DE102013106920A1

DE102013106920A1 - Gerätesystem und Verfahren zur Phakoemulsifikation

Info

Publication number: DE102013106920A1
Application number: DE102013106920.7A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kühnert; Mark Bischoff
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2014-05-22
Also published as: US20140052113A1; US20200179164A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerätesystem zur Phakoemulsifikation, umfassend eine Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung zum Zerschneiden des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, zur Vorderkapselöffnung der Augenlinse und zum Einbringen eines Zugangsschnittes zur Augenlinse, eine Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke und eine Beobachtungseinrichtung. Das erfindungsgemäße Gerätesystem ist vor allem im Zusammenhang mit Kataraktoperationen vorteilhaft nutzbar. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Phakoemulsifikation. Die Beobachtungseinrichtung ist zur Beobachtung des Operationsbereiches, zur visuellen Überwachung der Operationsschritte und zur Kontrolle der Operationsergebnisse vorgesehen, und eine Steuereinrichtung dient zur Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung sowie zur Ansteuerung der Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung in Abhängigkeit von Parameter des zu behandelnden Auges oder von jeweils auszuführenden Operationsschritten. In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätesystems sind ein Operationsmikroskop (3) und die Einrichtung (2) als Baueinheit (9) räumlich zusammengefasst, während eine Femtosekunden-Lasereinrichtung (1) einerseits und die Baueinheit (9) andererseits räumlich voneinander getrennt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerätesystem zur Phakoemulsifikation, umfassend eine Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung, die zum Zerschneiden des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, zur Vorderkapselöffnung der Augenlinse (auch als Eröffnungsschnitt oder Kapsulorhexis bezeichnet) und zum Einbringen eines Zugangsschnittes zur Augenlinse ausgebildet ist, eine Einrichtung zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke durch den Zugangsschnitt hindurch, und eine Beobachtungseinrichtung. Das erfindungsgemäße Gerätesystem ist vor allem im Zusammenhang mit Kataraktoperationen vorteilhaft nutzbar. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Phakoemulsifikation.
Unter Phakoemulsifikation sind die Zerstückelung der Augenlinse und die anschließende Absaugung der Linsenbruchstücke mittels einer Saugspülvorrichtung. Mit den Begriffen „Katarakt“ oder „Grauer Star“ wird eine Trübung der Augenlinse bezeichnet. Die Kataraktoperation ist das derzeit übliche medizinische Verfahren zum Ersetzen der getrübten Linse durch ein künstliches Linsenimplantat und damit zur chirurgischen Behandlung des grauen Stars. (aus Wikipedia unter den Stichworten „Katarakt" und „Phakoemulsifikation"; 30. Juli 2012)
Man unterscheidet bei Kataraktoperationen zwei verschiedene Vorgehensweisen:

1. Eine nur noch in Ausnahmefällen angewandte Methode bestand lange Zeit darin, am äußeren Rand der Hornhaut (Cornea) bzw. der angrenzenden Lederhaut (Sclera) einen langen Einschnitt zu machen und die gesamte Linse entweder mit oder ohne die Linsenkapsel zu entfernen.
2. eine neuere Methode besteht darin, nach kreisrunder Eröffnung (Durchmesser etwa 5 mm) des vorderen Kapselblattes die Linse mittels Ultraschall unter Schonung der übrigen Kapsel zu zertrümmern und die Trümmer abzusaugen. Anschließend wird in den dann leeren Kapselsack eine Kunstlinse aus elastischem Material eingesetzt. Das Einsetzen der Kunstlinse erfolgt in zusammengeklapptem oder gerolltem Zustand durch einen etwa 2,5 bis 3 mm großen Schnitt am Rand der Hornhaut, wonach sich die Kunstlinse im Kapselsack entfaltet.

Entwickelt wurde die Phakoemulsifikation mittels Ultraschall um das Jahr 1967 von Charles Kelman. Seither wurde sie hauptsächlich bezüglich der Größe der Schnitte in den Augapfel weiter entwickelt. Kleinere Schnitte wurden insbesondere mit Er:YAG-Lasern erzeugt.
Im Zuge der Weiterentwicklung wurde die Energie des Er:YAG-Lasers mittels einer Lichtleitfaser durch den Zugangsschnitt hindurch an die Linse herangeführt und das Linsenmaterial – anstelle der Zerstörung mittels Ultraschall – nun infolge des Laser-Energieeintrags durch Ablatieren abgetragen. Diese Verfahrensweise hat zwar den Vorteil eines im Vergleich zur Ultraschall-Phakoemulsifikation wesentlich geringeren Energieeintrags in das Auge, nachteilig ist jedoch die für die Laser-Phakoemulsifikation benötigte längere Behandlungszeit, die abhängig von der Linsenhärte um das Drei- bis Elffache länger sein kann (H. Höh, A. Gamael „Derzeitiger Stand der Erbiumlaserphakoemulsifikation"; Opthalmologe, 2002, 99:188–192; Springer Verlag 2002).
Durch Einführung der Femtosekunden-Lasertechnik in die Kataraktchirurgie konnte die Reproduzierbarkeit des Eröffnungsschnittes und des Zugangsschnittes verbessert werden, so dass gegenwärtig mit hoher Sicherheit für den Patienten minimalinvasive Operationstechnologien wie die Microincision cataract surgery (MICS) möglich sind, für die jedoch besonders kleine Zugangsschnitte erforderlich sind.
In DE 10 2010 022 298 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserungen der Durchführung und des Ergebnisses von Kataraktoperationen mittels Lasertechnik beschrieben. Diese Vorrichtung weist neben einer Laserquelle ein Operations- oder Stereomikroskop auf, und an dem Operations- oder Stereomikroskop ist ein Modul befestigbar, mit dem die Laserstrahlung, vorzugsweise im Femto- oder Picosekundenbereich, in den Mikroskop-Strahlengang eingekoppelt werden kann. Die Lasertechnik dient hierbei dazu,

– den Augenraum bei niedriger Energie dreidimensional abzuscannen, um ein dreidimensionales Bild des Augenraumes zu gewinnen, ein Schneidmuster an dem dreidimensionalen Bild zu orientieren und einen optimalen Schnittabstand entsprechend der Kataraktdichte zu ermitteln, so dass die Linse mit verhältnismäßig niedriger Ultraschall-Energie zerstört werden kann,
– die Linse anhand des gewonnenen Schneidmusters unter visueller Kontrolle zu zerschneiden, und
– eine vorderseitige Öffnung in den Kapselsack zu schneiden.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Geräte zur Phakoemulsifikation so weiterzuentwickeln, dass minimalinvasive Operationstechnologien mit hoher Sicherheit für den Patienten bei zugleich verringerter Behandlungszeit effizient möglich sind. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, den Energieeintrag ins Auge weiter zu verringern. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem diese Aufgabe erreichbar ist.
Erfindungsgemäß ist bei einem Gerätesystem der eingangs beschriebenen Art die Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung des Operationsbereiches, zur visuellen Überwachung der Operationsschritte und zur Kontrolle der Operationsergebnisse vorgesehen und ausgebildet, und es ist eine Steuereinrichtung vorhanden, die zur Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung sowie zur Ansteuerung der Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung in Abhängigkeit von Parameter des zu behandelnden Auges und/oder in Abhängigkeit von jeweils auszuführenden Operationsschritten ausgebildet ist.
In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätesystems sind die Beobachtungseinrichtung und die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung als Baueinheit räumlich zusammengefasst, während die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung einerseits und die Baueinheit aus Beobachtungseinrichtung und Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung andererseits räumlich voneinander getrennt angeordnet sind. Diese Ausführung ermöglicht es, die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung in einem Raum unterzubringen, in dem die Sterilitätsanforderungen geringer sind als in einem Raum, in dem sich die Baueinheit aus Phacoemulsifikationseinrichtung und Mikroskop befindet, wie weiter unten an einem Ausführungsbeispiel erläutert ist.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätesystems sind die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung als Baueinheit räumlich zusammengefasst, während die Beobachtungseinrichtung einerseits und die Baueinheit aus Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung und Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung andererseits räumlich voneinander getrennt angeordnet sind.
Diese Ausführung ist unter technischen Aspekten vorteilhaft: Die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung führt dem Linsenmaterials zur Zerkleinerung Energie zu. Hierbei kann es sich beispielsweise um optische Strahlung oder mechanische Schwingungen handeln. Eine genaue Dosierung der Energie ist wichtig für Sicherheit und Wirksamkeit der Vorrichtung. Module zur Bereitstellung von Energie und der Überwachung von Messgrößen, wie beispielsweise von Strahlungsparametern sind deshalb notwendig und können technisch aufwandgering sowohl für die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung als auch für die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung angewendet werden. Wenn die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung eine Laservorrichtung beinhaltet, können die technischen Mittel zur Laserstrahlungserzeugung für Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung einerseits und Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung andererseits zumindest teilweise gemeinsam genutzt werden. Auf diese Weise bleibt zudem die Beobachtungseinrichtung einfach, flexibler einsetzbar und wird nicht durch zusätzliche technische Ausrüstung mechanisch beeinträchtigt.
Im Rahmen der Erfindung liegen außer den bisher genannten beiden Ausführungsformen auch andere Ausführungsformen bezüglich der räumlichen Trennung oder Zusammenfassung von Bestandteilen des Gerätesystems, so beispielsweise auch die Zuordnung einzelner Komponenten der Beobachtungseinrichtung zur Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und/oder zur Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung oder Unterbringung einzelner Komponenten der Beobachtungseinrichtung in gesonderten Räumen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Beobachtungseinrichtung elektronische und optoelektronische Komponenten umfasst, wie Kamera, Übertragungseinrichtungen für Bilddaten, sowie Mittel zur Bildwiedergabe und Bildauswertung.
Optional ist eine Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung zur Erzeugung eines Zugangsschnitt vorgesehen, der sich von der hinteren Augenkammer beginnend durch die vordere Augenkammer bis in die Augenhornhaut hinein erstreckt, ohne die Augenhornhaut vollständig nach außen hin zu durchtrennen, wobei die Augenhornhaut an dieser Position eine Restdicke von vorzugsweise 20 µm bis 80 µm aufweist. Der Vorteil besteht darin, dass auf diese Weise der Bulbus noch nicht geöffnet wird und die Gefahr des Eintrags von Verunreinigungen in das Auge zunächst ausgeschlossen ist.
Das von hinten beginnende Schneiden, d.h. das Schneiden von Innen nach Außen, ist vorteilhaft, da so eine Beeinflussung durch bereits geschnittenes Gewebe vermieden wird. Vorteilhafter Weise schließt sich dabei das Schneiden des Zugangsschnittes mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung direkt an das Zerschneiden des Linsenmatarials an. So ist es möglich den Zerkleinerungsschnitt direkt in den Zugangsschnitt übergehen zu lassen.
Die Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung kann weiterhin in der Weise vorgesehen sein, dass ein Markierungsschnitt in die Oberfläche der Augenhornhaut im Bereich des nicht geöffneten Zugangsschnittes eingebracht wird, und im Bereich der Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung Mittel zur vollständigen Durchtrennung der Augenhornhaut und damit zur Öffnung des Zugangsschnittes unter Orientierung am Markierungsschnitt vorhanden sind.
Bevorzugt weist die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung eine ablatierende Lasereinrichtung auf, die vorzugsweise mit einer Er:Yag-Laserquelle ausgestattet ist. Alternativ kann anstelle der ablatierenden Lasereinrichtung auch eine traditionelle Ultraschall-Phacoeinheit eingesetzt werden. Die ablatierende Lasereinrichtung wird zur Zerkleinerung der bereits mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung zu Linsenbruchstücken zerschnittenen Linsensubstanz genutzt, und zwar vorzugsweise dann, wenn Linsenbruchstücke aufgrund ihrer Größe die Absaugung bzw. Aspiration behindern.
Die Lichtleitfaser ist so angeordnet, dass Linsenbruchstücke, die die Eintrittsöffnung des Aspirationskanals zusetzen und so die Absaugung erschweren oder blockieren, der ablatierenden Laserstrahlung ausgesetzt werden. Durch das hohe Absorptionsvermögen des Linsengewebes werden die Linsenbruchstücke weiter zerkleinert und können dann problemlos abgesaugt werden. Das Zusetzen der Eintrittsöffnung des Aspirationskanals kann beispielsweise auch dann vorkommen, wenn das mittels der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung in kleine Teile geschnittene Linsengewebe nicht vollständig getrennt wurde. Das alleinige Ansaugen reicht dann meist nicht aus, um diese Verstopfung aufzulösen.
Diesbezüglich ist die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung – wie bei der Phakoemulsifikation an sich üblich – mit Mitteln zur Aspiration und zur Irregation ausgestattet, und es sind ein Aspirationskanal und ein Irregationskanal vorhanden. Optional ist eine Einrichtung zur Messung des Irregations- und Aspirationsdrucks während der Phakoemulsifikation vorhanden, um aus dem Messergebnis schließen zu können, ob Linsenbruchstücken aufgrund ihrer Größe ihre Absaugung behindern, und es ist eine Ansteuerung der ablatierenden Lasereinrichtung zwecks Zerkleinerung von Linsenbruchstücken in Abhängigkeit vom Irregations- und Aspirationsdruck vorgesehen. Vorteilhaft ist zur Abstrahlung der Laserenergie in die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke eine Lichtleitfaser vorhanden.
Alternativ können Irregations- und der Aspirationskanal in einem Handstück zusammengefasst sein, oder der Irregationskanal und der Aspirationskanal sind gesonderten, zur getrennten Einführung in das Auge ausgebildeten Handstücken zugeordnet. Im erstgenannten Fall sind die Austrittsöffnung des Irregationskanals und die Lichtabstrahlfläche der Lichtleitfaser vorteilhaft in der Nähe bzw. im Bereich der Eintrittsöffnung des Aspirationskanals positioniert. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Lichtleitfaser relativ zum Aspirationskanal in Abstrahlrichtung verschiebbar ist, so dass mit der Verschiebung die Lichtabstrahlfläche der Lichtleitfaser bis an die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke heran gebracht werden können und so ein effizienter Energieeintrag in die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke vorgenommen werden kann. Nachdem die Behinderung aufgelöst ist, kann die Lichtleitfaser wieder zurückgezogen werden, so dass wieder die gesamte Eintrittsöffnung zur Verfügung steht.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, das Vorschieben und Zurückziehen der Lichtleitfaser automatisch zu steuern. Wird eine Verstopfung anhand der Veränderung der Druckverhältnisse am Irrigations- und/oder am Aspirationskanal detektiert, wird ein Steuersignal generiert, das über einen Antrieb das Vorschieben der Lichtleitfaser veranlasst. Auch kann automatisch die Aussendung eines oder mehrerer Pulse veranlasst werden, sobald die Lichtleitfaser das blockierende Linsenbruchstück erreicht.
In den Erfindungsgedanken eingeschlossen sind jedoch auch Ausgestaltungen, bei denen die Lichtabstrahlfläche der Lichtleitfaser innerhalb der Austrittsstelle des Irregationskanals angeordnet und die Verschiebung der Lichtabstrahlfläche der Lichtleitfaser gemeinsam mit der Austrittsstelle des Irregationskanals bis an die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke heran vorgesehen ist.
Der Durchmesser der aus Irregationskanal und Laserkanal bestehenden Zuführung kann dabei kleiner sein als der Durchmesser des Aspirationskanals. Damit lassen sich die Austrittsöffnung des Irregationskanals und die Laserabstrahlfläche in die Eintrittsöffnung des Aspirationskanals einordnen. Auch auf diese Weise ist es möglich den Laser so einzusetzen, dass Linsenbruchstücke, die den Aspirationskanal blockieren, gezielt aufgelöst werden können. In dieser Ausführung sind besonders kleine Zugangsschnitte möglich. Bevorzugt beträgt der Außendurchmesser des Aspirationskanals weniger als 1,2 mm. Der Außendurchmesser des Irregationskanals beträgt dabei etwa 90% des Innendurchmessers des Aspirationskanals.
Die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung ist ausgestattet mit einer Quelle für Laserstrahlung mit Pulslängen im Femtosekundenbereich von 100 fs bis 1000 fs, Pulsenergien von 0,1 µJ bis 10 µJ und Repetitionsfrequenzen von 50 kHz bis 5 MHz oder mit einer Quelle für Laserstrahlung mit Pulslängen im Picosekundenbereich von 1 ps bis 20 ps, Pulsenergien von 1 µJ bis 200 µJ und Repetitionsfrequenzen von 25 kHz bis 200 kHz. Die Wellenlänge der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung beträgt bevorzugt 0,8 µm bis 1,6 µm, besonders bevorzugt jedoch 1,0 µm bis 1,1 µm. Die ablatierende Lasereinrichtung der Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung sollte vorzugsweise eine Quelle für Laserstrahlung mit einer etwa doppelten bis fünffachen, bevorzugt jedoch zwei- bis dreifachen der Wellenlänge der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung aufweisen. Besonders bevorzugt weist diese Strahlungsquelle eine Wellenlänge im Bereich von 2,7 µm bis 3,4 µm auf. Als Laserquellen kommen beispielsweise Er:YAG Laser mit einer Wellenlänge von 2,94 µm, Er:YSGG Laser mit einer Wellenlänge von 2,79 µm und He-Ne Laser mit einer Wellenlänge von 3,39 µm in Betracht, aber auch die Verwendung von Ho:YAG Lasern mit einer Wellenlänge von 2,08 µm und von TM:YAG Lasern mit einer Wellenlänge von 2,01 µm liegt im Rahmen der Erfindung.
Optional ist eine Ansteuerung der ablatierenden Lasereinrichtung zur Aussendung einer Laserstrahlung mit einer solchen Anzahl von Pulsen vorgesehen, die die Entstehung von Kavitationsblasen im Bereich der Linsenbruchstücke bewirkt. Mittels dieser Kavitationsblasen wird alternativ oder ergänzend zur ablatierenden Lasereinrichtung eine Zerkleinerung der Linsenbruchstücke vorgenommen, soweit dies hinsichtlich der Aspiration erforderlich ist. Über die Entstehung solcher Kavitationsblasen wird von Mrochen et al in „Zur Entstehung von Kavitationsblasen bei der Erbium:YAG-Laser-Vitrektomie", Opthalmologe 2001 – 98: 163–167, Springer Verlag 2001 berichtet, wobei es hier jedoch um die Entwicklung von Strategien zur Vermeidung der Kavitationsblasen bei der Er:YAG-Laser-Vitrektomie geht.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Kavitationsblasen besonders dazu geeignet sind, Verstopfungen im Aspirationskanal sowie Blockierungen der Eintrittsöffnung durch große Linsenbruchstücke aufzulösen. Um mit möglichst niedrigem Energieeintrag Kavitationsblasen zu erzeugen, wird mit möglichst kurzen Pulsdauern gearbeitet. Vorzugsweise liegt die Impulsdauer im Bereich von 20 µs bis 200 µs, besonders bevorzugt in einem Bereich von 30 µs bis 130 µs. Auf diese Weise lassen sich schon mit Pulsenergien unterhalb von 10 mJ Kavitationsblasen generieren.
Im Rahmen der Erfindung liegt es weiterhin, das Gerätesystem auszustatten mit einer Patientenaufnahme zum Positionieren eines Patienten in verschiedenen Behandlungsbereichen des Systems, wie beispielsweise zunächst im Behandlungsbereich der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und anschließend im Behandlungsbereich der Baueinheit aus Beobachtungseinrichtung und Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung, oder zunächst im Behandlungsbereich der Baueinheit aus der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und der Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung und erst danach im Bereich der Beobachtungseinrichtung.
Wie weiter oben bereits erwähnt, ist es häufig von Vorteil, den Behandlungsbereich der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und den Behandlungsbereich der Baueinheit aus Beobachtungseinrichtung und Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung in gesonderten Räumen unterzubringen, die sich hinsichtlich ihrer Sterilitätsanforderungen unterscheiden, wobei in dem der Baueinheit aus Beobachtungseinrichtung und Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung zugeordneten Raum die Anforderungen an einen sterilen Operationsraum erfüllt sind, während die Sterilitätsanforderungen im Raum mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung geringer sind.
Die Beobachtungseinrichtung kann ausgebildet sein

– als Mikroskop, vorzugsweise in Form eines Operationsmikroskops,
– als optoelektronische Einrichtung, beispielsweise bestehend aus Kamera, Übertragungseinrichtungen für Bilddaten und Mitteln zur Bildwiedergabe und Bildauswertung, oder
– als Einrichtung aus einer Kombination von optischen, elektronischen oder optoelektronischen Komponenten.

In den Erfindungsgedanken eingeschlossen sind ausdrücklich auch Ausführungsvarianten, bei denen der Durchmesser der Lichtleitfaser maximal dem halben Innendurchmesser des Aspirationskanals entspricht, und das Schneiden der Linse mittels der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung in Linsenbruchstücke vorgesehen ist, deren maximale räumliche Ausdehnung kleiner oder gleich dem halben Durchmesser der Eintrittsöffnung des Aspirationskanals ist. So kann das Schneiden der Linse mittels der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung in Linsenbruchstücke vorgesehen sein, deren maximale räumliche Ausdehnung 0,6 mm beträgt, während der Innendurchmesser des Aspirationskanals über seine gesamte Länge hinweg kleiner als 1,2 mm ausgeführt ist, so dass die Linsenbruchstücke durch den gesamten Aspirationskanal hindurch transportierbar sind.
Auch kann die Lichtleitfaser innerhalb einer Hülse verschiebbar angeordnet sein. In diesem Fall entspricht der Außendurchmesser der Hülse maximal dem halben Innendurchmesser des Aspirationskanals an der Eintrittsstelle der abzusaugenden Linsenbruchstücke. Alternativ zu einer einzigen Lichtleitfaser können auch mehrere Lichtleitfasern vorgesehen und beispielsweise mit ihren Lichtaustrittsflächen in der Stirnfläche des Aspirationskanals verteilt angeordnet sein.
Weiter hin liegen Ausführungsvarianten im Rahmen der Erfindung, bei denen der Aspirationskanal sich in Absaugrichtung konisch erweiternd ausgebildet ist, mit andern Worten: der Innendurchmesser des Aspirationskanals ist an seiner Eintrittsöffnung kleiner als in einer vorgegebenen Entfernung von der Eintrittsöffnung. Dies hat den Vorteil, dass sich zu große Linsenbruchstücke, die an die Eintrittsöffnung gesaugt worden sind und damit die Absaugung blockieren, dort gezielt der Ablation unterworfen werden können, da sie sich in definierter Lage zur Abstrahlfläche für die ablatierende Laserstrahlung befinden. Wenn sie diese Engstelle dann passiert haben, ist ein Zusetzen an nachgeordneten Elementen des Absaugsystems praktisch ausgeschlossen.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zur Phacoemulsifikation, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Zerschneiden des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis), und Einbringen eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels einer Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung, und
b) nachfolgend die Absaugung der Linsenbruchstücke durch den Zugangsschnitt hindurch, wobei der Absaugung zunächst eine Zerkleinerung der Linsenbruchstücke vorgeordnet ist, die aufgrund ihrer Größe die Absaugung behindern.

In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die der Absaugung optional vorgeordnete Zerkleinerung der Linsenbruchstücke mittels einer ablatierenden Lasereinrichtung, vorzugsweise mithilfe einer Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von 2,9 µm. Für diese Strahlung besitzt Augengewebe ein besonders hohes Absorptionsvermögen.
Die Zerkleinerung der Linsenbruchstücke wird dabei vorteilhaft in Abhängigkeit vom Druck vorgenommen, der während der Absaugung der Linsenbruchstücke und der Irregation bzw. Zuführung einer Flüssigkeit innerhalb des Kapselsacks gemessen wird, und die Laserenergie wird unmittelbar in Linsenbruchstücke eingestrahlt, die zu einer Erhöhung des Irregations- und Aspirationsdruckes führen, indem sie aufgrund ihrer Größe die Aspiration behindern. Diesbezüglich können Aspirationskanal und Irregationskanal mit Drucksensoren versehen sein. Auch aus der Erfassung der Strömungsbilanz (auch als „inflow to outflow balance“ bezeichnet) können Informationen zur Steuerung der ablatierenden Lasereinrichtung gewonnen werden.
Bevorzugt wird ein Zugangsschnitt erzeugt, der sich von der hinteren Augenkammer beginnend durch die vordere Augenkammer bis in die Augenhornhaut hinein erstreckt, wobei die Augenhornhaut nicht vollständig nach außen hin durchtrennt wird, sondern Augenhornhaut mit einer Restdicke von vorzugsweise 20 µm bis 80 µm verbleibt. Das von hinten beginnende Schneiden, d.h. das Schneiden von Innen nach Außen, ist vorteilhaft, da so eine Beeinflussung durch bereits geschnittenes Gewebe vermieden wird. Vorteilhafter Weise schließt sich dabei das Schneiden des Zugangsschnittes mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung direkt an das Zerschneiden des Linsenmatarials an. So ist es möglich den Zerkleinerungsschnitt direkt in den Zugangsschnitt übergehen zu lassen.
Optional wird im Bereich des nicht geöffneten Zugangsschnittes ein Markierungsschnitt in die Oberfläche der Augenhornhaut eingebracht, und die vollständige Durchtrennung der Augenhornhaut zwecks Öffnung des Zugangsschnittes wird unter Orientierung an diesem Markierungsschnitt vorgenommen.
In diesem Zusammenhang besteht eine weitere vorteilhafte Verfahrensweise darin, das Einbringen des noch nicht geöffneten Zugangsschnittes einerseits und die vollständige Durchtrennung der Augenhornhaut zwecks Öffnung des Zugangsschnittes in getrennten Räumen vorzunehmen, wobei sich diese Räume bezüglich ihrer Sterilitätsanforderungen unterscheiden und in dem Raum, in dem die vollständige Öffnung des Zugangsschnittes vorgenommen wird, die Anforderungen an einen sterilen Operationsraum erfüllt sind, während die Sterilitätsanforderungen in dem Raum, in dem der nicht geöffnete Zugangsschnitt und gegebenenfalls der Markierungsschnitt vorgenommen werden, geringer sind.
Die Durchtrennung der Augenhornhaut bzw. die Öffnung des Zugangsschnittes kann sowohl durch Ablation des Hornhautgewebes mittels der ablatierenden Lasereinrichtung oder auch, wie bisher im Stand der Technik, manuell, bevorzugt mittels OP-Messer, vorgenommen werden.
Es wurde für Er:YAG-Laser beobachtet, dass sich bei der Aussendung von mehreren Pulsen hintereinander Kavitationsblasen bilden, die bewirken, dass die Zersetzung des Gewebes nicht am Austritt der Laserstrahlung, sondern am gegenüberliegenden Ende der Kavitationsblase stattfindet. Es liegt deshalb auch im Rahmen der Erfindung diese Blasenbildung in einem gesonderten Verfahrensschritt zu nutzen. Kommt es zu einer Verstopfung am Aspirationskanal, muss nicht die Lichtleitfaser an die Eingangsöffnung des Aspirationskanals eingeführt werden, sondern der Laser kann gezielt so angesteuert werden, dass er mehrere Pulse abgibt, die die Eingangsöffnung aufgrund der Wirkung der Kavitationsblasen wieder freilegen.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Linse mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung in Linsenbruchstücke mit einem maximalen Durchmesser zu schneiden, der etwas kleiner oder gleich ist dem halben Innendurchmesser des Aspirationskanals ist. So können mehrere Linsenbruchstücke gleichzeitig abgesaugt werden. Wird es erforderlich, dass die Lichtleitfaser zur Auflösung von Verstopfungen vorgeschoben wird oder im vorgeschobenen Modus betrieben wird, bleibt dabei genug Raum, um neben der Lichtleitfaser weiterhin Linsenbruchstücke absaugen zu können.
Prinzipiell ist es auch möglich, die Linse mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung in noch kleinere Linsenbruchstücke zu zerteilen. Jedoch würde in diesem Fall die für das Zerteilen der Linse benötigte Zeit deutlich ansteigen. Außerdem leidet die Effizienz des Zerteilungsprozesses der Linse, wenn zu viele Schnitte getätigt werden, da die Schnitte selbst zu störenden Streuzentren für weitere Schnitte werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Gerätesystems zur Phacoemulsifikation in einer ersten Ausführungsform, wobei eine Beobachtungseinrichtung in Form eines Operationsmikroskops und die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung als Baueinheit räumlich zusammengefasst sind,
2 eine Ausführungsvariante des Aspirationskanals mit einer Eintrittsöffnung für die abzusaugenden Linsenbruchstücke, in die sowohl die Austrittsöffnung für eine in das Auge zuzuführende Irregationsflüssigkeit als auch die Laserenergie-Abstrahlfläche einer Lichtleitfaser integriert sind,
3 eine Seitenansicht des Aspirationskanals mit einem sich in Absaugrichtung konisch erweiterndem Innendurchmesser,
4 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Gerätesystems zur Phacoemulsifikation in einer zweiten Ausführungsform, wobei die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung und die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung als Baueinheit räumlich zusammengefasst sind.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Gerätesystems. Erkennbar sind

– eine Femtosekunden-Lasereinrichtung 1, ausgebildet zum Zerschneiden der Linse eines Patientenauges in Linsenbruchstücke, zur Vorderkapselöffnung der Augenlinse und zum Einbringen eines Schnittes in den Augapfel, der als Zugang zur Augenlinse dient,
– eine Einrichtung 2 zum Zerkleinern der Linsenbruchstücke und zu deren Absaugung durch den Zugangsschnitt hindurch, und
– ein Operationsmikroskop 3 zur Beobachtung des Operationsbereiches, visuellen Überwachung der Operationsschritte und Kontrolle der Operationsergebnisse.

Die hier beispielsweise vorgesehene Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 ist mit einer Quelle für Laserstrahlung mit Pulslängen von 100 fs bis 1000 fs, Pulsenergien von 0,1 µJ bis 10 µJ und Repetitionsfrequenzen von 50 kHz bis 500 kHz ausgestattet.
Die Einrichtung 2 zum Zerkleinern der Linsenbruchstücke und zu deren Absaugung umfasst eine ablatierende Lasereinrichtung 4, die vorzugsweise mit einer Er:Yag-Laserquelle ausgestattet ist, und eine Aspirations- und Irregationseinheit 5 mit einem Aspirationskanal 6 zum Absaugen der Linsenbruchstücke und einem Irregationskanal 7 zum Zuführen einer Irregationsflüssigkeit in die hintere Augenkammer. Der Aspirationskanal 6 und der Irregationskanal 7 sind mit einem Handstück (zeichnerisch nicht dargestellt) verbunden, das zur manuellen Einführung beider Kanalenden in die hintere Augenkammer bzw. die Augenlinse dient. Das Einführen der Kanalenden in das Auge kann mit dem Operationsmikroskop 3 beobachtet und kontrolliert werden.
Weiterhin ist eine Messeinrichtung 8 zur Ermittlung des aktuellen Irregations- und Aspirationsdruckes während der Absaugung der Linsenbruchstücke und der Zuführung der Irregationsflüssigkeit vorhanden.
In der hier beispielhaft beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätesystems sind die Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung 2 und das Operationsmikroskop 3 als eine Baueinheit 9 räumlich zusammengefasst, während die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 räumlich von der Baueinheit 9 aus Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung 2 und Operationsmikroskop 3 getrennt ist.
Es ist eine Patientenaufnahme 10 vorhanden, die so ausgebildet ist, dass der Patient wahlweise im Behandlungsbereich der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 oder im Behandlungsbereich der Baueinheit 9 behandlungsbereit positionierbar ist. Zu diesem Zweck sind Position und Ausrichtung der Patientenaufnahme 10 relativ zu der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 und zur Baueinheit 9 veränderbar. Die Änderung der Position und Ausrichtung ist hier beispielhaft durch Schwenken um eine Achse 11 vorgesehen.
Eine Steuereinrichtung 12 ist über nicht näher bezeichnete Signalwege mit der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1, der Zerkleinerungs- und Absaugeinrichtung 2, der Messeinrichtung 8 und der Patientenaufnahme 10 verbunden und dient zu deren Ansteuerung in Abhängigkeit von Parametern des zu behandelnden Auges und/oder in Abhängigkeit von den jeweils auszuführenden Operationsschritten.
Aus 2 ist eine Ausführungsvariante des Aspirationskanals mit einer Eintrittsöffnung 13 für die abzusaugenden Linsenbruchstücke ersichtlich, in die sowohl die Austrittsöffnung 14 für eine in das Auge zuzuführende Irregationsflüssigkeit als auch die Abstrahlfläche 15 einer Lichtleitfaser integriert sind, über die die ablatierende Laserstrahlung eingebracht wird.
3 zeigt eine Seitenansicht des Aspirationskanals 6 mit einem sich in Pfeilrichtung A, der Absaugrichtung, konisch erweiterndem Innendurchmesser im Eintrittsbereich E.
Das in 1 bis 3 beispielhaft beschriebene Gerätesystem wird vorzugsweise wie folgt betrieben: Mit der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 wird die Augenlinse zerteilt, der Eröffnungsschnitt und der Zugangsschnitt eingebracht. Dabei wird der Zugangsschnitt jedoch nicht geöffnet, sondern vom Augeninneren her bis lediglich kurz unter die Hornhautoberfläche geführt. Dies hat den Vorteil, dass der Bulbus noch nicht geöffnet und somit die Gefahr des Eintrags von Verunreinigungen in das Auge ausgeschlossen wird. Für diesen Verfahrensschritt wird die Patientenaufnahme 10 mit dem zu behandelnden Patienten in die in 1 anhand von Volllinien dargestellte Position und Ausrichtung gebracht. Das Auge des Patienten ist dabei behandlungsgerecht in Relation zum Strahlengang der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 platziert.
In dieser Position wird mittels der Steuereinrichtung 12 ein Steuersignal generiert, das die Identitätsprüfung des Auges und den Andockvorgang des Auges an die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 veranlasst. Beim Andockvorgang wird die Patientenliege an den Strahlungskanal der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 herangefahren und das Auge automatisch hochgenau zum Strahlungskanal positioniert. Waren Identitätsprüfung, Andocken und exaktes Ausrichten erfolgreich, wird die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 für die Verfahrensschritte Zerschneiden der Linse, das Einbringen des Eröffnungsschnittes und das Einbringen des Zugangsschnittes freigegeben.
Zum Zerschneiden der Linse wird die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 so angesteuert, dass Linsenteile entstehen, deren Durchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser der Eintrittsöffnung 13 des Aspirationskanals 6 sind.
Die Ansteuerung der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 zum Einbringen des Zugangsschnittes erfolgt so, dass der Zugangschnitt nur bis kurz unter die Hornhautoberfläche erfolgt. Die Restdicke wird dabei in einem Bereich von 20 µm bis 80 µm so gewählt, dass ein Eintrag von Verunreinigungen in das Innere des Auges ausgeschlossen ist. Andererseits ist die Restdicke nur so stark, dass ein vollständiges Öffnen des Auges in einem weiteren Arbeitsgang unkompliziert in einfacher Weise möglich ist und beispielsweise mit der ablatierenden Lasereinrichtung 5 schnell ablatiert und abtransportiert werden kann.
Der Wertebereich von 20 µm bis 80 µm für die Restdicke gilt beispielsweise für eine Länge des Zugangsschnittes von 1,5 mm bis 2 mm. Für geringere Schnittlängen des Zugangsschnittes sind kleinere Restdicken sinnvoll und liegen im Rahmen der Erfindung.
Ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt eine Ansteuerung der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 so, dass zusätzlich zu dem unterhalb der Hornhautoberfläche geführten, nicht geöffneten Zugangsschnitt ein Schnitt in die Hornhautfläche eingebracht wird, der als Markierungsschnitt und damit als Hilfsmittel für die spätere vollständige Öffnung Zugangsschnittes dient. Optional kann der Markierungsschnitt nach Entfernung des Kontaktglases vom Auge zusätzlich bioverträglich eingefärbt werden. Vorteilhaft kann der Markierungsschnitt so versetzt zum Zugangsschnitt angeordnet wird, dass sich der Zugangschnitt nach der Operation wieder optimal verschließt.
In einer Ausführung der Erfindung ist eine Einheit zur Erfassung eines Bildes vorgesehen. Mit dieser Einheit ist es möglich, die Lage des Markierungsschnittes bezüglich anderer Augenmerkmale zu erfassen. So kann die Lage des Markierungsschnittes bei der späteren Öffnung des Zugangsschnittes auch dann wieder bestimmt werden, wenn der Markierungsschnitt bei der Öffnung des Zugangsschnittes nicht oder nicht mehr eindeutig erkennbar ist.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, mittels der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 in der Hornhaut zwischen dem inneren Ende des noch ungeöffneten Zugangsschnittes und dem Ende des äußeren Markierungsschnittes Perforationsblasen oder Minischnitte zu generieren, die das Gewebe so vorbereiten, dass die spätere Öffnung des Zugangsschnittes genau entlang der Markierung erfolgt. Auch wenn der Zugangsschnitt auf diese Weise bereits weitgehend vorbereitet ist. So bleibt das Auge unter dem Gesichtspunkt der Sterilität noch geschlossen. Andererseits lässt sich der Zugang später einfach herstellen, da nur noch wenige Mikrometer Hornhautmaterial zu entfernen sind.
Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 so anzusteuern, dass zusätzlich zu dem Zugangsschnitt und dem Markierungsschnitt Dehnungsschnitte in die Hornhaut eingebracht werden. Die Dehnungsschnitte werden so in die Oberfläche der Hornhaut eigebracht, dass keine oder nur geringe Spannungen beim Einführen des Aspirationskanals 6 entstehen. Solche Dehnungsschnitte erweisen sich besonders dann als vorteilhaft, wenn der in das Auge einzuführende Endabschnitt E des Aspirationskanals 6 konisch auslaufend geformt ist. In diesem Fall kann der Zugangsschnitt besonders klein sein. Die Schnittlänge wird bevorzugt so gewählt, dass sie gleich oder geringfügig größer als der Außendurchmesser des einzuführenden Kanals ist. Wird nun der Kanal-Endabschnitt tiefer in die Linse hinein bewegt, dienen die Dehnungsschnitte dazu, dass sich der Zugangsschnitt leicht dem größer werdenden Außendurchmesser öffnet.
Besteht bei dem Patienten ein Astigmatismus, ist es vorteilhaft die Phakoemulsifikation bimanuell mit getrenntem Aspirationskanal 6 und Irregationskanal 7 durchzuführen. Da Schnitte in der Hornhaut bekanntlich Einfluss auf den Astigmatismus haben, ist es von Vorteil die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 so anzusteuern, dass der dabei erzeugte Zugangsschnitt einem bestehenden Astigmatismus entgegen wirkt. Auf diese Weise ist es möglich, einfachere sphärische Intraokularlinsen zu implantierten und komplizierte asphärische Intraokularlinsen zu vermeiden.
Anschließend an die vorgenannten Verfahrensschritte wird das Auge des Patienten wieder freigegeben und die Patientenaufnahme 10 mit dem Patienten zur Schwenkung um die Achse 11 angesteuert, so dass das Patientenauge im Bildfeld des Operationsmikroskops 3 platziert wird. Bevorzugt wird der nun folgende Verfahrensschritt zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke erst dann freigegeben, wenn die Identität und Positionierung des Auges positiv ermittelt wurde. Dazu kann der in die Hornhautoberfläche eingebrachte Markierungsschnitt dienen.
Unter dem Operationsmikroskop 3 erfolgt nun die vollständige Öffnung des Zugangsschnittes. Dazu wird die Einrichtung 2 zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke so angesteuert, dass das Hornhautgewebe außerhalb des noch geschlossenen Zugangsschnittes mittels der ablatierenden Lasereinrichtung 4 ablatiert und das ablatierte Gewebe sofort über den Aspirationskanal 6 abgesaugt wird. Wurde der Zugangsschnitt vorher perforiert oder wurden Minischnitte in die Hornhaut angebracht, kann die Öffnung des Zugangsschnittes z.B. auch mit einem Operationsmesser vorgenommen werden, da nur noch wenig Gewebe zu durchdringen ist bzw. das Gewebe hinreichend Schwachstellen für ein sauberes Eindringen des Operationsmessers aufweist.
Nach vollständiger Öffnung des Zugangsschnittes beginnt die Entfernung der Linsenbruchstücke. Dazu wird die Aspirations- und Irregationseinheit 5 angesteuert, mittels der Messeinrichtung 8 werden die Druckverhältnisse erfasst und bei Druckanstieg die ablatierende Lasereinrichtung 4 so angesteuert, dass nur solange Laserstrahlung abgestrahlt wird, bis die Druckverhältnisse wieder einen vorgegebenen Sollwert erreicht haben. Die Aktivierung des Er:Yag-Lasers erfolgt somit immer dann, wenn es zu einer Verstopfung des Aspirationskanals 6 durch Linsenbruchstücke kommt. Durch die Laserstrahlung des Er:Yag-Lasers werden die Linsenbruchstücke, die die Absaugung behindern, zerkleinert und die so zerkleinerten Linsenbruchstücke und können unbehindert abgesaugt werden.
Da der Durchmesser der Lichtleitfaser kleiner sein kann als der Durchmesser einer üblich verwendeten Ultraschall-Sonde, ist es möglich, den in das Auge eingebrachten Schnitt sehr klein auszuführen und somit einen minimalinvasiven Eingriff zu ermöglichen. Es ist selbstverständlich abweichend davon auch möglich, anstelle der Verwendung einer Ultraschall-Sonde mit kleinerem Durchmesser die Absauggeschwindigkeit zu erhöhen.
Als Handstück mit dem Aspirationskanal 6 und dem Irregationskanal 7 und der Lichtleitfaser kann ein steriles Einmalprodukt verwendet werden. Zu diesem Zweck ist eine geeignete Schnittstelle vorgesehen, die ein unkompliziertes Auswechseln ermöglicht.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Gerätesystems können der Behandlungsbereich der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 und der Behandlungsbereich der Baueinheit 9 aus Operationsmikroskop 3 und der Einrichtung 2 zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke in gesonderten Räumen untergebracht sein, die sich hinsichtlich ihrer Sterilitätsanforderungen unterscheiden. Wenn mit der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 ausschließlich nur nicht geöffnete Zugangsschnitte eingebracht werden, sind für diesen Raum niedrigere Sterilitätsanforderungen zu erfüllen. Somit müsste nur der Raum, in dem unter dem Operationsmikroskop 3 die Phakoemulsifikation der Linse und das Einsetzen der Intraokularlinse vorgenommen werden, die Erfordernisse eines sterilen Operationssaals erfüllen.
4 zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Gerätesystems zur Phacoemulsifikation in einer zweiten Ausführungsform. Hierbei sind die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung 1 und die Einrichtung 2 zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke als Baueinheit 16 räumlich zusammengefasst, während eine Beobachtungseinrichtung, beispielhaft wiederum als Operationsmikroskop 3 ausgebildet, weder in die Baueinheit 16 integriert noch unmittelbar mit dieser verbunden ist. Jedoch sind sowohl die Baueinheit 16 aus der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung 1 und der Einrichtung 2 zum Zerkleinern und Absaugen als auch das Operationsmikroskop 3 in der Patientenumgebung so angeordnet, dass sie gleichzeitig oder zeitlich unmittelbar nacheinander zum Einsatz kommen können.
Im Übrigen werden für gleiche technische Mittel auch die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in 1. So ist auch hier beispielsweise Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 vorgesehen, die mit einer Quelle für Laserstrahlung mit Pulslängen von 100 fs bis 1000 fs, Pulsenergien von 0,1 µJ bis 10 µJ und Repetitionsfrequenzen von 50 kHz bis 500 kHz ausgestattet ist.
Eine Einrichtung 2 zum Zerkleinern der Linsenbruchstücke und zu deren Absaugung umfasst eine ablatierende Lasereinrichtung 4, vorzugsweise mit einer Er:Yag-Laserquelle, und eine Aspirations- und Irregationseinheit 5 mit einem Aspirationskanal 6 zum Absaugen der Linsenbruchstücke und einem Irregationskanal 7 zum Zuführen einer Irregationsflüssigkeit in die hintere Augenkammer. Der Aspirationskanal 6 und der Irregationskanal 7 sind mit einem Handstück (zeichnerisch nicht dargestellt) verbunden, das zur manuellen Einführung beider Kanalenden in die hintere Augenkammer bzw. die Augenlinse dient. Eine Messeinrichtung 8 dient zur Ermittlung des aktuellen Irregations- und Aspirationsdruckes während der Absaugung der Linsenbruchstücke und der Zuführung der Irregationsflüssigkeit.
Es ist eine Patientenaufnahme 10 vorhanden, die so ausgebildet ist, dass der Patient im Behandlungsbereich der Baueinheit 16 behandlungsbereit positionierbar ist. Das Operationsmikroskop 3 kann jederzeit, insbesondere zur Kontrolle der Ergebnisse der einzelnen Operationsschritte, hinzugezogen werden.
Eine Steuereinrichtung 12 ist über nicht näher bezeichnete Signalwege mit der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1, der Einrichtung 2 zum Zerkleinern und Absaugen und der Messeinrichtung 8 verbunden und dient zu deren Ansteuerung in Abhängigkeit von Parametern des zu behandelnden Auges und/oder in Abhängigkeit von den jeweils auszuführenden Operationsschritten. Wie durch Pfeilrichtung angedeutet, ist auch ein Informationsfluss vom Operationsmikroskop 3 zur Steuereinrichtung 12 vorgesehen, so dass Beobachtungsergebnisse in zu generierende Steuersignale für die Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 und die Einrichtung 2 zum Zerkleinern und Absaugen einfließen können.
Nach der Behandlung mit der Femtosekunden-Lasereinrichtung 1 erfolgt das Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke mit der sich in derselben Baueinheit 16 befindlichen Einrichtung 2. Dabei wird vorzugsweise das Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke visuell mit dem Operationsmikroskop 3 kontrolliert.
Bei harten Kernen kann es weiterhin sinnvoll sein, die Phacoemulsifikation mittels Ultraschall vorzunehmen. Um den Vorteil des minimalinvasiven Verfahrens mit der ablatierenden Lasereinrichtung (4) optimal nutzen zu können, ist es deshalb wünschenswert vor dem Eingriff eine Aussage zur Bearbeitbarkeit der Linse zu besitzen. Diese Aussage kann erfindungsgemäß mittels der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) in einem ersten Arbeitsschritt erhalten werden.
Dabei wird vor dem Verfahrensschritt des Zerschneiden des Linsenmaterials des Auges in Linsenbruchstücke, der Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis), und dem Einbringen eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels einer Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) die Linse mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) vermessen. Dazu werden die von der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) in der Linse und deren Begrenzungsflächen erzeugten Reflexions- oder Streusignale mittels eines Detektors ausgewertet. Der Detektor ist dabei bevorzugt ein konfokaler Detektor. Für diese Vermessung wird die Strahlung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung so weit abgeschwächt, dass keine Disruption im Auge stattfinden kann.
In einer ersten Methode zur Bestimmung der Bearbeitbarkeit der Linse wird die Information zur Bearbeitbarkeit aus Signalen von den Grenzflächen der Augenlinse erhalten. Vorzugsweise wird hierbei der Signalunterschied zwischen Vorderseite der Augenlinse und Rückseite der Augenlinse ausgewertet. Je mehr Streuzentren sich zwischen den beiden Grenzflächen befinden, umso schwächer wird das konfokale Signal, das von der Rückseite der Augenlinse wieder auf den Detektor gelangt. So lässt sich direkt aus der Signalgröße ein Maß für die Bearbeitbarkeit der Linse ableiten. Vorzugsweise wird jedoch das Signal von der Rückseite mit dem Signal von der Vorderseite der Augenlinse verglichen und daraus ein Maß für die Bearbeitbarkeit abgeleitet.
Es kann aber auch vorkommen, dass durch eine sehr große Zahl von Streuzentren, kein auswertbares Signal mehr von der Rückseite der Augenlinse auf dem Detektor ankommt. In diesem Fall bietet sich eine zweite Methode zur Bestimmung an. Dazu wird die Strahlung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) direkt auf die Streuzentren innerhalb der Linse des Auges gerichtet und das von den Streuzentren rückgestreute Signal wird mit einem konfokalen Detektor ausgewertet. Aus der Lage des Fokus und aus dem rückgestreuten Signal lässt sich somit eine Information über die Bearbeitbarkeit der Linse ableiten. Da die Streuzentren ungleichmäßig über die gesamte Linse verteilt sein können, sollte dieses Verfahren für mehrere Orte in der Linse durchgeführt werden. Ein Maß für die Bearbeitbarkeit der Linse wird dann aus den Messwerten der verschiedenen Orte abgeleitet. Die zweite Methode findet bevorzugt für Messorte im vorderen Teil der Linse ihre Anwendung. Es liegt im Rahmen der Erfindung diese beiden Methoden zu kombinieren.
Für die Ableitung eines Maßes für die Bearbeitbarkeit kann es darüber hinaus sinnvoll sein, weitere Grenzflächen in der Linse zu detektieren und zu vermessen. Dies sind insbesondere Grenzflächen, die sich zwischen den Grenzen von inner nucleus, epinucleus, cortex und capsule ergeben. Neben der Vermessung mittels konfokaler Detektion kann es darüber hinaus sinnvoll sein, Flächen mittels optischer Kohärenztomografie (OCT) zu vermessen. Auch kann die Kombination beider Messmethoden sinnvoll sein. Dies insbesondere deshalb, weil sich die OCT als schnelles bildgebendes Verfahren erwiesen hat und die konfokale Detektion eine sehr hohe Genauigkeit erreicht. So kann die konfokale Detektion Stützstellen für die Kalibrierung zur Vermessung mittels OCT-Technik liefern. Andererseits ist es dann auch möglich mittels OCT-Orte zu definieren, für die eine exakte Vermessung durch konvokale Detektion sinnvoll ist. Durch die Kombination dieser beiden Methoden ist eine schnelle und hochgenaue Vermessung von Flächen und definierten Orten im Auge des Patienten möglich. Neben deren Nutzung für die Ableitung eines Maßes für die Bearbeitbarkeit der Linse dienen diese Methoden auch zur Vermessung und Darstellung der Strukturen im Auge für die Vorbereitung und Durchführung der Verfahrensschritte: Zerschneiden des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis) sowie der Einbringen eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels einer Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass aus dem ermitteltem Maß automatisch ein Vorschlag zur weiteren Durchführung der Phacoemulsifikation abgeleitet wird.
So kann für hinreichend weiche Linsen vorgeschlagen werden, dass nach der Ermittlung eines Maßes für die Bearbeitbarkeit, die Verfahrensschritte des Zerschneidens des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, der Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis), und des Einbringens eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels einer Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) vorgenommen werden und sich daran die Phacoemulsifikation mit dem ablatierenden Laser (4) anschließt. Bei diesem Vorgehen können die Zugangsschnitte besonders klein gewählt werden.
Zeigt das Ergebnis der Vermessung der Linse, dass sich die Phacoemulsifikation mit dem ablatierenden Laser als nicht mehr sinnvoll erweist, so erfolgt nach den Verfahrensschritten des Zerschneidens des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, der Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis), und des Einbringens eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) die Phacoemulsifikation durch Ultraschall.
Wird durch die Vermessung der Linse mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) ermittelt, dass die Lasereinrichtung selbst nicht zur Bearbeitung der Linse geeignet ist, so wird erfindungsgemäß nur die Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis), und das Einbringens eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels einer Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung (1) vorgenommen. Die vollständige Phacoemulsifikation erfolgt dann mit Ultraschall. Dies trifft insbesondere für Linsen zu, bei denen die Rückseite der Augenlinse nicht konfokal vermessen werden kann.
Durch die Bestimmung eines Maßes für die Bearbeitbarkeit der Linse lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung optimal für die verschiedenen Anwendungsfälle einsetzen. Insbesondere wird ein Maß für die Entscheidung zur Verwendung von Ultraschall anstelle der ablatierenden Lasereinrichtung (4) ermittelt.
Bezugszeichenliste

1: Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung
2: Einrichtung zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke
3: Operationsmikroskop
4: ablatierende Lasereinrichtung
5: Aspirations- und Irregationseinheit
6: Aspirationskanal
7: Irregationskanal
8: Messeinrichtung
9: Baueinheit
10: Patientenaufnahme
11: Achse
12: Steuereinrichtung
13: Eintrittsöffnung
14: Austrittsöffnung
15: Abstrahlfläche
16: Baueinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010022298 A1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Wikipedia unter den Stichworten „Katarakt“ und „Phakoemulsifikation“; 30. Juli 2012 [0002]
H. Höh, A. Gamael „Derzeitiger Stand der Erbiumlaserphakoemulsifikation“; Opthalmologe, 2002, 99:188–192; Springer Verlag 2002 [0005]
Mrochen et al in „Zur Entstehung von Kavitationsblasen bei der Erbium:YAG-Laser-Vitrektomie“, Opthalmologe 2001 – 98: 163–167, Springer Verlag 2001 [0025]

Claims

Gerätesystem zur Phacoemulsifikation, umfassend: – eine Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung, ausgebildet – zum Zerschneiden der Linse eines Patientenauges in Linsenbruchstücke, – zur Vorderkapselöffnung der Augenlinse, und – zum Einbringen eines Schnittes in den Augapfel als Zugang zur Augenlinse, – eine Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke durch den Zugangsschnitt hindurch, und – ein Beobachtungseinrichtung, wobei – die Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung der bei der Phacoemulsifikation erzielten Ergebnisse vorgesehen ist, und – eine Steuereinrichtung (12) vorhanden ist zur Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und der Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke in Abhängigkeit von Parameter des zu behandelnden Auges oder von vorgegebenen Operationsschritten.
Gerätesystem nach Anspruch 1, bei dem – die Beobachtungseinrichtung und die Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke als eine Baueinheit (9) räumlich zusammengefasst sind, und – die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung einerseits und die Baueinheit (9) aus Beobachtungseinrichtung und der Einrichtung (2) andererseits räumlich voneinander getrennt sind.
Gerätesystem nach Anspruch 1, bei dem – die Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke und die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung als Baueinheit räumlich zusammengefasst sind, und – die Beobachtungseinrichtung einerseits und die Baueinheit aus der Einrichtung (2) und Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung andererseits räumlich voneinander getrennt sind.
Gerätesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung zur Erzeugung eines Zugangsschnitt vorgesehen ist, der sich von der vorderen Augenkammer bis in die Augenhornhaut hinein erstreckt, ohne die Augenhornhaut vollständig nach außen hin zu durchtrennen, wobei die Augenhornhaut an dieser Position eine Restdicke von vorzugsweise 20 µm bis 80 µm aufweist.
Gerätesystem nach Anspruch 4, bei dem – eine Ansteuerung der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung zur Erzeugung eines Markierungsschnittes in der Oberfläche der Augenhornhaut im Bereich des nicht geöffneten Zugangsschnittes vorgesehen ist, und – im Behandlungsbereich der Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke Mittel zur vollständigen Durchtrennung der Augenhornhaut und damit zur Öffnung des Zugangsschnittes unter Orientierung am Markierungsschnitt vorhanden sind.
Gerätesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke – eine ablatierende Lasereinrichtung (4) aufweist, die vorzugsweise mit einer Er:Yag-Laserquelle ausgestattet ist, und – die Zerkleinerung der Linsenbruchstücke mittels der ablatierenden Lasereinrichtung (4) vorgesehen ist.
Gerätesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke mit Mitteln zur Irregation und Aspiration ausgestattet ist, die einen Aspirationskanal (6) und einen Irregationskanal (7) aufweisen.
Gerätesystem nach Anspruch 7, das – ausgestattet ist mit einer Messeinrichtung (8) für den Irregations- und Aspirationsdruck während der Absaugung der Linsenbruchstücke, und bei dem – eine Ansteuerung der ablatierenden Lasereinrichtung (4) zwecks Zerkleinerung von Linsenbruchstücken in Abhängigkeit vom Irregations- und Aspirationsdruck vorgesehen ist, wobei eine Lichtleitfaser zur Abstrahlung der Laserenergie in die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke vorhanden ist.
Gerätesystem nach Anspruch 8, bei dem der Aspirationskanal (6) und der Irregationskanal (7) in einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei – die Austrittsöffnung (14) des Irregationskanals 7 und die Lichtabstrahlfläche (15) der Lichtleitfaser im Bereich der Eintrittsöffnung 13 des Aspirationskanals (6) angeordnet sind, und – die Lichtleitfaser relativ zum Aspirationskanal (6) in Abstrahlrichtung (A) verschiebbar ist, wobei die Verschiebung der Lichtabstrahlfläche (15) bis an die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke heran vorgesehen ist.
Gerätesystem nach Anspruch 8, bei dem der Aspirationskanal (6) und der Irregationskanal (7) und gesonderten, zur getrennten Einführung in das Auge ausgebildeten Baueinheiten zugeordnet sind, wobei die Lichtabstrahlfläche (15) der Lichtleitfaser innerhalb der Austrittsöffnung (14) des Irregationskanals (7) angeordnet ist und die Verschiebung der Lichtabstrahlfläche (15) der Lichtleitfaser gemeinsam mit der Austrittsöffnung (13) des Irregationskanals (7) bis an die zu zerkleinernden Linsenbruchstücke heran vorgesehen ist.
Gerätesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem die Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung ausgestattet ist mit einer Quelle für Laserstrahlung mit Pulslängen von 100 fs bis 1000 fs, Pulsenergien von 0,1 µJ bis 10 µJ und Repetitionsfrequenzen von 50 kHz bis 500 kHz oder mit einer Quelle für Laserstrahlung mit Pulslängen von 1 ps bis 20 ps, Pulsenergien von 1 µJ bis 200 µJ und Repetitionsfrequenzen von 25 kHz bis 150 kHz, und die Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke eine Quelle für Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 2,9 µm aufweist.
Gerätesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei dem die Laserstrahlungs-Quelle der ablatierenden Lasereinrichtung (4) zur Aussendung einer Laserstrahlung mit einer solchen Anzahl von Pulsen ansteuerbar ist, die die Entstehung von Kavitationsblasen im Bereich der Linsenbruchstücke bewirkt, und mittels dieser Kavitationsblasen eine Zerkleinerung der Linsenbruchstücken vorgesehen ist, die aufgrund ihrer Größe die Aspiration behindern.
Gerätesystem nach Anspruch 2, ausgestattet mit einer Patientenaufnahme (10) zum Positionieren eines Patienten zunächst im Behandlungsbereich der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und anschließend im Behandlungsbereich der Baueinheit (9) aus Beobachtungseinrichtung und der Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke.
Gerätesystem nach Anspruch 13, bei dem der Behandlungsbereich der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung und der Behandlungsbereich der Baueinheit (9) aus Beobachtungseinrichtung und der Einrichtung (2) zum Zerkleinern und Absaugen der Linsenbruchstücke in gesonderten Räumen untergebracht sind, die sich hinsichtlich ihrer Sterilitätsanforderungen unterscheiden, wobei in dem der der Baueinheit (9) zugeordneten Raum die Anforderungen an einen sterilen Operationsraum erfüllt sind, während die Sterilitätsanforderungen im Raum mit der Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung geringer sind.
Gerätesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem die Beobachtungseinrichtung als Mikroskop, vorzugsweise in Form eines Operationsmikroskops (3), ausgebildet ist.
Verfahren zur Phacoemulsifikation mit folgenden Verfahrensschritten: a) Zerschneiden des Linsenmaterials in Linsenbruchstücke, Vorderkapselöffnung der Augenlinse (Kapsulorhexis), und Einbringen eines Zugangsschnittes in den Augapfel mittels einer Femto- oder Picosekunden-Lasereinrichtung, und b) nachfolgende die Absaugung der Linsenbruchstücke durch den Zugangsschnitt hindurch, wobei der Absaugung zunächst eine Zerkleinerung der Linsenbruchstücke vorgeordnet ist, die aufgrund ihrer Größe die Absaugung behindern.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die der Absaugung optional vorgeordnete Zerkleinerung der Linsenbruchstücke mittels einer ablatierenden Lasereinrichtung vorgenommen wird, vorzugsweise mithilfe einer Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von 2,9 µm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, bei dem die Zerkleinerung der Linsenbruchstücke in Abhängigkeit von dem Druck innerhalb des Kapselsacks vorgenommen, der während der Absaugung der Linsenbruchstücke und Zuführung einer Irregationsflüssigkeit gemessen wird, und die Laserenergie unmittelbar in Linsenbruchstücke eingestrahlt wird, die zu einer Erhöhung des Irregations- und Aspirationsdruckes führen, indem sie aufgrund ihrer Größe ihre Absaugung behindern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem ein Zugangsschnitt erzeugt wird, der sich von vorderen Augenkammer bis in die Augenhornhaut hinein erstreckt, wobei die Augenhornhaut nicht vollständig nach außen hin durchtrennt wird, sondern Augenhornhaut mit einer Restdicke von vorzugsweise 20 µm bis 80 µm verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem – im Bereich des nicht geöffneten Zugangsschnittes ein Markierungsschnitt in die Oberfläche der Augenhornhaut eingebracht wird, und – die vollständige Öffnung des Zugangsschnittes unter Orientierung am Markierungsschnitt vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem die Verfahrensschritte a) und b) in getrennten Räumen vorgenommen werden, wobei sich diese Räume bezüglich ihrer Sterilitätsanforderungen unterscheiden.