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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Einsetzen von Intraokularlinsen in Augen sowie im Zusammenhang mit diesen Verfahren verwendbare Augenchirurgiesysteme.
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Bei einer Kataraktoperation wird die trüb gewordene natürliche Augenlinse eines Patienten entfernt und durch ein Implantat ersetzt, welches die Funktion der natürlichen Augenlinse mehr oder weniger erfüllt und die Sehtüchtigkeit des Auges weitgehend wieder herstellt. Ein solches Implantat wird als Intraokularlinse (IOL) bezeichnet. Neben den Intraokularlinsen, welche die natürliche Augenlinse ersetzen, existieren auch sogenannte phake Intraokularlinsen, welche in Ergänzung zu der bestehenden natürlichen Augenlinse in ein Auge implantiert werden, um dessen Sehtüchtigkeit zu verbessern.
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Im Rahmen der Planung eines Eingriffs zum Implantieren einer Intraokularlinse ist ein geeigneter Typ von Intraokularlinsen aus einer Reihe von verschiedenen Typen von Intraokularlinsen auszuwählen, welche am Markt erhältlich sind. Die einzelnen Typen von Intraokularlinsen unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich des Brechungsindex des verwendeten Linsenmaterials, der Krümmungsradien der Linsenflächen, des axialen Abstands der Linsenflächen, des Durchmessers, der Art der Haptik und weiterer Eigenschaften. Auch gibt es verschiedene Arten von Intraokularlinsen, wie beispielsweise Intraokularlinsen mit asphärischen Linsenflächen oder Linsenflächen, welche Freiformflächen ohne Rotationssymmetrie sind, Intraokularlinsen mit verschiedenen Zonen oder Intraokularlinsen mit diffraktiv-optischen Elementen.
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Die Auswahl des Typs von einzusetzender Intraokularlinse erfolgt üblicherweise basierend auf prä-operativ gewonnenen Werten des zu operierenden Auges, wie beispielsweise dessen Fehlsichtigkeit, der Krümmung von dessen Cornea, des Abstands zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Retina des Auges, d. h. der Augenlänge, und dem Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der natürlichen Augenlinsen, d. h. der Vorderkammertiefe, und gegebenenfalls anderen Werten. In der Praxis werden heuristisch gewonnene Formeln verwendet, um Eigenschaften der einzusetzenden Intraokularlinse in Abhängigkeit von einigen oder mehreren der oben genannten prä-operativ bestimmten Werte zu ermitteln. Beispiele für derartige Formeln sind die Haigis-Formel, die Hoffer-Formel, die Holladay-Formel und die SRK/T-Formel.
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Die Auswahl des Typs von einzusetzender Intraokularlinse anhand derartiger Formeln führt in der Praxis nicht immer zum gewünschten Erfolg, da bei einem gewissen Anteil von Patienten die gewünschte Sehfähigkeit des Auges post-operativ, d. h. nach der Durchführung des Eingriffs und nach einem Heilungsprozess der im Rahmen des Eingriffs in die Cornea des Auges eingebrachten Einschnitte, nicht erreicht wird.
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Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einsetzen einer Intraokularlinse in ein Auge und ein hierfür verwendbares Augenchirurgiesystem vorzuschlagen, mit welchem gewünschte post-operative Eigenschaften des Auges besser erreichbar sind.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Einsetzen einer Intraokularlinse in ein Auge:
- (1) ein Bestimmen wenigstens der folgenden prä-operativen Werte des Auges:
(a) ein Wert, der eine Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert,
(b) ein Wert, der einen Abstand zwischen einem Hornhautscheitel des Auges und einer Retina des Auges repräsentiert, und
(c1) ein Wert, der einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und einer Augenlinse des Auges repräsentiert;
- (2) ein Auswählen einer Intraokularlinse basierend auf den prä-operativen Werten;
- (5) ein Einsetzen der ausgewählten Intraokularlinse in das Auge;
- (6) ein Bestimmen wenigstens der folgenden intra-operativen Werte des Auges:
(c2) ein Wert, der einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Intraokularlinse repräsentiert;
- (7) ein Bereithalten eines Modells des Auges, wobei das Modell des Auges wenigstens folgende Parameter umfasst:
(a) ein Parameter, der eine Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert,
(b) ein Parameter, der einen Abstand zwischen einem Hornhautscheitel des Auges und einer Retina des Auges repräsentiert,
(c2) ein Parameter, der einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und einer Intraokularlinse repräsentiert, und
(d) ein Parameter, der eine Brechkraft einer Intraokularlinse repräsentiert;
- (8) ein Bestimmen eines Werts, der eine post-operative Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert, durch Simulation an dem Augenmodell, wobei:
(a) dem Parameter des Augenmodells, der die Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert, der bestimmte prä-operative Wert, der die Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert, zugewiesen wird,
(b) dem Parameter des Augenmodells, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Retina des Auges repräsentiert, der bestimmte prä-operative Wert, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Retina des Auges repräsentiert, zugewiesen wird,
(c2) dem Parameter des Augenmodells, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Intraokularlinse repräsentiert, der bestimmte intra-operative Wert, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Intraokularlinse repräsentiert, zugewiesen wird, und
(d) dem Parameter des Augenmodells, der die Brechkraft der Intraokularlinse repräsentiert, ein Wert zugewiesen wird, der basierend auf den prä-operativen Werten oder der ausgewählten Intraokularlinse bestimmt wird; und
- (9) ein Korrigieren der Position und/oder der Orientierung der eingesetzten Intraokularlinse oder Einsetzen einer anderen Intraokularlinse in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert, der die post-operativen Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert.
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Es werden somit sowohl prä-operativ bestimmte Werte des Auges und intra-operativ bestimmte Werte des Auges als Parameter eines Augenmodells verwendet. Dieses so erhaltene Augenmodell wird dann dazu verwendet, eine post-operativ sich ergebende Fehlsichtigkeit des Auges vorherzusagen. Diese Vorhersage kann bereits während des Eingriffs, d. h. intra-operativ, durchgeführt werden, so dass in Abhängigkeit von der bestimmten post-operativen Fehlsichtigkeit ein weiterer Verlauf des Eingriffs geplant werden kann oder eine bestehende Planung für den weiteren Eingriff abgeändert werden kann. Beispielsweise kann die bestimmte post-operative Fehlsichtigkeit des Auges mit einer gewünschten Fehlsichtigkeit des Auges verglichen werden, um zu entscheiden, ob die Position oder die Orientierung der eingesetzten Intraokularlinse zu korrigieren ist oder ob die ausgewählte und eingesetzte Intraokularlinse durch eine andere Intraokularlinse ersetzt werden soll.
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Ein Ändern der Orientierung der eingesetzten Intraokularlinse kommt insbesondere für Intraokularlinsen in Betracht, welche eine astigmatische Wirkung aufweisen. Das Korrigieren der Position der eingesetzten Intraokularlinse wird insbesondere in solchen Fällen stattfinden, in welchen beim Einsetzen der Intraokularlinse in den Kapselsack eine Komplikation entstanden ist. Ein Ersetzen der eingesetzten Intraokularlinse durch eine andere Intraokularlinse wird in der Praxis insbesondere dann erfolgen, wenn spezielle Eigenarten des Patienten dazu führen, dass das Auswählen der Intraokularlinse basierend auf den prä-operativen Werten, welches beispielsweise unter Zuhilfenahme empirisch gewonnener Formeln durchgeführt wurde, speziell für den gerade behandelten Patienten nicht erfolgreich war.
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Die in dem Verfahren verwendeten Werte, welche Eigenschaften des Auges repräsentieren, und Parameter des Augenmodells, welche Eigenschaften des Augenmodells repräsentieren, können skalare Werte aber auch Tupel sein, welche selbst mehrere skalare Werte umfassen. Beispielsweise kann der Wert, der die Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert, ein Radius einer Sphäre sein, welche die Gestalt der Cornea des Auges approximiert. Ebenso kann dieser Wert der inverse Radius dieser Sphäre sein. Darüber hinaus kann dieser Wert insbesondere im Zusammenhang mit astigmatischen Fehlsichtigkeiten des Auges ein Tupel aus zwei einzelnen Werten sein, welche Krümmungen entlang verschiedener Ebenen der Cornea repräsentieren. Weiterhin kann der Wert, der die Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert, ein Tupel mit beispielsweise mehreren Zernik-Koeffizienten sein, welche auf übliche Weise eine asphärische Gestalt der Cornea bis zu einer vorgegebenen Ordnung repräsentieren.
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Der Wert, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Augenlinse des Auges repräsentiert, kann beispielsweise prä-operativ direkt gemessen werden. Dieser Wert ist allerdings auch dadurch erhältlich, dass der Abstand zwischen dem Hornhautscheitel und der Retina des Auges gemessen wird und von diesem gemessenen Wert der gemessene Wert des Abstands zwischen der Augenlinse und der Retina abgezogen werden. Somit ist auch das Tupel aus dem Wert des Abstands zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Retina und dem Wert des Abstands zwischen der Augenlinse und der Retina ein Wert, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Augenlinse repräsentiert. Ferner kann der Wert, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Augenlinse repräsentiert, auf die Hauptebene der Augenlinse, den Scheitel der vorderen Linsenfläche oder den Scheitel der hinteren Linsenfläche oder ein anderes physikalisch vorhandenes oder mathematisch gedachtes Element der Linse bezogen sein.
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Das Modell des Auges kann auf vielfältige Weise realisiert sein. Bevorzugterweise wird das Modell des Auges unter Zuhilfenahme einer Optik-Software auf einem Computer simuliert. Beispiele für eine solche Optik-Software sind Code V, erhältlich von Synopsys, Inc., Pasadena, California, USA, und Zemax, erhältlich von Radiant Zemax, LLC, Redmond, Wasington, USA. Einer solchen Software werden typischerweise Parametersätze in einem geeigneten Format zugeführt, welche die optischen Eigenschaften des simulierten Objekts, d. h. des Auges, definieren. Zu diesen Parametern gehören insbesondere Parameter, welche die Abstände von Grenzflächen, die Brechungsindizes der zwischen den Grenzflächen vorhandenen Medien und die Krümmungen der Grenzflächen repräsentieren.
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Für das menschliche Auge wurden bereits einige derartige Modelle entwickelt, wie beispielsweise das Augenmodell nach Gullstrand. Weiteres Hintergrundwissen und Details zu möglichen Augenmodellen sind in den Artikeln
Yanqiao Huang and Duncan T. Moore, "Human eye modeling using a single equation of gradient index crystalline lens for relaxed and accommodated states", Proc. SPIE 6342, International Optical Design Conference 2006;
Jihong Feng; Hanyu Zhang; Xiaobing Wang; Aizhen Liu, "Constructing a human eye model: The cornea shape effect an optical imaging for the human eyes", 3rd International Conference an Biomedical Engineering and Informatics (BMEI), 2010, vol. 1, no., pp. 171–173, 16–18 Oct. 2010;
R. Navarro; J. Santamaría; J. Bescós, "Accommodation-dependent model of the human eye with aspherics", Journal of the Optical Society of America A, Optics and image science 09/1985, 2(8): 1273–81; und
Liou, H L, and N A Brennan, "Anatomically accurate, finite model eye for optical modeling", Journal of the Optical Society of America A, 1997, 14, no. 8: 1684–1695 angegeben.
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In einem Augenmodell kann insbesondere die Gestalt der Cornea aus einem Finite-Elemente-Modell errechnet werden, bevor sie in das Augenmodell einfließt, oder die Berechnung der Gestalt der Cornea über das Finite-Elemente-Modell kann intrinsischer Bestandteil des Augenmodells sein. Ein Beispiel für ein derartiges Finite-Elemente-Modell ist in dem Artikel
"Lower- and higher-order aberrations predicted by an optomechanical model of arcuate keratotomy for astigmatism" von R. Navarro et al., J Cataract Refract Surg 2009; 35: 158–165 beschrieben. Die Verwendung eines derartigen Finite-Elemente-Modells erlaubt es, Einschnitten in die Cornea, welche zum Einbringen von Operationswerkzeugen in das Auge, das Einführen der Intraokularlinse oder zur Korrektur von Fehlsichtigkeit in die Cornea eingebracht werden, Rechnung zu tragen.
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Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden den Parametern des Augenmodells sowohl prä-operativ bestimmte Werte als auch intra-operativ bestimmte Werte zugewiesen, um die post-operative Fehlsichtigkeit des Auges durch das Ausführen von Berechnungen an dem Augenmodell zu bestimmen. Diese Berechnungen können beispielsweise Simulationen, wie Strahldurchrechnungen (ray tracing), umfassen.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen umfassen die intra-operativ bestimmten Werte des Auges auch einen Wert, welcher durch eine Wellenfrontmessung an dem Auge gewonnen wird. Aus einem solchen Wert kann unmittelbar auf die Fehlsichtigkeit des Auges während der Operation geschlossen werden, oder der Wert kann dazu verwendet werden, die Konsistenz des verwendeten Augenmodells zu überprüfen und gegebenenfalls Parameter des Modells in Abhängigkeit von dem durch Wellenfrontmessung bestimmten Wert zu ändern. Die Wellenfrontmessung kann vor und/oder nach dem Einsetzen der Intraokularlinse durchgeführt werden.
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Insbesondere beim Einsetzen einer Intraokularlinse mit astigmatischer Wirkung ist es vorteilhaft, wenn die intra-operativ bestimmten Werte des Auges einen Wert umfassen, der durch eine Wellenfrontmessung an dem Auge gewonnen wurde, da aus einem derart gewonnen Wert einfach darauf zu schließen ist, ob die Orientierung der eingesetzten Intraokularlinse geändert werden soll oder nicht.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:
- (3) ein Anbringen einer Lidsperre an dem Auge, und zwar vor dem Einsetzen der Intraokularlinse in das Auge, und
- (10) ein Entfernen der Lidsperre, und zwar nach dem Korrigieren der Position und/oder der Orientierung der eingesetzten Intraokularlinse oder dem Einsetzen einer anderen Intraokularlinse.
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Die Lidsperre wird an dem Auge angebracht, um dieses während des Eingriffs geöffnet zu halten. Die Lidsperre übt allerdings einen gewissen Druck auf die Cornea des Auges aus, so dass diese durch den Druck der Lidsperre deformiert wird. Eine derart deformierte Cornea kann dazu führen, dass beispielsweise während des Eingriffs ausgeführte Wellenfrontmessungen an dem Auge eine vermeintliche Fehlsichtigkeit erkennen lassen, welche zu unnötigen Änderungen in der Planung des Eingriffs führen könnten. Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren werden derartige Probleme, die auf die Deformation der Cornea durch die Lidsperre zurückzuführen sind, vermieden, indem in dem zum Bestimmen der post-operativen Fehlsichtigkeit des Auges verwendeten Augenmodell der prä-operativ bestimmte Wert der Krümmung der Cornea als Parameter verwendet wird.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:
- (4) ein Einbringen wenigstens eines Einschnitts in die Hornhaut des Auges, insbesondere vor dem Einsetzen der Intraokularlinse in das Auge,
wobei das Modell des Auges ferner folgenden Parameter umfasst: - (e) einen Parameter, der eine Position und insbesondere eine Orientierung und/oder eine Länge des wenigstens einen Einschnitts in der Hornhaut des Auges repräsentiert,
und wobei - (8) bei dem Bestimmen des Werts, der die post-operative Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert,
(e) dem Parameter, der die Position und insbesondere die Orientierung und/oder die Länge des wenigstens einen Einschnitts in der Hornhaut des Auges repräsentiert, ein Wert zugewiesen wird, der basierend auf dem wenigstens einen in die Hornhaut des Auges eingebrachten Einschnitt bestimmt wird.
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Die Einschnitte in die Hornhaut des Auges können in diese eingebracht werden, um durch die Einschnitte ein Operationswerkzeug in das Innere des Auges einzuführen. Das Operationswerkzeug kann beispielsweise ein Emulsifikator zum Entfernen der natürlichen Augenlinse sein. Weiterhin kann ein Einschnitt in die Hornhaut des Auges eingebracht werden, um durch den Einschnitt die Intraokularlinse in das Auge einzuführen. Derartige Einschnitte werden vor dem Einsetzen der Intraokularlinse in das Auge in die Hornhaut eingebracht.
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Ferner können ein oder mehrere Einschnitte in die Hornhaut des Auges eingebracht werden, um die Krümmung der Cornea des Auges zu Ändern und damit Einfluss auf die Sehfähigkeit des Auges zu nehmen. Derartige Einschnitte können vor oder nach dem Einsetzen der Intraokularlinse in das Auge in dessen Hornhaut eingebracht werden.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen hierin umfasst das Modell des Auges ein Finite-Elemente-Modell der Cornea des Auges, wie es beispielsweise in dem oben genannten Artikel von R. Navarro et al. beschrieben ist.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen ist das Verfahren so gestaltet, dass
- (6) bei dem Bestimmen der intra-operativen Werte des Auges folgender Wert bestimmt wird:
(f) ein Wert, der eine Zentrierung der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert;
wobei - (7) das Modell des Auges folgenden Parameter umfasst:
(f) ein Parameter, der eine Zentrierung der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert;
und wobei - (8) bei dem Bestimmen des Werts, der die post-operative Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert,
(f) dem Parameter, der die Zentrierung der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert, der bestimmte Wert zugewiesen wird, der die Zentrierung. der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert.
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Der Wert, der die Zentrierung der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert, kann beispielsweise ein Wert sein, der einen Abstand der Mitte der Intraokularlinse von der optischen Achse des Auges beschreibt, oder/und ein Wert, der eine Rotation bzw. Orientierung einer torischen Intraokularlinse um die optische Achse beschreibt.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Einsetzen einer Intraokularlinse in ein Auge:
- (1) ein Bestimmen von prä-operativen Werten des Auges:
- (2) ein Auswählen einer Intraokularlinse basierend auf den prä-operativen Werten;
- (5) ein Einsetzen der Intraokularlinse in das Auge;
- (6) ein Bestimmen von intra-operativen Werten des Auges:
- (7) ein Bereithalten eines Modells des Auges, wobei das Modell des Auges mehrere Parameter umfasst:
- (8) ein Bestimmen eines Werts, der eine post-operative Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert, durch Simulation an dem Modell des Auges, wobei einer ersten Teilmenge der mehreren Parameter des Modells die prä-operativen Werte des Auges zugewiesen werden und einer zweiten Teilmenge der mehreren Parameter des Modells die intra-operativen Werte des Auges zugewiesen werden;
- (9) ein Korrigieren der Position und/oder der Orientierung der eingesetzten Intraokularlinse oder Einsetzen einer anderen Intraokularlinse in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert, der die post-operativen Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert.
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Gemäß spezieller Ausführungsformen hierin umfassen die prä-operativen Werte einen oder mehrere Werte aus folgenden Werten:
- (a) ein Wert, der eine Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert,
- (b) ein Wert, der einen Abstand zwischen einem Hornhautscheitel des Auges und einer Retina des Auges repräsentiert, und
- (c1) ein Wert, der einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und einer Augenlinse des Auges repräsentiert.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen hierin umfassen die intra-operativen Werte einen oder mehrere Werte aus folgenden Werten:
- (a) ein Wert, der eine Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert,
- (b) ein Wert, der einen Abstand zwischen einem Hornhautscheitel des Auges und einer Retina des Auges repräsentiert,
- (c2) ein Wert, der einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Intraokularlinse repräsentiert,
- (e) ein Wert, der basierend auf wenigstens einem in die Hornhaut des Auges eingebrachten Einschnitts bestimmt wird, und
- (f) ein Wert, der eine Zentrierung der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung umfasst
ein Augenchirurgiesystem eine Benutzerschnittstelle;
ein Messsystem, welches dazu konfiguriert ist, an einem Auge wenigstens prä-operative Werte und intra-operative Werte zu bestimmen;
ein erstes Rechenmodul, welches dazu konfiguriert ist, einen Wert zu bestimmen, welcher eine Intraokularlinse repräsentiert, und zwar basierend auf prä-operativen Werten;
ein zweites Rechenmodul, welches dazu konfiguriert ist, einen Wert zu bestimmen, der eine post-operative Fehlsichtigkeit eines Auges repräsentiert, und zwar durch Simulation an einem Modell des Auges, wobei das Modell des Auges mehrere Parameter umfasst; und
eine Steuerung, welche dazu konfiguriert ist,
- (1) von dem Messsystem bestimmte prä-operative Werte einzulesen,
- (2) das erste Rechenmodul zu veranlassen, basierend auf den prä-operativen Werten den Wert zu bestimmen, welcher die Intraokularlinse repräsentiert,
- (5) die Benutzerschnittstelle zu veranlassen, den Wert, welcher die Intraokularlinse repräsentiert, darzustellen;
- (6) das Messsystem zu veranlassen intra-operative Werte zu bestimmen;
- (8) das zweite Rechenmodul zu veranlassen, den Wert zu bestimmen, der die post-operative Fehlsichtigkeit des Auges repräsentiert, wobei einer ersten Teilmenge der mehreren Parameter des Modells die prä-operativen Werte des Auges zugewiesen werden und einer zweiten Teilmenge der mehreren Parameter des Modells die intra-operativen Werte des Auges zugewiesen werden; und
- (9) die Benutzerschnittstelle zu veranlassen, den Wert, welcher die Fehlsichtigkeit repräsentiert, darzustellen.
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Das Augenchirurgiesystem kann ein integral oder ein verteilt angeordnetes System sein. Bei der Ausführung als verteilt angeordnetes System kann das Messsystem zum Bestimmen der prä-operativen Werte verschieden sein von und an einem anderen Ort angeordnet sein als das Messsystem zum Bestimmen der intra-operativen Werte. Darüber hinaus kann die Steuerung als verteiltes System realisiert sein, welches mehrere Komponenten an verschiedenen Orten aufweist, welche über geeignete Datenverbindungen, wie beispielsweise ein Computernetzwerk, miteinander verbunden sind. Das erste und das zweite Rechenmodul können beispielsweise als Software-Module realisiert sein, welche auf einem oder mehreren Computern laufen, die in die Steuerung integriert sind oder außerhalb der Steuerung angeordnet sind und mit der Steuerung über geeignete Datenleitungen in Verbindung stehen.
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Das erste Rechenmodul kann beispielsweise dazu konfiguriert sein, den Wert, der die Intraokularlinse repräsentiert, unter Zuhilfenahme der Haigis-Formel, der Hoffer-Formel, der Holladay-Formel und der SRK/T-Formel oder einer anderen Berechnungsweise zu bestimmen. Der Wert, der die Intraokularlinse repräsentiert, kann beispielsweise einen Brechungsindex oder eine Materialbezeichnung des für die Linse der Intraokularlinse verwendeten Materials, ein Krümmungsradius einer oder beider Oberflächen der Intraokularlinse sein, oder der Wert kann auch eine Bezeichnung für den Typ der zu verwendenden Intraokularlinse sein, unter dem die betreffende Intraokularlinse im Handel vertrieben wird.
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Das zweite Rechenmodul kann dazu konfiguriert sein, ein Optikrechenprogramm, wie beispielsweise Code V oder Zemax, auszuführen. Insbesondere kann das zweite Rechenmodul auch dazu konfiguriert sein, ein Finite-Elemente-Modell auszuführen, welches die Gestalt der Cornea des Auges simuliert.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, eine vorbestimmte Eingabe eines Benutzers in die Benutzerschnittstelle abzuwarten, bevor das Messsystem veranlasst wird, die prä-operativen Werte zu bestimmen, und/oder die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine vorbestimmte Eingabe eines Benutzers in die Benutzerschnittstelle abzuwarten, bevor das Messsystem veranlasst wird, die intra-operativen Werte zu bestimmen.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen kann das Messsystem zum Bestimmen des Wertes, der die Krümmung der Cornea des Auges repräsentiert, ein Keratoskop oder ein OCT-Messgerät umfassen.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen kann das Messsystem zum Bestimmen des Werts, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Retina des Auges repräsentiert, ein OCT-Messgerät, ein Ultraschall-Messgerät und/oder ein Schichtgrenzen-Messgerät umfassen.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen kann das Messsystem zum Bestimmen des Werts, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Augenlinse repräsentiert, oder/und des Werts, der den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der Intraokularlinse repräsentiert, ein OCT-Messgerät oder ein oder Schichtgrenzen-Messgerät umfassen.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen kann das Messsystem zum Bestimmen des Werts, der die Zentrierung der Intraokularlinse in dem Auge repräsentiert, ein Wellenfront-Messgerät oder ein Ametropie-Messgerät umfassen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Augenchirurgiesystems gemäß einer Ausführungsform; und
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2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Einsetzen einer Intraokularlinse in ein Auge, welches mit dem in 1 gezeigten Augenchirurgiesystem ausführbar ist.
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches Komponenten eines Augenchirurgiesystems 1 schematisch darstellt. Unter Zuhilfenahme des Augenchirurgiesystems 1 kann ein nachfolgend anhand der 2 erläutertes Verfahren zum Einsetzen einer Intraokularlinse in ein Auge ausgeführt werden. Hierzu umfasst das Augenchirurgiesystem 1 eine Steuerung 3, eine Benutzerschnittstelle 5, ein erstes Messsystem 7 zum Bestimmen von prä-operativen Werten eines Auges, ein zweites Messsystem 9 zum Bestimmen von intra-operativen Werten des Auges, ein erstes Rechenmodul 11 zum Auswählen einer Intraokularlinse und ein zweites Rechenmodul 13 zum Bestimmen einer post-operativen Fehlsichtigkeit.
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Das Augenchirurgiesystem 1 kann als verteiltes System aufgebaut sein, indem beispielsweise das erste Messsystem 7 und das zweite Messsystem 9 separate Systeme sind, die an verschiedenen Orten angeordnet sind und zu verschiedenen Zeiten von unter Umständen auch verschiedenen Bedienpersonen benutzt werden, um Messungen an einem Auge eines Patienten vorzunehmen. Von dem ersten Messsystem 7 und dem zweiten Messsystem 9 erzeugte Messwerte werden als Messdaten an die Steuerung 3 übermittelt. Hierbei können die Daten in einem geeigneten Speicher zwischengespeichert werden, der in dem jeweiligen Messsystem 7, 9, in der Steuerung 3 oder an einem anderen Ort vorhanden ist. Ebenfalls kann die Steuerung 3 als verteiltes System ausgebildet sein und wenigstens teilweise in eines der Messsysteme 7, 9 integriert sein oder wenigstens teilweise auch separat von diesen angeordnet sein.
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Die Benutzerschnittstelle 5 kann beispielsweise eine Anzeige, wie etwa einen Bildschirm, zur Ausgabe und Darstellung von Daten und ein Eingabemedium, wie etwa eine Tastatur oder eine Maus, zur Eingabe von Daten umfassen. Auch die Benutzerschnittstelle kann als verteiltes System aufgebaut sein, indem ein Teil der Funktionalität der Benutzerschnittstelle in das erste Messsystem 7, ein anderer Teil der Funktionalität in das Messsystem 9 und ein weiterer Teil der Funktionalität in ein weiteres System, wie beispielsweise einen Teil der Steuerung, integriert ist.
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Das erste Rechenmodul 11 und das zweite Rechenmodul 13 sind als Software-Module realisiert, welche auf einem oder mehreren Computern laufen, wobei auf diesen Computern auch weitere Software laufen kann, welche Funktionen der Steuerung 3, der Benutzerschnittstelle 5, des ersten Messsystems 7 und des zweiten Messsystems 9 bereitstellt.
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Das mit dem Augenchirurgiesystem 1 ausführbare Verfahren zum Einsetzen einer Intraokularlinse in ein Auge wird nachfolgend anhand des Flussdiagramms der 2 erläutert.
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Aufgabe des Verfahrens ist es, in ein Auge eines Patienten eine Intraokularlinse einzusetzen. Das Einsetzen einer Intraokularlinse ist beispielsweise dadurch angezeigt, dass sich in dem Auge eine Katarakt entwickelt hat, die natürliche, getrübte Augenlinse entfernt und durch ein Implantat, d. h. eine Intraokularlinse, ersetzt werden soll. Eine weitere Möglichkeit kann darin liegen, dass an dem Auge eine Fehlsichtigkeit vorliegt, welche der Patient nicht oder nicht ganz durch Brillengläser korrigieren möchte. Dann kann, zusätzlich zur natürlichen Augenlinse, ein Implantat, d. h. eine sogenannte phake Intraokularlinse, in dem Auge platziert werden, um die Fehlsichtigkeit zu korrigieren.
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Im Rahmen eines entsprechenden Eingriffs zum Einsetzen einer Intraokularlinse in das Auge ist zunächst ein geeigneter Typ von Intraokularlinsen auszuwählen. Auf dem Markt sind verschiedene Typen von Intraokularlinsen erhältlich, die sich hinsichtlich Hersteller, optischer Eigenschaften, wie etwa der Brechkraft, und der Haptiken unterscheiden. Die aktuell zur Verfügung stehenden Typen von Intraokularlinsen sind dem Augenchirurgiesystem 1 bekannt und beispielsweise in einer Datenbank 51, auf welche die Steuerung 3 oder das erste Rechenmodul 11 Zugriff hat, gespeichert.
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Um den geeigneten Typ von Intraokularlinse für ein spezielles Auge auszuwählen, sind vor dem Eingriff Messungen an dem Auge durchzuführen, um die optischen Eigenschaften des Auges zu bestimmen und auf der Grundlage dieser optischen Eigenschaften den geeigneten Typ an Intraokularlinse so auszuwählen, dass das Auge nach dem Eingriff eine gewünschte Sehfähigkeit bzw. eine gewünschte Fehlsichtigkeit aufweist.
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In einem Schritt 53 werden vor dem Eingriff mit dem ersten Messsystem 7 Messungen an dem Auge durchgeführt, um prä-operative Werte zu erhalten. Diese prä-operativen Werte repräsentieren jeweils Eigenschaften des Auges vor dem Eingriff.
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Insbesondere werden in dem Schritt 53 durch Messungen eine Vielzahl von Werten erzeugt. Insbesondere sind dies ein Wert 55, welcher die Krümmung der Cornea repräsentiert, ein Wert 57, welcher den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel und der Linse des Auges repräsentiert, und ein Wert 59, welcher einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel und der Retina des Auges repräsentiert.
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Zur Bestimmung dieser Werte kann das erste Messsystem 7 eine Vielzahl von Vorrichtungen umfassen. Beispielsweise kann die Krümmung der Cornea mit Hilfe eines Keratoskops oder eines OCT-Messgeräts bestimmt werden, der Abstand zwischen dem Hornhautscheitel und der Augenlinse kann beispielsweise durch ein OCT-Messgerät oder ein Schichtgrenzen-Messgerät bestimmt werden, und der Abstand zwischen dem Hornhautscheitel und der Retina kann beispielsweise mit Hilfe eines OCT-Messgeräts, eines Ultraschall-Messgeräts oder eines Schichtgrenzen-Messgeräts bestimmt werden. Insbesondere können diese Werte mit Hilfe eines Messsystems gemessen werden, welches unter der Bezeichnung IOL-Master von Carl Zeiss Meditec, Jena, Deutschland, erhältlich ist.
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Neben den in
2 dargestellten Werten
55,
57 und
59 können weitere prä-operative Werte, welche Eigenschaften des Auges repräsentieren, vor dem Eingriff gewonnen werden. Beispielsweise kann durch eine Wellenfrontmessung, zum Beispiel mit einem aus
EP 2 103 249 A1 bekannten System, ein Wert bestimmt werden, der die Fehlsichtigkeit des Auges sehr gut repräsentiert.
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In Abhängigkeit von den prä-operativen Werten 55, 57, 59 und gegebenenfalls weiteren Werten wird in einem Schritt 61 ein geeigneter Typ von Intraokularlinse ausgewählt. Diese Auswahl kann mit Hilfe des ersten Rechenmoduls 11 erfolgen. Hierzu werden dem Rechenmodul 11 von der Steuerung 3 die prä-operativen Werte 55, 57, 59 übermittelt, und das Rechenmodul 11 hat Zugriff auf die Datenbank 51, in welcher Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Typen von Intraokularlinsen gespeichert sind. Das Rechenmodul 11 wählt dann den Typ von Intraokularlinse aus, welcher, wenn ein Exemplar dieses Typs von Intraokularlinse in das Auge eingesetzt wurde, unter Zugrundelegung der prä-operativen Werte die gewünschte post-operative Sehfähigkeit des Auges am besten erzielt. Hierzu führt das Rechenmodul 11 geeignete Berechnungen durch. Diese Berechungen können einer Auswertung geeigneter Formeln, wie beispielsweise der Haigis-Formel, der Hoffer-Formel, der Holladay-Formel und der SRK/T-Formel umfassen. Darüber hinaus kann das Rechenmodul auch optische Rechnungen mit Hilfe einer geeigneten Optik-Software, wie beispielsweise Code V oder Zemax vornehmen. Als Ergebnis der Berechnungen übermittelt das erste Rechenmodul 11 Daten an die Steuerung 3, welche den geeigneten Typ von Intraokularlinse repräsentieren. Diese Daten können optische Eigenschaften der Intraokularlinse, wie beispielsweise deren Brechkraft, oder eine Produktbezeichnung des Typs von Intraokularlinse umfassen. Die Steuerung veranlasst daraufhin die Benutzerschnittstelle 5 den geeigneten Typ von Intraokularlinse darzustellen, so dass eine Bedienperson diese Darstellung wahrnehmen und ein Exemplar des Typs von Intraokularlinse beispielsweise aus einem Lager beschaffen kann. In einem Schritt 63 wird die ausgewählte Intraokularlinse in das Auge des Patienten eingesetzt. Falls sich in dem Auge eine Katarakt entwickelt hat, wird die bestehende getrübte Augenlinse vor dem Einsetzen der Intraokularlinse entfernt. Hierzu werden ein oder mehrere Einschnitte in die Hornhaut des Auges eingebracht, und durch die Einschnitte wird das Arbeitsende eines Emulsifikationsgeräts in das Auge eingeführt, um die bestehende Augenlinse zu zertrümmern und deren Bestandteile abzusaugen. Die Intraokularlinse wird durch einen weiteren in die Hornhaut des Auges eingebrachten Einschnitt in das Auge eingeführt.
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Ferner können Einschnitte in die Hornhaut eingebracht werden, um die Krümmung der Cornea gezielt zu beeinflussen, dass eine Fehlsichtigkeit des Auges reduziert wird.
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Nach dem Einsetzen der Intraokularlinse wird diese in einem Schritt 65 in dem Kapselsack oder vor dem Kapselsack positioniert und orientiert.
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Nun ist es wünschenswert, einen bis dahin entstandenen Erfolg des Eingriffs zu überprüfen, um den Eingriff bei ausreichendem Erfolg abzuschließen oder bei nicht ausreichendem Erfolg fortzusetzen, um mit Hilfe von weiteren Schritten den zu erwartenden Erfolg zu verbessern. Hierzu werden in einem Schritt 67 während des Eingriffs mit Hilfe des zweiten Messsystems 9 Messungen an dem Auge vorgenommen, um intra-operative Werte zu erzeugen, welche Eigenschaften des Auges repräsentieren.
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Die intra-operativen Werte umfassen einen Wert 69, welcher einen Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Auges und der in das Auge eingesetzten Intraokularlinse repräsentiert, einen Wert 71, der eine Zentrierung der eingesetzten Intraokularlinse relativ zu dem Auge repräsentiert, und einen Wert 73, welcher eine Konfiguration und Geometrie der in die Hornhaut des Auges eingebrachten Einschnitte repräsentiert.
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Das zweite Messsystem
9 kann zur Ermittlung der Werte
69,
71,
73 und weiterer intra-operativer Werte eine Vielzahl von Vorrichtungen umfassen. Beispielsweise kann zur Bestimmung des Werts
69, welcher den Abstand zwischen dem Hornhautscheitel und der Intraokularlinse repräsentiert, ein OCT-Messgerät, ein Ultraschall-Messgerät oder ein Schichtgrenzen-Messgerät eingesetzt werden. Zur Bestimmung des Werts
71, welcher die Zentrierung der Intraokularlinse repräsentiert, kann beispielsweise ein OCT-Messgerät oder ein Wellenfront-Messgerät eingesetzt werden. Ein solches Gerät ist beispielsweise in
EP 2 103 249 A1 beschrieben.
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Der Wert 73, welcher die in die Hornhaut des Auges eingeführten Einschnitte repräsentiert, kann beispielsweise von dem Benutzer über die Benutzerschnittstelle 5 eingegeben werden. Hierzu umfasst der Wert 73 typischerweise mehrere Einzelwerte, welche die Anordnung der Einschnitte an der Hornhaut und die Länge und die Krümmung der Einschnitte repräsentieren.
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Basierend auf den intra-operativen Werten 69, 71, 73 und einigen der prä-operativen Werte, nämlich dem Wert 55, der die Krümmung der Cornea repräsentiert, und dem Wert 59, der den Abstand des Hornhautscheitels von der Retina des Auges repräsentiert, wird in einem Schritt 75 die zu erwartende post-operative Fehlsichtigkeit des Auges unter Zuhilfenahme des zweiten Rechenmoduls 13 bestimmt. Hierzu werden dem Rechenmodul 13 die zu verwenden intra-operativen Werte 69, 71, 73 und prä-operativen Werte 55, 59 zugeführt. Das Rechenmodul 13 umfasst eine Optik-Software, wie beispielsweise Code V oder Zemax, um die optischen Eigenschaften des Auges nach dem Eingriff unter Zugrundelegung der prä-operativen und der intra-operativen Werte zu bestimmen. Das Rechenmodul 13 kann ebenfalls eine Finite-Elemente-Software umfassen, um die Gestalt der Cornea nach dem Eingriff vorherzusagen. Basierend auf der bestimmten post-operativen Fehlsichtigkeit wird in einem Schritt 77 eine Entscheidung getroffen, wie weiterverfahren werden soll. Stimmt die bestimmte post-operative Fehlsichtigkeit mit einer gewünschten Fehlsichtigkeit überein, kann erwartet werden, dass die post-operativen Eigenschaften des Auges die Erwartung erfüllen. Dann kann der Eingriff abgeschlossen werden, indem die hierfür notwendigen Maßnahmen an dem Auge vorgenommen werden und der Verlauf des Eingriffs in einem Schritt 79 dokumentiert wird. Anhand der hierbei erzeugten Dokumentation kann dann später, beispielsweise einige Wochen nach dem Eingriff, überprüft werden, ob die erreichte post-operative Fehlsichtigkeit mit der in dem Schritt 75 bestimmten zu erwartenden post-operativen Fehlsichtigkeit übereinstimmt oder davon abweicht. Basierend auf den hierbei gewonnenen Erkenntnissen kann dann auch das in dem Rechenmodul 13 verwendete Augenmodell verbessert werden.
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Die in dem Schritt 75 bestimmte post-operative Fehlsichtigkeit kann darauf hindeuten, dass die eingesetzte Intraokularlinse in dem Auge falsch positioniert oder orientiert ist. Dann wird mit einem Schritt 81 fortgefahren, um geeignete Information an der Benutzerschnittstelle 5 darzustellen, woraufhin die Bearbeitung mit dem Schritt 65 des Positionierens und Orientierens der Intraokularlinse fortgesetzt wird. Dann kann der Vorgang des Bestimmens der intra-operativen Werte in dem Schritt 67 und des Bestimmens der post-operativen Fehlsichtigkeit in dem Schritt 75 und die Entscheidung 77 wiederholt werden, bis der Eingriff zufriedenstellend abgeschlossen werden kann.
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Die bestimmte post-operative Fehlsichtigkeit kann jedoch auch erkennen lassen, dass mit der eingesetzten Intraokularlinse das gewünschte Ergebnis nicht erzielt werden kann und dass eventuell mit einem anderen Typ von Intraokularlinse ein besseres Ergebnis erzielt werden könnte. Dann wird nach der Entscheidung 77 mit einem Schritt 83 fortgefahren, in welchem ein anderer Typ von Intraokularlinse mit Hilfe des ersten Rechenmoduls 11 ausgewählt wird. Hierzu werden dem Rechenmodul 11 die prä-operativen Werte und die intra-operativen Werte zugeführt, und basierend auf diesen Werten wird das Rechenmodul 11 einen geeigneten Typ von Intraokularlinse vorschlagen, wie dies vorangehend im Zusammenhang mit dem Schritt 61 erläutert wurde. Daraufhin wird die bereits eingesetzte Intraokularlinse aus dem Auge entfernt und eine Intraokularlinse des in dem Schritt 83 bestimmten Typs in dem Schritt 63 in das Auge eingesetzt. Daraufhin können die Schritte 65 des Positionierens und Orientierens der Intraokularlinse, 67 des Bestimmens der intra-operativen Werte, 75 des Bestimmens der post-operativen Fehlsichtigkeit und die Entscheidung 77 erneut durchlaufen werden, bis ein gewünschtes Ergebnis des Eingriffs zu erwarten ist und dieser abgeschlossen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2103249 A1 [0052, 0058]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Yanqiao Huang and Duncan T. Moore, ”Human eye modeling using a single equation of gradient index crystalline lens for relaxed and accommodated states”, Proc. SPIE 6342, International Optical Design Conference 2006 [0013]
- Jihong Feng; Hanyu Zhang; Xiaobing Wang; Aizhen Liu, ”Constructing a human eye model: The cornea shape effect an optical imaging for the human eyes”, 3rd International Conference an Biomedical Engineering and Informatics (BMEI), 2010, vol. 1, no., pp. 171–173, 16–18 Oct. 2010 [0013]
- R. Navarro; J. Santamaría; J. Bescós, ”Accommodation-dependent model of the human eye with aspherics”, Journal of the Optical Society of America A, Optics and image science 09/1985, 2(8): 1273–81 [0013]
- Liou, H L, and N A Brennan, ”Anatomically accurate, finite model eye for optical modeling”, Journal of the Optical Society of America A, 1997, 14, no. 8: 1684–1695 [0013]
- ”Lower- and higher-order aberrations predicted by an optomechanical model of arcuate keratotomy for astigmatism” von R. Navarro et al., J Cataract Refract Surg 2009; 35: 158–165 [0014]
- R. Navarro et al. [0023]
