DE10014481A1

DE10014481A1 - Verfahren und Vorrichtung für eine mehrstufige Korrektur ophthalmologischer refraktiver Fehler

Info

Publication number: DE10014481A1
Application number: DE2000114481
Authority: DE
Inventors: Kristian Hohla; Gerhard Youssefi
Original assignee: Technolas GmbH
Current assignee: Technolas GmbH
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-27

Abstract

In einem Verfahren und einem System zur refraktiven Augenkorrektur werden mehrere Schritte zum Korrigieren refraktiver Fehler im Auge verwendet. Im ersten Schritt werden grobe Dezentrierungen des refraktiven Fehlers korrigiert, so daß das Behandlungsprofil in nachfolgenden Schritten relativ symmetrisch sein kann. Dann wird der refraktive Augenfehler erneut vermessen, und eine nachfolgende Behandlung wird für den verbleibenden Fehler angewendet. Die Gesamtbehandlung wird daher in zwei oder mehreren Schritten abgeschlossen.

Description

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein refraktive Korrektursysteme und insbesondere eine Technik zum mehrstu figen Korrigieren von Brechungsfehlern bzw. von refraktiven Fehlern.

Technischer Hintergrund

Im Bereich der Ophtalmologie oder Augenheilkunde wurden in den letzten Jahren große Fortschritte in der Entwicklung refraktiver Behandlungen zum permanenten Korrigieren von Sehfehlern des Auges gemacht. Diese Techniken entstanden aus der früheren radialen Keratotomietechnik, in der der Horn haut durch Schlitze in der Hornhaut ermöglicht wurde, sich zu entspannen und umzuformen, um Techniken bereitzustellen, wie beispielsweise photorefraktive Keratektomie ("PRK"), äu ßere lamellare Keratektomie ("ALK"), Laser in situ Keratomi leusis ("LASIK") und thermische Techniken, z. B. thermische Laserkeratoplastie ("LTK"). Ziel all dieser Techniken ist es, eine relativ schnelle und anhaltende Korrektur von Seh fehlern zu erreichen.

Gleichzeitig wurden die Diagnosewerkzeuge zum Bestim men, welche Korrektur erforderlich ist, weiterentwickelt. Durch die Verwendung von Topographiesystemen können Sehfehler bestimmt und unabhängig von ihrer "Gleichmäßigkeit" korri giert werden. Solche Techniken sind im US-Patent Nr. 5891132 mit dem Titel "Distributed Excimer Laser Surgery System", erteilt am 6. April 1999, beschrieben. Verschiedene neuarti ge Topographiesysteme, Pachymetriesysteme, Wellenfrontsenso ren und allgemeine Brechungsfehlererfassungssysteme können nicht nur den Myopie-, Hyperopie- und Astigmatismusgrad er fassen, sondern auch Aberrationen höherer Ordnung der Bre chungseigenschaften des Auges. Diese Diagnosesysteme und -verfahren ermöglichen eine Korrektur sowohl der Grundeffek te als auch der Effekte höherer Ordnung, insbesondere wenn sie mit noch weiter verfeinerten refraktiven Korrekturtech niken verwendet werden, so daß die Möglichkeit besteht, daß eines Tages Sehfehlerkorrekturen von besser als 20/20 die Norm sein werden.

Einige dieser Effekte höherer Ordnung können entweder durch erfolglose refraktive Behandlungen induziert werden oder durch inhärente Probleme des Auges entstehen. Bei spielsweise können radiale Keratotomie- und refraktive La sertechniken aus verschiedenen Gründen zu einem asymmetri schen Sehfehlerkorrekturprofil führen. Radiale Keratotomie kann zu einer übermäßigen oder zu geringen Entspannung eines Abschnitts des Auges bezüglich des anderen Abschnitts füh ren, wohingegen Lasertechniken, insbesondere wenn sie nicht geeignet zentriert sind, zu einem Sehfehlerkorrekturprofil führen können, daß von der optischen oder Sehachse oder ei ner anderen Behandlungsachse versetzt ist. Tatsächlich wur den refraktive Lasertechniken verwendet, um diese auf Ach senversatz basierenden oder andersartigen asymmetrischen Brechungsfehler anschließend zu korrigieren.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Technik zum Korrigieren asymmetrischer Fehler des Auges in mehr als ei nem Schritt bereitgestellt. Zunächst wird eines oder werden mehrere von verschiedenartigen Diagnosewerkzeugen, z. B. ein oberflächenhöhenbasiertes Topographiesystem oder ein Wellen frontsensor, verwendet, um refraktive Korrekturen zu bestim men, die erforderlich sind, um einen auf Achsenversatz ba sierenden oder einen andersartigen asymmetrischen Brechungs fehler zu korrigieren. Dann wird ein Behandlungsprofil be rechnet, durch das der Sehfehler nicht notwendigerweise vollständig korrigiert wird, sondern durch das der auf Ach senversatz basierende oder der Asymmetriefehler in einen re lativ symmetrischen Fehler umgeformt wird. Dann wird der re fraktive oder Brechungsfehler des Auges erneut untersucht, und eine Nachfolgebehandlung wird ausgeführt, um den dann teilweise korrigierten Sehfehler vollständig zu korrigieren.

Manchmal stimmen, wenn ein Asymmetriefehler behandelt wird, die tatsächlichen Brechungsergebnisse nicht notwendi gerweise mit den vorausgesagten Ergebnissen überein. Dafür kommen verschiedenartige Gründe in Betracht. Beispielsweise kann durch eine ungleichmäßige Verdünnung der Hornhaut eine Umformung der Hornhaut verursacht werden, was möglicherweise in Berechnungen schwer einkalkulierbar ist. Außerdem werden Abtragungs- oder Ablationsmuster typischerweise basierend auf einer vorausgesagten Gewebeentfernungsmenge pro Schuß bestimmt, der tatsächliche Ablationswert kann jedoch davon abweichen. Außerdem kann die refraktive Behandlung die Span nung in Kollagenfasern in der Hornhaut beeinflussen, wodurch eine Umformung verursacht wird. Indem das Auge zunächst "um geformt" wird, um einen Assymmetrie- oder auf Achsenversatz basierenden Fehler in einen im wesentlichen auf der Achse liegenden oder symmetrischen Fehler umzuwandeln, kann dann ein symmetrischeres und empirisch verifiziertes Behandlungs profil auf das Auge angewendet werden. Die nachfolgende Be handlung kann innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer nach der Anfangsbehandlung oder einige Tage oder Wochen später erfol gen.

Die Behandlungsschritte werden als Anfangs- bzw. "Zen trier"-behandlung und dann als nachfolgende Behandlung durch einen Computer berechnet, der Behandlungsabläufe für ein Lasersystem berechnet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm refraktiver Profile zum Darstellen von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2A-2C zeigen Schnittansichten von Hornhautpro filen zum Darstellen von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4A und 4B zeigen Profile von erfindungsgemäß korrigierten refraktiven Behandlungsprofilen; und

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines typi schen erfindungsgemäßen Diagnose- und Behandlungssystems.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt die Schritte eines erfindungsgemäßen Ver fahrens. Im allgemeinen wird das refraktive Fehlerprofil des Auges durch eines von verschiedenen Verfahren bestimmt. Ba sierend auf diesem Fehlerprofil wird dann eine entsprechende refraktive Teilbehandlung berechnet, die ausreichend ist, um den refraktiven Restfehler im wesentlichen zu "zentrieren". Die Behandlung wird angewendet, und das refraktive Restfeh lerprofil des Auges wird erneut vermessen. Basierend auf diesem Restfehler wird eine zweite Behandlung berechnet und auf das Auge angewendet. Durch die Anfangsbehandlung wird daher der durch den Achsenversatz erhaltene Fehleranteil korrigiert bzw. eine asymmetrische Korrektur ausgeführt, und die nachfolgende Behandlung ist im wesentlichen symmetrisch.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines refraktiven Pro fils 100 eines typischen Auges, das gemäß dieser Technik bzw. diesem Verfahren behandelt werden kann. Wie darge stellt, weist es einen refraktiven Fehler mit einem Mittel punkt 102 auf, der von einem Mittelpunkt 104 des Auges ver setzt ist. Das refraktive Profil 100 entspricht einer von einer Vielfalt verschiedener Darstellungen des refraktiven Fehlers im Auge. Das Profil 100 kann einer durch ein typi sches Topographiesystem erhaltenen Topographiekarte einer Oberflächentopographie des Auges entsprechen. Ein solches Sy stem war das System ORBSHOT™ von Orbtek, Inc., Salt Lake Ci ty, Utah, durch das basierend auf der Oberflächentopographie des Auges verschiedene Darstellungen des refraktiven Augen fehlers erzeugt wurden, z. B. Topographiekarten und Dioptrien fehlerkarten. Das Profil 100 kann außerdem den Fehler des gesamten optischen Weges des Auges anstatt nur der Oberflä che darstellen. Einige Systeme verwenden algorithmische Techniken, um solche Fehler basierend auf den Profilen ver schiedener optischer Oberflächen im Auge zu erfassen. Ein solches System ist das System ORBSCAN II® von Bausch & Lomb/Orbtek, das Oberflächenhöhen und Strahlverfolgungsver fahren zum Bestimmen refraktiver Fehler im Auge verwendet. Andere Systeme verwenden direkte Messungen solcher Fehler, z. B. der im US-Patent Nr. 5777719 von Williams et al. be schriebene Wellenfrontsensor. Außerdem können Kombinationen dieser Techniken oder Verfahren verwendet werden, um das re fraktive Fehlerprofil 100 zu berechnen, und es können ver schiedene andere Techniken oder Verfahren verwendet werden.

Wenn dieses Fehlerprofil 100 einmal entwickelt wurde, wird in einem Schritt 106 eine Anfangsbehandlung erzeugt. Die Erzeugung geeigneter Behandlungsprofile aus Fehlerprofi len ist bekannt. Allgemein ist die Anfangsbehandlung 106 ein Profil, durch das ein auf der Achse liegender, im wesentli chen symmetrischer refraktiver Restfehler des Auges erhalten wird. Dies muß nicht exakt der Fall sein, weil es Ziel der Anfangsbehandlung ist, zu gewährleisten, daß in der nachste hend beschriebenen nachfolgenden Behandlung keine groben vo lumetrischen Asymmetrien vorhanden sind. Im allgemeinen wird die Anfangsbehandlung ausreichend sein, um grobe Asymmetrien zu eliminieren. Beispiele der Anfangsbehandlung 106 werden nachstehend in Verbindung mit den Fig. 3A-3B diskutiert. Diese Anfangsbehandlung 106 kann auf mehrere Weisen entwic kelt werden. Unter der Voraussetzung, daß eine Excimerlaser operation ausgeführt werden soll, kann z. B. ein Behandlungs profil für eine volumetrische Entfernung zum vollständigen Korrigieren refraktiver Fehler des Auges basierend auf dem Fehlerprofil 100 entwickelt werden. Dann kann ein Programm ein minimales asymmetrisches Behandlungsprofil bestimmen, das erforderlich ist, um das bezüglich des Auges im wesent lichen symmetrische Restbehandlungsprofil zu erhalten. Al ternativ kann die Anfangsbehandlung 106 umfangreicher sein und auch einen Teil der Behandlung einschließen, die für die symmetrische Fehlerkorrektur erforderlich ist.

Wenn diese Anfangsbehandlung 106 einmal hergeleitet wurde, wird das Auge durch ein LASIK- oder ein PRK- Verfahren, durch ein thermisches Verfahren oder eines von einer Vielfalt von Verfahren behandelt, die entwickelt wur den oder werden. Dadurch erhält das Auge ein neues refrakti ves Fehlerzwischenprofil 108, das im allgemeinen etwa um die Mitte 104 des Auges im wesentlichen symmetrisch ist. Durch die Anfangsbehandlung 106 wird notwendigerweise mehr Gewebe in einem Abschnitt des Auges entfernt als im anderen, wie in den Fig. 2A-2C dargestellt. Das Zwischenprofil 108 ist allgemein symmetrisch um die Achse 104, kann jedoch auch ra dial- oder axialsymmetrisch sein. Alternativ könnte die An fangsbehandlung eine Korrektur für Astigmatismus beinhalten, wodurch ein allgemein radialsymmetrisches Profil erhalten wird, wie beispielsweise das Profil 108.

Außerdem ist das Profil 108 im allgemeinen symmetrisch, es kann jedoch in geringem Maße Fehler höherer Ordnung auf weisen, die z. B. durch Lasermodellierung korrigiert werden müssen. Wiederum ist es Ziel der Anfangsbehandlung 106, den größten Teil des Gewebes zu entfernen, was notwendig ist, um das refraktive Zwischenprofil 108 im wesentlichen mittig auszurichten oder zu zentrieren. Dadurch werden die Effekte grober Asymmetrien in der nachfolgenden Behandlung redu ziert, so daß die Ergebnisse der nachfolgenden Behandlung zuverlässiger vorausbestimmbar sind.

Nach der Anfangsbehandlung 106 durch ein LASIK- Verfahren würde das Hornhautscheibchen auf dem Auge norma lerweise zurückversetzt, so daß das Auge dann in einem rela tiv kurzen Zeitraum heilen kann. Alternativ kann das Auge sofort analysiert werden, um die Ergebnisse der LASIK- Behandlung zu bestimmen, wobei die Analyse basierend auf be kannten Effekten von Ödemen oder Schwellungen angepaßt oder abgeglichen werden kann. Dann wird das Auge erneut refraktiv analysiert, wobei wiederum eines von einer Vielfalt von Ver fahren verwendet wird. In diesem Analyseschritt kann das gleiche refraktive Diagnosewerkzeug verwendet werden, das für die Diagnose des Anfangsprofils 100 verwendet wurde, oder es kann ein anderes refraktives Diagnosewerkzeug ver wendet werden, und das Werkzeug kann sogar in der Laserbe handlungsstation eingebaut sein.

Eine nachfolgende Behandlung 110, die geeignet ist, um das refraktive Fehlerzwischenprofil 108 zu korrigieren, wird hergeleitet, und diese Behandlung wird dann angewendet, um das Endprofil 112 zu erhalten, vorzugsweise das ideale Pro fil für eine perfekte refraktive Korrektur des Auges, durch die Normalsichtigkeit (Emmetropie) erhalten wird. Dieses ist in der Augenmitte 104 zentriert, und obwohl eine leichte To pografie dargestellt ist, ist diese Topographie vorzugsweise die Topographie, die erforderlich ist, um eine perfekte Seh fehlerkorrektur zu erhalten.

Die Fig. 2A-2C zeigen eine Seitenprofilansicht einer Hornhaut 200 zum Darstellen der in einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Schritte. In Fig. 2A wird vorausge setzt, daß die Hornhaut 200 zuvor unter Verwendung eines Be handlungsprofils 202 behandelt wurde, um Kurzsichtigkeit (Myopie) zu korrigieren, wobei dieses Behandlungsprofil je doch unglücklicherweise bezüglich einer Achse 204 fehlerhaft ausgerichtet war. Dadurch wurde eine durch die Linie 206 de finierte Hornhautoberfläche erhalten, wodurch ein achsenver setztes refraktives Profil erhalten wird, z. B. das Profil 100 von Fig. 1. Dieses refraktive Profil 100 soll korri giert werden. Gemäß Fig. 2B wird eine Gewebeentfernung be rechnet, um ein Behandlungsprofil zu erhalten, durch das ein Gewebeabschnitt 208 entfernt wird, der der Behandlung ent spricht, die erforderlich ist, um das achsenversetzte re fraktive Profil 100 von Fig. 1 in ein auf der Achse liegen des refraktives Profil 108 umzuwandeln. Dann wird, wie in Fig. 2C dargestellt, in der nachfolgenden Behandlung 110 von Fig. 1 ein folgender Abschnitt 210 entfernt, um einen Restgrad von Myopie zu korrigieren.

Wie in Verbindung mit Fig. 1 diskutiert wurde, kann das refraktive Profil auf mehrere Weisen definiert werden. Beispielsweise könnte das Gewebe 208, das entfernt werden muß, um das Profil von Fig. 2B zu erhalten, das Gewebe sein, das erforderlich ist, um theoretisch ein bezüglich der Hornhauthöhe definiertes symmetrisches refraktives Profil zu erhalten. Das vorstehend erwähnte Topographiesystem ORBSCAN II® von Bausch & Lomb/Orbtek definiert verschiedene refrak tive Oberflächen bezüglich der Höhe, und kann sowohl Ober flächenhöhen der vorderen Fläche des Auges als auch Höhen der hinteren Fläche der Hornhaut definieren. Andere Systeme definieren das refraktive Profil anstatt bezüglich der Ober flächenhöhe bezüglich direkt gemessener Hornhautkrümmungen. Obwohl solche Systeme schließlich die gleichen Topographiear ten messen, verwenden sie verschiedene Techniken, und jeder Systemtyp hat Vorteile.

Anstatt das gewünschte refraktive Zwischenprofil 108 bezüglich der Oberflächentopographie zu definieren, kann be absichtigt sein, eine Hornhaut mit einer symmetrischen Horn hautdicke zu erhalten. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, die Anfangsbehandlung 106 so auszuführen, daß die Hornhautdicke in verschiedenen Abständen von der Hornhaut mitte im wesentlichen gleich ist. Dadurch wird an Stelle ei nes gleichmäßigen vorderen Oberflächenprofils eine gleichmä ßige Hornhautdicke erzeugt (obwohl diese beiden Profile ty pischerweise gleich sind). Ausgehend von dieser gleichmäßi gen Hornhautdicke kann das Auge dann behandelt werden, um die Restfehler durch die nachfolgende Behandlung 110 refrak tiv zu korrigieren.

Nachstehend werden die typischen auszuführenden Schrit te dargestellt; Fig. 3 zeigt, daß in einem ersten Schritt 300 eine refraktive Diagnoseanalyse für das Auge ausgeführt wird, dann wird in Schritt 302 die geeignete Behandlung an gewendet, um die bestimmte Dezentrierung oder Asymmetrie zu korrigieren. Dann werden die Ergebnisse in Schritt 304 ana lysiert, wobei die Analyse Minuten, Stunden, Tage oder Wo chen später erfolgen kann, und dann werden in Schritt 306 weitere refraktive Korrekturen ausgeführt.

Wenn für ein Auge ein ungleichmäßiges Behandlungsprofil erforderlich ist, ist das gewünschte Ergebnis ein symmetri sches refraktives Profil, aufgrund der Tatsache, daß das an gewendete Behandlungsprofil ungleichmäßig ist, können im er haltenen refraktiven Augenprofil jedoch Ungleichmäßigkeiten induziert werden. Beispielweise können durch die Verdünnung eines Augenabschnitts bezüglich des anderen refraktive Ef fekte induziert werden. Daher werden durch die nachfolgende Behandlung 110 im allgemeinen nicht nur Myopie und Hyperopie und Effekte höherer Ordnung korrigiert, sondern auch jegli che durch die Anfangsbehandlung 106 induzierten, nicht vor ausbestimmten refraktiven Fehler. Die nachfolgende Behand lung 110 wird auf jeden Fall in weitaus geringerem Maße asymmetrisch sein als die Anfangsbehandlung 106, so daß nur in minimalem Maß zusätzliche asymmetrische refraktive Fehler induziert werden. Außerdem kann der Prozess in mehr als zwei Stufen durchgeführt werden, wobei eine weitere nachfolgende Behandlung für eine möglicherweise erhaltene leichte Dezen trierung vorgesehen ist. Dies kann für besonders grobe Asym metrien geeignet sein.

Es gibt andere Gründe, zu versuchen, ein gleichmäßiges refraktives Fehlerprofil in der Anfangsbehandlung 106 zu er zeugen, das in der nachfolgenden Behandlung 110 korrigiert werden soll. Während ein Excimerlaser beispielsweise sehr präzise Gewebe von der Hornhaut entfernen kann, hat sich ge zeigt, daß für das tatsächliche Behandlungsprofil, das er forderlich ist, um verschiedene Myopie-, Hyperopie- und Astigmatismusgrade zu korrigieren, ein Abgleich basierend auf empirischen Ergebnissen erforderlich ist. Dieser Ab gleich kann von vielen Faktoren abhängen, z. B. vom Grad der Korrektur und davon, ob eine Behandlung eine Anfangsbehand lung oder eine nachfolgende Behandlung ist.

Die empirischen Ergebnisse von mehreren Standardtypen von Behandlungen werden im allgemeinen über eine große An zahl von Behandlungen erhalten. Beispielsweise kann bei be stimmten Verhältnissen und Bedingungen bei einer Energie dichte von 120 mJ/cm² pro Schuß eine Ablationsrate von 0,35 µm des Hornhautgewebes erhalten werden (es sind jedoch ver schiedene Raten möglich). Wenn nun eine solche Ablationsrate vorausgesetzt wird, würde sich typischerweise zeigen, daß durch die Ablation einer PMMA-Platte mit dem theoretisch be rechneten Profil der theoretisch vorausgesagte Korrekturgrad sowohl für Myopie als auch für Hyperopie erhalten würde. In der Praxis wird für eine reale Hornhaut jedoch durch eine einzige, feste Ablationsrate möglicherweise das basierend auf einer gleichmäßigen Ablationsrate vorausgesagte Ergebnis nicht erhalten, stattdessen ist der erforderliche Ablations grad typischerweise abhängig davon, ob Myopie oder Hyperopie behandelt werden soll, und vom Behandlungsgrad oder -umfang. Beispielsweise könnte für eine Behandlung für -6,00 Dioptri en für Myopie, anstatt eine Ablationsrate von 0,35 vorauszu setzen, eine theoretische Ablationsrate von 0,46 verwendet werden, um das Behandlungsprofil zu berechnen. Daher wäre das gewünschte Behandlungsprofil für Myopie ein Standardbe handlungsprofil für -6,00 Dioptrien, jedoch multipliziert mit 0,35/0,46. Daher wäre das tatsächliche verwendete Be handlungsprofil der theoretischen Behandlung für Myopie für etwa -4,50 Dioptrien äquivalent. D. h., es ist eine geringere Ablation erforderlich als theoretisch vorausgesagt. Anderer seits kann zur Behandlung von Hyperopie, z. B. +6,00 Dioptri en Hyperopie, in der Berechnung eine Ablationsrate von 0,25 µm pro Schuß verwendet werden, so daß zum Behandeln von Hy peropie bei +6,00 Dioptrien tatsächlich ein Ablationsprofil verwendet würde, durch das theoretisch das Ergebnis von +8,40 Dioptrien erhalten würde, wenn eine konstante Ablati onsrate vorausgesetzt wird. Alternativ könnte eine feste Ab lationsrate vorausgesetzt und die gewünschte Behandlung ska liert werden. D. h., die Behandlung könnte für Myopie von -6,00 bis -4,50 herunterskaliert werden, und die für Hypero pie von +6,00 bis +8,40 berechnete Behandlung könnte her aufskaliert werden. Ähnlicherweise könnte der erforderliche Unter-/Überbehandlungsgrad als Prozentanteil angegeben wer den. Beispielsweise könnte empirisch bestimmt werden, daß für Myopie innerhalb eines bestimmten Bereichs die tatsäch liche Behandlung nur 75% der berechneten Behandlung entspre chen soll; für Myopie ist möglicherweise ein Skalierungsfak tor von 135% geeignet. D. h. es sind nicht die entwickelten spezifischen empirischen Behandlungen maßgebend und wie sie sich von vereinfachten, auf konstanten Ablationsraten basie renden theoretischen Ergebnissen unterscheiden, sondern eher die Tatsache, daß durch solche empirischen Behandlungen häu fig bessere Ergebnisse erzielt werden als durch nur auf theoretischen Ergebnissen basierende Behandlungen. Durch Po sitionieren des Auges unter Bedingungen, für die zuvor viele Behandlungen ausgeführt wurden - z. B. Myopie oder Hyperopie mit verschiedenen Astigmatismusgraden - können diese empiri schen Daten und die Erfahrung berücksichtigt werden.

Für diese Abweichungen gibt es verschiedene Gründe da für, daß die empirischen Daten sich von den theoretisch vor ausgesagten Ergebnissen unterscheiden. Das Hornhautgewebe besteht aus Kollagenfasern, die unter Spannung stehen. Wenn die Fasern durch die Ablation "geschnitten" oder "durchge trennt" werden, könnte zusätzliches Wasser im Kollagen ab sorbiert werden, wodurch das erhaltene Ablationsprofil be einflußt würde. Das Ergebnis könnte auch durch Verdünnen der Hornhaut und das damit verbundene "Ausbauchen" oder "Verzie hen" der behandelten Hornhaut beeinflußt werden.

Außerdem ist die Abweichung tatsächlicher Behandlungen von den theoretischen Ergebnissen für nachfolgende Ablati onsbehandlungen wichtig. Es hat sich gezeigt, daß, wenn eine nachfolgende Ablationsbehandlung für eine Hornhaut ausge führt wird, eine weitaus geringere Ablation erforderlich ist, als vorausgesagt würde, um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen. Daher ist nur ein Teil der vorausgesagten Ablati on erforderlich. Typischerweise würde dieser Anteil etwa 40 bis 80% des theoretisch vorausgesagten erforderlichen Abla tionsgrades und vorzugsweise etwa 60% der theoretisch erfor derlichen Ablation betragen.

Wenn weitere empirische Daten gewonnen werden, können immer präzisere Ergebnisse erhalten und weitere Variablen berücksichtigt werden. Beispielsweise könnten schließlich die Dicke der Hornhaut, ob die Behandlung eine "Wiederbe handlung" ist, und andere Variablen in der empirisch entwic kelten Behandlung faktorisiert werden. Durch weitere empiri sche Daten können weiter Behandlungsabläufe nicht nur, für Myopie, Hyperopie und Astigmatismus entwickelt werden, son dern auch für Fehler höherer Ordnung. Wiederum können durch Festlegen eines bekannten "Startpunkts" die Daten angewendet werden.

Aufgrund dieser Differenzen zwischen den theoretischen und den empirischen Ergebnissen ist es in einer zweistufigen Behandlung vorteilhaft, die Anfangsbehandlung 106 zu verwen den, um ein refraktives Fehlerprofil 108 zu erhalten, für das empirische Daten verfügbar sind. Daher werden, wenn durch die Anfangsbehandlung 106 ein refraktives Fehlerprofil 108 erhalten wird, für das z. B. einfach eine Myopiekorrektur von -2,00 Dioptrien bei -1,00 Dioptrien Astigmatismus erfor derlich ist, für solche refraktiven Behandlungen geschicht liche, empirische Daten verfügbar sein, auf die Chirurgen zugreifen können, so daß jegliches theoretisches Ablations profil geeignet abgeglichen und das gewünschte Ergebnis er halten werden kann.

Die Fig. 4A und 4B zeigen zwei alternative Verfahren zum Berechnen der Anfangsbehandlung 106 und der nachfolgen den Behandlung 110. In Fig. 4A ist das bevorzugte Verfahren in einer Seiten-Schnittansicht eines Gesamtbehandlungspro fils 400 dargestellt, das aus dem refraktiven Fehlerprofil 100 von Fig. 1 hergeleitet wird. Das Gesamtbehandlungsprofil 400 ist ein Beispiel eines Behandlungsablaufs zur volumetri schen Gewebeentfernung unter Verwendung eines LASIK- Verfahrens, durch das z. B. das refraktive Fehlerprofil 100 eines Auges korrigiert würde. Solche Behandlungen wurden früher in einem einzigen Schritt ausgeführt. Wie vorstehend beschrieben, wird die Behandlung gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren jedoch in zwei Schritten angewendet, wobei in ei nem ersten Schritt ein durch den kreuzschraffierten Bereich dargestellter Behandlungsablauf 402 und in einem zweiten Schritt ein im wesentlichen symmetrischer Behandlungsablauf 404 ausgeführt wird. Um dieses zweistufige Verfahren zu ent wickeln, wird zunächst das erforderliche refraktive Profil 400 basierend auf dem refraktiven Fehlerprofil 100 erzeugt. Dann wird in Fig. 4A durch ein Programm ein Profil 406 mit größtem Symmetriegrad für die Entfernung von Gewebe be stimmt, das entfernt werden könnte, um das Gesamtprofil 400 zu erhalten. Dann wird diese Behandlung 406 von dem Behand lungsprofil 400 "subtrahiert", wodurch das geeignete Behand lungsprofil 402 zum Korrigieren der groben Dezentrierung er halten wird. Dann wird das Profil 402 in der Anfangsbehand lung 106 entfernt, woraufhin das Auge erneut refraktiv ana lysiert wird, und dann wird eine nachfolgende Behandlung für die Reststruktur erzeugt. Wie vorstehend diskutiert wurde, ist das Profil dieser nachfolgenden Behandlung dem Profil 404 im wesentlichen gleich, es ist jedoch nicht notwendiger weise identisch, weil das Auge als Ergebnis der Anfangsbe handlung 106, in der das Profil 402 entfernt wurde, eine ge ringfügige Formänderung erfahren haben könnte.

Fig. 4B zeigt ein noch anderes alternatives Verfahren, das vom gleichen Profil 400 ausgeht, wobei in diesem Fall jedoch eine größere Gewebemenge in einem Anfangsprofil 408 entfernt wird. In diesem Fall wird ein asymmetrisches Be handlungsprofil 410 berechnet, das jedoch nicht der maxima len symmetrischen Behandlung entspricht, die auf das Auge anwendbar ist. Stattdessen wird ein weniger symmetrisches Behandlungsprofil 410 vom Gesamtbehandlungsprofil 400 sub trahiert. Dann wird die Anfangsbehandlung 406 unter Verwen dung des Profils 408 bereitgestellt.

Bei diesem Verfahren von Fig. 4B kann durch die An fangsbehandlung 106 ein Ergebnis erhalten werden, das "nä her" an dem gewünschten Endergebnis liegt, wobei jedoch noch immer ein ausreichendes "Polster" zurückbleibt, gemäß dem mehr oder weniger Gewebe entfernt werden kann als ansonsten gemäß dem Behandlungsprofil 410 vorausgesagt würde. D. h., wenn die Gesamtbehandlung 400 anfangs für das Auge ausge führt wurde und dann eine nachfolgende Behandlung 110 ausge führt wurde, würde typischerweise zusätzliches Gewebe ent fernt, das ansonsten unter Verwendung des zweistufigen Pro zesses nicht hätte entfernt werden müssen. Wenn die durch das refraktive Zwischenprofil 108 dargestellte symmetrische Minderkorrektur verbleibt, wird durch die nachfolgende Be handlung 110 eine exakte erforderliche Gewebemenge entfernt, wodurch ein voraussagbares Ergebnis erhalten wird. Ein Pro blem bei diesem Verfahren besteht jedoch darin, daß, je grö ßer die in der Anfangsbehandlung 106 entfernte Gewebemenge ist, desto größer ist die Unsicherheit in der Voraussage des Ergebnisses dieser Behandlung, so daß es schwieriger ist, für die nachfolgende Behandlung 110 ein symmetrisches re fraktives Fehlerprofil als das refraktive Fehlerprofil 108 zu erhalten.

Obwohl auch durch symmetrische Behandlungen von Zustän den, z. B. Myopie, Hyperopie und Astigmatismus, typischerwei se refraktive Endergebnisse erhalten werden, die sich vom vorhergesagten Ergebnis unterscheiden, sind diese Unter schiede basierend auf empirischen Daten vorhersagbar. D. h., basierend auf der Hornhautdicke, Oberflächenprofilen, Vorbe handlungen und anderen Parametern können Ärzte vorhersagen, inwieweit der tatsächliche refraktive Behandlungsablauf "angepaßt" werden muß, um das optimale Endergebnis zu erzie len. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Techniken oder Verfahren, wie in den Fig. 4A und 4B dargestellt, wird zunächst das Auge so behandelt, daß ein refraktiver Fehler verbleibt, dieser refraktive Fehler ist jedoch derart, daß er in hohem Maße vorhersagbar behandelt werden kann. Im er sten Schritt werden daher grobe Asymmetrien im Auge elimi niert, wodurch eine allgemein symmetrische Struktur erhalten wird (obwohl noch immer einige Ungleichmäßigkeiten höherer Ordnung und einige Ungleichmäßigkeiten niedriger Ordnung vorhanden sein können), und dann kann das symmetrische re fraktive Fehlerprofil in hohem Maße vorhersagbar behandelt werden, so daß das gewünschte Endergebnis erzielt wird.

Fig. 5 zeigt eine typische Kombination aus einem Topo graphiesystem T, einem Computersystem C und einem Excimerla ser-Augenoperationssystem E, die miteinander gekoppelt sind, um erfindungsgemäße Techniken oder Verfahren auszuführen. Ein solches System ist beispielsweise im US-Patent Nr. 5891132 von Hohla beschrieben, auf das hierin durch Verweis Bezug genommen wird. Das Topographiesystem T kann eines der vorstehend beschriebenen Systeme oder ein anderes refrakti ves Diagnosesystem sein, und der Computer C ist allgemein ein IBM-kompatibler Personalcomputer, der vorzugsweise einen Hochleistungsprozessor aufweist. Das Lasersystem E kann ei nes einer Vielfalt von Systemen sein, z. B. das System Kera cor 217 von Technolas GmbH, Dornach, Deutschland.

Im allgemeinen läuft auf dem Computersystem C ein Pro gramm, das einen Behandlungsablauf basierend auf Parametern entwickelt, die durch Ärzte bereitgestellt werden, sowie auf Daten vom Topographiesystem T. Es kann allgemein in Abhängig keit vom Typ des Excimerlasersystems E verschiedenartige Al gorithmen verwenden. Wenn im Excimerlasersystem E eine rela tiv große feste Licht- oder Strahlfleckgröße verwendet wird, können beispielsweise Algorithmen verwendet werden, die in der internationalen Patentveröffentlichung WO 96/11655 (PCT- Anmeldung Seriennr. PCT/EP95/04028) beschrieben sind, um ei nen Behandlungsablauf basierend auf einem refraktiven An fangsprofil und einem gewünschten refraktiven Profil zu ent wickeln. Durch verschiedene Lasersysteme und Algorithmen wird eine Behandlung ungleichmäßiger refraktiver Fehler er möglicht, und es sollte eine für ein bestimmtes Lasersystem geeignete Software verwendet werden, um die in den Fig. 4A und 4B dargestellten refraktiven Profile zu entwickeln.

Für die Anwendung der Technik können verschiedene Sy steme verwendet werden, z. B. ein Excimerlasersystem, ein thermisches System, radiale Keratotomie- oder verwandte Sy steme, und es können verschiedene Diagnosewerkzeuge verwen det werden, z. B. ein Oberflächentopographieanalysesystem, ein Wellenfrontanalysesystem, und ähnliche.

Die vorstehende Offenbarung und die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dienen lediglich zum Darstellen und Erläutern der Erfindung, und innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung können verschiedene Änderungen von Komponenten, Schaltungselementen, Schaltungskonfigura tionen und Signalverbindungen sowie im Detail der darge stellten Schaltung und Konstruktion und im Betriebsverfahren vorgenommen werden.

Bezugszeichenliste Fig. 1

initial treatmen: Anfangsbehandlung
follow up treatment; nachfolgende Behandlung

Fig. 3

300

refraktive Diagnoseanalyse

302

Erzeugung und Anwendung einer Behandlung zum Korri gieren eines Dezentralisierungsfehlers

304

refraktive Diagnoseanalyse

306

Erzeugung und Anwendung einer Behandlung zum Korri gieren einer Defokussierung oder anderer Fehler

Claims

1. Verfahren zum Korrigieren asymmetrischer refraktiver Fehlerprofile des Auges mit den Schritten:
Bestimmen des refraktiven Fehlerprofils des Auges;
Korrigieren des refraktiven Fehlers des Auges, um ein im wesentlichen zentriertes refraktives Fehlerzwi schenprofil des Auges zu erhalten;
Bestimmen des refraktiven Fehlerzwischenprofils des Auges; und
Korrigieren des refraktiven Fehlerzwischenprofils des Auges, um eine vollständig korrigiertes refraktives Fehlerprofil des Auges zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Korrekturschritte den Schritt zum Ausführen einer PRK- Behandlung aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Korrekturschritte den Schritt zum Ausführen einer LASIK-Behandlung aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Bestimmungsschritte den Schritt zum Bestimmen der Ober flächentopographie des Auges aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Oberflächentopo graphie unter Verwendung eines höhenbasierten Topogra phiesystems bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Bestimmungsschritte ferner das Bestimmen des Fehlerpro fils unter Verwendung von Oberflächenhöhendaten und ei nes Strahlverfolgungsverfahrens aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Bestimmungsschritte ferner den Schritt zum Bestimmen von Wellenfrontaberrationen des Auges aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Korrektur schritt den Schritt zum Korrigieren von Augenfehlern sowohl hoher als auch niedriger Ordnung aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im zweiten Korrektur schritt Defokussierung und Astigmatismus korrigiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei Defokussierung und Astigmatismus unter Verwendung empirischer Daten korri giert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Korri gieren des refraktiven Fehlerzwischenprofils des Auges in einem einzigen Korrekturvorgang ausgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Bestim mungsschritt innerhalb von Minuten nach dem ersten Kor rekturschritt ausgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Bestim mungsschritt nicht eher als eine Woche nach dem ersten Korrekturschritt ausgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Bestimmungs schritt ferner das Bestimmen des refraktiven Fehlers des Auges aufweist, das zuvor behandelt wurde.

15. System zum Berechnen einer refraktiven Behandlung des Auges, wobei das System ein Programm aufweist, das, wenn es ausgeführt wird, ein erstes Behandlungsprofil basierend auf refraktiven Augendaten berechnet, wobei das erste Behandlungsprofil dazu geeignet ist, eine in den refraktiven Augendaten vorhandene Dezentrierung zu eliminieren, ohne die refraktiven Augendaten vollstän dig zu korrigieren.

16. System nach Anspruch 15, wobei das erste Behandlungs profil im wesentlichen alle Fehler mit Ausnahme von Myopie, Hyperopie und Astigmatismus korrigiert.

17. System nach Anspruch 15, wobei das Profil für ein vor gegebenes Excimerlaser-Augenchirurgiesystem berechnet wird.

18. System zum Korrigieren refraktiver Fehler in einem Auge in mehr als einem Schritt mit:
einem refraktiven Diagnosewerkzeug zum Bereitstel len refraktiver Augendaten, einschließlich Daten, die eine Dezentrierung eines refraktiven Fehlers darstel len;
einem refraktiven chirurgischen Korrektursystem zum Korrigieren des refraktiven Fehlers, einschließlich Dezentrierungen; und
einem Rechensystem, das die refraktiven Augendaten vom refraktiven Diagnoswerkzeug empfängt und Steuerda ten für das refraktive chirurgische Korrektursystem be reitstellt, wobei das Rechensystem ein Programm auf weist, das, wenn es ausgeführt wird, ein erstes Behand lungsprofil basierend auf refraktiven Augendaten be rechnet, wobei das erste Behandlungsprofil dazu geeig net ist, eine in den refraktiven Augendaten vorhandene Dezentrierung im wesentlichen zu eliminieren, ohne daß die refraktiven Augendaten vollständig korrigiert wer den.

19. System nach Anspruch 18, wobei das erste Behandlungs profil im wesentlichen alle Fehler mit Ausnahme von Myopie, Hyperopie und Astigmatismus korrigiert.

20. System nach Anspruch 18, wobei das Profil für ein vor gegebenes Excimerlaser-Augenchirurgiesystem berechnet wird.

21. System nach Anspruch 18, wobei das refraktive Diagnose werkzeug ein Wellenfrontsensor ist.

22. System nach Anspruch 18, wobei das refraktive Diagnose werkzeug ein Topographiesystem ist.

23. System nach Anspruch 22, wobei das Topographiesystem ein oberflächenhöhenbasiertes Topographiesystem ist, in dem ein Strahlverfolgungsverfahren verwendet wird.

24. System zum Berechnen eines schrittweisen refraktiven Behandlungsablaufs mit:
einem Computersystem, das refraktive Augendaten empfängt; und
einer Einrichtung zum Berechnen und Speichern ei nes ersten Behandlungsprofils, das dazu geeignet ist, eine in den refraktiven Augendaten vorhandene Dezen trierung im wesentlichen zu entfernen.

25. System zum Berechnen eines schrittweisen refraktiven Behandlungsablaufs mit:
einem Computersystem, das refraktive Augendaten empfängt; und
Computersoftware, die, wenn sie ausgeführt wird, ein erstes Behandlungsprofil basierend auf den refrak tiven Augendaten berechnet, wobei das erste Behand lungsprofil dazu geeignet ist, Fehler in den refrakti ven Augendaten so zu korrigieren, daß die Restfehler in den refraktiven Augendaten im wesentlichen einem be kannten Behandlungsablauf entsprechen.

26. System nach Anspruch 25, wobei der bekannte Behand lungsablauf für die Behandlung von Myopie, Hyperopie oder Astigmatismus geeignet ist.

27. Verfahren zum Berechnen eines refraktiven Behandlungs ablaufs mit den Schritten:
Berechnen eines Behandlungsablaufs, durch den Tei le der refraktiven Fehlerprofildaten korrigiert werden, um ein Restfehlerprofil zu erhalten, das einem bekann ten Behandlungsablauf entspricht; und
Speichern des berechneten Behandlungsablaufs.