CN114469513A - 用于预测眼睛目标点的未来位置以补偿图像评估延迟的方法；控制装置及治疗设备 - Google Patents

用于预测眼睛目标点的未来位置以补偿图像评估延迟的方法；控制装置及治疗设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在眼睛(16)的医学治疗期间确定人或动物眼睛(16)的目标点的位置，特别是眼睛的角膜(16)的目标点的位置的方法，包括以下步骤，允许提高将激光脉冲触发到相应目标点的目标精度：至少在第一时间点和较晚的第二时间点捕获(S1)眼睛(16)的相应图片，基于相应的图片确定(S2)关于眼睛(16)和/或目标点的运动的运动信息，以及基于所述运动信息确定(S3)预测数据，所述预测数据包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测，其中较晚时间点与第二时间点在时间上相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估的延迟导出的，特别是步骤S1和/或S2和/或S3。

Description

用于预测眼睛目标点的未来位置以补偿图像评估延迟的方 法；控制装置及治疗设备
技术领域
本发明涉及用于在眼睛的医学治疗期间确定人眼或动物眼睛，特别是眼睛角膜的目标点的位置的方法。本发明的第二方面涉及用于在治疗人或动物眼睛的角膜期间根据眼睛的目标点的位置和/或取向来控制治疗设备的眼科手术激光器的方法。本发明的第三方面涉及控制装置。本发明的另一方面涉及治疗设备。此外，本发明还涉及计算机程序以及计算机可读介质。
背景技术
在现有技术中已知用于控制眼科手术激光器以矫正患者角膜的光学视觉障碍和/或病理性或非自然改变区域的治疗设备和方法。其中，例如可以形成脉冲激光器和光束装置，使得激光脉冲在位于有机组织内的焦点中引起光致破裂和/或光消融，以从角膜去除组织，特别是组织微透镜。
为了获得最佳治疗结果，要求激光脉冲以尽可能高的精度进入眼睛的目标点，尤其是眼睛的角膜的目标点。其中，为了尽可能高的准确度，如果眼睛被捕获装置特别连续地捕获是有利的。这也可以称为跟踪。换言之，可以跟踪眼睛的运动。然后可以使用眼睛的运动来确定激光脉冲的相应目标点。
从EP 1 923 026 B1已知一种用于消融眼睛角膜的系统，其中在消融眼睛角膜之前为每个激光脉冲确定标称目标。根据眼动仪接收到的时间延迟信号，计算激光脉冲到实际目标位置的分布。为了纠正错误，可以定义更多具有相关标称目标位置的激光脉冲。
发明概述
本发明的一个目的是允许提高目标精度以将激光脉冲触发到相应的目标点上。
根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题来解决。具有方便改进的有利实施方案是从属权利要求的主题。
本发明的第一方面基于用于在眼睛的医学治疗期间确定人眼或动物眼睛的目标点的位置，特别是眼睛的角膜的目标点的位置的方法。根据本发明，该方法包括以下步骤：
-至少在第一时间点和较晚的第二时间点捕获所述眼睛的相应图片，
-基于相应的图片确定关于所述眼睛和/或所述目标点的运动的运动信息，以及
-基于所述运动信息确定预测数据，所述预测数据包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测，其中所述较晚时间点与所述第二时间点在时间上相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估的延迟导出的。
眼睛的各个图片都可以是通过任意的优选成像捕获方法生成的图片。例如，捕获方法可以是热成像、超声波传感器技术或任何其他成像方法。优选地，眼睛的图片是相应的相机图像。换言之，可以至少在第一时间点和较晚的第二时间点捕获眼睛的各个相机图像。例如，这可以通过相机来实现。特别地，图片或相机图像分别是运动图像或视频信号的不同帧。特别地，图片各自是数字图片，因此例如是图像文件或视频文件。特别地，连续的视频信号可以由相机捕获，其中各个图片可以是视频信号的部分，特别是视频信号的单个图像或帧。
在第一时间点捕获的图片可以在第一时间点上或在第一时间点处分别代表眼睛或对眼睛成像。在第一时间点处捕获的图片，以下也称为第一图片。在第二时间点捕获的眼睛的图片可以在第二时间点上或在第二时间点处代表眼睛或对眼睛成像。在第二时间点处捕获的图片，以下也称为第二图片。其中，第二时间点在时间上在第一时间点之后。换言之，第二图片表示在比第一图片晚的时间点处的眼睛。换言之，第二图片可以在比第一图片更晚的时间点对眼睛进行成像。其中，具有两个不同时间点的两张图片的本公开将纯粹是示例性地理解。当然，也可以在多于两个时间点捕获相应图片，因此特别是在两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个等时间点捕获相应的图片。类似地，可以在每个时间点或在各个时间点捕获多于一张图片。因此，例如可以提供在第一时间点处捕获眼睛的多于一张图片。
从各个图片，特别是第一图片和第二图片，可以确定关于眼睛和/或目标点的运动的运动信息。如前所述，如果捕获到的眼睛图片更多，而不仅仅是第一图片和第二图片，它们当然也可以用于确定运动信息。例如，可以将第一图片和第二图片之间的眼睛和/或目标点的相对运动确定为运动信息。在多张图片的情况下，可以将各个图片之间的相应相对运动确定为运动信息的部分。例如，可以捕获或确定在相邻时间点处捕获的两个图像之间的相应相对运动。运动信息或相对运动例如可以分别以相应矢量(在平移运动的情况下)和/或角度(在旋转运动的情况下)的形式来确定和指示。其中，不同自由度的运动信息，例如三个独立的平移自由度和/或三个独立的旋转自由度，可以共同地被确定和/或彼此独立地被确定。加速度和/或速度或加速度的相应值和/或速度的相应值可以构成运动信息或者是运动信息的部分。
基于运动信息，然后可以确定对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测。该预测可以被确定为预测数据的部分。其中，较晚时间点与第二时间点在时间上相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估的延迟导出的。换言之，目标点在这样的较晚时间点的位置和/或取向可以通过预测来确定，在该较晚时间点，预测数据的确定完成和/或预测数据被输出。因此，本发明基于以下思想：在基于相应图片或基于第二时间点的第二图片的目标点的位置和/或取向的常规确定中，位置和/或取向将被确定，这已经在过去的某个时间点完成，在该时间点，完成确定，因为图像评估受到延迟的影响。因此，本发明的想法是基于考虑延迟的事实，因为眼睛的位置和/或取向被预测用于稍后的时间点。以这种方式，预测数据包含目标点在较晚时间点的预测的未来位置和/或取向，在该较晚时间点已经完成图像评估，例如相应图片的捕获、运动信息的确定和/或预测数据的确定。因此，图像评估的时间延迟可以通过预测来弥补。当然，在个别情况下，仅考虑所选方法步骤或仅部分方法步骤的延迟可能是合理的。在这种情况下，与考虑了所有步骤的实施方案相比，例如可以是较晚时间点更接近于第二时间点。替代地或附加地，在确定时间段时考虑其他和/或附加的方法步骤或其他事件当然可以是有利的，通过确定该时间段，较晚时间点在未来从第二时间点开始。例如，可以考虑在确定目标点的位置和/或取向之后受延迟影响的方法步骤。这将在后面更详细地解释。
根据一种改进规定，在确定预测数据时，较晚时间点至多在时间上相隔第一时间点。换言之，在执行确定预测数据的步骤的同时，较晚时间点在未来最多可以相距相同的时间段，相距该时间段，第一时间点是过去的。以这种方式，可以确保预测不会太远地指向未来。特别是，这在人或动物眼睛的运动中可能是有问题的，因为其运动的均匀性不足。
根据一种改进规定，沿多个自由度的加速度和/或速度在确定预测数据时彼此独立地被捕获和/或彼此独立地被评估。换言之，可以规定，眼睛和/或目标点沿多个自由度的加速度分别相互独立地被捕获。例如，独立地确定沿多个自由度中的每一个自由度的加速度的相应值。可以规定，沿多个自由度的速度彼此独立地被捕获。例如，可以独立于剩余的自由度来确定沿多个自由度中的每一个自由度的速度的相应值。替代地或附加地，可以规定，沿多个自由度的加速度和/或速度在确定预测数据时彼此独立地进行评估。例如可以规定，沿各个自由度的加速度和/或速度的相应值分别相互独立地评估，用于确定预测数据或预测。其中，可以确定或创建沿多个度或自由度中的每一个自由度的移动的相应部分预测。然后，预测或预测数据可以由部分预测组成，例如通过向量的线性组合或相加。
本发明的第二方面涉及在人眼或动物眼的角膜治疗期间根据眼睛的目标点的位置和/或取向来控制治疗设备的眼科手术激光器的方法。根据本发明第二方面的方法基于根据本发明第一方面的方法。其中，根据第二方面的方法，还包括以下方法步骤：
-至少根据预测数据确定激光脉冲的位置规范，以及
-根据位置规范调整激光器。
因此，根据本发明第二方面的方法总体上可以包括以下方法步骤：
-至少在第一时间点和较晚的第二时间点捕获眼睛的相应图片，
-基于相应的图片确定关于眼睛和/或目标点的运动的运动信息，
-基于运动信息确定预测数据，预测数据包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测，其中较晚时间点与第二时间点在时间上相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估的延迟导出的，特别是步骤S1和/或S2和/或S3，
-至少根据预测数据确定激光脉冲的位置规范，以及
-根据位置规范调整激光器。
因此，对目标点的未来位置和/或取向的预测用于确定激光脉冲的位置规范。例如，激光脉冲的位置规范可以固定在与眼睛或角膜对齐的坐标系中。在该实施例中，眼睛的运动可以在与眼睛对齐的坐标系和世界坐标系或与用于执行治疗的治疗设备对齐的坐标系之间进行相对移动。因此，激光脉冲的位置规范可以例如考虑预测数据，特别是眼睛和/或目标点在世界坐标系或与治疗设备对齐的坐标系中的未来位置来确定。随后，激光器，尤其是眼科手术激光器，可以对应于位置规范来调整和/或定向。眼科手术激光器的调整或定向可以例如包括定向或调整用于激光器的激光束的光束引导和/或光束整形和/或光束偏转和/或光束聚焦的光束装置。例如，通过根据位置规范相应地致动光束装置，可以将未来的激光脉冲定向到目标点。
根据一种改进规定，较晚时间点与第二时间点在时间上相隔总时间段，其中总时间段的持续时间至少从图像评估的延迟以及调整激光器的延迟导出。换言之，在眼科手术激光器的控制方法中，规定在较晚时间点在时间上与第二时间点间隔的总时间段内，除了图像评估的延迟之外，还考虑了调整激光器的延迟。因此，可以将激光器调整为位置规范，该位置规范考虑了与预测相对应的目标点的未来位置。以这种方式，在调整激光器时已经可以考虑在总时间段内预测的眼睛运动。由此可以对激光器进行更准确的调整。
根据一种改进规定，在第三时间点捕获眼睛的第三图像，其中第三时间点在时间上在第二时间点之后但在较晚时间点之前，其中特别是作为预测数据的部分的预测至少根据第三图片进行检查。换言之，可以规定，在第三时间点捕获眼睛的第三图片。其中，第三时间点在时间上介于第二时间点与较晚时间点之间。有利地，作为预测数据的部分的预测至少根据第三图片被检查。在此要明确指出，“第三图片”的名称并不意味着预测数据仅基于第一图片和第二图片。当然，在该改进的范围内，运动信息也可以基于多于两个时间点处的多张图像来确定，和/或预测或预测数据相应地基于多于两个时间点的相应图片。因此，基于第三图片，可以分别检查作为预测数据部分的预测的有效性和质量。改进基于这样的想法，即在捕获第三图片的第三时间点，由于调整激光器的延迟，它不再能基于从第三图片导出的目标点的位置和/或取向来定向或调整。因此，尽管存在较新的图片，即第三图片，但是如前所述，激光器根据预测或预测数据被调整到从其导出的位置规范。其中，第三时间点特别是在第二时间点和较晚时间点之间，使得在触发激光脉冲之前存在或确定第三图片的图像评估。因此，先前基于从第二时间点处的第二图片等导出的预测调整或定向的激光器不能再相对于位置规范进行调整，但是启用或禁用激光脉冲是可能的，取决于基于第三图片在检查范围内证明预测有多好这样的事实。
根据一种改进规定，至少根据第三图片确定进一步的运动信息，包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的进一步预测的进一步的预测数据是基于进一步的运动信息确定的。预测或预测数据可以基于作为在相应预测时间点最新的图片的第二图片。进一步的预测数据或进一步的预测可以基于在第三时间点最新的图片，即第三图片。因此，进一步的预测数据可以更准确地预测目标点在较晚时间点的位置和/或取向，因为预测要跨越的时间段比基于第二时间点处的第二图片的预测数据更短。可以基于进一步的预测数据或进一步的预测来实现对预测或预测数据的检查。例如，可以在检查中确定预测和进一步的预测在何种程度上相互一致或偏离。在此，需要再次说明的是，第二图片可以分别是为激光脉冲调整激光器的最新图片，这将在较晚时间点生效，因为在激光器和执行图像评估中都有延迟。基于进一步的预测数据或进一步的预测，由于总延迟，不再可能针对将在较晚时间点发生的激光脉冲调整激光器。然而，由于仅图像评估的延迟对于基于进一步预测的预测检查是重要的，因此检查仍然可能在较晚时间点之前进行，在该较晚时间点处将触发激光器。
根据一种改进规定，根据检查预测的结果，特别是基于进一步的预测数据，启用用于先前基于预测数据调整的位置规范的激光脉冲，或命令将激光器新调整到更新的位置规范。具体地，例如，如果预测与进一步的预测之间或预测数据与进一步的预测数据之间的偏差小于预定阈值，则可以例如准确地启用激光脉冲。类似地，如果前面提到的偏差大于预定阈值，则可以命令激光器新调整到更新的位置规范。如上面已经描述的，位置规范是从对目标点在较晚时间点的位置和/或取向的预测得出的。如果上述偏差超过阈值，则可以确定更新的位置规范。此外，可以根据更新的位置规范调整或定向激光器。
更新的位置规范可以例如基于目标点在更较晚时间点的未来位置和/或取向的预测来实现，该更较晚时间点在时间上在较晚时间点之后。对于目标点在更较晚时间点的位置和/或取向的这种预测可以类似于对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测来实现。在这种情况下，可以至少基于第二图片和第三图片确定关于眼睛和/或目标点的运动的类似运动信息。然后可以基于已经从第二图片和第三图片确定的运动信息来确定更较晚时间点的预测。但是，由于类似于用于确定目标点在较晚时间点处的未来位置和/或取向的预测，在此不再赘述。
根据一种改进规定
-至少大约在较晚时间点捕获到眼睛的第四照片，
-基于第四图片确定目标点在较晚时间点处的实际位置和/或取向，
-将较晚时间点处的眼睛的实际位置与作为预测数据的部分的预测和/或作为进一步预测数据的部分的进一步预测进行比较，以及
-根据相应比较的结果，改变用于确定预测数据的第一算法和/或用于确定进一步的预测数据的第二算法。
如果各个图片，因此例如第一图片、第二图片、第三图片和/或第四图片，是视频信号的部分，则恰好可以选择视频信号的那一帧作为第四图片，则第四图片的捕获时间最接近较晚时间点。因此，第四图片大约在较晚时间点与眼睛有关。换言之，第四图片大致在较晚时间点对眼睛进行成像。因此，可以基于第四图片确定目标点在较晚时间点实际具有的位置和/或取向。通过将较晚时间点的眼睛实际位置与较晚时间点眼睛位置的预测(其是预测数据的部分)进行比较，可以确定或确认该预测有多好。例如，预测的质量可以分别通过一个值来评估和量化，该值表示实际位置和预测位置之间的偏差。通过将第三时间点的眼睛实际位置与较晚时间点的眼睛位置的进一步预测(其是进一步预测数据的部分)进行比较，可以确定或确认进一步的预测有多好。例如，进一步预测的质量可以分别通过一个值来评估和量化，该值指示实际位置和预测位置之间的偏差。
根据眼睛的实际位置与预测之间的偏差，用于确定预测或预测数据的第一算法可以被改变，即被训练、细化或适应。以这种方式，第一算法的质量被细化或改进以用于未来的预测。根据眼睛的实际位置和进一步的预测之间的偏差，用于确定进一步的预测或进一步的预测数据的第二算法可以被改变，即被训练、细化或适应。以这种方式，第二算法的质量被细化或改进以用于未来的进一步预测。
本发明的第三方面涉及控制装置，其被配置为执行上述方法之一。产生了上述优点。例如，控制装置可以被配置为控制芯片、控制器具或应用程序(“应用”)。优选地，控制装置可以包括处理器装置和/或数据存储器。处理器装置理解用于电子数据处理的器具或器具组件。例如，处理器装置可以包括至少一个微控制器和/或至少一个微处理器。优选地，用于执行根据本发明的方法的程序代码可以存储在任选的数据存储器上。然后，程序代码可以在由处理器装置执行时适于使控制装置执行根据本发明的一种或两种方法的上述实施方案之一。
本发明的第四方面涉及治疗设备，该治疗设备具有至少一个眼科手术激光器，该至少一个眼科手术激光器用于通过光致破裂和/或光消融来分离由控制数据预定义的组织，特别是具有人或动物眼睛的预定界面的角膜体积，以及至少一个用于该激光器或多个激光器的控制装置，其被形成为执行根据本发明的第一方面和/或第二方面的方法的步骤。根据本发明的治疗设备允许可靠地减少或甚至避免在使用常规烧蚀和/或光致破裂治疗设备时出现的缺点。
在根据本发明的治疗设备的另一有利构造中，激光器可以适合于以1fs至1ns之间，最好在10fs至10ps之间的相应脉冲持续时间发射波长范围在300nm至1400nm之间，优选在700nm至1200nm之间的激光脉冲，重复频率大于10千赫兹(kHz)，最好在100kHz到100兆赫兹(MHz)之间。这种飞秒激光器特别适合于去除角膜内的组织。在本发明的方法中使用光致破裂和/或光消融式激光器还具有以下优点：在低于300nm的波长范围内不必进行角膜的照射。在激光技术中，该范围被称为“深紫外线”。由此，有利地避免了通过这些非常短的波长和高能量的光束对角膜引起的意外损坏。在此使用的类型的光致破裂式激光器通常将脉冲持续时间在1fs至1ns之间的脉冲式激光辐射输入到角膜组织中。由此，可以在空间上狭窄地限制光学穿透所需的各个激光脉冲的功率密度，从而允许在界面生成中的高切割精度。特别地，也可以选择700nm至780nm之间的范围作为波长范围。
在根据本发明的治疗设备的另一有利的设计方案中，控制装置可以包括至少一个用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置，其中，一个或多个数据集包括用于将各个激光脉冲定位和/或聚焦在角膜中的控制数据，并且可以包括至少一个用于对激光器的激光束进行光束引导和/或光束整形和/或光束偏转和/或光束聚焦的光束装置。其中，所提及的控制数据集包括在用于去除组织的方法中确定的控制数据。
可以从第一发明方面的描述中获得其他特征及其优点，其中，每个发明方面的有利构造应被认为分别是另一个发明方面的有利构造。
本发明的第五方面涉及包括指令的计算机程序，所述指令使根据第四发明方面的治疗设备执行根据第一发明方面的方法步骤和/或根据第二发明方面的方法步骤。
本发明的第六方面涉及计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储了根据第五发明方面的计算机程序。其他特征及其优点可以从对第一至第五发明方面的描述中得出，其中，每个发明方面的有利构造应被认为分别是另一个发明方面的有利构造。
附图说明
根据权利要求书、附图和附图说明，其他特征是显而易见的。在说明书中上面提到的特征和特征组合以及在附图说明中下面提到的特征和/或特征组合和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以在分别规定的组合中使用，而且可以在不脱离本发明的范围的情况下以其他组合使用。因此，未在附图中明确示出并进行了说明的实施方式也应被认为是本发明所包含和公开的，而是由与所说明的实施方式分离的特征组合产生并生成的。实施方式和特征组合也应被认为是公开的，因此不包括最初制定的独立权利要求的所有特征。此外，超出或偏离权利要求的关系中阐述的特征组合的实施方式和特征组合应被认为是公开的，特别是通过以上阐述的实施方式。示出了：
图1是根据示例性实施方案的根据本发明的治疗设备的示意图；
图2是根据示例性实施方案的根据本发明的方法的流程图；以及
图3是根据示例性实施方案的根据本发明的方法的进一步步骤的流程图。
发明详述
图1示出了具有用于通过光致破裂和/或光消融去除人或动物眼睛16的组织14的眼科手术激光器12的治疗设备10的示意图。例如，组织14可以代表微透镜或者也可以代表体积体，其可以通过眼科手术激光器12从眼睛的角膜16分离以矫正视觉障碍。要去除的组织14的几何形状，因此组织去除几何形状14，可以由控制装置18提供，特别是以控制数据的形式，使得激光器12以由控制数据预定义的模式将脉冲式激光脉冲发射到眼睛的角膜中16以去除组织14。或者，控制装置18可以是相对于治疗设备10在外部的控制装置18。
此外，图1示出了由激光器12产生的激光束19可以通过光束偏转装置22，即光束偏转设备，例如旋转扫描仪，朝向眼睛16偏转，以去除组织14。光束偏转设备22也可以由控制装置18控制以去除组织14。
优选地，图示的激光器12可以是光致破坏和/或光消融式激光器，其被形成为发射在300纳米至1400纳米之间，优选在700纳米至1200纳米之间的波长范围内的激光脉冲，相应的脉冲持续时间以在1飞秒至1纳秒之间，优选在10飞秒至10皮秒之间，并且重复频率大于10千赫兹，最好在100千赫兹至100兆赫兹之间。任选地，控制装置18另外包括用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置(未示出)，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦单个激光脉冲的控制数据。各个激光脉冲的位置数据是至少基于下述方法确定的。
图2示出了用于在治疗人或动物眼睛16的角膜期间根据目标的位置和/或取向来控制治疗设备10的眼科手术激光器12的方法的示例性实施方案的流程图。其中，激光器12的激光束或激光器12的激光脉冲尽可能准确地与眼睛16的目标点相遇。由于眼睛16经常处于运动状态并且不可能完全“固定”，因此眼睛16的运动被捕获和考虑，因此在激光器12的激光束19或激光器12的激光脉冲的光束引导得以补偿。因此，该方法用于相对于它们各自的定位或取向调整预定的激光脉冲，从而补偿眼睛16的运动。
为了确定眼睛16和/或目标点的运动或“跟踪”，治疗设备10包括至少一个相机20。控制装置18被形成为评估眼睛16的图像。相机20可以形成为捕获眼睛16的这些图像并将它们传送给控制装置18。控制装置18可以形成为从相机20接收眼睛16的图像。特别地，来自相机20的图像是视频信号，由多个连续的帧组成。取决于相机20的图像捕获速率，例如1200Hz或1200fps(每秒帧数)，相机20的延迟可以略低于一毫秒。
控制装置18可以包括图像处理单元22。眼睛16的图像可以分别由图像处理单元22处理和/或评估。特别地，眼睛16和/或目标点的位置可以分别由图像处理单元22确定。图像处理单元22例如可以包括微处理器、数字信号处理器、FPGA等。在此，可能出现约1ms的延迟，例如0.9ms的延迟。处理后的图像可以进一步输出到输出单元32，例如屏幕。
通过控制装置18的主控制单元24，捕获眼睛16的位置和/或运动的结果可以与来自脉冲列表26的预定激光脉冲相关联。这里，可以确定，对应于哪个位置规范必须调整激光器12或光束装置17以将由脉冲列表26指派的激光脉冲引导到目标位置。用于激光器12的位置规范的坐标可以由相应的激光脉冲的坐标以及偏移量组成，其中坐标可以由脉冲列表26指派和/或偏移量来自于眼睛16或目标点的位置和/或运动。其中，偏移量用于补偿眼睛的运动。这里，延迟例如是大约90μs。对应于位置规范，然后可以调整或定向激光器12或光束装置17。这可以通过致动单元28来实现。致动单元28的致动延迟示例性地约为100ns。例如，致动单元28可以由用于致动光束装置17的放大器提供。致动单元28可以例如致动调整单元30或向调整单元30提供信号、电流或电压。调整单元30特别地形成用于对应于致动单元28的致动而机械地定向光束装置17。用于调整或定向光束装置17的延迟可以例如高达1ms，例如，这取决于在定向中的调整路径。主控制单元24例如可以包括微处理器、数字信号处理器、FPGA等。
通过本方法实施方案的以下步骤，对上述延迟进行补偿：
在步骤S1中，至少在第一时间点和较晚的第二时间点捕获眼睛的相应图片。这可以通过如上所述的相机20来实现。可替代地或附加地，捕获图像可以由控制单元18执行，因为它从相机20接收图像。例如，相机20在第一时间点至少捕获第一图片并且在较晚的第二时间点捕获第二图片。当然，也可以捕获一个接一个地捕获的视频信号的多个帧并将其用于进一步的方法。
在步骤S2中，基于相应的图片来确定关于眼睛和/或目标点的运动的运动信息。具体地，这可以由控制单元18来执行。具体地，运动信息由图像处理单元22确定。至此，图像处理单元22可以具体地评估第一图片和第二图片。例如，可以将第一图片和第二图片之间的眼睛和/或目标点的相对运动确定为运动信息。在多张图片的情况下，可以将各个图片之间的相应相对运动确定为运动信息的部分。例如，可以捕获或确定在相邻时间点捕获的两个图像之间的相应相对运动。运动信息或相对运动例如可以分别以相应矢量(在平移运动的情况下)和/或角度(在旋转运动的情况下)的形式来确定和指示。其中，可以共同和/或彼此独立地确定不同自由度的运动信息，例如三个独立的平移自由度和/或三个独立的旋转自由度。
在步骤S3中，确定预测数据，该预测数据包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测。基于运动信息确定预测数据。其中，较晚时间点优选地在时间上与第二时间点相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估和激光器12或光束装置17的调整的总延迟导出的。因此，基于运动信息，可以确定对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测。该预测可以被确定为预测数据的部分。其中，较晚时间点与第二时间点在时间上相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估和激光器12或光束装置17的调整的总延迟导出的。例如，总延迟是由步骤S1、S2、S3、S4和S5的相加延迟得到的。因此，总延迟可以通过相机20(约1ms)、图像处理单元22(约0.9ms)、主控制单元24(约90μs)、致动单元28(约100ns)和光束装置17的取向(约1ms)的相应延迟的相加得到。该总延迟可以通过预设平均值预设。替代地，可以通过相应的平均值预设相应的延迟。步骤S3可以例如由图像处理单元22执行。
在步骤S4中，至少根据预测数据来确定激光脉冲的位置规范。因此，对目标点的未来位置和/或取向的预测用于确定激光脉冲的位置规范。例如，激光脉冲的位置规范可以通过脉冲列表26固定在与眼睛16或角膜14对齐的坐标系中。在这个实施例中，眼睛16的运动可以在与眼睛16对齐的坐标系和世界坐标系或与治疗设备10对齐的坐标系之间进行相对运动。因此，激光脉冲的位置规范可以例如考虑在世界坐标系或与治疗设备对齐的坐标系中的预测数据，特别是眼睛16和/或目标点的未来位置来确定。
在步骤S5中，根据位置规范调整激光器12。因此，激光器12可以根据位置规范进行调整和/或定向。激光器12的调整或定向目前通过定向或调整用于激光器12的激光束19的光束引导和/或光束整形和/或光束偏转和/或光束聚焦的光束装置17来实现。例如，通过根据位置规范相应地致动光束装置17，可以将未来激光脉冲定向到目标点。
在步骤S6中，根据至少一个第三图片确定进一步的运动信息。至此，特别是在第三时间点捕获眼睛16的第三图片，其中第三时间点在时间上在第二时间点之后，但在较晚时间点之前。第三图片可以是相机20的视频信号在第二图片之后的一帧。在步骤S6中，作为预测数据的部分的预测至少根据第三图片被特别地检查。换言之，可以规定，在第三时间点捕获眼睛的第三图片。其中，第三时间点在时间上介于第二时间点与较晚时间点之间。因此，基于第三图片，可以分别检查作为预测数据的部分的预测的有效性和质量。这是基于这样的想法，即在捕获第三图片的第三时间点，由于调整激光器的延迟，它不再能基于从第三图片导出的目标点的位置和/或取向来定向或调整。因此，尽管存在较新的图片，即第三图片，但是如上所述，激光器仍然对应于预测或预测数据被调整为从其导出的位置规范。其中，第三时间点特别是介于第二时间点和较晚时间点之间，使得在触发激光脉冲之前存在或确定第三图片的图像评估。因此，先前基于在第二时间点从第二图片导出的预测等调整或定向的激光器不再能够相对于位置规范进行调整，但是启用或禁用激光脉冲是可能取决于这样的事实，即，在基于第三图片的检查范围内，证明预测有多好。
作为步骤S6的部分，目前规定至少根据第三图片确定进一步的运动信息。在接下来的步骤S7中，至少基于第三图片或基于进一步的运动信息，确定进一步的预测数据，进一步的预测数据包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的进一步预测。预测或预测数据可以基于作为在相应预测时间点最新的图片的第二图片。进一步的预测数据或进一步的预测可以基于在第三时间点最新的图片，即第三图片。因此，进一步的预测数据可以更准确地预测目标点在较晚时间点的位置和/或取向，因为预测要跨越的时间段比基于第二时间点处的第二图片的预测数据的预测数据更短。
取决于检查预测的结果，基于进一步的预测数据，可以为先前基于预测数据调整的位置规范启用激光脉冲(步骤8.1)，或可以命令将激光器12新调整为更新的位置规范(步骤8.2)。可以基于进一步的预测数据或进一步的预测来实现对预测或预测数据的检查。在检查中，例如可以确定预测和进一步的预测在何种程度上相互一致或偏离。具体地，例如，如果预测与进一步的预测之间或预测数据与进一步的预测数据之间的偏差小于预定阈值，则可以例如准确地启用激光脉冲。类似地，如果先前提到的偏差大于预定阈值，则可以命令激光器12或光束装置17新调整为更新的位置规范。如上面已经描述的，位置规范是从对目标点在较晚时间点的位置和/或取向的预测导出的。如果上述偏差超过阈值，则可以确定更新的位置规范。此外，可以根据更新的位置规范调整或定向激光器。在此，需要再次说明的是，第二图片可以分别是针对激光脉冲调整激光器的最新图片，针对激光脉冲调整激光器将在较晚时间点实现，因为两者都在调整激光器12时以及在执行图像评估时都有延迟。基于进一步的预测数据或进一步的预测，由于总延迟，对于将在较晚时间点发生的激光脉冲调整激光器12不再可能。然而，因为只有图像评估的延迟对于检查基于进一步预测的预测是重要的，所以仍然可以在触发激光器的较晚时间点之前进行检查。
图3在另一流程图中进一步示出了该方法的可选方法步骤。它们可以在根据图2的方法之后执行。
步骤S9规定至少大约在较晚时间点捕获眼睛16的第四图片。步骤S10规定，基于第四图片确定目标点在较晚时间点的实际位置和/或取向。步骤S11规定，将眼睛16在较晚时间点的实际位置与作为预测数据的部分的预测和/或作为进一步预测数据的部分的进一步预测进行比较。步骤S12.1规定，根据比较结果而改变用于确定预测数据的第一算法。步骤S12.2规定，根据比较结果而改变用于确定进一步预测数据的第二算法。
如果各个图片，例如第一图片、第二图片、第三图片和/或第四图片，是视频信号的部分，则恰好可以选择视频信号的那一帧作为第四图片，则第四图片的捕获时间最接近较晚时间点。因此，第四图片大约在较晚时间点与眼睛有关。换言之，第四图片大致在较晚时间点对眼睛进行成像。因此，可以基于第四图片确定目标点在较晚时间点实际具有的位置和/或取向。通过将较晚时间点的眼睛实际位置与较晚时间点的眼睛位置的预测(其是预测数据的部分)进行比较，可以确定或确认该预测有多好。例如，预测的质量可以分别通过一个值来评估和量化，该值表示实际位置和预测位置之间的偏差。通过将第三时间点的眼睛实际位置与较晚时间点的眼睛位置的进一步预测(其是进一步预测数据的部分)进行比较，可以确定或确认进一步的预测有多好。例如，进一步预测的质量可以分别通过一个值来评估和量化，该值指示实际位置和预测位置之间的偏差。
根据眼睛的实际位置与预测之间的偏差，用于确定预测或预测数据的第一算法可以被改变，即被训练、细化或适应。以这种方式，第一算法的质量被细化或改进以用于未来的预测。根据眼睛的实际位置和进一步的预测之间的偏差，用于确定进一步的预测或进一步的预测数据的第二算法可以被改变，即被训练、细化或适应。以这种方式，第二算法的质量被细化或改进以用于未来的进一步预测。
参考字符清单：
10 治疗设备
12 激光器
14 组织
16 眼睛
17 光束偏转装置
18 控制装置
19 激光束
20 相机
22 图像处理单元
24 主控制单元
26 脉冲列表
28 致动单元
30 调整单元
32 输出单元
S1至8.2 方法步骤
S9至S12.2 方法步骤

Claims (15)

1.用于在眼睛(16)的医学治疗期间确定人或动物眼睛(16)的目标点的位置，特别是眼睛的角膜(16)的目标点的位置的方法，包括以下步骤：
-至少在第一时间点和较晚的第二时间点捕获(S1)所述眼睛(16)的相应图片，
-基于相应的图片确定(S2)关于所述眼睛(16)和/或所述目标点的运动的运动信息，以及
-基于所述运动信息确定(S3)预测数据，所述预测数据包括对目标点在较晚时间点的未来位置和/或取向的预测，其中所述较晚时间点与所述第二时间点在时间上相隔一段时间，该段时间的持续时间至少是从图像评估的延迟导出的，特别是步骤S1和/或S2和/或S3。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述预测数据的确定(S3)期间，所述较晚时间点在时间上最多相隔所述第一时间点。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
沿多个自由度的加速度和/或速度彼此独立地被捕获和/或在确定(S3)所述预测数据时彼此独立地被评估。
4.在人或动物眼睛(16)的角膜治疗期间根据所述眼睛(16)的目标点的位置和/或取向来控制治疗设备(10)的眼科手术激光器(12)的方法，其中该方法包括根据前述权利要求中任一项所述的方法的步骤并且另外包括以下步骤：
-至少根据所述预测数据确定(S4)激光脉冲的位置规范，以及
-根据所述位置规范调整(S5)所述激光器。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
所述较晚时间点与所述第二时间点在时间上间隔总时间段，其中所述总时间段的持续时间至少是从图像评估的延迟以及用于调整所述激光器的延迟导出的。
6.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
在第三时间点捕获所述眼睛(16)的第三图片，其中所述第三时间点在时间上在所述第二时间点之后但在所述较晚时间点之前，其中作为所述预测的部分的预测尤其是至少根据所述第三图片进行检查。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
-根据至少所述第三图片确定(S6)进一步的运动信息，以及
-基于所述进一步的运动信息，确定(S7)进一步的预测数据，所述进一步的预测数据包括对目标点在所述较晚时间点的未来位置和/或取向的进一步预测。
8.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
根据所述预测的检查结果，特别是基于所述进一步的预测数据，启用用于先前基于所述预测数据调整的位置规范的激光脉冲(S8.1)或命令将所述激光器新调整为更新的位置规范(S8.2)。
9.根据权利要求1或4所述的方法，
其特征在于，
-至少大约在所述较晚时间点捕获所述眼睛(16)的第四图片，
-基于所述第四图片，确定目标点在所述较晚时间点的实际位置和/或取向，以及
-将所述眼睛(16)在所述较晚时间点的实际位置与作为所述预测数据的部分的所述预测和/或与作为所述进一步的预测数据的部分的所述进一步的预测进行比较，
-根据相应比较的结果，改变用于确定所述预测数据的第一算法和/或用于确定所述进一步的预测数据的第二算法。
10.控制装置(18)，其形成为使治疗设备(10)执行根据权利要求1或4所述的方法。
11.治疗设备(10)，具有至少一个眼科手术激光器(12)，用于通过光致破裂和/或光消融对角膜进行角膜矫正，并具有根据权利要求10所述的控制装置(18)。
12.根据权利要求11所述的治疗设备(10)，
其特征在于
所述激光器(12)被形成为以在1fs至1ns之间，优选地是在10fs至10ps之间的相应的脉冲持续时间，以大于10kHz，优选地在100kHz至100MHz之间的重复频率发射在300nm至1400nm之间，优选地在700nm至1200nm之间的波长范围内的激光脉冲。
13.根据权利要求11所述的治疗设备(10)，
其特征在于，所述控制装置(18)
-包括至少一个用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦单个激光脉冲的控制数据；以及
-包括至少一个光束装置(17)，用于对所述激光器的激光束(19)进行光束引导和/或光束成形和/或光束偏转和/或光束聚焦。
14.包括命令的计算机程序，所述命令使根据权利要求11中的任一项所述的治疗设备(10)执行根据权利要求1或4所述的方法。
15.计算机可读介质，其上存储了根据权利要求14所述的计算机程序。
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