DE102012018421A1

DE102012018421A1 - Augenchirurgische Refraktionskorrektur

Info

Publication number: DE102012018421A1
Application number: DE201210018421
Authority: DE
Inventors: Mark Bischoff; Gregor Stobrawa
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-03-20
Also published as: US20140288540A1; US9474647B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Planungseinrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung, die mittels einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt sowie eine Behandlungsvorrichtung, die eine Planungseinrichtung der genannten Art aufweist und weiter auf entsprechende Verfahren. Dabei weist die Planungseinrichtung Berechnungsmittel auf, die die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmen, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Planungseinrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung, die mittels einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Behandlungsvorrichtung, die eine Planungseinrichtung der genannten Art aufweist.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung, die mittels einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt.
Die Erfindung bezieht sich schließlich ebenso auf ein Verfahren zur Augenchirurgie, wobei mittels einer Behandlungsvorrichtung mit einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt wird.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Behandlungsverfahren mit dem Ziel der Refraktionskorrektur am menschlichen Auge bekannt. Ziel der Operationsmethoden ist es dabei, die Hornhaut gezielt zu verändern, um so die Lichtbrechung im Auge zu beeinflussen. Hierfür werden mehrere Operationsmethoden eingesetzt. Am verbreitetsten ist gegenwärtig die sogenannte Laser-Insitu-Keratomileusis, die auch LASIK abgekürzt wird. Dabei wird zuerst eine Hornhaut-Lamelle von der Hornhautoberfläche einseitig gelöst und zur Seite geklappt. Das Lösen dieser Lamelle kann mittels eines mechanischen Mikrokeratoms erfolgen, oder auch mittels eines sogenannten Laserkeratoms, wie es z. B. von Intralase Corp., Irvine, USA, vertrieben wird. Nachdem die Lamelle gelöst und zur Seite geklappt wurde, ist bei der LASIK-Operation die Anwendung eines Excimer-Lasers vorgesehen, der das derart unter der Lamelle freigelegte Hornhautgewebe durch Ablation abträgt. Nachdem auf diese Art und Weise unter der Hornhautoberfläche liegendes Volumen verdampft wurde, wird die Hornhaut-Lamelle wieder auf den ursprünglichen Platz zurückgeklappt.
Die Anwendung eines Laserkeratoms zum Freilegen der Lamelle ist gegenüber einem mechanischen Messer vorteilhaft, da die die geometrische Präzision verbessert und die Häufigkeit klinisch relevanter Komplikationen verringert ist. Insbesondere kann die Lamelle mit sehr viel konstanterer Dicke hergestellt werden, wenn Laserstrahlung verwendet wird. Auch ist die Schnittkannte präzise geformt, was die Gefahr für Heilungstörungen durch diese auch nach der Operation verbleibende Grenzfläche mindert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist allerdings, dass zwei unterschiedliche Behandlungsvorrichtungen verwendet werden müssen, zum einen nämlich das Laserkeratom zum Freilegen der Lamelle und zum anderen der das Hornhautgewebe verdampfende Laser.
Diese Nachteile sind behoben bei einem Verfahren, das jüngst durch die Carl Zeiss Meditec AG implementiert wurde und mit der Bezeichnung FLEX abgekürzt wird. Bei diesem Verfahren zur Lentikelextraktion wird mittels eines Kurzpulslasers, vorzugsweise eines Femtosekundenlasers in der Augenhornhaut eine Schnittgeometrie gebildet, welche in der Hornhaut ein Hornhaut-Volumen (sog. Lentikel) separiert. Dieses wird dann manuell vom Operateur entnommen, nachdem die das Lentikel bedeckende Lamelle zur Seite geklappt wurde. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt zum einen darin, dass die Schnittqualität durch Anwendung des Femtosekundenlasers nochmals verbessert ist.
Zum anderen ist nur noch eine Behandlungsvorrichtung erforderlich; der Excimer-Laser wird nicht mehr eingesetzt.
Eine Weiterentwicklung des FLEX-Verfahrens wird in der Literatur als SMILE-Verfahren bezeichnet, bei dem kein Flap erzeugt wird, sondern nur ein kleiner Öffnungsschnitt als Zugang zu dem unter dem sogenannten Cap liegenden Lentikel dient. Das separierte Lentikel wird durch diesen kleinen Öffnungsschnitt entnommen, wodurch die biomechanische Integrität der vorderen Hornhaut weniger beeinträchtigt wird als bei LASIK, FLEx oder PRK. Hinzu kommt, dass auf diese Weise oberflächliche weniger Nervenfasern in der Hornhaut zerschnitten werden, was sich nachweislich günstig auf die Wiederherstellung der ursprünglichen Sensibilität der Hornhautoberfläche auswirkt. Das nach LASIK oft zu behandelnde Symptom trockener Augen ist dadurch in seiner Ausprägung und Dauer reduziert. Auch andere Komplikationen nach LASIK, die meist mit dem Flap im Zusammenhang stehen (z. B. Falten, Epithel-Einwachsungen im Flapbett) treten ohne Flap seltener auf.
Bei der Erzeugung von Schnittflächen in der Hornhaut mittels Laserstrahlung wird üblicherweise die optische Strahlungswirkung dadurch ausgenutzt, dass ein optischer Durchbruch durch einzelne optische Pulse, deren Dauer zwischen etwa 100 fs und 100 ns liegen kann, erzeugt wird. Auch ist es bekannt, einzelne Pulse, deren Energie unter einem Schwellwert für einen optischen Durchbruch liegt, derart überdeckt ins Gewebe bzw. Material einzubringen, dass auch damit eine Material- bzw. Gewebetrennung erreicht wird. Dieses Konzept der Schnitterzeugung im Hornhautgewebe erlaubt eine große Vielfalt an Schnitten.
Den unterschiedlichen Lentikelgeometrien ist jedoch wesensgleich, dass ein Lentikel erzeugt wird, welches – eingebettet in die behandelte Hornhaut – einer klassischen konkavkonvexen Linse entspricht, wobei diese Linse durchaus höhere Korrekturordnungen beinhalten kann (Zylinder, sphärische Aberration usw.). Die Korrekturwirkung bei der mittels Lentikelextraktion praktizierten Visus-Korrektur beruht auf der definierten Veränderung des Krümmungsradius der Hornhaut durch die Entnahme des Lentikelvolumens. Eine entsprechende Lentikelgeometrie ist dem Fachmann aus DE 10 2006 053 120 A1 bekannt.
Es ist für das bekannte Verfahren im Grunde unerheblich, in welcher Tiefe das Lentikel entnommen wird, solange eine ausreichende Wirkung auf die Hornhautvorderseite erzielt wird. Ebenso ist es unerheblich, wie die genaue Schnittform der einzelnen Schnitte gestaltet wird, solange nur die Dicke des zwischen den beiden Schnitten liegenden Gewebes den bekannten Zusammenhängen folgt. Damit ist aber auch unmittelbar klar, dass es für eine bestimmte refraktive Wirkung, die sich über eine optische Zone mit einer bestimmten Ausdehnung erstrecken soll, einer Mindestdicke bedarf. Auch dies ist dem Fachmann aus DE 10 2006 053 120 A1 bekannt. Diese minimale Lentikeldicke kann nicht unterschritten werden. Auch bei einer Excimer-Laser-Korrektur, bei der Gewebe verdampft wird, gibt es eine entsprechende untere Dicke des zu verdampfenden Gewebes.
Diese Mindestdicke m eines Lentikels wird näherungsweise durch folgende Gleichungen beschrieben.
Hierbei ist R_CV der Krümmungsradius der Vorderseite der Hornhaut, r der Durchmesser der optischen Zone des Lentikels, n_C die Brechkraft der Hornhaut, d_HS der Hornhautscheitelabstand, B_BR der angestrebte Korrekturwert (in dpt) und d_C die Dicke der Hornhaut. Die Größen F, R_CV, d_C entsprechen dabei dem jeweiligen Zustand vor der Korrektur, die Größen entsprechend dem Zustand nach der Korrektur sind mit * gekennzeichnet. Die Angabe für F entspricht so wie die anderen beschriebenen Zusammenhänge einer mathematisch exakten Lösung, von der in der Realität auch abgewichen werden könnte. Die daraus resultierende Fehlkorrektur müsste dann auf anderem Wege, beispielsweise eine Transformationstabelle für Eingabeparameter (Nomogramm) kompensiert werden. Letztlich würde man so wieder den hier dargestellten Zusammenhang in einer für die praktische Anwendung brauchbaren Näherung erhalten.
Für viele refraktive Laserkorrekturen ist das unproblematisch, bei großen Korrekturbeträgen ist es jedoch mitunter nicht möglich, die refraktive Korrektur so durchzuführen, dass die gesamte optische Zone der Hornhaut des behandelten Auges die angestrebte Korrektur erfährt. Die Ursache dafür liegt in der damit verbundenen Gefährdung der mechanischen Stabilität der behandelten Hornhaut, die sich dadurch über einen langen Zeitraum unkontrolliert deformieren könnte. Als Behelfslösung wird dann mitunter die Korrektur nur auf einem zentralen Bereich der optischen Zone vollständig durchgeführt und in der umgebenden Randzone entweder gar nicht oder um einen geringerem Betrag korrigiert. Man erhält in diesen Fällen also einen höheren Betrag restlicher stromaler Gewebedicke (stromale Restdicke) zu Ungunsten der Qualität der optischen Korrektur. Dieser Qualitätsmangel kann mit den derzeit bekannten Verfahren nicht behoben werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Planungseinrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten, eine Behandlungsvorrichtung zur Refraktion korrigierenden Augenchirurgie sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für eine solche Behandlungsvorrichtung anzugeben, bei dem die Stabilität der Hornhaut auch bei sehr starken optischen Korrekturen gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Planungseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die Berechnungsmittel zum Festlegen einer Hornhaut-Schnittfläche aufweist, wobei die Berechnungsmittel die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmen, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Die Erfindung wird weiter gelöst mit einer Behandlungsvorrichtung, die eine Lasereinrichtung aufweist, welche mittels Laserstrahlung gemäß Steuerdaten zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut trennt, und eine Planungseinrichtung nach der soeben genannten Art zum Erzeugen der Steuerdaten aufweist, wobei die Planungseinrichtung die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmt, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Die Erfindung wird schließlich ebenfalls gelöst mit einem Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten gemäß der eingangs genannten Art, das aufweist: Erzeugen eines Steuerdatensatzes für die Hornhaut-Schnittfläche zur Ansteuerung der Lasereinrichtung, wobei die Planungseinrichtung die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmt, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Die Erfindung wird schließlich ebenfalls mit einem Verfahren gelöst, das umfasst: Erzeugen eines Steuerdatensatzes für die Hornhaut-Schnittfläche, Übertragen der Steuerdaten zur Behandlungsvorrichtung und Erzeugen der Schnittflächen durch Ansteuern der Lasereinrichtung mit dem Steuerdatensatz, wobei beim Erzeugen des Steuerdatensatzes die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmt wird, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Die Erfindung besteht also zusammengefasst darin, ein radial gestuftes Lentikelprofil zu erzeugen, ähnlich der dem Fachmann auf dem Gebiet der Optik an sich bekannten Fresnel-Linse. Im Bereich der refraktiven Laserkorrektur wirkt dieser Ansatz zunächst fragwürdig, da die dadurch entstehende Form der Hornhautoberfläche aus medizinischer Sicht problematisch ist. Die der Geometrie des entnommenen Lentikels im Wesentlichen folgende Hornhautoberfläche würde in diesem Fall ebenfalls eine Art Fresnel-Linse ergeben. Dies wiederum ist aber klinisch-praktisch nicht so, da die oberen Gewebeschichten (Flap oder Cap) eine sofortige teilweise Glättung bewirken und die auf die Operation in der Heilungsphase folgende Epithelisierung ebenfalls glättend wirkt, was den resultierenden Seheindruck verändert. Bei geeigneter Wahl der spezifischen Parameter der erfindungsgemäßen Stufung können diese Effekte aber klinisch akzeptiert werden und zu für den Patienten geeigneten Abbildungsverhältnissen führen.
Dabei besteht eine erfindungsgemäße Stufung darin, bei einem bestimmten Radius (oder auch oval) eine mehr oder weniger abrupte Änderung der Lentikeldicke zu realisieren, außerhalb des Areals der Stufe aber den Krümmungsverlauf wie gewohnt zu erhalten. Eine erfindungsgemäße Stufe ist dabei derart gestaltet ist, dass sich die maximale Lentikeldicke verringert.
Die Erfindung besteht in gewisser Hinsicht also auch darin, die angestrebte Änderung des Krümmungsradius nicht kontinuierlich zu gewährleisten, sondern innerhalb ringförmiger oder ovaler Zonen innerhalb des Korrekturgebietes davon abzuweichen. Dieser Kompromiss ist letztlich der Preis dafür, dass es möglich wird, die bisher geltende Mindestdicke eines Lentikels zu unterschreiten.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Stufung so vorgenommen, dass die Stufen möglichst exakt parallel zur optischen Achse ausgerichtet sind. Hierzu sollten die Stufen nicht höher als 100 μm sein, vorzugsweise nicht höher als 50 μm und üblicherweise nicht höher als 25 um sein. Bereits eine einzige solche Stufe spart also bis zu 25 μ m (50 μm, 100 μm) stromale Restdicke. Es können auch mehrere solcher Stufen konzentrisch angeordnet werden, wodurch dieser Betrag mehrfach eingespart werden kann. Dies ist zu bevorzugen, wenn die Stufengröße ansonsten 25 um oder höchstens 50 um übersteigen würde.
Beispielsweise können drei solche Stufen erzeugt werden, eine erste bei 3 mm, eine zweite bei 4 mm und eine dritte bei 5 mm Durchmesser. Wenn jede der Stufen beispielsweise 20 μm hoch ist, spart dies 60 μm stromale Restdicke. Dies entspricht einer Korrektur um ca. 4 dpt. Wenn beispielsweise bei der Behandlung mit einer Korrektur um 12 dpt normalerweise eine Dickenreduktion des Stromas um ca. 155 μm erfolgen würde (13 μm pro dpt als Faustregel), könnte so dieser Betrag auf weniger als 100 μm reduziert werden. Ein Auge mit einer nur 450 μm dicken Hornhaut könnte also (ein Flap bzw. Cap von 100 μm angenommen) bei gleicher stromaler Restdicke um 12 dpt korrigiert werden, statt nur um 8 dpt. Allgemein gilt eine stromale Restdicke von 250 um bei der LASIK (mit Flap) als sicher; der Wert wird auch für SMILE als sicher erachtet, wenngleich eine geringere Restdicke auf Grund der höheren biomechanischen Stabilität des Caps im Vergleich zu Flap aus klinischer Sicht akzeptabel erscheint. Gerade Augen mit sehr großen Sehfehlern, bei denen heute keine vollständige Korrektur machbar wäre, sind so mit dem neuen Verfahren noch besser korrigierbar.
Mitunter ist es üblich, sehr starke Visus-Korrekturen (jenseits 10 dpt) nicht über die gesamte optische Zone zu erstrecken, weil dann der damit verbundene Gewebeabtrag zu einer Gefahr für die biomechanische Stabilität werden würde. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun, auch solche starken Korrekturen über die gesamte optische Zone zu erstrecken, wobei sinnvollerweise eine Stufe im Lentikel annähernd dort platziert wird, wo das Lentikel nach dem bisherigen Verfahren ohnehin enden würde.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Stufung so vorgenommen, dass die Stufen nicht exakt parallel zur optischen Achse ausgerichtet sind, sondern geschrägt bzw. gerundet, um die ohnehin durch das darüber liegende Gewebe (FLAP, Cap) erfolgende Glättung zu befördern. Der Vorteil einer solchen Geometrie liegt dann darin, dass keine (sich mit Flüssigkeit füllenden) Hohlräume im Inneren des Stromas verbleiben können und die Epithelisierung schneller einen stabilen Zustand erreicht und damit eine geringere Regression auftritt.
Von besonderem Interesse ist das erfindungsgemäße Verfahren neben der Myopiekorrektur (mit und ohne Astigmatismus) auch für die Hyperopiekorrektur.
Bei der Hyperopiekorrektur wird mit allen bisherigen Verfahren im Hinblick auf einen schnellen Heilungsverlauf und dauerhaften Erfolg der Behandlung mittels LASIK nur bei kleinen Korrekturen (bis 3 dpt) ein befriedigendes Ergebnis erzielt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet hier nun die Chance, die für dieses Problem ursächliche große (tiefe) Gewebeentfernung am Rand der optischen Zone zu verringern.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung mit einer Planungseinrichtung für eine Nachbehandlung bei augenchirurgischer Refraktionskorrektur,
2 eine schematische Darstellung der Wirkung der Laserstrahlung, die in der Behandlungsvorrichtung der 1 verwendet wird,
3 eine weitere Schemadarstellung des Behandlungsgerätes der 1 hinsichtlich der Einbringung der Laserstrahlung,
4 eine schematische Schnittdarstellung durch die Augenhornhaut zur Veranschaulichung der Entnahme des Hornhaut-Volumens im Zusammenhang mit der augenchirurgischen Refraktionskorrektur,
5 eine Schemadarstellung hinsichtlich des Aufbaus des Behandlungsgerätes der 1 mit besonderem Bezug auf die dort vorhandene Planungseinrichtung,
6 eine Schemadarstellung einer ersten erfindungsgemäßen Lentikelgeometrie
7 eine Schemadarstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Lentikelgeometrie
8 eine Schemadarstellung einer dritten erfindungsgemäßen Lentikelgeometrie
9 eine Schemadarstellung einer vierten erfindungsgemäßen Lentikelgeometrie
10 eine Schemadarstellung einer fünften erfindungsgemäßen Lentikelgeometrie
Eine Behandlungsvorrichtung für die Augenchirurgie ist in 1 dargestellt und mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 versehen. Die Behandlungsvorrichtung 1 ist für die Einbringung von Laserschnitten an einem Auge 2 eines Patienten 3 ausgebildet. Dazu weist die Behandlungsvorrichtung 1 eine Lasereinrichtung 4 auf, die aus einer Laserquelle 5 einen Laserstrahl 6 abgibt, welcher als fokussierter Strahl 7 in das Auge 2 bzw. die Augenhornhaut gerichtet wird. Vorzugsweise ist der Laserstrahl 6 ein gepulster Laserstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 300 Nanometer und 10 Mikrometer. Weiter liegt die Pulslänge des Laserstrahls 6 im Bereich zwischen 1 Femtosekunde und 100 Nanosekunden, wobei Pulswiederholraten von 50 bis 5000 Kilohertz und Pulsenergien zwischen 0,01 Mikrojoule und 0,01 Millijoule möglich sind. Die Behandlungsvorrichtung 1 erzeugt somit in der Hornhaut des Auges 2 durch Ablenkung der gepulsten Laserstrahlung eine Schnittfläche. In der Lasereinrichtung 4 bzw. deren Laserquelle 5 ist deshalb dazu noch ein Scanner 8 sowie ein Strahlungsintensitätsmodulator 9 vorgesehen.
Der Patient 3 befindet sich auf einer Liege 10, die in drei Raumrichtungen verstellbar ist, um das Auge 2 passend zum Einfall des Laserstrahls 6 auszurichten. In bevorzugter Bauweise ist die Liege 10 motorisch verstellbar.
Die Ansteuerung kann insbesondere durch ein Steuergerät 11 erfolgen, das grundsätzlich den Betrieb der Behandlungsvorrichtung 1 steuert und dazu über geeignete Datenverbindungen, beispielsweise Verbindungsleitungen 12 mit der Behandlungsvorrichtung verbunden ist. Natürlich kann diese Kommunikation auch über andere Wege, beispielsweise Lichtleiter oder per Funk geschehen. Das Steuergerät 11 nimmt die entsprechenden Einstellungen, Zeitsteuerung an der Behandlungsvorrichtung 1, insbesondere der Lasereinrichtung 4 vor und bewerkstelligt damit entsprechende Funktionen der Behandlungsvorrichtung 1.
Die Behandlungsvorrichtung 1 weist weiter noch eine Fixiereinrichtung 15 auf, welche die Hornhaut des Auges 2 gegenüber der Lasereinrichtung 4 lagefixiert. Diese Fixiereinrichtung 15 kann dabei ein bekanntes Kontaktglas 45 umfassen, an das die Augenhornhaut durch Unterdruck angelegt wird und das der Augenhornhaut eine gewünschte geometrische Form verleiht. Solche Kontaktgläser sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2005 040 338 A1 . Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird, soweit die Beschreibung einer Bauform des für die Behandlungsvorrichtung 1 möglichen Kontaktglases 45 betroffen ist, hier vollumfänglich einbezogen.
Die Behandlungseinrichtung 1 weist weiterhin eine hier nicht dargestellte Kamera auf, welche durch das Kontaktglas 45 hindurch ein Bild der Augenhornhaut 17 aufnehmen kann. Dabei kann die Beleuchtung für die Kamera sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Bereich des Lichtes erfolgen.
Das Steuergerät 11 der Behandlungsvorrichtung 1 weist weiter noch eine Planungseinrichtung 16 auf, die später noch näher erläutert werden wird.
2 zeigt schematisch die Wirkungsweise des einfallenden Laserstrahls 6. Der Laserstrahl 6 wird fokussiert und fällt als der fokussierte Laserstrahl 7 in die Hornhaut 17 des Auges 2. Zur Fokussierung ist eine schematisch eingezeichnete Optik 18 vorgesehen. Sie bewirkt in der Hornhaut 17 einen Fokus, in dem die Laserstrahlungsenergiedichte so hoch ist, dass in Kombination mit der Pulslänge der gepulsten Laserstrahlung 6 ein nicht-linearer Effekt in der Hornhaut 17 auftritt. Beispielsweise kann jeder Puls der gepulsten Laserstrahlung 6 im Fokus 19 einen optischen Durchbruch in der Augenhornhaut 17 erzeugen, welche wiederum eine in 2 nur schematisch angedeutete Plasmablase initiiert. Bei Entstehung der Plasmablase umfasst die Gewebsschichttrennung ein größeres Gebiet als den Fokus 19, obwohl die Bedingungen zur Erzeugung des optischen Durchbruches nur im Fokus 19 erreicht werden. Damit von jedem Laserpuls ein optischer Durchbruch erzeugt wird, muss die Energiedichte, d. h. die Fluence der Laserstrahlung oberhalb eines gewissen, pulslängenabhängigen Schwellwertes liegen. Dieser Zusammenhang ist dem Fachmann beispielsweise aus der DE 69500997 T2 bekannt. Alternativ kann ein gewebetrennender Effekt auch durch gepulste Laserstrahlung erreicht werden, indem mehrere Laserstrahlungspulse in einem Bereich abgegeben werden, wobei sich die Fokus-Spots überlappen. Es wirken dann mehrere Laserstrahlungspulse zusammen, um einen gewebetrennenden Effekt zu erreichen. Die Art der Gewebetrennung, die die Behandlungsvorrichtung 1 einsetzt, ist jedoch für die nachfolgende Beschreibung nicht weiter relevant; wesentlich ist lediglich, dass eine Schnittflächenerzeugung in der Hornhaut 17 des Auges 2 stattfindet.
Um eine augenchirurgische Refraktionskorrektur auszuführen, wird mittels der Laserstrahlung 6 aus einem Gebiet innerhalb der Hornhaut 17 ein Hornhautvolumen entfernt, indem dort Gewebeschichten getrennt werden, die das Hornhaut-Volumen isolieren und dann dessen Entnahme ermöglichen. Zur Isolierung des zu entfernenden Hornhaut-Volumens wird z. B. im Falle der gepulst eingebrachten Laserstrahlung die Lage des Fokus 17 der fokussierten Laserstrahlung 7 in der Hornhaut 17 verstellt. Dies ist schematisch in 3 gezeigt. Die Brechungseigenschaften der Hornhaut 17 werden durch die Entnahme des Volumens gezielt verändert, um so die Refraktionskorrektur zu erreichen. Das Volumen ist deshalb meist linsenförmig und wird als Lentikel bezeichnet.
In 3 sind die Elemente der Behandlungsvorrichtung 1 nur insoweit eingetragen, als sie zum Verständnis der Schnittflächenerzeugung erforderlich sind. Der Laserstrahl 6 wird, wie bereits erwähnt, in einem Fokus 19 in der Hornhaut 19 gebündelt, und die Lage des Fokus 19 in der Hornhaut wird verstellt, so dass zur Schnittflächenerzeugung an verschiedenen Stellen fokussierende Energie aus Laserstrahlungspulsen in das Gewebe der Hornhaut 17 eingetragen wird. Die Laserstrahlung 6 wird von der Laserquelle 5 vorzugsweise als gepulste Strahlung bereitgestellt. Der Scanner 8 ist in der Bauweise der 3 zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem xy-Scanner 8a, der in einer Variante durch zwei im Wesentlichen orthogonal ablenkende Galvanometerspiegel realisiert ist. Der Scanner 8a lenkt den von der Laserquelle 5 kommenden Laserstrahl 6 zweidimensional ab, so dass nach dem Scanner 9 ein abgelenkter Laserstrahl 20 vorliegt. Der Scanner 8a bewirkt somit eine Verstellung der Lage des Fokus 19 im Wesentlichen senkrecht zur Haupteinfallsrichtung des Laserstrahls 6 in der Hornhaut 17. Zur Verstellung der Tiefenlage ist neben dem xy-Scanner 8a im Scanner 8 noch ein z-Scanner 8b vorgesehen, der beispielsweise als verstellbares Teleskop ausgebildet ist. Der z-Scanner 8b sorgt dafür, dass die z-Position der Lage des Fokus 19, d. h. dessen Position auf der optischen Achse des Einfalls verändert wird. Der z-Scanner 8b kann dem xy-Scanner 8a nach- oder vorgeordnet sein.
Für das Funktionsprinzip der Behandlungsvorrichtung 1 ist die Zuordnung der einzelnen Koordinaten zu dem Raumrichtungen nicht wesentlich, genau so wenig, dass der Scanner 8a um zueinander rechtwinklige Achsen ablenkt. Vielmehr kann jeder Scanner verwendet werden, der in der Lage ist, den Fokus 19 in einer Ebene zu verstellen, in der die Einfallsachse der optischen Strahlung nicht liegt. Weiter können auch beliebige nicht-karthesische Koordinatensystem zur Ablenkung bzw. Steuerung der Lage des Fokus 19 verwendet werden. Beispiele dafür sind Kugelkoordinaten oder zylindrische Koordinaten. Die Steuerung der Lage des Fokus 19 erfolgt mittels der Scanner 8a, 8b unter Ansteuerung durch das Steuergerät 11, das entsprechende Einstellungen an der Laserquelle 5, dem (in 3 nicht gezeigten) Modulator 9 sowie dem Scanner 8 vornimmt. Das Steuergerät 11 sorgt für einen geeigneten Betrieb der Laserquelle 5 sowie die hier exemplarisch geschilderte dreidimensionale Fokusverstellung, so dass letztendlich eine Schnittfläche ausgebildet wird, die ein bestimmtes Hornhaut-Volumen isoliert, das zur Refraktionskorrektur entfernt werden soll.
Die Steuereinrichtung 11 arbeitet nach vorgegebenen Steuerdaten, welche beispielsweise bei der hier lediglich exemplarisch geschilderten Lasereinrichtung 4 als Zielpunkte für die Fokusverstellung vorgegeben sind. Die Steuerdaten sind in der Regel in einem Steuerdatensatz zusammengefasst. Dies ergibt geometrische Vorgaben für die auszubildende Schnittfläche, beispielsweise die Koordinaten der Zielpunkte als Muster vor. Der Steuerdatensatz enthält dann in dieser Ausführungsform auch konkrete Stellenwerte für den Fokuslagenverstellmechanismus, z. B. für den Scanner 8.
Die Erzeugung der Schnittfläche mit der Behandlungsvorrichtung 1 ist exemplarisch in 4 gezeigt. Ein Hornhaut-Volumen 21 in der Hornhaut 17 wird durch Verstellung des Fokus 19, in dem der fokussierte Strahl 7 gebündelt ist, isoliert. Dazu werden Schnittflächen ausgebildet, die hier exemplarisch als anteriore Flap-Schnittfläche 22 sowie als posteriore Lentikel-Schnittfläche 23 ausgebildet sind. Diese Begriffe sind hier lediglich exemplarisch zu verstehen und sollen den Bezug auf das herkömmliche Lasik- oder Flex-Verfahren herstellen, für das die Behandlungsvorrichtung 1, wie bereits geschildert, ebenfalls ausgebildet ist. Wesentlich ist hier lediglich, dass die Schnittflächen 22 und 23 sowie nicht weiter bezeichnete Randschnitte, welche die Schnittflächen 22 und 23 an deren Rändern zusammenführen, das Hornhaut-Volumen 21 isolieren. Durch einen Öffnungsschnitt 24 kann weiter eine das Hornhaut-Volumen 21 anterior begrenzende Hornhaut-Lamelle abgeklappt werden, so dass das Hornhaut-Volumen 21 entnehmbar ist.
Alternativ kann das SMILE-Verfahren eingesetzt werden, bei der das Hornhautvolumen 21 durch einen kleinen Öffnungsschnitt entnommen wird, wie das in der DE 10 2007 019 813 A1 beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird hier vollumfänglich einbezogen
5 zeigt schematisch die Behandlungsvorrichtung 1, und anhand ihr soll die Bedeutung der Planungseinrichtung 16 näher erläutert werden. Die Behandlungsvorrichtung 1 weist in dieser Variante mindestens zwei Einrichtungen oder Module auf. Die bereits geschilderte Lasereinrichtung 4 gibt den Laserstrahl 6 auf das Auge 2 ab. Der Betrieb der Lasereinrichtung 4 erfolgt dabei, wie bereits geschildert, voll automatisch durch das Steuergerät 11, d. h. die Lasereinrichtung 4 startet auf ein entsprechendes Startsignal hin die Erzeugung und Ablenkung des Laserstrahls 6 und erzeugt dabei Schnittflächen, die auf die beschriebene Art und Weise aufgebaut sind,. Die für den Betrieb erforderlichen Steuersignale empfängt die Lasereinrichtung 5 vorn Steuergerät 11, dem zuvor entsprechende Steuerdaten bereitgestellt wurden. Dies erfolgt mittels der Planungseinrichtung 16, die in 5 lediglich exemplarisch als Bestandteil des Steuergeräts 11 gezeigt ist. Natürlich kann die Planungseinrichtung 16 auch eigenständig ausgebildet sein und drahtgebunden oder drahtlos mit der Steuereinrichtung 11 kommunizieren. Wesentlich ist dann lediglich, dass ein entsprechender Datenübertragungskanal zwischen der Planungseinrichtung 16 und dem Steuergerät 11 vorgesehen ist.
Die Planungseinrichtung 16 erzeugt einen Steuerdatensatz, der dem Steuergerät 11 zur Ausführung der augenchirurgischen Refraktionskorrektur zur Verfügung gestellt wird. Dabei verwendet die Planungseinrichtung Messdaten über die Hornhaut des Auges. Diese Daten stammen in der hier beschriebenen Ausführungsform aus einer Messeinrichtung 28, die das Auge 2 des Patienten 2 zuvor vermessen hat. Natürlich kann die Messeinrichtung 28 auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und die entsprechenden Daten an die Schnittstelle 29 der Planungseinrichtung 16 übermitteln.
Die Planungseinrichtung unterstützt nun den Bediener der Behandlungsvorrichtung 1 bei der Festlegung der Schnittfläche zur Isolierung des Hornhaut-Volumens 21. Dies kann bis zu einer vollautomatischen Festlegung der Schnittflächen gehen, die beispielsweise dadurch bewirkt werden kann, dass die Planungseinrichtung 16 aus den Messdaten das zu entnehmende Hornhaut-Volumen 21 ermittelt, dessen Begrenzungsflächen als Schnittflächen definiert und daraus entsprechende Steuerdaten für das Steuergerät 11 erzeugt. Am anderen Ende des Automatisierungsgrades kann die Planungseinrichtung 16 Eingabemöglichkeiten vorsehen, an denen ein Benutzer die Schnittflächen in Form von geometrischen Parameter etc. eingibt. Zwischenstufen sehen Vorschläge für die Schnittflächen vor, welche die Planungseinrichtung 16 automatisch generiert und die von einem Bearbeiter dann modifizierbar sind. Grundsätzlich können all diejenigen Konzepte, die im vorstehend allgemeineren Beschreibungsteil bereits erläutert wurden, hier in der Planungseinrichtung 16 zur Anwendung kommen.
Um eine Behandlung durchzuführen, erzeugt die Planungseinrichtung 16 Steuerdaten für die Schnittflächenerzeugung, die dann in der Behandlungsvorrichtung 1 verwendet werden.
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Schnittgeometrien näher beschrieben. 6a zeigt eine Schemadarstellung eines Hornhautquerschnitts zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse. Die Hornhaut 17 weist einen anterioren lamellaren Schnitt 100 mit einem Öffnungsschnitt 110 auf. Der posteriore Lentikelschnitt besteht aus mehreren Zonen 120, 121, deren Krümmung der gewünschten Refraktionskorrektur entsprechen, und Übergängen 130 zwischen den Zonen in Form einer Stufe. Dabei sind die Stufen 130 im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 140 des Auges ausgerichtet.
6b zeigt eine Draufsicht auf die in 6a dargestellte Hornhaut. Der Öffnungsschnitt 110 ist dabei so ausgeführt, dass er aus der optischen Zone des Auges herausführt.
7a zeigt eine Schemadarstellung einer weiteren Schnittgeometrie im Querschnitt. Hier besteht der posteriore Lentikelschnitt aus 3 Zonen 120, 121, und 122, deren Krümmung der gewünschten Refraktionskorrektur entsprechen, und Übergängen 130, 131 in Form von Stufen zwischen den Zonen. Wiederum sind diese Stufen 130, 131 im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 140 des Auges ausgerichtet. 7b zeigt als Einzelheit die Stufe 131 zur Verdeutlichung.
8a zeigt eine Schemadarstellung einer weiteren Schnittgeometrie im Querschnitt. Hier besteht der posteriore Lentikelschnitt ebenfalls aus 3 Zonen 120, 121, und 122, deren Krümmung der gewünschten Refraktionskorrektur entsprechen, und Übergängen 132, 133 zwischen den Zonen in Form von Schrägen. 8b zeigt als Einzelheit die Schräge 133 zur Verdeutlichung.
9a zeigt eine Schemadarstellung einer weiteren Schnittgeometrie im Querschnitt. Hier besteht der posteriore Lentikelschnitt ebenfalls aus 3 Zonen 120, 121, und 122, deren Krümmung der gewünschten Refraktionskorrektur entsprechen, und gerundete Übergängen 134, 135 zwischen den Zonen. 9b zeigt als Einzelheit den gerundeten Übergang 135 zur Verdeutlichung.
10 zeigt eine Schemadarstellung einer speziellen Schnittgeometrie zur Korrektur von Hyperopie im Querschnitt. Hier besteht der posteriore Lentikelschnitt ebenfalls aus 3 Zonen 120, 121, und 122, deren Krümmung der gewünschten Refraktionskorrektur entsprechen, und gerundeten Übergängen 136, 137 zwischen den Zonen. Da die erforderliche Krümmung des posterioren Lentikelschnitts bei Hyperopie größer ist als bei Myopie, ergibt sich ein sägezahnähnliches Profil des posterioren Lentikelschnitts
Allen diesen Schnittgeometrien ist eigen, dass weniger Materialvolumen mit geringerer maximaler Dicke als bei bisherigen Verfahren aus der Hornhaut entfernt werden muss und damit die Stabilität der verbleibenden Hornhaut erhöht wird. In vielen Fällen sehr starker Fehlsichtigkeit ist eine ausreichende Korrektur von erheblichen Sehfehlern über das gesamte Gesichtsfeld erst mit der oben beschriebenen Lösung möglich. Es hat sich gezeigt, dass die Übergänge zwischen den Zonen den Seheindruck für diese ansonsten sehbehinderten Patienten in akzeptablem Maße beeinträchtigt.
Zusätzlich sei noch angemerkt, dass die Behandlungsvorrichtung 1 bzw. die Planungseinrichtung 16 natürlich auch die Durchführung des zuvor allgemein erläuterten Verfahrens konkret realisiert.
Eine weitere Ausführungsform der Planungseinrichtung besteht in Form eines Computerprogramms bzw. eines entsprechenden Datenträgers mit einem Computerprogramm, der die Planungseinrichtung auf einem entsprechenden Computer realisiert, so dass die Eingabe der Messdaten über geeignete Datenübertragungsmittel an den Computer erfolgt und die Steuerdaten von diesem Computer an das Steuergerät 11 übertragen werden, wozu wiederum dem Fachmann bekannte Datenübertragungsmittel in Frage kommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006053120 A1 [0010, 0011]
DE 102005040338 A1 [0044]
DE 69500997 T2 [0047]
DE 102007019813 A1 [0053]

Claims

Planungseinrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur Augenchirurgie, die mittels einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt, wobei die Planungseinrichtung Berechnungsmittel zum Festlegen einer Hornhaut-Schnittfläche aufweist, wobei die Berechnungsmittel die Hornhaut-Schnittfläche basierend auf den Daten einer Refraktionskorrektur festlegen, und für die Hornhaut-Schnittfläche einen Steuerdatensatz zur Ansteuerung der Lasereinrichtung erzeugen, gekennzeichnet dadurch, dass die Berechnungsmittel die Hornhaut-Schnittfläche so bestimmen, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Planungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel die Hornhaut-Schnittfläche zwischen den Teilflächen so festlegt, dass eine Stufe, eine Schräge oder ein gerundeter Übergang entsteht.
Behandlungsvorrichtung zur Augenchirurgie, die – eine Lasereinrichtung aufweist, welche mittels Laserstrahlung gemäß Steuerdaten zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt, und – eine Planungseinrichtung zum Erzeugen der Steuerdaten nach einem der obigen Ansprüche aufweist, wobei die Planungseinrichtung die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmt, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planungseinrichtung die Hornhaut-Schnittfläche zwischen den Teilflächen so festlegt, dass eine Stufe, eine Schräge oder ein gerundeter Übergang entsteht.
Vorrichtung nach einem der obigen Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung fokussierte, gepulste Laserstrahlung in die Hornhaut abgibt und durch Verstellen der Fokuslage entlang der Schnittfläche einen Schnitt erzeugt.
Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur Augenchirurgie, die mittels einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen von Hornhaut-Daten, basierend auf Daten einer Refraktionskorrektur, Festlegen einer Hornhaut-Schnittfläche, und Erzeugen eines Steuerdatensatzes für die Hornhaut-Schnittfläche zur Ansteuerung der Lasereinrichtung, wobei die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmt wird, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hornhaut-Schnittfläche zwischen den Teilflächen so bestimmt wird, dass eine Stufe, eine Schräge oder ein gerundeter Übergang entsteht.
Verfahren zur Augenchirurgie, wobei mittels einer Behandlungsvorrichtung mit einer Lasereinrichtung zumindest eine Schnittfläche in der Hornhaut erzeugt wird, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen von Hornhaut-Daten, basierend auf Daten einer Refraktionskorrektur, Festlegen einer Hornhaut-Schnittfläche auf Basis der Hornhaut-Daten, und Erzeugen eines Steuerdatensatzes für die Hornhaut-Schnittfläche, Übertragen der Streuerdaten zur Behandlungsvorrichtung und Erzeugen der Schnittflächen durch Ansteuern der Lasereinrichtung mit dem Steuerdatensatz, wobei die neue Hornhaut-Schnittfläche so bestimmt wird, dass diese aus mehreren Teilflächen besteht, welche jede für sich einen Beitrag zur Refraktionskorrektur leistet.
Computerprogrammprodukt mit Programm-Code der bei Ausführung auf einem Computer das Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 ausführt.
Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11.