в зрительном нерве, сетчатке и окружающих тканях не позволяет надеяться на получение нового уровня динамического равновесия метаболизма, соответствующе- го положительному влиянию магнитного поля.

При этом значении магнитной индукции ЭДС катушки индуктивности оказывается слишком большой и возникает необходи- мость увеличения длительности фронтов магнитного импульса. При этом соответственно возрастает длительность импульсов тока в цепи катушки .индуктивности, и они становятся малоэффективны, так как время воздействия на зрительный нерв и сетчатку становится слишком длительным.

Длительность импульса магнитного поля в пределах от 50 до 500 мс выбрана на основе исследований гидродинамики мел- ких сосудов. Исследование гидродинамики артериол, капилляров и венул и сопоставление ее с кардиограммой позволило определить среднее оптимальное время расширения мелких сосудов во время систо- лы. Магнитное поле позволяет продлить время расширения мелких сосудов, что приводит к снижению ишемии, увеличению скорости движения эритроцитов и т.д. При длительности импульса менее 50 мс не про- исходит стойкого расширения мелких кровеносных сосудов, а длительность импульса магнитного поля более 500 мс не увеличивает время расширения мелких кровеносных сосудов.

Длительность фронтов импульса маг- нитного поля определяет длительность им- .пульса ЭДС и позволяет менять полярность электрических сигналов. Так, например, при коротком переднем фронте магнитного поля на активном электроде (вблизи наружной оболочки зрительного нерва) возникает короткодействующая большой величины ЭДС со знаком +, а задний фронт импульса магнитного поля создает короткий, но большой величины импульс ЭДС на активном электроде, но уже со знаком -. Один из импульсов будет для зрительного нерва им- возбуждения, а другой - импульсом

торможения и при этом сократится рефрак- терное время аксонов зрительного нерва.

При длинном заднем фронте импульса магнитного поля ЭДС со знаком - на активном электроде окажется очень мала по вели- чине и длительности, что приведет к эффективному воздействию только положительного импульса, Однако, например, при атрофии зрительного нерва, связанной с де- миелинизациейаксонов зрительного нерва, возникновение униполярных импульсов приведет к росту концентрации липидов, коллагена и других компонент вблизи зрительного нерва и будут созданы условия для уменьшения эффекта демиелинизации.

Время сеанса стимуляции разбито на циклы по 3-5 мин, что связано с эффектом усталости зрительного нерва. Экспериментально установлено, что в начале цикла откликом на каждый импульс является фос- фен, в дальнейшем он исчезает или растет его порог по величине ЭДС. В течение 5 мин паузы чувствительность зрительного нерва повышается (падает порог) и фос- фен возникает вновь. У каждого больного время до усталости зрительного нерва различное.

На основании данных исследований установлено, что улучшение зрительных функций обычно происходит после 7-8-го сеанса стимуляции, однако на этом этапе не возникает устойчивого повышения зрительных функций. Поэтому курс лечения должен включать не менее 10 сеансов,

Следует отметить, что при повышении количества сеансов более 15 могут появиться побочные нежелательные реакции в виде головной боли, головокружения, сонливости, что приводит к снижению лечебного эффекта элек тростимуляции.

Пример 1. Больная С., 60 лет, амбулаторная карта N 20010. Диагноз - частичная атрофия зрительного нерва левого глаза. . При поступлении: острота зрения правого глаза 0,4 сф + 1,5 д 0,9, острота зрения левого глаза 0,02 н.к. Поле зрения правого глаза - в норме, поле зрения левого глаза - концентрическое сужение до 20°, поле зрения на цвета не определяется. При компьютерной периметрии выявлены снижение центральной светочувствительности и наличие относительных скотом с височной стороны поля зрения левого глазэ, что является признаками частичной атрофии зрительного нерва и патологии макулярной зоны сетчатой оболочки. При электроофтальмологическом исследовании установлено резкое повышение порогов электрочувствительности и резкое снижение электролабильности левого глаза, что говорит об угнетении функций сетчатой оболочки и аксиального пучка зрительного нерва-. Глазное дно правого глаза без патологии, на глазном дне левого глаза 6ф- тальмоскопируется белый с сероватым оттенком диск зрительного нерва с четкими границами, в макулярной зоне - дегенерация сетчатой оболочки.

06.02.89 г. произвели имплантацию катушки индуктивности на склеру заднего отрезка левого глазного яблока, при этом один электрод поместили вблизи наружной оболочки зрительного нерва у глазного яблока, а второй электрод фиксировали к склере в области экватора глазного яблока. Затем с помощью регуляторов на панели прибора установили напряженность магнитного поля в индукторе 0,1 Тл, длительность импульсов магнитного поля 50 мс, скорость изменения магнитного поля во времени на переднем и заднем фронтах импульса 1,0 мс, положительную полярность импульса и частоту повтора импульсов, равную частоте пульсации внутренней сонной артерии. Установили электромагнит на выбранном расстоянии от наружной стенки левой орбиты и дистанционно воздействовали на область размещения катушки импульсным магнитным полем пятью циклами по 3 мин с интер- валОм между циклами 5 мин. Сеансы проводили ежедневно в течение 10 дней.

После первого цикла лечения острота зрения левого глаза повысилась до 0,2 н.к. Через две недели повторили цикл лечения с теми же параметрами воздействия. Острота зрения повысилась до 0,2 сф + 2,0 д 0,3, стало определяться поле зрения левого глаза на красный цвет, при компьютерн ой периметрии отмечено уменьшение числа относительных скотом,

В последующем зрительные функции не изменились.

Пример 2. Больной А., 43 лет, амбулаторная карта № 12795, Диагноз -.частичная атрофия зрительного нерва левого глаза после нарушения кровообращения в диске зрительноге нерва. Нарушение кровообращения произошло в августе 1987 г. Консервативное лечение дало незначительный эффект.

При поступлении: острота зрения правого глаза 0,5 н.к. (начальная катаракта), острота зрения левого глаза 0,1 н.к. Поле зрения правого глаза в норме, поле зрения левого глаза концентрически сужено до 40-50°. При компьютерной периметрии выявлены грубые нарушения светочувствительности сетчатой оболочки в макулярной зоне. При флюоресцентной знтиографии левого глаза очагов патологической флюоресценции в макулярной зоне не выявлено. При электроретинографии левого глаза отмечено увеличение ЭРГ, что является косвенным признаком патологии зрительного нерва. На глазном дне правого глаза выявлен анги- осклероз, на глазном дне левого глаза оф- тальмоскопируется бледный с четкими границами диск зрительного нерва, анги0 осклероз, с височной стороны от диска отложения липидов.

20.03.89 г. произвели имплантацию катушки индуктивности на склеру заднего отрезка глазного яблока левого глаза, причем

5 один электрод разместили вблизи наружной оболочки зрительного нерва, а второй фиксировали к склере в области экватора глазного яблока. Затем установили напряженность магнитного поля в индукто0 ре 0,2 Тл, длительность импульсов магнитного поля 300 мс, скорость изменения магнитного поля во времени 25 мс, знакопеременную полярность и частоту повторов импульсов, равную частоте пульсации внут5 ренней сонной артерии. Затем разместили электромагнит на выбранном расстоянии от наружной стенки левой орбиты и дистанционно воздействовали на область размещения катушки индуктивности импульсным

0 магнитным полем. При этом каждый сеанс стимуляции проводили пятью циклами по 4 мин с интервалом между циклами 6 м ин, сеансы проводили ежедневно в течение 12 дней. После окончания сеанса стимуляции

5 острота зрения левого глаза повысилась до 0,09 сф - 2.9 д 0,2.

Через месяц повторили курс лечения, параметры воздействия оставались прежними. После повторного курса лечения ост0 рота зрения левого глаза повысилась до 0,3-0,4 н.к., и поле зрения расширилось до 50-60°. В последующем зрительные функции остались без изменений.

Пример 3. Больная Т., 11 лет, амбу5 латорная карта N; 5827. Диагноз - частичная атрофия зрительного нерва обоих глаз. Больна в течение 10 лет, неоднократные курсы лечения эффекта не давали.

При поступлении: острота зрения пра0 вого глаза 0,4 н.к., острота зрения левого глаза 0,04 н.к. Отмечается сужение поля зрения обоих глаз с носовой стороны до 10°. При электрофизиологическом исследовании установлено повышение порогов элект5 рочувствительности и снижение электролабильности, что говорит об угнетении функций внутренних слоев сетчатой оболочки и аксиального пучка зрительного нерва обоих гла з. При проведении рентгеновской компьютерной томографии пыявлена атрофия зрительного нерва обоих глаз. На глазном дне обоих глаз офтальмоскопи- руются бледные с четкими границами диски зрительного нерва, в макулярной зоне дегенерации сетчатой оболочки, выраженный 5 ангиосклероз.

27,03.89 г. произвели имплантацию катушки индуктивности на склеру левого глаза, а 29.03.89 г. - имплантацию катушки индуктивности на склеру правого глаза. 10 Причем один из электродов расположили вблизи наружной оболочки зрительного нерва, а второй фиксировали в склере в области экватора глазного яблока. Затем установили напряженность магнитного поля в°15 индукторе 0,25 Тл, длительность импульсов магнитного поля 500 мс, скорость измене- ния магнитного поля во времени 50 мс, отрицательную полярность импульса и частоту повторов импульса, равную частоте 20 пульсации внутренней сонной артерии. Затем разместили электромагнит на выбранном расстоянии от наружной стенки орбиты и дистанционно воздействовали на область размещения катушек импульсным магнит- 25 н ым полем. Проводили электромагнитную стимуляцию зрительного нерва и сетчатки обоих глаз поочередно. Каждый сеанс стимуляции проводили пятью циклами по 5 мин с интервалами между циклами 7 мин, сеан- 30 сы проводили ежедневно в течение 15 дней. После окончания курса лечения острота зрения правого глаза повысилась до 0,5 н.к., острота зрения левого глаза повысилась до 0.1 н.к. 35

Через 1,5 месяца повторили курс лече- ния. Параметры воздействия оставили прежними. Острота зрения обоих глаз осталась прежняя, но стало определяться поле зрения на красный и зеленый цвета.40

Через месяц провели третий курс лечения. Параметры воздействия оставили прежними. После окончания курса лечения острота зрения правого глаза повысилась до 0,5-40,6 Н.К., острота зрения левого глаза 45 повысилась до 0,15 н.к. Поле зрения обоих глаз расширилось до 30° с носовой стороны, и стали нормализовывэться показатели электрофизиологических исследований.

50

Формула изобретения

1. Способ улучшения зрительных функций при заболеваниях зрительного

нерва и сетчатки путем электростимуляции, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения травматичности при обеспечении повторения курса лечения, на склеру заднего отрезка глазного яблока импланти- руют приемник, выполненный в виде катушки индуктивности, один из выводов которой располагают на твердой мозговой оболочке зрительного нерва, а другой фиксируют к склере с последующим воздействием на приемник импульсным магнитным полем, обеспечивающим наведенную на выводах приемника электродвижущую силу 0 1-5 В с длительностью импульсов воздействия 50- 500 мс, временем изменения магнитного поля 1,0-50,0 мс, причем стимуляцию проводят курсами по 5 циклов по 3-5 мин каждый с интервалом между циклами не менее 5 минут ежедневно в течение 10-15 дней.

2. Устройство для улучшения зрительных функций при заболеваниях зрительного нерва и сетчатки, состоящее из приемника и излучателя, индукционно взаимосвязанных, отличающееся тем, что, с целью повышения терапевтического эффекта и уменьшения травматичности при повторении курса лечения, приемник содержит герметически изолированную катушку индуктивности с двумя или более выводами, во внутренней плоскости которой размещен ферромагнитный сердечник с высокой магнитной проницаемостью, а рабочие части выводов армированы металлическими электродами с активной поверхностью не менее 10 мм2, а излучатель импульсного магнитного поля содержит генератор импульсов и электромагнит регулятором рассеяния от торца электромагнита до плоскости катушки индуктивности, выполненным в виде глухого с одной стороны цилиндра, имеющего резьбовое соединение с корпусом, в котором размещен электромагнит, а генератор импульсов тока содержит последовательно соединенные задающий генератор с регулятором частоты импульсов тока для частотной синхронизации, регулятор длительности импульсов тока, регулятор амплитуды и регулятор длительности фронтов нарастания и спада тока в пределах импульса.

фиг 7

Использование: медицина, для восстановления зрительных функций. Сущность: с целью улучшения зрительных функций, в орбиту на склеру заднего отрезка глазного яблока имплантируют катушку индуктивности, причем один из электродов располагают вблизи наружной оболочки зрительного нерва у глазного яблока, а второй электрод фиксируют в склере в области экватора глазного яблока и затем дистанционно воздействуют на область размещения катушки индуктивности импульсно меняющимся во времени магнитным потоком. Устройство, состоящее из приемника и излучателя, содержит катушку 1 индуктивности, во внутренней полости которой размещен ферромагнитный сердечник 4 с высокой магнитной проницаемостью и токовводы 2, которые армированы металлическими тродами. Источник импульсного магнитного поля выполнен в виде электромагнита с центральным ферромагнитным стержнем-концентратором и снабжен регулятором расстояния от торца электромагнита до плоскости катушки индуктивности, выполненным в виде глухого с одной стороны цилиндра. 8 ил. ел