DE10196226B3

DE10196226B3 - Vorrichtung zur Bestimmung und Verminderung dynamischer Positionierungsfehler eines Ablations-Lasers während refraktiver Laserchirurgie

Info

Publication number: DE10196226B3
Application number: DE10196226T
Authority: DE
Inventors: Winfried Teiwes; Michael Huppertz; Ralf Weise; Jörg Jacobs
Original assignee: SensoMotoric Instruments Gesellschaft fuer Innovative Sensorik mbH
Current assignee: Alcon Inc
Priority date: 2000-05-20
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: US8187258B2; JP2003534050A; US20030144651A1; DE10196226T1; AU2001260324A1; WO2001089438A3; WO2001089438A2

Abstract

Vorrichtung zur Synchronisierung eines refraktiven Lasersystems und eines Augenverfolgungs-Systems, aufweisend einen Synchronisierungs-Signalgenerator, der mit dem refraktiven Lasersystem und dem Augenverfolgungs-System verbunden ist, welcher, einen Ablations-Schuss auf das zu behandelnde Auge triggernd, ein Synchronisierungssignal dem refraktiven Lasersystem zur Verfügung stellt, und der ein Synchronisierungssignal dem Augenverfolgungs-System, eine Bilderfassung triggernd, zur Verfügung stellt, wobei die Erzeugung des Synchronisierungssignals in Übereinstimmung mit einem Zeitablaufschema stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitablaufschema derart ausgeführt ist, dass die Bilderfassung und die Laserablation koinzident erfolgen, wobei der Schuß i während der Bilderfassung des Bildes i + 1 erfolgt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anwendungen zur Verbesserung des Sehvermögens mittels klein oder großfleckiger scannender refractiver Laserchirurgie der Cornea, welche ausführlich in Elander, R., Rich, L. F., Robin, J. B.: ”Principles and Practice of Refractive Surgery”; W. B. Saunders Company, Philadelphia; 1^st ed., 1997 und in Seiler, T.: ”Refraktäre Chirurgie der Hornhaut”; Thieme, Stuttgart; 1^st ed., 2000 beschrieben ist. Hier wird die Cornea-Form durch eine Gesamtmenge von Hunderten bis Tausenden Laserschüssen durch ein vorberechnetes Ablationsprofil, entsprechend der beabsichtigten Änderung der Cornea-Form, welche in einer vorhergegangen Untersuchungsverfahren bestimmt wurde, angepasst. Die zeitliche Abfolge dieser Laserschüsse wird üblicherweise zusammen mit den Ablations-Koordinaten relativ zum Auge in einer sogenannten Schusstabelle vor der Laserbehandlung definiert. Während des chirurgischen Verfahrens wird der Laserfleck unter Verwendung einer Positionierungseinrichtung, z. B. eines X-Y-Scanner, positioniert.
So genannte Augenverfolger (Bildverarbeitungseinheiten) werden üblicherweise dazu verwendet, um die genaue Position des Auges relativ zum Lasersystem während dieses Verfahrens zu messen und um die Augenposition als Korrekturinformation der Laserpositionierungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, um die Augenbewegungen des Patienten zu kompensieren bevor jeder nachfolgende Laserschuss angewendet wird, wie in 1 beschrieben.
Beginnend mit dem Zeitpunkt der Augenpositionsmessung (Belichtungszeit) wird Zeit für Bilderfassung, Datentransfer und Bildverarbeitung, um die Augenposition zu erhalten, benötigt und für die Einrichtung der Positionierungseinrichtung auf die nächsten Ablationsposition, korrigiert mit der erhaltenen Augenposition (VERARBEITUNGS-VERZÖGERUNG). Normalerweise ist diese VERARBEITUNGS-VERZÖGERUNG in der Größenordnung von einigen Zehn Millisekunden. Mit neueren Hochgeschwindigkeitssystemen reduziert sich dieses VERARBEITUNGS-VERZÖGERUNG auf wenige Millisekunden. Eine weitere Verzögerung kann durch die Zeitdauer von der Vervollständigung der Einrichtung der Positionierungseinrichtung bis zur Verabreichung des Laserschuss (SYNCHRONISIERUNGS-VERZÖGERUNG) auf Grund fehlender oder ungenauer Synchronisation der Augenverfolgung mit dem Lasersystem auftreten. Diese SYNCHRONISIERUNGS-VERZÖGERUNG kann bis zu einer weiteren Zeitdauer des Abtastintervalls für die Augenverfolgung betragen, z. B. 16.67 ms für eine 60 Hz Abtastung der Augenverfolgung (siehe 7a).
Zusammen können beide Verzögerungen wegen der Augenbewegungen des Patienten zu erheblichen Positionierungsfehlern von Laserschüssen auf das Auge führen: Während schneller Augenbewegungen (Saccaden), welche während des chirurgischen Verfahrens vorhanden sind (obwohl der Patient einen Punkt während des refraktiven chirurgischen Verfahrens fixieren soll), kann ein Positionierungsfehler auf der Cornea von bis zu 2 mm mit einer gemeinsamen Gesamtverzögerungszeit von 50 ms auftreten. Größere Fehler treten nur in wenigen Prozent aller Laserschüsse auf, aber sie können zu einer ungenauen Form der Cornea führen, und folglich zu einer unvollkommenen Sehkorrektur.
Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der WO 1999/055216 A2 bekannt. Bei dieser Vorrichtung dient als Synchronisierungssignalgenerator eine rotierende Lochblende bzw. ein rotierender Spiegel, wobei das Signal mittels eines Fotodetektors aus IR-Impulsen gewonnen wird. Bei dieser gattungsgemäßen Vorrichtung wird ein Laserstrahl über das Auge geführt und die Reflexionsintensität gemessen, wobei beim Passieren des Limbus diese jeweils einen deutlichen Sprung aufweist. Aus diesem Signal kann dann die Augenposition ermittelt werden.
Da die Position des Limbus mit der ständigen und unvorhersehbaren Augenbewegung schwankt und mit dieser damit auch der Zeitpunkt des Auftretens des Steuerungssignals, erlaubt diese gattungsgemäße Vorrichtung hinsichtlich der Erzeugung des Synchronisierungssignals also nicht, die oben beschriebenen Fehler auszuschließen.
Die gegenwärtige Erfindung stellt eine Vorrichtung für die Messung und Verminderung von diesen dynamischen Positionierungsfehlern zur Verfügung.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Figuren
1) Ablaufdiagram des standardmäßigen Verfahrens für refraktive Laseroperationen.
2) Schematischer Aufbau und Verarbeitungsschema einer bevorzugter Ausführungsform.
3) Zeitablaufschema der Verarbeitung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform.
4) Schematische Darstellung des Belichtungspfades des Verfolgungslasers.
5) Ablaufdiagram eines fortgeschrittenen, eine Fehlerkorrektur beinhaltenden, Verfahrens für refraktive Laseroperationen.
6) Schematisches Blockschaltbild für die unterschiedlichen Synchronisierungen.
7) Konzeptionelles Zeitablaufschema für die in 6 beschriebenen, unterschiedlichen Synchronisierungsmethoden. Nicht maßstabgetreu.
8) Zeitablaufschema zur Herabsetzung der Belichtungsgszeit unter Verwendung einer gepulsten Belichtung (a) und unter Verwendung eines elektronischen Verschlusses (b).
Bevorzugte Ausführungsform
2 fasst die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zusammen: Das zu behandelnde Auge wird mit einer gepulsten Lichtquelle beleuchtet – bevorzugt durch Infrarot-LEDs oder Laserdioden mit Strahlformungsoptiken wie Kollimatorlinsen und Streulinsen, die das An/Aus-Signal von einem Synchronisations-Signalgenerator erhalten. Vom Auge reflektiertes Licht wird aus dem Belichtungspfad durch einen Strahlteiler auf die Kamera gekoppelt. Diese Kamera erfasst das Bild mit einem Zwischenzeilensensor [interline sensor], einem CCD- oder CMOS-Chip, der unabhängige Bilderfassung und Bildübertragung erlaubt. Andere Kameratypen könnten trotzdem ebenso benutzt werden, wie z. B. Standard-Video oder Hochgeschwindigkeits-Kameras. Der Begin der Bilderfassung (Belichtung) wird durch den Synchronisations-Signalgenerator gesteuert. Nach der Bilderfassung wird das Bild dann an den Augenverfolger übertragen, der die Augenposition und die Ablationsposition des vorhergegangenen Schuss auf dem Auge bestimmt. Die Scannereinrichtung wird dann mit den gemessenen Augen Koordinaten (x/y) versorgt, die für die Scannerspiegel in Winkel (a/β) transformiert werden, um den Ablationsstrahl auf die beabsichtigte Position auf dem Auge zu richten. Der Laser verabreicht, nachdem er vom Synchronisations-Signalgenerator ein Synchronisationssignal erhalten hat, den Ablations-Schuss auf das Auge. Ein infraroter Verfolgungs-Laserstrahl, der koaxial zum Ablationslaserstrahl ausgerichtet ist (durch Verwendung eines Spiegel und eines Strahlteilers, transparent für den Ablationslaserstrahl) dokumentiert die tatsächliche Ablationsposition auf dem Auge nach der dann in einem späteren Laserschuss korrigiert wird.
Die Zeitbeziehung von Bilderfassung, Belichtung, Bildverarbeitung, Laserpositionskontrolle und Laserabschuss wird durch den Synchronisierungs-Signalgenerator gesteuert.
Zeitablaufschema
Ein detaillierterer Einblick in die vorliegende Erfindung kann mit einem Zeitablaufschema, welches in 3 gezeigt wird, gegeben werden, da der zeitliche Ablauf und die Abfolge von Handlungen einen bedeutenden Teil der Erfindung bildet:
Der zeitliche Ablauf des ganzen Systems wird vom Synchronisierungs-Signalgenerator gesteuert, der das Synchronisierungssignal dem Abbildungssensor (CCD- oder CMOS-Chip) innerhalb der Kamera, der Belichtung und der Lasereinrichtung zur Verfügung stellt. Da einige Laser nicht in der Lage sind, mit einer äußeren Synchronisierung zu arbeiten, könnte das Synchronisierungssignal auch vom Lasergerät selbst gesteuert oder geliefert werden, wie es in 2 angedeutet wird (punktierter Pfeil).
Nach Berechnung des Ablationsprofils und der Erzeugung der Schusstabelle beginnt das Behandlungsverfahren mit der Bild-Integrationszeit des CCD- oder CMOS-Chip (Bildbelichtung), um ein Bild des Auges aufzunehmen (Bild 1). Die – bevorzugt infrarote – Belichtung wird nur während des Endes der Belichtungsgszeit angestellt, wodurch die wirksame Belichtungsgszeit des Abbildungssensors reduziert und damit die Verzögerung bis zur Bildübertragung minimiert wird (Details siehe 8a). Nach der Bilderfassung wird das Bild dann zeilenweise an den Augenverfolger übertragen. Der Augenverfolger beginnt nachdem er die erste Zeile des Bilds (Bild 1) erhalten hat bereits das Bild zu bearbeiten, um die Augenposition zu bestimmen (Augen-Koordinaten x_e(1), y_e(1)). Jede Zeile wird direkt nach der Übertragung an den Augenverfolger bearbeitet. Nachdem die letzte Zeile des Bildes übertragen und bearbeitet ist, führt der Augenverfolger letzte Berechnungen aus und sendet die bestimmten Augen-Koordinaten (x_e(1), y_e(1)) an die Scannereinrichtung.
Wegen der Überschneidung von Bildübertragung und der Bildverarbeitung („ontime-Bearbeitung”) kann die effektive Bildverarbeitungszeit auf die Bearbeitungszeit für eine Zeile plus die Zeit, die zur Beendung der Berechnung benötigt wird, reduziert werden. Die Scannereinrichtung verwendet die Augen-Koordinaten (x_e(1), y_e(1)) als Offset zur Bestimmung der Schusskoordinaten (x_s(1), y_s(1)) des Lasers im Koordinatensystem der Laserseinrichtung durch Hinzusummierung zu den beabsichtigten Schuss-Koordinaten (x_i(1), y_i(1)), z. B. x_s(1) = x_e(1) + x_i(1) und y_s(1) = y_e(1) + y_i(1). Da die meisten Scannereinrichtungen den Laserstrahl mit drehbaren Scannerspiegeln einrichten, werden die Schusskoordinaten (x_s(1), y_s(1)) in korrespondierende Winkel a(1), β(1) transformiert. Nachdem die Scannerspiegel auf diese Winkel eingerichtet sind, kann der Laserschuss (Schuss 1) verabreicht werden. Wegen Synchronisierung wird dieser Schuss (Schuss 1) während der Belichtungsgszeit des nachfolgenden Bilds (Bild 2) verabreicht. Diese Koinzidenz ermöglicht eine Bestimmung der eigentlichen Schuss-Koordinaten x_a(1), y_a(1) relativ zur Augenposition x_e(2), y_e(2) und der resultierenden Positionierungsfehler x_err(1) = x_a(1) – x_i(1) und y_err(1) = y_a(1) – y_i(1) zum Zeitpunkt der Erfassung des Bildes 2. Die Fehler werden während der Verarbeitung des Bildes 2 bestimmt und dazu benutzt, die Schusstabelle wie nachfolgend detaillierter beschrieben für nachfolgende Schüsse zu aktualisieren.
Im allgemeinen wird der Schuss i während der Bilderfassung des Bildes i + 1 mit den Schusskoordinaten x_s(i), y_s(i) verabreicht. Deswegen wird der Positionierungsfehler x_err(i) des Schusses i aus dem Bild i + 1 bestimmt. Wegen der Verarbeitungszeit kann die Schusstabelle wegen Fehlern im Schuss i nach Verabreichung von Schuss i + 1 aktualisiert werden.
Zur Verfügungsstellung der gleichen Frequenz für das Augenverfolgungssystem und den Ablations-Laser vermeidet nichtkonstante Gesamtverzögerungszeiten. Weiterhin stellt die Koinzidenz von Bilderfassung und Laserablation überdies die Möglichkeit zur Verfügung, eine Fehlerkorrekturmethode zu etablieren, da die tatsächliche Laserablationsposition mit einem Bild dokumentiert ist.
A) Fehlerbestimmung und Korrektur
Mit einem Fehlerkorrekturverfahren wird die Bedeutung von Verzögerung drastisch vermindert. Hier eröffnen wir die Möglichkeit zur Fehlerkorrektur durch zur Verfügungstellung von Verfahren zur Abschätzung oder Messung von auftretenden Positionierungsfehlern:
i) Abschätzung des Ablationspositionierungsfehler
Durch Synchronisation von Laserschüssen und Bilderfassung ohne eine zeitliche Verschiebung, d. h durch Koinzidenz von Laserschuss und Bilderfassung, erhält man ein Augenbild (Bild i) mit vorbekannten Einstellungen der Positionierungseinrichtung unter Verwendung der beabsichtigten Laserablationsposition (x_i(i – 1), y_i(i – 1)) und der kompensierenden Augenposition (x_e(i – 1), y_e(i – 1)), welche aus einem vorhergehendem Bild (Bild i – 1) erhalten wurde. Eine Möglichkeit besteht darin, wie in 6d gezeigt wird, den Laser mittels der Kamera zu triggern. Das resultierende Zeitablaufschema ist in 7 dargestellt.
Die Bildverarbeitung des gegenwärtigen Bildes (Bild i) erhält die Augenposition (x_e(i – 1), y_e(i – 1)) zum Zeitpunkt des Schusses i – 1. Wenn das Auge zwischen dem vorherigen Bild i – 1 und dem gegenwärtigen Bild i bewegt wurde, kann der Positionierungsfehler aus der Differenz von der gegenwärtigen Augenposition (x_e(i), y_e(i)) und der vorherigen Augenposition (x_e(i – 1), y_e(i – 1)) berechnet werden. Die abgeschätzte Ablationsposition kann durch Hinzusummation dieser Differenz zu der beabsichtigten Ablationsposition berechnet werden.
Beides, die Abschätzung der Ablationsposition und der Ablationsfehler, sind auch für Dokumentationszwecke, Qualitätskontrolle oder künftige Verbesserungen von Behandlungsverfahren sehr nützlich. Es ist überdies auch eine nützliche Information für Online-Diagnostiken wie Online-Topometrie oder Online-Pachymetrie.
ii) Verfolgungslaser für Messung der Laserpositionierung
Die Vorrichtung, die in 4 dargestellt ist, stellt während refraktiver Operationen eine augenblickliche Messung der Ablationsposition und des Positionierungsfehlers zur Verfügung: Zusätzlich zum Ablations-Laser (1) wird der Strahl eines Verfolgungslasers (2) koaxial in den optischen Pfad des Ablations-Laser eingefügt unter Verwendung von Spiegeln (3) und (4), wobei (4) für die Ablations-Laser Wellenlänge durchsichtig ist. Der Verfolgungslaser arbeitet typischerweise mit einer Wellenlänge im infraroten oder sichtbaren Bereich, der von der beobachtenden Kamera (7) des Augenverfolgers in festen Laserkoordinaten aufgefangen werden kann. Da der Rest des optischen Pfad (5) unverändert ist, treffen beide Laserstrahlen die Cornea (6) an der gleichen Position. Die Kamera (7) erfasst koinzident mit dem Laserschuss, ein Bild des Auges (beleuchtet mit sichtbarem oder infrarotem Licht (8)) zusammen mit der Reflektion des Verfolgungslaser auf der Cornea. Unter Verwendung von Bildverarbeitung wird die Augenposition (d. h. Bestimmung des Zentrums der Pupille oder der Iris) und die Verfolgungslaserposition (d. h. Bestimmung des Zentrums der Spiegelung des Laser auf der Cornea) relativ zum festen Lasersystem durch den Augenverfolger gemessen. Die Differenz zwischen beiden Messungen stellt eine tatsächliche Ablationsposition auf dem Auge oder der Cornea zur Verfügung.
Der Vergleich der beabsichtigten Ablationsposition mit den tatsächlichen Laserposition liefert den Positionierungsfehler.
Im Allgemeinen sind andere Implementierungen oder Ausführungsformen dieser Erfindung oder Kombination hiervon möglich, wie z. B.: Die Beleuchtung ist nicht auf den infraroten Bereich beschränkt. Andere Wellenlängen, wie sichtbares Licht oder Kombinationen könnten ebenso benutzt werden.
Eine Alternative zu der gepulsten Beleuchtung ist ein Verschluss an der Kamera, der auch die effektive Belichtungszeit einschränkt. Eine Kombination hiervon würde auch eine mögliche Ausführungsform sein, mit den Vorteilen, dass die Lichtmenge, die auf das Auge des Patienten fällt, mit dem Verschluss durch die Pulsung leicht zu steuern, und die effektive Belichtungszeit mit dem Verschluss zu steuern ist.
Die Abbildungseinrichtung könnte eine CCD- oder CMOS-Kamera oder auch ein Zeilensensor, etc. sein. Die Herabsetzung von Verzögerung durch Synchronisierung ist auch nicht auf Abbildungssysteme beschränkt: Elektrooculographie oder Scleral-Spiralen sind weitere mögliche Augenpositionsmessungseinrichtungen.
iii) Fehlerkorrekturverfahren
Das Vorhandensein einer Abschätzung oder einer Messung der Ablationsposition auf dem Auge und Berechnung der Positionierungsfehler erlaubt eine weitere Verminderung dieser Fehler durch dynamische Modifikation der Schusstabelle, wie in 5 dargestellt:
Dieses Verarbeitungsschema bietet mehrere Möglichkeiten zur Fehlerkorrektur oder Kombinationen hiervon an, für den Fall, dass eine Abweichung von der beabsichtigten Ablationsposition auftrat:

(i) Wiederbeschuss an den ursprünglich beabsichtigten Koordinaten, z. B., Durchführung einer Ablation an den selben augenbasierten Koordinaten, da der vorherige Schuss die Zielposition verfehlte. Dies könnte anschließend eingefügt werden oder dieser Schuss wird an das Ende des Schusstabelle anhängt. Wenn während des wiederholten Laserschusses ein weiterer signifikanter Positionierungsfehler auftritt, können weitere Wiederholungen unterlassen werden, um eine sichere Beendigung zu garantieren.
(ii) Auf Grund der Vielzahl von Schüsse, die für den vollständigen Ablationsprozess notwendig sind, es ist sehr wahrscheinlich dass ein fehlgeleiteter Schuss eine Abtragung auf der Cornea an einer Position verursacht, oder zumindest in naher Nachbarschaft einer Position, die ein Ergebnis eines künftigen Laserschusses sein sollte. Daher könnte die übrige Schusstabelle nach dieser Position durchsucht werden. Falls ein Eintrag in der Schusstabelle mit etwa diesen Koordinaten vorhanden ist, wird er von der nachfolgenden Bearbeitung ausgenommen. Dieses vermeidet eine zusätzliche Ablation an der identischen Position.

Es muss die Tatsache betont werden, dass ein falsch platzierter Schuss zwei Fehler in die Ablationsbehandlung einführt: Einer tritt auf, da der Laser die Cornea nicht an der beabsichtigten Position trifft, der andere Fehler tritt auf, weil der Laser die Cornea an einer anderen Position trifft. Mit den obigen Verfahren kann der erste Fehler immer ausgeglichen werden, und der zweite Fehler nur in dem Fall, wenn die unbeabsichtigte Schuss-Koordinaten in einer späteren Bearbeitung zu beschießen wären.
In Kombination mit Online-Diagnostiken wie Online-Topometrie oder Online-Pachymetrie könnte diese Erfindung dahingehend erweitert werden den tatsächlichen Ablationsfehler zu messen und bezüglich dieses Fehlers zu korrigieren.
B) Verzögerungsherabsetzung:
Die Gesamtverzögerungszeit, die aus BEARBEITUNGS-VERZÖGERUNG und SYNCHRONISATION-VERZÖGERUNG besteht und die resultierenden Positionierungsfehler können durch Synchronisierung der beteiligten Einrichtungen, z. B. des Augenverfolgungssystems und des Ablations-Lasers, reduziert werden:
i) Minimierung der Synchronisierungsverzögerung
Wird die gleiche Frequenz dem Augenverfolgungssystem und dem Ablations-Laser zur Verfügung gestellt, werden nicht-konstante Gesamtverzögerungszeiten vermieden. Wird die Phasenverschiebung zwischen Bilderfassung und Laserschuss auf die maximal mögliche Verarbeitungsverzögerung eingestellt, kann im Mittel durch Vermeidung der längsten Synchronisierungsverzögerungszeiten eine Herabsetzung der Synchronisierungsverzögerung erreicht werden. Ein mögliches Synchronisierungsschema und das resultierende Zeitablaufschema sind in 6b und 7b dargestellt. Durch Vergleich des Zeitablaufschemata von synchronisierten (7b) und nicht synchronisierten (7a) Aufbauten wird offensichtlich, dass Synchronisierung die ungewöhnlich langen Verzögerungen im unsynchronisierten Aufbau, d. h diese Fälle, in denen die Gesamtverzögerungszeit länger ist als die Zeit zwischen Bilderfassung und nachfolgendem Laserschuss, umgeht. In diesen Fällen sind die letzten vorhandenen Augenkoordinaten ”älter” als die eigentliche Verarbeitungsverzögerungen.
Im allgemeinen Fall können konstante Gesamtverzögerungszeiten erreicht werden, wenn das Laserschussintervall ein ganzzahliges Vielfaches des Scannerintervalls für die Augenverfolgung ist.
Eine alternative Möglichkeit zur Synchronisierung bietet die Möglichkeit eine Synchronisierungsverzögerung fast zu beseitigen. Dies wird erreicht durch triggern des Augenverfolgers durch den Synchronisations-Signalgenerator, welcher wiederum im Gegenzug die Positionierungseinrichtung nach Bildverarbeitung triggert, und dem Synchronisierungsgenerator der den Laser nach genauen Einrichtung triggert, wie es in 6c skizziert ist. Der Hauptzweck hierfür ist, Verzögerung wann immer möglich zu vermindern. Dies entspricht der Tatsache, dass die Augeverfolgung selbst, von der Komplexität der Eingabe abhängt, wobei dies zu unterschiedlichen Bildverarbeitungszeiten führt, und die Zeit, die benötigt wird, um die Positionierungseinrichtung einzustellen, hängt normalerweise von der zu überwindenden Entfernung zur Cornea ab. Das resultierende Zeitablaufschema ist in 7c dargestellt. Daher reduziert diese spezielle Form der Synchronisierung die Gesamtverzögerung durch Verminderung der (variablen) Verzögerungskomponenten auf die Verzögerungsmenge, welche sie tatsächlich zur Verarbeitung benötigen und nicht auf die maximal mögliche Verzögerung, die vorkommen könnte.
ii) Minimierung der Verarbeitungsverzögerung durch Reduktion effektiver Belichtungszeit
Neben der Minimierung der SYNCHRONIZATIONS-VERZÖGERUNG führt eine Minimierung der VERARBEITUNGS-VERZÖGERUNG zu einer Verkleinerung der Gesamtverzögerung und somit zu einer Verminderung von Positionierungsfehlern:
Mit einer gepulsten Beleuchtung, welche derartig synchronisiert ist, dass das Auge am Ende der Bilderfassung (= Integrationszeit der CCD oder CMOS-Kamera) mit hoher Intensität belichtet wird, wird die (effektive) Belichtung an das Ende der Bilderfassung verschoben, was zu einer kürzeren VERARBEITUNGS-VERZÖGERUNG führt. Der Grund für diese Reduktion ist, dass das gegenwärtig erworbene Bildergebnis von einem Zeitpunkt am Ende der Bilderfassungszeit stammt und somit ist die Zeitdauer zwischen dem Bild und der Zeit, zu welcher der Schuss verabreicht wurde, kürzer. Diese Zeitdauer ist äquivalent zur Verarbeitungsverzögerung. Das Zeitablaufschema ist in 8a dargestellt.
Ein äquivalentes Ergebnis wird durch die Verwendung einer (nicht notwendigerweise konstanten) Beleuchtung mit hoher Intensität in Kombination mit einem elektronischen Verschluss, d. h. eine Einrichtung, welche die effektive Integrationszeit, wie in 8b dargestellt, reduziert, erhalten. Dies erzeugt die gleiche Verschiebung zum Ende der Bilderfassung und wiederum eine kürzere VERARBEITUNGS-VERZÖGERUNG.
Beiden Verfahren ist gemein, dass die Intensität der Beleuchtung erhöht werden muss, um die Lichtmenge, die für jedes Bild aufgefangen wird, konstant zu halten. Sorgfalt muss allerdings walten, um die Intensitäten in einem aus medizinischer Sicht annehmbaren Bereich zu halten. Weiterhin haben diese Methoden den vorteilhaften Nebeneffekt, verschwommene Bilder auf Grund von Augenbewegungen zu vermeiden und zu einer genaueren Bestimmung der Belichtungszeit zu führen.

Claims

Vorrichtung zur Synchronisierung eines refraktiven Lasersystems und eines Augenverfolgungs-Systems, aufweisend einen Synchronisierungs-Signalgenerator, der mit dem refraktiven Lasersystem und dem Augenverfolgungs-System verbunden ist, welcher, einen Ablations-Schuss auf das zu behandelnde Auge triggernd, ein Synchronisierungssignal dem refraktiven Lasersystem zur Verfügung stellt, und der ein Synchronisierungssignal dem Augenverfolgungs-System, eine Bilderfassung triggernd, zur Verfügung stellt, wobei die Erzeugung des Synchronisierungssignals in Übereinstimmung mit einem Zeitablaufschema stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitablaufschema derart ausgeführt ist, dass die Bilderfassung und die Laserablation koinzident erfolgen, wobei der Schuß i während der Bilderfassung des Bildes i + 1 erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Augenverfolgungssystem eine Abbildungseinrichtung zur Erfassung eines Bildes des zu behandelnden Auges umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch charakterisiert, dass das Zeitablaufschema derartig ausgeführt ist, dass die Phasenverschiebung zwischen Bilderfassung und Laserablation auf die maximal mögliche Verzögerung, welche durch Bildverarbeitung verursacht ist, eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch charakterisiert, dass das Zeitablaufschema derartig ausgeführt ist, dass das Laserablations-Intervall ein ganzzahliges Vielfaches des Abtastintervalls zur Augenverfolgung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch charakterisiert, dass das Zeitablaufschema derartig ausgeführt ist, dass die Laserablation nachdem die Bildverarbeitung abgeschlossen ist und eine Scannereinrichtung positioniert ist, getriggert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch charakterisiert, dass die Abbildungseinrichtung zur Bilderfassung des zu behandelnden Auges eine CCD- oder CMOS-Kamera oder eine Standard Video- oder Hochgeschwindigkeit-Kamera oder ein Zwischenzeilen-Sensor, der unabhängige Bilderfassung und Bildübertragung erlaubt, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch charakterisiert, dass die Abbildungseinrichtung für die Augenpositionsmessung ein Zeilensensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch charakterisiert, dass das Augenverfolgungssystem einen Verfolgungslaser zur Messung der Laserablations-Positionierung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, dadurch charakterisiert, dass das Augenverfolgungssystem oder Lasersystem ein Fehlerkorrekturverfahren aufweist, welches die vom Augenverfolgungssystem erhaltene Augenposition und eine Abschätzung oder Messung der gegenwärtigen Ablations-Position verwendet.