DE102005055885A1

DE102005055885A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Photokoagulation der Netzhaut

Info

Publication number: DE102005055885A1
Application number: DE102005055885A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Wiechmann; Manfred Dr. Dick; Diego Zimare
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: EP1954228A2; JP2009516552A; US20080300581A1; DE102005055885B4; US20140288537A1; JP4938787B2; WO2007059814A2; WO2007059814A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Photokoagulation der Netzhaut, umfassend eine Strahlungsquelle, ein optisches Applikationssystem und eine Detektionseinrichtung, wobei das optische Applikationssystem eine Strahlmodifikationseinrichtung aufweist, über die ein Strahl der Strahlungsquelle in ein vordefiniertes räumlich verteiltes Intensitätsprofil über die projizierte Fläche des Strahles auf der Netzhautebene einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Photokoagulation der Netzhaut.

Die Lichtkoagulation wurde erstmals Ende der 40er Jahre durch das fokussierte Licht einer axialen Hochdrucklampe zur Behandlung verschiedener Erkrankungen der Netzhaut – beispielsweise die Netzhautablösung – eingesetzt. Durch Wärmeabsorption vom Pigmentepithel, der unter der Netzhaut liegenden, einen dunklen Farbstoff tragenden Schicht, wird die Netzhaut bei der Wärmeausbreitung erwärmt und durch Narbenbildung an der ihr unterliegenden Schicht des Augapfels, der Aderhaut, festgeheftet. Hierdurch werden je nach aufgenommener Energie lokalisiert in den äußeren Schichten oder der ganzen Netzhaut Koagulationsherde gesetzt. Als Lichtquelle werden heutzutage zumeist Laser eingesetzt. Bisherige Systeme zur Photokoagulation der Netzhaut beruhen auf der visuellen Kontrolle von sogenannten Koagulationsherden. Die Strahlungsdosis des Lasers wird dabei so hoch eingestellt, dass eine visuelle erkennbare Verfärbung der Netzhaut entsteht. Für den therapeutischen Effekt reicht jedoch bereits eine kleinere Dosis aus. Die heute verwendeten hohen Dosen zerstören die Netzhaut weitestgehend. Bei kleineren Dosen könnte eine Rest Sehfähigkeit erhalten werden – Versuche über entsprechende Systeme, die eine Rückmeldung bezüglich der eingebrachten Dosis umfassen, um die sogenannte unterschwellige Koagulation zu steuern, konnten bis heute nicht in stabile Lösungen umgesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Photokoagulation der Netzhaut bereitzustellen ohne notwendige komplexe Rückmeldesysteme einsetzen zu müssen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Photokoagulation der Netzhaut umfassend eine Strahlungsquelle und ein optisches Applikationssystem, wobei das optische Applikationssystem eine Strahlmodifikationseinrichtung aufweist, über die ein Strahl der Strahlungsquelle in ein vordefiniertes räumlich verteiltes Intensitätsprofil über die projizierte Fläche des Strahles auf der Netzhautebene einstellbar ist.

Hierdurch erhält der im Stand der Technik üblicherweise große homogene Koagulationsspot ein räumlich verteiltes Intensitätsprofil. Nur an einer oder wenigen Stellen reicht die Intensität zur visuellen Koagulation. Im Restbereich bleibt die Koagulation unterschwellig, bevorzugt mit einem festen Verhältnis zum visuell erkennbaren Bereich. Nur an dieser einen oder an wenigen Stellen wird die Netzhaut damit zerstört. Diese Stellen dienen zur Dosiskontrolle.

Als Strahlungsquelle kommen bevorzugt insbesondere Laser in Betracht. Bevorzugt werden Argonlaser, Dioden-Laser, Yag-Laser, Excimer-Laser, etc. eingesetzt. Die Laser können gepulst oder als CW-Laser eingesetzt werden. Daneben sind auch weitere Lichtquellen denkbar, wie beispielsweise fokussiertes Licht einer Xenonlampe, von Licht emittierenden Dioden (LED's), Superlumineszenzdioden (SLD's), etc.

Als optisches Applikationssystem ist jede Einrichtung geeignet, die eine Strahlung der Strahlungsquelle leiten bzw. ausrichten kann. Ein solches optisches Applikationssystem kann bevorzugt eine Optik sein, die Blenden mit entsprechenden Profilen umfassen kann. Besonders bevorzugt können auch mikrostrukturierte Beschichtungen auf einem Glassubstrat vom optischen Applikationssystem umfasst sein. Das optische Applikationssystem kann auch Lichtwellenleiter umfassen, steuerbare Elemente wie beispielsweise kleine transmittive LCD-Panels, Mikrospiegelelemente, Blenden, Umlenkspiegel, Vergrößerungs- und/oder Verkleinerungsoptiken, Optiken mit Freiformflächen, diffraktive Optiken, GRIN-Optik (Gradient/Index), bevorzugt am Ende der Lichtleitphase (ähnlich einem Adapter), aktive Elemente wie beispielsweise ein Digital Mirror Device (DMD), etc. Durch das optische Applikationssystem wird der Strahl der Strahlungsquelle ausrichtbar und in ein vordefiniert räumlich verteiltes Intensitätsprofil abbildbar.

Besonders bevorzugt umfasst die Vorrichtung auch eine Detektionseinrichtung. Mit dieser Detektionseinrichtung kann das Ergebnis der Photokoagulation überprüft werden – besonders bevorzugt optisch überprüft werden. Durch diese Detektionseinrichtung ist es daher möglich, dass das Ergebnis der Photokoagulation optisch – durch Augenschein oder über Detektion einer angeschlossenen Kamera – überprüft wird.

Die Vorrichtung zur Photokoagulation der Netzhaut gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst besonders bevorzugt eine Strahlmodifikationseinrichtung. Eine solche Strahlmodifikationseinrichtung wird eingesetzt, um den Strahl der Strahlungsquelle in ein vordefiniertes räumlich verteiltes Intensitätsprofil über die projizierte Fläche des Strahles auf der Netzhautebene einzustellen. Eine solche Strahlmodifikationseinrichtung kann die oben bezeichneten optischen Elemente umfassen.

Der Strahl der Strahlungsquelle ist beispielsweise ein Lichtstrahl oder Laserstrahl, der aus der Strahlungsquelle heraus durch das optische Applikationssystem ausgerichtet wird und durch die Strahlmodifikationseinrichtung die erforderlichen Modifikationen erfährt, durch die das gewünschte Intensitätsprofil dann abbildbar sind.

Auf der Netzhautebene, auf der der Strahl, der durch das optische Applikationssystem bzw. die Strahlmodifikationseinrichtung hindurchgetreten ist, wirken soll, wird dann ein vordefiniertes räumlich verteiltes Intensitätsprofil abgebildet. Dieses räumlich verteilte Intensitätsprofil ist über die projizierte Fläche des Strahls auf der Netzhautebene definiert. Auf diese Weise wird ein Strahl nicht nur einheitlich weitgehend homogen auf die Netzhautebene aufgebracht, sondern weist eine Verteilung der Intensität auf. Eine solche Verteilung kann entweder statisch direkt vorliegen oder dynamisch über die Bestrahlungszeit hin ausgebildet werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Intensitätsprofil ein oder mehrere definierte Maxima, die in der Summe eine Fläche von weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt von weniger als 5 % der durch die projizierte Fläche des Strahles auf der Netzhautebene umfassten Fläche ausmachen.

Besonders bevorzugt umfasst das Intensitätsprofil damit definierte Maxima, die eine höhere Intensität aufweisen, als der restliche durch den Strahl der Strahlungsquelle abgedeckte Bereich. Die Fläche, die von den Maxima in Bezug auf die gesamte bestrahlte Fläche durch den Strahl einnehmen, beträgt dabei weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 %. Auf diese Weise wird lediglich ein kleiner Teil der bestrahlten Netzhaut verletzt, um einen optischen Nachweis der Koagulation zu liefern, während der restliche Bereich lediglich unterschwellig koaguliert und damit noch gewisse Sehfähigkeiten beibehält. Durch die Beschränkung der mit den Maxima bestrahlten Flächen kann damit der Anteil der durch die Koagulation nicht vollständig zerstörten Netzhaut innerhalb der bestrahlten Fläche vorbestimmt werden. wenn mehrere Maxima in dem Intensitätsprofil umfasst sind, wird die Fläche durch die Summe der entsprechenden Maxima gebildet.

Durch die Wahl von mehr als einem Maximum können bevorzugt der Mittelpunkt des auf die Netzhaut gerichteten Strahlbereiches der spezielle Eckpunkte der bestrahlten Fläche gekennzeichnet werden – auf diese Weise ist dann eine visuelle Überprüfung auch des bereits bestrahlten Bereichs der Netzhaut möglich. So können beispielsweise vier Maxima im gleichen Abstand auf den äußeren Rand der als Kreisfläche ausgebildeten Bestrahlungsfläche dargestellt werden, die dann die Bestrahlung in diesem speziellen Bereich visualisieren.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Intensität des mindestens einen Maximums in einem festen Verhältnis zur Intensität des Restbereiches des Intensitätsprofils einstellbar.

Durch dieses weitgehend feste Verhältnis zur Intensität des Maximums zum Restbereich des Intensitätsprofils wird bevorzugt eine definierte Beziehung zwischen dem Grad der erreichten Koagulation zwischen den mit Maxima bestrahlten Bereichen und dem übrigen Bereich vordefiniert. Auf diese Weise ist es möglich, eine gleichmäßige vorbestimmte Dosis der Strahlung auf die Netzhaut zu applizieren, die eine unterschwellige Koagulation bewirkt. Die nun auftretenden visuellen Koagulationspunkte, die durch die Maxima erzeugt werden, dienen damit dem Nachweis, dass eine vorbestimmte Dosis gleichmäßig auf den Rest der bestrahlten Fläche eingewirkt hat.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung reicht die Intensität der Maxima zur visuell sichtbaren Koagulation aus, während die Intensität des Restbereiches des Intensitätsprofils weniger als 80 %, bevorzugt weniger als 60 %, insbesondere bevorzugt weniger als 50 % der Intensität der Maxima beträgt.

Die Intensität der Maxima wird bevorzugt so ausgewählt, dass sie zur visuellen Kontrolle der Koagulation ausreichen, während die Intensität des Restbereiches des Intensitätsprofils weniger intensiv bestrahlt wird. Durch diesen Unterschied in der Bestrahlungsintensität kann eine Bestrahlung optisch überprüft bzw. detektiert werden, wobei für den Bereich außerhalb des Maximums eine feste Beziehung bezüglich der Bestrahlungsintensität gilt. Auf diese weise kann bei einer Bestrahlung mit einem vorgewählten Verhältnis zwischen Maximum und Rest davon ausgegangen werden, dass bei Erreichen der optischen Koagulation der Restbereich mit einem speziellen (optisch nicht direkt verifizierbaren) Dosis bestrahlt worden ist. Dieses Verhältnis kann auch individuell an die Gegebenheiten des speziellen Patienten angepasst werden, so dass bei dem einen Patient ein anderes Verhältnis hergenommen wird, als dies bei einem anderen Patienten erforderlich ist. Dieses Verhältnis kann in einer Voruntersuchung testweise ermittelt werden. Besonders bevorzugt geschieht dies in einem Kalibriermodus vor der eigentlichen Behandlung. Die so gewonnenen Verhältnisse zwischen dem Maximum einerseits und der Dosis zur Bestrahlung der Restfläche andererseits wird dann bevorzugt patientenspezifisch beibehalten. Eine solche Kalibrierung erfolgt besonders bevorzugt in einem Netzhautbereich, der für das eigentliche Sehen nicht besonders ausschlaggebend ist.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weisen verschiedene Maxima voneinander unterschiedliche vordefinierte Intensitäten auf.

Durch die Ausbildung verschiedener Maxima mit unterschiedlichen vordefinierten Bestrahlungsintensitäten ist es möglich, die Bestrahlung nochmals genauer anzupassen. So kann durch die Wahl von beispielsweise drei Maxima eine Behandlung derart ausgerichtet sein, dass nach dem visuellen Erscheinen von zwei Maxima die Bestrahlung eingestellt wird – das Auftreten eines Maximum ist damit ein Anzeichen für den Operateur, dass die Dosis noch erhöht werden kann, während das Vorliegen von drei Maxima das Zeichen für den Operateur ist, die Behandlung nun spätestens zu beenden. Durch die Wahl entsprechender Abstufungen zwischen den Maxima kann damit eine zusätzliche optische Hilfe zum Fortschritt der Bestrahlung des entsprechenden Gebiets gegeben werden.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Intensitätsprofil statisch oder dynamisch erzeugbar.

Die Erzeugung eines Intensitätsprofils kann einerseits statisch oder aber auch dynamisch erfolgen. Eine statische Realisierung des Intensitätsprofils kann beispielsweise durch entsprechende Optiken, Linsensysteme oder Freiformflächen erfolgen, über die der Strahl über die gesamte Zeit der Behandlung in seiner Intensität konstant gehalten wird. Es kann sich hierbei auch um eine Reihe von sehr kurzen Pulsen handeln, die durch entsprechende Optiken in ihrem Intensitätsprofil geformt werden.

Genauso ist es denkbar, das Intensitätsprofil dynamisch zu erzeugen. Ein dynamisches Erzeugen eines Intensitätsprofils kann beispielsweise durch einen zeitlichen Verlauf der Intensität des Strahles erfolgen, so dass durch ein Ansteigen der Intensität in speziellen Bereichen der durch den Strahl auf die Netzhaut projizierten Fläche eine erhöhte Dosierung und damit ein entsprechendes Profil aufgebracht werden kann. So ist es beispielsweise auch möglich, durch Scanner oder Blenden, diffraktive Optiken oder digitale Spiegelvorrichtungen den Intensitätsverlauf einer Bestrahlung über die Zeit zu ändern, so dass nur an speziellen vordefinierten Bereichen ein höheres Intensitätsprofil appliziert wird, als in den übrigen Bereichen.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Strahlmodifikationseinrichtung eine Blende mit einem definierten Profil.

Durch eine Blende mit einem definierten Profil kann durch Zuschalten der Blende oder durch teilweise Absorption des Strahls innerhalb der Blende ein entsprechendes Intensitätsprofil vorgegeben werden. Besonders bevorzugt sind hierbei mikrostrukturierte Beschichtungen auf beispielsweise einem Glassubstrat. Durch derartige Beschichtungen ist es möglich, bestimmte Intensitätsprofile durch Absorption des Strahles bzw. Ausblenden von Teilstrahlen zu erzeugen.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Maxima auf einem konzentrischen Ring rund um den Mittelpunkt der projizierten Fläche des Strahles auf der Netzhautebene einstellbar.

Durch die räumliche Ausgestaltung der Maxima auf der projizierten Fläche lassen sich geometrisch einfach erfassbare Figuren darstellen, die bei der optischen Kontrolle nicht nur das Erreichen der optischen Koagulation visualisieren, sondern gleichzeitig noch den Bereich markieren, in dem die nicht sichtbare Bestrahlung des Restbereiches stattgefunden hat. So ist es beispielsweise möglich, durch kreisförmige Segmente oder einen Vollkreis den Bereich darzustellen, in dem eine Koagulation stattgefunden hat. Ebenso ist es möglich, durch verschiedene Maxima auf einem Kreis punktweise den Bereich zu markieren, der insgesamt bestrahlt worden ist. Durch beispielsweise die Markierung von drei Maxima auf einem Kreisumfang lässt sich somit bereits zuverlässig angeben, in welchem (Rest-)Bereich eine Bestrahlung stattgefunden hat.

Besonders bevorzugt wird ein konzentrischer Ring rund um den Mittelpunkt der Bestrahlungsfläche gewählt. Daneben ist es auch möglich, keilförmige Figuren zu realisieren.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Maxima temporär in einem Kalibriermodus erzeugbar.

Besonders bevorzugt kann durch die Variation der Intensität der Bestrahlung in einem Kalibriermodus vor der eigentlichen Behandlung erkannt werden, bei welcher Leistungsdichte die Koagulationsschwelle überschritten wird. Die nachfolgenden Koagulationen zur Behandlung der weiteren Netzhaut werden dann im unterschwelligen Bereich mit homogenem Spot bzw. bestrahlter Fläche durchgeführt. Damit wird lediglich im Kalibriermodus ein beispielsweise keilförmiger Intensitätsabschwächer in den Strahlengang eingeschwenkt. Dieser kann bevorzugt als Graukeil, dielektrische Verlaufsbeschichtung, ein mikrooptisch diffraktives oder refraktives Element oder auch mit Hilfe aktiver Elemente wie Digital Mirror Devices (DMD) etc. realisiert werden. Dieser Kalibrierschritt kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt wiederholt an verschiedenen Stellen ausgeführt werden. Besonders bevorzugt wird der Kalibrierschritt immer am Beginn einer Behandlung durchgeführt und bei Bedarf bei zum Beispiel signifikant anders absorbierenden Netzhautrealen zwischendurch wiederholt. Besonders bevorzugt wird die Kalibrierung an funktionell weniger wichtigen Netzhautarealen durchgeführt, während die reine unterschwellige Koagulationsbehandlung in funktionell wichtigen Netzhautarealen durchgeführt wird.

Durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist die weitgehend koagulationsfreie Netzhautbehandlung mit der Sicherheit einer Kalibrierung ermöglicht, die zudem dem Operateur den Grad der unterschwelligen Koagulation über die Leistungseinstellung wählbar ausgestaltet. Durch eine derartige Möglichkeit der Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird damit eine Vorrichtung zur Koagulation bereitgestellt, die eine besonders schonende Bestrahlung und Behandlung der Netzhaut bietet.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Photokoagulation der Netzhaut, wobei ein Strahl einer Strahlungsquelle mit einem verteilten Intensitätsprofil auf die Netzhaut gerichtet wird, wodurch eine visuell erkennbare Koagulation nur in Bereichen eines Maximums des Intensitätsprofils erkennbar wird.

Die Erfindung soll nun anhand von Figuren veranschaulicht werden, in denen weitere vorteilhafte Ausführungsformen dargestellt sind. In den Figuren zeigt:
1 eine schematische Aufsicht auf eine projizierte Fläche und Schaubilder zur Intensitätsverteilung;
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Intensitätsprofils auf einer projizierten Fläche;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Photokoagulation;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Photokoagulation;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strahlmodifikationseinrichtung und
6 eine schematische Darstellung eines Diagramms mit einem Intensitätsprofil und zweier Beispiele projizierter Flächen.
In 1 ist mit A eine projizierte Fläche 12 dargestellt, auf der ein Intensitätsmaximum 16 umfasst ist. Das homogene Intensitätsprofil des Laserspots hat damit einen Bereich höherer Intensität 16, welcher bei der Koagulation visuell erkannt werden kann. In der Abbildung A ist die Intensitätsverteilung in der Draufsicht auf die projizierte Fläche 12 auf einer Netzhautebene dargestellt. Das dunkle Maximum 16 weist auf eine hohe Bestrahlungsintensität hin.
In der Abbildung B1 ist das Intensitätsprofil entlang eines Schnitts durch den in Abbildung A dargestellten Spot entlang der angedeuteten Mittellinie dargestellt. Die Intensität ist in diesem Querschnitt über eine große Fläche hin niedrig und konstant und wächst im Bereich des Maximums 16 an. Es handelt sich bei der Abbildung B1 um eine ideale Intensitätsverteilung, wie sie auf der Netzhaut dargestellt sein soll.
In der Realität kann es aufgrund der thermischen Leitung in der Retina bzw. Netzhaut angezeigt sein, eine von diesem Idealfall abweichende Intensitätsverteilung zu berechnen, die im Ergebnis dann zu einer Intensitätsverteilung auf der Netzhaut nach den thermischen Ausgleichseffekten realisiert wird. Es kann also beispielsweise nötig sein, ein entsprechendes Maximum benachbart an einem Minimum zu legen, das unter der erwünschten Bestrahlungsintensität bleibt, da thermische Ausgleichseffekte mitberücksichtigt werden, die von dem angestrebten Maximum aus noch nachwirken.
Die Netzhaut ist nun nur an der Stelle des Maximums 16 zerstört. Diese Stelle dient zur Dosiskontrolle. Im Restbereich der bestrahlten Fläche 12 bleibt die Koagulation unterschwellig, d.h. die Netzhaut bleibt in ihrer Funktion weitgehend erhalten.
In 2 ist eine projizierte Fläche 12 dargestellt, auf der mehrere Intensitätsmaxima 16.1 bis 16.4 abgebildet sind. Die Intensitätsmaxima 16.1 bis 16.4 sind entlang der kreisrunden projizierten Fläche 12 an deren Umkreis angeordnet. Durch diese Maxima 16.1 bis 16.4 wird damit nicht nur das Erreichen der Bestrahlungsintensität signalisiert sondern auch der Ort markiert, an dem die projizierte Fläche appliziert wurde. Auch hier dominiert die Fläche der unterschwelligen Koagulation (gestrichelt eingezeichnet), während die einzelnen Maxima 16i nur einen kleinen Teil der Fläche einnehmen. Es ist auch möglich, drei Maxima zu wählen, die auf der Kreisebene angeordnet ebenfalls den Bereich der projizierten Fläche 12 visualisieren. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Maximum ringförmig weitgehend durchgehend angeordnet ist, wobei der Ring bevorzugt um den Mittelpunkt der projizierten Fläche 12 angeordnet ist. Die in 2 abgebildeten vier Punkte könnten damit, wenn sie miteinander auf einem Kreis verbunden würden, einen derartigen Ring darstellen. Auf diese Weise kann der eigentliche Ort der Koagulation nach der Behandlung gut erkannt werden, obwohl die unterschwellige Koagulation optisch nicht dargestellt werden kann. Dadurch wird eine spätere Nachbehandlung und Lokalisierung bereits koagulierter Stellen vereinfacht. Bevorzugt kann das Maximum damit auch als Ring oder in Form eines Donut-Profils realisiert werden. Gerade bei kleineren Spots wird dadurch eine bessere Lokalisierung ermöglicht.
In 3 ist ein schematischer Aufbau einer Vorrichtung zur Photokoagulation 1 dargestellt. Die Vorrichtung zur Photokoagulation 1 umfasst einen Lichtwellenleiter 21 sowie ein optisches Applikationssystem 20. Das optische Applikationssystem 20 besteht aus einer ersten Linse 22.1, einer Blende 23 und einer zweiten Linse 22.2.
Eine Strahlungsquelle 10 wird an den Lichtwellenleiter 21 eingekoppelt und emittiert ein Strahl 11. Dieser Strahl 11 wird durch das optische Applikationssystem 20 geleitet und durch die erste Linse 22.1 auf die Blende 23 projiziert. Dort tritt der Strahl 11 hindurch und wird durch die zweite Linse 22.2 auf die Retina bzw. Netzhaut 5 fokussiert. Auf der Blende 23, die in diesem Fall eine mikrostrukturierte Beschichtung auf einem Glassubstrat umfasst, wird hierdurch in der Nähe einer Zwischenbildebene des auf die Netzhaut gestrahlten Lasers im Laserzoom ein entsprechendes Profil eingebracht. Der Strahl wird entsprechend dem hier vorgegebenen Profil geformt bzw. mit einem entsprechenden Intensitätsprofil geprägt. Bevorzugt ist die Blende 23 austauschbar, so dass verschiedene Profile in Form und Transmissionsverlauf vorgegeben werden können. Die Blende 23 kann auch steuerbare Elemente umfassen, wie kleine transmittive LCD-Panels, die ein hohes Maß an Flexibilität in der Gestaltung von Form und Intensitätverhältnissen erlauben. Hierbei kann bevorzugt die Zwischenbildebene nochmals auf geweitet werden, damit durch die Laserintensität die LCD-Panels nicht zerstört werden. Ebenso ist es möglich, Mikrospiegelelemente wie zum Beispiel Digital Mirror Devices (DMD) zu verwenden. Hierbei wird bevorzugt der optische Strahlengang aufgefaltet, da diese Elemente in Reflexion arbeiten. Das optische Applikationssystem 20 ist hier bevorzugt als Zoomsystem ausgebildet. Der Strahl 11 wird damit durch das über die Blende 23 aufgeprägte Profil in der entsprechenden Intensitätsverteilung auf die Retina 5 appliziert.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Photokoagulation dargestellt. Hierbei ist ein Lichtwellenleiter 21 vorgesehen, über den der Strahl 11 durch eine Linse 22 gleichgerichtet wird und auf eine Freiformfläche 24 gelenkt wird, der als Umlenkspiegel ausgebildet ist. Auf der Freiformfläche ist damit ein entsprechendes Profil vorgegeben, das der nun umgelenkte Strahl 11 aufweist und damit ein Intensitätsprofil 15 auf der Retina 5 bewirkt, wie dies beispielhaft mit dem Bezugszeichen 15 in 4 angedeutet ist. Durch die Optik mit Freiformflächen ist damit eine weitere Möglichkeit gegeben, verschiedene Intensitätsprofile zu erzeugen. Der Umlenkspiegel könnte auch umschaltbar ausgebildet sein. Eine nachfolgende Vergrößerungs-/Verkleinerungsoptik könnte den Maßstab kontinuierlich verändern und damit das Profil ein- und ausschalten. Eine andere als runde Begrenzung wäre mit dieser Methode ebenfalls erzeugbar.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform einer möglichen Strahlmodifikationseinrichtung 25 gezeigt. Ein Lichtwellenleiter 21 weist an seinem Ende als Adapter ausgebildet eine GRIN-Optik 26 auf. GRIN steht hier als Abkürzung für "Graded/Index" oder "Gradient/Index". In diesem optischen Element ist der Refraktionsindex ortsabhängig. Bei einer GRIN-Linse verändert sich der Refraktionsindex kontinuierlich als eine Funktion des Wegs in dem Medium. In der GRIN-Optik 26 in 5 werden auf diese Weise zwei kleine Maxima gebildet, die im Schnitt um den Mittelpunkt der dann bestrahlten Fläche angeordnet sind. Die Intensitätsverteilung wird damit am Ende der Faser in die gewünschte Intensitätsverteilung durch die GRIN-Optik 26 transformiert. Diese Intensitätsverteilung kann dann durch das bisherige optische System weiter abgebildet werden und damit auf die Netzhaut 5 übertragen werden.
In 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem in einem anfänglichen Kalibrierschritt ein über den Strahlquerschnitt keilförmiger Intensitätsverlauf auf der Netzhaut appliziert wird. In dem Diagramm wird die Intensitätsverteilung und dieser keilförmige Intensitätsverlauf dargestellt, der über den Durchmesser des applizierten Spots von 100 % auf 50 % Intensität abfällt. In den Abbildung A und B werden dann projizierte Flächen 12a und 12b dargestellt, die zwei verschiedene Ergebnisse auf zwei verschiedenen Netzhäuten darstellen. Bei der Abbildung A ist zu erkennen, dass der koagulierte Bereich, der visuell erkannt werden kann, ca. 50 % der Fläche ausmacht. Dieser Bereich ist gestrichelt eingezeichnet und auf der linken Seite in Figur A zu erkennen. Die rechte Seite ist nicht erkennbar koaguliert. Unter Berücksichtigung, dass die Intensität von der linken Seite des auf die projizierte Fläche 12a wirkenden Intensitätsprofils von 100 % auf 50 % auf der rechten Seite abfiel kann gefolgert werden, dass die sichtbare Koagulation bei Intensitäten von mehr als 75 % der vorgewählten Intensität eingetreten ist. Um nun einen Wert zu wählen, bei dem keine sichtbare Koagulation auftritt, wird der Operateur einen Wert von weniger als 75 % wählen wollen.
In der weiteren bestrahlten projizierten Fläche 12b sind ca. 80 % entlang der keilförmigen Intensitätsverteilung koaguliert. Lediglich 20 % danach sind nicht koaguliert. Der Operateur kann daher ablesen, dass bei seinem keilförmigen Intensitätsverlauf von 100 % auf 50 % in diesem Fall lediglich eine Intensität von weniger als 60 % gewählt werden darf, damit keine sichtbare Koagulation auftritt.
Durch diesen über den Strahlquerschnitt keilförmigen Intensitätsverlauf, der auf die Netzhaut appliziert wird, kann patientenspezifisch erkannt werden, bei welcher Leistungsdichte die Koagulationsschwelle überschritten wird. Die nachfolgenden Koagulationen werden dann im unterschwelligen Bereich mit einem homogenen Spot durchgeführt. Lediglich im Kalibriermodus wird ein keilförmiger Intensitätsabschwächer in den Strahlengang eingeschwenkt. Dieser kann beispielsweise als Graukeil, dielektrische Verlaufsbeschichtung, mikrooptisch diffraktives oder refraktives Element oder auch mit Hilfe aktiver Elemente wie Digital Mirror Devices (DMD) erfolgen. Der Kalibrierschritt wird dabei bevorzugt am Beginn einer Behandlung durchgeführt und kann bei Bedarf – beispielsweise bei signifikant anders absorbierenden Netzhautareal – zwischendurch wiederholt werden. Die Kalibrierung wird bevorzugt in funktionell weniger wichtigen Netzhautarealen durchgeführt, während die reine unterschwellige Behandlung in funktionell wichtigen Netzhautarealen bevorzugt eingesetzt wird.
Der Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung ist damit die vollkommen koagulationsfreie Netzhautbehandlung mit der Sicherheit einer zuvor durchgeführten Kalibrierung, die zudem vom Operateur in dem applizierten Grad der unterschwelligen Koagulation über die vorher gewählte Leistungseinstellung wählbar ausgestaltet ist.
Mit der hier dargestellten Lösung ist damit eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt worden, mit dem schonender eine Netzhautkoagulation durchgeführt werden kann, so dass durch die Behandlung und die entsprechende Rückkopplung über visuell erkennbare Koagulationszentren die Netzhaut weitgehend in ihrer Funktion an den bestrahlten Bereichen erhalten bleiben kann.

1: Vorrichtung zur Photokoagulation
5: Netzhaut
10: Strahlungsquelle
11: Strahl
12: Projizierte Fläche
15: Intensitätsprofil
16: Intensitätsmaximum
20: Optisches Applikationssystem
21: Lichtwellenleiter
22: Linse
23: Blende
24: Freiformfläche
25: Strahlmodifikationseinrichtung
26: GRIN-Optik

Claims

Vorrichtung (1) zur Photokoagulation der Netzhaut (5) umfassend eine Strahlungsquelle (10) und ein optisches Applikationssystem (20) dadurch gekennzeichnet, dass das optische Applikationssystem (20) eine Strahlmodifikationseinrichtung (23, 24, 25) aufweist, über die ein Strahl (11) der Strahlungsquelle (10) in ein vordefiniertes räumlich verteiltes Intensitätsprofil (15) über die projizierte Fläche (12) des Strahles (11) auf der Netzhautebene einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Intensitätsprofil (15) ein oder mehrere definierte Maxima (16) umfasst, die in der Summe eine Fläche von weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt von weniger als 5 % der durch die projizierte Fläche (12) des Strahles (11) auf der Netzhautebene umfassten Fläche ausmachen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Intensität des mindestens einen Maximums (16) in einem festen Verhältnis zur Intensität des Restbereiches des Intensitätsprofils (15) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Intensität der Maxima (16) zur visuell sichtbaren Koagulation ausreicht, während die Intensität des Restbereiches des Intensitätsprofils weniger als 80 %, der Intensität der Maxima (16) beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei verschiedene Maxima (16) voneinander unterschiedliche vordefinierte Intensitäten aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Intensitätsprofil (15) statisch oder dynamisch erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlmodifikationseinrichtung (23) eine Blende mit einem definierten Profil umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Maxima (16) auf einem konzentrischen Ring rund um den Mittelpunkt der projizierte Flächen (12) des Strahles (11) auf der Netzhautebene einstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Maxima (16) temporär in einem Kalibriermodus erzeugbar sind.
Verfahren zur Photokoagulation der Netzhaut, wobei ein Strahl einer Strahlungsquelle mit einem verteilten Intensitätsprofil auf die Netzhaut gerichtet wird, wodurch eine visuell erkennbare Koagulation nur in Bereichen eines Maximums des Intensitätsprofils erkennbar wird.