Die
Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung zur operativen
Fehlsichtigkeitskorrektur eines Auges eines Patienten, die eine
von einer Steuereinrichung gesteuerte Lasereinrichtung aufweist,
welche durch Einstrahlen von Laserstrahlung Hornhaut-Gewebe trennt, wobei
die Steuereinrichtung die Lasereinrichtung zur Fokussierung der Laserstrahlung
in die Hornhaut auf in einem Muster in der Hornhaut liegende Zielpunkte
ansteuert und das Muster so wählt,
daß damit
ein Volumen in der Hornhaut isoliert ist, dessen Entfernung aus
der Hornhaut die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt.The
The invention relates to a treatment device for operative
Defective vision correction of an eye of a patient who has a
comprising a control device controlled laser device,
which separates corneal tissue by irradiation of laser radiation, wherein
the control device, the laser device for focusing the laser radiation
into the cornea on target points located in a pattern in the cornea
drives and chooses the pattern so
that with it
a volume in the cornea is isolated, its removal from
the cornea the desired
Defective vision correction causes.
Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zu Erzeugen von
Steuerdaten für
eine Lasereinrichtung einer Behandlungsvorrichtung zur operativen
Fehlsichtigkeitskorrektur eines Auges eines Patienten, welche durch
Einstrahlen fokussierter Laserstrahlung Hornhaut-Gewebe trennt, wobei die Steuerdaten
im Betrieb der Behandlungsvorrichtung der Lasereinrichtung Zielpunkte
für die
fokussierte Laserstrahlung vorgeben, die in einem Muster in der
Hornhaut so liegen, daß damit
ein Volumen in der Hornhaut isoliert ist, dessen Entfernung aus
der Hornhaut die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt.The
The invention further relates to a method of generating
Control data for
a laser device of a treatment device for operative
Defective vision correction of an eye of a patient, which by
Injecting focused laser radiation separates corneal tissue, using the control data
in the operation of the treatment device of the laser device target points
for the
give focused laser radiation, which in a pattern in the
Cornea lie so that with it
a volume in the cornea is isolated, its removal from
the cornea the desired
Defective vision correction causes.
Die
Erfindung bezieht sich schließlich
auf ein Verfahren zur operativen Fehlsichtigkeitskorrektur eines
Auges eines Patienten, wobei zur Trennung von Hornhaut-Gewebe Laserstrahlung
auf in einem Muster in der Hornhaut liegende Zielpunkte fokussiert und
dadurch ein Volumen in der Hornhaut isoliert wird, dessen Entfernung
die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt.The
The invention finally relates
on a procedure for the operative correction of the ametropia
Eye of a patient, wherein the separation of corneal tissue laser radiation
focused on in a pattern in the cornea lying target points and
This isolates a volume in the cornea, its removal
the desired
Defective vision correction causes.
Der
klassische Weg zur Korrektur der Fehlsichtigkeit des menschlichen
Auges ist die Brille. Mittlerweile wird jedoch auch vermehrt refraktive
Chirurgie eingesetzt, die durch Veränderung der Augenhornhaut eine
Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt. Ziel der Operationsmethoden ist
es dabei, die Hornhaut gezielt zu verändern, um so die Lichtbrechung
zu beeinflussen. Hierfür
sind unterschiedliche Operationsmethoden bekannt. Am verbreitesten
ist gegenwärtig die sogenannte
Laser-Insitu-Keratomileusis, die auch LASIK abgekürzt wird.
Dabei wird zuerst eine Hornhautlamelle von der Hornhautoberfläche einseitig
gelöst
und zur Seite geklappt. Das Lösen
dieser Lamelle kann mittels eines mechanischen Mikrokeratoms erfolgen,
oder auch mittels eines sogenannten Laserkeratoms, wie es z.B. von
Intralase Corp. Irvine, USA, vertrieben wird. Nachdem die Lamelle
gelöst und
zur Seite geklappt wurde, ist bei der LASIK-Operation die Anwendung
eines Excimer-Lasers vorgesehen, der das derart freigelegte Hornhautgewebe durch
Ablation abträgt.
Nachdem auf diese Art und Weise in der Hornhaut liegendes Volumen
verdampft wurde, wird die Hornhautlamelle wieder auf den ursprünglichen
Platz zurückgeklappt.Of the
classical way to correct the defective vision of the human
Eye is the glasses. Meanwhile, however, is increasingly refractive
Surgery used by changing the cornea one
Defective vision correction causes. The goal of the surgical methods is
It is about to specifically change the cornea, so the refraction of light
to influence. Therefor
Different operating methods are known. Most common
is currently the so-called
Laser in situ keratomileusis, which is also abbreviated LASIK.
At first a corneal lamella becomes one-sided from the surface of the cornea
solved
and worked to the side. The release
this lamella can be done by means of a mechanical microkeratome,
or also by means of a so-called laser keratome, as e.g. from
Intralase Corp. Irvine, USA. After the slat
solved and
The LASIK operation is the application
provided by an excimer laser, the thus exposed corneal tissue by
Ablation ablates.
Having volume in the cornea in this way
has evaporated, the corneal lamella is restored to the original
Square folded back.
Die
Anwendung eines Laserkeratoms zum Freilegen der Lamelle ist vorteilhaft,
da die Infektionsgefahr dadurch verringert und die Schnittqualität vergrößert ist.
Insbesondere kann die Lamelle mit sehr viel konstanterer Dicke hergestellt
werden. Auch ist der Schnitt potentiell glatter, was spätere optische Störungen durch
diese auch nach der Operation verbleibende Grenzefläche mindert.The
Application of a laser keratome to expose the blade is advantageous
because the risk of infection is reduced and the quality of cut is increased.
In particular, the lamella can be made with a much more constant thickness
become. Also, the cut is potentially smoother, resulting in later optical interference
this remains even after the operation remaining limit area.
Bei
der Erzeugung einer Schnittfläche
in der Hornhaut durch Laserstrahlung laufen im Gewebe zeitlich hintereinander
mehrere Prozesse ab, die durch die gepulste Laserstrahlung initiiert
werden. Liegt die Leistungsdichte der Strahlung bei einem Puls über einem
Schwellwert, kommt es zu einem optischen Durchbruch, der in der
Hornhaut z.B. eine Plasmablase erzeugt. Die Plasmablase wächst nach Entstehen
des optischen Durchbruchs durch sich ausdehnende Gase. Wird der
optische Durchbruch nicht aufrechterhalten, so wird das in der Plasmablase
erzeugte Gas vom umliegenden Gewebe aufgenommen, und die Blase verschwindet
wieder. Es sind auch Gewebetrenneffekte möglich, die ohne Plasmablase
wirken. Der Einfachheit halber werden all solche Prozesse hier unter
dem Begriff „optischer Durchbruch" zusammengefaßt, d.h.
dieser Begriff soll nicht nur den optischen Durchbruch sondern auch
die daraus resultierenden Wirkungen in der Hornhaut einschließen.at
the creation of a cut surface
in the cornea by laser radiation run in the tissue in succession
several processes initiated by the pulsed laser radiation
become. Is the power density of the radiation above a pulse
Threshold, it comes to an optical breakthrough, which in the
Cornea e.g. generates a plasma bubble. The plasma bubble grows after emergence
the optical breakthrough by expanding gases. Will the
optical breakthrough not maintained, it will be in the plasma bubble
generated gas absorbed by the surrounding tissue, and the bubble disappears
again. There are also tissue separation effects possible without the plasma bubble
Act. For the sake of simplicity, all such processes are covered here
the term "optical breakthrough", i.
This term is not only meant for the optical breakthrough, but also
the resulting effects in the cornea.
Zur
Gewebetrennung wird die Laserstrahlung gepulst angewendet, wobei
die Pulslänge
in der Regel unter 1 ps liegt. Dadurch wird die zur Auslösung des
optischen Durchbruchs nötige
Leistungsdichte für
den jeweiligen Puls in einem engen räumlichen Gebiet erreicht. Die US 5984916 zeigt diesbezüglich deutlich,
daß der
räumliche
Bereich des optischen Durchbruches (in diesem Fall der erzeugten Wechselwirkung)
stark von der Pulsdauer abhängt. Eine
hohe Fokussierung des Laserstrahls in Kombination mit den erwähnten kurzen
Pulsen erlaubt es damit, den optischen Durchbruch punktgenau in
der Hornhaut einzusetzen.For tissue separation, the laser radiation is pulsed applied, the pulse length is usually below 1 ps. As a result, the power density necessary for triggering the optical breakthrough is achieved for the respective pulse in a narrow spatial area. The US 5984916 shows in this regard clearly that the spatial range of the optical breakthrough (in this case, the interaction generated) strongly depends on the pulse duration. A high focus of the laser beam in combination with the mentioned short pulses allows it to use the optical breakthrough pinpoint in the cornea.
Zur
Schnitterzeugung wird eine Serie optischer Durchbrüche an vorbestimmten
Stellen so erzeugt, daß dadurch
die Schnittfläche
ausgebildet wird. Beim erwähnten
Laserkeratom bildet die Schnittfläche die vor dem Einsatz der
Laserablation abzuklappende Lamelle.to
Section production is a series of optical breakthroughs at predetermined
Make so created by that
the cut surface
is trained. When mentioned
Laserkeratom forms the cut surface before the use of the
Laser ablation folding lamella.
Bei
der herkömmlichen
LASIK-Methode wird freigelegtes Hornhautgewebe verdampft, was auch als „Schleifen" der Hornhaut mittels
Laserstrahlung bezeichnet wird. Die Volumenentfernung, die für eine Fehlsichtigkeitskorrektur
notwendig ist, wird dabei für jedes
Flächenelement
der freigelegten Hornhaut durch die Zahl der Laserpulse und deren
Energie eingestellt. Man sieht deshalb in der LASIK-Methode für den Ablationslaser
ein sogenanntes shot file vor, das für verschiedene Punkte auf der
Augenhornhaut vorgibt, wie oft der Laserstrahl auf definierte Punkte
auf der Hornhaut gerichtet werden soll und mit welcher Energie.
Die Volumenentfernung wurde dabei heuristisch ermittelt, nicht zuletzt
da sie sehr von der Ablationswirkung des Laserstrahls, mithin von
der Wellenlänge,
Fluence etc. der eingesetzten Strahlung abhängt. Auch spielt der Zustand
der Augenhornhaut eine Rolle; hier ist insbesondere der Feuchtigkeitsgehalt
der Augenhornhaut zu nennen.In the conventional LASIK method, exposed corneal tissue is vaporized, which is also referred to as laser corneal "sanding." The volume removal necessary for vision correction becomes, for each surface element of the exposed cornea, the number of laser pulses and their energy one posed. For this reason, the LASIK method provides a so-called shot file for the ablation laser, which specifies for different points on the cornea how often the laser beam should be directed to defined points on the cornea and with which energy. The volume removal was determined heuristically, not least because it depends very much on the ablation effect of the laser beam, and thus on the wavelength, fluence etc. of the radiation used. The condition of the cornea also plays a role; Here, in particular, the moisture content of the cornea should be mentioned.
Erfahrungswerte,
die zum Schleifen der Hornhaut mittels Ablationslaserstrahlung tauglich sind,
können
nun für
weiterentwickelte Verfahren der refraktiven Augenchirurgie, bei
denen das aus der Hornhaut zu entfernende Volumen nicht durch Ablation
freigelegten Hornhautgewebes entfernt wird, sondern in der Hornhaut
durch eine dreidimensionale Schnittfläche isoliert wird und somit
entnehmbar gemacht, nicht verwendet werden.Experience,
which are suitable for grinding the cornea by means of ablation laser radiation,
can
now for
advanced method of refractive eye surgery, at
the volume to be removed from the cornea is not ablated
exposed corneal tissue is removed, but in the cornea
is isolated by a three-dimensional sectional area and thus
Removable, not used.
Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Behandlungsvorrichtung
bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art auszubilden, daß die Schnittfläche präzise definiert
werden kann.It
is therefore an object of the present invention, a treatment device
or form a method of the type mentioned that precisely defines the cutting surface
can be.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Behandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei
der die um das Volumen verminderte Hornhaut einen Krümmungsradius
RCV* hat, der folgender Gleichung genügt: RCV* = 1/((1/RCV) + BBR/((nc – 1)(1 – dHS·BBR))) + F,wobei RCV der
Krümmungsradius
der Hornhaut vor Entfernung des Volumens, nc die
Brechkraft des Materials der Hornhaut, F ein Faktor ist, BBR die Brechkraft einer für die Fehlsichtigkeitskorrektur
tauglichen Brille, sowie dHS der Abstand
ist, in dem die Brille mit der Brechkraft BBR vor
dem Hornhautscheitel liegen müßte, um
die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur mittels der Brille zu erreichen.This object is achieved according to the invention with a treatment device of the type mentioned at the beginning, in which the volume of the cornea reduced by the volume has a radius of curvature R CV * which satisfies the following equation: R CV * = 1 / ((1 / R CV ) + B BR / ((N c - 1) (1 - d HS · B BR ))) + F, where R CV is the radius of curvature of the cornea before removal of the volume, n c is the refractive power of the material of the cornea, F is a factor, B BR is the refractive power of a spectacle suitable for correction of refractive error, and d HS is the distance in which the spectacles with the Refractive power B BR would have to lie in front of the corneal vertex in order to achieve the desired refractive error correction by means of the spectacles.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß weiter mit
einem Verfahren zu Erzeugen für
Steuerdaten für eine
Lasereinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Verfahren zum
Erzeugen von Steuerdaten für
eine Lasereinrichtung einer Behandlungsvorrichtung zur operativen
Fehlsichtigkeitskorrektur eines Auges eines Patienten, welche durch Einstrahlen
fokussierter Laserstrahlung Hornhaut-Gewebe trennt, wobei die Steuerdaten
im Betrieb der Behandlungsvorrichtung der Lasereinrichtung Zielpunkte
für die
fokussierte Laserstrahlung vorgeben, die in einem Muster in der
Hornhaut so liegen, daß damit
ein Volumen in der Hornhaut isoliert ist, dessen Entfernung aus
der Hornhaut die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt.These
Task is according to the invention with
a method for generating
Control data for one
Laser device of the type mentioned, wherein in the method for
Generating control data for
a laser device of a treatment device for operative
Defective vision correction of an eye of a patient by irradiation
Focused laser radiation separates corneal tissue, with the control data
in the operation of the treatment device of the laser device target points
for the
give focused laser radiation, which in a pattern in the
Cornea lie so that with it
a volume in the cornea is isolated, its removal from
the cornea the desired
Defective vision correction causes.
Die
Aufgabe wird schließlich
ebenfalls mit einem Verfahren zur operativen Fehlsichtigkeitskorrektur
der eingangs genannten Art gelöst,
bei dem die um das Volumen verminderte Hornhaut einen Krümmungsradius
RCV* annimmt, der folgender Gleichung genügt: RCV* = 1/((1/RCV) + BBR/((nc – 1)(1 – dHS·BBR))) + F,wobei RCV der
Krümmungsradius
der Hornhaut vor Entfernung des Volumens, nc die
Brechkraft des Materials der Hornhaut, F ein Faktor ist, BBR die Brechkraft einer für die Fehlsichtigkeitskorrektur
tauglichen Brille, sowie dHS der Abstand
ist, in dem die Brille mit der Brechkraft BBR vor
dem Hornhautscheitel liegen müßte, um
die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur mittels der Brille zu erreichen.Finally, the object is also achieved with a method for operative correction of defective vision of the type mentioned in the introduction, in which the cornea reduced in volume assumes a radius of curvature R CV * which satisfies the following equation: R CV * = 1 / ((1 / R CV ) + B BR / ((N c - 1) (1 - d HS · B BR ))) + F, where R CV is the radius of curvature of the cornea before removal of the volume, n c is the refractive power of the material of the cornea, F is a factor, B BR is the refractive power of a spectacle suitable for correction of refractive error, and d HS is the distance in which the spectacles with the Refractive power B BR would have to lie in front of the corneal vertex in order to achieve the desired refractive error correction by means of the spectacles.
Die
Erfindung stellt also eine Steuergröße bzw. eine Bemessungsgröße bereit,
auf deren Basis das zu entfernende Volumen und damit die dieses Volumen
in der Hornhaut isolierende Schnittfläche möglichst exakt berechnet werden
kann. Sie definiert eine Gleichung für den Krümmungsradius, den die Hornhaut
nach der Entnahme des durch die Behandlungsvorrichtung bzw. das
Verfahren isolierten Volumens hat. Mit dieser Gleichung kann das
Volumen analytisch exakt berechnet werden. Der heuristische Ansatz,
wie er beim Schleifen der im LASIK-Prozeß freigelegten Hornhaut Anwendung
findet, ist durch eine analytische Beschreibung der Hornhautvorderfläche, wie
sie nach der Korrektur vorliegen muß, abgelöst, was eine präzise Berechnung
des zu entnehmenden Volumens beim weitergebildeten ophtalmologischen
chirurgischen Verfahren ermöglicht.The
Invention thus provides a control variable or a design variable,
on the basis of which the volume to be removed and thus the volume
in the cornea insulating cut surface can be calculated as accurately as possible
can. It defines an equation for the radius of curvature of the cornea
after removal of the by the treatment device or the
Method of isolated volume has. With this equation, that can be
Volume analytically calculated exactly. The heuristic approach,
as he applies when grinding the cornea exposed in the LASIK process
is through an analytical description of the corneal anterior surface, such as
it must be present after correction, replaced by a precise calculation
of the volume to be removed in the advanced ophthalmological
surgical procedure allows.
Die
Beschreibung der Hornhautvorderflächenkrümmung nach der Korrektur geht
von Fehlsichtigkeitsdaten aus, die die Brechkraft BBR einer
für die
Fehlsichtigkeitskorrektur tauglichen Brille angeben, welche in einem
Abstand dHS vor dem Hornhautscheitel liegen
muß, um
die gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur zu erreichen. Eine Bestimmung dieser Parameter
ist gängiger
Standard in der Augenoptik und ermöglicht die Verwendung weitverbreiteter
und seit langem eingeführter
Meßeinrichtungen.
Zur Berechnung des Volumens, das in der Hornhaut zu isolieren ist,
ist somit auf Fehlsichtigkeitsdaten für eine übliche Brillenkorrektur zurückzugreifen.The description of the corneal anterior surface curvature after the correction is based on defective vision data indicating the refractive power B BR of glasses suitable for correction of refractive error, which must be at a distance d HS in front of the corneal vertex to achieve the desired refractive error correction. Determination of these parameters is common standard in ophthalmic optics and allows the use of widely used and long-established measuring devices. To calculate the volume to be isolated in the cornea, it is thus necessary to resort to refractive error data for a standard eyeglass correction.
Selbstverständlich können solche
Daten auch Astikmatismuskorrekturen oder auch Korrekturen höherer Aberrationsordnungen
beinhalten. Eine übliche
Formel für
die Brechkraft BBR einer Brille ist beispielsweise
die in nachfolgender Figurenbeschreibung angegebene Gleichung (1).Of course, such data may also include asticmatism corrections or corrections of higher aberration orders. A common formula for the refractive power B BR of spectacles is, for example, the equation (1) given in the following description of the figures.
Sie
gibt den sphärischen
Brechungsfehler Sph sowie den zylindrischen Brechungsfehler Cyl
an, und setzt für
letzteren natürlich
die Kenntnis der Zylinderachse θ voraus.It gives the spherical refractive error Sph and the cylindrical refractive error Cyl, and sets for the latter, of course, the knowledge of the Zy lean axis θ ahead.
Der
Faktor F ist ein Maß für die optische
Wirkung der Dickenabnahme der Augenhornhaut auf der Sehachse aufgrund
der Entfernung des Volumens. In einer vereinfachten Berechnung kann
der Faktor F gleich Null gesetzt werden. Möchte man eine genauere Berechnung,
so kann F wie folgt berechnet werden: F = (1 – 1/nc)·(dC* – dC),wobei dC bzw.
dC* die Dicke der Hornhaut vor bzw. nach
Entfernung des Volumens bezeichnet und der Radius RCV*
iterativ berechnet ist, indem bei jedem Iterationsschritt aus der
Differenz (RCV* – RCV)
auf eine Dickenänderung
(dC* – dC) geschlossen wird und das entsprechend
daraus erhaltene Ergebnis für
die Dickenänderung
bei der Berechnung von RCV* im nächsten Iterationsschritt
angewendet wird. Die iterative Berechnung für F kann beispielsweise abgebrochen
werden, wenn zwischen zwei Iterationsschritten für F nur noch ein Unterschied
besteht, der kleiner als ein Grenzwert ist.The factor F is a measure of the optical effect of the thickness reduction of the cornea on the visual axis due to the removal of the volume. In a simplified calculation, the factor F can be set equal to zero. If you want a more precise calculation, F can be calculated as follows: F = (1 - 1 / n c ) * (D C * - d C ) where d C and d C * respectively denote the thickness of the cornea before and after removal of the volume and the radius R CV * is calculated iteratively by calculating from the difference (R CV * - R CV ) to a change in thickness (i.e. C * - d C ) is closed and the corresponding result for the change in thickness is used in the calculation of R CV * in the next iteration step. For example, the iterative calculation for F can be aborted if there is only one difference between two iterations for F that is less than a threshold.
Bei
Berücksichtigung
einer zylindrischen Fehlsichtigkeit ist der Radius, den die Hornhaut
nach Verminderung um das Volumen hat, natürlich eine Funktion des Zylinderwinkels,
d.h. eines Winkels senkrecht zur Sehachse, wie es in der Ophtalmologie zur
Beschreibung astigmatischer Fehlsichtigkeit üblich ist. Gleiches gilt natürlich für die Brechkraft
der Brille, von der die Gleichung für den Radius ausgeht.at
consideration
a cylindrical ametropia is the radius of the cornea
after decreasing by volume, of course, has a function of the cylinder angle,
i.e. of an angle perpendicular to the visual axis, as in ophthalmology
Description of astigmatic refractive error is common. The same applies, of course, for the refractive power
the glasses that make up the equation for the radius.
Das
Volumen ist erfindungsgemäß über die Gleichung
nun so bestimmt bzw. bestimmbar, daß die Hornhaut nach Entfernung
des Volumens den definierten Krümmungsradius
hat. Eine besonders einfach zu berechnende und vor allem auch zu
realisierende Definition des Volumens begrenzt das Volumen durch
eine Grenzfläche,
die in eine anteriore und eine posteriore Teilfläche unterteilt ist, wobei die anteriore
Teilfläche
in konstantem Abstand dF zur Hornhautvorderfläche liegt.
Die Begriffe „anterior" und „posterior" entsprechen der üblichen
medizinischen Nomenklatur.According to the invention, the volume is now determined or determinable by way of the equation such that the cornea has the defined radius of curvature after removal of the volume. A particularly simple to calculate, and especially to realize also the definition of the volume limits the volume through an interface, which is divided into an anterior and a posterior surface portion, wherein said anterior surface portion is located at a constant distance d F to the anterior corneal surface. The terms "anterior" and "posterior" correspond to common medical nomenclature.
Durch
die in konstantem Abstand zur Hornhautoberfläche liegende anteriore Teilfläche ist
die Ausbildung dieser Teilfläche
besonders einfach. Die posteriore Teilfläche hat natürlich zwangsläufig dann keinen
konstanten Abstand zur Hornhautvorderfläche. Die optische Korrektur
erfolgt durch die Formgebung der posterioren Teilfläche. Durch
diesen Ansatz ist der Rechenaufwand erheblich vereinfacht, da eine sphärische Teilfläche (die
anteriore Teilfläche) besonders
einfach zu berechnen ist und der Rechenaufwand in der Bestimmung
der posterioren Teilfläche konzentriert
ist.By
which is at a constant distance to the corneal surface anterior partial surface
the training of this sub-area
especially easy. Of course, the posterior subarea does not have any
constant distance to the anterior corneal surface. The optical correction
takes place through the shaping of the posterior partial surface. By
This approach considerably simplifies the computational effort, since a spherical sub-area (the
anterior partial surface) especially
is easy to calculate and the computational effort in the determination
the posterior partial area concentrates
is.
Überraschenderweise
zeigt sich, daß bei
einem derartigen Ansatz zugleich eine einfache analytische Beschreibung
der posterioren Teilfläche
möglich
ist. Diese hat nämlich
einen Krümmungsverlauf, der
bis auf eine additive Konstante identisch mit dem Krümmungsverlauf
der Hornhautvorderfläche
nach Entnahme des Volumens sein kann. In die Konstante fließt der Abstand,
den die anteriore Teilfläche
von der Hornhautvorderfläche
hält, ein.Surprisingly
shows that at
at the same time a simple analytical description of such an approach
the posterior partial surface
possible
is. This one has
a curvature, the
except for an additive constant identical to the curvature
the corneal anterior surface
may be after removal of the volume. The distance flows into the constant
the anterior partial surface
from the anterior corneal surface
stops, one.
Diese
Ausgestaltung erlaubt es insbesondere, die posteriore Teilfläche in Zylinderkoordinaten, deren
Ursprung am Durchtrittspunkt der Sehachse durch die Hornhautvorderfläche liegt,
besonders einfach zu beschreiben, nämlich durch die Gleichung: zL(r, ϕ) = RL(φ) – (RL 2(φ) – r2)1/2 + dL + dF genügt, wobei
dL eine Mindestdicke des zu entfernenden
Volumens festlegt.This embodiment makes it possible in particular to describe the posterior partial area in cylindrical coordinates, the origin of which lies at the point of passage of the visual axis through the corneal anterior surface, namely by the equation: z L (r, φ) = R L (φ) - (R L 2 (φ) - r 2 ) 1.2 + d L + d F is sufficient, where d L defines a minimum thickness of the volume to be removed.
Das
optionale Vorsehen der Mindestdicke dL kommt
der späteren
Entnahme des isolierten Volumens entgegen, da das Volumen dann eine
gewisse Mindestdicke (z.B. am Rand) hat, nämlich den Wert dL.
Zugleich kann damit sichergestellt werden, daß das Volumen die Pupille des
Auges überdeckt,
wobei vorzugsweise die Größe der Pupille
zugrundegelegt wird, die sich bei dunkelangepaßtem Auge einstellt. Durch
diese Maßnahme
ist sichergestellt, daß die
optische Korrektur bei allen Sehbedingungen, die für den Patienten
auftreten, bestmöglich
ist.The optional provision of the minimum thickness d L precludes the later removal of the isolated volume, since the volume then has a certain minimum thickness (eg at the edge), namely the value d L. At the same time it can be ensured that the volume covers the pupil of the eye, whereby preferably the size of the pupil is used, which adjusts itself in the dark-adapted eye. This measure ensures that the optical correction is the best possible in all visual conditions that occur for the patient.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Vorbereiten der Steuerdaten kann ohne Rückgriff auf menschliche Mitwirkung
ausgeführt
werden. Insbesondere kann es von einem Computer durchgeführt werden,
der aus entsprechenden Vorgaben, beispielsweise aus den funktionell
definierten Bahnkurven die Steuerdaten ermittelt, indem die Stützstellenwahl
passend zur Verstellgeschwindigkeit der das Zielsystem zur Applikation
der Steuerdaten darstellenden Lasereinrichtung ermittelt. Insbesondere
ist bei der Ermittlung der Steuerdaten die Mitwirkung eines Arztes
in keiner Weise erforderlich, da mit der Ermittlung der Steuerdaten
noch kein therapeutischer Eingriff verbunden ist. Dieser findet
erst bei der Anwendung der zuvor ermittelten Steuerdaten statt.The
inventive method
to prepare the control data can be without recourse to human participation
accomplished
become. In particular, it can be done by a computer
from the corresponding specifications, for example from the functional
defined trajectories the control data determined by the interpolation point selection
matching the adjustment speed of the target system to the application
determines the control data representing laser device. Especially
is the involvement of a physician in the determination of the tax data
in no way required, since with the determination of the control data
yet no therapeutic intervention is connected. This one finds
only when the previously determined control data is used.
Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beispielshalber noch näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:The
The invention will be described below with reference to the drawings
for example, even closer
explained.
In the drawings shows:
1 eine
Schemadarstellung einer Behandlungsvorrichtung bzw. eines Behandlungsgerätes zur
Fehlsichtigkeitskorrektur, 1 a schematic representation of a treatment device or a treatment device for ametropia correction,
1a eine
Schemadarstellung hinsichtlich des Aufbaus des Behandlungsgerätes der 1, 1a a schematic representation of the structure of the treatment device of 1 .
2 eine
Prinzipdarstellung zur Einbringung gepulster Laserstrahlung in das
Auge bei der Fehlsichtigkeitskorrektur mit dem Behandlungsgerät der 1, 2 a schematic representation of the introduction of pulsed laser radiation into the eye in the refractive error correction with the treatment device of 1 .
3 eine
weitere Schemadarstellung des Behandlungsgerätes der 1, 3 a further schematic representation of the treatment device of 1 .
4 in
Teilfiguren (a), (b) und (c) schematische Schnittdarstellungen zur
Verdeutlichung des Korrekturbedarfes am menschlichen Auge bei Fehlsichtigkeit, 4 in sub-figures (a), (b) and (c) are schematic sectional views to illustrate the need for correction in the human eye with defective vision,
5 eine
schematische Schnittdarstellung durch die Augenhornhaut mit Darstellung
eines zur Fehlsichtigkeitskorrektur zu entfernenden Volumens, 5 a schematic sectional view through the cornea showing a volume to be removed for correction of ametropia,
6 ein
Schnitt durch die Augenhornhaut nach Entfernung des Volumens der 5, 6 a section through the cornea after removal of the volume of the 5 .
7 eine
Schnittdarstellung ähnlich
der 5, 7 a sectional view similar to the 5 .
8 eine
schematische Schnittdarstellung durch die Augenhornhaut zur Veranschaulichung
der Volumenentnahme, 8th a schematic sectional view through the cornea to illustrate the volume removal,
9 eine
Draufsicht auf eine spiralförmige Bahnkurve,
die zur Isolierung des Volumens der 9 a plan view of a spiral trajectory, which is used to isolate the volume of
5, 7 und 8 verwendet
wird, 5 . 7 and 8th is used,
10 eine
vergrößerte Darstellung
der Bahnkurve der 9, 10 an enlarged view of the trajectory of 9 .
11 eine
alternative Bahnkurve für
die Korrektur auch zylindrischer Fehlsichtigkeiten, 11 an alternative trajectory for the correction of even cylindrical vision defects,
12 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Funktion eines Kontaktglases im Behandlungsgerät der 1, 12 a schematic representation for explaining the function of a contact glass in the treatment device of 1 .
13 bis 15 schematische
Darstellungen hinsichtlich der Wirkungen des Kontaktglases durch
Verformung der Augenhornhaut, 13 to 15 schematic representations regarding the effects of the contact lens by deformation of the cornea,
16 und 17 Schemadarstellung
hinsichtlich der Approximation der das Volumen posterior begrenzenden
Fläche
im Falle auch zylindrischer Fehldichtigkeitskorrekturen, 16 and 17 Schematic representation with respect to the approximation of the volume posterior limiting surface in the case of even cylindrical misalignment corrections,
18 eine
schematische Darstellung zu einer bei der Ermittlung von Steuerdaten
für das
Behandlungsgerät
der 1 verwendeten Bildfeldkrümmungskorrektur und 18 a schematic representation of a in the determination of control data for the treatment device of 1 used field curvature correction and
19 eine
schematische Darstellung des Ablaufes bei der Vorbereitung und Durchführung einer
Fehlsichtigkeitskorrektur. 19 a schematic representation of the process in the preparation and implementation of ametropia correction.
1 zeigt
ein Behandlungsgerät 1 für ein augenchirurgisches
Verfahren, das dem in der EP 1159986
A1 bzw. der US 5549632 beschriebenen ähnelt. Das
Behandlungsgerät 1 bewirkt
mittels ein Behandlungs-Laserstrahlung 2 eine Fehlsichtigkeitskorrektur
an einem Auge 3 eines Patienten 4. Die Fehlsichtigkeit
kann Hyperopie, Myopie, Presbyopie, Astigmatismus, gemischten Astigmatismus
(Astigmatismus, bei dem in einer Richtung Hyperopie und in einer
rechtwinklig dazu liegenden Richtung Myopie vorliegt), asphärische Fehler
und Abberationen höherer
Ordnung umfassen. Die Behandlungs-Laserstrahlung 2 wird
in der beschriebenen Ausführungsform
als gepulster in das Auge 3 fokussierter Laserstrahl aufgebracht.
Die Pulsdauer liegt dabei z.B. im Femtosekundenbereich, und die
Laserstrahlung 2 wirkt mittels nicht-linearer optischer
Effekte in der Hornhaut. Der Laserstrahl weist z.B. 50 bis 800 fs kurze
Laserpulse (bevorzugt 100–400
fs) mit einer Pulswiederholfrequenz zwischen 10 und 500 kHz auf.
Die Baugruppen des Gerätes 1 werden
im beschriebenen Ausführungsbeispiel
von einer integrierten Steuereinheit gesteuert, die aber natürlich auch eigenständig ausgebildet
sein kann. 1 shows a treatment device 1 for an ophthalmological procedure similar to that in the EP 1159986 A1 or the US 5549632 is similar. The treatment device 1 effected by means of a treatment laser radiation 2 an ametropia correction on one eye 3 a patient 4 , Defective vision may include hyperopia, myopia, presbyopia, astigmatism, mixed astigmatism (astigmatism with hyperopia in one direction and myopia in a direction perpendicular thereto), aspheric errors, and higher order aberrations. The treatment laser radiation 2 is pulsed into the eye in the described embodiment 3 focused laser beam applied. The pulse duration is eg in the femtosecond range, and the laser radiation 2 works by means of non-linear optical effects in the cornea. The laser beam has, for example, 50 to 800 fs short laser pulses (preferably 100-400 fs) with a pulse repetition frequency between 10 and 500 kHz. The modules of the device 1 be controlled in the described embodiment of an integrated control unit, which, however, may of course be designed independently.
Vor
dem Einsatz des Behandlungsgerätes wird
die Fehlsichtigkeit des Auges 3 mit einer oder mehreren
Meßeinrichtungen
vermessen.Before the use of the treatment device is the refractive error of the eye 3 measured with one or more measuring devices.
1a zeigt
schematisch das Behandlungsgerät 1.
Es weist in dieser Variante mindestens zwei Einrichtungen oder Module
auf. Eine Lasereinrichtung L gibt den Laserstrahl 2 auf
das Auge 3 ab. Der Betrieb der Lasereinrichtung L erfolgt
dabei vollautomatisch, d.h. die Lasereinrichtung L startet auf ein entsprechendes
Startsignal hin die Ablenkung des Laserstrahls 2 und erzeugt
dabei Schnittflächen,
die auf noch zu beschreibende Art und Weise aufgebaut sind und ein
Volumen in der Augenhornhaut isolieren. Die den Betrieb erforderlichen
Steuerdaten empfängt die
Lasereinrichtung L zuvor von einer Planungseinrichtung P als Steuerdatensatz über nicht
näher bezeichnete
Steuerleitungen. Die Übertragung
findet vor dem Betrieb der Lasereinrichtung L statt. Natürlich kann
Kommunikation auch drahtlos erfolgen. Alternativ zu einer direkten
Kommunikation ist es auch möglich,
die Planungseinheit P räumlich
getrennt von der Lasereinheit L anzuordnen und einen entsprechenden
Datenübertragungskanal
vorzusehen. 1a shows schematically the treatment device 1 , In this variant, it has at least two devices or modules. A laser device L outputs the laser beam 2 on the eye 3 from. The operation of the laser device L takes place fully automatically, ie the laser device L starts the deflection of the laser beam in response to a corresponding start signal 2 and thereby creates cut surfaces, which are constructed in a manner to be described and isolate a volume in the cornea. The control data required for the operation is previously received by the laser device L from a planning device P as a control data record via unspecified control lines. The transmission takes place before the operation of the laser device L. Of course, communication can also be wireless. Alternatively to a direct communication, it is also possible to arrange the planning unit P spatially separated from the laser unit L and to provide a corresponding data transmission channel.
Vorzugsweise
wird der Steuerdatensatz zum Behandlungsgerät 1 übertragen
und weiter vorzugsweise ist ein Betrieb der Lasereinrichtung L gesperrt, bis
an der Lasereinrichtung L ein gültiger
Steuerdatensatz vorliegt. Ein gültiger
Steuerdatensatz kann ein Steuerdatensatz sein, der prinzipiell zur
Verwendung mit der Lasereinrichtung L der Behandlungsvorrichtung 1 geeignet
ist. zusätzlich
kann die Gültigkeit aber
auch daran geknüpft
werden, daß weitere
Prüfungen
bestanden werden, beispielsweise ob im Steuerdatensatz zusätzlich niedergelegte
Angaben über
das Behandlungsgerät 1,
z.B. eine Geräteseriennummer,
oder den Patienten, z.B. eine Patientenidentifikationsnummer, mit
anderen Angaben übereinstimmen,
die beispielsweise an der Behandlungsvorrichtung ausgelesen oder
separat eingegeben wurden, sobald der Patient in der korrekten Stellung
für den
Betrieb der Lasereinrichtung L ist.Preferably, the control data set becomes the treatment device 1 transmitted and further preferably, an operation of the laser device L is locked until the laser device L is present a valid control data record. A valid control record may be a control record that is principally for use with the laser device L of the treatment device 1 suitable is. In addition, the validity can also be linked to the fact that further tests are passed, for example, whether in Tax record additionally specified information about the treatment device 1 For example, a device serial number, or the patient, such as a patient identification number to match other information that has been read, for example, at the treatment device or entered separately as soon as the patient is in the correct position for the operation of the laser device L.
Die
Planungseinheit P erzeugt den Steuerdatensatz, der der Lasereinheit
L zur Ausführung
der Operation zur Verfügung
gestellt wird, aus Meßdaten und
Fehlsichtigkeitsdaten, die für
das zu behandelnde Auge ermittelt wurden. Sie werden der Planungseinheit
P über
eine Schnittstelle S zugeführt
und stammen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Meßeinrichtung
M, die das Auge des Patienten 4 zuvor vermessen hat. Natürlich kann
die Meßeinrichtung
M auf beliebige Art und Weise die entsprechenden Meß- und Fehlsichtigkeitsdaten
an die Planungseinrichtung P übermitteln.The planning unit P generates the control data set that is provided to the laser unit L for performing the operation from measurement data and refractive error data that were determined for the eye to be treated. They are the planning unit P supplied via an interface S and come in the illustrated embodiment of a measuring device M, the patient's eye 4 measured before. Of course, the measuring device M in any way the corresponding measurement and refractive error data to the planning device P transmit.
Die Übertragung
kann mittels Speicherchips (z.B. per USB oder memory stick), Magnetspeichern (z.B.
Disketten), per Funk (z.B. WLAN, UMTS, Bluetooth) oder drahtgebunden
(z.B. USB, Firewire, RS232, CAN-Bus, Ethernet etc.) erfolgen. Gleiches gilt
natürlich
hinsichtlich der Datenübertragung
zwischen Planungseinrichtung P und Lasereinrichtung L.The transfer
can by means of memory chips (for example by USB or memory stick), magnetic memories (e.g.
Floppy disks), by radio (e.g., WLAN, UMTS, Bluetooth) or wired
(e.g., USB, Firewire, RS232, CAN bus, Ethernet, etc.). same for
Naturally
in terms of data transmission
between planning device P and laser device L.
Eine
direkte Funk- oder Draht-Verbindung der Meßeinrichtung M mit der Behandlungseinrichtung 1 hinsichtlich
der Datenübertragung,
die in einer Variante verwendet werden kann, hat den Vorteil, daß die Verwendung
falscher Meß-
und Fehlsichtigkeitsdaten mit größtmöglicher
Sicherheit ausgeschlossen ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn
die Überführung des
Patienten von der Meßeinrichtung M
bzw. den Meßeinrichtungen
zur Lasereinrichtung L mittels einer (in der Figur nicht dargestellten)
Lagerungseinrichtung erfolgt, die mit der Meßeinrichtung M bzw. der Lasereinrichtung
L so zusammenwirkt, daß die
jeweiligen Einrichtungen erkennen, ob der Patient 4 in
der jeweiligen Position zum Vermessen bzw. Einbringen der Laserstrahlung 2 ist.
Mit einem Verbringen des Patienten 4 von der Meßeinrichtung M
zur Lasereinrichtung L kann dabei zugleich auch die Übertragung
der Meß-
und Fehlsichtigkeitsdaten an die Behandlungsvorrichtung 1 erfolgen.A direct radio or wire connection of the measuring device M with the treatment device 1 In terms of data transmission, which can be used in a variant, has the advantage that the use of false measurement and refractive error data is excluded with the greatest possible certainty. This applies in particular if the transfer of the patient from the measuring device M or the measuring devices to the laser device L takes place by means of a (not shown in the figure) storage device which cooperates with the measuring device M and the laser device L so that the respective devices recognize if the patient 4 in the respective position for measuring or introducing the laser radiation 2 is. With a transfer of the patient 4 from the measuring device M to the laser device L can at the same time also the transmission of measurement and refractive error data to the treatment device 1 respectively.
Es
ist vorzugsweise durch geeignete Mittel sichergestellt, daß die Planungseinrichtung
P immer den zum Patienten 4 gehörenden Steuerdatensatz erzeugt,
und eine irrtümliche
Verwendung eines falschen Steuerdatensatzes für einen Patienten 4 ist
so gut wie ausgeschlossen.It is preferably ensured by suitable means that the planning device P is always the patient 4 generated tax record and an erroneous use of an incorrect tax record for a patient 4 is as good as impossible.
Die
Wirkungsweise des Laserstrahls 2 ist in 2 schematisch
angedeutet. Der Behandlungs-Laserstrahl 2 wird
mittels einer nicht näher
bezeichneten Optik in die Hornhaut 5 des Auges 6 fokussiert.
Dadurch entsteht in der Hornhaut 5 ein Fokus, der einen
Spot 6 überdeckt
und in dem die Laserstrahlungsenergiedichte so hoch ist, daß in Kombination
mit der Pulslänge
ein nicht-linearer Effekt im Auge auftritt. Beispielsweise kann
jeder Puls der gepulsten Laserstrahlung 2 am jeweiligen
Spot 6 einen optischen Durchbruch in der Augenhornhaut 5 erzeugen,
welcher wiederum eine in 2 schematisch angedeutete Plasmablase
initiiert. Dadurch wird dieses Laserpulses in der Hornhaut 5 Gewebe
getrennt. Bei Entstehung einer Plasmablase umfaßt die Gewebeschichttrennung
ein größeres Gebiet,
als den Spot 6, welchen der Fokus der Laserstrahlung 2 überdeckt,
obwohl die Bedingungen zur Erzeugung des Durchbruches nur im Fokus
erreicht werden. Damit von jedem Laserpuls ein optischer Durchbruch
von jedem Laserpuls erzeugt wird, muß die Energiedichte, d.h. die
Fluence der Laserstrahlung oberhalb eines gewissen, pulslängenabhängigen Schwellwertes liegen.
Dieser Zusammenhang ist dem Fachmann beispielsweise aus der DE 695 00 997 T2 bekannt.The mode of action of the laser beam 2 is in 2 indicated schematically. The treatment laser beam 2 is by means of unspecified optics in the cornea 5 of the eye 6 focused. This results in the cornea 5 a focus, a spot 6 covered and in which the laser radiation energy density is so high that in combination with the pulse length, a non-linear effect occurs in the eye. For example, each pulse of the pulsed laser radiation 2 at the respective spot 6 an optical breakthrough in the cornea 5 generate, which in turn a in 2 schematically indicated plasma bubble initiated. This will cause this laser pulse in the cornea 5 Tissue isolated. When a plasma bubble is formed, the tissue layer separation comprises a larger area than the spot 6 which the focus of the laser radiation 2 although the conditions for generating the breakthrough are only achieved in focus. So that an optical breakthrough of each laser pulse is generated by each laser pulse, the energy density, ie the fluence of the laser radiation, must be above a certain, pulse length-dependent threshold value. This connection is the expert from the example of DE 695 00 997 T2 known.
Alternativ
kann ein gewebetrennender Effekt durch die gepulste Laserstrahlung
auch dadurch erzeugt werden, daß mehrere
Laserstrahlungspulse im einen Bereich abgegeben werden, wobei sich
für mehrere
Laserstrahlungspulse die Spots 6 überlappen. Es wirken dann mehrere
Laserstrahlungspulse zusammen, um einen gewebetrennenden Effekt
zu erreichen.Alternatively, a tissue-separating effect by the pulsed laser radiation can also be generated in that a plurality of laser radiation pulses are emitted in one area, wherein for several laser radiation pulses, the spots 6 overlap. It then act together several laser radiation pulses to achieve a tissue-separating effect.
Die
Art der Gewebetrennung, die das Behandlungsgerät 1 einsetzt, ist
jedoch für
die nachfolgende Beschreibung nicht weiter relevant, wesentlich ist
lediglich, daß dazu
gepulste Behandlungs-Laserstrahlung 2 verwendet wird. Beispielsweise
kann ein Behandlungsgerät 1 verwendet
werden, wie sie in der WO
2004/032810 A2 beschrieben ist. Wesentlich ist weiter,
daß eine
Vielzahl von Laserpulsfoki im Gewebe eine Schnittfläche ausbildet,
deren Form vom Muster abhängt,
mit dem die Laserpulsfoki im Gewebe angeordnet sind/werden. Das
Muster gibt Zielpunkte für
die Fokuslage vor, an denen ein oder mehrere Laserpuls(e) abgegeben
wird(werden), und definiert die Form und Lage der Schnittfläche. Für die nachfolgend
erläuterten
Verfahren und Vorrichtungen ist das Muster der Zielpunkte von Bedeutung
und wird noch näher
beschrieben werden.The type of tissue separation that the treatment device 1 However, is not relevant to the following description, it is only essential that pulsed treatment laser radiation 2 is used. For example, a treatment device 1 used as they are in the WO 2004/032810 A2 is described. It is also essential that a multiplicity of laser pulse foci form a cut surface in the tissue, the shape of which depends on the pattern with which the laser pulse foci are arranged in the tissue. The pattern specifies target points for the focal position at which one or more laser pulses are emitted and defines the shape and position of the cut surface. For the methods and devices explained below, the pattern of the target points is of importance and will be described in more detail.
Um
nun eine Fehlsichtigkeitskorrektur auszuführen, wird mittels der gepulsten
Laserstrahlung aus einem Gebiet innerhalb der Hornhaut 5 Material entfernt,
indem dort Gewebeschichten getrennt werden, die das Material isolieren
und dann eine Materialentnahme ermöglichen. Die Materialentfernung
bewirkt eine Volumenänderung
in der Hornhaut, welche eine Änderung
der optischen Abbildungswirkung der Hornhaut 5 zur Folge
hat, die genau so bemessen ist, daß damit die zuvor ermittelte
Fehlsichtigkeit möglichst
korrigiert ist/wird. Zur Isolierung des zu entfernenden Volumens
wird der Fokus der Laserstrahlung 2 auf Zielpunkte in der
Hornhaut 5 gerichtet, in der Regel in einem Bereich, der
unterhalb des Epithels und der Bowman'schen Membran sowie oberhalb der Decemetschen
Membran und des Endothels liegt. Das Behandlungsgerät 1 weist
dazu einen Mechanismus zum Verstellen der Lage des Fokus der Laserstrahlung 2 in
der Hornhaut 5 auf. Dies ist schematisch in 3 gezeigt.In order to carry out an ametropia correction, the pulsed laser radiation is used to make an area within the cornea 5 Material removed by there tissue layers are separated, which isolate the material and then allow removal of material. The material removal causes a volume change in the cornea, which is a change in the optical imaging effect of the cornea 5 which is exactly the same, that thus the previously determined defective vision is corrected as possible / is. To isolate the volume to be removed, the focus of the laser radiation 2 on target points in the cornea 5 directed, usually in an area that lies below the epithelium and the Bowman's membrane and above the Decemet's membrane and the endothelium. The treatment device 1 has a mechanism for adjusting the position of the focus of the laser radiation 2 in the cornea 5 on. This is schematically in 3 shown.
In 3 sind
Elemente des Behandlungsgeräts 1 nur
insoweit eingetragen, als sie zum Verständnis der Fokusverstellung
erforderlich sind. Die Laserstrahlung 2 wird, wie bereits
erwähnt,
in einem Fokus 7 in der Hornhaut 5 gebündelt, und
die Lage des Fokus 7 in der Hornhaut wird verstellt, so
daß zur Schnittflächenerzeugung
an verschiedenen Stellen fokussiert Energie aus Laserstrahlungspulsen
in das Gewebe der Hornhaut 3 eintragen wird. Die Laserstrahlung 2 wird
von einem Laser 8 als gepulste Strahlung bereitgestellt.
Ein xy-Scanner 9,
der in einer Variante durch zwei im wesentlichen orthogonal ablenkende
Galvanometerspiegel realisiert ist, lenkt den vom Laser 8 kommenden
Laserstrahl zweidimensional ab, so daß nach dem xy-Scanner 9 ein
abgelenkter Laserstrahl 10 vorliegt. Der xy-Scanner 9 bewirkt
somit eine Verstellung der Lage des Fokus 7 im wesentlichen
senkrecht zur Haupteinfallsrichtung der Laserstrahlung 2 in
die Hornhaut 5. Zur Verstellung der Tiefenlage ist neben
dem xy-Scanner 9 ein z-Scanner 11 vorgesehen,
der beispielsweise als verstellbares Teleskop ausgebildet ist. Der
z-Scanner 11 sorgt dafür,
daß die
z-Position der Lage des Fokus 7, d.h. dessen Position auf
der optischen Achse des Einfalls verändert wird. Der z-Scanner 11 kann
dem xy-Scanner 9 nach- oder vorgeordnet sein. Die nachfolgend
mit x, y, z bezeichneten Koordinaten beziehen sich also auf die
Ablenkung der Lage des Fokus 7.In 3 are elements of the treatment device 1 entered only insofar as they are necessary for understanding the focus adjustment. The laser radiation 2 becomes, as already mentioned, in a focus 7 in the cornea 5 bundled, and the location of the focus 7 in the cornea is adjusted, so that focused on the cutting surface generation at different locations energy from laser radiation pulses into the tissue of the cornea 3 will register. The laser radiation 2 is from a laser 8th provided as pulsed radiation. An xy scanner 9 , which is realized in a variant by two substantially orthogonally deflecting galvanometer, directs the laser 8th coming laser beam from two-dimensional, so that after the xy scanner 9 a deflected laser beam 10 is present. The xy scanner 9 thus causes an adjustment of the position of the focus 7 substantially perpendicular to the main direction of incidence of the laser radiation 2 in the cornea 5 , To adjust the depth position is next to the xy scanner 9 a z scanner 11 provided, which is designed for example as an adjustable telescope. The z scanner 11 ensures that the z position is the location of the focus 7 ie, whose position on the optical axis of incidence is changed. The z scanner 11 can the xy scanner 9 be downstream or upstream. The coordinates designated below by x, y, z thus refer to the deflection of the position of the focus 7 ,
Für das Funktionsprinzip
des Behandlungsgerätes 1 ist
die Zuordnung der einzelnen Koordinaten zu den Raumrichtungen nicht
wesentlich, der einfacheren Beschreibung halber ist jedoch nachfolgend mit
z immer die Koordinate entlang der optischen Achse des Einfalls
der Laserstrahlung 2 bezeichnet, und x sowie y bezeichnen
zwei zueinander orthogonale Koordinaten in einer Ebene senkrecht
zur Einfallsrichtung des Laserstrahls. Dem Fachmann ist natürlich bekannt,
daß eine
dreidimensionale Beschreibung der Lage des Fokus 7 in der
Hornhaut 5 auch durch andere Koordinatensysteme erfolgen
kann, insbesondere muß es
sich nicht um ein rechtwinkliges Koordinatensystem handeln. Daß der xy-Scanner 9 um
zueinander rechtwinklige Achsen ablenkt ist also nicht zwingend,
vielmehr kann jeder Scanner verwendet werden, der in der Lage ist,
den Fokus 7 in einer Ebene zu verstellen, in der die Einfallsachse der
optischen Strahlung nicht liegt. Somit sind auch schiefwinklige
Koordinatensysteme möglich.For the functional principle of the treatment device 1 If the assignment of the individual coordinates to the spatial directions is not essential, for the sake of simpler description, however, z is always the coordinate along the optical axis of the incidence of the laser radiation 2 and x and y denote two mutually orthogonal coordinates in a plane perpendicular to the incident direction of the laser beam. The person skilled in the art is of course aware that a three-dimensional description of the position of the focus 7 in the cornea 5 can be done by other coordinate systems, in particular, it does not have to be a rectangular coordinate system. That's the xy scanner 9 To deflect each other at right angles is therefore not mandatory, rather, any scanner can be used, which is able to focus 7 to adjust in a plane in which the axis of incidence of the optical radiation is not. Thus, skewed coordinate systems are possible.
Weiter
können
auch nicht-kartesische Koordinatensysteme zur Beschreibung bzw.
Steuerung der Lage des Fokus 7 verwendet werden, wie dies nachfolgend
auch noch erläutert
wird. Beispiele für solche
Koordinatensysteme sind Kugelkoordinaten (auch als sphärische Koordinaten
bezeichnet) sowie zylindrische Koordinaten.Furthermore, non-Cartesian coordinate systems can also be used to describe or control the position of the focus 7 can be used, as will be explained below. Examples of such coordinate systems are spherical coordinates (also referred to as spherical coordinates) and cylindrical coordinates.
Zur
Steuerung der Lage des Fokus 7 werden der xy-Scanner 9 sowie
der z-Scanner 11, die gemeinsam ein konkretes Beispiel
einer dreidimensionalen Fokusverstelleinrichtung realisieren, von
einem Steuergerät 12 über nicht
näher bezeichnete Leitungen
angesteuert. Gleiches gilt für
den Laser 8. Das Steuergerät 3 sorgt für einen
geeignet synchronen Betrieb des Lasers 8 sowie der dreidimensionalen
Fokusverstelleinrichtung, exemplarisch realisiert durch den xy-Scanner 9 sowie
den z-Scanner 11, so daß die Lage des Fokus 7 in
der Hornhaut 5 so verstellt wird, daß letztendlich ein Material
bestimmten Volumens isoliert wird, wobei die spätere Volumenentfernung eine
gewünschte
Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt.To control the location of the focus 7 become the xy scanner 9 as well as the z-scanner 11 , which together realize a concrete example of a three-dimensional Fokusverstelleinrichtung, from a control unit 12 controlled via unspecified lines. The same applies to the laser 8th , The control unit 3 ensures a suitable synchronous operation of the laser 8th and the three-dimensional Fokusverstelleinrichtung, exemplified by the xy scanner 9 as well as the z-scanner 11 so that the location of the focus 7 in the cornea 5 is adjusted so that ultimately a material of a certain volume is isolated, the subsequent volume removal causes a desired ametropia correction.
Das
Steuergerät 12 arbeitet
nach vorgegebenen Steuerdaten, welche die Zielpunkte für die Fokusverstellung
vorgeben. Die Steuerdaten sind in der Regel in einem Steuerdatensatz
zusammengefaßt. Dieser
gibt in einer Ausführungsform
die Koordinaten der Zielpunkte als Muster vor, wobei die Reihenfolge der
Zielpunkte im Steuerdatensatz die Aneinanderreihung der Fokuslagen
und damit letztlich eine Bahnkurve (hier auch verkürzt als
Bahn bezeichnet) festlegt. Der Steuerdatensatz enthält in einer
Ausführungsform
die Zielpunkte als konkretre Stellwerte für den Fokuslagenverstellmechanismus,
z.B. für
den xy-Scanner 9 und den z-Scanner 11. Zur Vorbereitung
des augenchirurgischen Verfahrens, also bevor das eigentliche Operationsverfahren
ausgeführt
werden kann, werden die Zielpunkte und vorzugsweise auch deren Reihenfolge
im Muster bestimmt. Es muß eine
Vorplanung des operativen Eingriffes dahingehend erfolgen, daß die Steuerdaten
für das
Behandlungsgerät 1 ermittelt
werden, deren Anwendung dann eine für den Patienten 4 optimale
Fehlsichtigkeitskorrektur erreicht.The control unit 12 works according to given control data, which specify the target points for the focus adjustment. The control data is usually summarized in a control data record. This is in one embodiment, the coordinates of the target points as a pattern before, the order of the target points in the control record sets the sequence of focus positions and thus ultimately a trajectory (also abbreviated here as a train). In one embodiment, the control data record contains the target points as concrete setting values for the focus position adjustment mechanism, eg for the xy scanner 9 and the z-scanner 11 , For the preparation of the ophthalmological procedure, ie before the actual surgical procedure can be carried out, the target points, and preferably also their sequence, are determined in the pattern. There must be a preliminary planning of the surgical procedure to the effect that the control data for the treatment device 1 their application then one for the patient 4 optimal ametropia correction achieved.
Zuerst
gilt es das aus in der der Hornhaut 5 zu isolierende und
später
zu entfernende Volumen festzulegen. Wie bereits anhand 1a geschildert bedarf
es dazu einer Feststellung des Korrekturbedarfs. 4 zeigt
in Teilfiguren a), b) und c) die optischen Verhältnisse am Auge 3 des
Patienten 4. Ohne Fehlsichtigkeitskorrektur liegt die in
Teilfigur a) gezeigte Situation vor. Die Hornhaut 5 bewirkt
zusammen mit der Augenlinse 13 eine Fokussierung eines im
Unendlichen liegenden Gegenstandes in einen Fokus F, der auf der
z-Achse hinter der Netzhaut 14 liegt. Die abbildende Wirkung
rührt dabei
zum einen von der bei nicht-akkomodiertem
Auge entspannten Augenlinse 13 sowie zum anderen von der
Augenhornhaut 5 her, die im wesentlichen durch eine Hornhautvorderfläche 15 sowie
eine Hornhautrückseite 16 definiert
ist und aufgrund ihrer Krümmung
ebenfalls eine abbildende Wirkung hat. Die optische Wirkung der
Hornhaut 5 ist durch den Krümmungsradius RCV der
Hornhautvorderfläche
bedingt. Teilfigur a) stellt die Fehlsichtigkeit nur exemplarisch
dar, real können
die oben erwähnten
komplexeren Fehlsichtigkeiten vorliegen. Für sie gilt die nachfolgenden
Beschreibung jedoch ebenfalls, allerdings können die angegebenen Gleichungen
dann mitunter eine zusätzliche
Winkelabhängigkeit
beinhalten, auch wenn darauf nicht ausdrücklich hingewiesen wird.At first, it is the case in the cornea 5 To specify to be isolated and later removed volume. As already shown 1a described requires a determination of the need for correction. 4 shows in subfigures a), b) and c) the optical conditions on the eye 3 of the patient 4 , Without deficiency correction, the situation shown in part a) is present. The cornea 5 works together with the eye lens 13 a focusing of an infinite object in one Focus F, on the z-axis behind the retina 14 lies. The imaging effect stems on the one hand from the relaxed eye in unaccommodated eye lens 13 as well as the other part of the cornea 5 essentially through a corneal anterior surface 15 and a corneal back 16 is defined and also has an imaging effect due to their curvature. The optical effect of the cornea 5 is due to the radius of curvature R CV of the anterior corneal surface. Sub-figure a) represents the defective vision only as an example, in reality, the above-mentioned more complex refractive errors can be present. However, the description below also applies to them, although the equations given may occasionally include an additional angle dependence, even if not expressly stated.
Zur
Fehlsichtigkeitskorrektur wird bekannter Weise, wie in Teilfigur
b) der 4 dargestellt, eine Vorsatz-Linse 17 in
Form einer Brille im Abstand dHS vom Scheitelpunkt
der Hornhaut 5 vor das Auge 3 gesetzt. Die Linse 17 der
Brille ist in ihrer Brechkraft BBR so angepaßt, daß sie den
Fernpunkt des gesamten Systems, d.h. aus Brille und Auge, vom Fokuspunkt F
zum korrigierten Fokuspunkt F* verschiebt, der auf der Netzhaut 14 liegt.For vision correction is known manner, as in sub-figure b) the 4 shown, a lens attachment 17 in the form of glasses at a distance d HS from the vertex of the cornea 5 in front of the eye 3 set. The Lens 17 the spectacles is adapted in their refractive power B BR so that it shifts the far point of the entire system, ie from glasses and eye, from the focus point F to the corrected focus point F *, on the retina 14 lies.
Hinsichtlich
der in dieser Beschreibung verwendeten Nomenklatur sei angemerkt,
daß durch
die Anfügung
eines Sterns an Größen verdeutlicht
wird, daß es
sich um Größen handelt,
die nach einer Korrektur erhalten werden. Der Fokus F* ist also
derjenige Fokus, der nach der optischen Korrektur vorliegt, die
in der Teilfigur b) der 4 durch die Linse 17 der Brille
erreicht wird.With regard to the nomenclature used in this description, it should be noted that the addition of a star to quantities makes it clear that they are quantities obtained after correction. The focus F * is thus that focus which is present after the optical correction, which in subfigure b) of FIG 4 through the lens 17 the glasses are reached.
Unter
der gerechtfertigten Annahme, daß eine Dickenänderung
der Hornhaut 5 im wesentlichen den Krümmungsradius der Luft zugewandten Hornhaut-Vorderseite 15 modifiziert,
nicht aber den Krümmungsradius
der dem Augeninneren zuliegenden Hornhautrückseite 16, wird durch
die Volumenentfernung der Krümmungsradius
RCV der Hornhautvorderseite 15 modifiziert.
Die um das Volumen verminderte Hornhaut 5 hat eine derart
geänderte
Abbildungswirkung, daß der
dann korrigierte Fokus F* auf der Netzhaut 14 liegt. Nach
der Korrektur liegt eine veränderte
Hornhautvorderfläche 15* vor,
und es ist eine Fehlsichtigkeitskorrektur auch ohne Brille erreicht.Under the justified assumption that a change in thickness of the cornea 5 essentially the radius of curvature of the air facing cornea front 15 modified, but not the radius of curvature of the inner lining of the cornea 16 , By the volume removal, the radius of curvature R CV of the front surface of the cornea becomes 15 modified. The cornea reduced by the volume 5 has such a modified imaging effect that the then corrected focus F * on the retina 14 lies. After correction, there is an altered corneal anterior surface 15 * before, and it is a vision correction even without glasses achieved.
Zur
Bestimmung des Musters der Zielpunkte wird deshalb die zu erreichende
Krümmung
der modifizierten Hornhautvorderfläche 15* ermittelt.
Dabei ist Ausgangspunkt die Brechkraft der Linse 17 der Brille,
da die Ermittlung der entsprechenden Parameter ein Standardverfahren
in der Augenoptik ist. Für die
Brechkraft BBR(φ) der Linse 17 der
Brille gilt folgende Formel: BBR(φ)
= Sph + Cyl·sin2(φ – θ). (1) For determining the pattern of the target points, therefore, the curvature of the modified corneal front surface to be achieved 15 * determined. The starting point is the refractive power of the lens 17 glasses, since the determination of the corresponding parameters is a standard procedure in ophthalmic optics. For the refractive power B BR (φ) of the lens 17 the glasses have the following formula: B BR (φ) = Sph + Cyl · sin 2 (φ - θ). (1)
In
dieser Gleichung bezeichnen Sph und Cyl die zu realisierenden Korrekturwerte
spärischen
bzw. astigmatischen Brechungsfehler und θ die Lage der Zylinderachse
der zylindrischen (astigmatischen) Fehlsichtigkeit, wie sie dem
Fachmann in der Optometrie bekannt sind. Der Parameter φ schließlich bezieht
sich auf ein Zylinderkoordinatensystem des Auges und wird auf das
Auge schauend entgegen dem Uhrzeigersinn gezählt, wie es in der Augenoptik üblich ist.
Mit dem Wert BBR wird nun die Krümmung der modifizierten
Hornhautvorderfläche 15* wie
folgt eingestellt: RCV*
= 1/((1/RCV) + BBR/((nc – 1)(1 – dHS·BBR))) + F (2) In this equation, Sph and Cyl denote the correction values to be realized for astigmatic refractive errors and θ the position of the cylindrical axis of the cylindrical (astigmatic) ametropia, as known to those skilled in optometry. Finally, the parameter φ refers to a cylindrical coordinate system of the eye and is counted counterclockwise looking at the eye, as is common in ophthalmic optics. The value B BR now changes the curvature of the modified anterior corneal surface 15 * set as follows: R CV * = 1 / ((1 / R CV ) + B BR / ((N c - 1) (1 - d HS · B BR ))) + F (2)
In
Gleichung (2) bezeichnet nc die Brechkraft des
Materials der Hornhaut. Der entsprechende Wert liegt üblicherweise
bei 1,376; dHS bezeichnet den Abstand, in
dem eine Brille mit der Brechkraft BBR vom Hornhautscheitel
liegen muß,
um die gewünschte Fehlsichtigkeitskorrektur
mittels Brille zu erzeugen; BBR bezeichnet
die zuvor erwähnte
Brechkraft der Brille gemäß Gleichung
(1). Die Angabe für
die Brechkraft BBR kann auch Fehlsichtigkeiten
erfassen, die über
eine normale sphärische
oder zylindrische Korrektur hinausgehen. BBR (und
damit automatisch auch RCV*) haben dann
zusätzliche
Koordinatenabhängigkeiten.In equation (2), n c denotes the refractive power of the material of the cornea. The corresponding value is usually 1.376; d HS denotes the distance at which spectacles with the refractive power B BR must lie from the corneal vertex to produce the desired refractive error correction by means of spectacles; B BR denotes the aforementioned refractive power of the spectacles according to equation (1). The indication of the refractive power B BR can also detect vision defects that go beyond a normal spherical or cylindrical correction. B BR (and thus automatically also R CV *) then have additional coordinate dependencies.
Der
Faktor F drückt
die optische Wirkung der Dickenänderung
der Hornhaut aus und kann in erster Näherung als konstanter Faktor
angesehen werden. Für
eine hochgenaue Korrektur kann der Faktor gemäß folgender Gleichung errechnet
werden: F = (1 – 1/nc)·(dC* – dC) (3). The factor F expresses the optical effect of the change in thickness of the cornea and can be considered as a first approximation as a constant factor. For a highly accurate correction, the factor can be calculated according to the following equation: F = (1 - 1 / n c ) * (D C * - d C ) (3).
dC bzw. dC* ist dabei
die Hornhautdicke vor bzw. nach der optischen Korrektur. Für eine genaue Bestimmung
erfolgt eine Berechnung von RCV* iterativ,
indem bei der i-ten Berechnung aus der Differenz (RCV* – RCV) auf die Größe (dC* – dC) geschlossen wird und das entsprechende
daraus erhaltene Ergebnis für
die Dickenänderung
bei der (i + 1)-ten Berechnung angewendet wird. Dies kann man so
lange durchführen,
bis ein Abbruchkriterium erfüllt
wird, beispielsweise wenn die Differenz des Ergebnisses für die Dickenänderung
bei zwei aufeinanderfolgenden Iterationsschritten unter einer entsprechend
festgelegten Grenze liegt. Diese Grenze kann beispielsweise über eine
konstante Differenz festgelegt werden, die einer für die Behandlung
angemessene Genauigkeit der Refraktionskorrektur entspricht.d C or d C * is the corneal thickness before or after the optical correction. For an accurate determination, a calculation of R CV * is made iteratively, by in the i-th calculation from the difference (R CV * - R CV ) on the size (d C * - d C ) is closed and the corresponding result obtained from it is applied for the thickness change in the (i + 1) -th calculation. This can be done until an abort criterion is met, for example, if the difference in the result for the thickness change in two consecutive iteration steps is below a correspondingly fixed limit. This limit can be set, for example, by a constant difference that corresponds to an accuracy of the refractive correction that is appropriate for the treatment.
Vernachlässigt man
die Dickenänderung
der Augenhornhaut, was für
ein vereinfachtes Verfahren durchaus zulässig ist, kann F in Gleichung
(2) für
eine vereinfachte Berechnung auch gleich Null gesetzt, also vernachlässigt und
weggelassen werden. Man erhält überraschenderweise
folgende einfache Gleichung für
die Brechkraft der modifizierten Hornhaut 5*: BCV* = BCV +
BBR/(1 – BBR·dHS) If the change in thickness of the cornea is neglected, which is quite permissible for a simplified procedure, then F can also be set equal to zero in equation (2) for a simplified calculation. so neglected and left out. Surprisingly, the following simple equation for the refractive power of the modified cornea is obtained 5 * : B CV * = B CV + B BR / (1 - B BR · d HS )
Aus
dieser Gleichung ergibt sich für
den Fachmann auf einfache Art und Weise mittels der Gleichung BCV* = (n-1)/RCV*
der Radius RCV* der Hornhautvorderfläche 15*,
der nach der Modifikation vorliegen muß, um die gewünschte Fehlsichtigkeitskorrektur
zu erhalten, zu: RCV* = 1/((1/RCV)
+ BBR/((nc – 1)(1 – dHS·BBR)))From this equation, the radius R CV * of the front surface of the cornea is easily obtained for the person skilled in the art by means of the equation B CV * = (n-1) / R CV * 15 * which must be present after the modification to obtain the desired refractive error correction, to: R CV * = 1 / ((1 / R CV ) + B BR / ((n c -1) (1-d HS * B BR ) ))
Für das Volumen,
dessen Entfernung die obige Krümmungsänderung
der Hornhautvorderfläche 15 bewirkt,
wird nun die das Volumen isolierende Grenzfläche festgelegt. Dabei ist vorzugsweise
zu berücksichtigen,
daß sich
der Durchmesser des zu korrigierenden Bereichs und damit der Durchmesser des
zu entnehmenden Volumens möglichst über die Pupillengröße bei dunkelangepaßtem Auge
erstrecken sollte.For the volume, its removal, the above curvature change of the corneal anterior surface 15 causes, now the volume insulating interface is set. It should preferably be taken into account that the diameter of the region to be corrected and thus the diameter of the volume to be extracted should extend as far as possible over the pupil size in the case of a dark-adjusted eye.
In
einer ersten Variante wird mittels dem Fachmann bekannter numerischer
Methoden eine Freifläche
definiert werden, die ein Volumen umschreibt, dessen Entfernung
die Krümmungsänderung
bewirkt. Dazu wird entlang der z-Achse die Dickenänderung
ermittelt, die zur gewünschten
Krümmungsmodifikation
nötig ist.
Daraus ergibt sich das Volumen als Funktion von r, φ (in Zylinderkoordinaten)
und daraus wiederum dessen Grenzfläche.In
A first variant is known by numerical
Methods an open space
defining a volume whose removal is to be defined
the curvature change
causes. For this purpose, along the z-axis, the thickness change
determines the desired
curvature modification
is necessary.
The result is the volume as a function of r, φ (in cylindrical coordinates)
and, in turn, its interface.
Eine
einfache analytische Rechnung liefert die folgende zweite Variante,
bei der die Grenzfläche des
Volumens durch zwei Teilflächen
aufgebaut wird, eine zur Hornhautoberfläche 15 hinliegende
anteriore Teilfläche
und eine gegenüberliegende
posteriore Teilfläche.
Die entsprechenden Verhältnisse
zeigt 5. Das Volumen 18 ist zur Hornhautvorderfläche 15 hin
durch eine anteriore Schnittfläche 19 begrenzt, die
in konstantem Abstand dF unter der Hornhautvorderfläche 15 liegt.
Diese anteriore Schnittfläche 19 wird
in Analogie zur Laserkeratomen auch als Flap-Fläche 19 bezeichnet,
da sie dort dazu dient, in Kombination mit einem Öffnungsschnitt
zum Rand hin die Augenhornhaut 5 eine Lamelle in Form eines „Flap" von der darunterliegenden
Hornhaut 5 abheben zu können.
Diese Art der Entnahme des zuvor isolierten Volumens 18 ist
natürlich
auch hier möglich.A simple analytical calculation provides the following second variant, in which the interface of the volume is built up by two partial surfaces, one to the corneal surface 15 underlying anterior partial surface and an opposite posterior partial surface. The corresponding conditions shows 5 , The volume 18 is to the anterior corneal surface 15 through an anterior cut surface 19 bounded at a constant distance d F below the corneal anterior surface 15 lies. This anterior cut surface 19 becomes in analogy to the laser keratome also as Flap surface 19 referred as it serves there, in combination with a opening section to the edge of the cornea 5 a lamella in the form of a "flap" of the underlying cornea 5 to be able to take off. This type of removal of the previously isolated volume 18 Of course, this is also possible here.
Die
anteriore Schnittfläche 19 hat
einen Krümmungsverlauf,
der um dF unter der Hornhautvorderfläche 15 liegt.
Ist diese sphärisch,
ist kann für
die Flap-Fläche 19 ein
Krümmungsradius
angegeben werden, der um dF geringer ist
als der Krümmungsradius
RCV. Wie später für bevorzugte Varianten beschrieben
wird, kann bei der Erzeugung der Schnittfläche 19 durch ein Kontaktglas
dafür gesorgt
werden, daß die
Hornhautvorderfläche 15 zum
Zeitpunkt der Schnittflächenerzeugung
sphärisch
ist, so daß das
Muster der Zielpunkte eine sphärische
Schnittfläche
bewirkt. Die Relaxation des Auges 3 nach Abnahme des Kontaktglases
mag dann zwar zu einer nicht-sphärischen
Schnittfläche 19 führen, sie
hat aber dennoch konstanten Abstand zur Hornhautvorderfläche 15 bzw. 15*.
Dies wird später
noch erläutert.The anterior cut surface 19 has a curvature that is about d F below the corneal anterior surface 15 lies. If this is spherical, it may be for the flap area 19 a radius of curvature which is smaller by d F than the radius of curvature R CV . As will be described later for preferred variants, in the production of the cut surface 19 be ensured by a contact glass, that the cornea front surface 15 is spherical at the time of the cut surface formation, so that the pattern of the target points causes a spherical cut surface. The relaxation of the eye 3 after removal of the contact glass then may indeed to a non-spherical cut surface 19 lead, but it still has constant distance to the corneal front surface 15 respectively. 15 * , This will be explained later.
Posterior
ist das Volumen 18, das aus der Hornhaut 5 entfernt
werden soll, durch eine posteriore Schnittfläche 20 begrenzt, die
schon grundsätzlich nicht
zur Hornhautvorderfläche 15 in
konstantem Abstand sein kann. Die posteriore Schnittfläche 20 wird deshalb
so ausgebildet sein, daß das
Volumen 18 in Form eines Lentikels vorliegt, weshalb die
posteriore Schnittfläche 20 auch
als Lentikel-Fläche 20 bezeichnet
wird. In 5 ist sie exemplarisch als ebenfalls sphärische Fläche mit
einem Krümmungsradius
RL eingezeichnet, wobei natürlich das
Zentrum dieser Krümmung
nicht mit dem Krümmungszentrum
der in 5 ebenfalls sphärischen Hornhautvorderfläche 15 zusammenfällt.Posterior is the volume 18 that is from the cornea 5 should be removed through a posterior cut surface 20 limited, which in principle not to the anterior corneal surface 15 can be at a constant distance. The posterior cut surface 20 will therefore be designed so that the volume 18 in the form of a lenticle, which is why the posterior cut surface 20 also as a lenticule area 20 referred to as. In 5 it is exemplarily drawn as also spherical surface with a radius of curvature R L , whereby of course the center of this curvature does not coincide with the center of curvature of the in 5 also spherical corneal anterior surface 15 coincides.
6 zeigt
die Verhältnisse
nach Entfernung des Volumens 18. Der Radius der modifizierten
Hornhautvorderfläche 15* beträgt nun RCV* und kann beispielsweise gemäß den zuvor
beschriebenen Gleichungen berechnet werden. Die Dicke dL des
entnommenen Volumens 18 ist dabei maßgeblich für die Radiusänderung,
wie 7 verdeutlicht. In dieser Figur sind als weitere
Größen noch
die Höhe
hF der durch die anteriore Schnittfläche 19 definierten
Kugelkappe, die Höhe
hL der durch die posteriore Schnittfläche 20 definierten
Kugelkappe sowie die Dicke dL des zu entfernenden
Volumens 18 eingezeichnet. 6 shows the ratios after removal of the volume 18 , The radius of the modified corneal anterior surface 15 * is now R CV * and can be calculated, for example, according to the equations described above. The thickness d L of the extracted volume 18 is decisive for the radius change, such as 7 clarified. In this figure, as further sizes, the height h F through the anterior cut surface 19 defined ball cap, the height h L of the posterior cut surface 20 defined spherical cap and the thickness d L of the volume to be removed 18 located.
Die
posteriore Schnittfläche 20 legt
aufgrund des konstanten Abstandes zwischen Hornhautvorderfläche 15 und
anteriorer Schnittfläche 19 den Krümmungsverlauf
der Hornhautvorderfläche 15* nach
Entfernung des Volumens 18 fest. Somit wird die posteriore
Schnittfläche 20 z.B.
bei einer zylindrische Parameter berücksichtigenden Fehlsichtigkeitskorrektur
einen winkelabhängigen
Krümmungsradius haben.
Für die
in 7 gezeigte Lentikel-Fläche 20 gilt allgemein: RL(φ) = RCV*(π) – dF, bzw. in Zylinderkoordinaten (z, r, φ) zL(r, φ) = RL(φ) – (RL 2(φ) – r2)1/2 + dL + dF. The posterior cut surface 20 lays because of the constant distance between corneal anterior surface 15 and anterior cut surface 19 the curvature of the anterior corneal surface 15 * after removal of the volume 18 firmly. Thus, the posterior cut surface becomes 20 For example, in the case of a correction of defective vision taking into account a cylindrical parameter, an angle-dependent radius of curvature can have. For the in 7 shown lenticule area 20 generally applies: R L (φ) = R CV * (π) - d F . or in cylindrical coordinates (z, r, φ) z L (r, φ) = R L (φ) - (R L 2 (φ) - r 2 ) 1.2 + d L + d F ,
Ohne
Berücksichtigung
eines Astigmatismus entfällt
die Abhängigkeit
von φ und
die Lentikel-Fläche 20 ist
sphärisch.
Die Lentikel-Fläche 20 besitzt aber,
geht man vom Bedarf für
eine zylindrische Fehlsichtigkeitskorrektur aus, in der Regel auf
verschiedenen Achsen unterschiedliche Krümmungsradien, wobei diese natürlich meist
den gleichen Scheitelpunkt haben.Without regard to astigmatism, the dependence on φ and the lenticule area is eliminated che 20 is spherical. The lenticule area 20 However, if one assumes the need for a cylindrical correction of defective vision, as a rule on different axes different radii of curvature, these of course usually having the same vertex.
Damit
wird weiter automatisch deutlich, daß im Fall einer Zylinderkorrektur
die theoretische Schnittlinie zwischen Flap-Fläche 19 und Lentikel-Fläche 20 nicht
in einer Ebene, d.h. bei konstanten z-Koordinaten liegt. Der kleinste
Krümmungsradius
der Lentikel-Fläche 20 liegt
bei φ = θ + π/2, der größte natürlich auf
der Achse θ der
zylindrischen Fehlsichtigkeit, d.h. bei φ = θ. Bei einer Übersichtigkeitskorrektur
fallen anders bei der Darstellung der 7 der Scheitelpunkt
von Flap-Fläche 19 und
Lentikel-Fläche 20 zusammen
und die Lentikel-Fläche 20 ist
stärker
gekrümmt,
als die Flap-Fläche 19.
Die Dicke dL des Lentikels ergibt sich als
Randdicke.This is further automatically clear that in the case of a cylinder correction, the theoretical cutting line between flap area 19 and lenticule area 20 not in one plane, ie at constant z-coordinates. The smallest radius of curvature of the lenticule area 20 is at φ = θ + π / 2, the largest, of course, on the axis θ of the cylindrical vision defect, ie at φ = θ. In a clarity correction fall differently in the representation of the 7 the vertex of flap surface 19 and lenticule area 20 together and the lenticule area 20 is more curved than the flap surface 19 , The thickness d L of the lenticule results as edge thickness.
Das
als Lentikel aufzufassende Volumen 18 hat bei φ = θ = π/2 die geringste
Randdicke, da sich dort Lentikel-Fläche 20 und Flap-Fläche 19 schneiden.
Bei allen anderen Werten für φ ist eine
endliche Randdicke gegeben, wenn eine gegebene z-Koordinate als
untere Grenze der Lentikel-Fläche 20 angesetzt
wird.The volume to be handled as a lenticle 18 has at φ = θ = π / 2 the lowest edge thickness, since there is lenticule area 20 and flap area 19 to cut. For all other values of φ, a finite edge thickness is given if a given z-coordinate is the lower limit of the lenticule area 20 is set.
Alternativ
kann neben der Flap-Fläche 20 und
der Lentikel-Fläche 19 zusätzliche
Randfläche vorgesehen
werden, welche das Volumen 18 im Schnittbereich von Flap-Fläche 20 und
der Lentikel-Fläche 19 umrandet
bzw diese Flächen
dort verbindet, wo sie bei einer gegebenen z-Koordinate nicht zusammenlaufen. Der
Schnitt dieser Randfläche
wird ebenfalls mit dem gepulsten Laserstrahl ausgefürt. Die
Randfläche
kann beispielsweise eine zylindrische Form haben, die jedoch auch
eine elliptische Form (in der Aufsicht) oder auch eine konische Form
(in der Seitenansicht haben kann).Alternatively, in addition to the flap surface 20 and the lenticule area 19 additional edge area can be provided, which is the volume 18 in the intersection of flap surface 20 and the lenticule area 19 bordered or connects these areas where they do not converge at a given z-coordinate. The cut of this edge surface is also carried out with the pulsed laser beam. The edge surface may, for example, have a cylindrical shape, but may also have an elliptical shape (in plan view) or else a conical shape (in side view).
Die
in den Figuren gezeigte Ausbildung des Volumens 18 als
durch eine anteriore Schnittfläche 19 mit
konstantem Abstand zur Hornhautvorderfläche 15 sowie eine
posteriore Schnittfläche 20 begrenzt,
ist nur eine Variante zur Begrenzung des Volumens 18. Sie
hat jedoch den Vorteil, daß die
optische Korrektur wesentlich nur durch eine Fläche (die Lentikelfläche 20)
festgelegt wird, so daß die
analytische Beschreibung der anderen Teilfläche der Grenzfläche einfach
istr.The formation of the volume shown in the figures 18 as through an anterior cut surface 19 at a constant distance to the corneal anterior surface 15 and a posterior cut surface 20 limited, is just a variant to limit the volume 18 , However, it has the advantage that the optical correction substantially only by a surface (the lenticule area 20 ), so that the analytical description of the other face of the interface is simply istr.
Weiter
sind optimale Sicherheitsmargen hinsichtlich des Abstandes des Volumens
zur Hornhautvorderfläche 15 und
Hornhautrückfläche 16 bietet. Die
Restdicke dF zwischen anteriorer Schnittfläche 19 und
Hornhautvorderfläche 15 kann
konstant auf einen Wert von beispielsweise 50 bis 200 μm eingestellt
werden. Insbesondere kann sie so gewählt sein, daß das schmerzempfindliche
Epithel in der Lamelle verbleibt, die durch die Flap-Fläche 19 unter
der Hornhautvorderfläche 15 gebildet
ist. Auch steht die Ausbildung der sphärischen Flap-Fläche 19 in
Kontinuität
mit bisherigen Keratometerschnitten, was für die Akzeptanz der Methode
vorteilhaft ist.Next are optimal safety margins in terms of the distance of the volume to the anterior corneal surface 15 and corneal surface 16 offers. The residual thickness d F between anterior cut surface 19 and corneal anterior surface 15 can be set constant to a value of for example 50 to 200 microns. In particular, it may be chosen so that the pain-sensitive epithelium remains in the lamella, which passes through the flap surface 19 under the corneal anterior surface 15 is formed. Also, the formation of the spherical flap surface is 19 in continuity with previous keratometer sections, which is advantageous for the acceptance of the method.
Nach
Erzeugen der Schnittflächen 19 und 20 wird
dann das derart isolierte Volumen 18 aus der Hornhaut 5 entfernt.
Dies ist schematisch in 8 dargestellt, die zudem verdeutlicht,
daß die
Schnittflächen 19 und 20 durch
Einwirkung des in einem Fokuskegel 21 einfallenden Behandlungslaserstrahls erzeugt
werden, beispielsweise durch Aneinanderreihung von Plasmablasen,
so daß in
einer bevorzugten Ausführungsform
die Flap-Schnittfläche 19 und
die Lentikel-Schnittfläche 20 durch
geeignete dreidimensionale Verstellung der Fokuslage der gepulsten
Laserstrahlung 2 erzeugt werden.After creating the cut surfaces 19 and 20 then becomes the volume isolated in this way 18 from the cornea 5 away. This is schematically in 8th shown, which also illustrates that the cut surfaces 19 and 20 by acting in a focus cone 21 incident treatment laser beam are generated, for example, by juxtaposition of plasma bubbles, so that in a preferred embodiment, the flap-cut surface 19 and the lenticule cut surface 20 by suitable three-dimensional adjustment of the focus position of the pulsed laser radiation 2 be generated.
Alternativ
kann in einer vereinfachten Ausführungsform
aber auch lediglich die Flap-Fläche 19 durch
Zielpunkte, die die gekrümmte
Schnittfläche 19 in
konstantem Abstand zu Hornhautvorderfläche 15 definieren
mittels gepulster Laserstrahlung gebildet werden und die Entfernung
des Volumens 18 erfolgt durch Laserablation, beispielsweise
durch Verwendung eines Excimers-Laserstrahls. Hierzu kann die Lentikel-Fläche 20 als
Grenzfläche
des Abtrages definiert werden, auch wenn das nicht zwingend erforderlich
ist. Das Behandlungsgerät 1 arbeitet
da wie ein bekanntes Laserkeratom, allerdings wird die Schnittfläche 19 an
gekrümmter
Hornhaut erzeugt. Die vorangehend bzw. nachfolgend beschriebenen Merkmale
sind auch in solchen Varianten möglich, insbesondere
was die Bestimmung der Begrenzungsfläche, deren geometrische Definition
und die Ermittlung von Steuerparametern angeht.Alternatively, in a simplified embodiment, however, only the flap surface 19 through target points that the curved cut surface 19 at a constant distance from the anterior corneal surface 15 be defined by means of pulsed laser radiation and the removal of the volume 18 is done by laser ablation, for example by using an excimer laser beam. This may be the lenticule area 20 be defined as the interface of the Abtrag, even if that is not absolutely necessary. The treatment device 1 works like a well-known laser keratome, but the cut surface becomes 19 created on a curved cornea. The features described above or below are also possible in such variants, in particular as regards the determination of the boundary surface, its geometric definition and the determination of control parameters.
Erzeugt
man sowohl die Lentikel-Fläche 20 als
auch die Flap-Fläche 19 mittels
gepulster Laserstrahlung, ist es zweckmäßig, die Lentikel-Fläche 20 vor
der Flap-Fläche 19 auszubilden,
da das optische Ergebnis bei der Lentikel-Fläche 20 besser (wenn nicht überhaupt
erst zu erreichen) ist, wenn oberhalb der Lentikel-Fläche 20 noch
keine Veränderung
der Hornhaut 5 eintrat.Produce both the lenticule area 20 as well as the flap surface 19 by means of pulsed laser radiation, it is expedient to use the lenticular surface 20 in front of the flap area 19 form, as the optical result at the lenticule area 20 better (if not reachable) is when above the lenticule area 20 no change in the cornea 5 occurred.
Das
Entfernen des durch die gepulste Laserstrahlung isolierten Volumens 18 kann,
wie in 8 angedeutet, durch einen Randschnitt 22 erreicht
werden, der es erlaubt, das Volumen 18 in Richtung eines
in 8 eingezeichneten Pfeiles 23 herauszuziehen.
Alternativ kann der Randschnitt 22 aber so ausgebildet
werden, daß er
die anteriore Schnittfläche 19,
d.h. die Flap-Fläche 19,
in Form eines Ringes mit der Hornhautvorderfläche 15 verbindet,
wobei der Randschnitt allerdings nicht vollständig um einen Winkel von 360° umläuft. Die
derart isolierte Lamelle bleibt in einem schmale Bereich mit dem übrigen Gewebe
der Hornhaut 5 in Verbindung. Diese Verbindungsbrücke dient
dann als Gelenk, um die ansonsten isolierte Lamelle von der Hornhaut 5 abzuklappen und
das dadurch zugängige,
bereits isolierte Volumen 18 vom Rest der Augenhornhaut 5 abnehmen zu
können.
Die Lage der Verbindungsbrücke
ist bei Erzeugung der Steuerdaten bzw. der Zielpunkte vorgebbar.
Das beschriebene Vorgehen bzw. Gerät realisiert also unter diesem
Gesichtspunkt die Isolierung des Volumens 19 innerhalb
der Hornhaut 5 und das Erzeugen einer mit der restlichen
Augenhornhaut über
eine Gewebebrücke
verbundenen Lamelle als Deckel über
dem Volumen. Der Deckel kann abgeklappt und das Volumen 18 entnommen
werden.The removal of the volume isolated by the pulsed laser radiation 18 can, as in 8th indicated by an edge cut 22 be reached, which allows the volume 18 towards an in 8th marked arrow 23 pull it out. Alternatively, the edge trim 22 but be formed so that it has the anterior cut surface 19 ie the flap area 19 , in the form of a ring with the corneal anterior surface 15 However, the edge section does not completely rotate around an angle of 360 °. The lamella insulated in this way remains in a narrow area with the rest of Ge weave of the cornea 5 in connection. This connecting bridge then serves as a joint around the otherwise isolated lamella of the cornea 5 fold down and thus accessible, already isolated volume 18 from the rest of the cornea 5 to be able to lose weight. The position of the connection bridge can be specified when generating the control data or the destination points. The procedure or device described implements the isolation of the volume from this point of view 19 within the cornea 5 and creating a lamella connected to the remainder of the cornea via a tissue bridge as a lid over the volume. The lid can be folded down and the volume 18 be removed.
Für die Erzeugung
der Schnittflächen 19 und 20 können die
Zielpunkte nun auf verschiedenste Art und Weise angeordnet werden.
Im Stand der Technik ist beispielsweise in der WO 2005/011546 zur Erzeugung von
Schnittflächen
in der Augenhornhaut beschrieben, daß spezielle Spiralen eingesetzt
werden können,
die beispielsweise um eine im wesentlichen senkrecht zur optischen
Achse (z-Achse) liegende Hauptachse in Art einer Schraubenlinie
verlaufen. Auch ist die Verwendung eines Scanmusters bekannt, das
die Zielpunkte zeilenweise anordnet (vgl. WO 2005/011545 ). Diese Möglichkeiten
können selbstverständlich zur
Erzeugung der oben definierten Schnittflächen verwendet und mit den
nachfolgend erläuterten
Transformationen werden.For the production of the cut surfaces 19 and 20 The target points can now be arranged in a variety of ways. In the prior art, for example, in the WO 2005/011546 described for generating cut surfaces in the cornea that special spirals can be used, for example, run around a substantially perpendicular to the optical axis (z-axis) major axis in the manner of a helical line. Also, the use of a scan pattern is known, which arranges the target points line by line (see. WO 2005/011545 ). Of course, these possibilities can be used to produce the above-defined cut surfaces and with the transformations explained below.
Die
Verstellung der Lage des Fokus in der Augenhornhaut erfolgt mittels
der in 3 schematisch dargestellten dreidimensionalen
Ablenkeinrichtung, die zur Verstellung des Fokus in z-Richtung die Verschiebung
von Linsen oder anderer optisch wirksamer Elemente einsetzt. Nun
ist die Verstellung von Linsen o.ä. in der Regel nicht so schnell
möglich,
wie die Verschwenkung von Spiegeln, wie sie in der Regel im xy-Scanner
Einsatz finden. Meist ist deshalb die Verstellgeschwindigkeit des
z-Scanners begrenzend für
die Geschwindigkeit, mit der die Schnittflächen in der Augenhornhaut erzeugt
werden können. Zur
möglichst
schnellen Erzeugung der Schnittflächen 18 und 19 wird
deshalb in einer bevorzugten Ausführungsform der Fokus jeweils
entlang einer spiralförmigen
Bahn geführt,
wobei je eine Spirale in der räumlich
gekrümmten
Schnittfläche
liegt. Während des
Schreibens der Spirale wird also der z-Scanner so verstellt, daß die Arme
der Spirale der räumlich gekrümmten Schnittfläche folgen.The adjustment of the position of the focus in the cornea is done by means of in 3 schematically shown three-dimensional deflection, which uses the displacement of lenses or other optically active elements to adjust the focus in the z direction. Now the adjustment of lenses or similar is. usually not as fast as swiveling mirrors as they are usually used in the xy scanner. Therefore, the adjustment speed of the z-scanner is usually limiting for the speed with which the cut surfaces in the cornea can be generated. For the fastest possible production of the cut surfaces 18 and 19 For this reason, in a preferred embodiment, the focus is guided in each case along a spiral-shaped path, wherein one spiral each lies in the spatially curved sectional area. During the writing of the spiral so the z-scanner is adjusted so that the arms of the spiral follow the spatially curved cut surface.
9 zeigt
exemplarisch eine Bahnkurve 24 als Spirale, die in der
gezeigten Darstellung als Kreisspirale ausgebildet ist. Der Radius
der dargestellten ebenen Spirale nimmt in Kreiskoordinaten mit steigendem
Drehwinkel φ zu,
so daß gilt: r(φ)
= φ·dT/(2π) (4) 9 shows an example of a trajectory 24 as a spiral, which is formed in the illustration shown as a circular spiral. The radius of the illustrated planar spiral increases in circular coordinates with increasing angle of rotation φ, so that the following applies: r (φ) = φ · d T / (2π) (4)
In
dieser Gleichung bezeichnet dT den Abstand
der Spiralarme; er ist in 10 dargestellt,
die einen vergrößten Ausschnitt
der 9 zeigt. Der Abstand der einzelnen Spots 6,
auf die gepulste Laserstrahlung fokussiert wird und an denen durch
einen Laserpuls beispielsweise eine Plasmablase erzeugt wird, ist
in der Spirale konstant gleich dS, so daß für den Winkelabstand Δφ der einzelnen
Spots 6, an denen ein Laserpuls in das Gewebe eingebracht
wird, gilt: Δφ = dS/r In this equation, d T denotes the distance of the spiral arms; he is in 10 shown, the enlarged section of the 9 shows. The distance of the individual spots 6 , is focused on the pulsed laser radiation and at which, for example, a plasma bubble is generated by a laser pulse, is constant in the spiral equal to d S , so that for the angular distance Δφ of the individual spots 6 in which a laser pulse is introduced into the tissue, the following applies: Δφ = d S / r
Da,
wie bereits erwähnt,
die Lentikel-Fläche 20 in
der Regel nichtsphärisch
ist, ist die Bahnkurve 24, entlang der der Laserfokus verstellt
wird, eine elliptische Spirale, für die natürlich kein konstanter Abstand
der Spiralarme mehr gegeben ist. Entlang der Hauptachsen a und b
kann aber ein jeweiliger Bahnabstand dTb sowie
dTa definiert werden, wie 11 zeigt.Because, as already mentioned, the lenticule area 20 is generally not spherical, is the trajectory 24 , along which the laser focus is adjusted, an elliptical spiral, for which, of course, no constant distance of the spiral arms is given. Along the main axes a and b, however, a respective track distance d Tb and d Ta can be defined as 11 shows.
In 10 sind
die Spots 6 dargestellt, um die Lage des Fokus für die einzelnen
Laserpulse erkennen zu lassen. Tatsächlich weiten sich die Plasmablasen
natürlich
nach Einbringung des jeweiligen Laserpulses so weit auf, daß die Schnittfläche erzeugt wird
und die Bahnkurve 24 ist in der Schnittfläche dann
nicht mehr zu erkennen.In 10 are the spots 6 shown to indicate the position of the focus for the individual laser pulses. In fact, after introduction of the respective laser pulse, the plasma bubbles naturally expand so far that the cut surface is generated and the trajectory 24 is then no longer visible in the cut surface.
Zur
Vorbereitung des chirurgischen Verfahrens muß nach der Definition der Schnittflächen 19 und 20 nun
die Definition der Bahnkurven 24 erfolgen, mit denen die
Schnittflächen
erzeugt werden.To prepare the surgical procedure must be defined according to the definition of the cut surfaces 19 and 20 now the definition of the trajectories 24 take place, with which the cut surfaces are generated.
Bei
der Bestimmung der Bahnkurven 24 ist natürlich zu
berücksichtigen,
daß letztendlich
das Volumen 18 im Auge im Normalzustand definiert sein soll.
Die Schnittflächen 19 und 20,
wie sie bislang erläutert
wurden, betreffen das natürliche
Auge. Es ist nun aber zu berücksichtigen,
daß das
Behandlungsgerät 1 aus
Gründen
der Fixierung des Auges mit einem Kontaktglas 25 arbeitet,
das wie in 12 gezeigt ist, auf die Hornhautvorderfläche 15 der
Augenhornhaut 5 aufgesetzt wird. Das Kontaktglas 25,
das bereits Gegenstand mehrerer Patentpublikationen ist (exemplarisch
sei beispielsweise auf die WO 2005/048895 A verwiesen), ist für die hier
vorliegende Beschreibung des Behandlungsgerätes 1 bzw. der damit
in Zusammenhang stehenden Verfahren zur Vorbereitung und/oder Durchführung des
chirurgischen Eingriffes allerdings nur insoweit von Interesse,
als es der Hornhautvorderfläche 15 zum
einen eine definierte Krümmung
verleiht und zum anderen die Augenhornhaut 5 gegenüber dem
Behandlungsgerät 1 räumlich in
einer vordefinierten Lage hält. Hinsichtlich
der sphärischen
Krümmung
der Kontaktfläche
des Kontaktglases 25 unterscheidet sich der hier beschriebene
Ansatz jedoch deutlich von dem Ansatz, wie er beispielsweise in
der WO 2003/002008
A beschrieben ist, der ein planes Kontaktglas verwendet,
welches die Augenhornhaut flachdrückt.When determining the trajectories 24 is of course to take into account that ultimately the volume 18 should be defined in the eye in the normal state. The cut surfaces 19 and 20 , as explained so far, affect the natural eye. However, it should be noted that the treatment device 1 for reasons of fixation of the eye with a contact lens 25 works, like in 12 is shown on the corneal anterior surface 15 the cornea 5 is put on. The contact glass 25 , which is already the subject of several patent publications (for example, refer to the WO 2005/048895 A referenced), is for the present description of the treatment device 1 or the related procedures for preparing and / or performing the surgical procedure, however, only to the extent of interest, as it the anterior corneal surface 15 on the one hand gives a defined curvature and on the other the cornea 5 opposite the treatment device 1 spatially in a predefined position. With regard to the spherical curvature of the contact surface of the contact glass 25 However, the approach described here differs significantly from the approach, such as in the WHERE 2003/002008 A described using a planar contact lens, which flatten the cornea.
Wird
das Auge an das Kontaktglas 25 mit sphärischer Kontaktfläche angepreßt, kommt
es zu einer räumlichen
Deformation des Auges. Da die Kornea regelmäßig nur tangential kompressibel
ist, also bei einem solchen Anpressen ihre Dicke nicht ändert, entspricht
das Anpressen einer Transformation vom Koordinatensystem des Auges,
wie es in 13 dargestellt ist, in das Koordinatensystem
des Kontaktglases, das in 14 gezeigt
ist. Dieser Zusammenhang ist dem Fachmann aus der WO 2005/011547 A1 bekannt,
deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich
vollumfänglich
eingebunden sein soll. In den 13 und 14 bezeichnen
mit einem Apostroph versehene Koordinaten die Koordinaten des auf
das Kontaktglas 25 bzw. dessen dem Auge zugewandte Kontaktglasunterseite 26 bezogene
Größen.Will the eye touch the contact glass 25 pressed with spherical contact surface, there is a spatial deformation of the eye. Since the cornea is only tangentially compressible on a regular basis, ie does not change its thickness in such a pressing, the pressing of a transformation corresponds to the coordinate system of the eye, as in 13 is shown in the coordinate system of the contact lens, the in 14 is shown. This connection is known to the person skilled in the art from WO 2005/011547 A1 known, the disclosure of which should be fully incorporated in this regard. In the 13 and 14 Coordinates provided with an apostrophe indicate the coordinates of the contact lens 25 or its contact glass underside facing the eye 26 related sizes.
Das
Kontaktglas hat aber noch einen weiteren Vorteil. Durch das Anpressen
an die sphärische Kontaktglasunterseite 26 ist
automatisch auch die Hornhautvorderfläche 15 sphärisch. Die
in konstantem Abstand unter der Hornhautvorderfläche 15 liegende anteriore
Schnittfläche 19 ist
damit bei angepreßtem
Kontaktglas ebenfalls sphärisch,
was zu erheblich vereinfachter Ansteuerung führt. Es ist deshalb völlig unabhängig von
anderen Merkmalen bevorzugt, ein Kontaktglas 25 mit sphärischer
Kontaktglasunterseite 26 zu verwenden und das Volumen durch
eine anteriore Schnittfläche 19 sowie
eine posteriore Schnittfläche
zu begrenzen, wobei für
die anteriore Schnittfläche
Zielpunkte vorgegeben sind/werden, die diese Schnittfläche als
sphärische Fläche in konstantem
Abstand dF unter der Hornhautvorderfläche 15 ausbilden.
Für die
posteriore Schnittfläche
sind/werden Zielpunkte vorgegeben, die einen Krümmungsverlauf definieren, welcher
bei relaxiertem Auge, also nach Abnehmen des Kontaktglases, bis
auf den Abstand dF zur Hornhautvorderfläche dem
zur Fehlsichtigkeitskorrektur gewünschten entsprechen. Analoges
gilt für
das Verfahren zur Definition der Zielpunkte bzw. das Operationsverfahren.But the contact glass has another advantage. By pressing against the spherical contact glass bottom 26 is automatically the cornea front surface 15 spherical. At a constant distance below the anterior corneal surface 15 lying anterior cut surface 19 is thus also spherical with pressed contact glass, which leads to considerably simplified control. It is therefore completely independent of other features preferred, a contact glass 25 with spherical contact glass base 26 to use and volume through an anterior cut surface 19 and to limit a posterior cut surface, wherein for the anterior cut surface target points are / are given, the this cut surface as a spherical surface at a constant distance d F below the cornea front surface 15 form. For the posterior cut surface, target points are defined which define a course of curvature which, with the eye relaxed, that is to say after removal of the contact glass, up to the distance d F to the front surface of the cornea corresponds to that desired for correction of the ametropia. The same applies to the method for the definition of the target points or the surgical procedure.
Die
Darstellungen in den 13 und 14 zeigen
die Koordinatentransformation, die am Auge durch das Aufsetzten
bzw. Abnehmen des Kontaktglases auftritt. Sie enthalten sowohl Kugelkoordinaten
(R, α, φ) bezogen
auf den Ursprung der gekrümmten
Fläche
(Hornhautvorderfläche 15 bzw. Kontaktglasunterseite 26)
als auch Zylinderkoordinaten (r, z, φ) bezogen auf den durch den
Durchtrittspunkt der optischen Achse OA definierten Scheitelpunkt
der Hornhautvorderfläche 15 bzw.
der Kontaktglasunterseite 26.The representations in the 13 and 14 show the coordinate transformation that occurs on the eye by putting on or taking off the contact glass. They contain both spherical coordinates (R, α, φ) relative to the origin of the curved surface (corneal anterior surface 15 or contact glass base 26 ) as well as cylindrical coordinates (r, z, φ) relative to the vertex of the corneal anterior surface defined by the passage point of the optical axis OA 15 or the contact glass bottom 26 ,
Bei
der Koordinatentransformation vom auf das Auge bezogenen Koordinatensystem,
wie es in 13 dargestellt ist, in das auf
das Kontaktglas bezogene System gemäß 14 bleiben
die Bogenlänge,
d.h. α·R, die
radiale Tiefe (RCV – R) sowie der Winkel φ erhalten.
Die Transformation der für
das natürliche
Auge, d.h. im Koordinatensystem der 13, zugrundegelegten
Formen der Schnittflächen 19 und 20 ist
somit ein wichtiger Schritt bei der Berechnung der Ansteuergrößen für die dreidimensionale
Fokusverstelleinrichtung. Sie verläuft grundsätzlich anders als bei einem
ebenen Kontaktglas, in dem z.B. die Flap-Fläche 19 zu einer Ebene
entartet. Im Wesentlichen ist nur die Form für die Schnittfläche 20 zu
transformieren, da die Schnittfläche 19 lediglich in
konstantem Abstand dF zur Hornhautvorderfläche 15 auszubilden
ist. Die Schnittfläche 19 ist
also im transformierten System eine Sphäre mit einem gegenüber der
Kontaktglasunterseite um dF reduzierten Krümmungsradius
RF.In the coordinate transformation of the eye-related coordinate system as shown in FIG 13 is shown in the related to the contact glass system according to 14 remain the arc length, ie α · R, the radial depth (R CV - R) and the angle φ obtained. The transformation of the natural eye, ie in the coordinate system of 13 , underlying forms of cut surfaces 19 and 20 is thus an important step in the calculation of the drive variables for the three-dimensional focus adjustment device. It basically runs differently than with a flat contact glass, in which eg the flap surface 19 degenerate to a level. In essence, only the shape for the cut surface 20 to transform, because the cut surface 19 only at a constant distance d F to the anterior corneal surface 15 is to train. The cut surface 19 So is in the transformed system a sphere with a relation to the contact glass bottom by d F reduced radius of curvature R F.
Das
Anpressen der Hornhaut 5 des Auges 3 an die sphärisch gekrümmte Kontaktglasunterseite 26 ist
in 15 veranschaulicht. Dort zeigt die rechte Darstellung
schematisch den Zustand, wenn die Kontaktglasunterseite 26 nur
am Scheitelpunkt in Kontakt mit der Hornhautvorderfläche 15 ist.
Zur Verdeutlichung der geometrischen Beziehungen ist die Hornhautvorderfläche 15 schematisch
in 15 als Kreis eingezeichnet, obschon natürlich die
sphärische
Krümmung
nur in einem kleineren Kreisabschnitt vorliegt. Das Anpressen des
Kontaktglases 25 auf die Hornhaut 5 bewirkt den
durch Pfeil 27 symbolisierten Übergang zum Zustand der linken
Seite der 15. Das Abnehmen des Kontaktglases 25 bewirkt
eine Relaxation des Auges 3 entgegen der Richtung des Pfeiles 27 The pressing of the cornea 5 of the eye 3 to the spherically curved contact glass bottom 26 is in 15 illustrated. There, the right representation shows schematically the state when the contact glass bottom 26 only at the apex in contact with the corneal anterior surface 15 is. To clarify the geometric relationships is the cornea front surface 15 schematically in 15 drawn as a circle, although of course the spherical curvature is present only in a smaller circle section. The pressing of the contact glass 25 on the cornea 5 does that by arrow 27 symbolized transition to the state of the left side of the 15 , The removal of the contact glass 25 causes a relaxation of the eye 3 against the direction of the arrow 27
Aufgrund
der geschilderten Rahmenbedingungen transformieren sich für jeden
Punkt in der Augenhornhaut 5 die Koordinaten von dem in 13 dargestellten
System in das System der 14. Dies wird
nun bei der Wahl der Ansteuerwerte für die Fokusverstellung dahingehend
zugrundegelegt, daß die Schnittflächen 19 und 20 im
transformierten Kontaktglassystem zu beschreiben sind, da sie nur
dann nach Abnehmen des Kontaktglases 26, d.h. nach Rück-Transformation in
das natürliche
Koordinatensystem des Auges, die gewünschten Formen haben. Da das
Anlegen der Hornhautvorderfläche 15 in
der Regel durch Ansaugen mittels Unterdruck bewirkt wird, wird die
geschilderte Transformation nachfolgend auch als Ansaugtransformation
bezeichnet.Due to the described framework conditions transform for every point in the cornea 5 the coordinates of the in 13 represented system in the system of 14 , This is now based on the choice of the control values for the focus adjustment to the effect that the cut surfaces 19 and 20 in the transformed contact glass system are to be described, since they only after removing the contact glass 26 ie, after re-transformation into the natural coordinate system of the eye, have the desired shapes. Since the application of the corneal front surface 15 is usually effected by suction by means of negative pressure, the described transformation is also referred to below as Ansaugtransformation.
Zum
Schneiden der Flap-Fläche 19,
die wie erwähnt
sphärisch
ist, wird nun folgende Geschwindigkeit der Verstellung des z-Scanners,
d.h. folgende Vorschubgeschwindigkeit in z-Richtung eingestellt: vZ(t) = dS·fL·dT/(2π·(RF 2 – t·dS·fL·dT/π))½ (5),wobei fL die Frequenz der Laserpulse der Laserstrahlung 2 ist.
Gleichung (5) setzt voraus, daß die
z-Geschwindigkeit vZ frei eingestellt und
kontinuierlich verändert
werden kann.For cutting the flap surface 19 , which is spherical as mentioned, is now following speed of adjustment of the z-scanner, ie the following feed speed in the z-direction set: v Z (t) = d S · f L · d T / (2π · (R F 2 - t · d S · f L · d T / Π)) ½ (5) where f L is the frequency of the laser pulses of the laser beam lung 2 is. Equation (5) assumes that the z-speed v Z can be set freely and changed continuously.
Möchte man
eine Sphäre
mit einer Geschwindigkeit vZ schreiben,
die aus einer Gruppe diskreter Geschwindigkeiten gewählt ist,
was in der Regel dann der Fall ist, wenn der z-Scanner mittels eines
Schrittmotors angetrieben ist, erhält man als Zeitabhängigkeit
der Radialfunktion r(t): r(t) = [dS·fL·dT·t/π – (dS·fL·dT·t)2/(2π·RF)2]1/2 (6)sowie für die Winkelfunktion φ(t)
= [4π·dS·fL·t/dT – (dS·fL·t2/R2]1/2 (7). If one wishes to write a sphere with a velocity v Z selected from a group of discrete velocities, which is usually the case when the z-scanner is driven by a stepping motor, the time dependence of the radial function r (t) is obtained. : r (t) = [d S · f L · d T · T / π - (i S · f L · d T · T) 2 / (2π · R F ) 2 ] 1.2 (6) as well as for the angle function φ (t) = [4π · d S · f L · T / d T - (d S · f L · t 2 / R 2 ] 1.2 (7).
Die
t2-Terme unter der Wurzel der Radial- wie der
Winkelfunktion zeigen, daß keine
ideale archimedrische Spirale mehr geschrieben wird, die Bahn- und
Spotblasen-Abstände
variieren also zugunsten der nur in Stufen veränderlichen z-Geschwindigkeit.The t 2 terms below the root of the radial as well as the angle function show that no ideal archimedean spiral is written anymore, so the orbital and spot bubble distances vary in favor of the z-rate, which can only be changed in steps.
Wünscht man
bei der Fokusverstellung einen konstanten z-Vorschub, ergibt sich
nicht, wie mit der Geschwindigkeit gemäß Gleichung (4) eine Sphäre, sondern
ein Paraboloid, und es gilt: z(r)
= [vZ/(ds·dr)][r2·π/fL] (8) If one wishes a constant z-feed during the focus adjustment, it does not result, as with the velocity according to equation (4), a sphere, but a paraboloid, and the following applies: z (r) = [v Z / (Ds · dr)] [r 2 · Π / f L ] (8th)
Erwähnterweise
kann in manchen Behandlungsgeräten 1 die
Geschwindigkeit, mit der der z-Scanner
den Fokus in z-Richtung verschiebt, nur innerhalb eines Satzes diskreter
Geschwindigkeiten verstellt werden. Möchte man dann eine bestimmte Parabel
mit einer gegebenen Geschwindigkeit vZ beschreiben,
muß das
Produkt dS·dT entsprechend
gewählt
werden, so daß die
erste eckige Klammer der Gleichung (8) den gewünschten Wert einnimmt. Der Abstand
der Bahnen, definiert durch dT, sowie der Spotabstand
entlang der Bahnbeschrieben durch dS, sind
also geeignet zu variieren, um eine bestimmte Parabel mit gegebenen
vZ zu schreiben.Mentioned may be in some treatment devices 1 the speed at which the z-scanner shifts the focus in the z-direction can only be adjusted within a set of discrete speeds. If one then wishes to describe a particular parabola with a given velocity v Z , then the product d S · d T must be chosen accordingly, so that the first square bracket of equation (8) assumes the desired value. The distance of the tracks, defined by d T , as well as the spot distance along the path described by d S , are thus suitable to vary to write a particular parabola given v z .
Jede
der Gleichungen (5), (6)/(7) und (8) kann bei der Ermittlung der
Zielpunkte und damit de Ansteuerung der Fokusverstellung verwendet
werden, wobei dann natürlich
die entsprechende Spiralform/Flächenform
zugrundezulegen ist. Wenn nachfolgend davon gesprochen wird, daß die Gleichungen
bei der Ansteuerung verwendet werden, ist darunter insbesondere
zu verstehen, daß mittels
der Gleichungen die Zielpunkte ermittelt werden, die kann z.B. durch
Auswerten der Funktionsgleichungen zu äquidistanten Zeitpunkten geschehen.
Die Geschwindigkeitsgleichungen werden in einer Variante dazu verwendet,
sicherzustellen, daß die
ermittelten Zielpunkte keine Verstellgeschwindigkeiten bedingen,
die von der Fokusverstelleinrichtung gar nicht realisierbar sind.each
equations (5), (6) / (7) and (8) may be used in the determination of
Target points and thus de driving the focus adjustment used
being, of course, then
the corresponding spiral shape / surface shape
is to be based. When subsequently it is said that the equations
is used in the control, including in particular
to understand that by means of
the equations the target points are determined, which may e.g. by
Evaluate the equations of function at equidistant times.
The speed equations are used in a variant to
To ensure that the
determined target points do not cause any adjustment speeds,
which are not feasible by the Fokusverstelleinrichtung.
Für die eingangs
erwähnten
und wie beschrieben ermittelten Formen der Flächen 19 und 20 wird
nun eine Spirale in die jeweilige Fläche gelegt. Sie Spirale wird
durch eine Ansteuerung der beschriebenen Art geschrieben. Die Berechnung
der z-Geschwindigkeit sowie der r- und φ-Geschwindigkeit berücksichtigt dabei, welche Flächenform
die Fläche 19 bzw. 20 hat.For the above-mentioned and as described determined shapes of the surfaces 19 and 20 Now a spiral is placed in the respective area. Spiral is written by a control of the type described. The calculation of the z-speed as well as the r and φ-speed takes into account which surface shape the surface 19 respectively. 20 Has.
Die
Lentikel-Fläche 20 ist
sphärisch,
wenn keine Zylinderkorrektur vorgenommen werden soll. Man verwendet
deshalb die Ansteuerung gemäß Gleichungen
(4)/(5) oder (6)/(7) um diese Sphäre zu erzeugen. Allerdings
kann eine Sphäre
bekanntermaßen
auch durch ein Paraboloid approximiert werden. Es ist deshalb in
einer Variante vorgesehen, die eine Sphäre auf dem Fachmann bekannter
Weise durch ein Paraboloid anzunähern
und die Ansteuerung gemäß Gleichung
(8) vorzunehmen.The lenticule area 20 is spherical if no cylinder correction is to be made. It is therefore used in accordance with equations (4) / (5) or (6) / (7) to generate this sphere. However, a sphere can be known to be approximated by a paraboloid. It is therefore provided in a variant that approximate a sphere in a manner known to those skilled in the art by means of a paraboloid and perform the control according to equation (8).
Durch
die Ansaugtransformation gemäß 15 verändert sich
die Geometrie der Lentikel-Fläche 20.
Die Lentikel-Fläche 20 muß im Koordinatensystem
des Kontaktglases 25 den Krümmungsverlauf der korrigierten
Hornhautvorderfläche 15* aufweisen.
Sie kann nicht auf einen Krümmungsmittelpunkt
bezogen werden, der mit dem Krümmungsmittelpunkt
des Kontaktglases zusammenfällt.
Die gemäß Gleichung
(2) definierte Krümmung
wird also bezüglich
der Ansaugtransformation umgerechnet.By the intake transformation according to 15 the geometry of the lenticule area changes 20 , The lenticule area 20 must in the coordinate system of the contact glass 25 the curvature of the corrected corneal anterior surface 15 * exhibit. It can not be related to a center of curvature which coincides with the center of curvature of the contact glass. The curvature defined according to equation (2) is thus converted with respect to the intake transformation.
Der
in Gleichung (2) definierte Krümmungsradius
ist natürlich
eine Funktion von φ.
Wie bereits erwähnt
und in der Augenoptik üblich,
können
zwei Krümmungsradien
ra bzw. rb angegeben
werden: einer auf der Achse θ der
zylindrischen Fehlsichtigkeit und einer für eine Achse rechtwinklig dazu.
Rechentechnisch ist es besonders günstig, die sich somit im allgemeinen
Fall einstellende toroidale Krümmung durch
eine Parabel zu approximieren, so daß die Lentikel-Fläche 20 durch
ein Paraboloid angenähert wird.
Dies geschieht vorzugsweise vor der Anpreßtransformation kann aber auch
danach durchgeführt werden.The radius of curvature defined in equation (2) is of course a function of φ. As already mentioned and customary in ophthalmic optics, two radii of curvature r a and r b can be given: one on the axis θ of the cylindrical refractive error and one axis perpendicular to it. Computationally, it is particularly favorable to approximate the toroidal curvature that thus generally occurs by a parabola, so that the lenticule area 20 is approximated by a paraboloid. This is preferably done before the Anpreßtransformation but can also be done afterwards.
Die
Annäherung
erfolgt dadurch, daß man für die zwei
Krümmungsradien
jeweils eine Parabel sucht, die sowohl durch den Scheitelpunkt der
Lentikel-Fläche 20 als
auch durch einen möglichst
am Rand gelegenen Punkt läuft.
Die entsprechenden Verhältnisse
im Koordinatensystem des Auges zeigt 16. Diese
Figur zeigt die sphärische
Lentikel-Fläche 20 vor
der Anpreßtransformation.
In der Figur sind die Schnitte durch die im verallgemeinerten Fall
toroidale Lentikel-Fläche 20 entlang
der zwei Halbachsen a und b übereinandergelegt.
Die entsprechenden Kurven sind mit A bzw. B bezeichnet und sind
kreisförmig
mit einem Krümmungsradius
ra bzw. rb. Auf
jeder Kurve ist ein Randpunkt T in Zylinderkoordinaten durch den
entsprechenden Radius r sowie die Höhe h beschrieben, wobei diese
Parameter auf den Scheitelpunkt S bezogen sind, der für die zwei
Halbachsenschnitte identisch ist. Der Punkt Ta ist
also durch den Radius ra sowie die Höhe ha gekennzeichnet. Analoges gilt für Tb.The approach is achieved by searching for each of the two radii of curvature a parabola, which passes both through the vertex of the lenticule area 20 as well as running through a point as close to the edge as possible. The corresponding relationships in the coordinate system of the eye shows 16 , This figure shows the spherical lenticule area 20 before the pressure transformation. In the figure, the sections are the toroidal lenticular surface in the generalized case 20 along the two half-axes a and b superimposed. The corresponding curves are labeled A and B, respectively, and are circular with a radius of curvature r a and r b , respectively. On each curve is a boundary point T in cylindrical coordinates by the corresponding radius r and the height h, these parameters being related to the vertex S, which is identical for the two half-axis sections. The point T a is thus characterized by the radius r a and the height h a . The same applies to T b .
Es
wird nun eine Parabel gesucht, für
die gilt h = k·r2. Die dadurch erhaltenen Parabelparameter
ha für
die Parabel entlang der großen
Halbachse a sowie kb für die Parabel entlang der kleinen
Halbachse b definieren das Paraboloid, das dann unter Verstellung
des Fokuspunktes in z-Richtung geschrieben wird, beispielsweise
mittels eines konstanten z-Vorschubes
(vgl. Gleichung (7)) bzw. die mit einer Auswahl der z-Geschwindigkeit
aus einem Satz diskreter Geschwindigkeiten gewählt wird (Modifikation zur Gleichung
(7)). Die in 16 dargestellten Schnitte der
toriodalen Lentikel-Fläche 20 entlang
der kleinen Hauptachse b sowie der großen Hauptachse a beziehen sich
auf die Darstellung im Koordinatensystem des Auges.Now we are looking for a parabola for which h = k · r 2 . The resulting parabola parameters h a for the parabola along the large semiaxis a and k b for the parabola along the small semiaxis b define the paraboloid, which is then written with adjustment of the focal point in the z-direction, for example by means of a constant z-feed ( compare Equation (7)) or chosen with a selection of the z-velocity from a set of discrete velocities (modification to equation (7)). In the 16 shown sections of the toriodal lenticule area 20 along the minor major axis b and the major major axis a refer to the representation in the coordinate system of the eye.
Wenn
die Approximation durch Parabelgleichungen nach der Anpreßtransformation
durchgeführt
wurde, treten dort natürlich
die transformierten Werte auf. Man kann die explizire Berechnung
von transformierten Werten an dieser Stelle vermeiden, wenn die
Approximation zuerst erfolgt und die dabei gefundenen Parabelparameter
der Anpreßtransformation
in das Koordinatensystem des Kontaktglases unterworfen werden, wonach
dann die in 17 dargestellten Verhältnisse
vorliegen.Of course, if the approximation was done by parabola equations after the pressure transform, then the transformed values will occur there. It is possible to avoid the explicit calculation of transformed values at this point if the approximation takes place first and the parabolic parameters found are subjected to the pressure transformation in the coordinate system of the contact glass, after which the in 17 present ratios shown.
Die
Spezifikation der Parabelparameter lautet im Koordinatensystem des
Auges gemäß 16 wie
folgt: ka =
(z(Ta) – z(S))/r(Ta)2 (9), kb = (z(Tb) – z(S))/r(Tb)2 (10). The specification of the parabola parameter is in the coordinate system of the eye according to 16 as follows: k a = (z (t a ) - z (S)) / r (T a ) 2 (9) k b = (z (t b ) - z (S)) / r (T b ) 2 (10).
In
den Gleichungen (9) und (10) bezeichnet z(S) die z-Koordinate des
Punktes S. Legt man den Koordinatensystemursprung, wie in den bisherigen Figuren,
in den Scheitelpunkt, ist die z- Koordinate Null.
Die Koordinate z(Ta) bzw. z(Tb)
sowie r(Ta) bzw. r(Tb)
sind die z- bzw. r-Koordinaten
des entsprechenden Punktes Ta bzw. Tb im zylindrischen Koordinatensystem.In equations (9) and (10), z (S) denotes the z coordinate of the point S. When the coordinate system origin is put in the vertex as in the previous figures, the z coordinate is zero. The coordinates z (T a ) and z (T b ) and r (T a ) and r (T b ) are the z and r coordinates of the corresponding point T a and T b in the cylindrical coordinate system.
Werden
die Parabelparameter ka bzw. kb nicht
im Koordinatensystem des Auges gemäß 16, sondern
im Koordinatensystem des Kontaktglases gemäß 17 benötigt, treten
anstelle der Punkte S, Ta und Ta dann
die in 17 eingezeichneten transformierten
Punkte S', Ta',
Tb'.Are the parabola parameters k a and k b not in the coordinate system of the eye according to 16 , but in the coordinate system of the contact glass according to 17 needed, instead of the points S, T a and T a then enter the 17 plotted transformed points S ', T a ', T b '.
Um
die Lentikel-Fläche 20 nun
im angepreßten
Auge 3 durch eine (dann in der Regel elliptische) Spirale
mit den Hauptachsen ra' und rb' darzustellen, wird
die Spirale aus einer Kreisspirale mit Radius r0' durch Streckung
in Richtung φ = θ und Stauchung
in Richtung φ = θ + π/2 konstruiert.
Durch die gleichzeitige Stauchung und Streckung bleibt der mittlere Bahn-
bzw. Spotabstand erhalten. Würde
man nur in eine Richtung stauchen oder strecken, würde der mittlere
Abstand verändert.Around the lenticule area 20 now in the pressed eye 3 by a (then usually elliptical) spiral with the main axes r a 'and r b ' represent, the spiral of a circular spiral with radius r 0 'by stretching in the direction of φ = θ and compression in the direction φ = θ + π / 2 constructed. Due to the simultaneous compression and extension of the average track or spot distance is maintained. If you only compress or stretch in one direction, the average distance would be changed.
Die
eigentlichen Radien lassen sich aus dem Radius r0 der
Kreisspirale, der in 17 gestrichelt eingezeichnet
ist, mit Hilfe der Elliptizität
wie folgt berechnet: e' = ra'/rb' = (kB'/ka')1/2. The actual radii can be calculated from the radius r 0 of the circular spiral, which in 17 dashed line, calculated using the ellipticity as follows: e '= r a '/ R b '= (k B '/ K a ') 1.2 ,
Die
Elliptizität
e' ist dabei die
Elliptizität
der transformierten toriodalen Lentikel-Fläche 20. Die Parameter
kb' sowie
ka' sind
durch die Gleichungen (11) und (12), jeweils für die transformierten Punkte S', Ta' und Tb' gegeben. Die Parabelparameter
ergeben sich daraus, daß hier
die Kreisspirale mit dem Radius r0, aus
dem die Lentikel-Fläche 20 konstruiert ist,
ein arithmetisches oder geometrisches Mittel der Krümmungen
der großen
bzw. kleinen Halbachse des Paraboloid sein soll. Wegen r0' =
(ra'·rb')1/2 erhält man
für den
Parabelparameter k = (ka·kb)1/2 sowie die Hauptachsen der Ellipse: ra' =
r0'·(e')1/2 und
rb' = r0'·(e')–1/2.The ellipticity e 'is the ellipticity of the transformed toriodal lenticule area 20 , The parameters k b 'and k a ' are given by equations (11) and (12), respectively for the transformed points S ', T a ' and T b '. The parabolic parameters result from the fact that here the circular spiral with the radius r 0 , from which the lenticule area 20 is designed to be an arithmetic or geometric mean of the curvatures of the major and minor axes of the paraboloid, respectively. Because of r 0 '= (r a ' * r b ') 1/2 , one obtains for the parabola parameter k = (k a * k b ) 1/2 as well as the principal axes of the ellipse: r a ' = r 0 '· (e ') 1/2 and r b ' = r 0 '· (e') -1/2 .
An
dieser Stelle der Ermittlung der Zielpunkte liegen nun zwei Bahnkurven 24 vor,
die durch Funktionsgleichungen beschreiben sind. Das Muster der
Zielpunkte wird durch Auswertung der Funktionsgleichungen ermittelt.At this point, the determination of the target points are now two trajectories 24 which are described by functional equations. The pattern of the target points is determined by evaluating the function equations.
Allerdings
bleibt noch zu berücksichtigen, daß die Fokussierung
des Laserstrahls in den Fokus 7 einem Fokuslagenfehler
unterliegt. Dieser Fokuslagenfehler ist Eigenschaft des optischen
Systems, d.h. beruht auf der verwendeten optischen Realisierung.
Er ist im wesentlichen durch das optische Design bestimmt. Aufgrund
endlicher Fertigungsgenauigkeiten im Rahmen der erlaubten Toleranz
ist der Fokuslagenfehler darüber
hinaus geräteindividuell. Er
wird deshalb zweckmäßigerweise
für jedes
Gerät eigenständig bestimmt.However, it still remains to be considered that the focus of the laser beam in the focus 7 subject to focus position error. This focal position error is characteristic of the optical system, ie based on the optical implementation used. It is essentially determined by the optical design. Due to finite manufacturing accuracies within the permitted tolerance, the focus position error is moreover device-specific. It is therefore expediently determined independently for each device.
Die
Berücksichtigung
des Fokuslagenfehlers erfolgt durch eine in der Regel nichtlineare
Transformation (nachfolgend auch als NL-Transformation bezeichnet).
Es ist deshalb nicht möglich,
die NL-Transformation durch Modifikation der Bahnkurvenparameter
auszuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Fokuslagenfehler durch eine Korrekturtabelle oder eine
Korrekturfunktion ausgedrückt.
Sie stammt aus einer Vermessung der Optik des Behandlungsgerätes 1.
Die Vermessung kann gerätetypbezogen
oder geräteindividuell
geschehen. Die Korrekturfunktion kann aus einer Interpolation der
Meßresultate
z.B. mittels Polynomen oder Splines gewonnen sein. Meist ist der
Fokuslagenfehler rotationssymmetrisch bezogen auf die optische Achse.
Er hängt
dann in Zylinderkoordinaten nur von r und z ab.The focus position error is taken into account by a generally non-linear transformation (also referred to below as NL transformation). It is therefore not possible to carry out the NL transformation by modifying the trajectory parameters. In a preferred embodiment, the focus position error is expressed by a correction table or a correction function. It comes from a survey of the optics of the treatment device 1 , The measurement can be device-type-related or device-specific. The correction function can be an interpolation of the measurement results, eg by means of polynomials or spli be won. Most of the focus position error is rotationally symmetric with respect to the optical axis. It then depends only on r and z in cylindrical coordinates.
Die
zuvor mittels der Bahnkurven errechneten Punkte werden in der NL-Transformation
so vorverzerrt, daß sie
nach der Einbringung der Laserspots mit dem optischen System, das
den Fokuslagenfehler aufweist, genau an der gewünschten Stelle liegen. Die
Anwendung der vorverzerrten Koordinaten kompensiert also den im
optischen System auftretende Fokuslagenfehler.The
points previously calculated using the trajectories will be in NL transformation
so distorted that they
after the introduction of the laser spots with the optical system, the
has the focus position error, exactly at the desired location. The
Application of the predistorted coordinates thus compensates for the
focal position error occurring optical system.
Die
NL-Transformation geht von der Überlegung
aus, daß man
zu jedem Punkt mit den Koordinaten (z, r) eine um z0 verschobene
Kontaktglassphäre
findet, auf der dieser Punkt liegt. Der Scheitelpunkt dieser Sphäre ist dann
gerade bei z0(z, r) = z – zKGL(r).
Die Wirkung der Vorverzerrung zur Kompensation des Fokuslagenfehlers
ist in 18 veranschaulicht. Sie zeigt
die Kontaktglasunterseite 26, die im vorliegenden Beispiel
sphärisch
ist, aber auch eine andere Form haben kann. Aufgrund der Vorverzerrung
wird sie zu einer transformierten Kontaktglassphäre 26^. Die die Vorverzerrung
des Fokuslagenfehlers berücksichtigenden
Parameter sind in 18 durch ein angefügtes Dach „^" symbolisiert. Für einen
transformierten Achsenpunkt in der Kornea gilt dann z0^
= z0. Dies trägt der Tatsache Rechnung, daß der Fokuslagenfehler
zwar meist rotationssymmetrisch ist, allerdings auch eine Verschiebung
in z-Richtung zur Folge hat.The NL transformation is based on the idea that for every point with the coordinates (z, r) one finds a contact sphere shifted by z 0 on which this point lies. The vertex of this sphere is then just at z 0 (z, r) = z - z KGL (r). The effect of the predistortion to compensate for the focus position error is in 18 illustrated. It shows the contact glass bottom 26 , which in the present example is spherical, but may also have a different shape. Due to the predistortion, it becomes a transformed contact glass sphere 26 ^ , The parameters that take into account the predistortion of the focus position error are in 18 For a transformed axis point in the cornea then z 0 ^ = z 0 , which takes into account the fact that the focus position error is usually rotationally symmetric, but also results in a displacement in the z direction ,
Zur
Vorverzerrung werden die berechneten Bahnkurven in individuelle
Zielpunkt-Koordinaten für die
Spots umgesetzt, welche dann in der in 18 durch
K(r, z) symbolisierten Korrekturtransformation, also der NL-Transformation,
verschoben werden. Ist der Fokuslagenfehler als Funktion K angeben,
muß die
Koordinate eines jeden Zielpunktes lediglich mit der Funktion ausgewertet
werden, um die Verschiebung bzw. die transformierte Koordinate zu
erhalten.For predistortion, the calculated trajectories are converted to individual target point coordinates for the spots, which are then in the in 18 by K (r, z) symbolized correction transformation, so the NL transformation, be moved. If the focus position error is specified as function K, the coordinate of each target point must be evaluated only with the function in order to obtain the displacement or the transformed coordinate.
Im
Ergebnis liegt dann für
die Flächen 19 und 20 jeweils
ein Satz Zielpunkt-Koordinaten vor, entlang der der Fokus geführt wird.
Durch die NL-Transformation und die Anpreßtransformation liegen die Koordinaten
bezogen auf das natürliche,
also freie Auge genau in den gewünschten
anterioren und posterioren Schnittflächen 19, 20.The result then lies for the surfaces 19 and 20 in each case a set of target point coordinates, along which the focus is guided. Due to the NL transformation and the pressing transformation, the coordinates are exactly in the desired anterior and posterior cut surfaces with respect to the natural, ie free eye 19 . 20 ,
Die
so erhaltenen Koordinaten für
die Zielpunkte müssen
noch in Ansteuersignale für
die dreidimensionale Ablenkeinheit, z.B. die xy-Scanner sowie den
z-Scanner umgesetzt werden. Hierzu wird ein entsprechender funktioneller
Zusammenhang oder ein entsprechendes Kennfeld verwendet, daß für die Scanner
bekannt ist und gegebenenfalls vorab ermittelt wurde.The
so obtained coordinates for
the target points must
still in drive signals for
the three-dimensional deflection unit, e.g. the xy scanner as well as the
z scanner can be implemented. For this purpose, a corresponding functional
Context or a corresponding map used that for the scanner
is known and has been determined in advance if necessary.
Insbesondere
für die
xy-Scanner, die im Ausführungsbeispiel
als Galvanometerspiegel realisiert sind, wurde zuvor die Response-Funktion
bestimmt. Ein Beaufschlagen der Galvanometerspiegel mit einem Frequenz-Sweep
sowie Messen der tatsächlichen
Galvanometerbewegung liefern eine Amplituden- und Phasen-Antwortfunktion.
Diese werden bei der Bestimmung der Ansteuersignale berücksichtigt.Especially
for the
xy scanner, in the embodiment
were implemented as Galvanometer mirror, was previously the response function
certainly. Applying the galvanometer mirror with a frequency sweep
as well as measuring the actual
Galvanometer motion provide an amplitude and phase response function.
These are taken into account in the determination of the drive signals.
Weiter
wird zur vereinfachten Ansteuerung nicht für jeden Punkt dem Scanner ein
Signal für
das anzufahrende Ziel vorgegeben. Statt dessen bewirkt das Steuergerät 12 eine
Vorgabe von Stützstellen, die
die Bahn des Scanners charakterisieren. Die Punktezahl ist dadurch
deutlich reduziert. Dies kann schon nutzbringend bei der NL-Transformation
ausgenutzt werden, indem nur für
die Bahnkurven nur diejenigen Zielpunkte der Transformation unterworfen
werden, die Stützstellen
bei der Ansteuerung sein sollen. Die Auswertung der Funktionsgleichungen
erfolgt in einer Ausführungsform
also mittels eines auf einen zeitlichen Abstands der geringer ist,
als der Zeitabstand der Laserpulse.Furthermore, for simplified control, the scanner is not given a signal for the target to be approached for every point. Instead, the controller causes 12 A specification of support points that characterize the web of the scanner. The score is significantly reduced. This can already be usefully exploited in the case of the NL transformation in that only those target points of the transformation are subjected to the transformation for the trajectories, which are to be nodes in the control. The evaluation of the functional equations is done in one embodiment, ie by means of a time interval which is less than the time interval of the laser pulses.
Es
wird somit also vor der NL-Transformation eine Filterung der Bahnkurvenpunkte
vorgenommen, die die erwähnten
Stützstellen,
d.h. Punkte in einer Frequenz der Scanneransteuerung zur Transformation
vorsieht. Äquivalent
mit einer solchen Filterung ist eine Auswertung der funktionsmäßig beschriebenen Bahnkurven
an entsprechend der Scannersteuerung beabstandeten Stützstellen.
Hier tritt ein weiterer Vorteil des hier geschilderten funktionsbasierten
Ansatzes zu Tage: Die Entscheidung, welche Punkte Zielpunkte bei
der Ansteuerung der Fokusverstelleinrichtung sind, muß erst vor
der NL-Transformation getroffen
werden. Zuvor müssen
lediglich die Bahnparameter geeignet umgerechnet werden. Auch liegen
erst dann Datensätze
mit einer Vielzahl an Punkten vor.It
Thus, before the NL transformation, a filtering of the trajectory points is done
made the mentioned
Reference points,
i.e. Points in a frequency of the scanner control for transformation
provides. equivalent to
with such a filtering is an evaluation of the functionally described trajectories
at according to the scanner control spaced support points.
Here comes another advantage of the function-based described here
Approach to light: The decision, which points target points at
are the control of the focus adjustment, must only before
hit the NL transformation
become. Before that you have to
only the orbit parameters are converted appropriately. Also lie
only then records
with a multitude of points in front.
Die
Stützstellen
definieren somit Zielpunkte, die nur eine Teilmenge der Menge der
Punkte bilden, an die ein Laserpuls abgegeben wird. Dies ist in 10 veranschaulicht,
in der diejenigen Spots 6, die ein Zielpunkt 28 im
Steuerdatensatz sind vorliegt, als schwarze ausgefüllte Kreise
eingezeichnet sind.The support points thus define target points that form only a subset of the set of points to which a laser pulse is delivered. This is in 10 illustrates in which ones spots 6 that is a destination point 28 are present in the control data set, are shown as black filled circles.
Dieses
Vorgehen hat zudem den Vorteil, daß die Maximalfrequenz fS, die bei der Ansteuerung des Scanners auftritt,
sehr viel geringer sind, als die Laserpulsfrequenz fp.
Beispielsweise kann mit einer Ansteuerfrequenz von 20 kHz
sowie einer Laserpulsfrequenz von 200 kHz gearbeitet werden. Im
Ergebnis liegen somit zwischen den Zielpunkten 28, die
bei der Ansteuerung des Scanners vorgegeben werden, ein oder mehrere
Spots 6, auf die ebenfalls gepulste Laserstrahlung abgegeben
wird.This approach also has the advantage that the maximum frequency f S , which occurs during the control of the scanner, are much lower than the laser pulse frequency f p . For example, with a drive frequency of 20 kHz and a laser pulse frequency of 200 kHz. The result is thus between the target points 28 , which are given when controlling the scanner, one or more spots 6 to which pulsed laser radiation is also emitted.
Es
erfolgt also nicht nur eine Abgabe von gepulster Laserstrahlung,
während
sich die Scanner in einem Verstellvorgang befinden, beispielsweise
während
die Galvanometerspiegel sich bewegen, sondern Laserpulse werden
von den Scannern abgelenkt, während
diese sich von einem vorgegebenen Zielpunkt zum nächsten bewegen.
Um eine möglichst
hohe Ablenkgeschwindigkeit zu erreichen, stellt diese Bewegung eine
Schwingung dar, die bei perfekten Kreisspiralen (wie sie bei der
anterioren Schnittfläche 19 auftreten)
sogar eine rein sinusförmige
Schwingung ist. Da auch bei der Lentikel-Fläche 20 die tatsächliche
Spiralform nur wenig von idealen Kreis- oder elliptischen Spiralen
abweicht, können
die Scanner nahe ihrer Grenzfrequenz betrieben werden, so daß die beschriebenen
Bahnen, entlang derer die Spots angeordnet sind, eine sehr schnelle Schnittflächenerzeugung
erlauben.So it is not just a levy of ge Pulse laser radiation while the scanners are in an adjustment process, such as while the galvanometer levels are moving, but laser pulses are deflected by the scanners as they move from one given target point to the next. In order to achieve the highest possible deflection speed, this movement represents a vibration which, in the case of perfect circular spirals (as in the case of the anterior cutting surface 19 occur) even a purely sinusoidal oscillation is. As with the lenticule area 20 If the actual spiral shape differs only slightly from ideal circular or elliptical spirals, the scanners can be operated near their cut-off frequency so that the described paths along which the spots are located allow for very fast cut-surface generation.
Nach
der Ermittlung der Steuerdatensätze enthaltend
der Zielpunkte aus den geschilderten Punktmengen, die für die Bahnkurven
erhalten wurden, ist das Vorverfahren abgeschlossen, das zur Bereitstellung
der entsprechenden Steuerwert oder -parameter durchgeführt wurde.
Für dieses
Vorverfahren ist eine menschliche Mitwirkung und insbesondere die
Mitwirkung eines Arztes oder Chirurgen nicht erforderlich. Das Verfahren
wird vom Steuergerät 12 ohne
Tätigkeit
eines Mediziners ausgeführt.
Dessen Anwesenheit ist erst für
den nachgelagerten chirurgischen Eingriff erforderlich.After determining the control data sets containing the target points from the described point quantities obtained for the trajectories, the pre-process is completed, which was carried out to provide the corresponding control value or parameters. For this preliminary procedure, human involvement, and in particular the involvement of a physician or surgeon, is not required. The procedure is carried out by the control unit 12 performed without the activity of a medical professional. Its presence is required only for the subsequent surgical procedure.
Der
Ablauf des Verfahrens zur Vorbereitung des Gerätes 1 auf den Einsatz
bei einer augenchirurgischen Fehlsichtigkeitsoperation ist schematisch
in 19 zusammengefaßt. In einem Schritt S1 erfolgt die
Vermessung des Auges 3. Dabei werden für die beim Patienten 4 vorliegenden
Fehlsichtigkeit Korrekturparameter erhalten, wie sie z.B. für herkömmliche
Brillen üblich
sind. Die in Schritt S2 aufgestellten Parameter werden dann in einem
Schritt S3 dazu verwendet, die zur Korrektur nötige neue Krümmung der
Hornhaut 5 zu bestimmen. Ist diese Berechnung in Schritt
S3 abgeschlossen, wird das Volumen in S4 bestimmt, das aus der Hornhaut
entnommen werden muß.
Dies geschieht üblicherweise
unter Bestimmung der Lentikel-Fläche 20 sowie
der Flap-Fläche 19 in
einem Schritt S5. Hat man die entsprechenden Funktionsbeschreibungen
dieser Flächen
gewonnen, wird in Schritt S6 die Ansaugtransformation, die sich beim
Ansaugen des Auges an das Kontaktglas auswirkt, berücksichtigt.The procedure of the procedure for the preparation of the device 1 The use in an ocular surgical ametropia surgery is schematically illustrated in FIG 19 summarized. In a step S1, the measurement of the eye takes place 3 , It will be for the patient 4 present defective vision correction parameters, as are common for example for conventional glasses. The parameters established in step S2 are then used in a step S3 for the correction of the new curvature of the cornea 5 to determine. If this calculation is completed in step S3, the volume is determined in S4, which must be removed from the cornea. This is usually done by determining the lenticule area 20 as well as the flap area 19 in a step S5. Having obtained the corresponding functional descriptions of these surfaces, in step S6, the suction transformation, which affects the contact glass when the eye is sucked in, is taken into account.
Als
nächstes
werden die Koordinaten der Bahnkurven ermittelt, aus denen die Schnittflächen aufgebaut
werden. Dies ist schematisch in Schritt S7 durch die Parameter r, φ, z angedeutet.
Am Ende des Schrittes S7 liegt ein Punkt-Muster mit den Koordinaten
der Spots, auf die ein Laserstrahlungspuls einwirken soll. Die Dichte
der Zielpunkte kann dabei bereits zur Vereinfachung des rechnerischen
Aufwandes reduziert sein, indem nicht für jeden mit Laserstrahlung beaufschlagten
Spot eine Stützstelle
bei der Ansteuerung der Scanner angegeben wird.When
next
the coordinates of the trajectories are determined from which the cut surfaces are built
become. This is indicated schematically in step S7 by the parameters r, φ, z.
At the end of step S7 there is a dot pattern with the coordinates
the spots on which a laser radiation pulse is to act. The concentration
the destination points can already simplify the computational
Expenditure can be reduced by not being exposed to any laser radiation
Spot a support point
when controlling the scanner is specified.
Nachfolgend
wird die derart erhaltene Koordinatenmenge in Schritt S8 zur Berücksichtigung
des Fokuslagenfehlers nochmals transformiert. In einem Schritt S11
werden dann die eigentlichen Ansteuerparameter ermittelt, wobei
eine Response-Funktion eingeht, in einem Schritt S10 aus einer zuvorigen Messung
(Schritt S9) des Amplituden- und Frequenzverhaltens der Scanner
erhalten wurde.following
the coordinate quantity thus obtained is taken into consideration in step S8
the focus position error again transformed. In a step S11
then the actual drive parameters are determined, wherein
a response function is received, in a step S10 from a previous measurement
(Step S9) of the amplitude and frequency behavior of the scanners
was obtained.
Mit
den derart ermittelten Ansteuerparametern wird dann in Schritt S12
die eigentliche Operation durchgeführt, bei der nun vorzugsweise
zwischen den einzelnen Stützstellen,
die bei der Ansteuerung des Scanners zugrunde liegen, zusätzliche
Spots mit Laserstrahlungspulsen beaufschlagt werden.With
the drive parameters determined in this way is then in step S12
the actual surgery performed, at which now preferably
between the individual support points,
which underlie the control of the scanner, additional
Spots are exposed to laser radiation pulses.