[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Augenchirurgie, insbesondere auf die Kataraktextraktion, bzw. auf den introkularen Linsenersatz. Im normalen Auge befindet sich die kristalline Linse hinter der Iris und vor dem Glaskörper. Die menschliche Linse besteht aus einer Kapsel, die die Linsensubstanz umschliesst und umfasst, d.h. das Linsenepithel, den Kortex und den Kern. Ein Ring von Zonulafasern, die sich vom Ziliarkörper bis hin zum anterioren Teil der Linsenkapsel erstrecken, gibt der Linse im Auge Halt.
[0002] Die Kapsel ist eine elastische, Kollagenbasis-Membran vom Typ IV, welche von den Linsenepisthelzellen erzeugt wird. Die Dicke der Kapsel variiert zwischen 4 und 24 [micro]m bei einer Dicke von ca. 14 [micro]m in ihrem anterioren Teil, 24 um in ihrem äquatorialen Teil und ca. 4 [micro]m in ihrem posterioren Teil. Aufgrund ihrer Transparenz, und da ihr Refraktionsindex beinahe der Linsensubstanz gleicht, lässt sich die Linsenkapsel nicht von der Linsensubstanz unterscheiden, ausser bei Verwendung einer Spaltlampe mit hoher Vergrösserungsstärke.
[0003] Im Falle einer Erkrankung der Linse (z.B. Katarakt, "grauem Star") oder auch bloss zum Erlangen besserer Sehkraft kann die Linse durch deine künstliche Linse ersetzt werden. Dabei wird die Linsenmasse operativ entfernt. Obwohl eine Vielzahl von chirurgischen Verfahren verfügbar ist, werden extrakapsuläre Kataraktextraktionsverfahren, die Blumenthal-Methode oder Phakoemulsifikation am häufigsten angewendet. Bei allen Verfahren wird die vordere Augenkammer durch einen peripheren kornealen, limbalen oder skleralen Schnitt geöffnet, die vordere Augenkammer geöffnet und die Linsensubstanz entfernt, während der Aussenrand der vorderen Linsenkapsel sowie der äquatoriale und posteriore Teil der Linsenkapsel in situ belassen werden.
Die leere Linsenkapsel bildet einen "Kapselsack", der als Stütze für eine synthetische intraokulare Linse (IOL) als Implantat verwendet werden kann, so dass eine IOL "in dem Sack" platziert wird.
[0004] Es werden verschiedene Verfahren zum Öffnen der vorderen Linsenkapsel verwendet, d.h. für die Exzision eines Teils der vorderen Linsenkapsel, unter Verwendung bzw. ohne Verwendung einer viskosen oder viskoelastischen Substanz: z.B. die "Can-Opener" Methode, die Umschlag-Methode, die Capsulotomie und die kontinuierliche zirkuläre Capsulorhexis. Zum Sichten des Kapseldefekts während des Öffnens der Kapsel wird üblicherweise der von der Anmelderin vor Jahren in die Mikroskopie eingeführte rote Fundus-Reflex - das koaxiale Licht einer Operationsmikroskops, das vom posterioren Pol des Auges reflektiert wird - verwendet. Zusätzlich steht einem Operateur auch eine normale Operationsfeldbeleuchtung zur Verfügung,
[0005] Das Sichten des Defektes in der Vorderkapsel während des Öffnens der Linsenkapsel ist ein wichtiger Schritt beim chirurgischen Eingriff, da die mechanischen Zugkräfte, denen die Kapsel während der Operation ausgesetzt ist, abhängig von der Form der Kapseleröffnung variieren. Bei der Phakoemulsifikation wird z.B., häufig eine kontinuierliche zirkuläre Capsulorhexis durchgeführt, da eine kreisrunde Form der Kapseleröffnung den chirurgischen Manipulationen innerhalb der Linsenkapsel während des Entfernens der Linsensubstanz am besten standhalten kann. Falsches Sichten der vorderen Linsenkapsel bei der Durchführung einer Capsulorhexis birgt die Gefahr eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators der Linsenkapsel bzw. über den Äquator hinausgehend, sowie des Auftretens damit verbundener Komplikationen, wie z.B. eines Glaskörperverlusts oder eines Kernabgangs.
[0006] Darüber hinaus ist es in einem späteren Stadium des chirurgischen Eingriffs oft schwierig, den Umriss der Öffnung in der vorderen Linsenkapsel zu erkennen. Bei der Phakoemulsifikation ist während der Entfernung der Linsensubstanz fast nie ein nützlicher roter Fundus-Reflex vorhanden, das sich das Linsengewebe eintrübt. Dennoch ist es während der Phakoemulsifikation wichtig, dass der Rand der Capsulorhexis nicht beschädigt wird, so dass die Kapsel während des ganzen chirurgischen Eingriffs innerhalb der Kapsel unversehrt bleibt. Beispielsweise kann durch versehentliches Berühren des Randes mit der Spitze des Phakoemulsifikation-Handstücks oder durch Überdehnen der Kapsel beim Teilen der Linsensubstanz der Rand der Capsulorhexis beschädigt werden.
Der beschädigte Rand kann wiederum die Gefahr eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators sowie von damit zusammenhängenden Komplikationen erhöhen, vor allem dann, wenn die Beschädigung des Randes der Capsulorhexis während des Eingriffs nicht bemerkt wird.
[0007] Eine weitere Gefahr besteht beim Einsetzen einer IOL. Dabei muss der Rand der Vorderkapsel zu sehen sein, um die Haptiken des IOL zwischen dem anterioren und dem posterioren Teil der Linsenkapsel zu positionieren. In diesem Stadium des Eingriffs ist der Rand der Vorderkapsel oft mit Hilfe eines roten Fundus-Reflexes zu sehen. Um festzustellen, ob eine (die) Haptik(en) unterhalb des anterioren Kapselrandes positioniert wurde(n), ist die IOL so zu handhaben, dass eine Dislokation des Kapselrandes durch die Haptik bzw. die Optik der IOL die Position der IOL in Bezug zur Kapsel anzeigt. In den Fällen, wo, wie oben erwähnt, kein nützlicher roter Fundus-Reflex vorhanden ist, wird es schwierig, die Position der IOL in Bezug zur Kapsel festzustellen.
Deshalb besteht die Gefahr, dass die IOL in den Bereich zwischen Iris und vorderer Linsenkapsel eingesetzt wird, z.B. in den Sulcus ciliaris. Ein falsches Positionieren der IOL (die dafür vorgesehen bzw. so ausgebildet ist, mit ihren Haptiken in den Kapselsack optimal hineinzupassen und auch die natürliche menschliche Linse vollständig zu ersetzen) kann durch Dislokation der IOL Komplikationen nach der Operation hervorrufen.
[0008] Weitere Probleme beim Einsatz einer IOL ergeben sich hinsichtlich der richtigen Drehpositionierung der IOL in Bezug auf die Null-Achse (flat meridian) um die Augenachse. Herkömmlich versuchen Chirurgen, das Auge mit einem Filzstift zu markieren, um die IOL anhand dieser Markierung zu positionieren. Dabei stehen dem Chirurgen gegebenenfalls Positionierungshilfen, wie z.B. Markierungen auf der IOL oder lichtoptische Positionierungshilfen z.B. gemäss der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldungen L230PCH1 oder L231PCH1, zur Verfügung. Die oben erwähnten Patentanmeldungen können zu bevorzugten Lösungen mit der vorliegenden Patentanmeldung unter Prioritätsausnutzung kombiniert werden.
[0009] Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Korrektur von Astigmatismus des menschlichen Auges. Zur Erklärung des Astigmatismus wird im Stand der Technik sinngemäss ausgeführt (siehe Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar (c) 2001, www.augenoptik-telelearning.de/Log In/Schnupperkurs/Augenoptik SK/Augenoptik SK 3.pdf, in Verbindung mit Fig. 2 und Fig. 3): Ein astigmatisches Auge ist nicht in der Lage, einen Objektpunkt als Bildpunkt abzubilden, gleichgültig, in welcher Entfernung er sich befindet. Die Ursache des Astigmatismus liegt in einem nicht rotationssymmetrischen optischen Aufbau. Die Brechung der Lichtstrahlen verändert sich von Meridian zu Meridian des Auges. Dabei wird unter einem "Meridian" (genauer: Meridianschnitt) ein Schnitt durch die optischen Medien des Auges verstanden, welcher die Achse des Auges enthält.
Die Richtung eines Meridians wird im Gradbogenschema angegeben (siehe Fig. 2).
[0010] Bei einem rotationssymmetrischen Auge ist der Brechwert in allen Meridianen gleich gross. Bei einem astigmatischen Auge sind die Brechungsverhältnisse von Meridian zu Meridian verschieden.
[0011] Man unterscheidet regelmässigen (regulären) und unregelmässigen (irregulären) Astigmatismus. Der zweite, der meist durch eine unregelmässige Hornhautfläche verursacht wird, ist relativ selten und kann nicht durch reguläre Brillengläser, wohl aber durch speziell gestaltete Kontaktlinsen, korrigiert werden.
[0012] Bei einem Auge oder einer Optik mit regelmässigem Astigmatismus existieren zwei besondere Meridianschnitte, in denen sich die gebrochenen Strahlen auf der Achse des Auges schneiden. Diese werden als Hauptschnitte (HSI, HSII, siehe Fig. 3) bezeichnet. Sie stehen im Falle des regulären Astigmatismus senkrecht aufeinander. In allen anderen Fällen eines Astigmatismus kommt es nicht zur Strahlvereinigung auf der Achse. Das in Hauptschnitt II gemäss Fig. 3 verlaufende Strahlenbüschel erzeugt in der Schnittweite des Hauptschnitts I eine Bildlinie und umgekehrt. Dabei ist zu beachten, dass unter einer "Bildlinie" das zu einem beliebigen axialen (au der Achse des Auges liegenden) Objektpunkts gehörende strichförmige Bild verstanden wird, das in der Bildweite eines Hauptschnitts erzeugt wird.
Demgegenüber wird unter einer Brennlinie die zu einem unendlich fernen axialen Objektpunkt gehörende Bildlinie verstanden, die in der Brennweite eines Hauptschnitts erzeugt wird.
[0013] Als Nullachse oder "flat meridian" wird dabei die Achse entsprechend der augenspezifischen Licht-Einfallsebene mit der geringsten Brechkraft und als "steep meridian" die Achse entsprechend der augenspezifischen Licht-Einfallsebene mit der höchsten Brechkraft verstanden.
[0014] Die Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf den Ersatz einer natürlichen Linse durch eine IOL und Vorkehrungen zu deren richtiger Positionierung.
[0015] Die Erfindung bezieht sich aber auch auf den Einsatz einer zusätzlichen künstlichen Vorderkammer-Linse in der Vorderkammer des menschlichen Auges, ohne Entfernung der natürlichen Linse, auch wenn die weiteren Ausführungen jeweils die Entfernung der natürlichen Linse voraussetzen. Die Ansprüche sind entsprechend breit auszulegen.
[0016] Messungen der optischen Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges beinhalten im Falle einer vorgesehenen Implantation einer Vorderkammer-Linse neben den Eigenschaften des zu operierenden Auges ohne Linse auch die Wirkung der in diesem Fall nicht zu entfernenden natürlichen Linse, insbesondere deren Brechkraft und gegebenenfalls deren astigmatischen Eigenschaften.
[0017] Für den Fachmann ist es aufgrund dieser und der nachfolgenden Ausführungen offensichtlich, wie alle erfindungsgemässen Merkmale für den vollständigen Ersatz einer natürlichen Linse durch eine IOL auch auf die Implantation einer künstlichen Vorderkammer-Linse, zusätzlich zur natürlichen Linse, zu übertragen sind.
[0018] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ausserhalb des Linsenbereichs eines zu operierenden Auges vor der Operation im sitzenden Zustand des Patienten, mit geradeaus gerichtetem Blick, also bei etwa symmetrischer Lage des Auges, manuell Markierungen auf der Hornhaut, ausserhalb des Bereichs der Linse, aufgebracht werden, beispielsweise mit einem Filz-Stift, um die Lage der Nullachse des zu operierenden Auges zu markieren. Später, im liegenden Zustand des Patienten, werden dann weitere Markierungen manuell, typischerweise ebenso mit einem Stift angebracht, um die Lage der Zielachse für die Ausrichtung der einzusetzenden IOL anzugeben.
Diese Methode erscheint jedoch relativ ungenau, da sie kaum geeignet ist, eine Winkelgenauigkeit von ca. 1[deg.] zu erzielen, was aber erforderlich wäre; denn bei einer Fehlmontage werden typischerweise pro Grad Fehlpositionierung 3.3% der zylindrischen Brechkraft verloren; bei einer Fehlmontage um ca. 30[deg.] geht somit eine Astigmatismus-Korrektur vollständig verloren.
[0019] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung und eines neuen Verfahrens zur Positionierung einer IOL im Zuge von deren Implantation, womit insbesondere eine verbesserte Winkelgenauigkeit für das Einsetzen der IOL ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren gelöst.
[0020] Erster Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Positionierung einer künstlichen interokularen Linse (IOL), im Zuge einer Implantation dieser IOL in ein zu operierendes Auge, um eine auszutauschende Linse eines Auges eines Patienten zu ersetzen. Als wichtigstes Hilfsmittel soll ein Stereomikroskop, vorzugsweise ein Ophthalmo-Stereomikroskop, verwendet werden.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
A) Diagnose des zu operierenden Auges, insbesondere Bestimmung der Brechkraft der Cornea (Hornhaut) und wenigstens eines Abstands zwischen Hornhautscheitel und Makula, zur Ermittlung der Daten, welche zur Auswahl einer für die Implantation geeigneten IOL benötigt werden;
B) Auswahl und/oder Produktion einer geeigneten IOL;
C) Markierung des zu operierenden Auges oder einer virtuellen Darstellung des zu operierenden Auges;
D) Öffnung der Hornhaut und des Kapselsacks des Auges;
E) Entfernen der auszutauschenden Linse;
F) Einsatz der IOL in den geöffneten Kapselsack;
G) Positionierung der IOL;
dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt G) die winkelgenaue und bezüglich der Laterallage richtige Positionierung der IOL mittels bildgeführter Chirurgie ("image-guided surgery") erfolgt, wobei die Positionierung der IOL vorzugsweise durch Anpassung ihrer Ausrichtung an elektronisch generierten Positionierungsmarkierungen für die Positionierung der IOL erfolgt, indem diese in ein dem Chirurgen bereitgestelltes Echtzeit-Bild des zu operierenden Auges eingeblendet oder eingespiegelt werden.
[0021] Dabei umfasst Schritt A) vorzugsweise die folgenden weiteren Schritte:
A1) Vermessung der Abbildungseigenschaften bzw. Krümmung der Cornea des zu operierenden Auges, insbesondere eines möglicherweise vorhandenen Astigmatismus, charakterisiert durch eine "Nullachse" ("flat meridian") und durch eine zweite Achse ("steep meridian") entsprechend den augenspezifischen Einfallsebenen mit minimaler und maximaler Brechkraft, in Sitzposition des Patienten mit geradeaus gerichtetem Auge. - Dieser Schritt kann beispielsweise mit einem Keratometer durchgeführt werden.
A2) Vermessung des Abstands zwischen Cornea und Retina mittels Bestimmung des Abstands zwischen Hornhautscheitel und "gelbem Fleck" (Makula) als Ort der Anordnung der grössten Dichte von lichtempfindlichen Sensoren an der Netzhaut, vorzugsweise unter Zuhilfenahme einer Ultraschallmesseinrichtung.
- Für diese Messung sind im Falle ungetrübter oder wenig getrübter Patientenlinsen, optische Messmethoden und insbesondere laserbasierende Methoden vorteilhaft, wobei die optische Kohärenztomographie sogar die Aufnahme einer dreidimensionalen Topographie der Netzhaut ermöglicht. Dabei wird, von einem prinzipiellen Standpunkt aus betrachtet, ein Lichtstrahl durch die Pupille des Patientenauges geleitet und tastet die Netzhaut bzw. den Augenhintergrund ab.
[0022] Für Fälle mit getrübter Linse entsprechend den typischen Katarakt-Operationen sind zur Vermessung der Retina optische Methoden aufgrund der Streuwirkung der getrübten Linse weniger geeignet, und dann werden typischerweise Ultraschall-basierende Messmethoden eingesetzt. - Für "eindimensionale" Vermessungen ist dabei die sogenannte A-Scan-Ultraschall-Biometrie bekannt (siehe z.B. http://en/wikipedia.org/wiki/Ascan ultrasound biometrv und British Journal of Ophthalmology, Band 86 (2002), Seiten 458- 462 und Seiten 344-349).
[0023] Dabei wird für Schritt A1 des erfindungsgemässen Verfahren bevorzugt, dass die Vermessung der Krümmung der Cornea die Vermessung der Krümmungsradien entlang verschiedener Meridiane des Auges und somit eine Vermessung einer dreidimensionalen Topographie der Cornea umfasst.
[0024] Um eine genauere Korrektur einer Fehlsichtigkeit eines Patientenauges, insbesondere auch aufgrund stark irregulärer Ausbildung der Cornea und gegebenenfalls auch der Retina zu ermöglichen, ist es aber weiterhin vorteilhaft, wenn in Schritt A2 des erfindungsgemässen Verfahrens der Abstand zwischen Cormea und Retina in einer flächigen Auflösung über möglichst grosse Bereiche, besonders bevorzugt über die gesamten lichtbrechenden Bereiche der Cornea und der Retina, bestimmt wird. Dann können durch Auswahl, spezifischem Design und Produktion einer speziell konfigurierten IOL auch komplexe Sehfehler, die durch konventionelle Linsen nicht ausgleichbar sind, kompensiert werden.
[0025] Für eine optische Vermessung bietet sich hier auch die optische Kohärenztomographie an.
[0026] Demgegenüber ist als nicht-optische Untersuchungsmethode seit kurzem die sogenannte "B-Scan"-Untersuchungsmethode bekannt geworden, welche hierfür, wiederum basierend auf Ultraschall-Untersuchung ein zweidimensional aufgelöstes Bild der Netzhaut und sogar eine dreidimensionale Netzhaut-Topographie auch bei getrübter Augenlinse liefern kann (siehe z.B. "B-Scan Ocular Ultrasound", www.emedicine.com/oph/topic757.htm).
[0027] Um eine optimale künstliche Ersatzlinse auswählen zu können, ist es ausserdem wichtig, die Abbildungseigenschaften des Patientenauges ohne die zu entfernende Linse (Ausnahme bei Implantation einer zusätzlichen Linse) genau zu bestimmen und simulieren zu können. Dazu sieht das erfindungsgemässe Verfahren in verschiedenen Schritten der Verfeinerung weiterhin vor:
[0028] In einer ersten Stufe, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges (ohne dessen Linse) eine automatische Berechnung und Simulation der Abbildungseigenschaften (Erzeugung einer Bildebene) von einem der Nahsicht entsprechend Leseabstand zum Auge, d.h. in etwa 20 cm-30 cm Abstand vom Auge, angeordneten Objekt erzeugt wird. - Dieses ist eine Voraussetzung für das Design der IOL für eine Korrektur einer Fehlsichtigkeit für die Nahsicht.
[0029] In einer zweiten Stufe, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges (ohne Linse) eine automatische Berechnung und Simulation der Abbildungseigenschaften (Erzeugung einer Bildebene) von einem in nahezu unendlichem Abstand vom Auge angeordneten Objekt, mit vom Objekt ausgehendem, nahezu parallelem, vom Auge zu erfassendem Strahlengang (< 0.1[deg.] Divergenz oder Konvergenz) für ein symmetrisch zur Richtung der Hauptachse des Auges angeordnetes (senkrecht zur Oberfläche der Pupille angeordnetes Objekt und sich davon in Richtung des Mittelpunktes des Auges, als Fortsetzung der äusseren, zur Pupillenoberfläche in deren Zentrum senkrechter Achse, ausbreitende Lichtstrahlen vom Objekt), erzeugt wird.
[0030] Vorteilhaft für eine Korrektur komplex ausgebildeter irregulärer Verformungen von Hornhaut und gegebenenfalls auch Netzhaut ist des Weiteren, dass der Abstand der Bilderzeugung, also scharfen Abbildung von ausserhalb der Hauptachse des Auges auftreffenden Lichtstrahlen von einem Objekt stark von der Abbildung eines Zentralstrahls abweichen kann.
[0031] Daher wird auch bevorzugt, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges eine automatische Berechnung und Simulation der Abbildung (Erzeugung der Bildebenen) von Objekten, die unter unterschiedlichen Winkeln zwischen den Geraden verbindend die Objektmittelpunkte und den Mittelpunkt des Auges bei dessen gerader Ausrichtung und der Hauptachse des zu operierenden Auges angeordnet sind ("Abbildung von ausserhalb der Hauptachse angeordneten Objekten") erzeugt wird.
[0032] Im Idealfall ist für eine optimale Auswahl einer IOL und eine ebenso optimale Durchführung von deren Implantation im Patientenauge zu bevorzugen, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges (ohne Linse im Fall von Totalersatz) ein Mapping über die Abbildung von in verschiedenen Abständen und unter verschiedenen Winkeln zur Hauptachse des Auge angeordneten Objekten mit Bestimmung ihrer potentiellen scharfen Abbildung auf, vor oder hinter der Retina ohne eine vorhandene natürliche Augenlinse zur Erfassung der vollständigen Fehlsichtigkeit eines Auges, dessen Brechkraft sich im Wesentlichen ausschliesslich auf die Brecheigenschaften der Cornea stützt, erzeugt wird.
[0033] Für die Auswahl einer geeigneten IOL wird bevorzugt, dass Schritt B) des erfindungsgemässen Verfahrens eine Berechnung der erforderlichen Abbildungseigenschaften und der erforderlichen Formung einer einzusetzenden IOL zur Erzeugung eines gleichmässig scharfen Bildes auf der Retina, mit den erforderlichen Korrekturwerten, umfasst. Dieses betrifft insbesondere die Berücksichtigung eines regulären, d.h. bezüglich einer Punktspiegelung symmetrisch ausgebildeten Astigmatismus, und vorzugsweise auch die Berücksichtigung eines irregulären, d.h. bzgl. einer Punktspiegelung nicht symmetrisch ausgebildeten Astigmatismus. Damit sollen die erforderlichen Parameter der IOL bestimmt werden, um die Fehlsichtigkeit eines Auges, dessen Brechkraft sich im Wesentlichen ausschliesslich auf die Brecheigenschaften der Cornea stützt, auszugleichen.
[0034] Des Weiteren wird bevorzugt, dass Schritt B) eine Bestimmung bzw. Festlegung einer "Zielachse" der IOL, welche unter einem Zielwinkel zu der "Nullachse" des zu operierenden Auges anzuordnen ist, um bei einer optimalen Ausrichtung der IOL im Patientenauge dessen Fehlsichtigkeit optimal auszugleichen, umfasst. Dabei ist die IOL vorzugsweise so bereitzustellen, dass ihre Formgebung oder eine Markierung auf oder in der IOL jene Achse der IOL darstellt, die mit der Zielachse zur optimalen Positionierung in Übereinstimmung bringbar ist.
[0035] Eine solche Bereitstellung einer IOL ist jedoch nur dann möglich, wenn diese patientenspezifisch hergestellt wird.
[0036] Sofern auf eine Standard-Kollektion kommerziell, d.h. für einen bestimmten Patienten unspezifisch hergestellter lOLs als Linsenersatz zurückgegriffen wird, ist es empfehlenswert bzw. sogar erforderlich, dass - beim Fehlen von Markierungen auf der IOL - eine Bestimmung der "Nullachse" ("flat meridian") und/oder des "steep meridians" der IOL vorgenommen werden.
[0037] Für diesen Fall beinhaltet das erfindungsgemässe weitergebildete Verfahren weiterhin, dass entlang der "Nullachse" der IOL oder in einem vorgegebenen und abgespeicherten Orts- und Winkelbezug zu der Nullachse der IOL und ihrem Mittelpunkt physisch Markierungen aufgebracht werden oder durch Bildüberlagerung virtuelle Markierungen auf einem digitalisierten Bild der IOL aufgebracht werden und die Lage der Zielachse bezüglich dieser Markierungen bestimmt und gespeichert wird.
[0038] Ausserdem wird bevorzugt, dass ein Orts- und Winkelbezug von gegebenenfalls auf der IOL bereits aufgebrachten Markierungen bestimmt und in Bezug dazu der Orts- und Winkelbezug der "Zielachse" der IOL bzgl. der Nullachse des zu operierenden Auges bestimmt und abgespeichert werden.
[0039] Um eine optimale Charakterisierung einer in ein Patientenauge einzusetzenden IOL zu ermöglichen und bestmögliche Unterstützung und Vorbedingungen für den Chirurg bei dem Einsetzen dieser IOL in einem Patientenauge zu schaffen, wird des Weiteren bevorzugt, dass basierend auf den berechneten erforderlichen Abbildungsparametern und der erforderlichen Formung der IOL sowie mit Darstellung von den bestimmten Orten von Markierungen auf der IOL und der Zielachse eine virtuelle Rekonstruktion der IOL und bevorzugt auch eine virtuelle Markierung des Einschnittorts in den ""Kapselsack" als Computersimulation, gegebenenfalls mit Bildüberlagerung, erstellt wird.
[0040] Ein wichtiger Schritt des weitergebildeten erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Erzeugung von Markierungsmarken / Positionierungshilfen für den Chirurg, um die IOL in der richtigen Position (lateral und bezüglich ihrer Winkelausrichtung) einzusetzen.
[0041] Eine Möglichkeit für die Realisierung eines ersten Teils solcher Markierungen besteht darin, dass in Schritt C) des erfindungsgemässen Verfahrens - wie an sich bekannt - eine Markierung, beispielsweise mit einem Filz-Stift, der Position der "Nullachse" des zu operierenden Auges auf der Cornea ausserhalb des Linsenbereichs, vorzugsweise in dessen Stellung in sitzender Position des Patienten, durchgeführt wird, um beim liegenden Patienten mit gegebenenfalls verrolltem oder deformiertem Auge eine entsprechende Referenz zu haben (siehe hierzu auch Fig. 5).
[0042] Eine andere, elegantere Möglichkeit für die Festlegung der "Nullachse" bzgl. des Patientenauges eröffnet sich dadurch, dass zum Zweck einer Aufbringung einer virtuellen Markierung auf einer virtuellen Darstellung des zu operierenden Auges eine Aufnahme und ein Abspeichern eines digitalisierten Bildes der Iris des Patientenauges erfolgt. Die Iris ist aufgrund ihrer strahlenförmigen Struktur gut geeignet, eine Wiedererkennung ihrer Lage und Position relativ zum übrigen Auge zu ermöglichen. Andererseits ist sie selbst lagefest in Bezug zur Augenlinse.
[0043] Der Ansatzpunkt für die Verwendung der Eigenschaften der (kreisförmigen) Iris als Positionierungshilfe für eine Winkelausrichtung einer IOL beruht darauf, dass das im allgemeinen unregelmässige Muster der Iris, dargestellt in Grautönen, eine patientenspezifische Verteilung (entlang des Irisumfangs) von aufeinanderfolgenden Hell- und Dunkelbereichen aufweist, wobei es entlang des 360[deg.]-lris-Umfangs unterschiedlich grosse Abstände zwischen und Ausdehnungen von aufeinanderfolgenden Hell- und Dunkelbereichen gibt. Diese Abstände bzw. Ausdehnungen können mittels einer Fourier-Analyse eines Bildes der Iris sehr einfach als Frequenzen dargestellt werden.
Mittels einer solchen Analyse kann zwischen einer Grundfrequenz von Bereichen heller und dunkler Färbung und wenigen hohen Frequenzen (entsprechend kurzen Abständen oder Hell-/Dunkelbereichsausdehnungen) entlang des Umfangs und niedrigen Frequenzen (entsprechend grossen Abständen oder Hell-/Dunkelbereichsausdehnungen) unterschieden werden. Demnach kann aufgrund einer Fourier-analysierten Iris die tatsächliche Position derselben Iris in einer anderen Lage relativ zum Mikroskop festgestellt werden.
[0044] Daher wird weiter bevorzugt, dass die Aufnahme der Iris einer Fourier-Bild-Analyse des Hell-Dunkel-Kontrasts des Irisbildes entlang des Umfangs der Pupille unterzogen wird, und so eine Bestimmung der patientenspezifischen aktuellen Irregularitäten der Kontrastverteilung nach rechnerischer Eliminierung der Grundfrequenz der Kontrastverteilung erfolgt, und dass in den Schritten C) und/oder D) und/oder G) eine Projektion der "Nullachse" des zu operierenden Auges auf das digitalisierte Bild der Iris zur Festlegung der ermittelten Lage der "Nullachse" des zu operierenden Auges bzgl. der Iris erfolgt.
[0045] Die Durchführung einer solchen Fourier-Analyse ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Der obere Teil der Figur stellt schematisch das Bild der Iris dar, der untere Teil schematisch das Ergebnis einer Irisanalyse mit den aus der Bildanalyse bestimmten Frequenzen A. Bei Iris-Winkeln avon knapp über 90[deg.] (x1) bzw. knapp über 180[deg.] (x2) treten eine besonders hohe bzw. eine besonders niedrige Frequenz auf. Die Winkel bzw. Orte entsprechend x1 und x2 sind geeignet für eine Positionsbestimmung für die Lage des Auges bzw. der Nullachse des zu operierenden Auges und auch als Bezugspunkte für die Festlegung der Zielachse einer einzusetzenden IOL.
[0046] Ein äusserst kritischer Schritt einer Augenoperation zur Einführung einer IOL in das Auge besteht in dem Schritt der Öffnung der Hornhaut und des "Kapselsacks" und Entfernung eines für die Operation angemessenen Teils des Kapselsacks in einer anwendungsgemässen optimalen Grösse in Schritt D) des erfindungsgemässen Verfahrens. Der Chirurg muss vermeiden, den Kapselsack zu grossräumig oder zu kleinräumig oder zu unregelmässig zu entfernen, so dass die IOL entweder keinen Halt mehr findet, oder dass Teile des Kapselsacks mit unregelmässiger Brechkraft in das Sehfeld der IOL eindringen und dort für den Patienten Sehstörungen erzeugen.
Schliesslich ist noch die laterale Position der IOL in dem Sinne von Bedeutung, dass sie einerseits vollständig das Sehloch abdecken soll und andererseits mit ihrer optischen Achse in der optischen Achse der Cornea bzw. des Auges zu liegen kommen sollte. Auch für diesen chirurgischen Vorgang ist höchstes Fingerspitzengefühl, Erfahrung und möglichst gute Übersicht auf die Operationsstelle für den Chirurgen erforderlich.
[0047] Eine erfindungsgemässe optische oder virtuelle "Markierungshilfe" zur Bewältigung dieses Schritts besteht darin, dass im Schritt D) ein oder vorzugsweise zwei Ringlichtkreise bzw. ein ringförmiges Lichtsignal, begrenzt aus zwei konzentrisch um den Mittelpunkt der Pupille angeordneten Kreisen entsprechend einem äusseren und einem inneren Durchmesser, in das zeitechte Bild des zu operierenden Auges eingeblendet bzw. diesem überlagert werden, wobei der äussere und der innere Durchmesser die Fläche angeben, innerhalb derer der Kapselsack zu entfernen ist, um eine Zerstörung der zu entfernenden Linse und die Einbringung der IOL zu ermöglichen.
[0048] Diese erfindungsgemässe Lösung ist anhand von Fig. 4 schematisch illustriert. Die Abbildung zeigt einen inneren Kreis und einen vom Kreiszentrum (entsprechend der Lage des Pupillenzentrums im Echtzeitbild des Auges für den Chirurg), konzentrisch dazu angeordneten zweiten Kreis. Das Ringlicht wird gemäss dieser Ausgestaltungsform der Erfindung zwischen diesen beiden Kreisen erzeugt, welche ein Minimum und ein Maximum für die radiale Ausdehnung des zu erzeugenden Lochs im Kapselsack ("Capsulorhexis") angeben.
In der Figur sind noch weitere optionale sichtbare Positions-Hilfsmittel dargestellt, die bei Bedarf mit den anderen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung kombiniert werden können, nämlich ein Fadenkreuz, welches die Ausrichtung des Ringlichts auf die Augenmitte bzw. das Pupillenzentrum erleichtert, sowie zwei weitere zu den beiden vorangehend genannten Kreisen ebenfalls konzentrische Kreise zwischen denen z.B. eine Winkelskala dargestellt sein kann.
[0049] Es können beispielsweise kommerziell erhältliche Ringlichter mit möglichst präzisem ringförmigem Lichtspalt verwendet werden, welche konzentrisch um das Hauptobjektiv des Mikroskops angebracht werden. In einem Einsatz in der Praxis kann der Chirurg beispielsweise das Mikroskop auf den gewünschten Massstab bzw. Durchmesser der Capsulorhexis kalibrieren, indem (rechnerisch) ein Massstab perfekt an den Durchmesser der zwei inneren Ringe angepasst wird und die dafür notwendige Vergrösserung des Mikroskops gespeichert wird. Intraoperativ kann der Chirurg dann diese gewünschte Grösse zusammen mit dem Ringlicht einstellen und eine in Grösse und Form perfekte Capsulorhexis erzeugen.
[0050] Eine geeignet ausgelegte Software zur Steuerung der Software kann auch so gestaltet sein, dass bei Eingabe einer gewünschten Capsulorhexis-Grösse ein entsprechend dimensioniertes Ringlicht bei Bedarf automatisch erzeugt und dem Echtzeit-Bild des zu operierenden Auges durch Bildeinspiegelung (Image Injection) überlagert wird.
[0051] Bezüglich dieser Ausführungsform und deren weiteren erfindungsgemässen Variationsmöglichkeiten wird auch auf die Möglichkeiten von Kombinationen mit den Erfindungsgegenständen der mit dieser Anmeldung gleichzeitig eingereichte Schweizer Patentanmeldung L232PCH1, "IOL-Orientierungsüberwachung", sowie der Schweizer Patentanmeldung L230PCH1, "Ophthalmomikroskop" hingewiesen. Diese Anmeldungen sind zeitgleich eingereicht wie diese Anmeldung, stammen von der gleichen Anmelderin und gelten als integrierter Bestandteil der vorliegenden Anmeldung, um unter Prioritätsausnutzung kombinierbar zu sein.
[0052] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass im Schritt G) die "Nullachse" der zu operierenden Linse und die "Zielachse" der IOL entsprechend der Zielposition und -Orientierung positions- und winkelgenau (bezogen auf das Bild des Auges) durch in der Zwischenbildebene des Ophthalmo-Operationsmikroskops eingeblendete oder eingespiegelte Lichtsignale (z.B. helle Geraden) dargestellt werden und dem Echtzeitbild des Auges (vorzugsweise auslöschungsfrei) überlagert werden, und dass die eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert wird, bis ihre Ausrichtung mit den vorberechneten positions- und winkelbezogenen und virtuell dargestellten Daten übereinstimmt. Dieses ist anhand von Fig. 8 Illustriert.
[0053] Besonders bevorzugt wird, dass im Schritt G) eine wirklichkeitsgetreue Überlagerung des Echtzeit-Bildes des zu operierenden Auges mit der virtuellen Rekonstruktion der IOL mit deren vorbestimmter Orientierung ihrer "Zielachse" bezüglich der "Nullachse" des zu operierenden Auges erzeugt wird und dass die eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert wird, bis ihre Ausrichtung mit der vorberechneten Ausrichtung und Positionierung der virtuell dargestellten IOL übereinstimmt.
[0054] Zusammenfassend bedeutet dieses, dass die virtuelle und dem Bild des Auges positionsgetreu überlagerte Rekonstruktion der IOL aufgrund ihrer Formgebung - alternativ oder zusätzlich zu Achsangaben und Achsüberlagerungen - als Positionierungshilfe für den Chirurgen beim Positionieren der IOL dient.
[0055] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, welche ausgerüstet und geeignet ist zur Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens nach einer der vorgenannten Verfahren.
[0056] Bestandteil der Erfindung ist also eine Vorrichtung zur Positionierung einer IOL im Zuge einer Implantation dieser IOL in ein zu operierendes Auge eines Patienten mit einem Stereomikroskop, vorzugsweise einem Opthalmo-Stereomikroskop, umfassend
ein Stereomikroskop, vorzugsweise ein Ophthalmo-Stereomikroskop mit
einer elektro-optischen Komponente zur Einspiegelung von Daten und/oder Bildern in einen Beobachtungsstrahlengang für einen Chirurgen oder einer elektro-optischen Komponente zur Einblendung von Daten und/oder Bildern in den Beobachtungsstrahlengang, zur bildgeführten Chirurgie ("image-guided surgery")
einem optischen System zur Erfassung und Echtzeit-Darstellung von Bildern von dem Auge und seiner Details im Beobachtungsstrahlengang des Chirurgen, um eine bildgesteuerte Chirurgie ("image-guided surgery") zu ermöglichen,
einer Zwischenbildebene,
in die Daten und/oder Bilder einblendbar oder eingespiegelbar sind
mit einem Prozessor oder Computer mit einem oder mehreren darauf installierten Programmen zur Bilderkennung und/oder Bildverarbeitung, um dem Objektbild des Auges, und oder (Video-)Bildaufnahmen des Auges, virtuelle Bilder (Computersimulationen), z.B. bildhafte, digital erzeugte Signale, wie z. B. optische Markierungen, Pfeile, Linien oder dergleichen, zu überlagern.
[0057] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können die Programme auch geeignet sein, die optischen Parameter eines Auges, umfassend Cornea, Retina, Pupille und Kapselsack sowie die Abbildung zwischen einem lichtaussendenden Objekt über eine lichtübertragende Cornea auf eine Retina zu berechnen und daraus die erforderlichen Parameter zur Auswahl und/oder Produktion einer künstlichen intraokularen Linse (IOL) zu steuern.
[0058] Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Programme geeignet sind, Gefahren oder Fehlpositionierungen zu erkennen und optional Warnsignale, beispielsweise visueller, akustischer oder taktiler Natur, über entsprechende Mensch-Maschinen-Schnittstellen dem Chirurgen zur Verfügung zu stellen.
[0059] Bezüglich dieser Ausführungsform wird und deren weiteren erfindungsgemässen Variationsmöglichkeiten wird auch nochmals auf die Möglichkeiten von Kombinationen mit den Erfindungsgegenständen in der mit dieser Anmeldung gleichzeitig eingereichten Schweizer Patentanmeldungen L232PCH1, "lOL-Orientierungsüberwachung und L230PCH1, Ophthalmomikroskop", verwiesen, die zeitgleich von derselben Anmelderin eingereicht wurden und welche als Bestandteil in der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen gelten.
[0060] Des Weiteren wird bezüglich der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Steuerung von Justierungsvorgängen bei der Implantation einer IOL bevorzugt, dass die Programme geeignet sind, aufgrund vorgängiger Bildanalyse und Bildverarbeitung die Kontrolle folgender Schritte bei einer Operation zur Implantation einer IOL im zu operierenden Auge vorzunehmen:
optische Kontrolle der Grösse der Öffnung des Kapselsacks des Auges;
Kontrolle der vollständigen Entfernung der auszutauschenden Linse;
Kontrolle des Einsatzes und der lateralen Positionierung der IOL;
Dreh-Positionierung der IOL anhand der vorgängig festgestellten "Nullachse" (flat meridian) des Auges und der "Zielachse" der IOL.
[0061] Besonders bevorzugt wird eine solche Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, welche sich dadurch auszeichnet, dass für den Schritt der winkelgenauen Positionierung der IOL mittels Anpassung der Ausrichtung der IOL in den Programmen eine Bildverarbeitungssoftware bereitgestellt ist, die anhand von realen oder virtuellen Positionierungsmarkierungen die Positionierung der realen IOL ermöglicht, indem dem Chirurgen in ein elektronisch bereitgestelltes Echtzeit-Bild des zu operierenden Auges Markierungsüberlagerungen eingeblendet oder in dieses eingespiegelt wird.
[0062] Eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Ermöglichung einer bildgesteuerten Positionierung der einzusetzenden IOL ergibt sich, wenn die Vorrichtung geeignet ist, zum Zweck einer Aufbringung einer Markierung auf einer virtuellen Darstellung des zu operierenden Auges eine Aufnahme und Abspeichern eines digitalisierten Bildes der Iris des Patientenauges, Fourier-Analyse des Hell-Dunkel-Kontrasts des Irisbildes entlang des Umfangs der Pupille und Bestimmung der patientenspezifischen aktuellen Irregularitäten der Kontrastverteilung nach rechnerischer Eliminierung der Grundfrequenz der Kontrastverteilung durchzuführen.
[0063] Dabei wird bevorzugt, dass die Vorrichtung des Weiteren dazu geeignet ist, eine Projektion der "Nullachse" des zu operierenden Auges auf das digitalisierte Bild der Iris zur Festlegung der ermittelten Lage der "Nullachse" des zu operierenden Auges bzgl. der Iris zu ermöglichen. Die "Projektion der Nullachse" meint dabei inhärent auch die Projektion jeder anderen Achse, die relativ zur Nullachse festgelegt werden kann und bei der IOL-Transplantation sinnvoll bzw. hilfreich für den Chirurg ist.
[0064] Kennzeichen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dass an sich bekannte Einrichtungen umfasst, die es ermöglichen, einen oder vorzugsweise zwei Ringlichtkreise bzw. ein ringförmiges Lichtsignal, begrenzt aus zwei konzentrisch um den Mittelpunkt der Pupille angeordneten Kreisen entsprechend einem äusseren und einem inneren Durchmesser, in das zeitechte Bild des zu operierenden Auges einzublenden bzw. diesem zu überlagern, wobei erfindungsgemäss der äussere und der innere Durchmesser jene Fläche angeben, innerhalb derer in Schritt D) des vorangehend beschriebenen erfindungsgemässen Verfahrens ein Teil des "Kapselsacks" zu entfernen ist, um eine Zerstörung der zu entfernenden Linse und die Einbringung der IOL zu ermöglichen.
Diesbezüglich wird auf die entsprechenden Ausführungen des erfindungsgemässen Verfahrens und die damit verbundenen Merkmalen der Vorrichtung für verschiedene Ausführungsformen verwiesen. Bezüglich dieser Ausführungsform und deren weiteren erfindungsgemässen Variationsmöglichkeiten wird ausserdem auch nochmals ausdrücklich auf die Möglichkeiten von Kombinationen mit den Erfindungsgegenständen in der mit dieser Anmeldung gleichzeitig eingereichten Schweizer Patentanmeldungen L232PCH1 und L230PCH1 verwiesen.
[0065] Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Software mit den installierten Programmen zur Bilderkennung und/oder Bildverarbeitung, um dem Objektbild des Auges, und oder (Video-)Bildaufnahmen des Auges, virtuelle Bilder (Computersimulationen), z.B. bildhafte, digital erzeugte Signale, wie z. B. optische Markierungen, Pfeile, Linien oder dergleichen, zu überlagern, und die Einspiegeleinrichtungen so ausgebildet sind, dass sie es ermöglichen, die "Nullachse" der zu operierenden Linse und "Zielachse" der IOL entsprechend der Zielposition und -Orientierung positions- und winkelgenau genau (bezogen auf das Bild des Auges) in der Zwischenbildebene des Stereomikroskops eingeblendete oder eingespiegelte Lichtsignale (z.
B. heile Geraden) darzustellen und dem Echtzeitbild des Auges (vorzugsweise auslöschungsfrei) zu überlagern, so dass eine in Schritt G) des erfindungsgemässen Verfahrens nach einer der beschriebenen Ausführungsformen eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert werden kann, bis ihre Ausrichtung mit den vorberechneten positions- und winkelbezogenen Daten übereinstimmt.
[0066] Besonders bevorzugt wird eine solche Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der insbesondere mittels der installierten Programme zur Bilderkennung und/oder Bildverarbeitung, um dem Objektbild des Auges, und oder (Video-)Bildaufnahmen des Auges, virtuelle Bilder (Computersimulationen), z.B. bildhafte, digital erzeugte Signale, wie z.
B. optische Markierungen, Pfeile, Linien oder dergleichen, zu überlagern, eine wirklichkeitsgetreue Überlagerung des Echtzeit-Bildes des zu operierenden Auges mit der virtuellen Rekonstruktion der IOL mit deren vorbestimmter Orientierung ihrer "Zielachse" bezüglich der "Nullachse" des zu operierenden Auges und / oder eine Kontrolle dafür ermöglicht wird, dass eine in Schritt G) des Verfahrens nach Anspruch 1 eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert werden kann, bis ihre Ausrichtung mit der vorberechneten Ausrichtung und Positionierung der IOL übereinstimmt.
[0067] Die Erfindung wird anhand der Figuren, soweit darauf nicht schon vorangehend Bezug genommen wurde, weiter symbolisch und nicht einschränkend illustriert und erläutert.
[0068] Die Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Offenbarung.
[0069] Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0070] Es zeigen dabei
<tb>Fig. 1:<sep>Eine Darstellung wesentlicher Elemente eines menschlichen Auges
<tb>Fig. 2:<sep>Eine Illustration der Festlegung der Meridiane in einem menschlichen Auge mit dessen Darstellung in Aufsicht (gerader Ausrichtung des Auges)
<tb>Fig. 3:<sep>Eine Illustration des Phänomens von Astigmatismus für einen "regulären" Astigmatismus, mit Darstellung in Aufsicht, oben links gemäss Fig. 2, Seitenansicht (oben rechts) und dazu senkrechter Ansicht ("von oben oder von unten"), unten links sowie Darstellung von vor und hinter der Retina erzeugten Bildlinien BLI, BLII (unten rechts)
<tb>Fig. 4:<sep>Eine schematische Darstellung einer Ringbeleuchtung
<tb>Fig. 5:<sep>Eine Illustration der manuellen Markierung eines Auges. Das in Fig. 5 dargestellte Auge und die in Fig. 4dargestellte Ringbeleuchtung stehen in keinem massstäblichen Bezug zueinander.
<tb>Fig. 6:<sep>Eine Illustration für eine Fourier-Analyse eines Bildes einer (menschlichen) Iris
<tb>Fig. 7:<sep>Eine Illustration für die Projektion von ermittelten bzw. diagnostizierten Astigmatismus-Hauptachsen ("Nullachse" bzw. flat meridian" und "steep meridian") auf ein (gegebenenfalls virtuelles) Auge (Quelle für abgewandelte Darstellung und Verwendung: AcrySol <(R)> Toric IOL Calculator).
<tb>Fig. 8:<sep>Eine Illustration der Überlagerung des (virtuellen) Bildes einer IOL mit Darstellung von aufgebrachten oder virtuellen Markierungen und der Zielachse auf ein virtuelles oder Echtzeit-Bild eines zu operierenden menschlichen Auges ( Quelle für abgewandelte Darstellung: AcrySol<(R)> Toric IOL Calculator).
<tb>Fig. 9A, 9b:<sep>Beispiele von lOLs mit aufgebrachten Markierungen und verschiedenen Formen der Verankerungselemente (Quellen: AcrySol<(R)>Toric IOL Calculator für Fig. 9b).
<tb>Fig. 10:<sep>Eine beispielhafte, schematische Darstellung zur Illustration einer Anordnung zur Einspiegelung von Daten und/oder Bildern in Beobachtungsstrahlengänge eines erfindungsgemässen Stereo-Mikroskops.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
[0071] Fig. 1 illustriert den allgemein bekannten Aufbau des menschlichen Auges in einem Schnitt durch die Hauptachse des Auges, wobei für die vorliegende Erfindung wesentliche Elemente durch deren Benennung hervorgehoben sind. Das Auge ist umschlossen vom sehr dünnen "Kapselsack" (wie in der Einleitung ausführlicher beschrieben), der hier nicht dargestellt ist. Von aussen einfallendes Licht (dessen Strahlverlauf gleichfalls in Fig. 1 nicht explizit dargestellt ist) tritt durch die Hornhaut (Cornea) 101 hindurch. Die Pupille 103 bzw. deren Durchmesser, welche von der Iris 102 umgeben ist, bestimmt den räumlichen Lichtanteil, der, von der Linse 104 fokussiert, sich weiter in Richtung Netzhaut (Retina) ausbreiten kann.
[0072] Fig. 2 illustriert die Festlegung der Meridiane in einem menschlichen Auge mit dessen Darstellung in Aufsicht (gerader Ausrichtung des Auges). Unter einem Meridian (genauer: Meridianschnitt) versteht man einen Schnitt durch die optischen Medien des Auges, der die Achse des Auges enthält. Die Richtung eines Meridians wird im Gradbogenschema angegeben, in Fig. 2dargestellt von 0[deg.] bis 180[deg.] (siehe auch: Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar (c) 2001).
[0073] Fig. 3 illustriert das Phänomen von Astigmatismus für einen "regulären" (regelmässigen) Astigmatismus, mit Darstellung in Aufsicht, oben links gemäss Fig. 2, Seitenansicht (oben rechts) und dazu senkrechter Ansicht ("von oben oder von unten"), unten links, sowie Darstellung von vor und hinter der Retina erzeugten Bildlinien BLI, BLII (unten rechts).
[0074] Bei einem Auge oder einer Optik mit regelmässigem Astigmatismus existieren zwei besondere Meridianschnitte, in denen sich die gebrochenen Strahlen auf der Achse des Auges schneiden. Diese werden als Hauptschnitte (HSI, HSII, siehe Fig. 3) bezeichnet. Sie stehen im Falle des regulären Astigmatismus senkrecht aufeinander. In allen anderen Fällen eines Astigmatismus kommt es nicht zur Strahlvereinigung auf der Achse. Das in Hauptschnitt II gemäss Fig. 3 verlaufende Strahlenbüschel erzeugt in der Schnittweite des Hauptschnitts I eine Bildlinie und umgekehrt. Dabei ist zu beachten, dass unter einer "Bildlinie" das zu einem beliebigen axialen (auf der Achse des Auges liegenden) Objektpunkts gehörende strichförmige Bild verstanden wird, das in der Bildweite eines Hauptschnitts erzeugt wird (siehe auch: Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar<(c)> 2001).
[0075] Fig. 4 illustriert eine Ringbeleuchtung, welche für einen Chirurgen geeignet ist, um eine Capsulorhexis richtiger Grösse zu erzeugen, wie vorangehend beschrieben. Die Abbildung zeigt einen inneren Kreis 106 und einen vom Kreiszentrum (entsprechend der Lage des Pupillenzentrums im Echtzeitbild des Auges für den Chirurg), konzentrisch dazu angeordneten zweiten Kreis 107. Das Ringlicht wird gemäss dieser Ausgestaltungsform der Erfindung zwischen diesen beiden Kreisen erzeugt, welche ein Minimum und ein Maximum für die radiale Ausdehnung des zu erzeugenden Lochs im Kapselsack ("Kapsulorhexis") angeben.
In der Figur sind noch weitere optionale sichtbare Positions-Hilfsmittel dargestellt, die bei Bedarf mit den anderen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung kombiniert werden können, nämlich ein Fadenkreuz, welches die Ausrichtung des Ringlichts auf die Augenmitte bzw. das Pupillenzentrum erleichtert, sowie zwei weitere zu den beiden vorangehend genannten Kreisen ebenfalls konzentrische Kreise zwischen denen z.B. eine Winkelskala dargestellt sein kann.
[0076] Fig. 5 illustriert eine manuell vorgenommene Markierung mit aufgebrachten Markierungen 108a, 108b, 108c. Typischerweise könnte mit den Markierungen 108a die Lage der "Nullachse" und mit 108c die Lage eines Einstichpunkts für die Öffnung des Kapselsacks angegeben sein. Das in Fig. 5dargestellte Auge und die in Fig. 4dargestellte Ringbeleuchtung stehen in keinem massstäblichen Bezug zueinander.
[0077] Fig. 6 illustriert eine Fourier-Analyse für die Intensitätsverteilung der Färbung einer menschlichen Iris 102 entlang ihres Umfangs (entlang des Winkels cc von 0[deg.] bis 360[deg.]). Der obere Teil der Figur stellt schematisch das Bild der Iris 102 dar, der untere Teil schematisch das Ergebnis einer Irisanalyse mit den aus der Bildanalyse bestimmten Frequenzen A. Bei Iris-Winkeln cc von knapp über 90[deg.] (x1) bzw. knapp über 180[deg.] (x2) treten eine besonders hohe bzw. eine besonders niedrige Frequenz auf. Die Winkel bzw. Orte entsprechend x1 und x2 sind geeignet für eine Positionsbestimmung für die Lage des Auges bzw. der Nullachse des zu operierenden Auges und auch als Bezugspunkte für die Festlegung der Zielachse einer einzusetzenden IOL.
[0078] Fig. 7 zeigt eine Illustration für die Projektion von ermittelten bzw. diagnostizierten Astigmatismus-Hauptachsen ("Nullachse" bzw. "flat meridian" 109 und "steep meridian" 110) auf ein (gegebenenfalls virtuelles) Auge. Ebenfalls markiert ist eine vorgesehene Einschnittstelle (Incision) 111 in Hornhaut und Kapselsack.
[0079] Fig. 8 zeigt eine Illustration der Überlagerung des (virtuellen) Bildes einer IOL mit Darstellung von aufgebrachten oder virtuellen Markierungen 113 und der Zielachse 112 auf ein virtuelles oder Echtzeit-Bild eines zu operierenden menschlichen Auges.
[0080] Fig. 9a und Fig. 9b zeigen Beispiele von verschieden gestalteten lOLs, welche sich vor allem durch die Form ihrer Verankerungselemente (Haptik) unterscheiden, mit aufgebrachten Markierungen 113.
[0081] Ein Beispiel für eine Anordnung zur Einspiegelung von Daten und / oder Bildern in Beobachtungsstrahlengänge und deren Überlagerung mit einem in Echtzeit erfassten Bild des Objekts ist in Fig. 10 dargestellt, welche der europäischen Anmeldung EP-A-1 235 094 entnommen ist. Hiermit wird ausdrücklich auf diese Anmeldung verwiesen und der Inhalt der Figurenbeschreibung der erwähnten Anmeldung, soweit er auf die vorliegende Fig. 10 passt, als hierin per Referenz inkorporiert.
[0082] In Fig. 10 projiziert ein Display 16 entlang des Strahlengangs für die Zusatzinformation(en) 3 mittels einer Optik 15 und eines schaltbaren Prismas 14 (mögliche Projektion in den linken oder rechten Strahlengang) ein mit Zusatzinformationen versehenes Bild in den rechten Strahlengang 2b. Über den Strahlteiler 11b wird diese Information mit dem Bild des Objektes 1 überlagert und dem optionalen Bildsensor 13b und den weiteren Beobachtungsstrahlengängen zugeführt.
[0083] Die Anordnung umfasst einen Computer 33 mit Steuersoftware und Programmen, insbesondere zur Echtzeit-Bildverarbeitung, Bildüberlagerung sowie zur Ermöglichung von bildgesteuerter Chirurgie ("image-guided surgery").
Bezugszeichenliste
[0084]
<tb>1<sep>Objekt (Patient bzw. Patientenauge)
<tb>2a, 2b<sep>Hauptstrahlengänge = Objektstrahlen, linker bzw. rechter Strahlengang
<tb>3<sep>Einspiegelungs-Strahlengang für Zusatzinformation(en)
<tb>10<sep>Hauptobjektiv
<tb>11a, 11b<sep>Einspiegelungs-Strahlenteiler für Video und Zusatzinformationen; linker bzw. rechter Strahlengang
<tb>12a, 12b<sep>Ausspiegelungs-Strahlenteilerfür 1. und 2. Beobachter (z.B. Chirurg und Assistent); linker bzw. rechter Strahlengang (optional)
<tb>13a, 13b<sep>Videobildsensoren; linker bzw. rechter Strahlengang
<tb>14<sep>(schaltbares) Umlenkprisma (Strahlengang Zusatzinformationen, optional)
<tb>15<sep>Abbildungsoptik für (16)
<tb>16<sep>Display für Zusatzinformationen
<tb>17a, 17b<sep>Schaltbare erste Blende zum Ausblenden des Objektlichtes im linken bzw. rechten Strahlengang (optional)
<tb>18a, 18b<sep>Schaltbare zweite Blende zum Ausblenden des Objektlichtes im linken bzw. rechten Strahlengang (optional)
<tb>20a, 20b<sep>Beobachtungsausgang (Assistentenausgang) für monokularen Beobachter, links bzw. rechts (optional)
<tb>21a, 21b<sep>Haupt-Beobachtungsausgang für Stereobeobachtung, linker bzw. rechter Strahlengang
<tb>30<sep>Blenden-Controller (zur Detektion der Position bzw. Stellung und/oder zur Steuerung der Blenden) (optional)
<tb>31<sep>Controller Datentyp- Information mit Speicher und Benutzer-Setup
<tb>32<sep>Steuerung und Sensorik von Rotationsprismen (optional)
<tb>33<sep>Computer mit Steuersoftware und Programmen, insbesondere zur Echtzeit-Bildverarbeitung, Bildüberlagerung sowie zur Ermöglichung von bildgesteuerter Chirurgie ("image-guided surgery")
<tb>101<sep>Hornhaut (Cornea)
<tb>102<sep>Iris
<tb>103<sep>Pupille
<tb>104<sep>Linse
<tb>105<sep>Netzhaut (Retina)
<tb>106<sep>Innerer Kreis einer Ringbeleuchtung
<tb>107<sep>Äusserer Kreis einer Ringbeleuchtung
<tb>108a, 108b,<sep>108c (Manuell aufgebrachte) Markierungspunkte auf einem menschlichen Auge
<tb>109<sep>Nullachse ("flat meridian")
<tb>110<sep>"Steep meridian"
<tb>111<sep>Vorgesehene Einschnittstelle in Hornhaut und Kapselsack
<tb>112<sep>Zielachse einer IOL
<tb>113<sep>Markierungen auf einer IOL
<tb>114<sep>Verankerungselemente für eine IOL (Haptik)
<tb>BLI<sep>Bildlinie des in Hauptschnitt I verlaufenden Strahlenbündels
<tb>BLII<sep>Bildlinie des in Hauptschnitt II verlaufenden Strahlenbündels
<tb>HSI, II<sep>Virtuelle Hauptschnitte entlang von Meridianen durch das
<tb><sep>menschliche Auge
The invention relates to the field of ophthalmic surgery, in particular the cataract extraction, or to the introcular lens replacement. In the normal eye, the crystalline lens is behind the iris and in front of the vitreous body. The human lens consists of a capsule which encloses and comprises the lens substance, i. the lens epithelium, the cortex and the nucleus. A ring of zonular fibers extending from the ciliary body to the anterior part of the lens capsule holds the lens in the eye.
The capsule is an elastic type IV collagen-based membrane produced by the lens epistle cells. The thickness of the capsule varies between 4 and 24 [micro] m with a thickness of about 14 [micro] m in its anterior part, 24 um in its equatorial part and about 4 [micro] m in its posterior part. Due to its transparency, and since its refractive index almost equals the lens substance, the lens capsule can not be distinguished from the lens substance, except when using a slit lamp with high magnification.
In the case of lens disease (e.g., cataracts, "cataracts") or merely to obtain better vision, the lens may be replaced with your artificial lens. The lens mass is surgically removed. Although a variety of surgical procedures are available, extracapsular cataract extraction techniques, the Blumenthal method or phacoemulsification are most commonly used. In all procedures, the anterior chamber of the eye is opened by a peripheral corneal, limbal, or scleral incision, the anterior chamber is opened, and the lens substance is removed, leaving the outer edge of the anterior lens capsule and the equatorial and posterior portion of the lens capsule in situ.
The empty lens capsule forms a "capsular bag" which can be used as a support for a synthetic intraocular lens (IOL) as an implant so that an IOL is placed "in the bag".
Various methods are used to open the anterior lens capsule, i. for excision of a part of the anterior lens capsule, using or without using a viscous or viscoelastic substance: e.g. the "can-opener" method, the envelope method, the capsulotomy and the continuous circular capsulorhexis. To screen the capsule defect during capsule opening, the red fundus reflex introduced by the applicant years ago into microscopy - the coaxial light of a surgical microscope which is reflected by the posterior pole of the eye - is usually used. In addition, a surgeon also has normal surgical field illumination available,
Viewing the defect in the anterior capsule during the opening of the lens capsule is an important step in the surgical procedure, as the mechanical tensile forces experienced by the capsule during surgery vary depending on the shape of the capsule opening. For example, in phacoemulsification, continuous circular capsulorhexis is often performed because a circular shape of the capsule opening can best withstand the surgical manipulations within the lens capsule during lens substance removal. Incorrect sighting of the anterior lens capsule while performing capsulorhexis carries the risk of radial tear in the direction of the equator of the lens capsule or beyond the equator, as well as the incidence of associated complications, such as obstruction. a vitreous loss or a nuclear issue.
Moreover, at a later stage of the surgical procedure, it is often difficult to recognize the outline of the opening in the anterior lens capsule. In phacoemulsification, during removal of the lens substance, there is almost never a useful red fundus reflex that clouds the lens tissue. However, during phacoemulsification, it is important that the edge of the capsulorhexis is not damaged so that the capsule remains intact throughout the surgical procedure within the capsule. For example, by accidentally touching the rim with the tip of the phacoemulsification handpiece or by overstretching the capsule while splitting the lens substance, the rim of the capsulorhexis may be damaged.
The damaged rim, in turn, may increase the risk of a radial tearing towards the equator and associated complications, especially if the damage to the edge of the capsulorhexis is not noticed during the procedure.
Another danger is the onset of an IOL. The edge of the anterior capsule must be visible to position the haptics of the IOL between the anterior and posterior portions of the lens capsule. At this stage of the procedure, the edge of the anterior capsule can often be seen with the help of a red fundus reflex. To determine if any of the haptics have been positioned underneath the anterior capsule rim, the IOL should be handled so that dislocation of the capsular rim by the haptics or optics of the IOL is related to the location of the IOL Capsule indicates. In cases where, as mentioned above, there is no useful red fundus reflex, it becomes difficult to determine the position of the IOL with respect to the capsule.
Therefore, there is a risk that the IOL will be inserted into the area between the iris and the anterior lens capsule, e.g. into the sulcus ciliaris. Incorrect positioning of the IOL (designed to optimally fit its haptics into the capsular bag and completely replace the natural human lens as well) may result in dislocation of the IOL complications after surgery.
Further problems with the use of an IOL arise with respect to the correct rotational positioning of the IOL with respect to the zero axis (flat meridian) around the axis of the eye. Traditionally, surgeons try to mark the eye with a felt-tip pen to position the IOL using this marker. The surgeon may have positioning aids, e.g. Markings on the IOL or light-optical positioning aids e.g. according to the patent applications filed on the same day L230PCH1 or L231PCH1 available. The above-mentioned patent applications may be combined into preferred solutions with the present application of priority utilization.
An essential aspect of the present invention relates to the correction of astigmatism of the human eye. To explain the astigmatism is carried out analogously in the prior art (see Internet publication Ophthalmic Optics Online Seminar (c) 2001, www.augenoptik-telelearning.de/Log In / Introductory Course / Eye Optics SK / Eye Optics SK 3.pdf, in conjunction with Fig. 2 and Fig. 3): An astigmatic eye is not able to image an object point as a pixel, regardless of the distance in which it is located. The cause of astigmatism lies in a non-rotationally symmetrical optical structure. The refraction of the light rays changes from meridian to meridian of the eye. In this case, a "meridian" (more precisely: meridian section) is understood as a section through the optical media of the eye, which contains the axis of the eye.
The direction of a meridian is given in the degree scheme (see Fig. 2).
In a rotationally symmetrical eye, the refractive power in all meridians is the same size. In an astigmatic eye, the refraction ratios are different from meridian to meridian.
There are regular (regular) and irregular (irregular) astigmatism. The second, which is usually caused by an irregular corneal surface, is relatively rare and can not be corrected by regular lenses, but by specially designed contact lenses.
In an eye or optics with regular astigmatism exist two special meridian sections in which intersect the broken rays on the axis of the eye. These are called main sections (HSI, HSII, see FIG. 3). They are perpendicular to each other in the case of regular astigmatism. In all other cases of astigmatism there is no ray union on the axis. The bundle of rays extending in the main section II according to FIG. 3 produces an image line in the intersection of the main section I and vice versa. It should be noted that an "image line" is understood to mean the line-shaped image belonging to an arbitrary axial (off-axis of the eye) object point, which is generated in the image width of a main section.
In contrast, a focal line is understood to mean the image line belonging to an infinitely distant axial object point, which is generated in the focal length of a main section.
As a zero axis or "flat meridian" while the axis corresponding to the eye-specific light incidence plane with the lowest refractive power and "steep meridian" the axis corresponding to the eye-specific light incidence plane with the highest refractive power.
The invention essentially relates to the replacement of a natural lens by an IOL and provisions for its proper positioning.
However, the invention also relates to the use of an additional artificial anterior chamber lens in the anterior chamber of the human eye, without removal of the natural lens, even if the other versions each presuppose the removal of the natural lens. The claims are to be interpreted accordingly broad.
Measurements of the optical imaging properties of the eye to be operated in case of an intended implantation of an anterior chamber lens in addition to the properties of the eye to be operated without lens and the effect of not to be removed in this case natural lens, in particular their refractive power and possibly their astigmatic Properties.
For the skilled person it is obvious on the basis of this and the following explanations how all inventive features for the complete replacement of a natural lens by an IOL are also to be transferred to the implantation of an artificial anterior chamber lens, in addition to the natural lens.
From the prior art it is known that outside the lens area of an eye to be operated before the operation in the sitting state of the patient, with a straight-line view, ie at approximately symmetrical position of the eye, manually markings on the cornea, outside the area the lens, for example, with a felt-tip pen to mark the position of the zero axis of the eye to be operated on. Later, in the patient's lying position, further markings are then applied manually, typically also with a pen, to indicate the position of the target axis for the alignment of the IOL to be used.
However, this method seems relatively inaccurate, as it is hardly suitable to achieve an angular accuracy of about 1 [deg.], But this would be required; because in the case of incorrect assembly, 3.3% of the cylindrical refractive power is typically lost per degree of misalignment; in case of incorrect assembly by approx. 30 [deg.] an astigmatism correction is thus completely lost.
The object of the present invention is to provide an improved device and a new method for positioning an IOL in the course of their implantation, which in particular an improved angular accuracy for the onset of the IOL is possible. This object is achieved by the device according to the invention and the method according to the invention.
The first object of the invention is a method for positioning an artificial interocular lens (IOL), in the course of an implantation of this IOL in an eye to be operated to replace a lens to be replaced of a patient's eye. The most important aid is a stereomicroscope, preferably an ophthalmic stereomicroscope.
The method comprises the following steps:
A) diagnosis of the eye to be operated on, in particular determination of the refractive power of the cornea (cornea) and at least one distance between the corneal vertex and the macula, to determine the data needed to select an implantable IOL;
B) Selection and / or production of a suitable IOL;
C) marking the eye to be operated on or a virtual representation of the eye to be operated on;
D) opening of the cornea and the capsular bag of the eye;
E) removing the lens to be replaced;
F) use of the IOL in the opened capsular bag;
G) positioning of the IOL;
characterized in that in step G) the correct positioning of the IOL with respect to the lateral position is carried out by means of image-guided surgery, wherein the positioning of the IOL preferably by adapting its orientation to electronically generated positioning markers for the positioning of the IOL takes place by being superimposed or mirrored into a real-time image of the eye to be operated provided to the surgeon.
In this case, step A) preferably comprises the following further steps:
A1) Measurement of the imaging properties or curvature of the cornea of the eye to be operated, in particular a possibly existing astigmatism, characterized by a "flat meridian" and by a second axis ("steep meridian") corresponding to the eye-specific incidence planes with minimal and maximum refractive power, in the patient's sitting position with the eye straight ahead. - This step can be performed, for example, with a keratometer.
A2) Measurement of the distance between cornea and retina by determining the distance between corneal vertex and "yellow spot" (macula) as the location of the largest density of photosensitive sensors on the retina, preferably with the aid of an ultrasonic measuring device.
For this measurement, in the case of unclouded or slightly clouded patient lenses, optical measurement methods and in particular laser-based methods are advantageous, with optical coherence tomography even allowing the acquisition of a three-dimensional topography of the retina. Here, viewed from a fundamental point of view, a light beam is passed through the pupil of the patient's eye and scans the retina or the fundus.
For cases with clouded lenses corresponding to the typical cataract operations, optical methods are less suitable for measuring the retina due to the scattering effect of the clouded lens, and then ultrasound-based measuring methods are typically used. For "one-dimensional" measurements, the so-called A-scan ultrasound biometry is known (see eg http: //en/wikipedia.org/wiki/Ascan ultrasound biometrv and British Journal of Ophthalmology, Volume 86 (2002), pages 458 - 462 and pages 344-349).
It is preferred for step A1 of the inventive method that the measurement of the curvature of the cornea comprises the measurement of the radii of curvature along different meridians of the eye and thus a measurement of a three-dimensional topography of the cornea.
In order to allow a more accurate correction of ametropia of a patient's eye, in particular due to highly irregular formation of the cornea and possibly also the retina, but it is also advantageous if in step A2 of the inventive method, the distance between the cormea and retina in a planar Resolution over the largest possible areas, particularly preferably over the entire refractive areas of the cornea and the retina, is determined. Then, by selecting, designing, and producing a specially configured IOL, you can compensate for complex vision defects that can not be compensated by conventional lenses.
For an optical measurement here also offers the optical coherence tomography.
In contrast, the so-called "B-scan" examination method has recently become known as a non-optical examination method, which in turn, based on ultrasound examination, a two-dimensionally resolved image of the retina and even a three-dimensional retinal topography even with clouded eye lens (see eg "B-Scan Ocular Ultrasound", www.emedicine.com/oph/topic757.htm).
In order to select an optimal artificial replacement lens, it is also important to be able to accurately determine and simulate the imaging properties of the patient's eye without the lens to be removed (except when implanting an additional lens). For this purpose, the method according to the invention also provides for refinement in various steps:
In a first stage, based on the determined or diagnosed imaging properties of the eye to be operated on (without its lens), an automatic calculation and simulation of the imaging properties (generation of an image plane) from one of the near vision according to the reading distance to the eye, i. In about 20 cm-30 cm distance from the eye, arranged object is generated. - This is a prerequisite for the design of the IOL for correction of near vision vision defects.
In a second stage, that based on the determined or diagnosed imaging properties of the eye to be operated (without lens), an automatic calculation and simulation of the imaging properties (generation of an image plane) of an almost infinite distance from the eye object, with the Object outgoing, almost parallel, to be detected by the eye beam path ( <0.1 [deg.] Divergence or convergence) for an object arranged symmetrically to the direction of the major axis of the eye (perpendicular to the surface of the pupil and away from it in the direction of the center of the eye, as a continuation of the outer axis perpendicular to the pupil surface in its center , spreading light rays from the object) is generated.
Advantageously, for a correction of complex irregular irregular deformities of the cornea and possibly also the retina, it is furthermore advantageous that the distance of the image generation, ie sharp imaging of light rays incident on the outside of the main axis of the eye, can deviate greatly from the image of a central ray.
Therefore, it is also preferred that based on the determined or diagnosed imaging properties of the eye to be operated on an automatic calculation and simulation of the image (generation of the image planes) of objects connecting at different angles between the lines connecting the object centers and the center of the Eye in which its straight alignment and the main axis of the eye to be operated are arranged ("imaging of objects arranged outside the main axis") is generated.
Ideally, for an optimal selection of an IOL and an equally optimal implementation of their implantation in the patient's eye to be preferred that based on the determined or diagnosed imaging properties of the eye to be operated (without lens in the case of total replacement) mapping over the Imaging of objects at different distances and angles to the major axis of the eye to determine their potential sharpness on, in front of or behind the retina without an existing natural eye lens to detect the full refractive error of an eye whose refractive power is essentially solely due to the breakage characteristics the cornea is supported.
For the selection of a suitable IOL, it is preferred that step B) of the method according to the invention comprises a calculation of the required imaging properties and the necessary shaping of an IOL to be used for producing a uniformly sharp image on the retina, with the required correction values. This particularly concerns the consideration of a regular, i. symmetrical astigmatism with respect to a point mirror, and preferably also the consideration of an irregular, i. with respect to a point reflection not symmetrically formed astigmatism. The aim is to determine the required parameters of the IOL in order to compensate for the ametropia of an eye whose refractive power is based essentially exclusively on the breaking properties of the cornea.
Furthermore, it is preferred that step B), a determination of a "target axis" of the IOL, which is to be located at a target angle to the "zero axis" of the eye to be operated at an optimal alignment of the IOL in the patient's eye Optimum balance of refractive error includes. Preferably, the IOL is to be provided so that its shape or mark on or in the IOL represents that axis of the IOL that is consistent with the target axis for optimal positioning.
However, such provision of an IOL is only possible if it is manufactured patient-specific.
If commercially available on a standard collection, i. For a particular patient unspecifically produced IOLs are used as lens substitutes, it is recommended or even necessary that - in the absence of marks on the IOL - a determination of the "flat meridian" and / or the "steep meridians" the IOL are made.
In this case, the further developed method according to the invention further includes that physical markings are applied along the "zero axis" of the IOL or in a predetermined and stored spatial and angular reference to the zero axis of the IOL and its center or by virtual overlaying on one digital image of the IOL are applied and determines the location of the target axis with respect to these markers and stored.
In addition, it is preferred that a location and angle reference determined by optionally on the IOL already applied markings and in relation to the location and angular reference of the "target axis" of the IOL respect. The zero axis of the eye to be operated to be determined and stored.
In order to allow for optimal characterization of an IOL to be inserted into a patient's eye and to provide the best possible support and preconditions for the surgeon in inserting this IOL in a patient's eye, it is further preferred that based on the calculated required imaging parameters and the necessary shaping a virtual reconstruction of the IOL, and preferably also a virtual marking of the incision site in the "" capsular bag "" as a computer simulation, possibly with image overlay, is created with the IOL and with representation of the particular locations of markers on the IOL and the target axis.
An important step of the further developed method according to the invention is the production of marker marks / positioning aids for the surgeon in order to insert the IOL in the correct position (laterally and with respect to its angular orientation).
One possibility for the realization of a first part of such markers is that in step C) of the inventive method - as is well known - a marker, for example with a felt-tip pen, the position of the "zero axis" of the eye to be operated is performed on the cornea outside the lens area, preferably in its position in the patient's sitting position, in order to have a corresponding reference in the lying patient with possibly rolled or deformed eye (see also FIG. 5).
Another, more elegant way of defining the "zero axis" with respect to the patient's eye opens up by the fact that for the purpose of applying a virtual mark on a virtual representation of the eye to be operated recording and storing a digitized image of the iris of Patient's eye is done. The iris is due to their radial structure well suited to allow recognition of their position and position relative to the rest of the eye. On the other hand, she is self-determined in relation to the eye lens.
The starting point for using the properties of the (circular) iris as a positioning aid for an angular orientation of an IOL is based on the fact that the generally irregular pattern of the iris, shown in shades of gray, a patient-specific distribution (along the iris circumference) of successive bright and dark areas, where there are different distances and expansions of successive light and dark areas along the 360 ° gradient. These distances or expansions can be represented very simply as frequencies by means of a Fourier analysis of an image of the iris.
By means of such analysis, a distinction can be made between a fundamental frequency of areas of light and dark coloration and few high frequencies (corresponding to short distances or light / dark area extents) along the circumference and low frequencies (correspondingly large distances or light / dark area extents). Thus, due to a Fourier-analyzed iris, the actual position of the same iris can be detected in a different position relative to the microscope.
Therefore, it is further preferred that the recording of the iris is subjected to a Fourier image analysis of the light-dark contrast of the iris image along the circumference of the pupil, and thus a determination of the patient-specific current irregularities of the contrast distribution after computational elimination of the fundamental frequency the contrast is distributed, and that in steps C) and / or D) and / or G), a projection of the "zero axis" of the eye to be operated on the digitized image of the iris to determine the determined position of the "zero axis" of the eye to be operated regarding the iris.
The performance of such a Fourier analysis is shown schematically in FIG. The upper part of the figure schematically represents the image of the iris, the lower part schematically the result of an iris analysis with the frequencies determined from the image analysis A. At iris angles of just over 90 [deg.] (X1) or just over 180 [deg.] (x2), a particularly high or a particularly low frequency occur. The angles or locations corresponding to x1 and x2 are suitable for a position determination for the position of the eye or the zero axis of the eye to be operated on and also as reference points for the determination of the target axis of an IOL to be used.
An extremely critical step of an eye operation for introducing an IOL into the eye is the step of opening the cornea and the "capsular bag" and removing an appropriate portion of the capsular bag for use in an optimal size according to the application in step D) of the invention process. The surgeon should avoid removing the capsular bag too large or too small or too irregular, so that the IOL can either no longer stop, or that parts of the capsular bag with irregular refractive power can penetrate the field of vision of the IOL and cause visual impairment for the patient.
Finally, the lateral position of the IOL is important in the sense that it should on the one hand completely cover the visual hole and on the other hand should come to lie with its optical axis in the optical axis of the cornea or the eye. Also for this surgical procedure, the highest level of instinct, experience and the best possible overview of the surgical site are required for the surgeon.
An inventive optical or virtual "marking aid" to accomplish this step is that in step D) one or preferably two ring light circuits or an annular light signal, limited from two concentrically arranged around the center of the pupil circles corresponding to an outer and a inner diameter, are superimposed in the timely image of the eye to be operated or superimposed on it, wherein the outer and inner diameter indicate the area within which the capsular bag is to remove, to destruction of the lens to be removed and the introduction of the IOL enable.
This inventive solution is illustrated schematically with reference to FIG. 4. The figure shows an inner circle and a second circle concentrically arranged by the center of the circle (corresponding to the position of the pupil center in the real-time image of the eye for the surgeon). The ring light is generated according to this embodiment of the invention between these two circles, which indicate a minimum and a maximum for the radial extent of the hole to be generated in the capsular bag ("Capsulorhexis").
In the figure, further optional visual position aids are shown, which can be combined if necessary with the other embodiments of the inventive method and the inventive device, namely a crosshairs, which facilitates the alignment of the ring light on the eye center or the pupil center, as well as two more to the two aforementioned circles also concentric circles between which eg an angle scale can be displayed.
It can, for example, commercially available ring lights are used with precise as possible annular light gap, which are mounted concentrically around the main lens of the microscope. For example, in practice, the surgeon can calibrate the microscope to the desired scale or diameter of the capsulorhexis by (mathematically) fitting a scale perfectly to the diameter of the two inner rings and storing the necessary magnification of the microscope. Intraoperatively, the surgeon can then adjust this size together with the ring light and create a perfect capsulorhexis in size and shape.
A suitably designed software for controlling the software can also be designed so that when entering a desired Capsulorhexis size automatically generates a correspondingly dimensioned ring light when needed and is superimposed on the real-time image of the eye to be operated by image injection (Image Injection) ,
With regard to this embodiment and its further variation possibilities according to the invention, reference is also made to the possibilities of combinations with the subjects of the invention simultaneously filed with this application Swiss patent application L232PCH1, "IOL orientation monitoring", and the Swiss patent application L230PCH1, "ophthalmic microscope". These applications are filed at the same time as this application, come from the same applicant and are considered as an integral part of the present application to be combined with priority utilization.
A preferred embodiment of the invention is further characterized in that in step G) the "zero axis" of the lens to be operated and the "target axis" of the IOL according to the target position and orientation position and angle accurate (with respect to the image of the eye) by superimposed or mirrored in the intermediate image plane of the ophthalmic surgical microscope light signals (eg bright lines) are superimposed on the real-time image of the eye (preferably erasure-free), and that the inserted IOL is adjusted laterally and in their angle-oriented orientation, until their alignment matches the precalculated position, angle, and virtual data. This is illustrated with reference to FIG. 8.
It is particularly preferred that in step G) a realistic overlay of the real-time image of the eye to be operated with the virtual reconstruction of the IOL is generated with their predetermined orientation of their "target axis" with respect to the "zero axis" of the eye to be operated and that the inserted IOL is adjusted laterally and in its angular orientation until its alignment matches the precalculated orientation and positioning of the virtually represented IOL.
In summary, this means that the virtual and the image of the eye positionally superimposed reconstruction of the IOL due to their shape - as an alternative or in addition to Achsangaben and Achsüberlagerungen - serves as a positioning aid for the surgeon in positioning the IOL.
Another object of the present invention is a device which is equipped and suitable for carrying out a method according to the invention according to one of the aforementioned methods.
Thus, a device for positioning an IOL in the course of implantation of this IOL in an eye of a patient to be operated on with a stereomicroscope, preferably an Opthalmo stereomicroscope, is part of the invention
a stereomicroscope, preferably an ophthalmic stereomicroscope
an electro-optical component for the reflection of data and / or images into an observation beam path for a surgeon or an electro-optical component for the insertion of data and / or images into the observation beam path, for image-guided surgery
an optical system for acquisition and real-time display of images of the eye and its details in the surgeon's viewing beam path to enable image-guided surgery;
an intermediate image plane,
into which data and / or images can be overlaid or mirrored
with a processor or computer having one or more image recognition and / or image processing programs installed thereon, to the subject image of the eye, and / or (video) image captures of the eye, virtual images (computer simulations), e.g. pictorial, digitally generated signals, such. As optical markers, arrows, lines or the like to superimpose.
According to a preferred embodiment, the programs may also be suitable for calculating the optical parameters of an eye, comprising the cornea, retina, pupil and capsular bag, and the image between a light-emitting object via a light-transmitting cornea on a retina and from this the required parameters for To control the selection and / or production of an artificial intraocular lens (IOL).
A preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the programs are suitable for detecting dangers or incorrect positioning and optionally provide warning signals, for example of visual, acoustic or tactile nature, to the surgeon via appropriate human-machine interfaces.
With regard to this embodiment, and their further variation possibilities according to the invention, reference is again made to the possibilities of combinations with the subjects of the invention in Swiss patent applications L232PCH1, "lOL orientation monitoring and L230PCH1, ophthalmic microscope" simultaneously filed with this application Applicant were filed and which are included as an ingredient in the present application.
Furthermore, with regard to the device according to the invention for controlling adjustment processes during the implantation of an IOL, it is preferred that the programs are suitable for controlling the following steps in an operation for implanting an IOL in the eye to be operated on the basis of previous image analysis and image processing:
optical control of the size of the opening of the capsular bag of the eye;
Control of complete removal of the lens to be replaced;
Control of the use and lateral positioning of the IOL;
Rotation positioning of the IOL based on the previously determined "zero axis" (flat meridian) of the eye and the "target axis" of the IOL.
Particularly preferred is such an embodiment of an inventive device, which is characterized in that for the step of angular positioning of the IOL by adjusting the orientation of the IOL in the programs an image processing software is provided, the positioning based on real or virtual positioning marks The real IOL is made possible by superimposing or superimposing marker overlays on the surgeon in an electronically provided real-time image of the eye to be operated on.
A specific embodiment of the device according to the invention for enabling an image-controlled positioning of the IOL to be used results, if the device is suitable for recording a mark on a virtual representation of the eye to be operated on, recording and storing a digitized image of the iris of the Patient eye, Fourier analysis of the light-dark contrast of the iris image along the circumference of the pupil and determination of the patient-specific current irregularities of the contrast distribution after computational elimination of the fundamental frequency of the contrast distribution.
In this case, it is preferred that the device is furthermore suitable for projecting the "zero axis" of the eye to be operated onto the digitized image of the iris for establishing the determined position of the "zero axis" of the eye to be operated with respect to the iris enable. The "projection of the zero axis" thereby also implies the projection of every other axis, which can be defined relative to the zero axis and is meaningful or helpful for the surgeon during the IOL transplantation.
Characteristic of a further preferred embodiment of the device according to the invention is that includes devices known per se, which make it possible, one or preferably two ring light circuits or an annular light signal, bounded by two concentrically arranged around the center of the pupil circles corresponding to an outer and an inner diameter to hide in the timely image of the eye to be operated or to superimpose this, according to the invention the outer and inner diameter indicate that surface within which to remove in step D) of the inventive method described above, a portion of the "capsular bag" is to allow destruction of the lens to be removed and the introduction of the IOL.
In this regard, reference is made to the corresponding embodiments of the inventive method and the associated features of the device for various embodiments. With regard to this embodiment and its further variations according to the invention, it is also expressly once again referred to the possibilities of combinations with the subjects of the invention in Swiss patent applications L232PCH1 and L230PCH1 filed simultaneously with this application.
A preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the software with the installed programs for image recognition and / or image processing, the object image of the eye, and / or (video) images of the eye, virtual images (computer simulations), e.g. pictorial, digitally generated signals, such. As optical markers, arrows, lines or the like, and the Einspiegeleinrichtungen are designed so that they allow the "zero axis" of the lens to be operated and "target axis" of the IOL according to the target position and orientation position and angle accuracy exactly (relative to the image of the eye) in the intermediate image plane of the stereomicroscope superimposed or mirrored light signals (z.
B. straight lines) and superimpose the real-time image of the eye (preferably without erasure), so that in step G) of the inventive method according to one of the embodiments described IOL can be adjusted laterally and in their angular orientation as long as their alignment with matches the precalculated position and angle related data.
Particularly preferred is such an embodiment of the inventive device, in particular by means of the installed programs for image recognition and / or image processing, the subject image of the eye, and or (video) image recordings of the eye, virtual images (computer simulations), e.g. pictorial, digitally generated signals, such.
As visual markers, arrows, lines or the like, a realistic overlay of the real-time image of the eye to be operated with the virtual reconstruction of the IOL with their predetermined orientation of their "target axis" with respect to the "zero axis" of the eye to be operated on and / or allowing control of an IOL used in step G) of the method of claim 1 laterally and in its angular orientation until its alignment matches the precalculated alignment and positioning of the IOL.
The invention will be further illustrated and explained with reference to the figures, as far as not previously referred to, further symbolic and not limiting.
The list of reference numerals is part of the disclosure.
The figures are described coherently and comprehensively. The same reference symbols denote the same components, reference symbols with different indices indicate functionally identical or similar components.
Brief description of the figures
It shows
<Tb> FIG. 1: <sep> A representation of essential elements of a human eye
<Tb> FIG. 2: <sep> An illustration of the determination of the meridians in a human eye with its representation in supervision (straight alignment of the eye)
<Tb> FIG. 3: <sep> An illustration of the phenomenon of astigmatism for a "regular" astigmatism, with representation in supervision, top left as shown in FIG. 2, side view (top right) and vertical view ("from above or below"), bottom left and Representation of image lines generated before and after the retina BLI, BLII (bottom right)
<Tb> FIG. 4: <sep> A schematic representation of a ring lighting
<Tb> FIG. 5: <sep> An illustration of the manual marking of an eye. The eye shown in FIG. 5 and the ring illumination illustrated in FIG. 4 are not in any relation to each other in a scale relationship.
<Tb> FIG. 6: <sep> An illustration for a Fourier analysis of an image of a (human) iris
<Tb> FIG. 7: <sep> An illustration for the projection of identified or diagnosed astigmatism major axes ("zero axis" or "flat meridian" and "steep meridian") onto an (possibly virtual) eye (Source for modified representation and use: AcrySol <(R)> Toric IOL Calculator).
<Tb> FIG. 8th: <sep> An illustration of the overlay of the (virtual) image of an IOL with the representation of applied or virtual markers and the target axis on a virtual or real-time image of a human eye to be operated on (source for modified representation: AcrySol <(R)> Toric IOL Calculator).
<Tb> FIG. 9A, 9b: <sep> Examples of lOLs with applied markers and various forms of anchoring elements (Sources: AcrySol <(R)> Toric IOL Calculator for Fig. 9b).
<Tb> FIG. 10: <sep> An exemplary, schematic illustration for illustrating an arrangement for the reflection of data and / or images in observation beam paths of a stereo microscope according to the invention.
Detailed description of the figures
Fig. 1 illustrates the well-known structure of the human eye in a section through the major axis of the eye, wherein elements essential to the present invention are highlighted by their naming. The eye is enclosed by the very thin "capsular bag" (as more fully described in the introduction), which is not shown here. External light (whose beam path is likewise not explicitly shown in FIG. 1) passes through the cornea 101. The pupil 103 or its diameter, which is surrounded by the iris 102, determines the spatial light component, which, focused by the lens 104, can propagate further in the direction of the retina.
Fig. 2 illustrates the determination of the meridians in a human eye with its representation in a plan view (straight alignment of the eye). A meridian (more precisely meridian section) is a section through the optical media of the eye, which contains the axis of the eye. The direction of a meridian is given in the diagram of the arc, shown in Fig. 2 from 0 [deg.] To 180 [deg.] (See also: Internet publication Augenoptik-Online-Seminar (c) 2001).
Fig. 3 illustrates the phenomenon of astigmatism for a "regular" (regular) astigmatism, with representation in plan, top left as shown in FIG. 2, side view (top right) and perpendicular view ("from above or from below" ), bottom left, as well as depiction of image lines BLI, BLII (bottom right) created in front of and behind the retina.
In an eye or optic with regular astigmatism, there are two special meridian sections in which the refracted rays intersect on the axis of the eye. These are called main sections (HSI, HSII, see FIG. 3). They are perpendicular to each other in the case of regular astigmatism. In all other cases of astigmatism there is no ray union on the axis. The bundle of rays extending in the main section II according to FIG. 3 produces an image line in the intersection of the main section I and vice versa. It should be noted that an "image line" is understood to mean the line-shaped image belonging to an arbitrary axial (on the axis of the eye) object point, which is produced in the image width of a main section (see also: Internet publication Augenoptik-Online- seminar <(c)> 2001).
Fig. 4 illustrates a ring illumination suitable for a surgeon to produce a capsulorhexis of the correct size, as described above. The figure shows an inner circle 106 and a second circle 107 arranged concentrically from the circle center (corresponding to the position of the pupil center in the real-time image of the eye). The ring light is generated according to this embodiment of the invention between these two circles, which are a minimum and indicate a maximum for the radial extent of the hole to be created in the capsular bag ("Kapsulorhexis").
In the figure, further optional visual position aids are shown, which can be combined if necessary with the other embodiments of the inventive method and the inventive device, namely a crosshairs, which facilitates the alignment of the ring light on the eye center or the pupil center, as well as two more to the two aforementioned circles also concentric circles between which eg an angle scale can be displayed.
Fig. 5 illustrates a manually made marking with applied markings 108a, 108b, 108c. Typically, the mark 108a could indicate the location of the "zero axis" and 108c the location of a puncture point for the opening of the capsular bag. The eye shown in Fig. 5 and the ring illumination shown in Fig. 4 are not in any relation to each other in a scale.
Fig. 6 illustrates a Fourier analysis for the intensity distribution of the staining of a human iris 102 along its circumference (along the angle cc from 0 [deg.] To 360 [deg.]). The upper part of the figure schematically represents the image of the iris 102, the lower part schematically the result of an iris analysis with the frequencies determined from the image analysis A. At iris angles cc of just over 90 [deg.] (X1) or scarce above 180 ° (x2), a particularly high or a particularly low frequency occur. The angles or locations corresponding to x1 and x2 are suitable for a position determination for the position of the eye or the zero axis of the eye to be operated on and also as reference points for the determination of the target axis of an IOL to be used.
FIG. 7 shows an illustration for the projection of determined or diagnosed astigmatism main axes ("zero axis" or "flat meridian" 109 and "steep meridian" 110) onto an (possibly virtual) eye. Also marked is an intended incision (incision) 111 in the cornea and capsular bag.
8 shows an illustration of the overlay of the (virtual) image of an IOL with the representation of applied or virtual markings 113 and the target axis 112 on a virtual or real-time image of a human eye to be operated on.
FIGS. 9a and 9b show examples of differently designed IOLs, which differ, above all, by the shape of their anchoring elements (haptics), with applied markings 113.
An example of an arrangement for the reflection of data and / or images in observation beam paths and their superposition with a real-time acquired image of the object is shown in FIG. 10, which is taken from the European application EP-A-1 235 094. Hereby expressly referred to this application and the contents of the description of the figures of the mentioned application, as far as it fits on the present Fig. 10, as incorporated herein by reference.
10, a display 16 along the beam path for the additional information (s) 3 by means of an optical system 15 and a switchable prism 14 (possible projection in the left or right beam path) projects an image provided with additional information into the right beam path 2b , Via the beam splitter 11b, this information is superimposed with the image of the object 1 and fed to the optional image sensor 13b and the further observation beam paths.
The arrangement comprises a computer 33 with control software and programs, in particular for real-time image processing, image overlay and for enabling image-guided surgery ("image-guided surgery").
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0084]
<Tb> 1 <sep> object (patient or patient's eye)
<tb> 2a, 2b <sep> Main beam paths = object beams, left or right beam path
<Tb> 3 <sep> Reflection beam path for additional information
<Tb> 10 <Sep> main objective
<tb> 11a, 11b <sep> reflection beam splitter for video and additional information; left or right beam path
<tb> 12a, 12b <sep> Balancing beam splitter for 1st and 2nd observers (e.g., surgeon and assistant); left or right beam path (optional)
<tb> 13a, 13b <Sep> video image sensors; left or right beam path
<Tb> 14 <sep> (switchable) deflection prism (beam path additional information, optional)
<T b> 15 <sep> imaging optics for (16)
<Tb> 16 <sep> Display for additional information
<tb> 17a, 17b <sep> Switchable first aperture to hide the object light in the left or right beam path (optional)
<tb> 18a, 18b <sep> Switchable second aperture to hide the object light in the left and right beam path (optional)
<tb> 20a, 20b <sep> observation output (assistant output) for monocular observers, left or right (optional)
<tb> 21a, 21b <sep> Main observation output for stereo observation, left or right beam path
<Tb> 30 <sep> Iris controller (to detect the position or position and / or to control the iris) (optional)
<Tb> 31 <sep> Controller Data type information with memory and user setup
<Tb> 32 <sep> Control and Sensor Technology of Rotary Prisms (optional)
<Tb> 33 <sep> Computer with control software and programs, in particular for real-time image processing, image overlay and for enabling image-guided surgery ("image-guided surgery")
<Tb> 101 <sep> Cornea
<Tb> 102 <Sep> Iris
<Tb> 103 <Sep> pupil
<Tb> 104 <Sep> lens
<Tb> 105 <sep> retina
<Tb> 106 <sep> Inner circle of a ring illumination
<Tb> 107 <sep> Outer circle of a ring illumination
<tb> 108a, 108b, <sep> 108c (manually applied) marker points on a human eye
<Tb> 109 <sep> zero axis ("flat meridian")
<Tb> 110 <sep> "Steep meridian"
<Tb> 111 <sep> Intended incision in the cornea and capsular bag
<Tb> 112 <sep> Target axis of an IOL
<Tb> 113 <sep> tags on an IOL
<Tb> 114 <sep> Anchoring elements for an IOL (haptic)
<Tb> BLI <sep> Image line of the main beam I running beam
<Tb> BLII <sep> Picture line of the main bundle II extending beam
<tb> HSI, II <sep> Virtual main sections along meridians through the
<Tb> <sep> human eye