DE102014001081A1

DE102014001081A1 - Antiastigmatische Keratotomie

Info

Publication number: DE102014001081A1
Application number: DE102014001081.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Hoffmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: WO2015114107A1; US20170007457A1; DE102014001081B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein ophthalmologisches Gerät zur Durchführung eines laserchirurgischen Eingriffs am Auge (4), mit einem Femtosekundenlaser (1), der gepulste Laserstrahlung (2) emittiert, einem Objektiv (3), aus dem die Laserstrahlung (2) fokussiert in Richtung auf das Auge (4) austritt, wenigstens einer Ablenkeinrichtung (6), die die Laserstrahlung (2) ablenkt und die Fokusposition innerhalb der Hornhaut (5) des Auges (4) variiert, und einer mit der Ablenkeinrichtung (6) verbundenen programmgesteuerten Steuereinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, ein vorgegebenes Schnittprofil innerhalb der Hornhaut (5) zu erzeugen, wobei das Schnittprofil wenigstens einen bogenförmigen Einschnitt (9) in der Peripherie der Hornhaut (5) umfasst. Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes ophthalmologisches Gerät für die antiastigmatische Keratotomie mit dem Femtosekundenlaser (1) bereitzustellen. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass die programmgesteuerte Steuereinrichtung (8) weiter eingerichtet ist, die Schnitttiefe (D) entlang des bogenförmigen Einschnitts (9) zu variieren. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Steuerung eines ophthalmologischen Gerätes.

Description

Die Erfindung betrifft ein ophthalmologisches Gerät zur Durchführung eines laserchirurgischen Eingriffs am Auge, mit einem Femtosekundenlaser, der gepulste Laserstrahlung emittiert, einem Objektiv, aus dem die Laserstrahlung fokussiert in Richtung auf das Auge austritt, wenigstens einer Ablenkeinrichtung, die die Laserstrahlung ablenkt und die Fokusposition innerhalb der Hornhaut des Auges variiert, und einer mit der Ablenkeinrichtung verbundenen programmgesteuerten Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein vorgegebenes Schnittprofils innerhalb der Hornhaut zu erzeugen, wobei das Schnittprofil wenigstens einen bogenförmigen Einschnitt in die Peripherie der Hornhaut umfasst.
Die Erfindung ist auf dem Gebiet der refraktiven Chirurgie angesiedelt. Darunter versteht man Eingriffe am Auge, die die Gesamtbrechkraft des Auges verändern und so konventionelle optische Korrekturen wie Brillen oder Kontaktlinsen ersetzen oder zumindest deren benötigte Stärke deutlich reduzieren sollen. Die Brechkraftänderung erfolgt in der refraktiven Chirurgie durch Beeinflussung der Krümmung der Hornhaut, entweder durch Gewebeabtrag oder durch definierte Einschnitte, die, im Wesentlichen aufgrund des Augeninnendrucks, eine Formveränderung herbeiführen. Heutzutage erfolgt der Gewebeabtrag zur Änderung der Hornhautkrümmung überwiegend mittels Laser.
Seit einigen Jahren benutzt man zur Entfernung von Hornhautgewebe oder zum Erzeugen von Einschnitten in die Hornhaut Femtosekundenlaser, also Laser, die ultrakurze Lichtpulse emittieren, und zwar vorwiegend im infraroten Wellenlängenbereich. Mit einem solchen Laser wird durch eine geeignete programmgesteuerte Steuereinrichtung ein definiertes Schnittprofil erzeugt, indem kleine Kavitationsblasen im Gewebe der Hornhaut erzeugt werden. Diese Kavitationsblasen entstehen im Fokus des Lasers, wo die nötige Energiedichte erreicht wird. Der unfokussierte Laserstrahl wird vom Hornhautgewebe kaum absorbiert, so dass ein präzises Schnittprofil in beliebiger Tiefe der Hornhaut erzeugt werden kann. Geeignete ophthalmologische Geräte, die eine dreidimensionale Schnittführung durch programmgesteuerte Führung des Fokus des Laserstrahls in allen drei Raumrichtungen (x, y, z) ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, siehe zum Beispiel WO 2010/142311 A1 .
Zu den Verfahren der refraktiven Chirurgie zählt auch die antiastigmatische Keratotomie. Durch die antiastigmatische Keratotomie können starke Hornhautverkrümmungen korrigiert werden. Durch bogenförmige Entlastungsschnitte in die Peripherie der Hornhaut gleichen sich die Verhältnisse aus und die Hornhautverformung wird korrigiert. Dieses Verfahren ist zwar sehr effektiv, allerdings ist es schwierig zu dosieren.
In jüngerer Zeit wird propagiert, die antiastigmatische Keratotomie mit dem Femtosekundenlaser durchzuführen, insbesondere bei (starkem) Astigmatismus nach einer Hornhauttransplantation. Diese programmgesteuerte Methode ist potentiell präziser als die konventionelle mittels eines tiefenkalibrierten Diamantmessers manuell durchgeführte Methode. Es zeigt sich allerdings, dass die Vorhersagbarkeit und Dosierung auch bei Einsatz des Femtosekundenlasers zur Korrektur von Hornhautverkrümmungen nur mäßig ist. Ein prinzipielles Problem der Methode ist, dass durch die bogenförmigen Einschnitte vorgegebener Schnitttiefe die Geometrie der Hornhaut so verändert wird, dass, auch wenn der Astigmatismus insgesamt reduziert wird, Abbildungsfehler höherer Ordnung induziert werden, die vom Patienten wahrnehmbar sein können. Der Grund hierfür ist, dass an den Enden der bogenförmigen Einschnitte Stufen in der Spannungsverteilung in der Hornhaut erzeugt werden, die die Brechkraft lokal beeinflussen. Hier schafft auch der Einsatz des Femtosekundenlasers mit präzise und programmgesteuert führbarem Fokus keine Abhilfe.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes ophthalmologisches Gerät für die antiastigmatische Keratotomie mit dem Femtosekundenlaser bereitzustellen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung ausgehend von einem Gerät der eingangs angegebenen Art dadurch, dass die programmgesteuerte Steuereinrichtung weiter eingerichtet ist, die Schnitttiefe entlang des bogenförmigen Einschnitts zu variieren.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es der Einsatz des Femtosekundenlasers ermöglicht, die Schnitttiefe entlang des bogenförmigen Einschnitts gezielt und präzise zu variieren. Das bedeutet, mit anderen Worten, dass der in die Hornhaut eingebrachte Einschnitt an unterschiedlichen Positionen unterschiedlich tief ist. Falls der bogenförmige Schnitt kreisbogenförmig ist, ist es z. B. möglich, die Schnitttiefe als Funktion des Bogenwinkels anzugeben.
Gemäß der Erfindung kann der eingebrachte Einschnitt zu den Bogenenden hin sanft auslaufen und dadurch so ausgeführt werden, dass die oben beschriebenen Stufen in der Spannungsverteilung reduziert oder sogar ganz vermieden werden. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen ophthalmologischen Gerätes werden die genannten unerwünschten Nebenwirkungen der antiastigmatischen Keratotomie (Abbildungsfehler höherer Ordnung) vermieden oder reduziert, die Vorhersagbarkeit wird verbessert.
In der Praxis ist die programmgesteuerte Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen ophthalmologischen Gerätes so programmiert, dass die Schnitttiefe, je nach Stärke der Hornhautverkrümmung, z. B. zwischen 0% und 80% der Hornhautdocke entlang des bogenförmigen Einschnitts variiert. Die minimale und die maximale Schnitttiefe sind variabel. Durch die Variation der maximalen Schnitttiefe kann der erfindungsgemäß erzielte Effekt zur Korrektur des Astigmatismus dosiert werden. Dabei kann, um einen möglichst gleichmäßigen Effekt zu erzielen, die Schnitttiefe in der Bogenmitte am größten sein, während sie zu den Bogenenden hin abnimmt. Die obersten ca. 60 μm der Hornhaut sind sofort nachwachsendes Epithel. Deshalb kann es sinnvoll sein, 60 μm als minimale Schnitttiefe anzusetzen.
Beispielsweise kann die Schnitttiefe an den Bogenenden weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 10% der maximalen Schnitttiefe entsprechen. Im Idealfall wird die Tiefe des Einschnitts zu den Bogenenden hin auf null reduziert. Somit laufen die Einschnitte zu den Bogenenden hin sanft aus, und die Auswirkungen auf die Verformung der Hornhaut sind weniger ungleichmäßig als bei herkömmlichen Methoden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das ophthalmologische Gerät eine Einrichtung zur optischen Kohärenztomographie auf, welche intraoperativ eine genaue, hochauflösende Vermessung der Hornhaut durchführt. Die programmgesteuerte Steuereinrichtung kann dann mit Vorteil dazu eingerichtet sein, die Schnitttiefe nach Maßgabe eines entlang des bogenförmigen Einschnitts variierenden absoluten oder relativen (z. B. relativ zur Hornhautdicke) Abstands zur Hornhautinnenschicht zu bestimmen, wobei dieser Abstand mittels der Einrichtung zur optischen Kohärenztomographie ermittelt wird. Die entsprechende Steuerung der Schnitttiefe ist mittels der optischen Kohärenztomographie während des Eingriffs gut umsetzbar. Dadurch entfällt ein möglicher Übertragungsfehler von einer präoperativen Messung auf die intraoperative Umsetzung.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des ophthalmologischen Gerätes gemäß der Erfindung ist die Schnitttiefe des bogenförmigen Einschnitts durch ein Polynom oder eine sonstige mathematische Funktion (z. B. auch Sinusfunktion) bestimmt, die die Schnitttiefe als Funktion des Bogenwinkels angibt. Im einfachsten Fall kann die Funktion eine Parabelfunktion sein, wobei der Scheitelpunkt der Parabel den tiefsten Punkt des Einschnitts markiert, der etwa in der Bogenmitte liegen kann, wie oben ausgeführt. Der tiefste Punkt des Einschnitts kann auch außerhalb der Bogenmitte liegen, wenn z. B. ein asymmetrischer Astigmatismus korrigiert werden soll.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die programmgesteuerte Steuereinrichtung des ophthalmologischen Gerätes dazu eingerichtet, zwei in Bezug auf das Hornhautzentrum symmetrisch gegenüberliegende, kreisbogenförmige Einschnitte mit einer Bogenlänge von im Wesentlichen 90° zu erzeugen. Diese Art der Schnittführung hat sich zur Korrektur von Hornhautverkrümmungen als effektiv bewährt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm zur Steuerung eines ophthalmologischen Gerätes, insbesondere der zuvor beschriebenen Art, mit Instruktionen zur Erzeugung eines vorgegebenen Schnittprofils innerhalb der Hornhaut, wobei das Schnittprofil wenigstens einen bogenförmigen Einschnitt in der Peripherie der Hornhaut umfasst. Gemäß der Erfindung weist das Computerprogramm Instruktionen zur Variation der Schnitttiefe entlang des bogenförmigen Einschnitts auf. Ein bereits heute im klinischen Einsatz befindliches konventionelles ophthalmologisches Gerät mit Femtosekundenlaser kann erfindungsgemäß nachgerüstet werden, indem das Computerprogramm auf der programmgesteuerten Steuereinrichtung zur Führung der Fokusposition installiert wird. Das Computerprogramm kann auf einem Datenträger bekannter Art oder zum Herunterladen über das Internet zur Verfügung gestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 erfindungsgemäßes ophthalmologisches Gerät als Blockdiagramm;
2 schematische Draufsicht auf ein Auge mit bogenförmigen Einschnitten zur Korrektur einer Hornhautverkrümmung;
3 Illustration der erfindungsgemäßen Schnittführung anhand eines Diagramms.
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes ophthalmologisches Gerät als Blockdiagramm. Das Gerät umfasst einen Femtosekundenlaser 1, der gepulste Laserstrahlung 2 emittiert. Die Laserstrahlung 2 wird mittels eines Objektivs 3 in Richtung auf ein zu behandelndes Auge 4 gerichtet. Das Objektiv 3 fokussiert die Laserstrahlung 2 so, dass die Fokusposition innerhalb der Hornhaut 5 liegt.
Dabei ist eine Ablenkeinrichtung 6 vorgesehen, die mit einer optischen Baugruppe 7 zusammenwirkt, um die Strahllage in einer Ebene senkrecht zur Richtung des Laserstrahls 2 (d. h. in x- und y-Richtung) zu variieren. Außerdem steht die Ablenkeinrichtung 6 mit dem Objektiv 3 in Wirkverbindung, um die Brennweite des Objektivs 3 zu variieren. Insgesamt kann so die Fokusposition in drei Dimensionen, d. h. in x-, y- und z-Richtung variiert werden. Die Ablenkeinrichtung 6 ist mit einer programmgesteuerten Steuereinrichtung 8 verbunden. Die programmgesteuerte Steuereinrichtung steuert die Ablenkeinrichtung 6 an, um die Fokusposition zu variieren. Dabei ist die programmgesteuerte Steuereinrichtung 8 dazu eingerichtet, ein vorgegebenes Schnittprofil innerhalb der Hornhaut 5 zu erzeugen, wobei das Schnittprofil wenigstens einen bogenförmigen Einschnitt in der Peripherie der Hornhaut umfasst. Die programmgesteuerte Steuereinrichtung 8 steuert auch den Femtosekundenlaser 1 an, um diesen für die Erzeugung der Einschnitte jeweils ein- und auszuschalten.
Die Schnittführung zur antiastigmatische Keratotomie gemäß der Erfindung ist in der 2 schematisch gezeigt. Die programmgesteuerte Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, zwei in Bezug auf das Hornhautzentrum symmetrisch gegenüberliegende, bogenförmige Einschnitte 9 zu erzeugen. Die Einschnitte 9 haben bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Kreisbogenform. Die Bogenlänge beträgt jeweils im Wesentlichen 90°.
Die 3 illustriert die erfindungsgemäße Variation der Schnitttiefe D (in z-Richtung) jeweils entlang des bogenförmigen Einschnitts 9. Die programmgesteuerte Steuereinrichtung 8 ist nicht nur dazu eingerichtet, die Schnittführung zur Erzeugung der Kreisbögen gemäß 2 vorzugeben, sondern auch die Schnitttiefe D entlang des jeweiligen bogenförmigen Einschnitts zu variieren. Das Diagramm der 3 zeigt die Schnitttiefe D als Funktion des Bogenwinkels α. Anhand des Diagramms ist zu erkennen, dass die Schnitttiefe D zwischen 0% und 80% der Hornhautdicke variiert wird. Der Maximalwert der Schnitttiefe kann variieren und hängt im Allgemeinen von der Stärke des zu korrigierenden Astigmatismus ab. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Schnitttiefe in der Bogenmitte am größten und nimmt zu den Bogenenden hin auf 0% ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schnitttiefe durch eine Parabel definiert. Die Parabel gibt die Schnitttiefe D als Funktion des Bogenwinkels α an. Der Scheitelpunkt der Parabel liegt bei einem Bogenwinkel von 45°, d. h. in der Mitte des bogenförmigen Einschnitts.
Durch das in der 3 gezeigte Auslaufen des bogenförmigen Einschnitts zu den Rändern bei α = 0° bzw. α = 90° hin, werden die bei der konventionellen antiastigmatische Keratotomie auftretenden Abbildungsfehler höherer Ordnung vermieden oder jedenfalls reduziert. Dadurch wird das Verfahren einfacher dosierbar und besser vorhersagbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/142311 A1 [0003]

Claims

Ophthalmologisches Gerät zur Durchführung eines laserchirurgischen Eingriffs am Auge (4), mit einem Femtosekundenlaser (1), der gepulste Laserstrahlung (2) emittiert, einem Objektiv (3), aus dem die Laserstrahlung (2) fokussiert in Richtung auf das Auge (4) austritt, wenigstens einer Ablenkeinrichtung (6), die die Laserstrahlung (2) ablenkt und die Fokusposition innerhalb der Hornhaut (5) des Auges (4) variiert, und einer mit der Ablenkeinrichtung (6) verbundenen programmgesteuerten Steuereinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, ein vorgegebenes Schnittprofil innerhalb der Hornhaut (5) zu erzeugen, wobei das Schnittprofil wenigstens einen bogenförmigen Einschnitt (9) in der Peripherie der Hornhaut (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die programmgesteuerte Steuereinrichtung (8) weiter eingerichtet ist, die Schnitttiefe (D) entlang des bogenförmigen Einschnitts (9) zu variieren.
Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die programmgesteuerte Steuereinrichtung (8) eingerichtet ist, die Schnitttiefe (D) zwischen 0% und 80% der Hornhautdicke zu variieren.
Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitttiefe (D) zu den Bogenenden hin abnimmt.
Ophthalmologisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitttiefe (D) an den Bogenenden weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 10% der maximalen Schnitttiefe entspricht.
Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitttiefe (D) durch ein Polynom oder eine andere mathematische Funktion bestimmt ist, die die Schnitttiefe (D) als Funktion des Bogenwinkels (α) angibt.
Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polynom eine Parabelfunktion ist.
Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Funktion eine Sinusfunktion ist.
Ophthalmologisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die programmgesteuerte Steuereinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, zwei in Bezug auf das Hornhautzentrum symmetrisch gegenüberliegende, kreisbogenförmige Einschnitte (9) mit einer Bogenlänge von im Wesentlichen 90° zu erzeugen.
Ophthalmologisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur optischen Kohärenztomographie.
Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die programmgesteuerte Steuereinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Schnitttiefe (D) nach Maßgabe eines entlang des bogenförmigen Einschnitts (9) variierenden absoluten oder relativen Abstands zur Hornhautinnenschicht zu bestimmen, wobei der Abstand mittels der Einrichtung zur optischen Kohärenztomographie ermittelt wird.
Computerprogramm zur Steuerung eines ophthalmologischen Gerätes, mit Instruktionen zur Erzeugung eines vorgegebenes Schnittprofils innerhalb der Hornhaut (5) eines Auges (4), wobei das Schnittprofil wenigstens einen bogenförmigen Einschnitt (9) in der Peripherie der Hornhaut (5) umfasst, gekennzeichnet durch Instruktionen zur Variation der Schnitttiefe (D) entlang des bogenförmigen Einschnitts (9).