DE102011116368A1 - Apparatus and method for extracapsular surgical cataract treatment - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lösung zur Behandlung des menschlichen Auges, ausgebildet für chirurgische Eingriffe an der Kornea, der Sklera, dem Glaskörper und insbesondere zur Zerkleinerung des Linsenkerns für die extrakapsuläre chirurgische Kataraktbehandlung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit entsprechender Steuereinheit, wobei die optische Laser-Behandlungseinheit über einen Femtosekunden-Laser verfügt. Zusätzlich sind in der Vorrichtung eine Ultraschall-Behandlungseinheit, ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge vorhanden. Das Koppelelement stellt hierbei eine Schnittstelle zum Patientenauge dar, durch welches sich sowohl die Laserstrahlung als auch die Ultraschallwellen ausbreiten können. Der wesentliche Vorteil der Lösung besteht darin, dass eine vollständige Zertrümmerung und Entfernung der getrübten Augenlinse mit nur einem Gerät möglich ist und zwar ohne dass eine Neupositionierung des Patienten zwischen den einzelnen Verfahrensschritten erforderlich ist. Die vorgeschlagene Lösung ist zudem für Augenlinsen unterschiedlichster Kataraktgrade gleichermaßen geeignet.The invention relates to a solution for the treatment of the human eye, adapted for surgical procedures on the cornea, the sclera, the vitreous body and in particular for the comminution of the lens nucleus for the extracapsular surgical cataract treatment. The device according to the invention is based on an optical laser treatment unit with a corresponding control unit, wherein the optical laser treatment unit has a femtosecond laser. In addition, in the device, an ultrasonic treatment unit, a coupling element for coupling the respective energy of the successive treatment units used in the eye available. The coupling element in this case represents an interface to the patient's eye, through which both the laser radiation and the ultrasonic waves can propagate. The main advantage of the solution is that a complete disintegration and removal of the opaque eye lens with only one device is possible without a repositioning of the patient between the individual steps is required. The proposed solution is also suitable for eye lenses of different cataracts equally.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lösung zur Behandlung des menschlichen Auges, ausgebildet für chirurgische Eingriffe an der Kornea, der Sklera, dem Glaskörper und insbesondere zur Zerkleinerung des Linsenkerns für die extrakapsuläre chirurgische Kataraktbehandlung.The invention relates to a solution for the treatment of the human eye, adapted for surgical procedures on the cornea, the sclera, the vitreous body and in particular for the comminution of the lens nucleus for the extracapsular surgical cataract treatment.

Zu einer Fehlsichtigkeitskorrektur durch chirurgische Eingriffe am Auge sind beispielsweise verschiedenartige Geräte erforderlich, deren Auslegung ihrem jeweiligen Verwendungszweck entspricht. So werden zu Beginn einer solchen Behandlung Geräte benutzt, die zur Diagnose am Auge geeignet sind, wie beispielsweise Operationsmikroskope, optische Anordnungen zur 3D-Messung an der Kornea oder Anordnungen zur optischen Kohärenztomographie. In Abhängigkeit vom Diagnoseergebnis werden dann die Therapiemaßnahmen festgelegt und durchgeführt.For ametropia correction by surgical procedures on the eye, for example, various devices are required whose interpretation corresponds to their intended use. Thus, at the beginning of such treatment, devices suitable for diagnosis on the eye are used, such as surgical microscopes, optical arrangements for 3D measurement on the cornea or arrangements for optical coherence tomography. Depending on the result of the diagnosis, the therapeutic measures are then determined and carried out.

Ein Großteil der Fehlsichtigkeiten kann durch Gewebeabtrag an der Korea beispielsweise mit dem als LASIK bekannten Verfahren korrigiert werden. Dabei wird zunächst an der Oberfläche der Korea ein als „Flap” bezeichneter Deckel ausgebildet und nach dessen Aufklappen von dem nun freiliegenden inneren Bereich der Kornea Gewebe abgetragen und dadurch die Augenhornhautkrümmung verändert, bis die Fehlsichtigkeit korrigiert ist. Nach Abtragung des Gewebes mit Hilfe eines Laserablationsgerätes bzw. eines Femtosekunden-Lasergerätes wird der „Flap” zurück geklappt, so dass die Wunde verschlossen ist.A large part of the refractive errors can be corrected by tissue removal on the Korea, for example with the method known as LASIK. In this case, a cover called a "flap" is first formed on the surface of the Korea and, after it has been unfolded, tissue is removed from the now exposed inner area of the cornea, thereby changing the corneal curvature until the ametropia has been corrected. After removal of the tissue with the aid of a laser ablation device or a femtosecond laser device, the "flap" is folded back so that the wound is closed.

Im Gegensatz dazu handelt es sich bei einem Katarakt, der auch als „grauer Star” bezeichnet wird, um eine Trübung der Augenlinse, die nicht durch einen Gewebeabtrag behandelt werden kann. Vielmehr ist die getrübte Linse operativ zu entfernen und durch ein künstliches Linsenimplantat zu ersetzen. Obwohl die Ursache der Kataraktentwicklung meist unbekannt ist, kann jedoch festgestellt werden, dass in der Regel (mit über 90%) der graue Star zunehmend im hohen Alter auftritt.In contrast, a cataract, also referred to as a "cataract", is a clouding of the eye lens that can not be treated by a tissue ablation. Rather, the clouded lens is surgically removed and replaced with an artificial lens implant. Although the cause of cataract development is mostly unknown, however, it can be stated that usually (over 90%) the cataract increasingly occurs in old age.

Im Allgemeinen kann der Katarakt nach der Lokalisation der Trübung wie folgt eingeteilt werden:

  • – Trübungen in der Linsenrinde (cataracta corticalis),
  • – Trübungen der hinteren subkapsulären Bereiche (cataracta subcapsularis posterior) und
  • – Trübungen des Linsenkernes, auch Kernkatarakt (cataracta nuclearis).
In general, the cataract can be classified according to the localization of turbidity as follows:
  • - cloudiness in the lens cortex (cataracta corticalis),
  • - Turbidity of the posterior subcapsular areas (cataracta subcapsularis posterior) and
  • - Turbidity of the lens nucleus, also cataract (nuclear cataract).

Die etwa 10 Minuten dauernde Kataraktoperation ist eine der am häufigsten durchgeführten chirurgischen Eingriffe weltweit und kann deshalb bereits als routinemäßig bezeichnet werden. Sie erfolgt in der Regel lediglich bei örtlicher Betäubung. Es ist lediglich sicher zu stellen, dass das Auge nicht nur völlig schmerzfrei ist, sondern auch nicht mehr aktiv bewegt werden kann.The approximately 10-minute cataract surgery is one of the most commonly performed surgical procedures worldwide and can therefore already be described as routine. It is usually done only with local anesthesia. It is just to make sure that the eye is not only completely painless, but also can not be actively moved.

Allerdings haben sich im Stand der Technik zur Durchführung des operativen Eingriffes, insbesondere zum Entfernen der getrübten Augenlinse unterschiedliche Techniken durchgesetzt, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.However, different techniques have become established in the prior art for carrying out the surgical procedure, in particular for removing the opaque eye lens, which will be discussed in more detail below.

Unter Phakoemulsifikation, die als die derzeit gängigste Technik der chirurgischen Behandlung des grauen Stars gilt, versteht man die Zerkleinerung des Linsenkerns mittels Ultraschall und die anschließende Absaugung der Trümmer mittels einer Saug-Spül-Vorrichtung. Während bei der extrakapsulären Kataraktextraktion die hintere Linsenkapsel stehen bleibt, wird bei der intrakapsulären Kataraktextraktion die Linse mit der Kapsel zusammen entfernt.Phacoemulsification, which is currently regarded as the most common technique for the surgical treatment of cataract, is the comminution of the lens nucleus by means of ultrasound and the subsequent extraction of the debris by means of a suction-irrigation device. During extracapsular cataract extraction, the posterior lens capsule stops, while the intracapsular cataract extraction removes the lens with the capsule.

Durch die klare Hornhaut eröffnet man einen sogenannten kornealen Tunnelschnitt (Inzision), der ca. 3 mm breit ist, durch den anschließend der Linsenkern mit einer Ultraschall-Sonde zerkleinert (emulsifiziert) und abgesaugt wird. Dabei besteht die Ultraschall-Sonde aus einem feinen Titanrohr, das mit Ultraschallfrequenz in Längsrichtung schwingt und auf diese Weise den Linsenkern Stück für Stück wie ein Rundhobel abträgt. Gleichzeitig werden die Kernbruchstücke durch das Rohr abgesaugt, während Flüssigkeit über eine Manschette zufließt.The clear cornea opens a so-called corneal tunnel incision (incision), which is about 3 mm wide, through which the lens nucleus is subsequently comminuted (emulsified) with an ultrasound probe and aspirated. In this case, the ultrasonic probe consists of a fine titanium tube, which oscillates at ultrasonic frequency in the longitudinal direction and in this way removes the lens core piece by piece like a round planer. At the same time, the core fragments are sucked through the tube while liquid flows through a collar.

Nach Entfernung der Linse muss ihre Brechkraft entweder durch das Einsetzen einer Intraokularlinse oder mittels einer Brille ausgeglichen werden. Meist wird heute eine Hinterkammerlinse eingesetzt, wobei oft postoperativ keine Brille mehr nötig wird. Sollte eine Brillenanpassung nötig sein, so erfolgt diese etwa 3–4 Wochen postoperativ. Bei der extrakapsulären Kataraktextraktion kann sich hinter der Kunstlinse durch Proliferation von verbliebenen Linsenepithelzellen eine dichte, als „Nachstar” bezeichnete Membran bilden, die mittels Laserbehandlung wieder entfernt werden kann.After removal of the lens, its refractive power must be compensated either by the insertion of an intraocular lens or by means of spectacles. Usually, a posterior chamber lens is used today, whereby often no glasses are required postoperatively. If an eyeglass adjustment is necessary, it will be done 3-4 weeks postoperatively. In the case of extracapsular cataract extraction, a dense membrane called "after-star" can form behind the artificial lens due to the proliferation of remaining lens epithelial cells, which can be removed again by laser treatment.

Als nachteilig wirkt sich bei der Phakoemulsifikation aus, dass diese manuell durchgeführt wird und es deshalb durch unachtsame Handhabung der Ultraschall-Sonde zu Verletzungen des Kapselsacks, wie beispielsweise Perforation der hinteren Kapselwand, der Ziliarkörper oder des kornealen Endothels kommen kann. Weiterhin kann der breite korneale Tunnelschnitt eine postoperative Abflachung der Kornea hervorrufen, welche das refraktive Ergebnis der Operation (induzierter Astigmatismus) beeinträchtigt.A disadvantage in the case of phacoemulsification is that it is carried out manually and therefore careless handling of the ultrasound probe can lead to injuries to the capsular bag, such as, for example, perforation of the posterior capsule wall, the ciliary body or the corneal endothelium. Furthermore, the broad corneal tunneling can cause a postoperative flattening of the cornea, which interferes with the refractive outcome of the surgery (induced astigmatism).

Die Technik der Irrigation/Aspiration (kurz: I/A) wird eingesetzt um die Rindenreste des Nukleus und den verbleibenden Kortex zu entfernen. Dies erfolgt durch das gleichzeitige Spülen (Irrigation) und Absaugen (Aspiration) des Kapselsackinhalts mit zwei feinen Kanülen (mit einem Durchmesser zwischen 0,6 mm und 0,8 mm), welche jeweils durch entsprechend breite korneale Schnitte (Parazentesen) ins Auge eingeführt werden. Oft werden die Irrigation und die Aspiration in einem koaxialen Instrument integriert, welches dann beispielsweise einen Durchmesser von ca. 1,6 mm aufweist.The technique of irrigation / aspiration (I / A for short) is used to remove the remains of the cortex from the nucleus and the remaining cortex. This is done by simultaneous rinsing (irrigation) and suction (aspiration) of the capsular bag contents with two fine cannulas (with a diameter between 0.6 mm and 0.8 mm), which are each introduced into the eye through correspondingly broad corneal sections (paracenteses). Often, the irrigation and the aspiration are integrated in a coaxial instrument, which then for example has a diameter of about 1.6 mm.

Da die größeren Linsenfragmente durch die feinen Kanülen nicht abgetragen werden können, wird dieser Technik in der Regel nur am Anschluss der Phakoemulsifikation eingesetzt.Since the larger lens fragments can not be removed by the fine cannulas, this technique is usually used only at the connection of phacoemulsification.

Die Technik der Irrigation & Aspiration kann die Phakoemulsifikation nicht ersetzen, außer wenn der Linsenkern sehr weich (Katarakt-Grad 1) und/oder mit Hilfe von Laserstrahlung oder Ultraschall bereits zerkleinert ist.The technique of irrigation & aspiration can not replace phacoemulsification unless the lens nucleus is very soft (cataract grade 1) and / or already crushed by laser radiation or ultrasound.

Bei dem Verfahren der laserinduzierten Photodisruption wird gepulste Laserstrahlung in der Linse fokussiert. Aufgrund der hohen Laserleistung tritt im Fokuspunkt der Effekt der Photodisruption auf, womit das Gewebe durch die Erzeugung von kleinen Gasbläschen durchtrennt wird. Durch die gezielte Platzierung mehreren von diesen kleinen Gasbläschen können eine Art Schnitte zustande kommen, welche die Fragmentierung der Linse ermöglichen. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der US 4,538,608 A beschreiben.In the method of laser-induced photodisruption, pulsed laser radiation is focused in the lens. Due to the high laser power, the effect of photodisruption occurs at the focal point, severing the tissue by generating small gas bubbles. Through the targeted placement of several of these small gas bubbles, a kind of cuts can be made, which allow the fragmentation of the lens. Such a method is used, for example, in US 4,538,608 A describe.

Damit der Laserstrahl in exakter Tiefe und mit möglichst wenigen Abberation fokussiert werden kann, wird ein spezielles Kontaktglas auf das Auge aufgesetzt, welches die opto-mechanische Schnittstelle zwischen dem Lasersystem und dem Patient darstellt. Alternativ zum Kontaktglas kann ein mit Flüssigkeit gefühlter Saugring, gemäß der in der US 2010/0022994 A1 beschriebenen Lösung eingesetzt werden.So that the laser beam can be focused in exact depth and with the least possible aberration, a special contact lens is placed on the eye, which represents the opto-mechanical interface between the laser system and the patient. As an alternative to the contact glass, a liquid-felt suction ring, as shown in the US 2010/0022994 A1 described solution can be used.

Die Führung des Laserstrahls erfolgt automatisch durch eine vorprogrammierte Scanneinheit, wobei die genauen Koordinaten des Schnittes auf der Basis einer, z. B. mittels eines OCT-Verfahrens, einer Scheimpflug-Kamera oder eines Konfokal-Mikroskops aufgenommenen, dreidimensionalen Aufnahme der Linsen- und Kornea-Topographie definiert werden.The guidance of the laser beam is carried out automatically by a pre-programmed scanning unit, wherein the exact coordinates of the cut on the basis of a, z. B. by means of an OCT method, a Scheimpflug camera or a confocal microscope recorded, three-dimensional recording of the lens and corneal topography are defined.

Die laserinduzierte Photodisruption wird in der Regel automatisch gesteuert und gilt deshalb im Vergleich zur manuellen Phakoemulsifikation als sichererer und präziser. Jedoch ist der Einsatz dieser Methode bei hartem Katarakt durch die Streuung des Laserlichtes in der trüben Linse stark eingeschränkt.The laser-induced photodisruption is usually controlled automatically and therefore considered safer and more accurate than manual phacoemulsification. However, the use of this method is severely limited in hard cataract by the scattering of the laser light in the cloudy lens.

So hat sich beispielsweise gezeigt, dass die laserinduzierte Photodisruption bei Kataraktgraden von 2 bis 4 lediglich unterstützend dazu benutzt werden kann, um die erforderliche Ultraschallenergie bei der Phakoemulsifikation reduzieren zu können.It has been shown, for example, that the laser-induced photodisruption at cataract grades from 2 to 4 can only be used as a support to reduce the required ultrasound energy during phacoemulsification.

Gemäß dem heutigen Stand der Technik wird die laserinduzierte Photodisruption sequenziell eingesetzt, d. h. erst wird das Auge mit dem Laserstrahlung vorbehandelt und erst danach wird die Linse mit einer Ultraschall-Sonde komplett zerstört und abgesaugt. Allerdings ist das Umschalten zwischen dem Lasersystem und dem Ultraschallgerät sehr zeitaufwändig und benötigt nach wie vor einen breiten kornealen Tunnelschnitt.According to the current state of the art, the laser-induced photodisruption is used sequentially, i. H. First, the eye is pretreated with the laser radiation and only then the lens is completely destroyed with an ultrasonic probe and aspirated. However, switching between the laser system and the ultrasound device is very time consuming and still requires a wide corneal tunnel cut.

Obwohl die Phakoemulsifikation mit einer Komplikationsrate von unter 3%, allgemein als eine sehr sichere Methode akzeptiert ist, führt der nicht-invasive Charakter der Laserbehandlung mittels Femtosekunden-Technologie dazu, dass diese Technologie zunehmend attraktiver für die Patienten wird.Although phacoemulsification, with a complication rate of less than 3%, is generally accepted as a very safe method, the non-invasive nature of laser treatment using femtosecond technology is making this technology increasingly attractive to patients.

Obwohl der nicht-invasive Aspekt der Femtosekunden-Laser sehr vorteilhaft ist, musste auch her festgestellt werden, dass eine komplette Emulgierung der Linse nur mit optischen Methoden insbesondere für Linsentrübungen mit einem Kataraktgrad von 2 bis 4 nicht möglich ist, da die benötigten Intensitäten der Laser die Sicherheitsstandards ( DIN EN 15004-2:2007 und DIN EN 60825-1:2008 ) überschreiten würde.Although the non-invasive aspect of the femtosecond laser is very advantageous, it has also been found that complete emulsification of the lens is not possible with optical methods, especially for lens opacities with a cataract grade of 2 to 4, because of the required intensities of the lasers the security standards ( DIN EN 15004-2: 2007 and DIN EN 60825-1: 2008 ) would exceed.

Deshalb bleiben auch Femtosekunden-Laser bei der Kataraktbehandlung nur eine ergänzende Methode zur Phakoemulsifikation, d. h. Linse mit einem Kataraktgrades von 2 bis 4 werden erst mit einem Femtosekunden-Laser „zerhackt” und danach mit einer Phako-Sonde komplett zerstört und abgesaugt. Allerdings kann aufgrund der Vorbehandlung mittels Femtosekunden-Laser die für die Emulgierung der Linse erforderliche Ultraschallenergie reduziert werden.Therefore femtosecond lasers remain only a complementary method for phacoemulsification in cataract treatment, ie. H. Lenses with a cataract grade of 2 to 4 are first "chopped" with a femtosecond laser and then completely destroyed and aspirated with a phaco probe. However, due to the pretreatment by femtosecond laser, the ultrasound energy required to emulsify the lens can be reduced.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung zu entwickeln, die die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik beseitigt und die ausgehend von den Vorteilen einer nicht-invasiven Behandlung, auf einem optischen Verfahren mittels Femtosekunden-Laser basiert. Dabei soll die Lösung bei einem einfachen Aufbau eine möglichst schnelle Behandlung realisieren und auch für Linsentrübungen mit hohem Kataraktgrad geeignet sein.Based on this, the object of the invention is to develop a solution for extracapsular surgical cataract treatment, which overcomes the disadvantages of the prior art solutions and which is based on the advantages of a non-invasive treatment on a femtosecond laser optical method. In this case, the solution should be implemented as quickly as possible with a simple structure and be suitable for lens opacities with a high cataract grade.

Die erfindungsgemäße Lösung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung weist die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebenen technischen Merkmale und Verfahrensschritte auf. Ausgestaltungsmerkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 5 und 7 bis 10 angegeben.The solution according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment has the technical features and method steps specified in claims 1 and 6. Design features are given in claims 2 to 5 and 7 to 10.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zerkleinerung (Emulsifikation) der Linse auf der Basis der Kombination von Ultraschall und Laserstrahlung eingeführt, wobei die Laserleistung und die Ultraschall Energie durch dieselbe Schnittstelle ins Auge geführt werden. Zur Fokussierung der Laserstrahlung aufs Auge ein Kontaktglas oder ein mit Flüssigkeit gefüllter Trichter mit Saugring aufgesetzt, der die opto-mechanische Schnittstelle zum Patienten darstellt. In the context of the present invention, an apparatus and a method for comminution (emulsification) of the lens are introduced on the basis of the combination of ultrasound and laser radiation, wherein the laser power and the ultrasound energy are introduced through the same interface into the eye. To focus the laser radiation on the eye, a contact glass or a funnel filled with liquid with suction ring attached, which represents the opto-mechanical interface to the patient.

Der wesentliche Vorteil der für chirurgische Eingriffe am menschlichen Auge und dabei insbesondere zur Zerkleinerung des Linsenkerns für die extrakapsuläre chirurgische Kataraktbehandlung vorgesehenen Lösung besteht darin, dass eine vollständige Zertrümmerung und Entfernung der getrübten Augenlinse mit nur einem Gerät möglich ist und zwar ohne dass eine Neupositionierung des Patienten zwischen den einzelnen Verfahrensschritten erforderlich ist. Die vorgeschlagene Lösung ist zudem für Augenlinsen unterschiedlichster Kataraktgrade gleichermaßen geeignet. Da ein automatisierter Ablauf vorgesehen ist, sind manuelle Fehler der Bediener nicht mehr möglich.The main advantage of the proposed solution for surgical procedures on the human eye, and in particular for crushing the lens core for extracapsular surgical cataract treatment solution is that a complete disintegration and removal of the opaque eye lens with only one device is possible without repositioning the patient between the individual process steps is required. The proposed solution is also suitable for eye lenses of different cataracts equally. Since an automated process is provided, manual errors of the operator are no longer possible.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung basiert auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit entsprechender Steuereinheit, wobei die optische Laser-Behandlungseinheit über einen Femtosekunden-Laser verfügt. Zusätzlich sind in der Vorrichtung eine Ultraschall-Behandlungseinheit, ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge vorhanden. Das Koppelelement stellt hierbei eine Schnittstelle zum Patientenauge dar, durch welches sich sowohl die Laserstrahlung als auch die Ultraschallwellen ausbreiten können.The device according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment is based on an optical laser treatment unit with corresponding control unit, wherein the optical laser treatment unit has a femtosecond laser. In addition, in the device, an ultrasonic treatment unit, a coupling element for coupling the respective energy of the successive treatment units used in the eye available. The coupling element in this case represents an interface to the patient's eye, through which both the laser radiation and the ultrasonic waves can propagate.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung verfügt die Ultraschall-Behandlungseinheit zur Erzeugung entsprechender Ultraschallwellen über eine Anzahl von Piezo-Elementen, die in Form eines zweidimensionalen oder eines Annular-Phased-Arrays angeordnet sind.In a first advantageous refinement, the ultrasound treatment unit has a number of piezo elements which are arranged in the form of a two-dimensional or an annular phased array for generating corresponding ultrasound waves.

Um eine Neupositionierung zwischen den einzelnen Verfahrensschritten zu vermeiden verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge. Das Koppelelement weist dafür vorzugsweise eine Kegelform auf und ist beispielsweise ein Kontaktglas oder ein flüssigkeitsgefüllter Trichter mit Saugring. Die Kegelförmige Geometrie des Koppelelementes begünstigt die Ausbreitung der Ultraschallwellen, die von den in der Form eines Arrays angeordneten Piezo-Elementen erzeugt werden. Die Symmetrieachse des Arrays verläuft dabei durch die Mitte des optischen Fensters des Koppelelementes.In order to avoid a repositioning between the individual method steps, the device according to the invention has a coupling element for coupling the respective energy of the treatment units to be used successively into the eye. The coupling element preferably has a conical shape and is for example a contact glass or a liquid-filled funnel with suction ring. The cone-shaped geometry of the coupling element favors the propagation of the ultrasonic waves generated by the arranged in the form of an array piezo elements. The symmetry axis of the array extends through the center of the optical window of the coupling element.

Zur Umlenkung der Laserstrahlung oder der Ultraschallwellen verfügt das Koppelelement über ein Element mit mindestens einer Reflektorfläche. Vorzugsweise ist das Element mit mindestens einer Reflektorfläche aus Glas oder Kristall, wie z. B. Quarz.For deflecting the laser radiation or the ultrasonic waves, the coupling element has an element with at least one reflector surface. Preferably, the element with at least one reflector surface of glass or crystal, such as. As quartz.

Die Ultraschallwellen oder die Laserstrahlung werden mit Hilfe von einem Element mit mindestens einem Reflektor umgelenkt um ins Koppelelement eingekoppelt zu werden. Die generierte Ultraschallwelle kann vorzugsweise durch die Sklera ins Auge eingekoppelt werden, um die Belastung des Hornhautendothels zu verringern. Dazu können die zur Erzeugung der Ultraschallwellen vorhandenen Piezo-Elemente ringförmig angeordnet sein.The ultrasonic waves or the laser radiation are deflected by means of an element with at least one reflector to be coupled into the coupling element. The generated ultrasound wave may preferably be injected into the eye by the sclera to reduce the loading of the corneal endothelium. For this purpose, the existing piezoelectric elements for generating the ultrasonic waves may be arranged annularly.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung wird in einem ersten Verfahrensschritt die Augenlinse durch eine optische Laserbehandlung zerkleinert. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Augenlinse durch eine Behandlung mit Ultraschall vollständig zertrümmert.In the method according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment, the eye lens is comminuted by an optical laser treatment in a first method step. In a second method step, the eye lens is completely shattered by a treatment with ultrasound.

Erfindungswesentlich ist hierbei, dass sowohl die Positionierung als auch die Modulation der in den beiden ersten Verfahrensschritten erforderlichen Energiemengen automatisch erfolgt.It is essential to the invention that both the positioning and the modulation of the energy quantities required in the first two process steps take place automatically.

Gemäß dem in der US 6,391,020 B1 beschriebenen Prinzip wirkt sich hierbei besonders vorteilhaft aus, dass die Positionierung und Modulation der im ersten Verfahrensschritt erforderlichen Energiemenge so erfolgen kann, dass definierte „Defektstellen” in der Augenlinse erzeugt werden, die die Ultraschall-Energie im zweiten Verfahrensschritt besonders effektiv absorbieren. Dadurch ist eine effektivere Zertrümmerung der Augenlinse bei geringeren Energiemengen für die Ultraschallwellen möglich.According to the in the US 6,391,020 B1 described principle has a particularly advantageous effect that the positioning and modulation of the amount of energy required in the first process step can be done so that defined "defects" are generated in the eye lens, which absorb the ultrasound energy in the second process step particularly effective. As a result, a more effective destruction of the eye lens at lower amounts of energy for the ultrasonic waves is possible.

Nach der im zweiten Verfahrensschritt erfolgten vollständigen Zertrümmerung der Augenlinse durch eine Behandlung mit Ultraschall kann in einem zusätzlichen Verfahrensschritt die Augenlinse inklusive des Kortex mittels Irrigation und Aspiration aus dem Kapselsack entfernt werden.After the complete disintegration of the eye lens in the second method step by a treatment with ultrasound, in an additional method step, the eye lens including the cortex can be removed from the capsular bag by means of irrigation and aspiration.

Wie bereits zuvor beschrieben, kann dies durch das gleichzeitige Spülen (Irrigation) und Absaugen (Aspiration) des Kapselsackinhalts mit zwei feinen Kanülen oder auch nur einem koaxialen Instrument erfolgen.As already described above, this can be done by the simultaneous rinsing (irrigation) and aspiration (aspiration) of the capsular bag contents with two fine needles or even a coaxial instrument.

Die Erfassung der dreidimensionalen Topographie des Auges kann hierbei zum Beispiel optisch auf der Basis eines OCT-Verfahrens, mit Hilfe einer Scheimpflug-Kamera oder mittels konfokaler Prinzipien erfolgen.The detection of the three-dimensional topography of the eye can here, for example, optically based on an OCT method, using a Scheimpflug camera or using confocal principles.

Es ist aber auch möglich die dreidimensionale Topographie des Auges akustisch auf der Basis von Ultraschall-Imaging zu realisieren. Für das Ultraschall-Imaging könnten die für die Emulsifikation der Augenlinse vorgesehenen Piezo-Elemente als Ultraschall-Empfänger benutzt werden.However, it is also possible to realize the three-dimensional topography of the eye acoustically on the basis of ultrasound imaging. For the ultrasound imaging, the piezo elements provided for the emulsification of the eye lens could be used as ultrasound receivers.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show:

1: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung und 1 : A schematic diagram of the device according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment and

2: Detailansichten des Koppelelementes in Form eines Kontaktglases sowie eines flüssigkeitsgefüllten Trichters mit Saugring. 2 : Detail views of the coupling element in the form of a contact glass and a liquid-filled funnel with suction ring.

Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung, die auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit einem Femtosekunden-Laser und einer entsprechender Steuereinheit basiert und über eine zusätzliche Ultraschall-Behandlungseinheit verfügt. Sowohl die beiden Behandlungseinheiten als auch die Steuereinheit befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse 1. Zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge 2 weist die Vorrichtung einen beweglichen, exakt positionierbaren Arm 3 auf, an dessen Ende ein Koppelelement 4 vorhanden ist.The 1 shows a schematic diagram of the inventive device for extracapsular surgical cataract treatment, which is based on an optical laser treatment unit with a femtosecond laser and a corresponding control unit and has an additional ultrasound treatment unit. Both the two treatment units and the control unit are located in a common housing 1 , For coupling the respective energy of the treatment units to be used one after the other into the eye 2 the device has a movable, exactly positionable arm 3 on, at the end of a coupling element 4 is available.

Zur Bedienung der im Gehäuse 1 befindlichen Steuereinheit kann eine Eingabeeinheit 5 vorhanden sein. Um die Behandlung verfolgen zu können, ist ein Monitor 6 vorgesehen, der zum Zweck der Verwendung als User-Interface auch als „Touch-Screen” ausgebildet sein kann.To operate the in the housing 1 located control unit can be an input unit 5 to be available. To be able to follow the treatment is a monitor 6 provided that for the purpose of use as a user interface can also be designed as a "touch screen".

Wie des weiteren aus der 1 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen seine Aufstandsfläche optional mittels Rollen 7 abgestützt, die dessen manuellen Transport zum und vom Einsatzort vereinfachen. Um die Vorrichtung trotz der Rollen 7 am Einsatzort in eine stabile Lage und Ausrichtung bringen zu können, kann eine Feststellbremse vorgesehen sein (zeichnerisch nicht dargestellt), die dann auch vorteilhaft so an die Schwenkbewegung des Laserarms gekoppelt ist, dass das Ausschwenken des Laserarms ausschließlich nach erfolgter Lagestabilisierung am Einsatzort möglich ist.As further from the 1 can be seen, the device according to the invention against its footprint optionally by means of rollers 7 supported, which facilitate its manual transport to and from the site. To the device despite the roles 7 To be able to bring a stable position and orientation at the site, a parking brake can be provided (not shown in the drawing), which is then also advantageously coupled to the pivoting movement of the laser arm, that the swinging out of the laser arm is possible only after the position stabilization at the site.

Die 2 zeigt Detailansichten des Koppelelementes in Form eines Kontaktglases sowie eines flüssigkeitsgefüllten Trichters mit Saugring.The 2 shows detailed views of the coupling element in the form of a contact glass and a liquid-filled funnel with suction ring.

Das Koppelelement 4 zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge 2 weist hierzu eine Kegelform auf und verfügt zur Umlenkung der Laserstrahlung 8 über ein Element mit einer Reflektorfläche 9. Im einfachsten Fall ist das Koppelelement 4 ein Kontaktglas 4' oder ein flüssigkeitsgefüllter Trichter 4” mit Saugring 10, wobei der Flüssigkeitsstand 13 mit der gestrichelten Linie dargestellt sein soll.The coupling element 4 for coupling the respective energy of the successive treatment units used in the eye 2 has a conical shape and has to redirect the laser radiation 8th over an element with a reflector surface 9 , In the simplest case, the coupling element 4 a contact glass 4 ' or a funnel filled with liquid 4 ' with suction ring 10 , where the fluid level 13 should be shown with the dashed line.

Die von einer nicht dargestellten Laserquelle in Form eines Femtosekunden-Lasers erzeugte Laserstrahlung 8 wird von einem Objektiv 11 über das Element mit der Reflektorfläche 9 und das Kontaktglas 4' auf das Auge 2 gelenkt. Zur Erzeugung der entsprechenden Ultraschallwellen 12 ist eine Anzahl von Piezo-Elementen 13 vorhanden. Durch die Anordnung der Piezo-Elementen 13 in Form eines zweidimensionalen oder eines Annular-Phased-Arrays werden die Ultraschallwellen durch das Element mit der Reflektorfläche 9 und das Kontaktglas 4' oder den flüssigkeitsgefüllter Trichter 4'' mit Saugring 10 in die Augenlinse 2' des Auges 2 fokussiert.The laser radiation generated by a not shown laser source in the form of a femtosecond laser 8th is from a lens 11 over the element with the reflector surface 9 and the contact glass 4 ' on the eye 2 directed. For generating the corresponding ultrasonic waves 12 is a number of piezo elements 13 available. Due to the arrangement of the piezo elements 13 in the form of a two-dimensional or an annular phased array, the ultrasonic waves are transmitted through the element with the reflector surface 9 and the contact glass 4 ' or the liquid-filled funnel 4 '' with suction ring 10 in the eye lens 2 ' of the eye 2 focused.

Während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung die zu entfernende Augenlinse einem ersten Verfahrensschritt durch eine optische Laserbehandlung zerkleinert wird, erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt durch eine Behandlung mit Ultraschall deren vollständig Zertrümmerung.While in the method according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment, the eye lens to be removed is comminuted by optical laser treatment in a first method step, in a second method step ultrasound treatment is carried out completely by ultrasound treatment.

Danach kann die vollständig zertrümmerte Augenlinse in einem zusätzlichen Verfahrensschritt inklusive des Kortex mittels Irrigation & Aspiration aus dem Kapselsack entfernt werden.Thereafter, the completely smashed eye lens can be removed from the capsular bag in an additional method step including the cortex by means of irrigation & aspiration.

Vorzugsweise erfolgt sowohl die Positionierung als auch die Modulation der in erforderlichen Energiemengen für die Laserstrahlung sowie die Ultraschallwellen automatisch.Preferably, both the positioning and the modulation of the required amount of energy for the laser radiation and the ultrasonic waves automatically.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin möglich, durch die Modulierung der Treibersignale der einzelnen Piezo-Elemente die genaue Position des Fokussierpunktes der Ultraschallwellen zu steuern, wodurch auch eine scannende Bewegung realisierbar ist.In this context, it is also possible to control the exact position of the focusing point of the ultrasonic waves by modulating the drive signals of the individual piezo elements, whereby a scanning movement can be realized.

Mit der vorgeschlagenen Lösung können mit Hilfe der Laserstrahlung gezielte Schnitte im Kapselsack (Kapsulorhexis) und in der Linse erzeugt werden, während insbesondere bei der Behandlung von hartem Katarakt (Grad 2 bis 4) die fokussierten Ultraschallwellen die Emulsifikation der Linse vervollständigt.With the proposed solution, targeted cuts in the capsular bag (capsulorhexis) and in the lens can be generated with the aid of the laser radiation, while in particular in the treatment of hard cataract (grades 2 to 4), the focused ultrasonic waves complete the emulsification of the lens.

Da die genaue Lage der Fokussierpunkte sowohl der Laserleistung als auch der Ultraschallenergie im Auge automatisch gesteuert wird, ist das vorgeschlagene Verfahren präziser und sicherer als die manuelle Phakoemulsifikation. Anders als bei herkömmlichen laserinduzierten Photodisruptions-Systemen können mit der hier eingeführten Vorrichtungen Augenlinsen mit Kataraktgraden bis zu 4 vollständig emulsifiziert werden.Because the exact location of the focusing points of both the laser power and the Ultrasonic energy in the eye is controlled automatically, the proposed method is more precise and safer than manual phacoemulsification. Unlike conventional laser-induced photodisruption systems, with the devices introduced here, eye lenses with cataract levels up to 4 can be completely emulsified.

Im Gegenteil zur Phakoemulsifikation wird im Rahmen der hier eingeführten Methode keine Ultraschallsonde ins Auge eingebracht. In der Kornea werden nur kleine Parazentesen geschnitten (0,1 ... 0,6 mm), die keinen Postoperativen Astigmatismus hervorrufen.In contrast to phacoemulsification, no ultrasound probe is introduced into the eye within the scope of the method introduced here. In the cornea only small paracenteses are cut (0.1 ... 0.6 mm), which do not cause postoperative astigmatism.

Die Lösung bietet weiterhin die Möglichkeit, dass die Positionierung und Modulation der im ersten Verfahrensschritt erforderlichen Energiemenge so erfolgt, dass definierte „Defektstellen” in der Augenlinse erzeugt werden, die die Ultraschall-Energie im zweiten Verfahrensschritt besonders effektiv absorbieren. Dies hat den Vorteil, einer äußerst effektiven Zertrümmerung der Augenlinse bei einer geringeren Energiemenge.The solution also offers the possibility that the positioning and modulation of the amount of energy required in the first process step takes place so that defined "defects" are generated in the eye lens, which absorb the ultrasound energy in the second process step particularly effective. This has the advantage of extremely effective fragmentation of the eye lens with a smaller amount of energy.

Dabei ist ohnehin zu berücksichtigen, dass die Leistung der Ultraschallwellen so gering sein muss, dass das Hornhautendothel nicht beschädigt wird. Da die Ultraschallwellen im Bereich der Kornea unfokussiert sind, ist im Rahmen dieser Anordnung die Belastung des Endothels durch die Ultraschallwellen ohnehin sehr gering.It should be noted anyway that the power of the ultrasonic waves must be so low that the corneal endothelium is not damaged. Since the ultrasound waves in the area of the cornea are unfocussed, the load on the endothelium by the ultrasound waves is anyway very low in the context of this arrangement.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung, basierend auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit entsprechender Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Laser-Behandlungseinheit über einen Femtosekunden-Laser verfügt und dass eine zusätzliche Ultraschall-Behandlungseinheit sowie ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge vorhanden sind.Device for extracapsular surgical cataract treatment, based on an optical laser treatment unit with corresponding control unit, characterized in that the optical laser treatment unit has a femtosecond laser and that an additional ultrasonic treatment unit and a coupling element for coupling the respective energy of the succession to Application coming treatment units are present in the eye. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Behandlungseinheit zur Erzeugung entsprechender Ultraschallwellen über eine Anzahl von Piezo-Elementen verfügt.Apparatus according to claim 1, characterized in that the ultrasonic treatment unit for generating corresponding ultrasonic waves has a number of piezo elements. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Elemente der Ultraschall-Behandlungseinheit in Form eines zweidimensionalen oder eines Annular-Phased-Arrays bzw. ringförmig angeordnet sind.Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the piezo elements of the ultrasonic treatment unit in the form of a two-dimensional or an annular phased array or are arranged annularly. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge eine Kegelform aufweist und ein Kontaktglas oder ein flüssigkeitsgefüllter Trichter mit Saugring ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the coupling element for coupling the respective energy of the successive applied treatment units into the eye has a conical shape and is a contact glass or a liquid-filled funnel with suction ring. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement über mindestens ein Element mit einer Reflektorfläche zur Umlenkung der Laserstrahlung oder der Ultraschallwellen verfügt.Apparatus according to claim 4, characterized in that the coupling element has at least one element with a reflector surface for deflecting the laser radiation or the ultrasonic waves. Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt die Augenlinse durch eine optische Laserbehandlung zerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenlinse in einem zweiten Verfahrensschritt durch eine Behandlung mit Ultraschall vollständig zertrümmert wird, wobei die Einkopplung der jeweiligen Energie ins Auge gemäß der beiden Verfahrensschritte über ein und das Selbe Koppelelement erfolgt.Method for extracapsular surgical cataract treatment, in which, in a first method step, the eye lens is comminuted by an optical laser treatment, characterized in that the eye lens is completely smashed in a second method step by a treatment with ultrasound, wherein the coupling of the respective energy into the eye according to both method steps via one and the same coupling element takes place. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Zerkleinerung der Augenlinse erforderliche optische Energie, gemäß dem ersten Verfahrensschritt von einem Femtosekunden-Laser erzeugt wird.A method according to claim 6, characterized in that the optical energy required for crushing the eye lens, according to the first method step is generated by a femtosecond laser. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur vollständigen Zertrümmerung der Augenlinse erforderliche Ultraschall-Energie, gemäß dem zweiten Verfahrensschritt von Piezo-Elementen erzeugt wird.A method according to claim 6, characterized in that the ultrasound energy required for complete disintegration of the eye lens is generated by piezoelectric elements according to the second method step. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Positionierung als auch die Modulation der in den beiden ersten Verfahrensschritten erforderlichen Energiemengen automatisch erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that both the positioning and the modulation of the energy required in the first two steps automatically takes place. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung und Modulation der im ersten Verfahrensschritt erforderlichen Energiemenge so erfolgt, dass definierte „Defektstellen” in der Augenlinse erzeugt werden, die die Ultraschall-Energie im zweiten Verfahrensschritt besonders effektiv absorbieren.A method according to claim 9, characterized in that the positioning and modulation of the amount of energy required in the first process step takes place so that defined "defects" are generated in the eye lens, which absorb the ultrasound energy in the second process step particularly effective.
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