DE102005013252A1

DE102005013252A1 - Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material

Info

Publication number: DE102005013252A1
Application number: DE200510013252
Authority: DE
Inventors: Jesús Miguel CABEZA-GUILLÉN
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-09-28

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers (2) gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines gepulsten Laserstrahls (3) auf die Oberfläche wird das Ablationsprogramm, ausgehend von dem Soll-Ablationsprofil, unter Berücksichtigung eines Wassergehalts des zu ablatierenden Materials erstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines gepulsten Laserstrahls auf die Oberfläche, ein Verfahren zur Bildung von Steuersignalen zur Steuerung einer Laserablationsvorrichtung zur Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil mittels Pulsen eines von der Laserablationsvorrichtung abgegebenen gepulsten Laserstrahls, sowie Mittel zur Durchführung dieser Verfahren.
Die Ablation, das heißt die Abtragung, von Material von einer Oberfläche eines Körpers mittels eines gepulsten Laserstrahls ist grundsätzlich bekannt. Bei der Ablation wird Laserstrahlung bzw. ein Laserstrahl auf die zu ablatierende Oberfläche gelenkt, an der Material des Körpers wenigstens einen Teil der Laserstrahlung absorbiert und bei hinreichender Intensität bzw. hinreichendem Energieeintrag von der Oberfläche entfernt wird. Die Laserablation kann daher dazu eingesetzt werden, einen Körper berührungslos mit hoher Genauigkeit, insbesondere auch bei nur geringen Abtragstiefen, zu formen.

Zur Formgebung sind verschiedene Verfahren der Laserablation bekannt. Bei einer Variante, die sich zum Abtrag von einem im Ablationsbereich näherungsweise sphärischen Körper eignet, werden Laserstrahlpulse auf die Oberfläche gelenkt, wobei gemäß einem vorgegebenen Ablationsprogramm der Zielort, auf den der jeweilige Puls gelenkt werden soll, und die Form und Größe des Strahlquerschnitts auf der Oberfläche, eingestellt werden. Häufig ist dabei der Zielort für alle Pulse konstant und wird dann nicht explizit angegeben.

Bei einer anderen, besonders wichtigen Variante, die auch als "spot-scanning"-Verfahren bezeichnet wird, wird Material von der Oberfläche abgetragen, indem ein gepulster Laserstrahl gemäß einem vorgegebenen Ablationsprogramm über die Oberfläche geführt wird. Unter dem Ablationsprogramm wird dabei eine Folge von Zielorten auf der Oberfläche bzw. von entsprechenden die Lagen der Zielorte wiedergebende Daten verstanden, auf die jeweils wenigstens ein Puls des Laserstrahls gelenkt werden soll. Sind die Strahl- bzw. Pulseigenschaften der verwendeten Laserstrahlung veränderbar, kann das Ablationsprogramm weiter wenigstens eine Angabe enthalten, die eine Strahl- oder Pulseigenschaft, insbesondere die Energie des Pulses oder die Fluence, das heißt die Energie des Pulses bezogen auf die bestrahlte Fläche ermittelt auf einer orthogonal zu der Richtung des Laserstrahls an der Oberfläche des Körpers angeordneten Ebene, angibt. Arbeitet der Laser während einer Ablation mit einer konstanten Pulsenergie bzw. Fluence, brauchen Daten, die die Pulsenergie oder Fluence angeben, nicht für jeden Puls bzw. Zielort angegeben zu werden.

Das Ablationsprogramm wird ausgehend von einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil ermittelt, d.h. der Angabe gewünschter Ablationstiefen bzw. Tiefen des Abtrags des zu ablatierenden Materials durch die Pulse in Abhängigkeit von dem Ort auf der Oberfläche. Zur Erstellung des Ablationsprogramms wird häufig davon ausgegangen, daß jeder Puls ein Einzelpuls-Ablationsvolumen abträgt, das durch den Querschnitt des Laserstrahls an der für diesen Zweck als orthogonal zur der Strahlrichtung angenommenen Oberfläche und durch die Ablationstiefe gegeben ist. Treffen mehrere Pulse an demselben Ort auf, summieren sich die Ablationstiefen, so daß insgesamt eine größere Tiefe erzielt wird. Das Ablationsprogramm wird nun so bestimmt, daß durch Abgabe der Pulse entsprechende Einzelpuls-Ablationsvolumina an den durch das Ablationsprogramm vorgegebenen Zielorten von der Oberfläche so abgetragen werden, daß insgesamt möglichst gut das gewünschte Soll-Ablationsprofil erreicht wird.

Um durch die Ablation das gewünschte Ablationsprofil, das heißt das Soll-Ablationsprofil, möglichst genau zu erhalten, ist es wesentlich, daß bei der Erstellung des Ablationsprogramms die abtragende Wirkung eines einzelnen Pulses gut bekannt ist.

Ein wichtiger Anwendungsbereich der Laserablation nach dem sogenannten „spot-scanning"-Verfahren ist die Laserablation von Kunststofflinsen, beispielsweise Kontaktlinsen, oder insbesondere auch von Hornhautgewebe bei der photorefraktiven Keratektomie (PRK) bzw. LASIK zur Korrektur von Fehlsichtigkeit insbesondere des menschlichen Auges.

Bei der Behandlung der Fehlsichtigkeit des menschlichen Auges durch Ablation mit einem Excimerlaser wird die Cornea bzw. Hornhaut des Auges durch Ablation so geformt, daß ein refraktiver Fehler, der die Fehlsichtigkeit bedingt, möglichst weitgehend beseitigt wird. Mit konventionellen Verfahren kann die gewünschte Refraktion in etwa 95% der Fälle bis auf etwa +/- 1 Dioptrie genau erreicht werden.

In Einzelfällen können jedoch Nachtsichtprobleme und eine Reduktion der Kontrastempfindlichkeit beim Dämmerungssehen auftreten, die auf Änderungen in der Asphärizität der Hornhaut durch die laserchirurgische Behandlung zurückzuführen sind. Die Cornea ist bei einem gesunden bzw. nicht fehlsichtigen Auge eher gestreckt und weist eine negative Asphärizität mit Werte des Aspärizitätsparameters Q von etwa –0,25 auf. Diese Asphärizität kompensiert sphärische Aberrationen der Linse des Auges. Nach einer laserchirurgischen Behandlung von Kurzsichtigkeit ist die Cornea tendenziell eher abgeflacht, wobei die Asphärizität wesentlich größer ist als bei dem gesunden bzw. nicht fehlsichtigen Auge. Diese Abweichungen können wenigstens teilweise dadurch bedingt sein, daß das durch die Ablation erreichte Ist-Ablationsprofil von dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil abweicht.

Zur Verbesserung der Ablation sind in WO 95/27534 ein Verfahren und ein System zur Durchführung photorefraktiver Keratektomie zur Herstellung einer gewünschten refraktiven Korrektur des Cornea-Gewebes beschrieben. Das Verfahren und das System verwenden eine Steuerung der Wirkung von Flüssigkeit auf der Oberfläche der Cornea, um den störenden Einfluß der Flüssigkeit auf den gewünschten Ablationsprozeß unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Wasserhalts der Cornea zu reduzieren. Es wird vorgeschlagen, die mittlere Wiederholrate von auf die Cornea-Oberfläche abgegebenen Pulsen zu steuern, um ein Ansammlung der Flüssigkeit zwischen den Pulsen zu reduzieren, ohne die Cornea zu dehydrieren, oder eine erhöhte Fluence des auf die Cornea-Oberfläche abgegebenen Pulses zu wählen, um die Wirkung einer Ansammlung von Flüssigkeit an der Cornea-Oberfläche zu reduzieren. Weiter wird vorgeschlagen, daß vor der Abgabe eines zur Ablation vorgesehenen Pulses auf einen Ort diesem Verdampfungsenergie zugeführt wird.

Die bekannten Verfahren lassen jedoch noch Raum für die Verbesserung der Genauigkeit der Ablation durch Verwendung eines verbesserten Ablationsprogramms.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines gepulsten Laserstrahls auf die Oberfläche, zu schaffen, das durch die Eigenschaften des Körpers bedingte Abweichungen zwischen dem Soll-Ablationsprofil und dem tatsächlich bei Ablation unter Verwendung des Ablationsprogramms erzielten Ist-Ablationsprofil gering hält. Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Mittel zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines gepulsten Laserstrahls auf die Oberfläche, bei dem das Ablationsprogramm ausgehend von dem Soll-Ablationsprofil unter Berücksichtigung eines Wassergehalts des zu ablatierenden Materials erstellt wird.

Unter einem Ablationsprogramm, insbesondere dem mittels des erfindungsgemäßen Erstellungsverfahrens erstellten, zur Ablation zu verwendenden Ablationsprogramm wird, wie eingangs beschrieben, wenigstens eine Angabe einer Folge von Strahlformen eines gepulsten Laserstrahls und/oder Zielorten oder -richtungen verstanden, mit denen bzw. auf die bzw. in die Pulse des Laserstrahls abgegeben werden. Zusätzlich kann das Ablationsprogramm entweder für die gesamte Folge einen Wert der Pulsenergie bzw. Fluence oder für jeden Puls oder Gruppen von Pulsen jeweils einen Wert der für den Puls bzw. die Pulsgruppe zu verwendenden Pulsenergie bzw. Fluence enthalten oder vorgeben. In dem zweiten Fall können die Werte abhängig vom Zielort sein. Unter dem Ablationsprofil wird dabei eine Angabe der Tiefe der Ablation in Abhängigkeit vom Ort auf der Oberfläche oder von einer Richtung des Laserstrahls bezogen auf den Körper verstanden. Es kann sich also um ein gewünschtes, theoretisches oder tatsächliches Profil handeln.

Das Verfahren ist zur Erstellung eines Ablationsprogramms geht aus von einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil. Das Soll-Ablationsprofil kann in beliebiger Weise angegeben werden. Beispielsweise kann es durch Punkte auf einem vorgegebenen Punktraster in einer Bezugsebene und den Punkten jeweils zugeordnete Ablationstiefenangaben gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich das Soll-Ablationsprofil durch wenigstens eine durch wenigstens einen Funktionsparameter parametrisierte Funktion und einen Wert des Funktionsparameters anzugeben, wobei die Funktion und der Wert des Funktionsparameters so gewählt sind, daß die Funktion in Abhängigkeit von dem Wert des Funktionsparameters und vom Ort in der Bezugsebene die Ablationstiefe angibt. Bei einer Darstellung durch Funktionen können beispielsweise Polynome, Splines, Zernike-Polynome oder andere Darstellungen verwendet werden.

Das Verfahren ist zur Erstellung eines Ablationsprogramms zur Ablation von wasserhaltigem Material vorgesehen. Das Wasser kann dabei in beliebiger Konzentration oder mit einem beliebigen Gewichts- oder Volumenanteil in dem Material enthalten sein, wobei das Material jedoch als wenigstens auf einer Zeitskala von Minuten im wesentlichen formstabil angenommen wird. Das Wasser kann dabei in eine Matrix eingelagert oder, vorzugsweise physikalisch, an einen weiteren Stoff des Materials gebunden sein. Insbesondere kann es sich bei dem Material um biologisches Gewebe handeln. Besondere bevorzugt kann das Verfahren für die Ablation von Material der Cornea des menschlichen Auges verwendet werden. Zur Berücksichtigung des Wassergehalts kann dieser insbesondere in Form entsprechender Daten gegeben sein. Das Wasser kann selbstverständlich noch weitere Stoffe beinhalten, beispielsweise Salze oder andere gelöste Stoffe.

Die Erfindung beruht unter anderem auf dem Gedanken, daß die mit Abgabe eines Laserpulses auf den Körper bewirkte Ablationstiefe, bis zu der mit dem einzelnen Laserpuls Material ablatiert wird, von dem Wassergehalt in dem zu ablatierenden Volumen abhängt. Diese Abhängigkeit könnte beispielsweise dadurch bedingt sein, daß zur Ablation die Energie eines Pulses zur Ablösung des gesamten Materials einschließlich des darin enthaltenen Wassers dient. Das Wasser kann eine andere Absorption für die Laserstrahlung und eine andere Verdampfungswärme aufweisen als wenigstens ein anderer Stoff, den das Material umfaßt. Ändert sich der Wassergehalt, können sich aufgrund der geänderten Zusammensetzung des Materials auch dessen Ablationseigenschaften ändern.

Der Wassergehalt wird nun bei der Erstellung des Ablationsprogramms vorzugsweise derart berücksichtigt, daß das bei einer Ablation entsprechend dem Ablationsprogramm erzielte Ist-Ablationsprofil möglichst gut dem Soll-Ablationsprofil entspricht. Ziel ist dabei in erster Linie die Berücksichtigung des Wassergehalts als Vorgabe für die Vorgabe der Eigenschaften und Zielorte abzugebenden Pulse, nicht aber die Beeinflussung des Wassergehalts beispielsweise in dem Sinn, daß dieser konstant gehalten wird. Es wird also nicht versucht, durch Wahl der Ablationsbedingungen den Wassergehalt des Körpers, beispielsweise der Cornea oder einen Flüssigkeitsfilm auf dem Körper möglichst konstant zu halten, sondern es wird das Ablationsprogramm dem vorgefundenen oder dem erwarteten Wassergehalt des Körpers angepaßt.

Die Berücksichtigung des Wassergehalts kann insbesondere in der Form erfolgen, daß die Abhängigkeit der ablatierenden Wirkung eines Pulses von dem Wassergehalt, insbesondere einer Variation des Wassergehalts, und gegebenenfalls zusätzlich der Änderung des Wassergehalts durch die Ablation erfaßt wird. Variationen des Wassergehalts können insbesondere zum einen bei einem Körper örtlich und im Verlauf der Ablation, also zeitlich, und zum anderen zwischen mehreren Körpern als Abweichung von einem typischen, beispielsweise statistischen, Mittelwert auftreten.

Die Berücksichtigung des Wassergehalts erlaubt die Erstellung eines Ablationsprogramms, das bei Ablation zu einem Ist-Ablationsprofil führt, das dem Soll-Ablationsprofil auch bei von Ablation zu Ablation variierenden Wassergehalten oder bei in dem Material variierenden Wassergehalten sehr nahe kommt oder mit diesem übereinstimmt. Dies ist insbesondere bei Ablation an biologischem Gewebe von großem Vorteil.

Das Ablationsprogramm kann noch von weiteren Größen abhängen, beispielsweise von Strahlparametern wie dem Strahldurchmesser an der Oberfläche des Körpers, der verwendeten Pulsenergie oder Fluence, der Pulswiederholrate, sowie von weiteren Materialeigenschaften des zu ablatierenden Materials.

Das erfindungsgemäße Erstellungsverfahren kann mittels einer erfindungsgemäßen Erstellungsvorrichtung durchgeführt werden. Eine solche Vorrichtung zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines über die Oberfläche geführten, gepulsten Laserstrahls auf die Oberfläche, umfaßt eine Datenverarbeitungseinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstellung eines Ablationsprogramms ausgebildet ist.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann insbesondere einen Prozessor zur Abarbeitung eines Computerprogramms aufweisen, mittels dessen das Ablationsprogramm entsprechend dem erfindungsgemäßen Erstellungsverfahren erstellbar ist, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird, sowie einen Speicher, in dem das Programm gespeichert ist. Darüber hinaus kann die Datenverarbeitungseinrichtung noch über eine physische und/oder Software-Schnittstelle verfügen, über die das Soll-Ablationsprofil oder Daten zu dessen Berechnung in die Vorrichtung einlesbar bzw. eingebbar sind. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn bei verschiedenen Ablationen jeweils ein anderes Soll-Ablationsprofil verwendet werden soll.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung von Steuersignalen zur Steuerung eines Lasers einer Laserablationsvorrichtung zur Abgabe eines gepulsten Laserstrahls und/oder einer Ablenkeinrichtung der Laserablationsvorrichtung zur Ablenkung des Laserstrahls, um wasserhaltiges Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil mittels Pulsen eines gepulsten Laserstrahls zu ablatieren, bei dem mit dem erfindungsgemäßen Erstellungsverfahren ein Ablationsprogramm für das vorgegebene Soll-Ablationsprofil erstellt wird und entsprechend dem Ablationsprogramm Steuersignale an den Laser und/oder die Ablenkeinrichtung abgegeben werden.

Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung auch eine Vorrichtung zur Bildung von Steuersignalen für einen Laser und/oder eine Ablenkeinrichtung einer Laserablationsvorrichtung, um wasserhaltiges Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil mittels Pulsen eines gepulsten Laserstrahls zu ablatieren, wobei die Vorrichtung eine erfindungsgemäße Erstellungsvorrichtung zur Erstellung eines Ablationsprogramms aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil und eine Steuereinrichtung zur Abgabe von Steuersignalen gemäß dem erstellten Ablationsprogramm an den Laser und/oder die Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des von dem Laser abgegebenen Laserstrahls umfaßt.

Die Steuereinrichtung, mittels derer die Steuersignale gebildet und vorzugsweise abgegeben werden, kann dabei unabhängig von der Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet und mit dieser durch eine Datenverbindung zur Übermittlung des Ablationsprogramms verbunden sein. Vorzugsweise ist sie wenigstens teilweise durch Einrichtungen der Datenverarbeitungseinrichtung realisiert, mittels derer durch das Ablationsprogramm in Verbindung mit entsprechenden Schaltungen der Steuereinrichtung Steuerbefehle an den Laser und/oder die Ablenkeinrichtung abgegeben werden können, wodurch sich in vorteilhafter Weise ein besonders einfacher Aufbau ergibt. Die Ablenkeinrichtung und der Laser sind dabei in Abhängigkeit von dem von der Erstellungsvorrichtung erstellten Ablationsprogramm durch die gebildeten Steuersignale so steuerbar, daß Pulse des gepulsten, von dem Laser abgegebenen Laserstrahls auf entsprechende Zielorte auf der Oberfläche gelenkt werden.

Die Laserablationsvorrichtung kann insbesondere die Steuersignalbildungsvorrichtung umfassen, wodurch sich der Vorteil eines besonders kompakten Aufbaus ergibt. Vorzugsweise ist daher bei der Laserablationsvorrichtung der Laser und/oder die Ablenkeinrichtung mit der Steuereinrichtung über eine entsprechende Steuerverbindung verbunden.

Eine Ablation nach dem eingangs bereits erwähnten "spot scanning"-Verfahren hat den Vorteil, daß einfach weitgehend beliebige Ablationsprofile ablatiert werden können. Das Erstellungsverfahren und die Erstellungsvorrichtung dienen daher vorzugsweise zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche eines Körpers gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines über die Oberfläche geführten gepulsten Laserstrahls auf die Oberfläche. Das Ablationsprogramm umfaßt dann vorzugsweise eine Folge von Zielorten oder -richtungen, mit denen bzw. auf die bzw. in die Pulse des Laserstrahls abgegeben werden. Werden nacheinander Pulse auf den gleichen Zielort abgegeben, braucht der Zielort nur einmal angegeben zu werden, wenn gleichzeitig die Anzahl der auf den Zielort abzugebenden Pulse angegeben wird.

Prinzipiell kann es bei dem Erstellungsverfahren genügen, den Wassergehalt des Materials als konstant für das gesamte zu ablatierende Volumen anzunehmen. Es ist jedoch bevorzugt, daß bei der Erstellung des Ablationsprogramms der Wassergehalt in Abhängigkeit vom Ort auf der Oberfläche oder in einem zu ablatierenden Bereich berücksichtigt wird. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß zum einen lokale Unterschiede im Wassergehalt in dem zu ablatierenden Bereich, der durch das Soll-Ablationsprofil definiert ist, oder Volumen und zum anderen durch die Ablation hervorgerufene Unterschiede, beispielsweise zwischen den Rändern des ablatierenden Bereichs und dessen Zentrum, berücksichtigt werden können, was zu einer höheren Präzision der Ablation führt.

Der Wassergehalt kann vorzugsweise dadurch bei der Erstellung des zur Ablation zu verwendenden Ablationsprogramms berücksichtigt werden, daß ein Modell verwendet wird, das die Abhängigkeit der durch wenigstens einen auf einen Zielort auf der Oberfläche abgegebenen Puls erzielten Ablationstiefe oder des durch wenigstens einen auf einen Zielort auf der Oberfläche abgegebenen Puls erzielten Ablationsvolumens von dem Wassergehalt des mit dem Puls zu ablatierenden Materials wiedergibt. Das Modell kann dabei insbesondere durch eine Funktion gegeben sein, die von einer von dem Wassergehalt abhängenden oder diesen wiedergebenden Größe abhängt und die Ablationstiefe für einen Puls des gepulsten Laserstrahls mit vorgegebenen Pulseigenschaften, z.B. gegebener Pulsenergie oder Fluence, wenigstens näherungsweise wiedergibt. Solche Modelle können aus theoretischen Überlegungen oder aus experimentellen Untersuchungen der Ablationstiefe oder des Ablationsvolumens bei Ablation mit einem Einzelpuls in Abhängigkeit von wenigstens dem Wassergehalt und nachfolgende Darstellung der Ergebnisse durch geeignete Funktionen gewonnen werden. Das Modell kann insbesondere in einem Verfahrensschritt oder in einem Computerprogramm, mittels dessen das Erstellungsverfahren durchgeführt wird, in der Weise berücksichtig werden, daß aus dem Modell hergeleitete Formeln mit Parametern des Modells bei Programmausführung ausgewertet werden.

Vorzugsweise enthält das Modell als Parameter eine Ablationsrate, die von dem Wassergehalt abhängig ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise berücksichtigt werden, daß der Wassergehalt die Ablationstiefe beeinflußt.

Typischerweise führt nicht jeder Laserpuls zu einer Ablation. Vorzugsweise wird daher bei dem Verfahren ein Fluence-Schwellwert für die Ablation von Material von der Oberfläche des Körpers verwendet und der Schwellwert in Abhängigkeit von dem Wassergehalt ermittelt. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß auf einfache und kontrollierte Weise eine Wirkung des in dem Material enthaltenen Wassers darauf, ob überhaupt eine Ablation eintritt, berücksichtigt werden kann.

Angaben zu dem Wassergehalt in dem Material können auf unterschiedlich Art und Weise in das Verfahren einfließen. Dabei brauchen grundsätzlich nur entsprechende Daten verwendet zu werden. So kann ein fest vorgegebenes weiteres Modell für den Wassergehalt für einen vorgegebenen Materialtyp verwendet werden, wozu die Datenverarbeitungseinrichtung der Erstellungsvorrichtung ein entsprechendes in einem Speicher in der Erstellungsvorrichtung gespeichertes Programmmodul aufweisen kann, in dem das weitere Modell einschließlich entsprechender Parameterwerte fest codiert ist. Alternativ kann ein Parameterwert auch in einer Parameterdatei fest gespeichert sein.

Bereits auf einen Bereich des Körpers abgegebene Pulse können bereits einen Einfluß auf den Wassergehalt des Bereichs oder benachbarter Bereiche haben. Es ist daher bevorzugt, daß bei dem Erstellungsverfahren ein weiteres Modell verwendet wird, das für einen vorgegebenen Bereich des Materials den Einfluß von auf diesen Bereich oder benachbarte Bereiche aufgetroffenen Pulsen des gepulsten Laserstrahls auf den Wassergehalt wiedergibt. Das Modell braucht dabei den Einfluß nur näherungsweise wiederzugeben. Insbesondere kann das Modell den Einfluß dadurch wiedergeben, daß es von der Soll-Ablationstiefe in dem Bereich abhängt, die in guter Näherung der Anzahl der auf den Bereich abzugebenden Pulse, gegebenenfalls in nichtlinearer Weise, entspricht. Unter Bereich kann dabei insbesondere eine im wesentlichen orthogonal zu der Oberfläche verlaufende Säule von Material verstanden werden, die sukzessive durch auftreffende Pulse ablatiert wird, wobei sich der Wassergehalt in dem verbleibenden Teil der Säule durch die Ablation verändert. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß während der Ablation eine Messung des Wassergehalts nicht unbedingt notwendig ist. Das Ablationsprogramm berücksichtigt den Effekt bereits bei seiner Erstellung. Vorzugsweise sind das Modell für die Ablationstiefe oder das Ablationsvolumen und das weitere Modell so gewählt, daß mit zunehmender Soll-Ablationstiefe bzw. zunehmender Anzahl auf denselben Bereich abzugebender Pulse, die Ablationswirkung eines Pulses zunimmt, d.h. die durch einen Puls erzeugte Ablationstiefe bzw. das durch den Puls erzeugte Ablationsvolumen zunimmt. Hierdurch können insbesondere die Probleme bei der Korrektur von Kurz- oder Weitsichtigkeit mit konventionellen Ablationsverfahren reduziert werden, bei denen in Bereichen geringer Soll-Ablationstiefe die tatsächlich erreichte Ablation zu gering verglichen mit der Soll-Ablationstiefe ausfällt.

Wenn jedoch Variationen im Wassergehalt des ansonsten im wesentlichen gleichen Materials bei verschiedenen Körpern auftreten können und/oder die Möglichkeit bestehen soll, Ablationsprogramme für die Ablation verschiedener Materialien erstellen zu können, werden bei dem Erstellungsverfahren vorzugsweise Daten erfaßt, die den Wassergehalt, insbesondere auf der Oberfläche oder in dem zu ablatierenden Bereich ortsaufgelöst, wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt, insbesondere auf der Oberfläche oder in dem zu ablatierenden Bereich ortsaufgelöst, ermittelbar ist. Es ist dann bevorzugt, daß die Erstellungsvorrichtung eine Schnittstelle zum Erfassen von Daten umfaßt, die den Wassergehalt des Materials wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt ermittelbar ist. Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts aus den Daten, aus den der Wassergehalt des Materials ermittelbar ist, ausgebildet. Wird der Wassergehalt als im zu ablatierenden Bereich als konstant angenommen, kann es genügen nur einen entsprechenden Wert über die Schnittstelle einzulesen. Wird der Wassergehalt ortsaufgelöst berücksichtigt, können entsprechende Daten in Form eines Feldes von den Wassergehalt wiedergebenden Werten eines Parameters an vorgegebenen Stützstellen in dem zu ablatierenden Volumen oder auf einer Referenzfläche zur Beschreibung des Volumens gegeben sein. Alternativ ist möglich, den Wassergehalt durch eine parametrisierte, ortsabhängige Funktion wiederzugeben, indem die Werte der Parameter der Funktion vorgegeben werden.

Die Angaben zum Wassergehalt können auf unterschiedliche Art und Weise ermittelt werden. So ist es bei einer Ausführungsform bevorzugt, daß der Wassergehalt aus empirischen Untersuchungen verschiedener Proben des Materials ermittelt wird. Insbesondere können im Fall von biologischem Material Reihenuntersuchungen an Material bzw. Gewebe des gleichen Typs, aber von verschiedenen Individuen einer Spezies durchgeführt werden, bei denen ein mittlerer Wassergehalt ermittelt wird, der dann in die Erstellung des Ablationsprogramms einfließt. Insbesondere kann in diesem Fall angenommen werden, daß der Wassergehalt in dem gesamten zu behandelnden Gebiet näherungsweise konstant ist. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß es keine individuellen Daten über jeweils zu behandelnden Körper voraussetzt und daher einfach und schnell anwendbar ist. Insbesondere können entsprechende Werte fest in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert sein, wobei jedoch auch eine Eingabe über eine zuvor erwähnte Schnittstelle möglich ist.

Im Verlaufe der Ablation kann sich der Wassergehalt des Materials unter Umständen durch die Ablation ändern. Es ist daher bei dem Erstellungsverfahren bevorzugt, daß zur Berücksichtigung des Wassergehalts bei der Erstellung des Ablationsprogramms ein Modell für den Wassergehalt oder die Änderung des Wassergehalts des Materials in Abhängigkeit von wenigstens der Anzahl und/oder Lage vorher auf den gleichen Ort und/oder benachbarte Orte abgegebener Pulse verwendet wird. In vorteilhafter Weise kann so eine Berücksichtigung der Änderung des Wassergehalts durch die Ablation erfolgen, ohne daß eine Messung des Wassergehalts während der Ablation notwendig ist. Werte gegebenenfalls in dem Modell auftretender Parameter können wie zuvor beispielsweise empirisch bestimmt werden.

Um eine hohe Genauigkeit der Ablation, d.h. eine geringe Abweichung zwischen Soll-Ablationsprofil und durch die Ablation gemäß dem erstellten und zu verwendenden Ablationsprogramm erzieltem Ist-Ablationsprofil zu erhalten, ist es jedoch bevorzugt, daß bei dem Erstellungsverfahren der Wassergehalt aus an dem Körper gemessenen Daten ermittelt wird. Dies hat den Vorteil, daß keine Annahmen über den Wassergehalt verwendet zu werden brauchen. Der Wassergehalt braucht dabei nicht explizit berechnet zu werden, vielmehr kann es genügen, daß eine diesen eindeutig bestimmende Größe ermittelt wird, die dann in eine Formel eingesetzt wird, in der die Abhängigkeit von dem Wassergehalt selbst durch die Abhängigkeit von der Größe ersetzt ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung der Erstellungsvorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Wassergehalt aus an dem Körper gemessenen Daten zu ermitteln. Dazu kann ein in der Datenverarbeitungseinrichtung ablaufendes Computerprogramm entsprechenden Programmcode enthalten. Die Messung der Daten kann dabei vor der Erstellung des Ablationsprogramms und insbesondere der Ablation oder während der Erstellung des Ablationsprogramms und der Bildung der Steuersignale erfolgen.

Die Daten können insbesondere, beispielsweise über eine geeignete oben erwähnte Schnittstelle, von einem Datenträger, einer Benutzerschnittstelle oder einer Meßeinrichtung eingelesen werden. Vorzugsweise werden die Daten an dem Körper automatisch gemessen, wozu die Erstellungsvorrichtung eine Steuerschnittstelle für eine Meßeinrichtung zur Messung von Daten an dem Körper, die den Wassergehalt wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt ermittelt werden kann, aufweisen kann, über die Steuerbefehle zur Erfassung von Meßdaten an die Meßeinrichtung abgebbar sind. Auf diese Weise kann die gesamte Bearbeitungszeit wesentlich reduziert werden.

Vorzugsweise werden als an dem Körper gemessene Daten Daten verwendet, die eine ortsaufgelöste Ermittlung des Wassergehalts in dem Material an der Oberfläche oder in einem zu ablatierenden Bereich ermöglichen. Werden die Daten automatisch gemessen, erfolgt die Messung dementsprechend vorzugsweise ortsaufgelöst in dem Material an der Oberfläche oder in einem zu ablatierenden Bereich. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise der Wassergehalt ortsabhängig berücksichtigt werden, was zu einer erhöhten Genauigkeit der Ablation führt.

Die Daten können vor der eigentlichen Ablation erfaßt werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden entsprechende Daten jedoch auch während der Bildung von Steuersignalen gemäß einem ersten Teil des Ablationsprogramms bzw. während der Ablation erfaßt, so daß eine sehr genaue Steuerung der Ablation möglich ist.

Der Wassergehalt kann auf unterschiedliche Art und Weise ermittelt werden. Insbesondere kann eine der im folgenden genannten Möglichkeiten oder eine Kombination dieser Möglichkeiten verwendet werden. Bei einer ersten Alternative des Erstellungsverfahrens werden zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet, die die Temperatur der Oberfläche wiedergeben. Die Erstellungsvorrichtung kann hierzu vorzugsweise eine Einrichtung zur Erfassung einer Temperatur der Oberfläche aufweisen, die zur Übermittlung von erfaßten Temperaturdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist, und bei der die Datenverarbeitungseinrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts des Materials in Abhängigkeit von den Temperaturdaten ausgebildet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine Temperaturmessung einfach auch ortsaufgelöst berührungslos durchführbar ist, wenn beispielsweise entsprechende Infrarotkameras als Meßeinrichtung verwendet werden.

Als weitere Möglichkeit ist es bevorzugt, daß zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet werden, die Eigenschaften von optischer Strahlung wiedergeben, die von dem Material im zu ablatierenden Bereich des Körpers ausgeht. Vorzugsweise werden die entsprechenden Daten automatisch erfaßt. Die Erstellungsvorrichtung kann hierzu vorzugsweise ein mit der Datenverarbeitungseinrichtung über eine Datenverbindung verbundenes Spektrometer zur Analyse von von dem zu ablatierenden Bereich des Körpers ausgehender Strahlung aufweisen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dann zur Ermittlung des Wassergehalts in Abhängigkeit von von dem Spektrometer erfaßten Daten ausgebildet sein. Hierzu kann ein in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeichertes Computerprogramm Programmcode zur Ermittlung des Wassergehalts in Abhängigkeit von von dem Spektrometer erfaßten Daten enthalten. Diese Alternative hat den Vorteil, daß zum einen eine berührungslose Erfassung der Daten möglich ist und zum anderen ein genaue Erfassung des Wassergehalts möglich ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Strahlung ortsaufgelöst zu erfassen und damit eine ortsabhängige Bestimmung des Wassergehalts zu ermöglichen. Bei einer Laserablationsvorrichtung mit einem Laser zur Abgabe des Laserstrahls und einer Erstellungsvorrichtung ist die Blick- bzw. Detektionsrichtung des Spektrometers vorzugsweise gegenüber dem Laserstrahl an der Oberfläche des Körpers geneigt. Dies ermöglicht eine einfache Integration des Spektrometers in die Laserablationsvorrichtung.

Besonders bevorzugt werden zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet, die durch konfokale Raman-Spektroskopie von optischer Strahlung von der Oberfläche erhältlich sind. Die Erstellungsvorrichtung weist dazu vorzugsweise eine Einrichtung zur Durchführung von konfokaler Raman-Spektroskopie auf, die zur Übermittlung von erfaßten Spektroskopiedaten an die Datenverarbeitungseinrichtung über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung vorzugsweise zur Ermittlung des Wassergehalts des Materials in Abhängigkeit von den Spektroskopiedaten ausgebildet ist. Dieses Verfahren erlaubt eine besonders gute Spezifität der Messung für Wasser.

Als weitere Möglichkeit können zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet werden, die Eigenschaften von Fluoreszenzstrahlung wiedergeben, die von dem zu ablatierenden Bereich des Körpers ausgeht. Die Erstellungsvorrichtung kann hierzu vorzugsweise eine zur Übermittlung von detektierten Fluoreszenzstrahlungsdaten über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbundene Einrichtung zur Detektion von Fluoreszenzstrahlung aufweisen, die bei Bestrahlung der zu ablatierenden Oberfläche des Körpers von Material an der Oberfläche des Körpers abgegeben wird, und bei der die Datenverarbeitungseinrichtung vorzugsweise zur Ermittlung des Wassergehalts des Materials in Abhängigkeit von den Fluoreszenzstrahlungsdaten ausgebildet ist. Die Fluoreszenzstrahlung kann dabei entweder durch Bestrahlen des zu untersuchenden Bereichs des Körpers mit einer nicht zur Ablation verwendeten Strahlungsquelle, oder soweit möglich, durch Bestrahlung mit Laserstrahlung des zur Ablation verwendeten Lasers angeregt werden. Diese Alternative zeichnet sich dadurch aus, daß die instrumentellen Anforderungen zur Durchführung der Messung relativ gering gehalten werden können.

Noch eine weitere Möglichkeit besteht darin, zur Ermittlung des Wassergehalts Daten zu verwenden, die den Brechungsindex in dem Material wiedergeben. Vorzugsweise kann die Erstellungsvorrichtung zur Ermittlung des Brechungsindex des Materials einen optischen Kohärenztomographen aufweisen, der zur Übermittlung von Meßdaten über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist. Hierbei wird ausgenutzt, daß der Brechungsindex des Materials von dem Wassergehalt abhängen kann. Ein Vorteil dieser Variante kann darin liegen, daß der optische Kohärenztomograph auch für Topographiemessungen an der Oberfläche des Körpers verwendet werden kann. Der Kohärenztomograph kann weiter dazu verwendet werden, die Dicke der Cornea vor und/oder während der Ablation zu ermitteln, d.h. eine pachymetrische Messung durchzuführen. Damit kann insbesondere vermieden werden, daß bei der Ablation die Restdicke der Cornea einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.

Die Berücksichtigung des Wassergehalts kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So können beispielsweise bekannte Erstellungsverfahren dahingehend modifiziert werden, daß in diesen Modelle für die Ablation verwendet werden, die den Wassergehalt berücksichtigen. Dies kann jedoch einen Neuentwurf dieser Verfahren erfordern.

Bei einer weiteren Möglichkeit ist es daher zur Erstellung des zu verwendenden Ablationsprogramms bevorzugt, daß zur Berücksichtigung des Wassergehalts aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil ein in Abhängigkeit von dem Wassergehalt vorkompensiertes Ablationsprofil ermittelt wird und aus dem vorkompensierten Ablationsprofil das Ablationsprogramm erstellt wird. Das Soll-Ablationsprofil wird dabei vorzugsweise so modifiziert, daß die Ablation gemäß dem auf der Basis des modifizierten Soll-Ablationsprofil erstellten Ablationsprogramm wenigstens näherungsweise zu dem gewünschten Soll- Ablationsprofil führt. Insbesondere kann zur Erstellung des Ablationsprogramms aus dem modifizierten bzw. vorkompensierten Soll-Ablationsprofil ein einfaches Erstellungsverfahren verwendet werden. Unter einem einfachen Erstellungsverfahren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Erstellungsverfahren verstanden, das bei der Erstellung des Ablationsprogramms den Wassergehalt des Materials nicht berücksichtigt. Die Fehler, die bei Verwendung eines einfachen Erstellungsverfahrens zur Erstellung eines Ablationsprogramms durch die Nichtberücksichtigung des Wassergehalts auftreten, können durch eine entsprechende Modifikation des Soll-Ablationsprofils, das heißt der Ausgangsdaten zur Erstellung des Ablationsprogramms, so kompensiert werden, daß in der Folge ein einfaches Erstellungsverfahren verwendet werden kann. Dabei können die Art und der Umfang der Vorkompensation bzw. Modifikation von den Eigenschaften des verwendeten einfachen Erstellungsverfahrens bzw. von den diesem zugrundeliegenden Modellannahmen abhängen. Die Modifikation verändert also im Wege einer Vorkorrektur oder Vorkompensation das Soll-Ablationsprofil in der Art, daß Abweichungen zwischen der Soll-Ablationstiefe und der Ist-Ablationstiefe, die durch Nichtberücksichtigung des Wassergehalts des Materials bei der Erstellung eines Ablationsprogramms mit einem einfachen vorgegebenen Erstellungsverfahren, bei dem der Wassergehalt nicht berücksichtigt wird, entstehen können, durch Änderung des vorgegebenen Soll-Ablationsprofils in entgegengesetzter Richtung bzw. Größe vorkompensiert werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß zur Erstellung des zu verwendenden Ablationsprogramms einfache Erstellungsverfahren verwendet werden können, so daß bereits erprobte Verfahren verwendet werden können. Beispiele für solche einfachen Erstellungsverfahren sind in DE 197 27 573 C1 oder EP 1060710 A2 beschrieben, deren Inhalt hiermit insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.

Dazu ist es bevorzugt, daß zur Ermittlung des vorkompensierten Ablationsprofils eine Modifikationsfunktion verwendet wird, die explizit oder implizit von dem Wassergehalt des zu ablatierenden Materials abhängt. Insbesondere kann für wenigstens zwei zu ablatierende Bereiche der Oberfläche jeweils ein Wert einer Modifikationsfunktion in Abhängigkeit von wenigstens dem Wassergehalt des Materials an der Oberfläche in dem jeweiligen Bereich ermittelt und das modifizierte bzw. vorkompensierte Soll-Ablationsprofil unter Verwendung des Soll-Ablationsprofils und der Werte der Modifikationsfunktion ermittelt werden. Die Erstellung des Ablationsprogramms kann dabei insbesondere durch ein einfaches Erstellungsverfahren erfolgen. Die Werte der Modifikationsfunktion werden vorzugsweise für jeden Puls bzw. für jeden Ort auf der Oberfläche, auf den ein Puls gelenkt werden soll, berechnet. Die Werte können für jeden Bereich bzw. Zielort jeweils neu berechnet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Werfe nur einmal zu berechnen und dann in einer Tabelle, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Wassergehalt oder einer von diesem abhängigen Größe, abzulegen, aus der sie dann jeweils bei Bedarf ausgelesen werden können. Dieses Vorgehen erlaubt eine besonders einfache Ermittlung des vorkompensierten Soll-Ablationsprofils. Die Modifikationsfunktion kann dabei explizit von dem Wassergehalt des Materials an dem Zielort oder implizit über wenigstens einen anderen Parameter der Modifikationsfunktion abhängen.

Die Modifikationsfunktion kann insbesondere unter Verwendung des zuvor erwähnten Modells für die durch einen Einzelpuls in Abhängigkeit von dem Wassergehalt erzielte Ablationstiefe bzw. das durch einen Einzelpuls in Abhängigkeit von dem Wassergehalt erzielte Ablationsvolumen und gegebenenfalls das weitere Modell für die Änderung des Wassergehalts durch Ablation bestimmt bzw. abgeleitet sein und dieses insofern enthalten.

Vorzugsweise hängt die Modifikationsfunktion von der der Intensität, der Energie oder der Fluence der bei der Ablation zu verwendenden Pulse ab. Dabei kann die Modifikationsfunktion auch von einem Schwellwert für die Energie oder wirksame Fluence abhängen, der angibt, ab welcher Energie bzw. wirksamen Fluence eine Ablation des Materials auftritt und der vorzugsweise von dem Wassergehalt in dem Material abhängig ist. Insbesondere kann die Modifikationsfunktion von dem dimensionslosen Verhältnis der Fluence und des Fluence-Schwellwerts abhängen.

Während der Ablation kann sich der Wassergehalt des Materials durch die bereits auf den Körper aufgetroffenen Pulse verändern. Da auf einen Zielort unter Umständen zur Erzielung einer gewünschten Ablationstiefe mehrere Pulse abgegeben werden müssen, ist es bei dem Erstellungsverfahren bevorzugt, daß der Wert der Modifikationsfunktion an einem jeweils vorgegebenen Ort von einer durch das Soll-Ablationsprofil gegebenen Soll-Ablationstiefe an dem Ort abhängt. Dies hat den Vorteil, daß auf einfache Weise die Abhängigkeit vom Wassergehalt des Materials auch für große Ablationstiefen einfach vor der eigentlichen Ablation berücksichtigt werden kann. Die Modifikationsfunktion kann dabei noch von wenigstens einem weiteren Parameter abhängen, der insbesondere selbst von dem in dem Material vorhandenen Wassergehalt oder der Änderung des Wassergehalts durch Auftreffen eines Pulses abhängt.

Weiterhin kann es sich als günstig erweisen, daß aus dem Soll-Ablationsprofil ein vorläufiges Ablationsprogramm erstellt wird und zur Bildung des zu erstellenden Ablationsprogramms in Abhängigkeit von dem Wassergehalt wenigstens ein durch das vorläufige Ablationsprogramm implizit oder explizit vorgegebener Fluence-Wert oder eine durch das vorläufige Ablationsprogramm implizit oder explizit vorgegebene Pulsenergie eines auf einen durch das vorläufige Ablationsprogramm gegebenen Zielort abzugebenden Pulses in Abhängigkeit von dem Wassergehalt an dem Zielort geändert und als Angabe dem Zielort zugeordnet wird. Das vorläufige Ablationsprogramm kann dabei mit beliebigen Erstellungsverfahren erstellt sein, insbesondere kann ein einfaches Erstellungsverfahren benutzt werden, das aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil ohne die Berücksichtigung des Wassergehalts des Materials das vorläufige Ablationsprogramm erstellt. Es ist jedoch auch möglich, ein vorläufiges Ablationsprogramm beispielsweise unter einer nur näherungsweisen oder vereinfachten Berücksichtigung des Wassergehalts zu erstellen und dieses dann durch Änderung der Pulsenergie bzw. des Fluencewertes nachzukorrigieren. Bei der Ermittlung der Änderung des Fluencewertes oder der Pulsenergie kann daher insbesondere berücksichtigt werden, welche Annahmen oder Modelle das zur Erstellung des vorläufigen Ablationsprogramms verwendet wurden.

Die Änderung des Fluence-Wertes kann insbesondere unter Verwendung des zuvor erwähnten Modells für die durch einen Einzelpuls in Abhängigkeit von dem Wassergehalt erzielte Ablationstiefe bzw. das durch einen Einzelpuls in Abhängigkeit von dem Wassergehalt erzielte Ablationsvolumen bestimmt bzw. abgeleitet sein und dieses insofern enthalten.

Die Einstellung der Energie oder Fluence eines Pulses kann dabei auf wenigstens drei Weisen erfolgen, die alternativ oder in Kombination angewendet werden können. Bei einer ersten Variante wird zur Einstellung der Energie oder Fluence eines Pulses der Laserstrahl abgeschwächt. Hierzu wird vorzugsweise ein Steuersignal gebildet, mittels dessen ein einen zur Ablation verwendeten Laserstrahl schwächender Modulator in seiner Transmission steuerbar ist. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen zur Ansteuerung eines den Laserstrahls schwächenden Modulators gemäß einem erstellten Ablationsprogramm ausgebildet. Die Laserablationsvorrichtung weist neben der Steuereinrichtung einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Modulator auf, der den Laserstrahl auf Steuersignale der Steuereinrichtung abschwächt. Als Modulator kann dabei jegliche Einrichtung dienen, mit der die Intensität des von dem Laser abgegebenen Laserstrahls reduziert werden kann. Beispielsweise können Pockels-Zellen, gesteuert durch einen Antrieb drehbare Glasscheiben, mit radialen Sektoren unterschiedlichen Transmissionsvermögens oder Flüssigkristallelemente mit steuerbarem Transmissionsvermögen verwendet werden. Der Modulator kann dabei beispielsweise polarisationsabhängig oder auch wellenlängenabhängig wirken. Die Verwendung von Modulatoren erlaubt eine einfache Einstellung der Pulsenergie bei beliebigen Lasertypen.

Bei der zweiten Variante kann zur Einstellung der Energie oder Fluence eines Pulses der zur Abgabe des gepulsten Laserstrahls verwendete Laser gesteuert werden. Hierzu können Steuersignale zur Ansteuerung des Lasers der Laserablationsvorrichtung gebildet werden, mittels derer die Fluence oder Pulsenergie von dem Laser abgegebener Puls gesteuert wird. Die Steuereinrichtung kann entsprechend zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen zur Ansteuerung des Lasers gemäß einem erstellten Ablationsprogramm ausgebildet sein. Bei der Laserablationsvorrichtung ist dann vorzugsweise der Laser mittels der Steuereinrichtung steuerbar. Bei Verwendung von Excimerlasern kann die Steuereinrichtung insbesondere die Hochspannung zur Aufladung eines Kondensators bzw. mehrerer Kondensatoren zur Speicherung von Energie zur Erzeugung eines Laserpulses steuern. Die Steuerung der Pulsenergie oder Fluence des Lasers hat den Vorteil, daß weniger Energie benötigt wird.

Als dritte Variante kann zur Einstellung der Fluence eines Pulses der Strahlquerschnitt des Laserstrahls an der Oberfläche geändert werden. Hierzu können Steuersignale zur Steuerung einer strahlformenden optischen Einrichtung im Strahlengang des Laserstrahls, die zur Einstellung des Strahlquerschnitts dient, gemäß einem erstellten Ablationsprogramm gebildet und an die strahlformende optische Einrichtung abgegeben werden. Die Steuereinrichtung kann entsprechend zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen zur Ansteuerung einer strahlformenden optischen Einrichtung im Strahlengang des Laserstrahls, die zur Einstellung des Strahlquerschnitt dient, gemäß einem erstellten Ablationsprogramm ausgebildet sein. Eine Laserablationsvorrichtung kann hierzu eine entsprechende im Strahlengang des Laserstrahls angeordnete strahlformende optische Einrichtung besitzen, die von der Steuereinrichtung zur Änderung des Strahlquerschnitts angesteuert wird.

Ein Ablationsprogramm, insbesondere ein Ablationsprogramm, bei dem die Fluence oder Energie der verwendeten Pulse geändert wird, kann vor der eigentlichen Ablation erstellt werden. Es ist jedoch bei dem Steuersignalbildungsverfahrens bevorzugt, daß nach der Erstellung eines ersten Teils des Ablationsprogramms und Abgabe entsprechender Steuersignale wenigstens ein weiterer noch abzuarbeitender Teil des Ablationsprogramms erstellt und entsprechende Steuersignale abgegeben werden. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, schon mit der Ablation zu beginnen, während das vollständige Programm noch erstellt wird, so daß die Zeit zwischen Bereitstellung des Soll-Ablationsprofils und Ende der Ablation verkürzt wird.

Darüber hinaus ermöglicht es eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Steuersignalbildungs- und abgabeverfahrens, bei der ausgehend von dem Soll-Ablationsprofil ein vorläufiges Ablationsprogramm erstellt wird und zur Erstellung des wenigstens einen weiteren Teils des Ablationsprogramms für wenigstens einen durch das vorläufige Ablationsprogramm gegebenen Zielort auf der Oberfläche der Wassergehalt ermittelt wird, und das vorläufige Ablationsprogramm unter Bildung des Ablationsprogramms in Abhängigkeit von dem ermittelten Wassergehalt verändert wird. Dies hat den Vorteil, daß einer Änderung des Wassergehalts während der Ablation, die beispielsweise durch Umgebungseinflüsse oder durch vorangegangene Ablation an demselben oder einem benachbarten Ort verursacht sein kann, noch während der Ablation Rechnung getragen werden kann. Dabei kann insbesondere das vorläufige Ablationsprogramm bereits unter Berücksichtigung eines beispielsweise als statistischen Mittelwert entsprechenden Wassergehalts erstellt sein, wobei individuelle Variationen des Wassergehalts während der Ablation berücksichtigt werden. Vorzugsweise wird das vorläufige Ablationsprogramm durch Änderung der Fluence oder Pulsenergie abzugebender Pulse wenigstens in expliziter oder impliziert Abhängigkeit vom Wassergehalt in das abzuarbeitende bzw. zu verwendende Ablationsprogramm überführt.

Insbesondere bei der zuletzt geschilderten Ausführungsform ist es bevorzugt, daß während der Abgabe von Steuersignalen durch Messungen an dem Körper Daten erfaßt werden, die den Wassergehalt des Materials wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt des Materials ermittelbar ist. Hierzu kann die Erstellungsvorrichtung über eine Steuerschnittstelle die Einrichtung zur Messung der Daten automatisch ansteuern.

Bei der Erstellung des Ablationsprogramms können noch weitere Einflüsse berücksichtigt werden, die insbesondere bei bekannten Erstellungsverfahren, wie sie in DE 197 27 573 C1 oder EP 1060710 A2 beschrieben sind, nicht berücksichtigt sind. So ist es bevorzugt, daß das Ablationsprogramm auch in Abhängigkeit von der Luftfeuchte der Luft an der Oberfläche und/oder der Dicke eines Flüssigkeitsfilms auf der Oberfläche erstellt wird. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß auch Einflüsse berücksichtigt werden, die indirekt den Wassergehalt in dem Material beeinflussen. Darüber hinaus kann die Dicke des Flüssigkeitsfilms auf der Oberfläche die Effektivität der Ablation beeinflussen, wenn der Flüssigkeitsfilm vor der Ablation von Material erst durch die Pulse verdampft werden muß. Sowohl die Luftfeuchte als auch die Dicke des Flüssigkeitsfilms können vor oder vorzugsweise während der Ablation gemessen und bei der Erstellung des Ablationsprogramms berücksichtigt werden. Die Erstellungsvorrichtung verfügt hierzu vorzugsweise über eine Schnittstelle zum Einlesen von Daten, die die Luftfeuchte bzw. die Dicke des Flüssigkeitsfilms wiedergeben, und besonders bevorzugt eine Einrichtung zur Messung der die Luftfeuchte bzw. die Dicke des Flüssigkeitsfilms wiedergebenden Daten. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein besonders kompakter Aufbau erzielt und eine automatische Messung ermöglicht.

Weiter ist es bevorzugt, daß das Ablationsprogramm auch in Abhängigkeit von einer Form eines Strahlprofils des Laserstrahls und/oder einer Neigung der Oberfläche erstellt wird. Die Neigung der Oberfläche ist dabei vorzugsweise wenigstens näherungsweise relativ zu dem Laserstrahl gegeben. Wird der Laserstrahl nur um kleine Winkel, beispielsweise kleiner als 5°, geschwenkt, kann beispielsweise eine mittlere Lage des Laserstrahls als Bezugsrichtung gewählt werden, relativ zu der die Neigung ermittelt wird. Diese Weiterbildung beruht unter anderem auf dem Gedanken, daß die tatsächlich für die Ablation wirksame Energie pro Fläche, das heißt die tatsächlich wirksame Fluence, eines auf die Oberfläche des Körpers auftreffenden Pulses des gepulsten Laserstrahls nicht allein von der Neigung der Oberfläche relativ zu der Richtung des Laserstrahls an der Oberfläche abhängt, sondern auch von dem Strahlprofil des Laserstrahls, insbesondere an der Oberfläche des Körpers. Unter dem Strahlprofil wird dabei der Verlauf der Intensität bzw. der auf die Fläche bezogenen Energie oder Fluence des Pulses über den Strahlquerschnitt nahe der Oberfläche verstanden. Die Form des Strahlprofils beinhaltet dabei keine absoluten Werte der Intensität oder der Energie bzw. der auf eine zum Laserstrahl senkrechte Querschnittsfläche bezogenen Fluence, sondern nur den Verlauf dieser Größen. Insbesondere eignet sich das Verfahren daher für die Ablation mit Laserstrahlen mit einem nicht-konstanten Strahlprofil. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, daß auch stark gewölbte Oberflächen mittels eines Laserstrahls, der insbesondere kein konstantes Strahlprofil aufzuweisen braucht, mit hoher Genauigkeit ablatiert werden können. Die zur Erstellung des Ablationsprogramms notwendigen Oberflächendaten, aus denen die Neigung ermittelbar ist, können unmittelbar die Neigung der Oberfläche in Abhängigkeit von dem Ort, die Gradienten der Höhe der Oberfläche über einer vorgegebenen Bezugsebene, in der die Orte angegeben sind, oder auch die Höhen der Oberfläche über der Bezugsebene als Funktion des Ortes angeben, wobei insbesondere auch die in Bezug auf das Soll-Ablationsprofil erwähnten Darstellungsmöglichkeiten verwendet werden können. Falls diese Daten die Neigung, beispielsweise gegeben durch entsprechende Winkel, nicht explizit enthalten, kann diese Information durch Gradientenbildung und/oder die Verwendung trigonometrischer Beziehungen einfach ermittelt werden.

Je nach Anwendung können in der Datenverarbeitungseinrichtung das Soll-Ablationsprofil und/oder die Daten in Bezug auf die Oberflächenneigung gespeichert sein, was sich insbesondere anbietet, wenn mehrere gleiche Körper nacheinander ablatiert werden sollen. Können sich auch die Oberflächendaten in Bezug auf die Neigung der Oberfläche ändern, kann die erfindungsgemäße Erstellungsvorrichtung weiterhin über eine Schnittstelle zur Erfassung von Oberflächendaten verfügen, die die Neigung der Oberfläche direkt oder indirekt wiedergeben. Die Schnittstelle kann wie die Schnittstelle zur Erfassung des Soll-Ablationsprofils ausgebildet sein. Vorzugsweise werden die Oberflächendaten automatisch erfaßt, wozu die Datenverarbeitungseinrichtung eine entsprechende Steuerschnittstelle zur Ausgabe von Steuerbefehlen an eine Einrichtung zur Erfassung von Oberflächendaten aufweisen kann.

Die Erstellungsvorrichtung kann insbesondere Einrichtung zur Erfassung von Oberflächendaten ein Topographiemeßsystem zur Erfassung der Topographie der Oberfläche und/oder ein Aberrometer zur Erfassung von optischen Eigenschaften des Körpers umfassen. Diese Ausbildung hat den Vorzug, daß eine einfache und genaue Erfassung der Oberflächentopographie der zu ablatierenden Oberfläche ohne eine zusätzliche Ausrichtung der Koordinatensysteme in denen die Neigungen oder Oberflächentopographiedaten und das Soll- Ablationsprofil sowie gegebenenfalls die Wassergehaltsdaten angegeben sind, notwendig wird, da das Topographiemeßsystem in der Vorrichtung gehalten ist.

Die Berücksichtigung der Neigung der Oberfläche und/oder der Form des Strahlprofils kann insbesondere dadurch erzielt werden, daß zur Berücksichtigung der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche aus dem Soll-Ablationsprofil unter Verwendung einer Modifikationsfunktion, die von der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche abhängt, ein in Bezug auf Einflüsse der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche vorkompensiertes Soll-Ablationsprofil ermittelt wird, und daß aus dem ermittelten in Bezug auf Einflüsse der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche vorkompensiertes Soll-Ablationsprofil das Ablationsprogramm erstellt wird. Zur Erstellung des Ablationsprogramms aus dem in Bezug auf Einflüsse der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche vorkompensierten Soll-Ablationsprofil können wiederum Erstellungsverfahren verwendet werden, die eine Abhängigkeit von der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche nicht berücksichtigen. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise eine Kompensation von Fehlern im Wege einer Vorkorrektur oder Vorkompensation erfolgen, bei der das Soll-Ablationsprofil derart modifiziert wird, daß Fehler, die durch Verwendung eines Erstellungsverfahrens, das eine Abhängigkeit von der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche nicht berücksichtigt, auftreten, bei Ablation gemäß dem Ablationsprogramm wenigstens in guter Näherung unterdrückt werden. Vorzugsweise enthält die Modifikationsfunktion die Einflüsse sowohl des Wassergehalts als auch der Oberflächenneigung und der Form des Strahlprofils. Dadurch kann die Erstellung des Ablationsprofils in vorteilhafter Weise vereinfacht werden.

Zur Erstellung des Ablationsprogramms eignet sich ein Computerprogramm mit Programmcode, um das erfindungsgemäße Erstellungsverfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.

Darüber hinaus ist Gegenstand der Erfindung ein Computerprodukt mit Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist, um das erfindungsgemäße Erstellungsverfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Unter einem Datenträger wird hierbei ein beliebiger Datenträger verstanden, insbesondere ein magnetische Datenträger, wie beispielsweise eine Diskette oder Festplatte, ein magnetooptische Datenträger, ein optische Datenträger wie beispielsweise eine CD, DVD oder Blue-Ray-Disc, oder auch ein anderer nicht-flüchtige Speicher, wie beispielsweise ein sogenannter Flash-ROM.

Unter einem Computer wird hierbei eine beliebige Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere eine Datenverarbeitungseinrichtung der Erstellungsvorrichtung, verstanden, mit der das Verfahren ausgeführt werden kann, wenn das Programm darauf ausgeführt wird. Insbesondere kann diese einen digitalen Signalprozessor und/oder einen programmierbaren Mikroprozessor aufweisen, mit dem das Verfahren ganz oder in Teilen ausgeführt wird. Der Prozessor kann mit einer Speichereinrichtung verbunden sein, in der das Computerprogramm und/oder Daten zur Ausführung des Computerprogramms gespeichert sind.

Die Erfindung kann vorteilhaft zur Ablation eines Soll-Ablationsprofils von biologischem Material, insbesondere der Cornea bei der laserchirurgischen Behandlung einer Fehlsichtigkeit des menschlichen Auges, beispielsweise mit PRK, LASIK oder LASEK, eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden noch näher beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Patienten während einer Behandlung mit einem laserchirurgischen Instrument mit einer Laserablationsvorrichtung mit einer Signalbildungsvorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Blockdarstellung der Laserablationsvorrichtung in 1,
3 eine schematische Darstellung eines sphärischen, zu bearbeitenden Körpers und eines bei einem Erstellungsverfahren für ein Ablationsprogramm verwendeten Koordinatensystems,
4 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Soll-Ablationgsprofil entlang eines Durchmessers durch den Körper in 3 und von Einzelpuls-Ablationsvolumina,
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bildung von Steuersignalen gemäß einem bei dem Verfahren erstellten Ablationsprogramm für das Instrument in 2 nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen gemäß einem bei dem Verfahren erstellten Ablationsprogramm nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
7 ein Ablaufdiagramm mit Teilschritten zu Schritt S28 aus dem Ablaufdiagramm in 6,
8 eine Blockdarstellung einer Ablationsvorrichtung mit einer Signalbildungsvorrichtung nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für ein laserchirurgisches Instrument,
9 eine Blockdarstellung einer Ablationsvorrichtung mit einer Signalbildungsvorrichtung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen gemäß einem bei dem Verfahren erstellten Ablationsprogramm nach der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein laserchirurgisches Instrument 1 zur Behandlung eines Auges 2 eines Patienten gezeigt, das zur Ausführung einer refraktiven Korrektur des Auges dient. Das Instrument 1 gibt dazu einen gepulsten Laserstrahl 3 auf das Auge 1 des Patienten ab, dessen Kopf in einem Kopfhalter 4, der fest mit dem Instrument 1 verbunden ist, fixiert ist.
2 zeigt schematisch genauer den Aufbau des Instruments, das eine Laserablationsvorrichtung darstellt. Das Instrument umfaßt eine Datenverarbeitungseinrichtung 5 mit einer integrierten Steuereinrichtung 6, einen von der Steuereinrichtung 6 angesteuerten Laser 7 und eine ebenfalls von der Steuereinrichtung angesteuerte Ablenkeinrichtung 8, mittels derer der von dem Laser 7 abgegebene gepulste Laserstrahl 3 entsprechend einem vorgegebenen Ablationsprogramm auf Zielorte auf der Hornhaut des Auges 2 gelenkt und fokussiert werden kann.
Das Instrument verfügt weiter über eine Einrichtung 9 zur Erfassung von Wassergehaltsmeßdaten, aus denen der Wassergehalt eines zu behandelnden Bereichs des Auges 2, genauer der Hornhaut bzw. Cornea, ermittelbar ist, und eine Einrichtung 10 zur Ermittlung eines Soll-Ablationsprofils. Beide Einrichtungen sind mit der Datenverarbeitungseinrichtung 5 verbunden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 5, die Steuereinrichtung 6, die Einrichtung 9 zur Erfassung von Wassergehaltsmeßdaten und die Einrichtung 10 zur Ermittlung des Soll-Ablationsprofils bilden eine Vorrichtung zur Erstellung eines Ablationsprogramms nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 5 mit der integrierten Steuereinrichtung 6 dient zur Erstellung eines Ablationsprogramms unter Verwendung von Daten, aus denen der Wassergehalt in dem Material des zu behandelnden Bereichs ermittelbar ist, von Daten in Bezug auf Eigenschaften des Laserstrahls 3 und von Daten in Bezug auf das zu ablatierende Soll-Ablationsprofil. Die Datenverarbeitungseinrichtung 5 verfügt hierzu über einen Prozessor und einen Speicher zur Abspeicherung von Daten, in dem insbesondere auch ein Computerprogramm mit Programmcode abgelegt ist, mittels dessen bei Ausführung des Programms auf dem Prozessor das Ablationsprogramm erstellt und unter Verwendung der integrierten Steuereinrichtung 6 Steuersignale zur Ansteuerung des Lasers 7 und/oder der Ablenkeinrichtung 8 gebildet und an den Laser 7 bzw. die Ablenkeinrichtung 8 abgegeben werden, um die eigentliche Ablation durchzuführen. Der Speicher und der Prozessor sind in der Blockdarstellung teilweise durch den Block "Erstellung des Ablationsprogramms" dargestellt.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 5 besitzt hierzu Schnittstellen zur Eingabe von Daten, nämlich eine Schnittstelle 11 für das Einlesen von Wassergehaltsmeßdaten von der Einrichtung 9 zur Erfassung von Wassergehaltsmeßdaten, eine Schnittstelle 12 zur manuellen Eingabe des Soll-Ablationsprofils und eine Schnittstelle 12' zum Einlesen von Daten in Bezug auf das Soll-Ablationsprofil von der Einrichtung 10 zur Ermittlung des Soll-Ablationsprofils. Darüber hinaus ist eine Schnittstelle 13 zur Eingabe von Strahlparametern für den Laserstrahl 3 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 13 als Schnittstelle zur manuellen Eingabe ausgebildet.
Bei den Schnittstellen für eine manuelle Eingabe kann es sich in physischer Hinsicht um eine einzige Schnittstelle handeln, an die, in den Figuren nicht gezeigt, eine Tastatur und ein Monitor, auf dem ein Eingabeprompt darstellbar ist, wenn entsprechende Daten eingelesen werden sollen, angeschlossen sind. Die Schnittstellen umfassen weiter entsprechende Module des Computerprogramms zum Einlesen der Daten von der Tastatur.
Die anderen Schnittstellen 11' und 12' sind konventionelle Schnittstellen für Datenströme, die neben entsprechenden elektronischen Modulen auch Softwaremodule umfassen.
Die Steuereinrichtung 6 ist in die Datenverarbeitungseinrichtung 5 integriert und verfügt weiter über in den Figuren nicht gezeigte Schnittstellen zur Abgabe von Steuersignalen zur Ansteuerung des Lasers 7 und der Ablenkeinrichtung 8. Solche Steuereinrichtungen sind grundsätzlich bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.
Der Laser 7 ist mit der Steuereinrichtung 6 verbunden und gibt in Abhängigkeit von dem Ablationsprogramm einen gepulsten Laserstrahl mit vorgegebenen Pulsenergien ab. Beispielsweise kann ein Eximerlaser mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 193 nm verwendet werden.
Die Ablenkeinrichtung 8 ist ebenfalls über eine Datenverbindung mit der Steuereinrichtung 6 verbunden und lenkt entsprechend Steuersignalen von der Steuereinrichtung 6 gemäß dem abzuarbeitenden Ablationsprogramm den von dem Laser 7 abgegebenen, gepulsten Laserstrahl 3 auf vorgegebene Zielorte auf der Oberfläche des Auges 2. Hierzu verfügt die Ablenkeinrichtung 8 über eine Fokussierungseinrichtung 14 zur Fokussierung des Laserstrahls entlang seiner Ausbreitungsrichtung und zur Ablenkung quer zu dem Laserstrahl über zwei um jeweils orthogonal zueinander verlaufende Achsen dreh- bzw. schwenkbare Spiegel 15, die im Strahlengang nach der Fokussiereinrichtung 14 angeordnet sind.
Sowohl bei dem Laser 7 als auch bei der Ablenkeinrichtung 8 kann es sich um konventionelle, bekannte Einrichtungen eines laserchirurgischen Instruments handeln.
Zur Angabe des Wassergehalts und des Soll-Ablationsprofils werden zwei parallel zueinander ausgerichtete kartesische Koordinatensysteme verwendet, deren x-y-Ebenen zusammenfallen. Die z-Achse ist dabei möglichst in guter Näherung parallel zu der optischen Achse des Auges ausgerichtet. Im Beispiel wird zur einfacheren Darstellung angenommen, daß die Ursprünge der Koordinatensysteme zusammenfallen, so daß die Koordinatensysteme zusammenfallen und im folgenden nicht mehr unterschieden werden. Fallen die Koordinatenursprünge nicht zusammen, kann die Relativlage nach dem Einlesen der zum Wassergehalt oder zum Soll-Ablationsprofil manuell eingegeben werden, woraufhin die Daten in ein gemeinsames Koordinatensystem überführt werden können. Zur Eingabe der Relativlage kann dann eine entsprechende Schnittstelle vorgesehen sein. In 3 ist die Lage des Koordinatensystems für einen sphärischen Körper bzw. eine Kugel mit einer Oberfläche 2' als vereinfachtes Modell für das Auge 2 dargestellt. Die Festlegung der z-Achsen erfolgt bei der Ausrichtung des Auges 2 relativ zu dem Instrument 1, wozu beispielsweise ein in den Figuren nicht gezeigtes Fixierlicht benutzt werden kann.
Die Einrichtung 9 zur Erfassung von Wassergehaltsmeßdaten umfaßt im Beispiel eine Einrichtung zur konfokalen Raman-Spektroskopie der Hornhaut des Auges, wie sie beispielsweise in "Assessment of Transient Changes in Corneal Hydration Using Confocal Raman Spectroscopy", Brian T. Fischer et al. Cornea 22 (4), Seiten 363-370, 2003, beschrieben ist. Der zur Behandlung vorgesehene Bereich der Cornea des Auges 2 wird dabei mit einem geeigneten Laserstrahl abgetastet, der sowohl in der Tiefe als auch lateral zum Laserstrahl fokussiert ist. Von dem Auge 2 ausgehende Raman-Strahlung wird dann konfokal detektiert, so daß für verschiedene Orte in dem zu ablatierenden Volumen die Intensität der. Raman-Strahlung erfaßt werden kann. Die die Intensität wiedergebenden Daten, d.h. die Wassergehaltsmeßdaten, werden für jeden gemessenen Ort über die Schnittstelle 11 in die Datenverarbeitungseinrichtung 5 eingelesen. Das Computerprogramm in der Datenverarbeitungseinrichtung 5 verfügt über Programmcode, mittels dessen die Daten in den Wassergehalt an dem jeweiligen Ort beschreibende Daten umgerechnet werden können.
Die Einrichtung 10 zur Ermittlung des Soll-Ablationsprofils umfaßt im vorliegenden Beispiel einen Wellenfrontanalysator vom Hartmann-Shack-Typ sowie gegebenenfalls Einrichtungen zur Ermittlung der Brechkraft des Auges 2, aus dem bzw. denen nach bekannten Verfahren ein Soll-Ablationsprofil D_Soll für den zu behandelnden Bereich des Auges 2 ermittelt werden kann. Das Soll-Ablationsprofil wird dabei so bestimmt, daß eine möglichst weitgehende Korrektur von Abbildungsfehlern durch das Auge 2 durch die noch durchzuführende Ablation erreicht werden kann. Ein Beispiel für das Soll-Ablationsprofil ist 3 entnehmbar. Es ist durch die Abstände in z-Richtung zwischen der anfänglichen Oberfläche, der Kugelkappe 2', und einer gewünschten Oberfläche 2'', die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, als Funktion des Ortes in der x-y-Ebene gegeben. Ein zu ablatierender Bereich wird durch das Volumen zwischen der Oberfläche 2' vor der Ablation und der gewünschten Oberfläche 2'' gebildet, die durch das Soll-Ablationsprofil gebildet wird.
Zur Ermittlung des Soll-Ablationsprofils kann die Einrichtung 10 über einen entsprechenden Prozessor verfügen, der die Daten in Bezug auf die Brechkraft des Auges 2 und die Wellenfrontdaten auswertet, um daraus im vorliegenden Beispiel wiederum in Form von Soll-Ablationstiefen für Stützstellen in Form von Punkten eines Punktegitters in der x-y Ebene des entsprechenden Koordinatensystems, die mit der x-y Ebene des Koordinatensystems zur Angabe der zusammenfällt, das Soll-Ablationsprofil zu ermitteln. Soweit die Koordinatenursprünge nicht übereinstimmen, kann die Lage eines der Bezugspunkte bzw. Koordinatenursprünge in dem jeweils anderen Koordinatensystem angegeben werden, so daß im späteren Verfahrensverlauf die Daten durch eine einfache Verschiebung in ein gleiches Koordinatensystem transformiert werden können. Dies kann sich dann als günstig erweisen, wenn das Zentrum des Soll-Ablationsprofils, das heißt ein Punkt, relativ zu dem das Soll-Ablationsprofil näherungsweise symmetrisch ist, von dem Zentrum der Oberfläche des Auges 2, das heißt einem Punkt, relativ zu dem die Oberfläche des Auges näherungsweise symmetrisch ist, abweicht. Ein Verfahren zur Erstellung eines Soll-Ablationsprofils ist beispielsweise in der WO 01/08075 A1 beschrieben, deren Inhalt insoweit hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
Das Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms des ersten Ausführungsbeispiels beruht auf folgenden Überlegungen.
Um das Soll-Ablationsprofil D_Soll von dem Auge 2 zu ablatieren, werden entsprechend einem erstellten Ablationsprogramm auf vorgegebene Zielorte auf dem Auge 2 Laserpulse einer vorgegeben Pulsenergie abgegeben, die jeweils einzeln zu einem Abtrag von Material führen. Die Tiefe des Abtrags durch einen Puls kann durch verschiedene Modelle beschrieben werden. Im vorliegenden Beispiel wird das sogenannte „Blow-Off"-Modell verwendet, das beispielsweise in „Refraktive Chirurgie der Hornhaut", Herausgeber Theo Seiler, 1. Auflage, ENKE im Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, 2000 (ISBN 3-13-118071-4), Kapitel 6.1, S.150 oder in R. Srinivasan: „Ablation of Polymers and Biological Tissue by Ultraviolet Lasers", Science vol. 234, p.559-565, 31. Oct. 1986 beschrieben ist.
Danach wird an einem Ort mit den Koordinaten (x, y) durch eine an diesem Ort auftreffende Laserstrahlung mit einer wirksamen Fluence F(x, y), das heißt Energie pro Fläche, Material bis in eine Tiefe D_P gemäß folgender Formel abgetragen:
Dabei bezeichnen μ einen materialabhängigen Ablationskoeffizienten und F_thr einen ebenfalls materialabhängigen Ablationsschwellwert für die Fluence, unterhalb dessen Laserstrahlung keinen Abtrag von Material von dem Auge 2 mehr bewirkt.
Bei dem im Folgenden verwendeten einfachen Erstellungsverfahren für ein Ablationsprogramm wird davon ausgegangen, daß das Soll-Ablationsprofil in Einzelpuls-Ablationsvolumina, die bei Auftreffen eines Pulses entstehen, zerlegt werden kann. Die Erstellung des Ablationsprogramms beinhaltet dann die Bestimmung der Zielorte (x, y), auf die Pulse einer vorgegebenen Pulsenergie gelenkt werden müssen.
Zur Erstellung eines Ablationsprogramms wird davon ausgegangen, daß ein Laserpuls ein Einzelpuls- bzw. Spot-Ablationsvolumen V_Puls abträgt, das sich als Integral der Ablationstiefe D_P über die gesamte Pulsfläche ergibt:
Das Integral erstreckt sich dabei über die mit "Spot" bezeichnete Fläche, in der D_P > 0 ist.
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Fläche, in der D_P > 0 ist, konstant ist und einen Flächeninhalt d² hat. Es ist dann V_Puls = d² D_P.
Bei einfachen Erstellungsverfahren, bei denen der Wassergehalt des zu ablatierenden Materials und insbesondere Variationen in dem Wassergehalt des zu ablatierenden Materials nicht berücksichtigt werden, ergibt sich für die Ablationstiefe D_P,0 für einen Puls ohne Berücksichtigung des Wassergehalts:
Dabei bezeichnet μ₀ eine empirisch bestimmte, als konstant angenommene Ablationsrate. Die empirische Bestimmung kann dabei durch Untersuchung der Ablation an einer größeren Anzahl von verschiedenen Augen, bzw. deren Cornea, ermittelt werden.
Bei Verwendung eines einfachen Verfahrens zur Erstellung eines Ablationsprogramms wird davon ausgegangen, daß jeder auf denselben Ort abgegebene Puls das gleiche Einzelpulsvolumen bzw. die gleiche Einzelpulsablationstiefe D_P,0 ablatiert, wobei sich die Volumina addieren. Dies ist in 4a veranschaulicht. In dieser Figur ist schematisch beispielhaft ein Soll-Ablationsprofil entlang eines Durchmessers durch das Auge 2, etwa entlang der x-Achse dargestellt. Die Einzelpuls-Ablationsvolumina V_S werden sukzessive ablatiert und ergeben die gewünschte Ablationstiefe, wobei jedes Einzelpuls-Ablationsvolumen V_S einer Einzelpuls-Ablationstiefe D_P,0 entspricht. Werden die Koordinaten der betrachteten Zielorte mit (x_i, y_i), i = 1, ..., G, G ein natürliche Zahl, bezeichnet, ergibt sich die Anzahl N_i,0 der auf einen Zielort (x_i,y_i) abzugebenden Pulse:
Tatsächlich hängt die Ablationsrate μ jedoch von dem Wassergehalt H in dem zu ablatierenden Material ab. In einem einfachen, auf dem Blow-oft-Modell basierenden Modell ergibt sich im Beispiel die Einzelpuls-Ablationstiefe D_P,W für einen Puls unter Berücksichtigung des Wassergehalts des Materials zu
wobei die vom Wassergehalt H abhängige Ablationsrate μ(H) beispielsweise als proportional zu dem Wassergehalt H mit einer Proporfionalitätskonstanten k angenommen werden kann: μ(H) = k·H. (6)
Der Wert der Proporfionalitätskonstante k ist dabei so gewählt, daß für einen bei den oben erwähnten Reihenuntersuchungen ermittelten mittleren Wassergehalt H_m der Cornea k·H_m =μ₀ gilt.
Tatsächlich kann sich jedoch der Wassergehalt des zu ablatierenden Materials bzw. Gewebes der Cornea ändern in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchte, Luftströmung über dem Auge, Lufttemperatur und von den Ablationsbedingungen, beispielsweise der Ablationsrate, der Anzahl der auf einen Zielort (x_i, y_i) oder in dessen Nachbarschaft bereits abgegebenen Pulse und der Fluence der Pulse. In diesem Ausführungsbeispiel wird von folgendem Modell für den Wassergehalt H von zu ablatierendem Material über einem Zielort (x_i, y_i), auf den bereits n(x_i, y_i) Pulse abgegeben wurden, ausgegangen: H(xi, yi;n(xi, yi)) = a(xi, yi) + b·log(n(xi, yi)). (7)
Der Parameter a beschreibt dabei den Wassergehalt an dem Zielort (x₁, y_i) vor Beginn der Ablation. Dieser Wassergehalt kann unter anderem von der Art der Behandlung, beispielsweise photorefraktive Keratektomie, LASIK, LASIK mit photodispruptiver Bildung eines abklappbaren Corneadeckels oder LASEK, den Eigenschaften des individuellen Auges und der Umgebungsbedingungen vor der Ablation abhängen. Der in diesem Ausführungsbeispiel als konstant angenommene Parameter b beschreibt die Änderung des Wassergehalts durch Abgabe von Pulsen auf den Ort (x_i, y_i). Insbesondere der Parameter b kann empirisch durch Reihenuntersuchungen gewonnen werden.
Bei Abgabe von N_W,i Pulsen auf den gleichen Zielort (x_i, y_i) summieren sich die Einzelpuls-Ablationstiefen, die nun durch Abhängigkeit von dem Wassergehalt H nicht mehr konstant sind, zu einer Gesamttiefe. Die Anzahl der N_W,i kann so bestimmt werden, daß gerade die Soll-Ablationstiefe D_Soll(x_i, y_i) an dem Ort (x_i, y_i) erreicht wird:
Wie in Gleichung (8) dargestellt, kann bei Abgabe einer großen Anzahl von Pulsen auf den gleichen Ort die Summe näherungsweise durch ein Integral ersetzt werden, um die Summe näherungsweise, aber schneller berechnen zu können.
Da die Ablationsrate mit zunehmender Anzahl von Pulsen zunimmt, ändert sich die tatsächlich erzielte Ablationstiefe bei Abgabe von N_W,i Pulsen auf den Ort (x_i, y_i) mit jedem Puls und unterscheidet sich von dem N_i,0-fachen der Einzelpuls-Ablationstiefe D_P,0 in dem einfachen Modell, bei dem der Wassergehalt nicht berücksichtigt wird.
Um zur Erstellung des Ablationsprogramms ein einfaches, beispielsweise bekanntes Erstellungsverfahren, bei dem der Wassergehalt nicht berücksichtigt wird, einsetzen zu können, wird daher eine Modifikationsfunktion M definiert, die zur Berechung eines vorkompensiertes bzw. modifizierten Soll-Ablationsprofils D_Mod aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil D_Soll dient: DMod (xi, yi) = M(DSoll(xi, yi))DSoll(xi, yi) (9)mit
Wie in den Formeln (9) und (10) ausgedrückt, hängt die Modifikationsfunktion von der Soll-Ablationstiefe D_Soll(x_i, y_i), dem Parameter a und damit dem Wassergehalt des Materials vor der Ablation sowie dem Parameter b und damit der Änderung des Wassergehalts durch die Ablation ab. Darüber hinaus besteht eine Abhängigkeit von dem bei dem einfachen Erstellungsverfahren verwendeten Modell für D_P,0.
Insbesondere kann die Ablationswirkung eines Einzelpulses mit zunehmender Anzahl der auf den gleichen Ort abgegebenen Pulse zunehmen, so daß bei einer großen Soll-Ablationstiefe, die eine größere Anzahl von Einzelpulsen auf den gleichen Ort erfordert, weniger Einzelpulse zu verwenden sind, als gemäß der Formel (4) zu erwarten ist.
Wird nun ein einfaches Erstellungsverfahren zur Erstellung des Ablationsprogramms aus dem vorkompensierten Soll-Ablationsprofil D_Mod verwendet, kompensiert der in D_Mod enthaltene Faktor M gerade die Fehler, die dadurch entstehen, daß der Wassergehalt in Formel (3) nicht berücksichtigt wird, so daß bei Ablation mit einem mittels des einfachen Erstellungsverfahrens aus dem vorkompensierten Soll-Ablationsprofil erstellten Ablationsprogramm in guter Näherung das vorgegebene Soll-Ablationsprofil erzielt wird.
Zur Ermittlung der Orte, auf die Laserpulse abzugeben sind, können verschiedene bekannte einfache Erstellungsverfahren verwendet werden, beispielsweise die in DE 19727573 C1 und EP 1060710 A2 beschriebenen Verfahren. In DE 19727573 C1 erfolgt die Ablation schichtweise, das heißt es werden Auftrefforte für Pulse schichtweise ermittelt, wobei sich das gewünschte Profil dann durch Überlagerung dieser Schichten ergibt. Bei dem Verfahren in EP 1060710 A2 wird der Spotabstand quasi- kontinuierlich variiert, um die gewünschte Ablationstiefe zu erreichen.
Zur Ermittlung des Ablationsprogramms werden die in dem Ablaufdiagramm in 5 skizzierten Verfahrensschritte durchgeführt, wozu das in der Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführte Computerprogramm entsprechenden Programmcode aufweist.
Zunächst wird in Schritt S10 das Soll-Ablationsprofil D_Soll unter Verwendung der Einrichtung 10 zur Ermittlung des Soll-Ablationsprofils ermittelt. Diese Ermittlung wird hier von einem Benutzer ausgelöst. In einem anderen Ausführungsbeispiel gibt die Datenverarbeitungseinrichtung 5 über eine in den Figuren nicht gezeigte Steuerschnittstelle ein entsprechendes Steuersignal an die Einrichtung 10 zur Ermittlung des Soll-Ablationsprofils aus, um die Ermittlung automatisch zu starten. Zur Ermittlung werden aus Wellenfrontdaten Abbildungsfehler ermittelt. Mit bekannten Verfahren wird errechnet, an welchen Stellen der Oberfläche des Auges Material bis zu welcher Tiefe abzutragen ist. Im vorliegenden Beispiel ist das Soll-Ablationsprofil D_Soll durch die Angabe der Soll-Ablationstiefe als Funktion des Ortes auf einem Gitter in der x-y-Ebene gegeben.
Diese Daten werden dann in Schritt S12 über die Schnittstelle 12' in die Datenverarbeitungseinrichtung 5 eingelesen und dort in deren Speicher abgespeichert.
Im Beispiel nach den Schritten S10 und S12, in anderen Ausführungsbeispielen aber auch vor diesen Schritten, werden in Schritt S14 mittels konfokaler Raman-Spektroskopie ortsaufgelöst Intensitäten von Raman-Strahlung als Wassergehaltsmeßdaten erfaßt und diese Intensitäten wiedergebende Daten zusammen mit entsprechenden Ortskoordinaten an die Datenverarbeitungseinrichtung 5 gesendet. Diese Ermittlung wird hier von einem Benutzer ausgelöst. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 11 auch als Steuerschnittstelle ausgebildet und die Datenverarbeitungseinrichtung 5 gibt über diese Steuerschnittstelle 11 ein entsprechendes Steuersignal an die Einrichtung 9 aus, um die Ermittlung automatisch zu starten.
In Schritt S16 werden die Wassergehaltsmeßdaten über die Schnittstelle 11 eingelesen und in dem Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung 5 zwischengespeichert. Es werden dann für alle Orte, für die Wassergehaltsmeßdaten erfaßt wurden, aus den Intensitäten Wassergehaltswerte a ermittelt und den Orten zugeordnet gespeichert.
In Schritt S18 werden dann über die Schnittstelle 13 Strahlparameter des zu verwendenden Laserstrahls 3 eingelesen. In diesem Ausführungsbeispiel wird dazu der Durchmesser Strahlprofils des Laserstrahls 3 eingegeben. Die Form des Laserstrahls 3 wird als konstant über den Strahlquerschnitt und fest vorgegeben angenommen und ist in Form entsprechender Formeln in dem auf dem Prozessor der Datenverarbeitungseinrichtung 5 ablaufenden Programm berücksichtigt. Weiter wird die zu verwendende Pulsenergie pro Fläche bzw. die zu verwendende Fluence F₀ eingelesen und gespeichert.
In dem Schritt S20 wird dann aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil D_Soll ein vorkompensiertes Soll-Ablationsprofil D_Mod ermittelt. Dazu werden für alle Stützstellen, an denen das Soll-Ablationsprofil gegeben ist, die folgenden beiden Teilschritte ausgeführt: In dem Programmcode sind Werte für die Proportionalitätskonstante k und den Schwellwert für die Fluence F_thr gespeichert. Bezeichnet (x_i, y_i) den Ort, wird die durch die Formel (8) gegebene Gleichung unter Verwendung der durch das Soll-Ablationsprofil vorgegebenen Soll-Ablationstiefe D_Soll(x_i, y_i) und der Werte a(x_i, y_i), b, k und F₀/F_thr beispielsweise mittels eines Newton-Verfahrens zur Lösung nichtlinearer Gleichungen für die Pulsanzahl N_W,i gelöst. Sollte a nicht an dem Ort (x_i, y_i) vorliegen, kann ein entsprechender Wert durch Interpolation erhalten werden. Dann wird der Wert M(D_Soll(x_i, y_i)) der Modifikationsfunktion M gemäß Formel (10) ermittelt.
In dem folgenden Teilschritt wird zur Bildung einer vorkompensierten Soll-Ablationstiefe D_Mod an dem Ort (x_i, y_i) die vorgegebene Soll-Ablationstiefe D_Soll(x_i, y_i) mit dem Wert M(D_Soll(x_i, y_i)) der Modifikationsfunktion multipliziert und als D_Mod(x_i, y_i) dem Ort (x_i, y_i) zugeordnet gespeichert.
Das vorkompensierte Soll-Ablationsprofil D_Mod ist dann durch die Orte (x_i, y_i) und die diesen zugeordneten vorkompensierten Soll-Ablationstiefen D_Mod(x_i, y_i) gegeben.
In dem folgenden Schritt S22 wird auf der Basis des modifizierten Soll-Ablationsprofils D_Mod, der eingelesenen Fluence und des anderen Strahlparameters und der Formel (3) ein Ablationsprogramm erstellt, wozu ein Verfahren verwendet wird, das daher nicht den Wassergehalt des Gewebes oder die Änderung des Wassergehalts des Gewebes bei der Ablation berücksichtigt. Beispielsweise kann das in DE 19727573 C1 beschriebene Verfahren verwendet werden. Das so erstellte Ablationsprogramm umfaßt dabei eine Folge von Zielorten in der x-y-Ebene, das heißt entsprechende Koordinaten, auf die Laserpulse mit der durch die eingelesene Fluence bestimmten Pulsenergie gelenkt werden müssen, um das gewünschte Soll-Ablationsprofil zu erreichen. Das Ablationsprogramm wird in der Datenverarbeitungseinrichtung 5 gespeichert. Mit diesem Schritt ist die eigentliche Erstellung des Ablationsprogramms beendet.
In dem folgenden Schritt S26 werden dann von der Datenverarbeitungseinrichtung 5 mit der integrierten Steuereinrichtung 6 Steuerbefehle an den Laser 7 und die Ablenkeinrichtung 8 abgegeben, um entsprechend dem erstellten Ablationsprogramm Material von dem Auge 2 abzutragen.
Das Ablationsverfahren eignet sich sowohl für die photorefraktive Keratektomie als auch LASIK. Da bei diesen Verfahren Material in unterschiedlichen Schichten des Auges abgetragen wird, müssen dementsprechend gegebenenfalls unterschiedliche Soll-Ablationsprofile verwendet werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen zur Ablation gemäß einem mit dem Verfahren erstellten Ablationsprogramm ist in den 6 und 7 dargestellt. Eine entsprechende Signalbildungsvorrichtung unterscheidet sich von der Signalbildungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels nur in der Programmierung der Datenverarbeitungseinrichtung 5 und dabei nur darin, daß diese das im folgenden geschilderte Verfahren zur Bildung von Steuersignalen bzw. zur Erstellung eines Ablationsprogramms durchführen kann. Das Verfahren unterscheidet sich von dem ersten Verfahren im wesentlichen dadurch, daß nun die Fluence von Pulsen des gepulsten Laserstrahls entsprechend dem Wassergehalt geändert wird, was darüber hinaus während der Abgabe der Steuersignale und damit der Ablation erfolgt.
Das Verfahren zu Bildung und Abgabe von Steuersignalen, das das Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms einschließt, weist einige Schritte auf, die denen des in 5 dargestellten Signalbildungs- bzw. Erstellungsverfahrens entsprechen. Diese werden daher im folgenden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals näher beschrieben.
In den Schritten S10 und S12 bzw. S14 und S16 werden also Daten zu dem Soll-Ablationsprofil bzw. dem Wassergehalt des Cornea-Gewebes vor der Ablation ermittelt und gespeichert.
In dem dann folgenden Schritt S18 werden ein Strahlquerschnitt und ein voreingestellter Anfangsfluencewert F₀ eingelesen.
In dem folgenden Schritt S26 wird dann ein vorläufiges Ablationsprogramm auf der Basis des eingelesenen Soll-Ablationsprofils, der eingelesenen voreingestellten Fluence und des Strahlparameters erstellt, wobei das hierzu verwendete einfache Erstellungsverfahren den Wassergehalt der Cornea bzw. Variationen des Wassergehalts nicht berücksichtigt. Insbesondere kann das oben erwähnte Verfahren aus DE 197 27 573 C1 verwendet werden. Das vorläufige Ablationsprogramm, das wiederum aus einer Folge von Koordinaten für Orte auf der Oberfläche des Auges 2, auf die Pulse zu lenken sind, umfaßt, wird dann abgespeichert.
Daraufhin werden in Schritt S28 aus der Folge der Zielorte entsprechend dem vorläufigen Ablationsprogramm für die entsprechenden Pulse modifizierte Fluence-Werte ermittelt und den Zielorten unter Bildung des zu verwendenden Ablationsprogramms zugeordnet. Nach Bildung eines modifizierten Fluence-Wertes wird unmittelbar ein Steuersignal gebildet und an den Laser 7 bzw. die Ablenkeinrichtung 8 abgegeben. Durch entsprechende Ansteuerungen einer Hochspannungsversorgung des Eximerlasers 7 und damit der Aufladung von Kondensatoren, in denen jeweils die Energie für einen Puls gespeichert wird, entsprechend dem Ablationsprogramm und gleichzeitige Ansteuerung der Ablenkeinrichtung 8 kann die Ablation mit einem Laserpuls mit einer orts- bzw. koordinatenabhängigen Pulsenergie und damit Fluence erfolgen.
Dabei wird die Folge der Zielorte sukzessive abgearbeitet. Die entsprechenden Teilschritte zur Ermittlung einer geänderten Fluence einen auf einen Zielort (x_j, y_j) abzugebenden Puls sind in 7 gezeigt.
In Teilschritt S28a wird zunächst bei dem ersten Durchlauf der erste Zielort, bei späteren Durchläufen der nächste Zielort gemäß dem vorläufigen Ablationsprogramm ausgelesen. Dieser hat die Koordinaten (x_j, y_j), wobei j die Ordinalzahl des Zielortes in der Folge ist.
In Teilschritt S28b wird dann durch Ansteuerung der Einrichtung 9 zur Erfassung von Wassergehaltsmeßdaten durch die Datenverarbeitungseinrichtung 5 über eine nicht gezeigte Steuerschnittstelle eine Erfassung entsprechender Daten für den Zielort (x_j, y_j) durchgeführt.
Die Daten werden über die Schnittstelle 11 eingelesen und in Teilschritt S28c mittels der Datenverarbeitunseinrichtung in einen Wassergehalt H(x_j, y_j) an dem Zielort (x_j, y_j) umgerechnet.
In Teilschritt S28d wird dann ein geänderter Fluence-Wert für den auf den Zielort (x_j, y_j) abzugebenden Puls ermittelt, der dem Zielort zugeordnet ist. Der geänderte Fluence-Wert zusammen mit dem Zielort (x_j, y_j) bildet ein Element des schließlich zu verwendenden Ablationsprogramms.
Der Fluence-Wert wird nun so geändert, daß bei Ablation mit der geänderten Fluence die Einzelpuls-Ablationstiefe erreicht wird, die bei Erstellung des vorläufigen Ablationsprogramms ohne die Berücksichtigung des Wassergehalts als Ablationstiefe für einen Einzelpuls angenommen wurde. Ausgehend von den oben angegebenen Gleichungen (1), (3) und (4) muß also die Gleichung D_P,W(F) =D_P,0(F₀) nach F aufgelöst werden, wobei D_P,W über μ(H) von dem Wassergehalt H an dem Zielort abhängt. Verwendet man die Modelle gemäß den Gleichungen (1), (3) und (4) erhält man die folgende Gleichung für die geänderte Fluence:
Diese Berechnung kann sehr schnell durchgeführt werden, so daß der Teilschritt S28d sehr schnell durchlaufen werden kann.
Es können entsprechende Steuersignale für den Laser 7 und die Ablenkeinrichtung 8 gebildet und an den Laser 7, d.h. die Hochspannungsversorgung des Lasers 7, bzw. die Ablenkeinrichtung 8 abgegeben werden. Danach wird das Verfahren mit dem Teilschritt S28a für das nächste Element des vorläufigen Ablationsprogramms fortgesetzt. Die Schritte S10 bis S28d ohne die Bildung und Abgabe der Steuersignale bilden wie zuvor die Schritte S10 bis S22 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Erstellungsverfahren.
Damit brauchen, bis auf das Modell für die Ablationstiefe, keinerlei Annahmen über den Wassergehalt der Cornea getroffen zu werden. Insbesondere können auch unvorhergesehene Änderungen des Wassergehalts während der Bildung und Abgabe der Steuersignale und damit der Ablation voll berücksichtigt werden.
Eine dritte Ausführungsform, die eine Variante des zuvorgeschilderten Ausführungsbeispiels darstellt, ist in 8 gezeigt. Das hier schematisch dargestellte Instrument unterscheidet sich von dem Instrument des vorhergehenden Ausführungsbeispiels dadurch, daß im Strahlengang des Laserstrahls 3 zwischen dem Laser 7 und der Ablenkeinrichtung 8 ein Modulator 16, im Beispiel ein von der Steuereinrichtung 6' in seiner Transmission steuerbares Flüssigkristall-Element, angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Steuereinrichtung 6' gegenüber der Steuereinrichtung 6 einen Ausgang zur Ansteuerung des Modulators 16 auf und das in der Datenverarbeitungseinrichtung 5 abgearbeitete Computerprogramm ist zur Steuerung der Fluence nicht durch Ansteuerung des Lasers 7, sondern durch Änderung der Transmission des Modulators 16 ausgebildet.
Die Fluence des Lasers 7 wird nun so eingestellt, daß bei maximaler Transmission des Modulators 16 die maximal erforderliche Fluence zur Ablation gemäß dem Ablationsprogramm erreicht werden kann. Der Modulator 16 wird bei der Ablation entsprechend dem Ablationsprogramm so gesteuert, daß die auf die Oberfläche auftreffenden Pulse die gewünschte Energie bzw. Fluence besitzen.
Bei einer anderen Variante kann statt des Modulators 16 eine strahlformende Einrichtung vorgesehen sein, die auf Signale von der Steuereinrichtung den Strahlquerschnitt und damit die Fluence ändert.
Bei anderen Ausführungsformen der zuvor beschriebenen Verfahren kann der Ablationsschwellwert F_thr für die Fluence ebenfalls von dem Wassergehalt H abhängen.
Bei einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuersignalbildungsverfahrens wird bei der Erstellung des Ablationsprogramms unmittelbar die Gleichung (9) verwendet, indem ein Muster von Zielorten vorgegeben wird und für jeden Zielort die Gleichung (9) als Funktion der Anzahl der abzugebenden Pulse N_W,i gelöst wird.
Bei einer sechsten bevorzugten Ausführungsform eines Steuersignalbildungsverfahrens wird über den Wassergehalt hinaus auch noch die Neigung der Oberfläche der Cornea gegenüber dem Laserstrahl 3 bzw. der z-Richtung als Näherung für die Richtung des Laserstrahls 3 in Verbindung mit der tatsächlichen Form des Strahlprofils berücksichtigt. Der von dem Laser 7 abgegebene Laserstrahl 3 hat im Beispiel ein Strahlprofil mit Gaußform.
Während bei konventionellen Verfahren die wirksame Fluence F (x, y) als konstant über die Fläche des Pulses bzw. Spots angenommen wird, werden nun neben dem Einfluß des Wassergehalts zwei weitere Einflüsse gleichzeitig berücksichtigt. Zum einen wird berücksichtigt, daß durch die Neigung der zu bearbeitenden Oberfläche die wirksame Fluence entsprechend der Neigung gegenüber der Fluence des Laserstrahls 3 herabgesetzt wird. Wird die zu bearbeitende Oberfläche durch eine Höhenfunktion f(x, y), die die Höhe der Oberfläche über der x-y-Ebene angibt, beschrieben, kann der Neigungswinkel θ der Oberfläche relativ zu der z-Achse und damit näherungsweise zu dem auf die Oberfläche 2' einfallenden Laserstrahl 3 gemäß der Formel θ(x, y) = arctan(|grad f(x, y)|) (12) ermittelt werden. Die bei der Ablation wirksame Fluence F(x, y) auf der Oberfläche ergibt sich damit zu F(x, y) = FP(x, y)·cosθ(x, y) (13)wobei F_P(x, y) die Fluence bei senkrechtem Einfall des Laserstrahls 3 auf die Oberfläche, d.h. bei einem Winkel θ = 0 bezeichnet. F_P entspricht daher der Fluence bzw. dem Strahlprofil des Laserstrahls 3.
Als zweiter Effekt wird berücksichtigt, daß die wirksame Fluence entsprechend dem Intensitäts- bzw. Energieprofil des Pulses in einer Ebene orthogonal zur Richtung des Laserstrahls 3 variiert und dabei insbesondere auch den Schwellwert F_thr unterschreiten kann.
Damit ergibt sich das tatsächliche Einzelpuls-Ablationsvolumen aus der folgenden Formel:
Das Einzelpuls-Ablationsvolumen hängt daher nichtlinear vom Neigungswinkel der Oberfläche und dem Fluenceprofil F_P(x, y) ab.
Bei bekannten Einzelpuls-Ablationsvolumina kann mit bekannten einfachen Erstellungsverfahren wie sie beispielsweise in DE 197 27 573 C1 oder EP 1060710 A2 beschrieben sind, ein Ablationsprogramm erstellt werden, gemäß dem sich die mittlere Ablationstiefe D_M gleichmäßig oder langsam variierend unter einem Abstand d auf die Oberfläche gelenkter Laserstrahlpulse gemäß
ergibt. c ist hierbei ein Proportionalitätsfaktor, der sich aus der Anordnung der Auftreffpunkte der Pulse des Laserstrahls ergibt. Beispielsweise gilt bei einem näherungsweise quadratischen Muster c = 1, während bei einem näherungsweise hexagonalen Muster c = 2/√3 gilt.
In folgenden wird davon ausgegangen, daß sich das Ablationsprofil wie auch der Wassergehalt räumlich langsam gegenüber der Länge des Abstands d oder die Neigung langsam gegenüber dem Durchmesser des Laserstrahls 3 an der Oberfläche verändert. Zur Beschreibung der räumlichen Abhängigkeit dieser räumlich langsam veränderlichen Größen werden im folgenden Koordinaten u und v verwendet, die in einem u-v-Koordinatensystem gegeben sind, das mit dem x-y-Koordinatensystem zusammenfällt. Das Einzelpuls-Ablationsvolumen ist damit ebenso wie die sich aus den nebeneinandergesetzten Pulsen ergebende mittlere Tiefe D_M als Funktion von u und v aufzufassen.
Die effektive Ablationstiefe ergibt sich dann durch
In Formel (9) braucht nun nur noch D_P,W durch D_M,Ist ersetzt zu werden, wobei V_Puls,Ist unter Verwendung von Formel (14), in der D_P durch D_P,W ersetzt ist, ermittelt wird.
Zu Ermittlung der Orte, auf die Laserpulse abzugeben sind, können verschiedene bekannte Verfahren verwendet werden, beispielsweise die bereits zuvor erwähnten, in DE 19727573 C1 und EP 1060710 A2 beschriebenen Verfahren. In DE 19727573 C1 erfolgt die Ablation schichtweise, das heißt es werden Auftreff- bzw. Zielorte für Pulse schichtweise ermittelt, wobei sich das gewünschte Profil dann durch Überlagerung dieser Schichten ergibt. Bei dem Verfahren in EP 1060710 A2 wird der Spotabstand quasi- kontinuierlich variiert, um die gewünschte Ablationstiefe zu erreichen.
Die Berechnung der Modifikationsfunktion sei am Beispiel der Ablation von einer sphärischen Oberfläche mit einem Laserstrahl mit einem Strahlprofil mit Gauß-Form erläutert (vgl. 3).
Das Strahlprofil bzw. die Fluence ist durch die Formel
beschrieben, wobei F₀ der Spitzenwert der Fluence, r der radiale Abstand zum Zentrum des Strahlprofils und w der Abstand ist, nach dem das Profil relativ zu dem Wert im Zentrum auf 1/e abgefallen ist.
Damit ergibt sich für das Ist-Ablationsprofil eines Laserpulses, der orthogonal auf eine ebene Fläche auftrifft:
so daß sich das Einzelpuls-Ablationsvolumen für diesen Puls zu
berechnet. Als mittlere Tiefe des gewünschten Profils bei einem quadratischen Muster der Auftreffpunkte der Pulse bzw. Spot-Muster mit Kantenlänge a ist eine mittlere Tiefe der Ablation gemäß
zu erwarten. Setzte man nun D_E gleich D_Soll so könnte d als Funktion des Ortes ermittelt werden.
Tatsächlich ist die sphärische Oberfläche jedoch außer im Zentrum gegenüber dem als in hinreichend guter Näherung parallel zur z-Achse einfallend angenommen Laserstrahl 3 geneigt. Wie sich aus 3 ergibt, kann der Neigungswinkel in Abhängigkeit von dem Abstand ρ eines Ortes auf der Oberfläche des Auges 2 folgendermaßen berechnet werden:
Die Neigung der Oberfläche am Ort ρ führt nun dazu, daß sowohl der Spotabstand in der Neigungsrichtung als auch die Spotbreite w in Neigungsrichtung um den Faktor 1/cos(θ(ρ)) vergrößert werden. Daher ändert sich das Verhältnis w/d in der Gleichung für D nicht mit der Neigung. Es ändert sich jedoch die Fluence in dieser Gleichung. Weiterhin hängt μ nun vom Wassergehalt H, beispielsweise gemäß den Gleichungen (6) und (7), ab. Man erhält für das zu erwartende Tiefenprofil auf der sphärischen Fläche daher folgendes Ergebnis:
Systematisch kann dieses Resultat auch dadurch erhalten werden, daß in der Formel für das Einzelpuls-Ablationsvolumen cos(θ) und μ = μ(H) als über die Spotfläche konstant angesehen wird.
In 9 ist eine Laserablationsvorrichtung mit einer Erstellungsvorrichtung bzw. einer Steuersignalbildungsvorrichtung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich von der Laserablationsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels darin unterscheidet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung 5 durch eine Datenverarbeitungseinrichtung 5' ersetzt ist und daß eine Einrichtung 17 zur Erfassung der Oberflächentopographie des Auges 2 vorgesehen ist, die über eine Datenverbindung mit einer Schnittstelle 18 der Datenverarbeitungseinrichtung 5' für das Einlesen von Oberflächentopographiedaten in die Datenverarbeitungseinrichtung 5' verbunden ist. Über diese Schnittstelle sind auch Steuerbefehle zur Erfassung von Oberflächentopographiedaten an die Einrichtung 17 abgebbar. Die anderen Komponenten sind unverändert, so daß für diese die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und die Ausführungen im Ausführungsbeispiel zu diesen Komponenten auch hier entsprechend gelten.
Die Einrichtung 17 zur Erfassung der Oberflächentopographie des Auges kann im Beispiel einen optischen Kohärenztomographen umfassen.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 5' unterscheidet sich von der Datenverarbeitungseinrichtung 5 nur durch die Schnittstelle 18 und das Computerprogramm, mit dem die Datenverarbeitungseinrichtung 5' bzw. deren Prozessor programmiert ist. Das Computerprogramm weist Programmcode auf, so daß bei Ausführung des Computerprogramms in der Datenverarbeitungeinrichtung 5' das im folgende geschilderte Verfahren abgearbeitet wird.
Zur Ermittlung des Ablationsprogramms und zur Bildung und Abgabe der Steuersignale werden die in dem Ablaufdiagramm in 10 skizzierten Verfahrensschritte durchgeführt, von denen die mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5 bezeichneten Schritte wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden und die Erläuterungen zu diesen Schritten auch hier entsprechend gelten.
In den Schritten S10 und S12 bzw. S14 und S16 werden also Daten zu dem Soll-Ablationsprofil bzw. dem Wassergehalt des Cornea-Gewebes vor der Ablation ermittelt und gespeichert.
In dem dann folgenden Schritt S18 werden ein Strahlradius w und ein voreingestellter Fluence-Wert F₀ eingelesen, der den Spitzenwert der Fluence über das Gaußsche Strahlprofil des Lasers 7 darstellt. Die Form des Strahlprofils ist durch die verwendeten Formeln berücksichtigt.
Dann wird in dem folgenden Schritt S30 auf Ansteuerung durch die Datenverarbeitungseinrichtung 5' die Oberflächentopographie des zu behandelnden Bereichs mittels der Einrichtung 17 zu Erfassung der Oberflächentopographiedaten ermittelt. Die entsprechenden Daten können beispielsweise über einem Punktraster in der x-y-Ebene erfaßte Höhen der Oberfläche gegenüber der x-y-Ebene umfassen.
In Schritt S32 werden diesen Daten dann über die Schnittstelle 18 für die Oberflächentopographiedaten in die Datenverarbeitungseinrichtung 5' eingelesen. Aus den Höhendaten werden dann Oberflächenneigungen durch numerische Ermittlungen von Gradienten und die oben angegebene Formel für den Neigungswinkel ermittelt. Die entsprechenden Daten werden dann in dem Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung 5' gespeichert.
Die folgenden Schritte entsprechen dann den Schritten des Verfahrens in dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch N_W,i nun unter Verwendung der Formel (22) für D_P,W in Gleichung (8) ermittelt wird.
Auf diese Weise findet eine Vorkompensation sowohl in Bezug auf den Wassergehalt als auch die Neigung der Oberfläche und der Form des Strahlprofils derart statt, daß deren Einflüsse, die bei der Erstellung des Ablationsprogramms mit einem einfachen Erstellungsverfahren vernachlässigt werden, vorab ausgleichend bzw. vorkompensierend berücksichtigt werden und das Ist-Ablationsprofil dem Soll-Ablationsprofil sehr nahe kommt.
Das Ablationsverfahren eignet sich sowohl für die photorefraktive Keratektomie als auch LASIK. Da bei diesen Verfahren Material in unterschiedlichen Schichten des Auges abgetragen wird, müssen entsprechend gegebenenfalls unterschiedliche Soll-Ablationsprofile verwendet werden.
Der Kohärenztomograph der Einrichtung 17 kann weiter dazu verwendet werden, die Dicke der Cornea vor und/oder während der Ablation zu ermitteln, d.h. eine pachymetrische Messung durchzuführen. Damit kann insbesondere vermieden werden, daß bei der Ablation die Restdicke der Cornea einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann statt der Einrichtung 9 zur Durchführung konfokaler Raman-Spektroskopie eine Temperaturmeßeinrichtung, beispielsweise mit einer Infrarotkamera, deren optische Achse in einem spitzen Winkel zu der Richtung des Laserstrahls 3 geneigt ist, verwendet werden. Diese erfaßt Daten, aus denen die Temperatur der Cornea und hieraus deren Wassergehalt ortsaufgelöst ermitteltbar ist.
Alternativ kann statt der Einrichtung 9 zur Durchführung konfokaler Raman-Spektroskopie ein optischer Kohärenztomograph verwendet werden, mittels dessen Daten, aus denen der Brechungsindex des Cornea-Gewebes errechenbar ist, erfaßt werden können. Aus den Brechungsindexdaten kann dann mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 5 wiederum der Wassergehalt ermittelt werden. Der Kohärenztomograph kann zusätzlich zu einem Kohärenztomographen zur Ermittlung der Oberflächentopographie, soweit dieser vorgesehen ist, vorhanden sein. Es ist jedoch auch möglich denselben Kohärenztomographen für beide Funktionen zu verwenden. Der Kohärenztomograph kann weiter dazu verwendet werden, die Dicke der Cornea vor und/oder während der Ablation zu ermitteln, d.h. eine pachymetrische Messung durchzuführen. Damit kann insbesondere vermieden werden, daß bei der Ablation die Restdicke der Cornea einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
Weiter kann eine Einrichtung zur Ermittlung der Luftfeuchte im Bereich der Cornea vorgesehen sein, die über eine Datenverbindung Feuchtedaten an die Datenverarbeitungseinrichtung 5 überträgt, wo sie in das Modell für die Ablationstiefe einfließen kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann in Abhängigkeit vom Wassergehalt auch die Wiederholrate, mit der Pulse auf das Material, bzw. die Cornea abgegeben werden, modifiziert werden.

Claims

Verfahren zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche (2') eines Körpers (2) gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines gepulsten Laserstrahls (3) auf die Oberfläche (2'), bei dem das Ablationsprogramm ausgehend von dem Soll-Ablationsprofil unter Berücksichtigung eines Wassergehalts des zu ablatierenden Materials erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei der Erstellung des Ablationsprogramms der Wassergehalt in Abhängigkeit vom Ort auf der Oberfläche (2') oder in einem zu ablatierenden Bereich berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Modell verwendet wird, das die Abhängigkeit der durch wenigstens einen auf einen Zielort auf der Oberfläche (2') abgegebenen Puls erzielten Ablationstiefe oder des durch wenigstens einen auf einen Zielort auf der Oberfläche (2') abgegebenen Puls erzielten Ablationsvolumens von dem Wassergehalt des mit dem Puls zu ablatierenden Materials wiedergibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein weiteres Modell verwendet wird, das für einen vorgegebenen Bereich des Materials den Einfluß von auf diesen Bereich oder benachbarte Bereiche aufgetroffenen Pulsen des gepulsten Laserstrahls (3) auf den Wassergehalt wiedergibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Daten erfaßt werden, die den Wassergehalt wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt ermittelbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Berücksichtigung des Wassergehalts bei der Erstellung des Ablationsprogramms ein Modell für den Wassergehalt oder die Änderung des Wassergehalts des Materials in Abhängigkeit von wenigstens der Anzahl und/oder Lage vorher auf den gleichen Ort und/oder benachbarte Orte abgegebener Pulse verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Wassergehalt aus an dem Körper (2) gemessenen Daten ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet werden, die die Temperatur der Oberfläche (2') wiedergeben.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet werden, die Eigenschaften von optischer Strahlung wiedergeben, die von dem Material im zu ablatierenden Bereich des Körpers (2) ausgeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet werden, die durch konfokale Raman-Spektroskopie von optischer Strahlung von der Oberfläche (2') erhältlich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem zur Ermittlung des Wassergehalts Daten verwendet werden, die Eigenschaften von Fluoreszenzstrahlung wiedergeben, die von dem zu ablatierenden Bereich des Körpers (2) ausgeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem zur Ermittlung des Wassergehalts Daten zu verwendet werden, die den Brechungsindex in dem Material wiedergeben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Berücksichtigung des Wassergehalts aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil ein in Abhängigkeit von dem Wassergehalt vorkompensiertes Ablationsprofil ermittelt wird und aus dem vorkompensierten Ablationsprofil das Ablationsprogramm erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zur Ermittlung des vorkompensierten Ablationsprofils eine Modifikationsfunktion verwendet wird, die explizit oder implizit von dem Wassergehalt des zu ablatierenden Materials abhängt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Wert der Modifikationsfunktion an einem jeweils vorgegebenen Ort von einer durch das Soll-Ablationsprofil gegebenen Soll-Ablationstiefe an dem Ort abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus dem Soll-Ablationsprofil ein vorläufiges Ablationsprogramm erstellt wird und zur Bildung des zu erstellenden Ablationsprogramms in Abhängigkeit von dem Wassergehalt wenigstens ein durch das vorläufige Ablationsprogramm implizit oder explizit vorgegebener Fluence-Wert oder eine durch das vorläufige Ablationsprogramm implizit oder explizit vorgegebene Pulsenergie eines auf einen durch das vorläufige Ablationsprogramm gegebenen Zielort abzugebenden Pulses in Abhängigkeit von dem Wassergehalt an dem Zielort geändert und als Angabe dem Zielort zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ablationsprogramm auch in Abhängigkeit von einer Form eines Strahlprofils des Laserstrahls (3) und/oder einer Neigung der Oberfläche (2') erstellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Berücksichtigung der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche (2') aus dem Soll-Ablationsprofil unter Verwendung einer Modifikationsfunktion, die von der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche (2') abhängt, ein in Bezug auf Einflüsse der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche (2') vorkompensiertes Soll-Ablationsprofil ermittelt wird, und daß aus dem ermittelten in Bezug auf Einflüsse der Form des Strahlprofils und/oder der Neigung der Oberfläche (2') vorkompensiertes Soll-Ablationsprofil das Ablationsprogramm erstellt wird.
Verfahren zur Bildung von Steuersignalen zur Steuerung eines Lasers (7) einer Laserablationsvorrichtung zur Abgabe eines gepulsten Laserstrahls (3) und/oder einer Ablenkeinrichtung (8) der Laserablationsvorrichtung zur Ablenkung des Laserstrahls (3), um wasserhaltiges Material von einer Oberfläche (2') eines Körpers (2) gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil mittels Pulsen eines gepulsten Laserstrahls (3) zu ablatieren, bei dem mit dem Erstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ein Ablationsprogramm für das vorgegebene Soll-Ablationsprofil erstellt wird und entsprechend dem Ablationsprogramm Steuersignale an den Laser (7) und/oder die Ablenkeinrichtung (8) abgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem Steuersignale gebildet werden, mittels derer ein einen zur Ablation verwendeten Laserstrahl (3) schwächenden Modulator (16) in seiner Transmission steuerbar ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem Steuersignale zur Ansteuerung des Lasers (7) der Laserablationsvorrichtung gebildet werden, mittels derer die Fluence oder Pulsenergie von dem Laser (7) abgegebener Puls gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem Steuersignale zur Steuerung einer strahlformenden optischen Einrichtung im Strahlengang des Laserstrahls (3), die zur Einstellung des Strahlquerschnitt dient, gebildet und an die strahlformende optische Einrichtung abgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem nach der Erstellung eines ersten Teils des Ablationsprogramms und Abgabe entsprechender Steuersignale wenigstens ein weiterer, noch abzuarbeitender Teil des Ablationsprogramms erstellt wird und entsprechende Steuersignale abgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem ausgehend von dem Soll-Ablationsprofil ein vorläufiges Ablationsprogramm erstellt wird und zur Erstellung des wenigstens einen weiteren Teils des Ablationsprogramms für wenigstens einen durch das vorläufige Ablationsprogramm gegebenen Zielort auf der Oberfläche (2') der Wassergehalt ermittelt wird, und das vorläufige Ablationsprogramm unter Bildung des Ablationsprogramms in Abhängigkeit von dem ermittelten Wassergehalt verändert wird.
Vorrichtung zur Erstellung eines Ablationsprogramms für die Ablation von wasserhaltigem Material von einer Oberfläche (2') eines Körpers (2) gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil durch die Abgabe von Pulsen eines über die Oberfläche (2') geführten, gepulsten Laserstrahls (3) auf die Oberfläche (2'), umfaßt eine Datenverarbeitungseinrichtung (5; 5'), die zur Durchführung des Verfahrens zur Erstellung eines Ablationsprogramms nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, die eine Schnittstelle (11) zum Erfassen von Daten umfaßt, die den Wassergehalt des Materials wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, die eine Steuerschnittstelle für eine Meßeinrichtung (9) zur Messung von Daten an dem Körper (2), die den Wassergehalt wiedergeben oder aus denen der Wassergehalt ermittelt werden kann, aufweist, über die Steuerbefehle zur Erfassung von Meßdaten an die Meßeinrichtung (9) abgebbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, die eine Einrichtung zur Erfassung einer Temperatur der Oberfläche aufweist, die zur Übermittlung von erfaßten Temperaturdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, die ein mit der Datenverarbeitungseinrichtung (5; 5') verbundenes Spektrometer (9) zur Analyse von von dem zu ablatierenden Bereich des Körpers (2) ausgehender optischer Strahlung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, die eine Einrichtung zur Durchführung von konfokaler Raman-Spektroskopie aufweist, die zur Übermittlung von erfaßten Spektroskopiedaten an die Datenverarbeitungseinrichtung (5; 5') mit der Datenverarbeitungseinrichtung (5; 5') verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, die mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbundene Einrichtung zur Detektion von Fluoreszenzstrahlung aufweist, die bei Bestrahlung der zu ablatierenden Oberfläche des Körpers von Material an der Oberfläche des Körpers abgegeben wird.
Vorrichtung zur Bildung von Steuersignalen für einen Laser und/oder eine Ablenkeinrichtung einer Laserablationsvorrichtung, um wasserhaltiges Material von einer Oberfläche (2') eines Körpers (2) gemäß einem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil mittels Pulsen eines gepulsten Laserstrahls (3) zu ablatieren, wobei die Vorrichtung eine Erstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 31 zur Erstellung eines Ablationsprogramms aus dem vorgegebenen Soll-Ablationsprofil und eine Steuereinrichtung (6; 6') zur Abgabe von Steuersignalen gemäß dem erstellten Ablationsprogramm an den Laser (7) und/oder die Ablenkeinrichtung (8) zur Ablenkung des von dem Laser (7) abgegebenen Laserstrahls (3) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 32, bei der die Steuereinrichtung (6') zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen zur Ansteuerung eines den Laserstrahl (3) schwächenden Modulators (16) gemäß einem erstellten Ablationsprogramm ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, bei der die Steuereinrichtung zur Bildung und Abgabe von Steuersignalen zur Ansteuerung einer strahlformenden optischen Einrichtung im Strahlengang des Laserstrahls, die zur Einstellung des Strahlquerschnitt dient, gemäß einem erstellten Ablationsprogramm ausgebildet ist.
Computerprogramm mit Programmcode, um das Erstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer (5; 5') ausgeführt wird.
Computerprodukt mit Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist, um das Erstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer (5; 5') ausgeführt wird.