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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Augenchirurgie, insbesondere auf die Kataraktextraktion, bzw. auf den introkularen Linsenersatz. Im normalen Auge befindet sich die kristalline Linse hinter der Iris und vor dem Glaskörper. Die menschliche Linse besteht aus einer Kapsel, die die Linsensubstanz umschliesst und umfasst, d. h. das Linsenepithel, den Kortex und den Kern. Ein Ring von Zonulafasern, die sich vom Ziliarkörper bis hin zum anterioren Teil der Linsenkapsel erstrecken, gibt der Linse im Auge Halt.
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Die Kapsel ist eine elastische, Kollagenbasis-Membran vom Typ IV, welche von den Linsenepisthelzellen erzeugt wird. Die Dicke der Kapsel variiert zwischen 4 und 24 μm bei einer Dicke von ca. 14 μm in ihrem anterioren Teil, 24 μm in ihrem äquatorialen Teil und ca. 4 μm in ihrem posterioren Teil. Aufgrund ihrer Transparenz, und da ihr Refraktionsindex beinahe der Linsensubstanz gleicht, lässt sich die Linsenkapsel nicht von der Linsensubstanz unterscheiden, ausser bei Verwendung einer Spaltlampe mit hoher Vergrösserungsstärke.
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Im Falle einer Erkrankung der Linse (z. B. Katarakt, „grauem Star”) oder auch bloss zum Erlangen besserer Sehkraft kann die Linse durch deine künstliche Linse ersetzt werden. Dabei wird die Linsenmasse operativ entfernt. Obwohl eine Vielzahl von chirurgischen Verfahren verfügbar ist, werden extrakapsuläre Kataraktextraktionsverfahren, die Blumenthal-Methode oder Phakoemulsifikation am häufigsten angewendet. Bei allen Verfahren wird die vordere Augenkammer durch einen peripheren kornealen, limbalen oder skleralen Schnitt geöffnet, die vordere Augenkammer geöffnet und die Linsensubstanz entfernt, während der Aussenrand der vorderen Linsenkapsel sowie der äquatoriale und posteriore Teil der Linsenkapsel in situ belassen werden. Die leere Linsenkapsel bildet einen „Kapselsack”, der als Stütze für eine synthetische intraokulare Linse (IOL) als Implantat verwendet werden kann, so dass eine IOL „in dem Sack” platziert wird.
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Es werden verschiedene Verfahren zum Öffnen der vorderen Linsenkapsel verwendet, d. h. für die Exzision eines Teils der vorderen Linsenkapsel, unter Verwendung bzw. ohne Verwendung einer viskosen oder viskoelastischen Substanz: z. B. die „Can-Opener” Methode, die Umschlag-Methode, die Capsulotomie und die kontinuierliche zirkuläre Capsulorhexis. Zum Sichten des Kapseldefekts während des Öffnens der Kapsel wird üblicherweise der von der Anmelderin vor Jahren in die Mikroskopie eingeführte rote Fundus-Reflex – das koaxiale Licht einer Operationsmikroskops, das vom posterioren Pol des Auges reflektiert wird – verwendet. Zusätzlich steht einem Operateur auch eine normale Operationsfeldbeleuchtung zur Verfügung.
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Das Sichten des Defektes in der Vorderkapsel während des Öffnens der Linsenkapsel ist ein wichtiger Schritt beim chirurgischen Eingriff, da die mechanischen Zugkräfte, denen die Kapsel während der Operation ausgesetzt ist, abhängig von der Form der Kapseleröffnung variieren. Bei der Phakoemulsifikation wird z. B., häufig eine kontinuierliche zirkuläre Capsulorhexis durchgeführt, da eine kreisrunde Form der Kapseleröffnung den chirurgischen Manipulationen innerhalb der Linsenkapsel während des Entfernens der Linsensubstanz am besten standhalten kann. Falsches Sichten der vorderen Linsenkapsel bei der Durchführung einer Capsulorhexis birgt die Gefahr eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators der Linsenkapsel bzw. über den Äquator hinausgehend, sowie des Auftretens damit verbundener Komplikationen, wie z. B. eines Glaskörperverlusts oder eines Kernabgangs.
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Darüber hinaus ist es in einem späteren Stadium des chirurgischen Eingriffs oft schwierig, den Umriss der Öffnung in der vorderen Linsenkapsel zu erkennen. Bei der Phakoemulsifikation ist während der Entfernung der Linsensubstanz fast nie ein nützlicher roter Fundus-Reflex vorhanden, das sich das Linsengewebe eintrübt. Dennoch ist es während der Phakoemulsifikation wichtig, dass der Rand der Capsulorhexis nicht beschädigt wird, so dass die Kapsel während des ganzen chirurgischen Eingriffs innerhalb der Kapsel unversehrt bleibt. Beispielsweise kann durch versehentliches Berühren des Randes mit der Spitze des Phakoemulsifikation-Handstücks oder durch Überdehnen der Kapsel beim Teilen der Linsensubstanz der Rand der Capsulorhexis beschädigt werden. Der beschädigte Rand kann wiederum die Gefahr eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators sowie von damit zusammenhängenden Komplikationen erhöhen, vor allem dann, wenn die Beschädigung des Randes der Capsulorhexis während des Eingriffs nicht bemerkt wird.
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Eine weitere Gefahr besteht beim Einsetzen einer IOL. Dabei muss der Rand der Vorderkapsel zu sehen sein, um die Haptiken des IOL zwischen dem anterioren und dem posterioren Teil der Linsenkapsel zu positionieren. In diesem Stadium des Eingriffs ist der Rand der Vorderkapsel oft mit Hilfe eines roten Fundus-Reflexes zu sehen. Um festzustellen, ob eine (die) Haptik(en) unterhalb des anterioren Kapselrandes positioniert wurde(n), ist die IOL so zu handhaben, dass eine Dislokation des Kapselrandes durch die Haptik bzw. die Optik der IOL die Position der IOL in Bezug zur Kapsel anzeigt. In den Fällen, wo, wie oben erwähnt, kein nützlicher roter Fundus-Reflex vorhanden ist, wird es schwierig, die Position der IOL in Bezug zur Kapsel festzustellen. Deshalb besteht die Gefahr, dass die IOL in den Bereich zwischen Iris und vorderer Linsenkapsel eingesetzt wird, z. B. in den Sulcus ciliaris. Ein falsches Positionieren der IOL (die dafür vorgesehen bzw. so ausgebildet ist, mit ihren Haptiken in den Kapselsack optimal hineinzupassen und auch die natürliche menschliche Linse vollständig zu ersetzen) kann durch Dislokation der IOL Komplikationen nach der Operation hervorrufen.
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Weitere Probleme beim Einsatz einer IOL ergeben sich hinsichtlich der richtigen Drehpositionierung der IOL in Bezug auf die Null-Achse (flat meridian) um die Augenachse. Herkömmlich versuchen Chirurgen, das Auge mit einem Filzstift zu markieren, um die IOL anhand dieser Markierung zu positionieren. Dabei stehen dem Chirurgen gegebenenfalls Positionierungshilfen, wie z. B. Markierungen auf der IOL oder lichtoptische Positionierungshilfen z. B. gemäss der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldungen
CH 1756/08 oder
CH 1758/08 , zur Verfügung. Die oben erwähnten Patentanmeldungen können zu bevorzugten Lösungen mit der vorliegenden Patentanmeldung unter Prioritätsausnutzung kombiniert werden.
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Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Korrektur von Astigmatismus des menschlichen Auges. Zur Erklärung des Astigmatismus wird im Stand der Technik sinngemäss ausgeführt (siehe Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar© 2001, www.augenoptik-telelearning.de/Log_In/Schnupperkurs/Augenoptik_SK/Augenoptik_SK_3.pdf, in Verbindung mit 2 und 3): Ein astigmatisches Auge ist nicht in der Lage, einen Objektpunkt als Bildpunkt abzubilden, gleichgültig, in welcher Entfernung er sich befindet. Die Ursache des Astigmatismus liegt in einem nicht rotationssymmetrischen optischen Aufbau. Die Brechung der Lichtstrahlen verändert sich von Meridian zu Meridian des Auges. Dabei wird unter einem „Meridian” (genauer: Meridianschnitt) ein Schnitt durch die optischen Medien des Auges verstanden, welcher die Achse des Auges enthält. Die Richtung eines Meridians wird im Gradbogenschema angegeben (siehe 2).
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Bei einem rotationssymmetrischen Auge ist der Brechwert in allen Meridianen gleich gross. Bei einem astigmatischen Auge sind die Brechungsverhältnisse von Meridian zu Meridian verschieden.
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Man unterscheidet regelmässigen (regulären) und unregelmässigen (irregulären) Astigmatismus. Der zweite, der meist durch eine unregelmässige Hornhautfläche verursacht wird, ist relativ selten und kann nicht durch reguläre Brillengläser, wohl aber durch speziell gestaltete Kontaktlinsen, korrigiert werden.
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Bei einem Auge oder einer Optik mit regelmässigem Astigmatismus existieren zwei besondere Meridianschnitte, in denen sich die gebrochenen Strahlen auf der Achse des Auges schneiden. Diese werden als Hauptschnitte (HSI, HSII, siehe 3) bezeichnet. Sie stehen im Falle des regulären Astigmatismus senkrecht aufeinander. In allen anderen Fällen eines Astigmatismus kommt es nicht zur Strahlvereinigung auf der Achse. Das in Hauptschnitt II gemäss 3 verlaufende Strahlenbüschel erzeugt in der Schnittweite des Hauptschnitts I eine Bildlinie und umgekehrt. Dabei ist zu beachten, dass unter einer „Bildlinie” das zu einem beliebigen axialen (au der Achse des Auges liegenden) Objektpunkts gehörende strichförmige Bild verstanden wird, das in der Bildweite eines Hauptschnitts erzeugt wird. Demgegenüber wird unter einer Brennlinie die zu einem unendlich fernen axialen Objektpunkt gehörende Bildlinie verstanden, die in der Brennweite eines Hauptschnitts erzeugt wird.
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Als Nullachse oder „flat meridian” wird dabei die Achse entsprechend der augenspezifischen Licht-Einfallsebene mit der geringsten Brechkraft und als „steep meridian” die Achse entsprechend der augenspezifischen Licht-Einfallsebene mit der höchsten Brechkraft verstanden.
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Die Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf den Ersatz einer natürlichen Linse durch eine IOL und Vorkehrungen zu deren richtiger Positionierung.
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Die Erfindung bezieht sich aber auch auf den Einsatz einer zusätzlichen künstlichen Vorderkammer-Linse in der Vorderkammer des menschlichen Auges, ohne Entfernung der natürlichen Linse, auch wenn die weiteren Ausführungen jeweils die Entfernung der natürlichen Linse voraussetzen. Die Ansprüche sind entsprechend breit auszulegen.
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Messungen der optischen Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges beinhalten im Falle einer vorgesehenen Implantation einer Vorderkammer-Linse neben den Eigenschaften des zu operierenden Auges ohne Linse auch die Wirkung der in diesem Fall nicht zu entfernenden natürlichen Linse, insbesondere deren Brechkraft und gegebenenfalls deren astigmatischen Eigenschaften.
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Für den Fachmann ist es aufgrund dieser und der nachfolgenden Ausführungen offensichtlich, wie alle erfindungsgemässen Merkmale für den vollständigen Ersatz einer natürlichen Linse durch eine IOL auch auf die Implantation einer künstlichen Vorderkammer-Linse, zusätzlich zur natürlichen Linse, zu übertragen sind.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ausserhalb des Linsenbereichs eines zu operierenden Auges vor der Operation im sitzenden Zustand des Patienten, mit geradeaus gerichtetem Blick, also bei etwa symmetrischer Lage des Auges, manuell Markierungen auf der Hornhaut, ausserhalb des Bereichs der Linse, aufgebracht werden, beispielsweise mit einem Filz-Stift, um die Lage der Nullachse des zu operierenden Auges zu markieren. Später, im liegenden Zustand des Patienten, werden dann weitere Markierungen manuell, typischerweise ebenso mit einem Stift angebracht, um die Lage der Zielachse für die Ausrichtung der einzusetzenden IOL anzugeben. Diese Methode erscheint jedoch relativ ungenau, da sie kaum geeignet ist, eine Winkelgenauigkeit von ca. 1° zu erzielen, was aber erforderlich wäre; denn bei einer Fehlmontage werden typischerweise pro Grad Fehlpositionierung 3.3% der zylindrischen Brechkraft verloren; bei einer Fehlmontage um ca. 30° geht somit eine Astigmatismus-Korrektur vollständig verloren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung und eines neuen Verfahrens zur Positionierung einer IOL im Zuge von deren Implantation, womit insbesondere eine verbesserte Winkelgenauigkeit für das Einsetzen der IOL ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren gelöst.
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Erster Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Positionierung einer künstlichen interokularen Linse (IOL), im Zuge einer Implantation dieser IOL in ein zu operierendes Auge, um eine auszutauschende Linse eines Auges eines Patienten zu ersetzen. Als wichtigstes Hilfsmittel soll ein Stereomikroskop, vorzugsweise ein Ophthalmo-Stereomikroskop, verwendet werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- A) Diagnose des zu operierenden Auges, insbesondere Bestimmung der Brechkraft der Cornea (Hornhaut) und wenigstens eines Abstands zwischen Hornhautscheitel und Makula, zur Ermittlung der Daten, welche zur Auswahl einer für die Implantation geeigneten IOL benötigt werden;
- B) Auswahl und/oder Produktion einer geeigneten IOL;
- C) Markierung des zu operierenden Auges oder einer virtuellen Darstellung des zu operierenden Auges;
- D) Öffnung der Hornhaut und des Kapselsacks des Auges;
- E) Entfernen der auszutauschenden Linse;
- F) Einsatz der IOL in den geöffneten Kapselsack;
- G) Positionierung der IOL;
dadurch gekennzeichnet, dass
in Schritt G) die winkelgenaue und bezüglich der Laterallage richtige Positionierung der IOL mittels bildgeführter Chirurgie (”image-guided surgery”) erfolgt, wobei die Positionierung der IOL vorzugsweise durch Anpassung ihrer Ausrichtung an elektronisch generierten Positionierungsmarkierungen für die Positionierung der IOL erfolgt, indem diese in ein dem Chirurgen bereitgestelltes Echtzeit-Bild des zu operierenden Auges eingeblendet oder eingespiegelt werden.
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Dabei umfasst Schritt A) vorzugsweise die folgenden weiteren Schritte:
- A1) Vermessung der Abbildungseigenschaften bzw. Krümmung der Cornea des zu operierenden Auges, insbesondere eines möglicherweise vorhandenen Astigmatismus, charakterisiert durch eine „Nullachse” („flat meridian”) und durch eine zweite Achse („steep meridian”) entsprechend den augenspezifischen Einfallsebenen mit minimaler und maximaler Brechkraft, in Sitzposition des Patienten mit geradeaus gerichtetem Auge. – Dieser Schritt kann beispielsweise mit einem Keratometer durchgeführt werden.
- A2) Vermessung des Abstands zwischen Cornea und Retina mittels Bestimmung des Abstands zwischen Hornhautscheitel und „gelbem Fleck” (Makula) als Ort der Anordnung der grössten Dichte von lichtempfindlichen Sensoren an der Netzhaut, vorzugsweise unter Zuhilfenahme einer Ultraschallmesseinrichtung. – Für diese Messung sind im Falle ungetrübter oder wenig getrübter Patientenlinsen, optische Messmethoden und insbesondere laserbasierende Methoden vorteilhaft, wobei die optische Kohärenztomographie sogar die Aufnahme einer dreidimensionalen Topographie der Netzhaut ermöglicht. Dabei wird, von einem prinzipiellen Standpunkt aus betrachtet, ein Lichtstrahl durch die Pupille des Patientenauges geleitet und tastet die Netzhaut bzw. den Augenhintergrund ab.
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Für Fälle mit getrübter Linse entsprechend den typischen Katarakt-Operationen sind zur Vermessung der Retina optische Methoden aufgrund der Streuwirkung der getrübten Linse weniger geeignet, und dann werden typischerweise Ultraschall-basierende Messmethoden eingesetzt. – Für „eindimensionale” Vermessungen ist dabei die sogenannte A-Scan-Ultraschall-Biometrie bekannt (siehe z. B. Http://en/wikipedia.org/wiki/Ascan_ultrasound_biometry und British Journal of Ophthalmology, Band 86 (2002), Seiten 458–462 und Seiten 344–349).
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Dabei wird für Schritt A1 des erfindungsgemässen Verfahren bevorzugt, dass die Vermessung der Krümmung der Cornea die Vermessung der Krümmungsradien entlang verschiedener Meridiane des Auges und somit eine Vermessung einer dreidimensionalen Topographie der Cornea umfasst.
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Um eine genauere Korrektur einer Fehlsichtigkeit eines Patientenauges, insbesondere auch aufgrund stark irregulärer Ausbildung der Cornea und gegebenenfalls auch der Retina zu ermöglichen, ist es aber weiterhin vorteilhaft, wenn in Schritt A2 des erfindungsgemässen Verfahrens der Abstand zwischen Cormea und Retina in einer flächigen Auflösung über möglichst grosse Bereiche, besonders bevorzugt über die gesamten lichtbrechenden Bereiche der Cornea und der Retina, bestimmt wird. Dann können durch Auswahl, spezifischem Design und Produktion einer speziell konfigurierten IOL auch komplexe Sehfehler, die durch konventionelle Linsen nicht ausgleichbar sind, kompensiert werden.
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Für eine optische Vermessung bietet sich hier auch die optische Kohärenztomographie an.
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Demgegenüber ist als nicht-optische Untersuchungsmethode seit kurzem die sogenannte „B-Scan”-Untersuchungsmethode bekannt geworden, welche hierfür, wiederum basierend auf Ultraschall-Untersuchung ein zweidimensional aufgelöstes Bild der Netzhaut und sogar eine dreidimensionale Netzhaut-Topographie auch bei getrübter Augenlinse liefern kann (siehe z. B. „B-Scan Ocular Ultrasound", www.emedicine.com/oph/topic757.htm).
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Um eine optimale künstliche Ersatzlinse auswählen zu können, ist es ausserdem wichtig, die Abbildungseigenschaften des Patientenauges ohne die zu entfernende Linse (Ausnahme bei Implantation einer zusätzlichen Linse) genau zu bestimmen und simulieren zu können. Dazu sieht das erfindungsgemässe Verfahren in verschiedenen Schritten der Verfeinerung weiterhin vor:
In einer ersten Stufe, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges (ohne dessen Linse) eine automatische Berechnung und Simulation der Abbildungseigenschaften (Erzeugung einer Bildebene) von einem der Nahsicht entsprechend Leseabstand zum Auge, d. h. in etwa 20 cm–30 cm Abstand vom Auge, angeordneten Objekt erzeugt wird. – Dieses ist eine Voraussetzung für das Design der IOL für eine Korrektur einer Fehlsichtigkeit für die Nahsicht.
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In einer zweiten Stufe, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges (ohne Linse) eine automatische Berechnung und Simulation der Abbildungseigenschaften (Erzeugung einer Bildebene) von einem in nahezu unendlichem Abstand vom Auge angeordneten Objekt, mit vom Objekt ausgehendem, nahezu parallelem, vom Auge zu erfassendem Strahlengang (< 0.1° Divergenz oder Konvergenz) für ein symmetrisch zur Richtung der Hauptachse des Auges angeordnetes (senkrecht zur Oberfläche der Pupille angeordnetes Objekt und sich davon in Richtung des Mittelpunktes des Auges, als Fortsetzung der äusseren, zur Pupillenoberfläche in deren Zentrum senkrechter Achse, ausbreitende Lichtstrahlen vom Objekt), erzeugt wird.
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Vorteilhaft für eine Korrektur komplex ausgebildeter irregulärer Verformungen von Hornhaut und gegebenenfalls auch Netzhaut ist des Weiteren, dass der Abstand der Bilderzeugung, also scharfen Abbildung von ausserhalb der Hauptachse des Auges auftreffenden Lichtstrahlen von einem Objekt stark von der Abbildung eines Zentralstrahls abweichen kann.
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Daher wird auch bevorzugt, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges eine automatische Berechnung und Simulation der Abbildung (Erzeugung der Bildebenen) von Objekten, die unter unterschiedlichen Winkeln zwischen den Geraden verbindend die Objektmittelpunkte und den Mittelpunkt des Auges bei dessen gerader Ausrichtung und der Hauptachse des zu operierenden Auges angeordnet sind („Abbildung von ausserhalb der Hauptachse angeordneten Objekten”) erzeugt wird.
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Im Idealfall ist für eine optimale Auswahl einer IOL und eine ebenso optimale Durchführung von deren Implantation im Patientenauge zu bevorzugen, dass basierend auf den ermittelten bzw. diagnostizierten Abbildungseigenschaften des zu operierenden Auges (ohne Linse im Fall von Totalersatz) ein Mapping über die Abbildung von in verschiedenen Abständen und unter verschiedenen Winkeln zur Hauptachse des Auge angeordneten Objekten mit Bestimmung ihrer potentiellen scharfen Abbildung auf, vor oder hinter der Retina ohne eine vorhandene natürliche Augenlinse zur Erfassung der vollständigen Fehlsichtigkeit eines Auges, dessen Brechkraft sich im Wesentlichen ausschliesslich auf die Brecheigenschaften der Cornea stützt, erzeugt wird.
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Für die Auswahl einer geeigneten IOL wird bevorzugt, dass Schritt B) des erfindungsgemässen Verfahrens eine Berechnung der erforderlichen Abbildungseigenschaften und der erforderlichen Formung einer einzusetzenden IOL zur Erzeugung eines gleichmässig scharfen Bildes auf der Retina, mit den erforderlichen Korrekturwerten, umfasst. Dieses betrifft insbesondere die Berücksichtigung eines regulären, d. h. bezüglich einer Punktspiegelung symmetrisch ausgebildeten Astigmatismus, und vorzugsweise auch die Berücksichtigung eines irregulären, d. h. bzgl. einer Punktspiegelung nicht symmetrisch ausgebildeten Astigmatismus. Damit sollen die erforderlichen Parameter der IOL bestimmt werden, um die Fehlsichtigkeit eines Auges, dessen Brechkraft sich im Wesentlichen ausschliesslich auf die Brecheigenschaften der Cornea stützt, auszugleichen.
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Des Weiteren wird bevorzugt, dass Schritt B) eine Bestimmung bzw. Festlegung einer „Zielachse” der IOL, welche unter einem Zielwinkel zu der „Nullachse” des zu operierenden Auges anzuordnen ist, um bei einer optimalen Ausrichtung der IOL im Patientenauge dessen Fehlsichtigkeit optimal auszugleichen, umfasst. Dabei ist die IOL vorzugsweise so bereitzustellen, dass ihre Formgebung oder eine Markierung auf oder in der IOL jene Achse der IOL darstellt, die mit der Zielachse zur optimalen Positionierung in Übereinstimmung bringbar ist.
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Eine solche Bereitstellung einer IOL ist jedoch nur dann möglich, wenn diese patientenspezifisch hergestellt wird.
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Sofern auf eine Standard-Kollektion kommerziell, d. h. für einen bestimmten Patienten unspezifisch hergestellter IOLs als Linsenersatz zurückgegriffen wird, ist es empfehlenswert bzw. sogar erforderlich, dass – beim Fehlen von Markierungen auf der IOL – eine Bestimmung der „Nullachse” („flat meridian”) und/oder des „steep meridians” der IOL vorgenommen werden.
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Für diesen Fall beinhaltet das erfindungsgemässe weitergebildete Verfahren weiterhin, dass entlang der „Nullachse” der IOL oder in einem vorgegebenen und abgespeicherten Orts- und Winkelbezug zu der Nullachse der IOL und ihrem Mittelpunkt physisch Markierungen aufgebracht werden oder durch Bildüberlagerung virtuelle Markierungen auf einem digitalisierten Bild der IOL aufgebracht werden und die Lage der Zielachse bezüglich dieser Markierungen bestimmt und gespeichert wird.
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Ausserdem wird bevorzugt, dass ein Orts- und Winkelbezug von gegebenenfalls auf der IOL bereits aufgebrachten Markierungen bestimmt und in Bezug dazu der Orts- und Winkelbezug der „Zielachse” der IOL bzgl. der Nullachse des zu operierenden Auges bestimmt und abgespeichert werden.
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Um eine optimale Charakterisierung einer in ein Patientenauge einzusetzenden IOL zu ermöglichen und bestmögliche Unterstützung und Vorbedingungen für den Chirurg bei dem Einsetzen dieser IOL in einem Patientenauge zu schaffen, wird des Weiteren bevorzugt, dass basierend auf den berechneten erforderlichen Abbildungsparametern und der erforderlichen Formung der IOL sowie mit Darstellung von den bestimmten Orten von Markierungen auf der IOL und der Zielachse eine virtuelle Rekonstruktion der IOL und bevorzugt auch eine virtuelle Markierung des Einschnittorts in den „Kapselsack” als Computersimulation, gegebenenfalls mit Bildüberlagerung, erstellt wird.
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Ein wichtiger Schritt des weitergebildeten erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Erzeugung von Markierungsmarken/Positionierungshilfen für den Chirurg, um die IOL in der richtigen Position (lateral und bezüglich ihrer Winkelausrichtung) einzusetzen.
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Eine Möglichkeit für die Realisierung eines ersten Teils solcher Markierungen besteht darin, dass in Schritt C) des erfindungsgemässen Verfahrens – wie an sich bekannt – eine Markierung, beispielsweise mit einem Filz-Stift, der Position der „Nullachse” des zu operierenden Auges auf der Cornea ausserhalb des Linsenbereichs, vorzugsweise in dessen Stellung in sitzender Position des Patienten, durchgeführt wird, um beim liegenden Patienten mit gegebenenfalls verrolltem oder deformiertem Auge eine entsprechende Referenz zu haben (siehe hierzu auch 5).
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Eine andere, elegantere Möglichkeit für die Festlegung der „Nullachse” bzgl. des Patientenauges eröffnet sich dadurch, dass zum Zweck einer Aufbringung einer virtuellen Markierung auf einer virtuellen Darstellung des zu operierenden Auges eine Aufnahme und ein Abspeichern eines digitalisierten Bildes der Iris des Patientenauges erfolgt. Die Iris ist aufgrund ihrer strahlenförmigen Struktur gut geeignet, eine Wiedererkennung ihrer Lage und Position relativ zum übrigen Auge zu ermöglichen. Andererseits ist sie selbst lagefest in Bezug zur Augenlinse.
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Der Ansatzpunkt für die Verwendung der Eigenschaften der (kreisförmigen) Iris als Positionierungshilfe für eine Winkelausrichtung einer IOL beruht darauf, dass das im allgemeinen unregelmässige Muster der Iris, dargestellt in Grautönen, eine patientenspezifische Verteilung (entlang des Irisumfangs) von aufeinanderfolgenden Hell- und Dunkelbereichen aufweist, wobei es entlang des 360°-Iris-Umfangs unterschiedlich grosse Abstände zwischen und Ausdehnungen von aufeinanderfolgenden Hell- und Dunkelbereichen gibt. Diese Abstände bzw. Ausdehnungen können mittels einer Fourier-Analyse eines Bildes der Iris sehr einfach als Frequenzen dargestellt werden. Mittels einer solchen Analyse kann zwischen einer Grundfrequenz von Bereichen heller und dunkler Färbung und wenigen hohen Frequenzen (entsprechend kurzen Abständen oder Hell-/Dunkelbereichsausdehnungen) entlang des Umfangs und niedrigen Frequenzen (entsprechend grossen Abständen oder Hell-/Dunkelbereichsausdehnungen) unterschieden werden. Demnach kann aufgrund einer Fourier-analysierten Iris die tatsächliche Position derselben Iris in einer anderen Lage relativ zum Mikroskop festgestellt werden.
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Daher wird weiter bevorzugt, dass die Aufnahme der Iris einer Fourier-Bild-Analyse des Hell-Dunkel-Kontrasts des Irisbildes entlang des Umfangs der Pupille unterzogen wird, und so eine Bestimmung der patientenspezifischen aktuellen Irregularitäten der Kontrastverteilung nach rechnerischer Eliminierung der Grundfrequenz der Kontrastverteilung erfolgt, und dass in den Schritten C) und/oder D) und/oder G) eine Projektion der „Nullachse” des zu operierenden Auges auf das digitalisierte Bild der Iris zur Festlegung der ermittelten Lage der „Nullachse” des zu operierenden Auges bzgl. der Iris erfolgt.
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Die Durchführung einer solchen Fourier-Analyse ist schematisch in 6 dargestellt. Der obere Teil der Figur stellt schematisch das Bild der Iris dar, der untere Teil schematisch das Ergebnis einer Irisanalyse mit den aus der Bildanalyse bestimmten Frequenzen Δ. Bei Iris-Winkeln α von knapp über 90° (×1) bzw. knapp über 180° (×2) treten eine besonders hohe bzw. eine besonders niedrige Frequenz auf. Die Winkel bzw. Orte entsprechend ×1 und ×2 sind geeignet für eine Positionsbestimmung für die Lage des Auges bzw. der Nullachse des zu operierenden Auges und auch als Bezugspunkte für die Festlegung der Zielachse einer einzusetzenden IOL.
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Ein äusserst kritischer Schritt einer Augenoperation zur Einführung einer IOL in das Auge besteht in dem Schritt der Öffnung der Hornhaut und des „Kapselsacks” und Entfernung eines für die Operation angemessenen Teils des Kapselsacks in einer anwendungsgemässen optimalen Grösse in Schritt D) des erfindungsgemässen Verfahrens. Der Chirurg muss vermeiden, den Kapselsack zu grossräumig oder zu kleinräumig oder zu unregelmässig zu entfernen, so dass die IOL entweder keinen Halt mehr findet, oder dass Teile des Kapselsacks mit unregelmässiger Brechkraft in das Sehfeld der IOL eindringen und dort für den Patienten Sehstörungen erzeugen. Schliesslich ist noch die laterale Position der IOL in dem Sinne von Bedeutung, dass sie einerseits vollständig das Sehloch abdecken soll und andererseits mit ihrer optischen Achse in der optischen Achse der Cornea bzw. des Auges zu liegen kommen sollte. Auch für diesen chirurgischen Vorgang ist höchstes Fingerspitzengefühl, Erfahrung und möglichst gute Übersicht auf die Operationsstelle für den Chirurgen erforderlich.
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Eine erfindungsgemässe optische oder virtuelle „Markierungshilfe” zur Bewältigung dieses Schritts besteht darin, dass im Schritt D) ein oder vorzugsweise zwei Ringlichtkreise bzw. ein ringförmiges Lichtsignal, begrenzt aus zwei konzentrisch um den Mittelpunkt der Pupille angeordneten Kreisen entsprechend einem äusseren und einem inneren Durchmesser, in das zeitechte Bild des zu operierenden Auges eingeblendet bzw. diesem überlagert werden, wobei der äussere und der innere Durchmesser die Fläche angeben, innerhalb derer der Kapselsack zu entfernen ist, um eine Zerstörung der zu entfernenden Linse und die Einbringung der IOL zu ermöglichen.
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Diese erfindungsgemässe Lösung ist anhand von 4 schematisch illustriert. Die Abbildung zeigt einen inneren Kreis und einen vom Kreiszentrum (entsprechend der Lage des Pupillenzentrums im Echtzeitbild des Auges für den Chirurg), konzentrisch dazu angeordneten zweiten Kreis. Das Ringlicht wird gemäss dieser Ausgestaltungsform der Erfindung zwischen diesen beiden Kreisen erzeugt, welche ein Minimum und ein Maximum für die radiale Ausdehnung des zu erzeugenden Lochs im Kapselsack („Capsulorhexis”) angeben. In der Figur sind noch weitere optionale sichtbare Positions-Hilfsmittel dargestellt, die bei Bedarf mit den anderen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung kombiniert werden können, nämlich ein Fadenkreuz, welches die Ausrichtung des Ringlichts auf die Augenmitte bzw. das Pupillenzentrum erleichtert, sowie zwei weitere zu den beiden vorangehend genannten Kreisen ebenfalls konzentrische Kreise zwischen denen z. B. eine Winkelskala dargestellt sein kann.
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Es können beispielsweise kommerziell erhältliche Ringlichter mit möglichst präzisem ringförmigem Lichtspalt verwendet werden, welche konzentrisch um das Hauptobjektiv des Mikroskops angebracht werden. In einem Einsatz in der Praxis kann der Chirurg beispielsweise das Mikroskop auf den gewünschten Massstab bzw. Durchmesser der Capsulorhexis kalibrieren, indem (rechnerisch) ein Massstab perfekt an den Durchmesser der zwei inneren Ringe angepasst wird und die dafür notwendige Vergrösserung des Mikroskops gespeichert wird. Intraoperativ kann der Chirurg dann diese gewünschte Grösse zusammen mit dem Ringlicht einstellen und eine in Grösse und Form perfekte Capsulorhexis erzeugen.
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Eine geeignet ausgelegte Software zur Steuerung der Software kann auch so gestaltet sein, dass bei Eingabe einer gewünschten Capsulorhexis-Grösse ein entsprechend dimensioniertes Ringlicht bei Bedarf automatisch erzeugt und dem Echtzeit-Bild des zu operierenden Auges durch Bildeinspiegelung (Image Injection) überlagert wird.
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Bezüglich dieser Ausführungsform und deren weiteren erfindungsgemässen Variationsmöglichkeiten wird auch auf die Möglichkeiten von Kombinationen mit den Erfindungsgegenständen der mit dieser Anmeldung gleichzeitig eingereichte
Schweizer Patentanmeldung 1758/08 , „IOL-Orientierungsüberwachung”, sowie der Schweizer Patentanmeldung
CH 1756/08 , „Ophthalmomikroskop” hingewiesen. Diese Anmeldungen sind zeitgleich eingereicht wie diese Anmeldung, stammen von der gleichen Anmelderin und gelten als integrierter Bestandteil der vorliegenden Anmeldung, um unter Prioritätsausnutzung kombinierbar zu sein.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass im Schritt G) die „Nullachse” der zu operierenden Linse und die „Zielachse” der IOL entsprechend der Zielposition und -orientierung positions- und winkelgenau (bezogen auf das Bild des Auges) durch in der Zwischenbildebene des Ophthalmo-Operationsmikroskops eingeblendete oder eingespiegelte Lichtsignale (z. B. helle Geraden) dargestellt werden und dem Echtzeitbild des Auges (vorzugsweise auslöschungsfrei) überlagert werden, und dass die eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert wird, bis ihre Ausrichtung mit den vorberechneten positions- und winkelbezogenen und virtuell dargestellten Daten übereinstimmt. Dieses ist anhand von 8 Illustriert.
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Besonders bevorzugt wird, dass im Schritt G) eine wirklichkeitsgetreue Überlagerung des Echtzeit-Bildes des zu operierenden Auges mit der virtuellen Rekonstruktion der IOL mit deren vorbestimmter Orientierung ihrer „Zielachse” bezüglich der „Nullachse” des zu operierenden Auges erzeugt wird und dass die eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert wird, bis ihre Ausrichtung mit der vorberechneten Ausrichtung und Positionierung der virtuell dargestellten IOL übereinstimmt.
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Zusammenfassend bedeutet dieses, dass die virtuelle und dem Bild des Auges positionsgetreu überlagerte Rekonstruktion der IOL aufgrund ihrer Formgebung – alternativ oder zusätzlich zu Achsangaben und Achsüberlagerungen – als Positionierungshilfe für den Chirurgen beim Positionieren der IOL dient.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, welche ausgerüstet und geeignet ist zur Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens nach einer der vorgenannten Verfahren.
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Bestandteil der Erfindung ist also eine Vorrichtung zur Positionierung einer IOL im Zuge einer Implantation dieser IOL in ein zu operierendes Auge eines Patienten mit einem Stereomikroskop, vorzugsweise einem Opthalmo-Stereomikroskop, umfassend
- – ein Stereomikroskop, vorzugsweise ein Ophthalmo-Stereomikroskop mit
- – einer elektro-optischen Komponente zur Einspiegelung von Daten und/oder Bildern in einen Beobachtungsstrahlengang für einen Chirurgen oder einer elektro-optischen Komponente zur Einblendung von Daten und/oder Bildern in den Beobachtungsstrahlengang, zur bildgeführten Chirurgie (”image-guided surgery”)
- – einem optischen System zur Erfassung und Echtzeit-Darstellung von Bildern von dem Auge und seiner Details im Beobachtungsstrahlengang des Chirurgen, um eine bildgesteuerte Chirurgie („image-guided surgery”) zu ermöglichen,
- – einer Zwischenbildebene, in die Daten und/oder Bilder einblendbar oder eingespiegelbar sind
- – mit einem Prozessor oder Computer mit einem oder mehreren darauf installierten Programmen zur Bilderkennung und/oder Bildverarbeitung, um dem Objektbild des Auges, und oder (Video-)Bildaufnahmen des Auges, virtuelle Bilder (Computersimulationen), z. B. bildhafte, digital erzeugte Signale, wie z. B. optische Markierungen, Pfeile, Linien oder dergleichen, zu überlagern.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können die Programme auch geeignet sein, die optischen Parameter eines Auges, umfassend Cornea, Retina, Pupille und Kapselsack sowie die Abbildung zwischen einem lichtaussendenden Objekt über eine lichtübertragende Cornea auf eine Retina zu berechnen und daraus die erforderlichen Parameter zur Auswahl und/oder Produktion einer künstlichen intraokularen Linse (IOL) zu steuern.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Programme geeignet sind, Gefahren oder Fehlpositionierungen zu erkennen und optional Warnsignale, beispielsweise visueller, akustischer oder taktiler Natur, über entsprechende Mensch-Maschinen-Schnittstellen dem Chirurgen zur Verfügung zu stellen.
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Bezüglich dieser Ausführungsform wird und deren weiteren erfindungsgemässen Variationsmöglichkeiten wird auch nochmals auf die Möglichkeiten von Kombinationen mit den Erfindungsgegenständen in der mit dieser Anmeldung gleichzeitig eingereichten Schweizer Patentanmeldungen
CH 1758/08 , „IOL-Orientierungsüberwachung und
CH 1756/08 , Ophthalmomikroskop”, verwiesen, die zeitgleich von derselben Anmelderin eingereicht wurden und welche als Bestandteil in der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen gelten.
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Des Weiteren wird bezüglich der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Steuerung von Justierungsvorgängen bei der Implantation einer IOL bevorzugt, dass die Programme geeignet sind, aufgrund vorgängiger Bildanalyse und Bildverarbeitung die Kontrolle folgender Schritte bei einer Operation zur Implantation einer IOL im zu operierenden Auge vorzunehmen:
- – optische Kontrolle der Grösse der Öffnung des Kapselsacks des Auges;
- – Kontrolle der vollständigen Entfernung der auszutauschenden Linse;
- – Kontrolle des Einsatzes und der lateralen Positionierung der IOL;
- – Dreh-Positionierung der IOL anhand der vorgängig festgestellten „Nullachse” (flat meridian) des Auges und der „Zielachse” der IOL.
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Besonders bevorzugt wird eine solche Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, welche sich dadurch auszeichnet, dass für den Schritt der winkelgenauen Positionierung der IOL mittels Anpassung der Ausrichtung der IOL in den Programmen eine Bildverarbeitungssoftware bereitgestellt ist, die anhand von realen oder virtuellen Positionierungsmarkierungen die Positionierung der realen IOL ermöglicht, indem dem Chirurgen in ein elektronisch bereitgestelltes Echtzeit-Bild des zu operierenden Auges Markierungsüberlagerungen eingeblendet oder in dieses eingespiegelt wird.
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Eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Ermöglichung einer bildgesteuerten Positionierung der einzusetzenden IOL ergibt sich, wenn die Vorrichtung geeignet ist, zum Zweck einer Aufbringung einer Markierung auf einer virtuellen Darstellung des zu operierenden Auges eine Aufnahme und Abspeichern eines digitalisierten Bildes der Iris des Patientenauges, Fourier-Analyse des Hell-Dunkel-Kontrasts des Irisbildes entlang des Umfangs der Pupille und Bestimmung der patientenspezifischen aktuellen Irregularitäten der Kontrastverteilung nach rechnerischer Eliminierung der Grundfrequenz der Kontrastverteilung durchzuführen.
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Dabei wird bevorzugt, dass die Vorrichtung des Weiteren dazu geeignet ist, eine Projektion der „Nullachse” des zu operierenden Auges auf das digitalisierte Bild der Iris zur Festlegung der ermittelten Lage der „Nullachse” des zu operierenden Auges bzgl. der Iris zu ermöglichen. Die „Projektion der Nullachse” meint dabei inhärent auch die Projektion jeder anderen Achse, die relativ zur Nullachse festgelegt werden kann und bei der IOL-Transplantation sinnvoll bzw. hilfreich für den Chirurg ist.
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Kennzeichen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dass an sich bekannte Einrichtungen umfasst, die es ermöglichen, einen oder vorzugsweise zwei Ringlichtkreise bzw. ein ringförmiges Lichtsignal, begrenzt aus zwei konzentrisch um den Mittelpunkt der Pupille angeordneten Kreisen entsprechend einem äusseren und einem inneren Durchmesser, in das zeitechte Bild des zu operierenden Auges einzublenden bzw. diesem zu überlagern, wobei erfindungsgemäss der äussere und der innere Durchmesser jene Fläche angeben, innerhalb derer in Schritt D) des vorangehend beschriebenen erfindungsgemässen Verfahrens ein Teil des „Kapselsacks” zu entfernen ist, um eine Zerstörung der zu entfernenden Linse und die Einbringung der IOL zu ermöglichen. Diesbezüglich wird auf die entsprechenden Ausführungen des erfindungsgemässen Verfahrens und die damit verbundenen Merkmalen der Vorrichtung für verschiedene Ausführungsformen verwiesen. Bezüglich dieser Ausführungsform und deren weiteren erfindungsgemässen Variationsmöglichkeiten wird ausserdem auch nochmals ausdrücklich auf die Möglichkeiten von Kombinationen mit den Erfindungsgegenständen in der mit dieser Anmeldung gleichzeitig eingereichten Schweizer Patentanmeldungen
CH 1758/08 und
CH 1756/08 verwiesen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Software mit den installierten Programmen zur Bilderkennung und/oder Bildverarbeitung, um dem Objektbild des Auges, und oder (Video-)Bildaufnahmen des Auges, virtuelle Bilder (Computersimulationen), z. B. bildhafte, digital erzeugte Signale, wie z. B. optische Markierungen, Pfeile, Linien oder dergleichen, zu überlagern, und die Einspiegeleinrichtungen so ausgebildet sind, dass sie es ermöglichen, die „Nullachse” der zu operierenden Linse und „Zielachse” der IOL entsprechend der Zielposition und -orientierung positions- und winkelgenau genau (bezogen auf das Bild des Auges) in der Zwischenbildebene des Stereomikroskops eingeblendete oder eingespiegelte Lichtsignale (z. B. helle Geraden) darzustellen und dem Echtzeitbild des Auges (vorzugsweise auslöschungsfrei) zu überlagern, so dass eine in Schritt G) des erfindungsgemässen Verfahrens nach einer der beschriebenen Ausführungsformen eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert werden kann, bis ihre Ausrichtung mit den vorberechneten positions- und winkelbezogenen Daten übereinstimmt.
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Besonders bevorzugt wird eine solche Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der insbesondere mittels der installierten Programme zur Bilderkennung und/oder Bildverarbeitung, um dem Objektbild des Auges, und oder (Video-)Bildaufnahmen des Auges, virtuelle Bilder (Computersimulationen), z. B. bildhafte, digital erzeugte Signale, wie z. B. optische Markierungen, Pfeile, Linien oder dergleichen, zu überlagern, eine wirklichkeitsgetreue Überlagerung des Echtzeit-Bildes des zu operierenden Auges mit der virtuellen Rekonstruktion der IOL mit deren vorbestimmter Orientierung ihrer „Zielachse” bezüglich der „Nullachse” des zu operierenden Auges und/oder eine Kontrolle dafür ermöglicht wird, dass eine in Schritt G) des Verfahrens nach Anspruch 1 eingesetzte IOL lateral und in ihrer winkelbezogenen Ausrichtung solange justiert werden kann, bis ihre Ausrichtung mit der vorberechneten Ausrichtung und Positionierung der IOL übereinstimmt.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren, soweit darauf nicht schon vorangehend Bezug genommen wurde, weiter symbolisch und nicht einschränkend illustriert und erläutert.
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Die Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Offenbarung.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es zeigen dabei
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1: Eine Darstellung wesentlicher Elemente eines menschlichen Auges
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2: Eine Illustration der Festlegung der Meridiane in einem menschlichen Auge mit dessen Darstellung in Aufsicht (gerader Ausrichtung des Auges)
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3: Eine Illustration des Phänomens von Astigmatismus für einen „regulären” Astigmatismus, mit Darstellung in Aufsicht, oben links gemäss 2, Seitenansicht (oben rechts) und dazu senkrechter Ansicht („von oben oder von unten”), unten links sowie Darstellung von vor und hinter der Retina erzeugten Bildlinien BLI, BLII (unten rechts)
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4: Eine schematische Darstellung einer Ringbeleuchtung
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5: Eine Illustration der manuellen Markierung eines Auges. Das in
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5 dargestellte Auge und die in 4 dargestellte Ringbeleuchtung stehen in keinem massstäblichen Bezug zueinander.
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6: Eine Illustration für eine Fourier-Analyse eines Bildes einer (menschlichen) Iris
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7: Eine Illustration für die Projektion von ermittelten bzw. diagnostizierten Astigmatismus-Hauptachsen („Nullachse” bzw. „flat meridian” und „steep meridian”) auf ein (gegebenenfalls virtuelles) Auge (Quelle für abgewandelte Darstellung und Verwendung: AcrySol® Toric IOL Calculator).
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8: Eine Illustration der Überlagerung des (virtuellen) Bildes einer IOL mit Darstellung von aufgebrachten oder virtuellen Markierungen und der Zielachse auf ein virtuelles oder Echtzeit-Bild eines zu operierenden menschlichen Auges (Quelle für abgewandelte Darstellung: AcrySol® Toric IOL Calculator).
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9A, 9b: Beispiele von IOLs mit aufgebrachten Markierungen und verschiedenen Formen der Verankerungselemente (Quellen: AcrySol® Toric IOL Calculator für 9b).
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10: Eine beispielhafte, schematische Darstellung zur Illustration einer Anordnung zur Einspiegelung von Daten und/oder Bildern in Beobachtungsstrahlengänge eines erfindungsgemässen Stereo-Mikroskops.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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1 illustriert den allgemein bekannten Aufbau des menschlichen Auges in einem Schnitt durch die Hauptachse des Auges, wobei für die vorliegende Erfindung wesentliche Elemente durch deren Benennung hervorgehoben sind. Das Auge ist umschlossen vom sehr dünnen „Kapselsack” (wie in der Einleitung ausführlicher beschrieben), der hier nicht dargestellt ist. Von aussen einfallendes Licht (dessen Strahlverlauf gleichfalls in 1 nicht explizit dargestellt ist) tritt durch die Hornhaut (Cornea) 101 hindurch. Die Pupille 103 bzw. deren Durchmesser, welche von der Iris 102 umgeben ist, bestimmt den räumlichen Lichtanteil, der, von der Linse 104 fokussiert, sich weiter in Richtung Netzhaut (Retina) ausbreiten kann.
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2 illustriert die Festlegung der Meridiane in einem menschlichen Auge mit dessen Darstellung in Aufsicht (gerader Ausrichtung des Auges). Unter einem Meridian (genauer: Meridianschnitt) versteht man einen Schnitt durch die optischen Medien des Auges, der die Achse des Auges enthält. Die Richtung eines Meridians wird im Gradbogenschema angegeben, in 2 dargestellt von 0° bis 180° (siehe auch: Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar© 2001).
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3 illustriert das Phänomen von Astigmatismus für einen „regulären” (regelmässigen) Astigmatismus, mit Darstellung in Aufsicht, oben links gemäss 2, Seitenansicht (oben rechts) und dazu senkrechter Ansicht („von oben oder von unten”), unten links, sowie Darstellung von vor und hinter der Retina erzeugten Bildlinien BLI, BLII (unten rechts).
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Bei einem Auge oder einer Optik mit regelmässigem Astigmatismus existieren zwei besondere Meridianschnitte, in denen sich die gebrochenen Strahlen auf der Achse des Auges schneiden. Diese werden als Hauptschnitte (HSI, HSII, siehe 3) bezeichnet. Sie stehen im Falle des regulären Astigmatismus senkrecht aufeinander. In allen anderen Fällen eines Astigmatismus kommt es nicht zur Strahlvereinigung auf der Achse. Das in Hauptschnitt II gemäss 3 verlaufende Strahlenbüschel erzeugt in der Schnittweite des Hauptschnitts I eine Bildlinie und umgekehrt. Dabei ist zu beachten, dass unter einer „Bildlinie” das zu einem beliebigen axialen (au der Achse des Auges liegenden) Objektpunkts gehörende strichförmige Bild verstanden wird, das in der Bildweite eines Hauptschnitts erzeugt wird (siehe auch: Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar© 2001).
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4 illustriert eine Ringbeleuchtung, welche für einen Chirurgen geeignet ist, um eine Capsulorhexis richtiger Grösse zu erzeugen, wie vorangehend beschrieben. Die Abbildung zeigt einen inneren Kreis 106 und einen vom Kreiszentrum (entsprechend der Lage des Pupillenzentrums im Echtzeitbild des Auges für den Chirurg), konzentrisch dazu angeordneten zweiten Kreis 107. Das Ringlicht wird gemäss dieser Ausgestaltungsform der Erfindung zwischen diesen beiden Kreisen erzeugt, welche ein Minimum und ein Maximum für die radiale Ausdehnung des zu erzeugenden Lochs im Kapselsack („Kapsulorhexis”) angeben. In der Figur sind noch weitere optionale sichtbare Positions-Hilfsmittel dargestellt, die bei Bedarf mit den anderen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung kombiniert werden können, nämlich ein Fadenkreuz, welches die Ausrichtung des Ringlichts auf die Augenmitte bzw. das Pupillenzentrum erleichtert, sowie zwei weitere zu den beiden vorangehend genannten Kreisen ebenfalls konzentrische Kreise zwischen denen z. B. eine Winkelskala dargestellt sein kann.
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5 illustriert eine manuell vorgenommene Markierung mit aufgebrachten Markierungen 108a, 108b, 108c. Typischerweise könnte mit den Markierungen 108a die Lage der „Nullachse” und mit 108c die Lage eines Einstichpunkts für die Öffnung des Kapselsacks angegeben sein. – Das in 5 dargestellte Auge und die in 4 dargestellte Ringbeleuchtung stehen in keinem massstäblichen Bezug zueinander.
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6 illustriert eine Fourier-Analyse für die Intensitätsverteilung der Färbung einer menschlichen Iris 102 entlang ihres Umfangs (entlang des Winkels α von 0° bis 360°). Der obere Teil der Figur stellt schematisch das Bild der Iris 102 dar, der untere Teil schematisch das Ergebnis einer Irisanalyse mit den aus der Bildanalyse bestimmten Frequenzen Δ. Bei Iris-Winkeln α von knapp über 90° (×1) bzw. knapp über 180° (×2) treten eine besonders hohe bzw. eine besonders niedrige Frequenz auf. Die Winkel bzw. Orte entsprechend ×1 und ×2 sind geeignet für eine Positionsbestimmung für die Lage des Auges bzw. der Nullachse des zu operierenden Auges und auch als Bezugspunkte für die Festlegung der Zielachse einer einzusetzenden IOL.
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7 zeigt eine Illustration für die Projektion von ermittelten bzw. diagnostizierten Astigmatismus-Hauptachsen („Nullachse” bzw. „flat meridian” 109 und „steep meridian” 110) auf ein (gegebenenfalls virtuelles) Auge. Ebenfalls markiert ist eine vorgesehene Einschnittstelle (Incision) 111 in Hornhaut und Kapselsack.
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8 zeigt eine Illustration der Überlagerung des (virtuellen) Bildes einer IOL mit Darstellung von aufgebrachten oder virtuellen Markierungen 113 und der Zielachse 112 auf ein virtuelles oder Echtzeit-Bild eines zu operierenden menschlichen Auges.
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9a und 9b zeigen Beispiele von verschieden gestalteten IOLs, welche sich vor allem durch die Form ihrer Verankerungselemente (Haptik) unterscheiden, mit aufgebrachten Markierungen 113.
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Ein Beispiel für eine Anordnung zur Einspiegelung von Daten und/oder Bildern in Beobachtungsstrahlengänge und deren Überlagerung mit einem in Echtzeit erfassten Bild des Objekts ist in
10 dargestellt, welche der europäischen Anmeldung
EP-A-1235094 entnommen ist. Hiermit wird ausdrücklich auf diese Anmeldung verwiesen und der Inhalt der Figurenbeschreibung der erwähnten Anmeldung, soweit er auf die vorliegende
10 passt, als hierin per Referenz inkorporiert.
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In 10 projiziert ein Display 16 entlang des Strahlengangs für die Zusatzinformation(en) 3 mittels einer Optik 15 und eines schaltbaren Prismas 14 (mögliche Projektion in den linken oder rechten Strahlengang) ein mit Zusatzinformationen versehenes Bild in den rechten Strahlengang 2b. Über den Strahlteiler 11b wird diese Information mit dem Bild des Objektes 1 überlagert und dem optionalen Bildsensor 13b und den weiteren Beobachtungsstrahlengängen zugeführt.
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Die Anordnung umfasst einen Computer 33 mit Steuersoftware und Programmen, insbesondere zur Echtzeit-Bildverarbeitung, Bildüberlagerung sowie zur Ermöglichung von bildgesteuerter Chirurgie („image-guided surgery”).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Objekt (Patient bzw. Patientenauge)
- 2a, 2b
- Hauptstrahlengänge = Objektstrahlen, linker bzw. rechter Strahlengang
- 3
- Einspiegelungs-Strahlengang für Zusatzinformation(en)
- 10
- Hauptobjektiv
- 11a, 11b
- Einspiegelungs-Strahlenteiler für Video und Zusatzinformationen; linker bzw. rechter Strahlengang
- 12a, 12b
- Ausspiegelungs-Strahlenteiler für 1. und 2. Beobachter (z. B. Chirurg und Assistent); linker bzw. rechter Strahlengang (optional)
- 13a, 13b
- Videobildsensoren; linker bzw. rechter Strahlengang
- 14
- (schaltbares) Umlenkprisma (Strahlengang Zusatzinformationen, optional)
- 15
- Abbildungsoptik für (16)
- 16
- Display für Zusatzinformationen
- 17a, 17b
- Schaltbare erste Blende zum Ausblenden des Objektlichtes im linken bzw. rechten Strahlengang (optional)
- 18a, 18b
- Schaltbare zweite Blende zum Ausblenden des Objektlichtes im linken bzw. rechten Strahlengang (optional)
- 20a, 20b
- Beobachtungsausgang (Assistentenausgang) für monokularen Beobachter, links bzw. rechts (optional)
- 21a, 21b
- Haupt-Beobachtungsausgang für Stereobeobachtung, linker bzw. rechter Strahlengang
- 30
- Blenden-Controller (zur Detektion der Position bzw. Stellung und/oder zur Steuerung der Blenden) (optional)
- 31
- Controller Datentyp-Information mit Speicher und Benutzer-Setup
- 32
- Steuerung und Sensorik von Rotationsprismen (optional)
- 33
- Computer mit Steuersoftware und Programmen, insbesondere zur Echtzeit-Bildverarbeitung, Bildüberlagerung sowie zur Ermöglichung von bildgesteuerter Chirurgie („image-guided surgery”)
- 101
- Hornhaut (Cornea)
- 102
- Iris
- 103
- Pupille
- 104
- Linse
- 105
- Netzhaut (Retina)
- 106
- Innerer Kreis einer Ringbeleuchtung
- 107
- Äusserer Kreis einer Ringbeleuchtung
- 108a, 108b, 108c
- (Manuell aufgebrachte) Markierungspunkte auf einem menschlichen Auge
- 109
- Nullachse („flat meridian”)
- 110
- „Steep meridian”
- 111
- Vorgesehene Einschnittstelle in Hornhaut und Kapselsack
- 112
- Zielachse einer IOL
- 113
- Markierungen auf einer IOL
- 114
- Verankerungselemente für eine IOL (Haptik)
- BLI
- Bildlinie des in Hauptschnitt I verlaufenden Strahlenbündels
- BLII
- Bildlinie des in Hauptschnitt II verlaufenden Strahlenbündels
- HSI, II
- Virtuelle Hauptschnitte entlang von Meridianen durch das menschliche Auge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- CH 1756/08 [0008, 0050, 0058, 0063]
- CH 1758/08 [0008, 0050, 0058, 0063]
- EP 1235094 A [0091]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar© 2001, www.augenoptik-telelearning.de/Log_In/Schnupperkurs/Augenoptik_SK/Augenoptik_SK_3.pdf [0009]
- Http://en/wikipedia.org/wiki/Ascan_ultrasound_biometry [0022]
- British Journal of Ophthalmology, Band 86 (2002), Seiten 458–462 und Seiten 344–349 [0022]
- „B-Scan Ocular Ultrasound”, www.emedicine.com/oph/topic757.htm [0026]
- Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar© 2001 [0082]
- Internet-Publikation Augenoptik-Online-Seminar© 2001 [0084]
