DE102019133433A1

DE102019133433A1 - Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Auges eines Patienten auf Basis eines Purkinje-Bilds

Info

Publication number: DE102019133433A1
Application number: DE102019133433.0A
Authority: DE
Inventors: Samuel Arba Mosquera; Thomas Klinner; Nico Triefenbach; Mario SHRAIKI
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2039-12-07
Also published as: DE102019133433B4; US20210169692A1; US11850187B2; CN112914824A

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Auges (3) eines Patienten relativ zu einer optischen Achse (4) eines Laserstrahls (24) einer Behandlungsvorrichtung (10) umfassend die Schritte:- Vorgeben eines das Auge (3) charakterisierenden Kriteriums;- Bestimmen einer ersten Soll-Position des Auges (3) relativ zu der optischen Achse (4);- Positionieren einer Patientenschnittstelle (2) in einem vorgegebenen Bereich vor der optischen Achse (4);- Beleuchten des Auges (3) mittels einer Beleuchtungseinrichtung (7) während eines Annäherungsvorgangs (18a) der Patientenschnittstelle (2) zum Auge (3);- Erfassen eines Purkinje-Bilds (12a), welches einer Kornea des Auges (3) zugeordnet ist, mittels einer optischen Erfassungseinrichtung (9) während des Annäherungsvorgangs;- Vergleichen des erfassten Purkinje-Bilds (12a) mit der optischen Achse (4) und in Abhängigkeit davon Bestimmen der aktuellen Position des Auges (3); und- Vergleichen der aktuellen Position mit der Soll-Position und bei einer Abweichung Ausgabe eines Steuersignals an eine Steuereinrichtung (20) der Behandlungsvorrichtung (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Auges eines Patienten relativ zu einer optischen Achse eines Lasterstrahls in einer Neutralsstellung einer Strahlablenkeinrichtung einer Behandlungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Behandlungsvorrichtung, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium.
Trübungen und Narben innerhalb der Hornhaut (Kornea), die durch Entzündungen, Verletzungen oder angeborene Erkrankungen entstehen können, beeinträchtigen das Sehvermögen. Insbesondere für den Fall, dass diese krankhaften und/oder unnatürlich veränderten Bereiche der Hornhaut in der Sehachse des Auges liegen, wird eine klare Sicht erheblich gestört. Hierzu sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Laserverfahren mittels entsprechenden Behandlungsvorrichtungen gegeben, welche einen Volumenkörper aus der Hornhaut abtrennen können und so die Sicht für einen Patienten verbessern können. Es handelst sich bei diesen Laserverfahren insbesondere um einen invasiven Eingriff, so dass es für den Patienten von besonderem Vorteil ist, wenn der Eingriff in einer möglichst kurzen Zeit und in einem besonders effizientem Maße durchgeführt wird. Insbesondere soll dabei der Volumenkörper lediglich den veränderten Bereich der Hornhaut umfassen. Es ist daher ausgehend vom Stand der Technik besonders wichtig eine genaue Positionsbestimmung der an dem Eingriff genutzten Einrichtungen der Behandlungsvorrichtung durchführen zu können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Behandlungsvorrichtung zu schaffen, mittels welchen verbessert eine aktuelle Position einer Patientenschnittstelle der Behandlungsvorrichtung erfasst werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Behandlungsvorrichtung, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Behandlungsvorrichtung, des Computerprogramms und des computerlesbaren Mediums und umgekehrt anzusehen sind.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Auges eines Patienten relativ zu einer optischen eines Laserstrahls in einer Neutralstellung einer Strahlablenkeinrichtung einer Behandlungsvorrichtung. Es erfolgt ein Vorgeben eines das Auge charakterisierenden Kriteriums in Abhängigkeit von einer Patienteninformation des Patienten. Es wird eine Soll-Position des Auges relativ zu der optischen Achse bestimmt. Eine Patientenschnittstelle der Behandlungsvorrichtung wird in einem vorgegebenen Bereich vor der optischen Achse positioniert. Es erfolgt ein Beleuchten des Auges mittels einer Beleuchtungseinrichtung der Behandlungsvorrichtung während eines Annäherungsvorgangs der Patientenschnittstelle zum Auge. Es wird mittels einer optischen Erfassungseinrichtung der Behandlungsvorrichtung ein Purkinje-Bild erfasst, welches einer Kornea des Auges zugeordnet ist, während des Annäherungsvorgangs. Es erfolgt ein Vergleichen des erfassten Purkinje-Bilds mit der optischen Achse und in Abhängigkeit davon ein Bestimmen der aktuellen Position des Auges. Es wird die aktuelle Position mit der Soll-Position bestimmt, und bei einer Abweichung der aktuellen Position von der Soll-Position erfolgt eine Ausgabe eines Steuersignals an einer Steuereinrichtung der Behandlungsvorrichtung.
Dadurch ist es ermöglicht, dass in Abhängigkeit des Purkinje-Bilds eine aktuelle Position des Auges mit einer Soll-Position des Auges verglichen werden kann. Somit kann auf einfache Art und Weise und dennoch zuverlässig die aktuelle Position des Auges, insbesondere während eines Behandlungsvorgangs, bestimmt werden. Dadurch kann eine Behandlung des Auges patientenfreundlicher durchgeführt werden, da zuverlässig eine Position des Auges bestimmt werden kann, und somit zuverlässig die Behandlung an einem korrekten Ort des Auges realisiert werden. Insbesondere auf Basis einer erfassten Position des Purkinje-Bilds relativ zu der optischen Achse die aktuelle Position bestimmt werden.
Die Strahlablenkeinrichtung weist insbesondere eine Neutralstellung auf. Die Strahlablenkeinrichtung kann beispielsweise zwei Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls aufweisen. Die Neutralstellung ist dann bei einer sogenannten 0/0-Stellung der Spiegel zueinander gegeben. Bei einer Rotation der Spiegel erfährt der auftreffende Laserstrahl eine Ablenkung und kann so beispielsweise auf der Kornea positioniert werden. Die Strahlablenkeinrichtung weist somit eine Rotationsachse auf, um welche der auftreffende Laserstrahl in Abhängigkeit der Spiegelpositionen rotiert werden kann. Die optische Achse beschreibt insbesondere die Position des Laserstrahls in der Neutralstellung der Strahlablenkeinrichtung, welche auch als Scanner bezeichnet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform werden als das das Auge charakterisierende Kriterium ein Pupillenzentrum des Auges und/oder ein Hornhautscheitelpunkt des Auges vorgegeben. Insbesondere kann das charakterisierende Kriterium vor der Behandlung mittels der Behandlungsvorrichtung bestimmt werden. Beispielsweise können auf Basis von topografischen und/oder tachymetrischen und/oder morphologischen Daten der unbehandelten Kornea das Pupillenzentrum und/oder ein Hornhautscheitelpunkt des Auges bestimmt werden. Dadurch kann zuverlässig die Soll-Position des Auges bestimmt werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn als Purkinje-Bild ein Purkinje-Reflex erster Ordnung oder zweiter Ordnung erfasst wird. Insbesondere wird ein Purkinje-Bild des Purkinje-Reflexes erster Ordnung erfasst. Dadurch ist es ermöglicht, dass beispielsweise ein automatisches Augen-Tracking mittels der Behandlungsvorrichtung durchgeführt werden kann, da insbesondere der Purkinje-Reflex erster Ordnung sehr gut optisch mittels einer Erfassungseinrichtung wahrnehmbar ist. Es ist somit kein manueller Eingriff durch einen Nutzer, beispielsweise einem Optiker, notwendig, um eine entsprechende Positionskorrektur durchführen zu können.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einer festgestellten Abweichung während des Annäherungsvorgangs ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass eine Positionskorrektur der Patientenschnittstelle oder der optischen Achse durchgeführt wird. Mit anderen Worten, sollte die bestimmte aktuelle Position von der Soll-Position abweichen, so kann entweder die Patientenschnittstelle positioniert werden, um von der aktuellen Position zu der Soll-Position zu gelangen, oder es kann die optische Achse, beispielsweise durch eine Korrektur der Strahlablenkeinrichtung, korrigiert werden, also eine Neuorientierung der optischen Achse durchgeführt werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass auch bei einer festgestellten Abweichung dennoch zuverlässig eine Behandlung des Patienten durchgeführt werden kann.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn nach einer festgestellten Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Abweichungsschwellwerts während des Annäherungsvorgangs ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass ein Andockvorgang der Patientenschnittstelle an dem Auge durchgeführt wird. Sollte es beispielsweise dazu kommen, dass eine Abweichung festgestellt wird, diese aber unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt, so kann der Annäherungsvorgang dennoch weiter durchgeführt werden und im Anschluss an den Annäherungsvorgang ein Andockvorgang der Patientenschnittstelle an dem Auge durchgeführt werden. Insbesondere kann eine Behandlung des Auges nach dem Andockvorgang dann durchgeführt werden. Dadurch kann eine Behandlungsdauer reduziert werden, da insbesondere der Annäherungsvorgang nicht erneut durchgeführt werden muss.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach dem Andockvorgang und bei einer Abweichung ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass eine Positionskorrektur der Pupille relativ zur Patientenschnittstelle mittels der Patientenschnittstelle durchgeführt wird. Mit anderen Worten, sollte nach dem Andockvorgang eine Abweichung festgestellt werden, so kann dennoch weiterhin eine Positionskorrektur durchgeführt werden, indem insbesondere die Pupille relativ zur Patientenschnittstelle verschoben wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Behandlungsdauer reduziert werden kann, da auch nach dem Andockvorgang weiterhin eine Positionskorrektur ermöglicht ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird nach dem Andockvorgang ein letztes Bild der optischen Erfassungseinrichtung vor dem Andockvorgang ausgewertet, wobei bei der Auswertung eine erfasste Pupillenposition mit dem Purkinje-Bild verglichen wird. Insbesondere ist nach dem Andockvorgang kein Purkinje-Bild mehr vorhanden. Es wird somit ein letztes Frame, in welchem das Purkinje-Bild noch vorhanden ist, mit dem nächsten Frame verglichen, in welchem das Purkinje-Bild nicht mehr vorhanden ist. Insbesondere kann dadurch zuverlässig die Pupillenposition und es kann auch ein Hornhautscheitelpunkt beziehungsweise eine Hornhautscheitelposition somit effizient bestimmt werden, da der Kontakt mit der Patientenschnittstelle zuerst an dem Hornhautscheitelpunkt zu verzeichnen ist.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn nach dem Andockvorgang ein letztes Bild der optischen Erfassungseinrichtung vor dem Andockvorgang und ein erstes Bild der optischen Erfassungseinrichtung nach dem Andockvorgang ausgewertet werden, wobei bei der Auswertung eine erfasste Hornhautscheitelposition mit dem Purkinje-Bild verglichen wird. Insbesondere ist das Purkinje-Bild nach dem Andockvorgang verschwunden. Insbesondere ist somit die Stelle, an welcher die Patientenschnittstelle nun das Auge berührt, die Hornhautscheitelposition des Auges. Dadurch kann zuverlässig die Hornhautscheitelposition bestimmt werden. Insbesondere kann die bestimmte Hornhautscheitelposition mit der vorgegeben Hornhautscheitelposition, welche beispielsweise auf Basis einer Patienteninformation bestimmt worden ist, verglichen werden, womit auch mittels dieser Auswertemethodik eine Positionsbestimmung des Auges durchgeführt werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn nach dem Andockvorgang das Auge an der Patientenschnittstelle mittels einer Ansaugeinrichtung der Patientenschnittstelle angesaugt und fixiert wird. Insbesondere kann während des Annäherungsprozesses eine Positionskorrektur der Patientenschnittstelle durchgeführt werden. Nach dem Andockvorgang wird dann auf Basis der Ansaugeinrichtung das Auge angesaugt und fixiert, so dass es zumindest im Wesentlichen zu keiner Positionsverschiebung des Auges relativ zur Patientenschnittstelle mehr kommen kann. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig eine Behandlung des Auges durchgeführt werden kann.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Bestimmung der aktuellen Position zusätzlich mittels der optischen Erfassungseinrichtung eine aktuelle Pupillenposition des Auges erfasst wird. Insbesondere kann somit auch auf Basis einer Auswertung der Pupillenposition und insbesondere durch Vergleichen mit der vorgegeben Pupillenposition die Position des Auges zuverlässig bestimmt werden. Somit kann redundant die Position des Auges bestimmt werden. Dadurch ist zuverlässig eine Behandlung des Auges des Patienten ermöglicht.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Auge mittels eines Beleuchtungsrings oder Beleuchtungspunkts oder mittels eines Beleuchtungshalbrings oder mittels Beleuchtungssektoren der Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung des Purkinje-Bilds beleuchtet wird. Insbesondere ist es durch die unterschiedlichen Ausgestaltungsformen ermöglicht, dass zuverlässig das Purkinje-Bild erfasst werden kann. Insbesondere kann zuverlässig der Purkinje-Reflex erzeugt werden. Durch die Ausgestaltungsform des Beleuchtungsrings, des Beleuchtungspunkts oder Beleuchtungshalbrings oder mittels Beleuchtungssektoren können ebenfalls beispielsweise Torsionen erkannt werden, da neben der Beleuchtung auch relative Positionsveränderungen der Beleuchtungseinrichtung zum Purkinje-Bild erfasst werden können. Dadurch ist es möglich, dass mittels unterschiedlicher Beleuchtungseinrichtungen das Purkinje-Bild erfasst werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird als Steuersignal bei einer Abweichung oberhalb von einem vorgegebenen Abweichungsschwellwert der Annäherungsvorgang abgebrochen und erneut ein Annäherungsvorgang durchgeführt und/oder ein Andockvorgang abgebrochen und erneut ein Andockvorgang durchgeführt und/oder die Patientenschnittstelle neu positioniert. Dadurch ist es ermöglicht, dass auf unterschiedliche Art und Weise das Steuersignal erzeugt wird und bei einer Abweichung oberhalb des vorgegebenen Abweichungsschwellwerts keine Behandlung des Auges durchgeführt wird, so dass es nicht zu Fehlbehandlungen kommen kann.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn bei einer Abweichung oberhalb von einem vorgegebenen Abweichungsschwellwert eine Positionsveränderung des augenchirurgischen Lasers, insbesondere der optischen Achse, durchgeführt wird. Beispielsweise kann dies durch eine Positionskorrektur der Strahlablenkeinrichtung durchgeführt werden. Somit ist es ebenfalls ermöglicht, dass auch der augenchirurgische Laser neu positioniert wird, so dass auch bei einer Abweichung dennoch zuverlässig und zeitreduziert eine Behandlung des Auges durchgeführt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels einer an der Patientenschnittstelle angeordneten Beleuchtungseinrichtung das Auge beleuchtet und/oder mittels einer an der Patientenschnittstelle angeordneten Erfassungseinrichtung das Purkinje-Bild erfasst. Mit anderen Worten können die Erfassungseinrichtung und die Beleuchtungseinrichtung an der Patientenschnittstelle angeordnet sein. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Erfassungseinrichtung und die Beleuchtungseinrichtung gleichzeitig und insbesondere zuverlässig mit der Patientenschnittstelle verfahren werden können, wodurch zuverlässig das Purkinje-Bild während der Behandlung erfasst werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung mit zumindest einem augenchirurgischen Laser für die Abtrennung eines Volumenkörpers mit vordefinierten Grenzflächen eines menschlichen oder tierischen Auges beispielsweise mittels Photodisruption und mit zumindest einer Steuereinrichtung für den oder die Laser, die ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt auszuführen.
Dabei ist der Laser geeignet, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 1.400 nm, vorzugsweise zwischen 700 nm und 1.200 nm, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und 1 ns, vorzugsweise zwischen 10 fs und 10 ps, und einer Wiederholungsfrequenz größer 10kHz, vorzugsweise zwischen 100 kHz und 100 MHz, abzugeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Behandlungsvorrichtung weist die Behandlungsvorrichtung eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von zumindest einem Steuerdatensatz auf, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder Fokussierung einzelner Laserpulse in der Kornea umfassen und mindestens eine Strahlablenkeinrichtung zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls des Lasers umfasst. Die genannten Steuerdatensätze werden dabei üblicherweise anhand einer gemessenen Topographie und/oder Tachymetrie und/oder Morphologie der zu behandelnden Kornea und der Art des zu entfernenden, krankhaft und/oder unnatürlich veränderten Bereichs innerhalb der Hornhaut, erzeugt.
Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt die Verfahrensschritte gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausführt. Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf den das Computerprogramm gemäß dem dritten Erfindungsaspekt gespeichert ist. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung mit einer Patientenschnittstelle in einer ersten Situation;
3 eine schematische Draufsicht auf ein Auge eines Patienten;
4 eine weitere schematische Seitenansicht auf eine Ausführungsform der Patientenschnittstelle in einer weiteren Situation;
5 eine weitere schematische Draufsicht auf ein Auge eines Patienten;
6 eine weitere schematische Seitenansicht auf eine Ausführungsform der Patientenschnittstelle in einer weiteren Situation; und
7 eine weitere schematische Draufsicht auf ein Auge eines Patienten in einer weiteren Situation.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung 10 mit einem augenchirurgischen Laser 18 für die Abtrennung eines vordefinierten Hornhautvolumens/Korneavolumens beziehungsweise Volumenkörpers 12 mit beispielsweise vordefinierten Grenzflächen 14, 16 einer Kornea 13 (2) eines menschlichen oder tierischen Auges 3 (2) mittels beispielsweise Photodisruption. Man erkennt, dass neben dem Laser 18 eine Steuereinrichtung 20 für den Laser 18 ausgebildet ist, sodass dieser im vorliegenden Ausführungsbeispiel gepulste Laserpulse in einem vordefinierten Muster in die Kornea 13 abgibt, wobei die Grenzflächen 14, 16 des abzutrennenden Volumenkörpers 12 durch das vordefinierte Muster mittels Photodisruption erzeugt werden. Die Grenzflächen 14, 16 bilden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen lentikelartigen Volumenkörper 12 aus, wobei die Position des Volumenkörpers 12 in diesem Ausführungsbeispiel derart gewählt ist, dass ein krankhafter und/oder unnatürlich veränderter Bereich innerhalb einer Stroma 36 der Kornea 13 umschlossen wird. Des Weiteren ist aus 1 erkennbar, dass zwischen der Stroma 36 und einem Epithelium 28 die so genannte Bowman Membran 38 ausgebildet ist.
Des Weiteren erkennt man, dass der durch den Laser 18 erzeugte Laserstrahl 24 mittels einer Strahlablenkeinrichtung 22, wie zum Beispiel einem Scanner, in Richtung einer Oberfläche 26 der Hornhaut abgelenkt wird. Die Strahlablenkeinrichtung 22 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 20 gesteuert, um das genannte vordefinierte Muster in der Hornhaut zu erzeugen. Die Strahlablenkeinrichtung 22 kann beispielsweise zwei Spiegel aufweisen, welche zum Ablenken des auftreffenden Lasterstrahls 24 ausgebildet sind. In einer Neutralstellung, einer sogenannten 0/0-Position der Spiegel, wird insbesondere eine optische Achse 4 (4) des Laserstrahls 24 ausgebildet.
Bei dem dargestellten Laser 18 handelt es sich um einen photodisruptiven Laser der ausgebildet ist, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 1400 nm, vorzugsweise zwischen 700 nm und 1200 nm, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und 1 ns, vorzugsweise zwischen 10 fs und 10 ps, und einer Wiederholungsfrequenz größer 10 KHz, vorzugsweise zwischen 100 KHz und 100 MHz, abzugeben. Alternativ zu dem in der 1 gezeigten Behandlungsvorrichtung 1 kann auch ein Verfahren zur ablativen Entfernung des Volumenkörpers 12 genutzt werden.
Die Steuereinrichtung 20 weist zudem eine Speichereinrichtung (nicht dargestellt) zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz auf, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Kornea 13 umfassen. Die Positionsdaten und/oder Fokussierungsdaten der einzelnen Laserpulse werden anhand einer zuvor gemessenen Topografie und/oder Pachymetrie und/oder der Morphologie der Hornhaut und dem beispielsweise zu entfernenden, krankhaften und/oder unnatürlich veränderten Bereich 32 innerhalb der Stroma 36 des Auges erzeugt.
2 zeigt in einer schematischen Seitenansicht rein beispielhaft die Behandlungsvorrichtung 10. Die Behandlungsvorrichtung 10 weist eine Patientenschnittstelle 2 auf. Die Patientenschnittstelle 2 ist für den augenchirurgischen Laser 18 der Behandlungsvorrichtung 10 für das Auge 3 des nicht dargestellten Patienten ausgebildet. Die Patientenschnittstelle 2 kann beispielsweise mittels einer Verbindungseinrichtung 1 zum Bewegen der Patientenschnittstelle 2 mit der Behandlungsvorrichtung 10 gekoppelt sein.
In 2 ist gezeigt, dass die Patientenschnittstelle 2 in der dargestellten Situation beispielsweise einen Abstand zum Auge 3 von beispielsweise 5 cm aufweisen kann. In der 2 ist ferner am Auge 3 eine Iris 5 sowie eine Pupille 6 gezeigt.
Insbesondere kann zur Bestimmung der aktuellen Position zusätzlich mittels der optischen Erfassungseinrichtung 9 eine aktuelle Pupillenposition 17 des Auges 3 erfasst werden.
3 zeigt in einer Draufsicht einen Blick durch die Patientenschnittstelle 2 auf das Auge 3 des Patienten. Die Pupille 6 ist vorliegend schraffiert gezeigt.
Es ist ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position des Auges 3 des Patienten relativ zu einer optischen Achse 4 des Laserstrahls 24 der Behandlungsvorrichtung 10 gezeigt. Es wird ein das Auge 3 charakterisierendes Kriterium in Abhängigkeit von einer Patienteninformation des Patienten vorgegeben. Es erfolgt ein Bestimmen einer ersten Soll-Position des Auges 3 relativ zu der optischen Achse 4. Die Patientenschnittstelle 2 der Behandlungsvorrichtung 10 wird in einem vorgegebenen Bereich vor der optischen Achse 4 positioniert. Das Auge 3 wird mittels einer Beleuchtungseinrichtung 7 der Behandlungsvorrichtung 10 während eines Annäherungsvorgangs 18a der Patientenschnittstelle 2 zum Auge 3 beleuchtet. Es wird ein Purkinje-Bild 12a, welches einer Kornea 13 des Auges 3 zugeordnet ist, mittels einer optischen Erfassungseinrichtung 9 der Behandlungsvorrichtung 10 während des Annäherungsvorgangs 18a erfasst. Das erfasste Purkinje-Bild 12a wird mit der optischen Achse 4 verglichen und in Abhängigkeit davon wird die aktuelle Position des Auges 3 bestimmt. Es erfolgt ein Vergleichen der aktuellen Position mit der Soll-Position und bei einer Abweichung der aktuellen Position von der Soll-Position wird eine Ausgabe eines Steuersignals an eine Steuereinrichtung 20 der Behandlungsvorrichtung 10 durchgeführt.
Beispielsweise kann als das Auge 3 charakterisierende Kriterium ein Pupillenzentrum des Auges 3 und/oder ein Hornhautscheitelpunkt 15 (4) des Auges 3 vorgegeben werden.
Insbesondere zeigt die 3 ferner, dass von der Behandlungsvorrichtung 10, insbesondere von der Beleuchtungseinrichtung 7, auf der anterioren Fläche der Patientenschnittstelle 2 eine statische Projektion 11, insbesondere zwei statische Projektionen 11, erzeugt sind. Ferner ist eine statische Projektion 8 als Ring auf der Pupille 6 gezeigt, welches eine statische Projektion der Beleuchtungseinrichtung 7 auf der anterioren Fläche der Patientenschnittstelle 2 ist. Die statische Projektion 8 kann insbesondere ein Purkinje-Bild sein, welches der Patientenschnittstelle 2 zugeordnet ist. Ferner ist ein dynamischer Projektionsring gezeigt, welcher auf einer anterioren Fläche der Kornea 13 des Auges 3 erzeugt ist und dem Purkinje-Bild 12a entspricht. Ferner sind zwei dynamische Projektionen 14a der Beleuchtungseinrichtung 7 gezeigt, welche auf der anterioren Fläche der Kornea 13 erzeugt sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass als Purkinje-Bild 12a ein Purkinje-Reflex erster Ordnung oder zweiter Ordnung erfasst wird. Vorliegend ist insbesondere ein Purkinje-Reflex erster Ordnung gezeigt.
Ferner kann bei einer festgestellten Abweichung während des Annäherungsvorgangs 18a ein Steuersignal derart erzeugt werden, dass eine Positionskorrektur der Patientenschnittstelle 2 oder der optischen Achse 4 durchgeführt wird. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass nach einer festgestellten Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Abweichungsschwellwerts während des Annäherungsvorgangs 18a ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass ein Andockvorgang der Patientenschnittstelle 2 an dem Auge 3 durchgeführt wird. Ferner kann nach dem Andockvorgang und bei einer Abweichung ein Steuersignal derart erzeugt werden, dass eine Positionskorrektur der Pupille 6 relativ zur Patientenschnittstelle 2 mittels der Patientenschnittstelle 2 durchgeführt wird.
Ebenfalls kann das Auge 3 mittels eines Beleuchtungsrings oder Beleuchtungspunkts oder mittels eines Beleuchtungshalbrings oder mittels Beleuchtungssektoren als Beleuchtungseinrichtung 7 zum Erzeugen des Purkinje-Bilds 12a beleuchtet werden. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass mittels einer Infrarotbeleuchtungseinrichtung als Beleuchtungseinrichtung 7 das Auge 3 mit Infrarotlicht beleuchtet wird und die optische Erfassungseinrichtung 9 dazu ausgelegt wird, dass ein von dem an dem Auge 3 zumindest bereichsweise reflektiertes Infrarotlicht erfasst wird.
4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Patientenschnittstelle 2 in einem angenäherten Zustand, also während eines Annäherungsvorgangs 18a an das Auge 3. Beispielsweise kann ein Abstand der Patientenschnittstelle 2 zum Auge 3 wie vorliegend 2 bis 3 mm betragen. Insbesondere ist ein Purkinje-Bild 12a auf dem Auge 3 gezeigt. Insbesondere zeigt die 4 die optische Achse 4. Sollte nun beispielsweise eine Abweichung oberhalb eines vorgegebenen Abweichungsschwellwerts festgestellt werden, so kann die Patientenschnittstelle 2 neu positioniert werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einer Abweichung oberhalb von einem vorgegebenen Abweichungsschwellwert eine Positionsveränderung des augenchirurgischen Lasers 18, insbesondere der optischen Achse 4, durchgeführt wird.
5 zeigt in einer weiteren Draufsicht das Auge 3. Insbesondere ist in 5 die Position der Patientenschnittstelle 2 derart, wie sie in der 4 in der Seitenansicht dargestellt ist. In der 5 ist insbesondere eine entsprechende Verschiebung und somit eine Abweichung der aktuellen Position von der Soll-Position zu verzeichnen. Auf Basis dieser Verschiebung kann nun das Steuersignal für die Behandlungsvorrichtung 10, insbesondere zum Steuern der Patientenschnittstelle, 2 erzeugt werden.
6 zeigt in einer schematischen Seitenansicht das Auge 3 während des Andockvorgangs der Patientenschnittstelle 2. Insbesondere dockt die Patientenschnittstelle 2 an einem Hornhautscheitelpunkt 15 des Auges 3 an. Insbesondere ist der Hornhautscheitelpunkt 15 verschoben zur optischen Achse 4. In der 6 ist insbesondere gezeigt, dass die Patientenschnittstelle 2 elektrisch isoliert und/oder steril ausgelegt wird, so dass keinen elektrischen Spannungen von der Patientenschnittstelle 2 auf das Auge 3 übergehen können. Insbesondere können auch keine Keime von der Patientenschnittstelle 2 auf Auge 3 übertragen werden.
Ferner zeigt die 6, dass nach dem Andockvorgang das Auge 3 an der Patientenschnittstelle 2 mittels einer Ansaugeinrichtung 16a der Patientenschnittstelle 2 angesaugt und fixiert wird.
7 zeigt in einer schematischen Draufsicht das Auge 3 mit der Patientenschnittstelle 2 in der Draufsicht gemäß der Seitenansicht von 6, wobei hierbei das Purkinje-Bild 12a nahezu verschwunden ist. Nach dem Andockvorgang kann ein letztes Bild der optischen Erfassungseinrichtung 9 vor dem Andockvorgang ausgewertet werden, wobei bei der Auswertung die erfasste Pupillenposition 17 mit dem Purkinje-Bild 12a verglichen werden kann. Ferner kann nach dem Andockvorgang ein letztes Bild der optischen Erfassungseinrichtung 9 vor dem Andockvorgang und ein erstes Bild der optischen Erfassungseinrichtung 9 nach dem Andockvorgang ausgewertet werden, wobei bei der Auswertung eine erfasste Hornhautscheitelposition 15 mit dem Purkinje-Bild 12a verglichen wird.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Auges (3) eines Patienten relativ zu einer optischen Achse (4) einer Laserstrahls (24) in einer Neutralstellung einer Strahlablenkeinrichtung (22) einer Behandlungsvorrichtung (10) umfassend die Schritte: - Vorgeben eines das Auge (3) charakterisierenden Kriteriums in Abhängigkeit von einer Patienteninformation des Patienten; - Bestimmen einer ersten Soll-Position des Auges (3) relativ zu der optischen Achse (4); - Positionieren einer Patientenschnittstelle (2) der Behandlungsvorrichtung (10) in einem vorgegebenen Bereich vor der optischen Achse (4); - Beleuchten des Auges (3) mittels einer Beleuchtungseinrichtung (7) der Behandlungsvorrichtung (10) während eines Annäherungsvorgangs (18a) der Patientenschnittstelle (2) zum Auge (3); - Erfassen eines Purkinje-Bilds (12a), welches einer Kornea des Auges (3) zugeordnet ist, mittels der optischen Erfassungseinrichtung (9) während des Annäherungsvorgangs (18a); - Vergleichen des erfassten Purkinje-Bilds (12a) mit der optischen Achse (4) und in Abhängigkeit davon Bestimmen der aktuellen Position des Auges (3); und - Vergleichen der aktuellen Position mit der Soll-Position und bei einer Abweichung der aktuellen Position von der Soll-Position Ausgabe eines Steuersignals an eine Steuereinrichtung (20) der Behandlungsvorrichtung (10).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als das Auge (3) charakterisierende Kriterium ein Pupillenzentrum des Auges (3) und/oder ein Hornhautscheitelpunkt (15) des Auges (3) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Purkinje-Bild (12a) ein Purkinje-Reflex erster Ordnung oder zweiter Ordnung erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer festgestellten Abweichung während des Annäherungsvorgangs (18a) ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass eine Positionskorrektur der Patientenschnittstelle (2) oder der optischen Achse (4) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer festgestellten Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Abweichungsschwellwerts während des Annäherungsvorgangs (18a) ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass ein Andockvorgang der Patientenschnittstelle (2) an dem Auge (3) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Andockvorgang und bei einer Abweichung ein Steuersignal derart erzeugt wird, dass eine Positionskorrektur der Pupille (6) relativ zur Patientenschnittstelle (2) mittels der Patientenschnittstelle (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Andockvorgang ein letztes Bild der optischen Erfassungseinrichtung (9) vor dem Andockvorgang ausgewertet, wobei bei der Auswertung eine erfasste Pupillenposition (17) mit dem Purkinje-Bild (12a) verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Andockvorgang ein letztes Bild der optischen Erfassungseinrichtung (9) vor dem Andockvorgang und ein erstes Bild der optischen Erfassungseinrichtung (9) nach dem Andockvorgang ausgewertet werden, wobei bei der Auswertung eine erfasste Hornhautscheitelposition (15) mit dem Purkinje-Bild (12a) verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Andockvorgang das Auge (3) an der Patientenschnittstelle (2) mittels einer Ansaugeinrichtung (16a) der Patientenschnittstelle (2) angesaugt und fixiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der aktuellen Position zusätzlich mittels der optischen Erfassungseinrichtung (7) eine aktuelle Pupillenposition (17) des Auges (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auge (3) mittels eines Beleuchtungsrings oder Beleuchtungspunkts oder mittels eines Beleuchtungshalbrings oder mittels Beleuchtungssektoren der Beleuchtungseinrichtung (7) zur Erzeugung des Purkinje-Bilds (12a) beleuchtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuersignal bei einer Abweichung oberhalb von einem vorgegebenen Abweichungsschwellwert der Annäherungsvorgang (18a) abgebrochen wird und erneut ein Annäherungsvorgang (18a) durchgeführt wird und/oder ein Andockvorgang abgebrochen wird und erneut ein Andockvorgang durchgeführt wird und/oder die Patientenschnittstelle (2) neu positioniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung oberhalb von einem vorgegebenen Abweichungsschwellwert eine Positionsveränderung des augenchirurgischen Lasers (18), insbesondere der optischen Achse (4), durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer an der Patientenschnittstelle (2) angeordneten Beleuchtungseinrichtung (7) das Auge (3) beleuchtet wird und/oder mittels einer an der Patientenschnittstelle (2) angeordneten Erfassungseinrichtung (9) das Purkinje-Bild (12a) erfasst werden.
Behandlungsvorrichtung (10) mit zumindest einem chirurgischen Laser (18) für die Abtrennung eines Volumenkörpers (12) eines menschlichen oder tierischen Auges (3), mit zumindest einer Steuereinrichtung (20) für den oder die Laser (18), und mit einer Patientenschnittstelle (2) zum Andocken an dem Auge (3), die ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen.
Behandlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung - mindestens eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz aufweist, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Kornea (13) umfassen, und wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung der Patientenschnittstelle umfassen; und - mindestens eine Strahlablenkeinrichtung (22) zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls (24) des Lasers (18) umfasst.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 15 oder 16 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausführt.
Computerlesbares Medium, auf welchem das Computerprogramm nach Anspruch 17 gespeichert ist.