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Die vorliegende Erfindung betrifft eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung, die ein Lasersystem zur Erzeugung eines gepulsten Lasersstrahls, ein Positioniersystem zur örtlichen Verschiebung eines Fokusvolumens des Laserstrahls und ein Steuersystem zur Steuerung der Arbeitsparameter des Positioniersystems und/oder des Lasersystems enthält, mit der Gewebe eines Auges derart bearbeitet werden kann, dass Schnitte im Augengewebe erzeugt werden. Insbesondere können mit dieser ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung corneale Zugangsschnitte erzeugt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt und ein Verfahren zur Durchführung eines cornealen Zugangsschnittes in einem Hornhautgewebe eines Auges.
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In der Augenchirurgie ist es mittlerweile üblich, Lasersysteme für einzelne Schritte eines chirurgischen Verfahrens zu Hilfe zu nehmen. Dabei ersetzt die Wechselwirkung des Lasers mit dem Augengewebe, durch die das Gewebe getrennt werden kann, die früher üblichen Schnitte mit einem Skalpell. Die Lasersysteme sind deshalb Bestandteil ophthalmologischer Therapiesysteme.
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Sehr häufig werden Femtosekunden(fs)-Lasersysteme verwendet, um Schnitte im Augengewebe durchzuführen. Insbesondere werden mit solchen Femtosekunden-Lasersystemen auch Schnitte in von Katarakt befallenem Linsengewebe durchgeführt. Für einen Teil der Laser-Kataraktchirurgie benötigt der Arzt einen direkten Zugang über die Cornea, also die Hornhaut, zur Augenlinse des Patienten. Dieser Zugang kann ebenfalls mit Hilfe eines Laserstrahls erzeugt werden. Derartige Zugangsschnitte im Auge müssen bei Augenoperationen diverse Randbedingungen erfüllen. Zum einen müssen sie klein sein, so dass die Gefahr einer Infektion reduziert wird. Zum anderen sollten die Zugangsschnitte derart gesetzt werden, dass das Kammerwasser des Auges nicht auslaufen kann. Insbesondere muss ein Auslaufen selbst bei direkter, äußerer mechanischer Einwirkung verhindert werden. Wichtig ist hierbei die Tatsache, dass nach einem solchen Schnitt nur das dünne Hornhautepithel heilt. In den ersten Tagen und Wochen nach der Operation „klebt” das dicke Hornhaut-Stromagewebe sogar lediglich durch Adhäsionskräfte zusammen. Das Stroma ist dabei die mittlere Hornhautschicht und macht zirka 90% der gesamten Hornhautdicke aus. Deshalb kann sich die Wunde durch äußere Einwirkung, wie beispielsweise Druck auf den Augapfel, öffnen.
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Komplexe, nicht zusammenhängende corneale Zugangsschnitte sind mit einem Skalpell schwer oder gar nicht durchführbar. Es ist deshalb üblich, diese Schnitte, auch Inzisionen genannt, mit einem Laser durchzuführen. Allerdings realisieren bekannte Lösungen nur relativ einfache Schnittgeometrien. Die 1a zeigt einen derzeit üblichen, mit einem Laser erzeugten biplanaren cornealen Zugangsschnitt 1, also einen 2-Ebenen Zugangsschnitt 1. Solche cornealen Zugangsschnitte 1, wie in der 1a gezeigt, haben jedoch den Nachteil, dass sie bei äußerer mechanischer Einwirkung auf das Auge ihre Dichtigkeit verlieren, so dass Kammerwasser aus dem Auge laufen kann oder Keime eindringen können, wie dies in der 1b für die Einwirkung eines äußeren Drucks 2 auf den Bulbus dargestellt ist: Ein äußerer Druck 2 führt zu einer Erhöhung des Augeninnendrucks (intra-ocular pressure, IOP) 3. Im Falle eines Zugangsschnittes 1 gemäß der 1a, führt dies wiederum zum Entstehen eines Lecks 4, aus dem dann das Kammerwasser austreten kann. Dieses Problem bleibt auch lange nach der Operation bestehen.
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In der Veröffentlichung von David W. Langerman „Architectural design of a selfsealing corneal tunnel, single hinge incision" (J Cataract Refract Surg 20, 1994) wird hingegen eine besondere Schnittgeometrie eines cornealen Zugangsschnitts 1 vorgestellt. Sie unterscheidet sich von der Schnittgeometrie der herkömmlichen cornealen Zugangsschnitte: Der corneale Zugangsschnitt 1 von Langerman enthält neben dem das Hornhautgewebe 6 des Auges von einer äußeren Grenzfläche 61 zunächst ungefähr senkrecht startenden, dann in einer geneigten Ebene weiter bis zu einer inneren Grenzfläche 62 verlaufenden, biplanaren Schnitt 11, der folglich einen „Tunnel” bildet, einen zusätzlichen tiefen vertikalen Vorschnitt 12, der sich vom biplanaren Schnitt 11 ausgehend weiter in Richtung der inneren Grenzfläche 62 erstreckt, ohne diese jedoch zu erreichen, siehe 2a. Dieser zusätzliche vertikale Vorschnitt 12 führt zur Ausbildung einer keilförmigen Ventilklappe mit einem Scharnier 5, „Hinge” genannt, nahe der Hornhautinnenfläche. Die entsprechenden Schnitte wurden von Langerman manuell durchgeführt. Bei punktuellem Druck 2 im Bereich des äußeren „Tunneleinganges” des als Tunnel ausgebildeten Zugangsschnittes 1, der sich also aus dem biplanaren Schnitt 11 und den tiefen vertikalen Vorschnitt 12 zusammensetzt, kann sich die Verformung und damit die Öffnung des Tunnels nicht mehr entlang des Tunnelbodens bis zum inneren „Tunnelausgang” fortsetzen und damit das „corneale Ventil” eröffnen, um Kammerwasser aus dem Auge austreten zu lassen. Vielmehr schwingt die keilförmige Ventilklappe dann um das Scharnier 5 nach oben und wird durch den Augeninnendruck 3 gegen das Tunneldach gedrückt. Die Folge ist eine Verbesserung der „Deformationsstabilität” des Schnittes. In 2b wird gezeigt, wie sich solch ein Zugangsschnitt bei mäßiger äußerer Krafteinwirkung verhält. Das Scharnier 5 erhöht die Gewebeflexibilität, so dass das zusammengeklebte Hornhautgewebe 6 zunächst nicht getrennt wird, und die Zugangswunde somit verschlossen bleibt. Diese Schnittgeometrie bietet also einen entscheidenden medizinischen Vorteil.
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Bei größerem Druck bietet dieser corneale Zugangsschnitt allerdings keine Dichtigkeit. Das „Hochklappen” der keilförmigen Ventilklappe am Scharnier, und damit das Verschießen des Tunnels, ist stark durch den Raum, der entlang des vertikalen Vorschnitts gegeben ist, und durch die Elastizität des Hornhautgewebes begrenzt.
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Zudem setzte sich eine solche Schnittgeometrie in der Vergangenheit nicht durch, da sie aufgrund der geringen Dicke der Hornhaut des Auges nur schwer mit einem Skalpell realisierbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung eines cornealen Zugangsschnittes in einem Hornhautgewebe eines Auges bereitzustellen, mit dem corneale Zugangsschnitte derart erzeugt werden können, dass ihre Dichtigkeit bei äußeren Einwirkungen, insbesondere ihre Druckfestigkeit erhöht wird und komplexe Schnittgeometrien realisiert werden können, sowie entsprechende Schnittgeometrien aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Durchführung eines cornealen Zugangsschnittes in einem Hornhautgewebe eines Auges nach Anspruch 9 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10.
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Eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung umfasst ein Lasersystem, das eingerichtet ist zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls. Ein solcher gepulster Laser ermöglicht hohe Lichtintensitäten, d. h. eine sehr schnelle Freigabe der gespeicherten Energie. Gepulste Laser werden unter anderem in der Materialbearbeitung genutzt. Eines seiner Anwendungsgebiete ist dabei die Augenheilkunde. In der Augenheilkunde können durch Photodisruption Schnitte in einem Augengewebe, beispielsweise in der Hornhaut oder in der Linse des Auges, durchgeführt werden. Die Photodisruption findet nur im Fokusvolumen aufgrund der Mehrphotonenabsorption des Laserstrahls statt. Dabei kommt es durch einen starken nichtlinearen Anstieg der Absorption des Laserlichts zu einem optischen Durchbruch, bei dem ein Plasma gebildet wird und das Material folglich getrennt wird.
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Des Weiteren umfasst die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung ein Positioniersystem, das eingerichtet ist zur örtlichen Verschiebung eines Fokusvolumens des Laserstrahls in einem Zielgebiet. Ein solches Zielgebiet kann das Hornhautgewebe eines Auges, wie auch ein anderes Gewebe des Auges sein. Auch die Linse kann prinzipiell mit einer solchen Lasertherapievorrichtung bearbeitet werden. Durch das Positioniersystem wird also der gepulste Laserstrahl entsprechend abgelenkt. Durch die Möglichkeit der Ablenkung bzw. der Verschiebung des Laserstrahls kann im Zielgebiet entlang festgelegter Strukturen bzw. Muster „geschnitten” werden.
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Um das Positioniersystem und/oder das Lasersystem zu steuern, also die Arbeitsparameter des Positioniersystems und/oder des Lasersystems zu beeinflussen, enthält das ophthalmologische Lasertherapiesystem ein Steuersystem. Das Steuersystem kann dabei eine einzige Einheit umfassen. Alternativ kann das Steuersystem aber auch mehrere Komponenten aufweisen, die über die ophthalmologische Therapievorrichtung verteilt sind, ggf. aber miteinander in Verbindung stehen.
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Erfindungsgemäß ist nun das Steuersystem programmiert, zur Erzeugung eines cornealen Zugangsschnittes in einem Hornhautgewebe eines Auges durch Photodisruption die Arbeitsparameter des Lasersystems und/oder des Positioniersystems in Abhängigkeit von einer örtlichen Lage des Fokusvolumens des Laserstrahls im Hornhautgewebe so zu verändern, dass der Zugangsschnitt im Hornhautgewebe in seiner Breite variiert und/oder der Zugangsschnitt unterbrochen ist. Dies beinhaltet auch, dass nur Teile des Zugangsschnitts in ihrer Breite variieren bzw. unterbrochen sind.
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Ein cornealer Zugangsschnitt ist dabei dadurch definiert, dass er eine Durchführung bzw. einen „Tunnel” durch die Hornhaut, von einer äußeren Grenzfläche der Hornhaut bis zu einer inneren Grenzfläche der Hornhaut eröffnet, durch die ein Instrument eines geringen Durchmessers, wie beispielsweise ein Absaugröhrchen oder aber ein Applikator, der eine künstliche Linse im gefalteten Zustand enthält, in die Augenkammer eingeführt werden kann. Seine Schnittgeometrie kann sehr komplexer Natur sein. Er kann neben dem „Tunnel”, der in der Regel durch einen biplanaren Schnitt gebildet wird, weitere Hilfsschnitte enthalten, die die Funktion des Zugangsschnitts, eine Öffnung zur Einführung von Instrumenten zu bilden, aber gleichzeitig einen zuverlässigen Verschluss des Zugangs nach der Operation zu gewährleisten, verbessern. Die Zugehörigkeit eines Hilfsschnitts zum cornealen Zugangsschnitt ist dabei durch den beabsichtigten Einfluss dieses Hilfsschnitts auf die Funktion des cornealen Zugangsschnitts definiert. Ein Hilfsschnitt gehört auch dann zum cornealen Zugangsschnitt, wenn eine Unterbrechung des Zugangsschnitts zwischen dem biplanaren, durch das Hornhautgewebe hindurchführenden Schnitt und dem entsprechenden Hilfsschnitt besteht, solange er zur Funktion des cornealen Zugangschnittes beiträgt.
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Um nun den komplexen Zugangsschnitt in seiner Schnittbreite variieren zu können bzw. ggf. auch Hilfsschnitte zu erzeugen, die nicht mit dem „Tunnel” in Verbindung stehen, dennoch aber zum cornealen Zugangsschnitt hinzugehören, ist das Steuersystem programmiert, in Abhängigkeit der jeweiligen Lage des Fokus bzw. des Fokusvolumens des Laserstrahls im Hornhautgewebe, also des Volumens, in dem mittels Photodisruption eine Trennung des Hornhautgewebes erfolgen kann, Arbeitsparameter für das Positioniersystem und/oder des Lasersystems während des Schritts der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts beständig anzupassen, um ein entsprechendes Schnittmuster für einen cornealen Zugangsschnitt zu erzeugen, der zeitweise unterbrochen ist und/oder in dem zumindest in Teilbereichen die Schnittbreite variiert.
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Für das Lasersystem betrifft dies beispielsweise Arbeitsparameter wie die Leistung pro Laserpuls, die Pulsdauer, die Peak-Intensität und die Repetitionsrate des Lasers.
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Über das Positioniersystem kann man die Schnittbreite hingegen beispielsweise durch eine Änderung der Geschwindigkeit der Ablenkung bzw. Verschiebung des Laserstrahls, und damit der Geschwindigkeit der Bewegung des Fokusvolumens des Laserstrahls durch das Hornhautgewebe, oder aber durch mehrfache Richtungsänderung der Bewegung des Fokusvolumens des Laserstrahls durch das Hornhautgewebe, wodurch ein Teilabschnitt des cornealen Zugangsschnitts mehrfach „abgefahren” wird, beeinflussen.
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Die Programmierung des Steuersystems, das heißt in diesem Falle seine Kodierung für den Schritt der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts, kann in einfacher Ausführungsform auf Standardmuster eines Auges zurückgreifen, die ausgewählt werden in Funktion von Untersuchungsdaten des zu bearbeitenden Auges, welche mit einem Untersuchungssystem, wie beispielsweise einem OCT(optische Kohärenztomographie)-System oder einem Abbildungssystem nach dem Scheimpflug-Verfahren oder einem Lichtschnittverfahren, vorher ermittelt wurden.
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In einer bevorzugten Ausführung berücksichtigt das Steuersystem jedoch Untersuchungsdaten, wie beispielsweise die Lage der Augenstrukturen, den Durchmesser des Augenkörpers und die Hornhautdicke, direkt, indem die Veränderung der Arbeitsparameter von Lasersystem und/oder Positioniersystem als Funktion spezifizierter Untersuchungsdaten kodiert sind, die dem Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung bei jedem Eingriff für den Schritt der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts geliefert werden müssen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung programmiert, die Arbeitsparameter von Lasersystem und/oder Positioniersystem so zu verändern, dass im Hornhautgewebe ein biplanarer Schnitt, der also das Hornhautgewebe von einer äußeren Grenzfläche bis zu einer inneren Grenzfläche durchläuft, und ein von diesem biplanaren Schnitt ausgehender vertikaler, keilförmiger, sich zum Ende hin verjüngender Vorschnitt erzeugt wird.
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Die Reihenfolge der Erzeugung der beiden Schnitte, also des biplanaren Schnitts und des vertikalen Vorschnitts, als Teile eines komplexen cornealen Zugangsschnitts ist dabei nicht wesentlich. Der vertikale Vorschnitt kann sogar während der Erzeugung des biplanaren Schnitts erzeugt werden. Der vertikale Vorschnitt geht bevorzugt nahe der Stelle des biplanaren Schnitts, an dem der biplanare Schnitt seine Richtung ändert, aus, also nahe der Stelle des Übergangs des senkrechten Schnittes in einen schräg durch das Hornhautgewebe verlaufenden Schnitt. In einer solchen Anordnung ist die Wirkung des Scharniers und der keilförmigen Ventilklappe besonders groß, da bei mechanischen Einwirkung, wie einem äußeren Druck, die Ventilklappe über den gesamten schrägen Bereich des biplanaren Schnitts schließen kann.
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Der vertikale Vorschnitt kann in seiner Länge bzw. Tiefe wie auch in der Stärke des Keils variieren, allerdings darf er nicht die innere Grenzfläche des Hornhautgewebes erreichen. Auch kann die Schräge des zweiten Teils des biplanaren Schnittes variieren. Bevorzugt weist dieser Teil des biplanaren Schrittes einen leicht abgerundeten Verlauf auf, so dass die hierdurch entstehende Ventilklappe eine leicht konvexe Form erhält.
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In einer alternativen zweiten Ausführungsform ist das Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung programmiert, die Arbeitsparameter von Lasersystem und/oder Positioniersystem so zu verändern, dass ein biplanarer Schnitt und ein nicht mit diesem in direkter Verbindung stehender, innerer vertikaler Vorschnitt im Bereich des biplanaren Schnittes im Hornhautgewebe erzeugt wird.
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Auch hier ist die Reihenfolge der Erzeugung der beiden Schnitte, also des biplanaren Schnitts und des inneren vertikalen Vorschnitts, als Teile eines komplexen cornealen Zugangsschnitts nicht wesentlich. Der innere vertikale Vorschnitt sollte bevorzugt von einer inneren Grenzfläche des Hornhautgewebes nahe der Stelle des biplanaren Schnitts ausgehen, an dem der biplanare Schnitt seine Richtung ändert. Auch hier ist in einer solchen Anordnung die Wirkung des Scharniers und der keilförmigen Ventilklappe besonders groß, da bei mechanischen Einwirkung, wie einem äußeren Druck, die Ventilklappe über den gesamten schrägen Bereich des biplanaren Schnitts schließen kann.
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Auch der innere vertikale Vorschnitt kann in seiner Länge bzw. Tiefe, ausgehend von der inneren Grenzfläche des Hornhautgewebes, wie auch in der Schnittbreite variieren. Allerdings darf er den biplanaren Schnitt oder aber die äußere Grenzfläche des Hornhaugewebes nicht erreichen. Die Schräge des zweiten Teils des biplanaren Schnittes kann ebenfalls variieren. Bevorzugt weist dieser Teil des biplanaren Schrittes wiederum einen leicht abgerundeten Verlauf auf, so dass die hierdurch entstehende Ventilklappe eine leicht konvexe Form erhält.
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In einer dritten alternativen Ausführungsform ist das Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung programmiert, die Arbeitsparameter von Lasersystem und/oder Positioniersystem so zu verändern, dass ein biplanarer Schnitt und ein nicht mit diesem in direkter Verbindung stehender, äußerer vertikaler Vorschnitt im Bereich des biplanaren Schnittes im Hornhautgewebe erzeugt wird.
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Diese Ausführungsform ist jedoch auch als ergänzende Ausführungsform derart möglich, dass neben dem biplanaren Schnitt und einem inneren vertikalen Vorschnitt mindestens ein zusätzlicher äußerer vertikaler Vorschnitt im Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung programmiert ist.
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Die Reihenfolge der Erzeugung der Schnitte, also des biplanaren Schnitts, gegebenenfalls des inneren vertikalen Vorschnitts sowie des äußeren vertikalen Vorschnitts, als Teile eines komplexen cornealen Zugangsschnitts, ist nicht wesentlich. Der äußere vertikale Vorschnitt geht bevorzugt von einer äußeren Grenzfläche des Hornhautgewebes nahe des Bereichs des biplanaren Schnitts aus.
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Wie auch die anderen Ausführungsformen ist insbesondere die dritte alternative Ausführungsform dabei nicht auf die Erzeugung eines einzigen äußeren vertikalen Vorschnitts beschränkt: Es ist auch möglich, dass das Steuersystem programmiert ist, mehrere äußere vertikale Vorschnitte im Hornhautgewebe zu erzeugen, entweder beidseitig des biplanaren Schnitts oder aber auch nur in einseitiger Nachbarschaft des biplanaren Schnitts.
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Der äußere vertikale Vorschnitt kann als gerader Schnitt ausgeführt sein. Bevorzugt ist der äußere vertikale Vorschnitt jedoch derart programmiert, dass er keilförmig, d. h. sich von einer äußeren Grenzfläche des Hornhautgewebes nach innen hin verjüngend, ausgebildet wird. Der äußere vertikale Vorschnitt kann in seiner Länge bzw. Tiefe, ausgehend von der äußeren Grenzfläche des Hornhautgewebes, variieren, allerdings darf er den biplanaren Schnitt bzw. die innere Grenzfläche des Hornhaugewebes nicht erreichen. Auch die Schräge des ersten Teile des biplanaren Schnittes kann variieren. Bevorzugt weist dieser Teil des biplanaren Schrittes einen leicht abgerundeten Verlauf auf, so dass die hierdurch entstehende Ventilklappe eine leicht konvexe Form erhält.
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Bevorzugt enthält die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung ein Femtosekunden(Fs)-Lasersystem, also ein Ultrakurzpuls-Lasersystem.
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Vorteilhaft enthält die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung ein Steuersystem, das eine Schnittstelle zur Entgegennahme und Weitergabe von Untersuchungsdaten eines Auges aus einem Untersuchungssystem umfasst. Ein solches Untersuchungssystem kann beispielsweise ein OCT-System, ein Ultraschallsystem, eine Scheimpflug-Kamera oder ein Mikroskop sein, das die Untersuchungsdaten in einer ersten Variante außerhalb einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung in einer der Therapie zeitnah vorgelagerten Untersuchung erzeugt, so dass sie dann über die Schnittstelle dem Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung zur Verfügung gestellt werden können. Dies kann durch manuelle Eingabe oder durch automatische Übertragung erfolgen.
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In einer alternativen Variante enthält die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung ein Untersuchungssystem zur Erzeugung von Untersuchungsdaten des Auges. Als Beispiele solcher Untersuchungssysteme können auch hier wiederum ein OCT-System, ein Ultraschallsystem, eine Scheimpflug-Kamera oder ein Operationsmikroskop genannt werden. Auch ist es möglich, dass die ophthalmologische Therapievorrichtung mehrere Untersuchungssysteme enthält, die gleichzeitig oder nacheinander Untersuchungsdaten liefern. Die von einem solchen Untersuchungssystem erzeugten Untersuchungsdaten können wiederum über eine Schnittstelle dem Steuersystem der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Eine solche Schnittstelle kann jedoch wesentlich automatisierter funktionieren als im Falle der Verwendung von externen Untersuchungsdaten. Das Steuersystem kann folglich auch eingerichtet sein, direkt auf das Untersuchungssystem zuzugreifen.
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Bevorzugt ist es möglich, Untersuchungsdaten aus einem externen Untersuchungssystem trotzdem berücksichtigen zu können, auch wenn die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung über ein oder mehrere interne Untersuchungssysteme verfügt.
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Enthält eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung ein Untersuchungssystem zur Erzeugung von Untersuchungsdaten des Auges, so kann sie ferner zur Steuerung der Erzeugung eines cornealen Zugangsschnitts mittels der Untersuchungsdaten aus dem Untersuchungssystem eingerichtet sein. Damit ist eine Regelkreissteuerung zur Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts möglich, d. h., die Untersuchungsdaten werden auch während der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts weiter erhoben und ggf. zur Korrektur der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts genutzt.
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Das Positioniersystem einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, das verantwortlich ist für die Ablenkung und/oder Verschiebung des Laserstrahls und damit des Fokus an einen gewünschten Ort in einem Auge, enthält zu diesem Zweck bevorzugt mindestens eine der Komponenten fester oder drehbarer Spiegel, Linse und Verfahrmodul.
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In einem Verfahren zur Durchführung eines cornealen Zugangsschnittes in einem Hornhautgewebe eines Auges wird ein biplanarer Schnitt und ein vertikaler Vorschnitt erzeugt. Der biplanare Schnitt wird derart erzeugt, dass er einen „Tunnel” durch die Hornhaut von einer äußeren Grenzfläche der Hornhaut bis zu einer inneren Grenzfläche der Hornhaut eröffnet, durch den Instrumente eines geringen Durchmessers in die Augenkammer eingeführt werden können. Er umfasst bevorzugt einen ersten steilen Teil sowie einen zweiten, stark angeschrägten Teil. Die Schräge des biplanaren Schnittes kann variieren. Bevorzugt weist der zweite angeschrägte Teil des biplanaren Schrittes einen leicht abgerundeten Verlauf auf.
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Die Reihenfolge der Erzeugung der beiden Schnitte, also des biplanaren Schnitts und des vertikalen Vorschnitts, als Teile eines komplexen cornealen Zugangsschnitts, ist nicht wesentlich. Der vertikale Vorschnitt kann sogar während der Erzeugung des biplanaren Schnitts erzeugt werden.
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Der vertikale Vorschnitt dient als Hilfsschnitt, der die Funktion des Zugangsschnitts, eine Öffnung zur Einführung von Instrumenten zu bilden, aber gleichzeitig einen zuverlässigen Verschluss des Zugangs nach der Operation zu gewährleisten, verbessert.
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Erfindungsgemäß wird in einer ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens der vertikale Vorschnitt derart erzeugt, dass er mit dem biplanaren Schnitt in direkter Verbindung steht und ein keilförmiges, zum biplanaren Schnitt abgewandten Ende hin verjüngendes Profil aufweist. Der vertikale Vorschnitt geht bevorzugt nahe der Stelle des biplanaren Schnitts aus, an dem der biplanare Schnitt seine Richtung ändert, also des Übergangs des senkrechten Schnittes in einen schräg durch das Hornhautgewebe verlaufenden Schnitt.
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Der vertikale Vorschnitt kann in seiner Länge bzw. Tiefe wie auch in der Stärke des Keils variieren, allerdings darf er nicht die innere Grenzfläche des Hornhautgewebes erreichen, um die erforderte Stabilität der Cornea zu gewährleisten.
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In einer zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vertikale Vorschnitt im Bereich des biplanaren Schnitts angeordnet, jedoch derart, dass der vertikalen Vorschnitt nicht in einer direkten Verbindung mit dem biplanaren Schnitt steht.
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In einer ersten Variante der zweiten Alternative, wird der vertikale Vorschnitt derart erzeugt, dass er von der inneren Grenzfläche des Hornhautgewebes ausgeht. bevorzugt nahe der Stelle des biplanaren Schnitts, an dem der biplanare Schnitt seine Richtung ändert.
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Der innere vertikale Vorschnitt kann in seiner Länge bzw. Tiefe, ausgehend von der inneren Grenzfläche des Hornhautgewebes, wie auch in der Schnittbreite variieren, allerdings darf er den biplanaren Schnitt oder aber die äußere Grenzfläche des Hornhaugewebes nicht erreichen.
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In einer zweiten Variante der zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vertikale Vorschnitt derart erzeugt, dass er von der äußeren Grenzfläche des Hornhautgewebes ausgeht. Er kann in seiner Länge bzw. Tiefe wie auch in der Schnittbreite variieren, allerdings darf er weder den biplanaren Schnitt noch die innere Grenzfläche des Hornhautgewebes erreichen. Bevorzugt wird der äußere vertikale Vorschnitt keilförmig ausgebildet. Prinzipiell können auch mehrere äußere vertikale Vorschnitte oder aber eine Kombination von äußeren und inneren vertikalen Vorschnitten erzeugt werden, um zu einer optimalen Funktion des cornealen Zugangsschnitts, wie oben beschrieben, beizutragen.
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Bevorzugt wird dieses Verfahren mit einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung durchgeführt, in der ein gepulster Laserstrahl eingesetzt wird.
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Besonders bevorzugt wird dieses Verfahren mit einer oben beschriebenen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung durchgeführt.
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Im Gegensatz zu manuell mit einem Skalpell ausgeführten cornealen Zugangsschnitten ist es mit gepulsten Lasern, insbesondere mit Femtosekunden-Lasern, möglich, komplexe, nicht zusammenhängende Inzisionen durchzuführen, da die Laser-Gewebe-Wechselwirkung lediglich im Fokus des Laserstrahls stattfindet.
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Die Anwendung solcher ophthalmologischer Lasertherapiesysteme und der beschriebenen cornealer Zugangsschnitte erstreckt sich dabei nicht nur auf die Kataraktchirurgie. Sie sind allgemein in der Augenheilkunde nutzbar, beispielsweise in der Trauma-Chirurgie und für Glaukom-Eingriffe.
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Die vorgeschlagenen Schnittgeometrien bieten gegenüber den herkömmlichen biplanaren Zugangsschnitten den Vorteil, dass corneale Wunden auch bei starker äußerer Krafteinwirkung nicht geöffnet werden. Während die Schnitte mittels Skalpell schwer durchzuführen sind, sind sie mit Hilfe eines gepulsten Lasers, wie beispielsweise mittels eines Femtosekunden-Lasers, problemlos realisierbar.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt ist eingerichtet zur Durchführung des beschriebenen Verfahren zur Durchführung eines cornealen Zugangsschnitts in einem Hornhautgewebe eines Auges auf einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung. Um einen solchen cornealen Zugangsschnitt zu erzeugen, wird das Computerprogrammprodukt auf einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, insbesondere auf einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, die ein Lasersystem zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls, ein Positioniersystem zur örtlichen Verschiebung eines Fokusvolumens des Laserstrahls in einem Zielgebiet und ein Steuersystem zur Steuerung der Arbeitsparameter des Positioniersystems und/oder der Arbeitsparameter des Lasersystems enthält, eingesetzt. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine erfindungsgemäße Lasertherapievorrichtung.
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Bevorzugt ist das Computerprogrammprodukt zur Veränderung von Arbeitsparametern eines Positioniersystems und/oder eines Lasersystems der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung mittels eines Steuersystems der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung in Abhängigkeit von einer örtlichen Lage des Fokusvolumens im Hornhautgewebe des Auges in einer solchen Art und Weise eingerichtet, dass eine durch Photodisruption erzeugte Schnittbreite des cornealen Zugangschnittes im Hornhautgewebe in Abhängigkeit von der örtlichen Lage im Hornhautgewebe variiert wird und/oder der Schnitt stellenweise unterbrochen wird.
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Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigt:
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die 1a einen cornealen Zugangsschnitt nach dem Stand der Technik und die 1b sein Verhalten bei geringer äußerer Druckeinwirkung, wie oben beschrieben
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die 2a einen weiteren cornealen Zugangsschnitt nach dem Stand der Technik und die 2b sein Verhalten bei geringer äußerer Druckeinwirkung, wie oben beschrieben
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die 3a eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts, erzeugt mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung und die 3b das Verhalten des Zugangsschnitts bei äußerer Druckeinwirkung
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die 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts, erzeugt mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung
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die 5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts, erzeugt mit einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung
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die 6 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung
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die 7 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung
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Die 3a stellt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts 1 in einem Hornhautgewebe 6 eines Auges 600 dar. Er ist Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bzw. einer Nutzung des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und insbesondere eines Einsatzes einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 100 in einer ersten konkreten Ausführungsform, in der im Steuersystem 400 zum einen der hier gezeigte örtliche Verlauf des cornealen Zugangsschnitts 1 als Funktion der Größe des Augenkörpers und der Hornhautdicke programmiert ist, zum anderen durch eine entsprechend programmierte, vorübergehende Unterbrechung der Laserstrahlerzeugung während des Schritts der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts 1 für eine Unterbrechung im Schnittverlauf zwischen einem biplanaren Schnitt 11 und einem inneren vertikalen Vorschnitt 13 gesorgt wird, die gemeinsam den cornealen Zugangsschnitt 1 bilden.
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Der biplanare Schnitt 11 verläuft dabei als „Tunnel” durch das Hornhautgewebe 6 von einer äußeren Grenzfläche 61 des Hornhautgewebes 6 bis zu einer inneren Grenzfläche 62 des Hornhautgewebes 6. Durch ihn können dünne Instrumente in die Augenkammer eingeführt werden. Der innere vertikale Vorschnitt 13, der von einer inneren Grenzfläche 62 beginnend in Richtung der äußeren Grenzfläche 61 verläuft, aber weder diese erreicht, noch in direkter Verbindung mit dem biplanaren Schnitt 11 steht, dient der Verbesserung der Funktion des Zugangsschnitts 1.
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Die 3b zeigt das Verhalten des in 3a dargestellten cornealen Zugangsschnitts 1 bei äußerer Druckeinwirkung: Wenn ein äußerer Druck 2 auf den Bulbus vorliegt, bietet das an der Stelle des inneren vertikalen Vorschnitts erzeugte Scharnier 51, auch „Posterior Hinge” genannt, das in gewisser Weise auch als Dehnstelle agiert, wesentlich mehr Flexibilität als die in den 2a und 2b gezeigte Langerman-Schnittgeometrie, um die Wunde trotz der durch den äußeren Druck 2 entstehenden Erhöhung des Augeninnendrucks 3 geschlossen zu halten.
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Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts 1 in einem Hornhautgewebe 6 eines Auges 600. Er ist das Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bzw. einer Nutzung des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und insbesondere eines Einsatzes einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 100 in einer zweiten konkreten Ausführungsform. Zum einen ist darin in einem Steuersystem 400 wiederum der hier gezeigte örtliche Verlauf des cornealen Zugangsschnitts 1 als Funktion der Größe des Augenkörpers und der Hornhautdicke programmiert. Zum anderen wird durch eine entsprechende programmierte Änderung der Laserstrahlungsintensität die Breite des Schnittes in Abhängigkeit des örtlichen Verlaufs variiert und so zusätzlich zu einem biplanaren Schnitt 11 ein keilförmiger vertikaler Vorschnitt 14 erzeugt: Ausgehend von der äußeren Grenzfläche 61 eines Hornhautgewebes 6 eines Auges 600 wird der Fokus eines Femtosekundenlasers mit gleichbleibender Laserstrahlungsintensität senkrecht in das Hornhautgewebe 6 hinein bewegt, was einen Schnitt mit einer konstante Schnittbreite, als ersten Teil des biplanaren Schnitts 11, erzeugt. Am Punkt der Richtungsänderung 15 des biplanaren Schnitts 11 wird dann zunächst mit einer plötzlich erhöhten Laserstrahlungsintensität senkrecht weiter verfahren, allerdings mit einer von diesem Maximalwert ausgehenden kontinuierlichen Reduktion der Laserstrahlungsintensität. Anschließend wird der Fokus des Femtosekundenlasers zum Punkt der Richtungsänderung 15 durch das Positioniersystem zurückgeführt und von dort aus der zweite Teil des biplanaren Schnitts 11, schräg in das Hornhautgewebe 6 hinein mit leicht gewölbter Form, bis zum Erreichen der inneren Grenzfläche 61 unter Nutzung derselben gleichbleibenden Laserstrahlungsintensität wie für den ersten Teil des biplanaren Schnitts 11 durchgeführt.
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Der corneale Zugangsschnitt 1 umfasst damit einen als „Tunnel” durch das Hornhautgewebe 6 von einer äußeren Grenzfläche 61 des Hornhautgewebes 6 bis zu einer inneren Grenzfläche 62 des Hornhautgewebes ausgebildeten biplanaren Schnitt 11, und einen mit dem biplanaren Schnitt 11 in direkter Verbindung stehenden, keilförmigen, sich zum Ende hin verjüngenden vertikalen Vorschnitt 14. Durch diesen keilförmigen vertikalen Vorschnitt 14 wird die Funktion des Zugangsschnitts 1 insofern verbessert, als dass bei äußerer mechanischer Einwirkung wie beispielsweise einem äußeren Druck das an der Stelle des vertikalen Vorschnitts 14 entstehende Scharnier wesentlich flexibler ist und der entstandene Keil, also die „Ventilklappe” weiter nach oben gegen die „Tunneldecke” des biplanaren Schnitts 11 gedrückt bzw. abgeknickt werden kann, was die Wunde auch bei hohem Druck sicher verschließt und einen Austritt von Kammerwasser verhindert.
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Die 5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts 1 in einem Hornhautgewebe 6 eines Auges 600, der wiederum Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bzw. einer Nutzung des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und insbesondere eines Einsatzes einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 100 in einer dritten konkreten Ausführungsform ist, in der im Steuersystem 400 zum einen der hier gezeigte örtliche Verlauf des cornealen Zugangsschnitts 1 als Funktion der Größe des Augenkörpers und der Hornhautdicke programmiert ist, zum anderen durch eine entsprechend programmierte, vorübergehende Unterbrechung der Laserstrahlerzeugung während des Schritts der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts 1 für eine Unterbrechung im Schnittverlauf zwischen einem biplanaren Schnitt 11 und zwei äußeren vertikalen Vorschnitten 16 gesorgt wird, die gemeinsam den cornealen Zugangsschnitt 1 bilden.
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Der biplanare Schnitt 11 verläuft als „Tunnel” durch das Hornhautgewebe 6 von einer äußeren Grenzfläche 61 des Hornhautgewebes 6 bis zu einer inneren Grenzfläche 62 des Hornhautgewebes 6. Die äußeren vertikalen Vorschnitte 16, die beidseitig des biplanaren Schnitts von einer äußeren Grenzfläche 61 beginnend in Richtung der inneren Grenzfläche 62 verlaufen, aber weder diese erreichen, noch in direkter Verbindung mit dem biplanaren Schnitt 11 stehen, dienen der Verbesserung der Funktion des Zugangsschnitts 1. Sie sind keilförmig ausgestaltet, was jeweils durch eine von einem Maximalwert ausgehende, kontinuierliche Reduktion der Laserstrahlungsintensität während einer Bewegung des Fokus eines Femtosekundenlasers senkrecht in das Hornhautgewebe 6 hinein zur Erzeugung eines solchen vertikalen Vorschnitts 16 erreicht wird.
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Die 6 stellt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung 100 mit einem Lasersystem 200 zur Erzeugung eines Femtosekunden-Laserstrahls 500, einem Positioniersystem 300 zur örtlichen Verschiebung des Fokus des Laserstrahls 500 und einem einteiligen Steuersystem 400 zur Steuerung der Arbeitsparameter des Positioniersystems 300 und des Lasersystems 200 dar. Diese ophthalmologische Lasertherapievorrichtung 100 enthält eine Schnittstelle 700, mit der – manuell oder automatisch, je nachdem wie die Daten vorliegen, – diejenigen Untersuchungsdaten, die das Programm des Steuersystems 400 zur Erstellung eines vierten erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts 1 benötigt, und die bei einer Untersuchung des zu therapierenden Auges 600 kurz vor der Behandlung mit der ophthalmologischen Therapievorrichtung 100 mit einem externen Untersuchungssystem 800 erzeugt wurden, an das Steuersystem 400 weitergegeben werden können. Im manuellen Eingabemodus werden über einen Eingabebildschirm die erforderlichen Werte nacheinander abgefragt und durch den Operateur eingegeben.
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Im Gegensatz dazu zeigt die 7 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Therapievorrichtung. Diese fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten nur dadurch, dass sie ein integriertes Untersuchungssystem 801 enthält, das die Untersuchungsdaten erzeugt, die über eine Schnittstelle 700 an das Steuersystem 400 weitergegeben werden, und hier zur Erstellung eines fünften erfindungsgemäßen cornealen Zugangsschnitts 1 genutzt werden. Dabei kann das Steuersystem 400 über die Schnittstelle 700 auch während des Schritts der Erzeugung des cornealen Zugangsschnitts 1 weitere Untersuchungsdaten, beispielsweise als Bestätigung des bisherigen Erfolgs oder zur Korrektur bzw. zur Präzisierung des begonnenen Schnitts von Untersuchungssystem 801 abfordern, empfangen und weiterverarbeiten.
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Die vorstehend genannten und in verschiedenen Ausführungsbeispielen erläuterten Merkmale der Erfindung sind dabei nicht nur in den beispielhaft angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder allein einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Eine auf Vorrichtungsmerkmale bezogene Beschreibung gilt bezüglich dieser Merkmale analog für das entsprechende Verfahren, während Verfahrensmerkmale entsprechend funktionelle Merkmale der beschriebenen Vorrichtung darstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- David W. Langerman „Architectural design of a selfsealing corneal tunnel, single hinge incision” (J Cataract Refract Surg 20, 1994) [0005]