DE102018216507A1 - Apparatus and method for material processing by means of laser radiation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung mit einer Laserstrahlungsquelle, die gepulste Laserstrahlung zur Wechselwirkung mit dem Material abgibt, einer die gepulste Bearbeitungs-Laserstrahlung in das Material auf ein Wechselwirkungszentrum fokussierenden Optik, einer die Lage des Wechselwirkungszentrums im Material verstellenden Scaneinrichtung, wobei jeder Bearbeitungs-Laserpuls in einer das ihm zugeordnete Wechselwirkungszentrum umgebenden Zone mit dem Material wechselwirkt, so dass in den Wechselwirkungszonen Material getrennt wird, und einer Steuereinrichtung, welche die Scaneinrichtung und die Laserstrahlquelle so ansteuert, dass im Material durch Aneinanderreihen von Wechselwirkungszonen eine Schnittfläche entsteht.Dabei wird die Steuereinrichtung die Laserstrahlquelle und die Scaneinrichtung so angesteuert, dass die Abstände der Wechselwirkungszentren und zeitliche Abfolge der Laserpulse die Schallausbreitung im Material berücksichtigen oder dass die Abstände der Wechselwirkungszentren und/oder die zeitliche Abfolge der Laserpulse so eingestellt werden, dass sie eine über Schallwellen vermittelte gemeinsame Wirkung im Material entfalten.The invention relates to an apparatus and a method for material processing by means of laser radiation with a laser radiation source which emits pulsed laser radiation for interaction with the material, a pulsed processing laser radiation in the material focusing on an interaction center optics, one of the position of the interaction center in the material an adjusting scanning device, wherein each machining laser pulse interacts with the material in a zone surrounding the associated interaction center, so that in the interaction zones material is separated, and a control device which controls the scanning device and the laser beam source so that in the material by juxtaposing interaction zones In this case, the control device, the laser beam source and the scanning device is driven so that the distances of the interaction centers and time sequence of the laser pulses, the sound propagation take into account the material or that the distances of the interaction centers and / or the time sequence of the laser pulses are adjusted so that they develop a sound effect mediated joint effect in the material.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung mit einer Laserstrahlungsquelle, die gepulste Laserstrahlung zur Wechselwirkung mit dem Material abgibt, einer die gepulste Bearbeitungs-Laserstrahlung in das Material auf ein Wechselwirkungszentrum fokussierenden Optik, einer die Lage des Wechselwirkungszentrums im Material verstellenden Scaneinrichtung, wobei jeder Bearbeitungs-Laserpuls in einer das ihm
zugeordnete Wechselwirkungszentrum umgebenden Zone mit dem Material wechselwirkt, so dass in den Wechselwirkungszonen Material getrennt wird, und einer Steuereinrichtung, welche die Scaneinrichtung und die Laserstrahlquelle so ansteuert, dass im Material durch Aneinanderreihen von Wechselwirkungszonen eine Schnittfläche entsteht.The invention relates to an apparatus for material processing by means of laser radiation with a laser radiation source which emits pulsed laser radiation for interaction with the material, an optics focusing the pulsed processing laser radiation into the material on an interaction center, a scan device adjusting the position of the interaction center in the material. where each machining laser pulse is in a his
associated interaction center surrounding the material interacts with the material, so that in the interaction zones material is separated, and a control device which controls the scanning device and the laser beam source so that in the material by juxtaposition of interaction zones creates a cut surface.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung, bei dem gepulste Bearbeitungs-Laserstrahlung erzeugt, zur Wechselwirkung ins Material auf Wechselwirkungszentren fokussiert wird, und die Lage der Wechselwirkungszentren im Material verstellt wird, wobei jeder Bearbeitungs-Laserpuls in einer Zone um das ihm zugeordnete Wechselwirkungszentrum mit dem Material wechselwirkt und Material getrennt wird und eine Schnittfläche im Material durch Aneinanderreihen von Wechselwirkungszonen erzeugt wird.The invention further relates to a method for processing materials by means of laser radiation, wherein the pulsed processing laser radiation is generated, is focused on interaction in the material on interaction centers, and the position of the interaction centers is adjusted in the material, each machining laser pulse in a zone around the Interaction center associated with it interacts with the material and material is separated and a cut surface in the material is created by juxtaposing interaction zones.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung, mit einer Laserstrahlungsquelle, die gepulste Laserstrahlung zur Wechselwirkung mit dem Material abgibt, einer die gepulste Bearbeitungs-Laserstrahlung entlang einer optischen Achse in das Material auf ein Wechselwirkungszentrum fokussierenden Optik, einer die Lage des Wechselwirkungszentrums im Material verstellenden Scaneinrichtung, wobei jeder Bearbeitungs-Laserpuls in einer das ihm zugeordnete Wechselwirkungszentrum umgebenden Zone mit dem Material wechselwirkt, so dass Material getrennt wird, und einer Steuereinrichtung, welche die Scaneinrichtung und die Laserstrahlquelle so ansteuert, dass im Material durch Aneinanderreihen von Wechselwirkungszonen eine Schnittfläche entsteht.The invention further relates to an apparatus for material processing by means of laser radiation, with a laser radiation source which emits pulsed laser radiation for interaction with the material, a pulsed processing laser radiation along an optical axis in the material focusing on an interaction center optics, one of the position of the Interaction center in the material-adjusting scanning device, wherein each machining laser pulse in a surrounding the associated interaction center zone interacts with the material so that material is separated, and a control device which controls the scanning device and the laser beam source so that in the material by juxtaposing interaction zones a cut surface is created.
Die Erfindung bezieht sich noch auf ein Verfahren zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlung, bei dem gepulste Laserstrahlung erzeugt und zur Wechselwirkung ins Material längs einer optischen Achse auf Wechselwirkungszentren fokussiert wird, und die Lage der Wechselwirkungszentren im Material verstellt wird, wobei jeder Bearbeitungs-Laserpuls in einer Zone um das ihm zugeordnete Wechselwirkungszentrum mit dem Material wechselwirkt und Material getrennt wird und eine Schnittfläche im Material durch Aneinanderreihen von Wechselwirkungszonen erzeugt wird.The invention also relates to a method of material processing by means of laser radiation, is generated in the pulsed laser radiation and focused on interaction in the material along an optical axis to interaction centers, and the position of the interaction centers in the material is adjusted, each machining laser pulse in a zone interacting with the material around the interaction center assigned to it and material is separated and a cut surface in the material is produced by juxtaposing interaction zones.
Diese Vorrichtungen sowie entsprechende Verfahren zur Materialbearbeitung eignen sich besonders, um Schnittflächen innerhalb eines transparenten Materials auszubilden. Schnittflächen innerhalb eines transparenten Materials werden beispielsweise bei laserchirurgischen Verfahren und dort insbesondere bei augenchirurgischen Eingriffen erzeugt. Dabei wird Behandlungs-Laserstrahlung in das Gewebe, d.h. unterhalb der Gewebeoberfläche auf ein Wechselwirkungszentrum fokussiert. In einer darum liegenden Wechselwirkungszone werden dadurch Materialschichten getrennt. Die Zone entspricht in der Regel dem Fokusspot. Üblicherweise wird die Laserpulsenergie so gewählt, dass in der Wechselwirkungszone ein optischer Durchbruch im Gewebe entsteht.These devices and corresponding methods for material processing are particularly suitable for forming cut surfaces within a transparent material. Cut surfaces within a transparent material are produced, for example, in laser surgical procedures and there especially in ophthalmological surgery. Treatment laser radiation into the tissue, i. focused below the tissue surface on an interaction center. In an interaction zone lying around it material layers are separated. The zone usually corresponds to the focus spot. Typically, the laser pulse energy is chosen so that in the interaction zone, an optical breakthrough occurs in the tissue.
Im Gewebe laufen nach einen optischen Durchbruch zeitlich hintereinander mehrere Prozesse ab, die durch den Laserstrahlungspuls initiiert werden. Der optische Durchbruch erzeugt zuerst im Material eine Plasmablase. Diese Plasmablase wächst nach Entstehen durch sich ausdehnendes Gas. Anschließend wird das in der Plasmablase erzeugte Gas vom umliegenden Material aufgenommen und die Blase verschwindet wieder. Dieser Vorgang dauert allerdings sehr viel länger, als die Entstehung der Blase selbst. Wird ein Plasma an einer Materialgrenzfläche erzeugt, die durchaus auch innerhalb einer Materialstruktur liegen kann, so erfolgt ein Materialabtrag von der Grenzfläche. Man spricht dann von Photoablation. Bei einer Plasmablase, die vorher verbundene Materialschichten trennt, ist üblicherweise von Photodisruption die Rede. Der Einfachheit halber werden alle solchen Prozesse hier unter dem Begriff Wechselwirkung zusammengefasst, d.h. dieser Begriff schließt nicht nur den optischen Durchbruch sondern auch die anderweitigen materialtrennenden Wirkungen ein.In the tissue run after an optical breakthrough from time to time several processes, which are initiated by the laser radiation pulse. The optical breakthrough first creates a plasma bubble in the material. This plasma bubble grows after being formed by expanding gas. Subsequently, the gas generated in the plasma bubble is taken up by the surrounding material and the bubble disappears again. However, this process takes much longer than the formation of the bubble itself. If a plasma is generated at a material interface, which can also be within a material structure, a material removal takes place from the interface. One speaks then of photoablation. A plasma bubble that separates previously bonded layers of material usually refers to photodisruption. For the sake of simplicity, all such processes will be summarized herein by the term interaction, i. This term includes not only the optical breakthrough but also the other material-separating effects.
Für eine hohe Genauigkeit eines laserchirurgischen Verfahrens ist es unumgänglich, eine hohe Lokalisierung der Wirkung der Laserstrahlen zu gewährleisten und Kollateralschäden in benachbartem Gewebe möglichst zu vermeiden. Es ist deshalb im Stand der Technik üblich, die Laserstrahlung gepulst anzuwenden, so dass der zur Auslösung eines optischen Durchbruchs nötige Schwellwert für die Energiedichte nur in den einzelnen Pulsen überschritten wird. Die
Der Einsatz von solcher gepulster Laserstrahlung hat sich in der letzten Zeit besonders zur laserchirurgischen Fehlsichtigkeitskorrektur in der Ophthalmologie durchgesetzt. Fehlsichtigkeit des Auges rühren oftmals daher, dass die Brechungseigenschaften von Hornhaut und Linse keine optimale Fokussierung auf der Netzhaut bewirken. Diese Art der Pulsung ist auch Gegenstand der hier geschilderten Erfindung.The use of such pulsed laser radiation has recently gained particular acceptance for the laser-surgical correction of defective vision in ophthalmology. Defective vision of the eye often results from the fact that the refractive properties of the cornea and lens do not produce optimal focusing on the retina. This type of pulsation is also the subject of the invention described here.
Die erwähnte
Beim Aufbau der Schnittfläche durch Aneinanderreihen optischer Durchbrüche im Material verläuft die Erzeugung eines optischen Durchbruches um ein Vielfaches schneller, als es dauert, bis ein davon erzeugtes Plasma bzw. eine von diesem erzeugte Gasblase wieder im Gewebe absorbiert wird. Aus der Veröffentlichung
Um eine gute Schnittqualität zu erreichen, verwendet der Stand der Technik bestimmte Abfolgen, in denen die optischen Durchbrüche erzeugt werden. So soll ein Zusammenschließen anwachsender Plasmablasen verhindert werden. Da natürlich ein Schnitt angestrebt ist, bei dem möglichst wenig Brücken das Material bzw. Gewebe verbinden, müssen letztlich die erzeugten Plasmablasen auf jeden Fall zu einer Schnittfläche zusammenwachsen. Ansonsten blieben Materialverbindungen und der Schnitt wäre unvollständig. Die
Aus der
Es ist weiterhin bekannt, dass die Plasmabildung bei einer Wechselwirkung oberhalb der Durchbruchsschwelle des Materials plötzlich erfolgt und wie eine kleine Explosion wirkt, und daher mit einem akustischen Effekt („Knall“) verbunden ist. Schallwellen entstehen intensitätsabhängig auch schon bei einer plötzlichen Erwärmung von Material, ohne dass es zwingend zu einer permanenten Materialbearbeitung oder Gasblasenbildung kommen muss. Photoakustische Verfahren werden daher auch zur Dosimetrie verwendet, beispielsweise bei unter- und überschwelliger Laserbehandlung der Netzhaut (z.B.
In der
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Materialmodifikationen, insbesondere Schnitte guter Qualität im Material zu erzeugen bei größerem Abstand der Wechselwirkungszonen.The invention is therefore based on the object to produce material modifications, especially cuts of good quality in the material with a greater distance of the interaction zones.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert.The invention is defined in the independent claims.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der genannten erfindungsgemäßen Art gelöst, wobei die Steuereinrichtung die Laserstrahlquelle und die Scaneinrichtung so ansteuert, dass die Abstände der Wechselwirkungszentren und zeitliche Abfolge der Laserpulse die Schallausbreitung im Material berücksichtigen oder dass die Abstände der Wechselwirkungszentren und/oder die zeitliche Abfolge der Laserpulse so eingestellt werden, dass sie eine über Schallwellen vermittelte gemeinsame Wirkung im Material entfalten.This object is achieved with a device of the aforementioned type according to the invention, wherein the control device controls the laser beam source and the scanning device so that the distances of the interaction centers and time sequence of the laser pulses consider the propagation of sound in the material or that the distances of the interaction centers and / or the temporal Sequence of laser pulses adjusted be that they develop a sound effect mediated joint effect in the material.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren der genannten gattungsgemäßen Art, bei der bei der Ansteuerung der Laserstrahlquelle und der Scaneinrichtung die Abstände der Wechselwirkungszentren und zeitliche Abfolge der Laserpulse die Schallausbreitung im Material berücksichtigt werden oder dass die Abstände der Wechselwirkungszentren und/oder die zeitliche Abfolge der Laserpulse so eingestellt werden, dass sie eine über Schallwellen vermittelte gemeinsame Wirkung im Material entfalten.The object is further achieved by a method of the aforementioned generic type, in which the distances of the interaction centers and temporal sequence of the laser pulses, the sound propagation are taken into account in the material or the distances of the interaction centers and / or the time sequence in the control of the laser beam source and the scanning device The laser pulses are adjusted so that they develop via sound waves mediated joint effect in the material.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich die von verschiedenen Wechselwirkungszonen im Material ausgehenden Schallwellen überlagern lassen und so eine materialtrennende Wirkung erzielt werden kann.
Der Erfinder erzielt nun durch geeignete Wahl von Abstand bzw. Lage der Wechselwirkungszonen zueinander und zeitlicher Beabstandung der Laserpulse eine einstellbare materialtrennende Wirkung. Die erfindungsgemäßen Varianten nutzen sämtlich diese Erkenntnis.The invention is based on the recognition that the sound waves emanating from different interaction zones in the material can be superimposed and thus a material-separating effect can be achieved.
The inventor now achieves an adjustable material-separating effect by suitably selecting the distance or position of the interaction zones relative to each other and temporal spacing of the laser pulses. The variants according to the invention all use this knowledge.
In einer ersten Variante der Erfindung werden zwei oder mehrere Laserpulse zeitlich und räumlich getrennt so appliziert, dass die sich bildenden (Schall-)Druckwellen sich so überlagern, dass eine gezielte Beeinflussung der Materialtrennung erfolgt. Dabei kann eine Verstärkung der erzeugten Schallwellen ausgenutzt werden, indem ein zweiter Laserpuls so appliziert wird, dass die Schallwelle des ersten Laserpulses bevorzugt gerade die Wechselwirkungszone des zweiten durchläuft. Dabei entspricht der räumliche Abstand der Wechselwirkungszonen im Wesentlichen der Entfernung, den die durch den ersten Laserimpuls erzeugte Schallwelle in der Zeit bis zum zweiten Laserimpuls zurücklegt. Die hierfür maßgebliche Materialeigenschaft ist damit die Schallgeschwindigkeit im Material.In a first variant of the invention, two or more laser pulses are temporally and spatially separated so applied that the forming (sound) pressure waves are superimposed so that a targeted influencing of the material separation takes place. In this case, a gain of the generated sound waves can be exploited by a second laser pulse is applied so that the sound wave of the first laser pulse preferably just passes through the interaction zone of the second. The spatial distance of the interaction zones essentially corresponds to the distance traveled by the sound wave generated by the first laser pulse in the time up to the second laser pulse. The relevant material property is thus the speed of sound in the material.
Weitere Laserpulse können dann in entsprechendem räumlichem und zeitlichem Abstand appliziert werden, um eine flächige Materialtrennung zu bewirken.Further laser pulses can then be applied in a corresponding spatial and temporal distance in order to effect a planar material separation.
In einer zweiten Variante der Erfindung werden zwei oder mehrere Laserpulse gleichzeitig, aber räumlich getrennt so appliziert, dass die sich bildenden (Schall-)Druckwellen sich so überlagern, dass eine gezielte Beeinflussung der Materialtrennung erfolgt. Auch hier ist also die Schallgeschwindigkeit im Material zu berücksichtigen.In a second variant of the invention, two or more laser pulses are applied simultaneously but spatially separated so that the (sound) pressure waves forming are superimposed in such a way that a targeted influencing of the material separation takes place. Here, too, the speed of sound in the material has to be considered.
Dabei kann die Schallgeschwindigkeit im Material a priori bekannt sein oder mittels geeigneter Messung vorab bestimmt werden.In this case, the speed of sound in the material can be known a priori or be determined in advance by means of suitable measurement.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Art der Materialtrennung bei Materialien, welche eine Vorzugsrichtung zur Aufspaltung (sogenanntes „cleaving“) aufweisen, wie es in einer Vielzahl kristalliner Materialien, aber auch in lamellaren Gewebeschichten wie der Augenhornhaut bekannt ist. Cleaving kann auch in isotropen Medien wie Glas beobachtet und genutzt werden, beispielsweise durch Anritzen und anschließende Rissausbreitung infolge mechanische Spannung („fiber cleaver“).The type of material separation according to the invention is particularly suitable for materials which have a preferred direction for splitting (so-called "cleaving"), as is known in a large number of crystalline materials, but also in lamellar tissue layers such as the cornea. Cleaving can also be observed and used in isotropic media such as glass, for example by scoring and subsequent crack propagation due to mechanical stress ("fiber cleaver").
Die erfindungsgemäße Schnitterzeugung bewirkt trotz größeren Abstandes der Wechselwirkungszonen einen sehr feinen Schnitt, da die Überlagerung der akustischen Wellen und damit deren schneidende Wirkung sehr genau positioniert werden kann.Despite the greater distance between the interaction zones, the cut production according to the invention produces a very fine cut, since the superposition of the acoustic waves and thus their cutting action can be positioned very accurately.
Weiter erfindungsgemäß kann bewusst von einer vollständigen Trennung zweier Materialbereiche Abstand genommen werden, indem bei der Materialbearbeitung in der Schnittfläche mehr oder weniger gleichmäßig verteilte Materialbrücken stehen gelassen werden. Diese Materialbrücken sorgen dafür, dass das Material an der Schnittfläche nur perforiert ist und noch über die Materialbrücken miteinander zusammenhängt. Das Perforationsmuster definiert die Schnittfläche. Größe und Zahl der Materialbrücken kann applikationsabhängig gewählt werden. Die Einbringung der Folgen der Laserpulse wird so gesteuert bzw. erfolgt so, dass die sich Schnitte um die Wechselwirkungszonen herum nicht vollständig verbinden.Furthermore, according to the invention, it is possible to consciously refrain from a complete separation of two material regions by leaving more or less uniformly distributed material bridges in the material processing in the cut surface. These material bridges ensure that the material on the cut surface is only perforated and still hangs together via the material bridges. The perforation pattern defines the cut surface. Size and number of material bridges can be selected depending on the application. The introduction of the sequences of the laser pulses is controlled so that the cuts do not completely connect around the interaction zones.
Es kann auch vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Erzeugung von gezielten Schallwellen mit einer herkömmlichen Einrichtung zur Erzeugung von fokussierten Schallwellen (HIFU = high-intensity focussed ultrasound) zu kombinieren, wie sie bspw. in der
Dabei ist die Erfindung nicht an die Erzeugung von Schnitten im Material gebunden, auch andre Modifikationen des Materials durch den gezielten Einsatz von durch eine Laserbearbeitung erzeugten Schallwellen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Gleichfalls können die Schallwellen auch durch Laserpulse unterhalb der Durchbruchsschwelle des Materials erzeugt sein.The invention is not bound to the production of cuts in the material, and other modifications of the material through the targeted use of sound waves generated by a laser processing are within the scope of the present invention. Likewise, the sound waves may also be generated by laser pulses below the breakthrough threshold of the material.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhalber noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
-
1 ein laserchirurgisches Instrument zur Augenbehandlung, -
2 eine Schemazeichnung der Wirkung der Laserstrahlung auf die Augenhornhaut beimInstrument der 1 , -
3 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Erzeugung und Isolierung eines Teilvolumens mitdem Instrument der 1 , -
4 eine schematische Schnittdarstellung durch die Augenhornhaut zur Veranschaulichung der Entnahme des Hornhaut-Volumens im Zusammenhang mit der augenchirurgischen Refraktionskorrektur, -
5 eine Schemadarstellung hinsichtlich des Aufbaus des Behandlungsgerätes der1 -
6 eine Schemadarstellung einer ersten Variante der Erfindung -
7 eine Schemadarstellung einer Abwandlung der ersten Variante der Erfindung -
8 eine Schemadarstellung einer zweiten Variante der Erfindung
-
1 a laser surgical instrument for eye treatment, -
2 a schematic drawing of the effect of laser radiation on the cornea in the instrument of1 . -
3 a schematic representation to illustrate the generation and isolation of a partial volume with the instrument of1 . -
4 a schematic sectional view through the cornea to illustrate the removal of the corneal volume in connection with the ophthalmic refractive correction, -
5 a schematic representation of the structure of the treatment device of1 -
6 a schematic representation of a first variant of the invention -
7 a schematic representation of a modification of the first variant of the invention -
8th a schematic representation of a second variant of the invention
Eine Behandlungsvorrichtung für die Augenchirurgie ist in
Der Patient
Die Ansteuerung kann insbesondere durch ein Steuergerät
The control can in particular by a
Die Behandlungsvorrichtung
Andere geänderte oder verbesserte Kontaktglas-Formen könnten auch Vorteile für die Erfindung haben und sollen daher einbezogen werden.The
Other modified or improved contact glass forms could also have advantages for the invention and should therefore be included.
Das Steuergerät
Um eine augenchirurgische Refraktionskorrektur auszuführen, wird mittels der Laserstrahlung
In
Zwischen Laserquelle
Between
Für das Funktionsprinzip der Behandlungsvorrichtung
Die Steuerung der Lage des Fokus
Die Steuereinrichtung
Bei der Berechnung der Steuerdaten wird erfindungsgemäß die Schallgeschwindigkeit in der Augenhornhaut berücksichtigt, welche ca. 1480 m/s beträgt.
Bei Verwendung alternativer Materialien, wie z.B. Silikonöl- oder Kochsalzlösungsfüllungen nach Vitrektomien sind entsprechend angepasste Werte zu verwenden. Bei Festkörpern ist zusätzlich zu longitudinalen Schallwellen auch das abweichende Ausbreitungsverhalten transversaler Schallwellen zu berücksichtigen. Beispielsweise weist der in Intraokularlinsen verwendete Kunststoff PMMA eine Schallgeschwindigkeit für longitudinale Wellen von ca. 2550 m/s auf und für transversale Wellen von ca 1450 m/s. Weiche Kunststoffe zeigen oft noch deutlich niedrigere Werte.The
In calculating the control data, the speed of sound in the cornea, which is approximately 1480 m / s, is taken into account in accordance with the invention.
When using alternative materials, such as silicone oil or saline fillings after vitrectomy, appropriately adjusted values should be used. In the case of solids, the deviant propagation behavior of transversal sound waves has to be considered in addition to longitudinal sound waves. For example, the plastic used in intraocular lenses PMMA has a speed of sound for longitudinal waves of about 2550 m / s and for transverse waves of about 1450 m / s. Soft plastics often show significantly lower values.
Die Erzeugung der Schnittfläche mit der Behandlungsvorrichtung
Alternativ kann das SMILE-Verfahren eingesetzt werden, bei der das Hornhautvolumen
Die Planungseinrichtung
Die Planungseinrichtung unterstützt nun den Bediener der Behandlungsvorrichtung
Das erfindungsgemäße Zusammenwirken mehrerer Laserpulse wird jetzt an Hand der
Dabei entsprechen
Im Folgenden sei die Energie jedes Laserpulses so gewählt, dass ein optischer Durchbruch im Fokus erfolgt.In the following, the energy of each laser pulse is chosen so that an optical breakthrough takes place in the focus.
In
Als Phasenobjekte können z.B. Phasengitter wie in
Phase objects such as phase gratings can be used as phase objects
Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Erweiterungen wie bspw. tiefenabhängige oder gewebeabhängige Steuerung der Druckwellen oder eine räumliche Positionierung der Laserpulse auch in axiale Richtung entlang der Laserstrahlausbreitungsrichtung. Weiterhin können auch Kombinationen unterschiedlicher Laserpulsdauern, -wellenlängen und -polarisationen und verschiedener Laser-Materie-Wechselwirkungen (Ablation, Ein- und Mehrphotonenabsorption) ausgenutzt werden.
Eine Überwachung der Schnittwirkung ist beispielsweise mit einem Optischen Kohärenztomograf (OCT) möglich. Damit kann auch ein Feedback-System aufgebaut werden.Also in the context of the present invention are extensions such as depth-dependent or tissue-dependent control of the pressure waves or a spatial positioning of the laser pulses in the axial direction along the direction of laser beam propagation. Furthermore, combinations of different laser pulse durations, wavelengths and polarizations and different laser-matter interactions (ablation, single and multi-photon absorption) can also be exploited.
A monitoring of the cutting effect is possible, for example, with an optical coherence tomograph (OCT). This can also be used to set up a feedback system.
Die Erfindung wurde an einem bevorzugten Beispiel der refraktiven Hornhautkorrektur erläutert, sie ist darüber hinaus aber auch für die Schnittführung in anderen geeigneten Materialien beliebiger Art anwendbar, insbesondere auch zur Schnittführung in der menschlichen Augenlinse zur Behandlung eines Katarakts.The invention has been explained in a preferred example of the refractive corneal correction, but it is also applicable for the cutting in other suitable materials of any kind, in particular for cutting in the human eye lens for the treatment of cataract.
Darüber hinaus kann Materialbearbeitung im Sinne der Erfindung nicht nur Schnitte umfassen, sondern auch beispielsweise Gewebeverdichtung, Brechungsindexänderung, Ausschütten therapeutisch wirksamer Cytokine (selektive Lasertrabekuloplastie) oder von Heat-Shock-Proteinen (HPS), z.B. zur Therapie von diabetischer Retinopathie. Auch bei diesen Arten von Materialbearbeitung ist die erfindungsgemäße, gerichtete Ausbreitung der durch Lasermaterialbearbeitung entstehenden Schallwellen von Vorteil, z.B. zur Induzierung oder auch zur Vermeidung weiterer gewebeverändernder Effekte durch diese Schallwellen (z.B. auch Schonung des Kapselsacks oder der Fovea bei einer Schnittführung in der Augenlinse durch Berücksichtigung der Effekte der beim Schneiden entstehenden Schallwellen).In addition, material processing in the sense of the invention may include not only cuts, but also, for example, tissue densification, refractive index change, dumping of therapeutically effective cytokines (selective laser trabeculoplasty) or heat-shock proteins (HPS), e.g. for the treatment of diabetic retinopathy. Also in these types of material processing, the directional propagation according to the invention of the sound waves resulting from laser material processing is advantageous, e.g. for inducing or also for avoiding further tissue-altering effects by these sound waves (for example also protection of the capsular bag or the fovea in the case of an incision in the eye lens by taking into account the effects of the sound waves produced during cutting).
Weiterhin kann in Abhängigkeit vom zeitlichen- und räumlichen Abstand der Laserpulse in einer Testzone des zu bearbeitenden Gewebes (z.B. dem Rand) die Intensitätsschwelle bestimmt und optimiert werden, ab der die Schnittwirkung im Gewebe einsetzt (z.B. über Bildgebung wie OCT) bzw. die Schnittwirkung sich durch die Schallwellenüberlagerung verstärken oder dämpfen lässt. Darüber hinaus kann mittels akustischer Sensoren auch direkt die durch Laserpulsabfolge realisierte Schallcharakteristik bestimmt, optimiert oder hinsichtlich relevanter Parameter, wie Schallgeschwindigkeit ausgewertet werden, die dann zur Steuerung der Laserpulse einbezogen werden.Furthermore, depending on the temporal and spatial distance of the laser pulses in a test zone of the tissue to be processed (eg the edge), the intensity threshold can be determined and optimized, starting from which the cutting effect in the tissue begins (eg via imaging such as OCT) or the cutting action itself amplify or dampen by the sound wave superposition. In addition, by means of acoustic sensors directly realized by laser pulse sequence sound characteristic can be determined, optimized or evaluated with regard to relevant parameters, such as speed of sound, which are then included to control the laser pulses.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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