DE102019135607B4

DE102019135607B4 - Method for controlling an ophthalmic surgical laser and treatment device

Info

Publication number: DE102019135607B4
Application number: DE102019135607.5A
Authority: DE
Inventors: Samuel Arba Mosquera
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2039-12-21
Also published as: DE102019135607A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines augenchirurgischen Lasers (18) einer Behandlungsvorrichtung (10) für die Abtrennung eines Volumenkörpers (12) mit einer vordefinierten posterioren Grenzfläche (14) und einer vordefinierten anterioren Grenzfläche (16), umfassend:- Steuern des Lasers (18) mittels einer Steuerungseinrichtung (20) der Behandlungsvorrichtung (10) derart, dass dieser gepulste Laserpulse in einer Schussabfolge in einem vordefinierten Muster in die Kornea abgibt, wobei die Grenzflächen (14, 16) des abzutrennenden Volumenkörpers (12) durch das vordefinierte Muster definiert sind und die Grenzflächen (14, 16) mittels einer Wechselwirkung der einzelnen Laserpulse mit der Kornea durch die Erzeugung einer Vielzahl durch Photodisruption erzeugter Kavitationsblasen erzeugt werden, wobei in Abhängigkeit von einer jeweiligen Position der Kavitationsblase in der Kornea eine Energie (52) eines zu der jeweiligen Kavitationsblase korrespondierenden Laserpulses angepasst wird, wobei die Energie (52) des Laserpulses an die Position der damit erzeugten Kavitationsblase angepasst wird.Method for controlling an ophthalmic surgical laser (18) of a treatment device (10) for the separation of a volume body (12) with a predefined posterior boundary surface (14) and a predefined anterior boundary surface (16), comprising: - Controlling the laser (18) by means of a Control device (20) of the treatment device (10) in such a way that it emits pulsed laser pulses in a sequence of shots in a predefined pattern into the cornea, the boundary surfaces (14, 16) of the volume body (12) to be separated being defined by the predefined pattern and the boundary surfaces (14, 16) by means of an interaction of the individual laser pulses with the cornea by generating a large number of cavitation bubbles generated by photodisruption, with an energy (52) of a laser pulse corresponding to the respective cavitation bubble depending on a respective position of the cavitation bubble in the cornea is adjusted, the energy (52) of the laser pulse being adjusted to the position of the cavitation bubble thus generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines augenchirurgischen Lasers einer Behandlungsvorrichtung für die Abtrennung eines Volumenkörpers mit einer vordefinierten posterioren Grenzfläche und einer vordefinierten anterioren Grenzfläche. Ferner betrifft die Erfindung eine Behandlungsvorrichtung, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium.The invention relates to a method for controlling an ophthalmic surgical laser of a treatment device for the detachment of a volume body with a predefined posterior interface and a predefined anterior interface. Furthermore, the invention relates to a treatment device, a computer program and a computer-readable 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. Augenchirurgische Laser werden zudem für die Korrektur von Fehlsichtigkeiten basierend auf optischen Fehlern des Auges verwendet. Insbesondere bei der photorefraktiven Keratektomie (PRK), bei der Laser-epithelialen Keratomileusis (LASIK), der epithelialen Laser-in-situ-Keratomileusis (Epi-LASIK) oder der transepithelialen photorefraktiven Keratektomie (Trans-PRK) kommen augenchirurgische Lasers zum Einsatz. 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 handelt sich bei diesen Laserverfahren 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.Cloudiness and scars within the cornea, which can result from inflammation, injury or congenital diseases, impair vision. In particular, if these pathological and/or unnaturally altered areas of the cornea lie in the visual axis of the eye, clear vision is significantly impaired. Ophthalmic surgical lasers are also used to correct ametropia based on optical errors in the eye. Ophthalmic surgical lasers are used in particular in photorefractive keratectomy (PRK), laser epithelial keratomileusis (LASIK), epithelial laser in situ keratomileusis (Epi-LASIK) or transepithelial photorefractive keratectomy (Trans-PRK). For this purpose, different laser methods are available from the prior art using appropriate treatment devices, which can separate a volume body from the cornea and can thus improve the patient's vision. This laser procedure is an invasive procedure, so it is of particular advantage for the patient if the procedure is carried out in the shortest possible time and in a particularly efficient manner.

Die in der US 2018 / 0 207 029 A1 offengelegten Verfahren und Geräte können zur Behandlung des Glaukoms des Auges verwendet werden. Die Verfahren und Geräte können so konfiguriert werden, dass sie Energie auf die Sklera, die Hornhaut und/oder andere Bereiche des Auges anwenden, um kollagenes Gewebe in der Nähe des Schlemmschen Kanals zu schrumpfen. Die juxtakanalikuläre Behandlung der Sklera und/oder der Hornhaut neben dem Schlemm'schen Kanal kann verwendet werden, um den Schlemm'schen Kanal, die Kollektorkanäle und/oder das Trabekelwerk zu erweitern. The methods and devices disclosed in US 2018/0 207 029 A1 can be used to treat glaucoma of the eye. The methods and devices can be configured to apply energy to the sclera, cornea, and/or other areas of the eye to shrink collagenous tissue near Schlemm's canal. Juxtacanalicular treatment of the sclera and/or cornea adjacent to Schlemm's canal can be used to widen Schlemm's canal, collector canals, and/or the trabecular meshwork.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines augenchirurgischen Lasers, eine Behandlungsvorrichtung, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium zu schaffen, mittels welchen eine effiziente, sichere und schnelle Behandlung eines Auges gewährleistet ist.The object of the present invention is to create a method for controlling an ophthalmic surgical laser, a treatment device, a computer program and a computer-readable medium, by means of which an efficient, safe and rapid treatment of an eye is ensured.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines augenchirurgischen Lasers, 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.This object is achieved by a method for controlling an ophthalmic surgical laser, a treatment device, a computer program and a computer-readable medium according to the independent patent claims. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the respective dependent claims, advantageous configurations of the method being to be regarded as advantageous configurations of the treatment device, the computer program and the computer-readable medium and vice versa.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines augenchirurgischen Lasers einer Behandlungsvorrichtung für die Abtrennung eines Volumenkörpers mit einer vordefinierten posterioren Grenzfläche und einer vordefinierten anterioren Grenzfläche, beispielsweise aus einer menschlichen oder tierischen Kornea. Es erfolgt ein Steuern des Lasers mittels einer Steuerungseinrichtung der Behandlungsvorrichtung derart, dass dieser gepulste Laserpuls in einer Schussabfolge in einem vordefinierten Muster in die Kornea abgibt, wobei die Grenzflächen des abzutrennenden Volumenkörpers durch das vordefinierte Muster definiert sind und die Grenzflächen mittels einer Wechselwirkung der einzelnen Laserpulse mit der Kornea durch die Erzeugung einer Vielzahl durch Photodisruption erzeugter Kavitationsblasen erzeugt werden, wobei in Abhängigkeit von einer jeweiligen Position einer Kavitationsblase in der Kornea eine Energie eines zu der jeweiligen Kavitationsblase korrespondierenden Laserpulses angepasst wird, wobei die Energie des Laserpulses an die Position der damit erzeugten Kavitationsblase angepasst wird.A first aspect of the invention relates to a method for controlling an ophthalmic surgical laser of a treatment device for the detachment of a volume body with a predefined posterior interface and a predefined anterior interface, for example from a human or animal cornea. The laser is controlled by a control device of the treatment device in such a way that this pulsed laser pulse is emitted in a sequence of shots in a predefined pattern into the cornea, with the boundary surfaces of the volume body to be separated being defined by the predefined pattern and the boundary surfaces being defined by an interaction of the individual laser pulses with the cornea by generating a large number of cavitation bubbles generated by photodisruption, with an energy of a laser pulse corresponding to the respective cavitation bubble being adapted as a function of a respective position of a cavitation bubble in the cornea, with the energy of the laser pulse being adapted to the position of the cavitation bubbles generated therewith cavitation bubble is adjusted.

Dadurch ist es ermöglicht, dass eine Energiedosis des entsprechenden Laserpulses in der Kornea mitberücksichtigt wird. Insbesondere kann somit die Energie des Laserpulses an die Position der damit erzeugten Kavitationsblase angepasst werden, sodass beispielsweise bei einer Veränderung der Position der Kavitationsblase in der Kornea eine reduzierte Energie bereitgestellt werden kann, wodurch eine verbesserte Behandlung des Patienten ermöglicht ist, da beispielsweise eine geringere Energiedosis in der Kornea erzeugt wird.This makes it possible for an energy dose of the corresponding laser pulse in the cornea to also be taken into account. In particular, the energy of the laser pulse can be adapted to the position of the cavitation bubble generated with it, so that, for example, when the position of the cavitation bubble changes in the cornea, reduced energy can be provided, which enables improved treatment of the patient, since, for example, a lower energy dose generated in the cornea.

Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der jeweiligen Position der Kavitationsblase die Energie des Laserpulses zur Erzeugung der Kavitationsblase angepasst wird. Insbesondere macht sich dabei die Erfindung zunutze, dass unterhalb eines vorgegebenen Energieschwellwerts keine Kavitationsblase entsteht. Durch eine Erhöhung der Energie erhöht sich auch die Größe der Kavitationsblase. Die Kavitationsblase wächst annähernd mit der Kubikwurzel der Energie: $B u b b l e S i z e = K * \sqrt[3]{(E - E_{t h})}$

In other words, it is provided that the energy of the laser pulse for generating the cavitation bubble is adjusted as a function of the respective position of the cavitation bubble. In particular, the invention makes use of the fact that no cavitation occurs below a predetermined energy threshold value bubble arises. Increasing the energy also increases the size of the cavitation bubble. The cavitation bubble grows approximately with the cube root of the energy:

B and b b l e S i e.g e = K * \sqrt[3]{(E - E_{t H})}

Der Faktor K ist dabei abhängig von der Wellenlänge, der Pulsdauer sowie beispielsweise einer Größe einer Blendenöffnung der Behandlungsvorrichtung.The factor K is dependent on the wavelength, the pulse duration and, for example, the size of an aperture of the treatment device.

Auf Basis von vorgegebenen Parametern zur Erzeugung der Kavitationsblase beziehungsweise auf Basis von vorgegebenen Parametern der Behandlungsvorrichtung kann eine Bestimmung der Kavitationsblasengröße durchgeführt werden. Insbesondere kann bei der Erzeugung der Kavitationsblase ebenfalls eine Mindestenergie E_th, welche notwendig ist um eine Kavitationsblase zu erzeugen, berücksichtigt werden. E entspricht dabei der Energie des Laserpulses. Bei einer Energie, welche wesentlich größer ist als die Mindestenergie, kann die Mindestenergie vernachlässigt werden und die Kavitationsblasengröße ist im Wesentlichen abhängig von der Kubikwurzel der Energie des Laserpulses. Beispielsweise liegt bei einer fünffach höheren Energie zur Mindestenergie die Kavitationsblasengröße bei 10% der asymptotischen Kavitationsblasengröße. Zwischen dem einfachen und dem fünffachen der Energie des Laserpulses zur Mindestenergie steigt die Kavitationsblasengröße rapide an.The cavitation bubble size can be determined on the basis of predefined parameters for generating the cavitation bubble or on the basis of predefined parameters of the treatment device. In particular, when generating the cavitation bubble, a minimum energy E _th , which is necessary to generate a cavitation bubble, can also be taken into account. E corresponds to the energy of the laser pulse. At an energy which is significantly greater than the minimum energy, the minimum energy can be neglected and the cavitation bubble size is essentially dependent on the cube root of the energy of the laser pulse. For example, at an energy five times higher than the minimum energy, the cavitation bubble size is 10% of the asymptotic cavitation bubble size. Between 1x and 5x the energy of the laser pulse to the minimum energy, the cavitation bubble size increases rapidly.

Bei beispielsweise einer Energie von 300nJ kann ein Abstand zwischen den Kavitationsblasen (interspot distance), insbesondere zwischen den Zentren der Kavitationsblasen, mit 6,1 µm geschätzt werden.With an energy of 300 nJ, for example, an interspot distance, in particular between the centers of the cavitation bubbles, can be estimated at 6.1 μm.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kavitationsblase als beispielsweise elliptisch beschrieben ist, wobei diese nicht von einer sphärischen Form abweichen. Beispielsweise kann die vertikale Länge zwischen 50 Prozent bis zu dem Zweifachen der lateralen Größe abweichen. Erfindungsgemäß ist es nun möglich das Potential zur Erzeugung unterschiedlicher Kavitationsblasengrößen zu nutzen. Beispielsweise kann die Energie derart angepasst werden, dass die Kavitationsblase genau einen Abstand zwischen den Kavitationsblasen überschreitet oder, dass der Abstand zwischen den Kavitationsblasen so angepasst wird, dass diese innerhalb der Kavitationsblasengrenzen liegen.In particular, it can be provided that the cavitation bubble is described as elliptical, for example, which does not deviate from a spherical shape. For example, the vertical length can vary from 50 percent to twice the lateral size. According to the invention, it is now possible to use the potential for generating different cavitation bubble sizes. For example, the energy can be adjusted in such a way that the cavitation bubble exactly exceeds a distance between the cavitation bubbles or that the distance between the cavitation bubbles is adjusted so that they are within the cavitation bubble boundaries.

Insbesondere ist vorgesehen, um die Behandlungszeit für den Patienten zu reduzieren, dass die Behandlungsvorrichtung, insbesondere die Geschwindigkeit des Rotationsscanners, derart gewählt wird, dass diese nahe an der maximalen Geschwindigkeit des Rotationsscanners liegen, wodurch eine kurze Behandlungszeit realisiert werden kann. Da insbesondere beispielsweise von einem Rand des Volumenkörpers zu einem Zentrum des Volumenkörpers erzeugt wird, ist bei einer gleichbleibenden maximalen Geschwindigkeit (Scangeschwindigkeit) des Scannersystems zu verzeichnen, dass die Kavitationsblasen in Richtung des Zentrums des Volumenkörpers näher zusammenrücken, sodass die Energiedosis der Laserpulse am Zentrum für den Patienten höher wird. Um dieser erhöhten Energiedosis entgegenzuwirken, wird erfindungsgemäß die Energie einer jeweiligen Kavitationsblase in Abhängigkeit der Position erzeugt.In particular, in order to reduce the treatment time for the patient, it is provided that the treatment device, in particular the speed of the rotary scanner, is selected in such a way that it is close to the maximum speed of the rotary scanner, whereby a short treatment time can be achieved. Since, for example, the volume is generated from an edge of the volume body to a center of the volume body, with a constant maximum speed (scanning speed) of the scanner system, it can be noted that the cavitation bubbles move closer together towards the center of the volume body, so that the absorbed dose of the laser pulses at the center for the patient becomes higher. In order to counteract this increased energy dose, the energy of a respective cavitation bubble is generated as a function of the position according to the invention.

Bei einer gegebenen maximalen Scangeschwindigkeit, insbesondere einer Rotationsgeschwindigkeit (rotational frequency) einer Strahlablenkeinrichtung des Rotationsscanners, kann der Abstand zwischen den Kavitationsblasen mit der nachfolgenden Formel bestimmt werden: $I n t e r s p o t d i s t a n c e_{m a x} = \frac{2 * π * m a x_{r a d i u s} * m a x_{r o t a t i o n a l_f r e q u e n c y}}{m a x_{r e p_r a t e}}$

max_radius beschreibt dabei den maximalen Radius der Strahlablenkeinrichtung und
max_{rep_rate} die maximale Wiederholungsrate zur Erzeugung der Laserpulse durch die Behandlungsvorrichtung.At a given maximum scanning speed, in particular a rotational speed (rotational frequency) of a beam deflection device of the rotary scanner, the distance between the cavitation bubbles can be determined using the following formula:

I n t e right s p O t i.e i s t a n c e_{m a x} = \frac{2 * π * m a x_{right a i.e i and s} * m a x_{right O t a t i O n a l_f right e q and e n c y}}{m a x_{right e p_right a t e}}

max _radius describes the maximum radius of the beam deflection device and
max _{rep_rate} the maximum repetition rate for generating the laser pulses by the treatment device.

Dies wiederum wird mit dem maximalen Abstand zwischen den Kavitationsblasen bei einer maximalen Energie (E_max) des Laserpulses, welche von der Behandlungsvorrichtung erzeugt werden kann, verglichen: $m a x_{I n t e r s p o t d i s t a n c e} = K * \sqrt[3]{(E_{m a x} - E_{t h})}$

This in turn is compared to the maximum distance between the cavitation bubbles at a maximum energy (E _max ) of the laser pulse that can be generated by the treatment device:

m a x_{I n t e right s p O t i.e i s t a n c e} = K * \sqrt[3]{(E_{m a x} - E_{t H})}

Dadurch kann nun die effektive Wiederholungsrate bestimmt werden: $E f f_{r e p_r a t e} = R e p_R a t e * r o u n d * (I n t e r s p o t d i s t a n c e_{m a x} / m a x_{I n t e r s p o t d i s t a n c e})$

This can now be used to determine the effective repetition rate:

E f f_{right e p_right a t e} = R e p_R a t e * right O and n i.e * (I n t e right s p O t i.e i s t a n c e_{m a x} / m a x_{I n t e right s p O t i.e i s t a n c e})

Dadurch kann der effektive Abstand zwischen den Kavitationsblasen bestimmt werden: $I n t e r s p o t d i s t a n c e_{e f f} = \frac{2 * π * m a x_{r a d i u s} * m a x_{r o t a t i o n a l_f r e q u e n c y}}{E f f_{r e p_r a t e}}$

This allows the effective distance between the cavitation bubbles to be determined:

I n t e right s p O t i.e i s t a n c e_{e f f} = \frac{2 * π * m a x_{right a i.e i and s} * m a x_{right O t a t i O n a l_f right e q and e n c y}}{E f f_{right e p_right a t e}}

Die Energie der Laserpulse wird dabei von der minimal erzeugbaren Energie und der maximal erzeugbaren Energie der Behandlungsvorrichtung begrenzt.The energy of the laser pulses is limited by the minimum energy that can be generated and the maximum energy that can be generated by the treatment device.

Der effektive Abstand zwischen den Kavitationsblasen wird dann verfeinert: $I n t e r s p o t d i s t a n c e_{r e f} = K * \sqrt[3]{(E - E_{t h})}$

The effective distance between the cavitation bubbles is then refined:

I n t e right s p O t i.e i s t a n c e_{right e f} = K * \sqrt[3]{(E - E_{t H})}

Ein Abstand zwischen jeweiligen Kavitationsblasenbahnen (interline distance) mit einer Vielzahl von Kavitationsblasen wird vorgegeben: $I n t e r l i n e d i s t a n c e = I n t e r s p o t d i s t a n c e_{r e f} * f a c t o r$

A distance between respective cavitation bubble paths (interline distance) with a large number of cavitation bubbles is specified:

I n t e right l i n e i.e i s t a n c e = I n t e right s p O t i.e i s t a n c e_{right e f} * f a c t O right

Der Faktor (factor) kann typischerweise bei 1 oder bei $3^{\frac{0,5}{2}}$

liegen.The factor (factor) can typically be at 1 or at

3^{\frac{0.5}{2}}

lay.

Dies wieder setzt den Radius für eine in Richtung des Zentrums des Volumenkörpers gesetzten Kavitationsblasenbahn: $r a d i u s_{+ 1} = r a d i u s - I n t e r l i n e d i s t a n c e$

This in turn sets the radius for a cavitation bubble path set towards the center of the solid:

right a i.e i and s_{+ 1} = right a i.e i and s - I n t e right l i n e i.e i s t a n c e

Es werden dann Interspotdistance_eff, E, Interspotdistance_ref und die Interlinedistance für eine neue Kavitationsblasenbahn, oder einem Segment der Kavitationsblasenbahn, bestimmt.Interspot distance _eff , E, interspot distance _ref and the interline distance for a new cavitation bubble trajectory, or a segment of the cavitation bubble trajectory, are then determined.

Auf diese Weise kann der Rotationsscanner eine konstante Wiederholungsrate nutzen, während die Energie des Laserpulses zur Erzeugung zusammenhängender Kavitationsblasen mit stetiger Veränderung des Abstands zwischen den Kavitationsblasen und dem Abstand zwischen den Kavitationsblasenbahnen moduliert wird.In this way, the rotary scanner can use a constant repetition rate while modulating the energy of the laser pulse to produce coherent cavitation bubbles with continuously varying spacing between the cavitation bubbles and spacing between the cavitation bubble paths.

Erfindungsgemäß ist es somit ermöglicht, dass eine konstante Wiederholungsrate des Scanners genutzt wird, sodass eine kurze Behandlungszeit realisiert werden kann, wobei insbesondere die Laserpulsenergie innerhalb der Systemgrenzen derart angepasst wird, dass diese abhängig von der Kavitationsblasenposition erzeugt werden. Die maximale Pulsenergie sollte dabei unterhalb der asymptotischen Blasenerzeugung liegen, wobei die minimale Pulsenergie insbesondere oberhalb des Schwellwerts liegt, sodass zuverlässig die Kavitationsblase erzeugt werden kann.According to the invention, it is thus possible for a constant repetition rate of the scanner to be used, so that a short treatment time can be achieved, with the laser pulse energy in particular being adjusted within the system limits in such a way that it is generated as a function of the cavitation bubble position. The maximum pulse energy should be below the asymptotic bubble generation, with the minimum pulse energy being above the threshold value in particular, so that the cavitation bubble can be reliably generated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform erfolgt die Steuerung des Lasers derart, dass eine Wiederholungsrate der Laserpulse bei der Schussabfolge konstant ist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die Schussabfolge zeitlich konstant bleibt. Insbesondere bleibt die Wiederholungsrate, welche auch „repetion rate“ bezeichnet werden kann, derart, dass eine im Wesentlichen maximale Geschwindigkeit der Schussabfolge realisiert werden kann. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Behandlung innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden kann, sodass eine verkürzte Behandlungsdauer realisiert werden kann.According to an advantageous embodiment, the laser is controlled in such a way that a repetition rate of the laser pulses is constant in the firing sequence. In other words, it is provided that the shot sequence remains constant over time. In particular, the repetition rate, which can also be referred to as “repetion rate”, remains such that an essentially maximum speed of the shot sequence can be achieved. This makes it possible for the treatment to be carried out within a very short time, so that a shortened treatment time can be realized.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Steuerung des Lasers derart erfolgt, dass an einem Behandlungsrand des Volumenkörpers der Laserpuls mit einer maximalen Energie für eine Behandlung erzeugt wird. Insbesondere ist die maximale Energie abhängig von der asymptotischen Kavitationsblasenenergie. Insbesondere wird somit am Behandlungsrand mit einer hohen Wiederholungsrate und mit einer maximalen Energie die Kavitationsblase erzeugt, wodurch die Kavitationsblasen größer sind und dadurch die Zentren der Kavitationsblasen weiter voneinander entfernt sind. Der Behandlungsrand entspricht beispielsweise einem äußeren Rand des lentikelartigen Volumenkörpers. Somit können am Behandlungsrand schneller die Kavitationsblasen derart erzeugt werden, dass der Volumenkörper erzeugt werden kann.It is also advantageous if the laser is controlled in such a way that the laser pulse is generated at a treatment edge of the volume body with maximum energy for a treatment. In particular, the maximum energy depends on the asymptotic cavitation bubble energy. In particular, the cavitation bubble is thus generated at the treatment edge with a high repetition rate and with maximum energy, as a result of which the cavitation bubbles are larger and the centers of the cavitation bubbles are further apart as a result. The treatment edge corresponds, for example, to an outer edge of the lenticle-like volume body. The cavitation bubbles can thus be generated more quickly at the treatment edge in such a way that the volume body can be generated.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuerung des Lasers derart erfolgt, dass eine Kavitationsblasengröße und/oder ein Abstand zwischen einer ersten Kavitationsblasenbahn, entlang derer die Kavitationsblasen erzeugt werden, und einer benachbarten zweiten Kavitationsblasenbahn am Rand des Volumenkörpers konstant bleiben. Insbesondere ist es dadurch zuverlässig ermöglicht, dass der Volumenkörper erzeugt werden kann, wobei insbesondere bei konstanter Wiederholungsrate somit die Grenzfläche am Rand des Volumenkörpers schnell erzeugt werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the laser is controlled in such a way that a cavitation bubble size and/or a distance between a first cavitation bubble path, along which the cavitation bubbles are generated, and an adjacent second cavitation bubble path at the edge of the volume body remain constant. In particular, this reliably enables the volume body to be generated, with the boundary surface at the edge of the volume body thus being able to be generated quickly, in particular with a constant repetition rate.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Steuerung des Lasers derart erfolgt, dass ein jeweiliger Abstand zwischen einer jeweiligen Kavitationsblase in Richtung eines Zentrums des Volumenkörpers abnimmt. Insbesondere kann beispielsweise eine Größe einer jeweiligen Kavitationsblase dann angepasst werden, sodass der Abstand zwischen den Kavitationsblasen reduziert werden kann. Insbesondere kann dadurch der Energieeintrag in Richtung des Zentrums des Volumenkörpers reduziert werden, wodurch die Dosis für den Patienten ebenfalls reduziert werden kann. Das Zentrum entspricht dabei insbesondere einem Zentrum des lentikelartigen Volumenkörpers.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die Steuerung des Lasers derart durchgeführt, dass in einem Zentrum des Volumenkörpers der Laserpuls mit einer zur Erzeugung einer Kavitationsblase minimalen Energie erzeugt wird. Insbesondere ist die Energie derart gewählt, dass diese oberhalb eines Kavitationsblasenerzeugungsschwellwerts ausgebildet ist. Somit kann bei geringer Energie und dennoch zuverlässig die Kavitationsblase im Zentrum des Volumenkörpers erzeugt werden, sodass die Energiedosis für den Patienten minimiert werden kann.It is also advantageous if the laser is controlled in such a way that a respective distance between a respective cavitation bubble decreases in the direction of a center of the volume body. In particular, for example, a size of a respective cavitation bubble can then be adjusted so that the distance between the cavitation bubbles can be reduced. In particular, this can reduce the energy input in the direction of the center of the volume body, as a result of which the dose for the patient can also be reduced. In this case, the center corresponds in particular to a center of the lenticle-like volume body.
According to a further advantageous embodiment, the laser is controlled in such a way that the laser pulse is generated in a center of the volume body with a minimum energy for generating a cavitation bubble. In particular, the energy is selected in such a way that it is above a cavitation bubble generation threshold value. The cavitation bubble can thus be generated in the center of the volume body with low energy and yet reliably, so that the energy dose for the patient can be minimized.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuerung des Lasers derart erfolgt, dass eine Kavitationsblasengröße und/oder ein Abstand zwischen einer ersten Kavitationsblasenbahn, entlang derer die Kavitationsblasen erzeugt werden, und einer benachbarten zweiten Kavitationsblasenbahn konstant bleiben. Dies hat insbesondere den Hintergrund darin, dass im Zentrum des Volumenkörpers bereits die minimale Energie zur Erzeugung der Kavitationsblasen genutzt wird und somit keine Veränderung der Kavitationsblasengröße durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es dadurch zuverlässig ermöglicht, dass der Volumenkörper zuverlässig erzeugt werden kann, wobei insbesondere bei konstanter Wiederholungsrate somit die Grenzfläche im Zentrum des Volumenkörpers, welches einem Behandlungszentrum entspricht, schnell erzeugt werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the laser is controlled in such a way that a cavitation bubble size and/or a distance between a first cavitation bubble path, along which the cavitation bubbles are generated, and an adjacent second cavitation bubble path remain constant. The reason for this is, in particular, that in the center of the volume body the minimum energy is already being used to generate the cavitation bubbles and therefore the size of the cavitation bubbles cannot be changed. In particular, this makes it possible for the volume body to be reliably generated, with the boundary surface in the center of the volume body, which corresponds to a treatment center, being able to be generated quickly in particular with a constant repetition rate.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform erfolgt die Steuerung des Lasers derart, dass ein jeweiliger Abstand zwischen einer jeweiligen Kavitationsblase in Richtung des Zentrums des Volumenkörpers abnimmt. Dadurch kann weiterhin bei einem minimalen Energieeintrag zuverlässig der Volumenkörper erzeugt werden.In a further advantageous embodiment, the laser is controlled in such a way that a respective distance between a respective cavitation bubble decreases in the direction of the center of the volume body. As a result, the volume body can continue to be reliably produced with a minimal energy input.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuerung des Lasers derart erfolgt, dass zwischen einem Zentrum des Volumenkörpers und einem Rand des Volumenkörpers, welcher einem Behandlungsrand des Volumenkörpers entspricht, die Energie eines jeweiligen Laserpulses in Abhängigkeit eines jeweiligen Abstands zwischen den jeweiligen Kavitationsblasen angepasst wird. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass die Energie in Abhängigkeit des jeweiligen Abstands zwischen den jeweiligen Kavitationsblasen angepasst wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig der Volumenkörper erzeugt werden kann, wobei gleichzeitig die Energiedosis reduziert werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the laser is controlled in such a way that the energy of a respective laser pulse is adjusted between a center of the volume body and an edge of the volume body, which corresponds to a treatment edge of the volume body, depending on a respective distance between the respective cavitation bubbles becomes. In particular, this makes it possible for the energy to be adjusted as a function of the respective distance between the respective cavitation bubbles. This makes it possible for the volume body to be produced reliably, with the energy dose being able to be reduced at the same time.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Steuerung des Lasers derart erfolgt, dass topographische und/oder pachymetrische und/oder morphologische Daten der Kornea berücksichtigt werden. Insbesondere können somit topographische und/oder pachymetrische Vermessungen der zu behandelnden Hornhaut sowie der Art, der Lage und des Umfangs des beispielsweise krankhaften und/oder unnatürlichen veränderten Bereichs innerhalb der Stroma der Kornea sowie entsprechende Fehlsichtigkeiten des Auges berücksichtigt werden. Insbesondere werden Steuerdatensätze zumindest durch ein Bereitstellen von topographischen und/oder pachymetrischen und/oder morphologischen Daten der unbehandelten Kornea und ein Bereitstellen von topographischen und/oder pachymetrischen und/oder morphologischen Daten des zu entfernenden krankhaften und/oder unnatürlich veränderten Bereichs innerhalb der Kornea oder unter Berücksichtigung entsprechender optischer Korrekturen zur Behebung der Fehlsichtigkeiten erzeugt.It is also advantageous if the laser is controlled in such a way that topographical and/or pachymetric and/or morphological data of the cornea are taken into account. In particular, topographical and/or pachymetric measurements of the cornea to be treated and the type, position and extent of, for example, the pathological and/or unnaturally changed area within the stroma of the cornea and corresponding ametropia of the eye can be taken into account. In particular, control data sets are generated at least by providing topographical and/or pachymetric and/or morphological data of the untreated cornea and providing topographical and/or pachymetric and/or morphological data of the pathological and/or unnaturally altered area within the cornea to be removed or under Appropriate optical corrections to eliminate ametropia are generated.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform erfolgt die Steuerung des Lasers derart, dass der Laser Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 Nanometer und 1400 Nanometer, insbesondere zwischen 700 Nanometer und 1200 Nanometer, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und einer 1 ns, insbesondere zwischen 10 fs und 10 ps, und einer Wiederholungsfrequenz größer 10 kHz insbesondere zwischen 100 kHz und 100 MHz, abgibt. Derartige Laser werden bereits für photodisruptive Verfahren in der Augenchirurgie verwendet. Das hergestellte Lentikel, welches dem Volumenkörper entspricht, wird anschließend über einen Schnitt in der Kornea entnommen. Die Verwendung von photodisruptiven Lasern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist zudem den Vorteil auf, dass die Bestrahlung der Hornhaut nicht in einem Wellenlängenbereich unter 300 nm erfolgen soll. Dieser Bereich wird in der Lasertechnik unter dem Begriff „tiefes Ultraviolett“ subsumiert. Dadurch wird vorteilhafterweise vermieden, dass durch diese sehr kurzwelligen und energiereichen Strahlen eine unbeabsichtigte Schädigung der Hornhaut erfolgt. Photodisruptive Laser der hier verwendeten Art bringen üblicherweise gepulste Laserstrahlung mit einer Pulsdauer zwischen 1 fs und 1 ns in das Korneagewebe ein. Dadurch kann die für den optischen Durchbruch notwendige Leistungsdichte des jeweiligen Laserpulses räumlich eng begrenzt werden, sodass eine hohe Schnittgenauigkeit bei der Erzeugung der Grenzflächen gewährleistet ist.According to a further advantageous embodiment, the laser is controlled in such a way that the laser emits laser pulses in a wavelength range between 300 nanometers and 1400 nanometers, in particular between 700 nanometers and 1200 nanometers, with a respective pulse duration of between 1 fs and 1 ns, in particular between 10 fs and 10 ps, and a repetition frequency greater than 10 kHz, in particular between 100 kHz and 100 MHz. Such lasers are already used for photodisruptive methods ren used in eye surgery. The lenticule produced, which corresponds to the volume body, is then removed via an incision in the cornea. The use of photodisruptive lasers in the method according to the invention also has the advantage that the cornea should not be irradiated in a wavelength range below 300 nm. In laser technology, this range is subsumed under the term "deep ultraviolet". This advantageously prevents the cornea from being unintentionally damaged by these very short-wavelength and high-energy rays. Photodisruptive lasers of the type used here usually introduce pulsed laser radiation with a pulse duration between 1 fs and 1 ns into the corneal tissue. As a result, the power density of the respective laser pulse, which is necessary for the optical breakthrough, can be limited spatially, so that a high cutting accuracy is guaranteed when the interfaces are produced.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung mit zumindest einem augenchirurgischen Laser für die Abtrennung eines Volumenkörpers mit vordefinierten Grenzflächen eines menschlichen oder tierischen Auges mittels Photodisruption und mit zumindest einer Steuereinrichtung für den oder die Laser, die ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt auszuführen. Die Behandlungsvorrichtung ist insbesondere als Rotationsscanner ausgebildet. Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ermöglicht es, dass bei der Verwendung üblicher ablativer Behandlungsvorrichtungen auftretende Nachteile, nämlich relativ lange Behandlungszeiten und relativ hoher Energieeintrag durch den Laser in die Hornhaut, zuverlässig vermieden werden. Diese Vorteile werden insbesondere durch die Ausbildung des augenchirurgischen Lasers als photodisruptiver Laser erzielt.A second aspect of the invention relates to a treatment device with at least one ophthalmic surgical laser for the separation of a volume body with predefined boundary surfaces of a human or animal eye by means of photodisruption and with at least one control device for the laser or lasers, which is designed to carry out the steps of the method according to the preceding one perform aspect. The treatment device is designed in particular as a rotary scanner. The treatment device according to the invention makes it possible to reliably avoid the disadvantages that occur when using conventional ablative treatment devices, namely relatively long treatment times and relatively high energy input by the laser into the cornea. These advantages are achieved in particular by designing the ophthalmic surgical laser as a photodisruptive laser.

Dabei ist der Laser geeignet, 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 10kHz, vorzugsweise zwischen 100 kHz und 100 MHz, abzugeben.The laser is suitable for generating laser pulses in a wavelength range between 300 nm and 1400 nm, preferably between 700 nm and 1200 nm, with a respective pulse duration between 1 fs and 1 ns, preferably between 10 fs and 10 ps, and a repetition frequency greater than 10 kHz. preferably between 100 kHz and 100 MHz.

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 Strahleinrichtung 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 Pachymetrie und/oder Morphologie der zu behandelnden Kornea und/oder der Art des zu entfernenden, krankhaft und/oder unnatürlich veränderten Bereichs innerhalb der Hornhaut und/oder der zu korrigierenden Fehlsichtigkeit des Auges, erzeugt.In an advantageous embodiment of the treatment device, the treatment device has a storage device for at least temporarily storing at least one control data set, the control data set or sets comprising control data for positioning and/or focusing individual laser pulses in the cornea and at least one beam device for beam guidance and/or beam shaping and / or includes beam deflection and / or beam focusing of a laser beam of the laser. The mentioned control data sets are usually based on a measured topography and/or pachymetry and/or morphology of the cornea to be treated and/or the type of pathologically and/or unnaturally altered area within the cornea to be removed and/or the ametropia of the eye to be corrected , generated.

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.Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, with advantageous configurations of each aspect of the invention being to be regarded as advantageous configurations of the respective other aspect of the invention.

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.A third aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions which cause the treatment device according to the second aspect of the invention to carry out the method steps according to the first aspect of the invention. A fourth aspect of the invention relates to a computer-readable medium on which the computer program according to the third aspect of the invention is stored. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first and second aspects of the invention, with advantageous configurations of each aspect of the invention being to be regarded as advantageous configurations of the respective other aspect of the invention.

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.Further features result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations, without going beyond the scope of the invention leave. The invention is therefore also to be considered to include and disclose embodiments that are not explicitly shown and explained in the figures, but that result from the explained embodiments and can be generated by separate combinations of features. Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments presented above, are to be regarded as disclosed which go beyond or deviate from the combinations of features presented in the back references of the claims.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung;
2 eine weitere schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung;
3 ein schematisches Diagramm für die Erzeugung einer Kavitationsblase; und
4 ein weiteres schematisches Diagramm für die Erzeugung einer Kavitationsblase.

show:

1 a schematic side view of an embodiment of a treatment device;
2 a further schematic side view of an embodiment of a treatment device;
3 a schematic diagram for the generation of a cavitation bubble; and
4 another schematic diagram for the creation of a cavitation bubble.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung 10 mit einem augenchirurgischen Laser 18 für die Abtrennung eines vordefinierten Hornhautvolumens/Korneavolumens beziehungsweise Volumenkörpers 12 mit vordefinierten Grenzflächen 14, 16 einer Kornea eines menschlichen oder tierischen Auges mittels Photodisruption. Man erkennt, dass neben dem Laser 18 eine Steuereinrichtung 20 für den Laser 18 ausgebildet ist, sodass dieser gepulste Laserpulse beispielsweise in einem vordefinierten Muster in die Kornea 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 32 (siehe 2) innerhalb einer Stroma 36 der Kornea 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. 1 shows a schematic representation of a treatment device 10 with an ophthalmic surgical laser 18 for the separation of a predefined corneal volume / cornea volume or volume body 12 with predefined boundary surfaces 14, 16 of a cornea of a human or animal eye by means of photodisruption. It can be seen that, in addition to the laser 18, a control device 20 is configured for the laser 18, so that it emits pulsed laser pulses, for example, in a predefined pattern into the cornea, with the boundary surfaces 14, 16 of the volume body 12 to be separated being generated by the predefined pattern by means of photodisruption . In the exemplary embodiment shown, the boundary surfaces 14, 16 form a lenticle-like volume body 12, with the position of the volume body 12 being selected in this exemplary embodiment in such a way that a pathological and/or unnaturally altered area 32 (see 2 ) is enclosed within a stroma 36 of the cornea. Furthermore, it is off 1 recognizable that the so-called Bowman membrane 38 is formed between the stroma 36 and an epithelium 28 .

Des Weiteren erkennt man, dass der durch den Laser 18 erzeugte Laserstrahl 24 mittels einer Strahleinrichtung 22, nämlich einer Strahlablenkungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Rotationscanner, in Richtung einer Oberfläche 26 der Hornhaut abgelenkt wird. Die Strahlablenkvorrichtung wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 20 gesteuert, um das genannte vordefinierte Muster in der Hornhaut zu erzeugen.It can also be seen that the laser beam 24 generated by the laser 18 is deflected in the direction of a surface 26 of the cornea by means of a beam device 22, namely a beam deflection device such as a rotary scanner. The beam deflection device is also controlled by the controller 20 in order to produce said predefined pattern in the cornea.

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.The laser 18 shown is a photodisruptive laser that is designed to emit laser pulses in a wavelength range between 300 nm and 1400 nm, preferably between 700 nm and 1200 nm, with a pulse duration of between 1 fs and 1 ns, preferably between 10 fs and 10 ps, and a repetition frequency greater than 10 KHz, preferably between 100 KHz and 100 MHz.

Die Steuereinrichtung 20 weist zudem eine Speichereinrichtung (nicht dargestellt) zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz 50 (3) auf, wobei der oder die Steuerdatensätze 50 Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Kornea 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 oder der zu erzeugenden optischen Fehlsichtigkeitskorrektur innerhalb der Stroma 36 des Auges erzeugt.The control device 20 also has a storage device (not shown) for the at least temporary storage of at least one control data record 50 ( 3 ), wherein the one or more control data records 50 include control data for positioning and/or for focusing individual laser pulses in the cornea. The position data and/or focussing data of the individual laser pulses are generated using a previously measured topography and/or pachymetry and/or the morphology of the cornea and the diseased and/or unnaturally altered area 32 to be removed, for example, or the optical ametropia correction to be produced within the stroma 36 of the eye generated.

2 zeigt eine Prinzipdarstellung der Erzeugung des abzutrennenden Volumenkörpers 12 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens. Man erkennt, dass mittels des gepulsten Laserstrahls 24, der über die Strahleinrichtung 22 in Richtung der Kornea beziehungsweise in Richtung der Oberfläche 26 der Kornea gelenkt wird, die Grenzflächen 14, 16 erzeugt werden. Die Grenzflächen 14, 16 bilden dabei einen lentikelartigen Volumenkörper 12 aus, der beispielsweise den krankhaften und/oder unnatürlich veränderten Bereich 32 innerhalb der Stroma 36 umschließt. Des Weiteren erzeugt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Laser 18 einen weiteren Schnitt 34, der in einem vordefinierten Winkel und mit einer vordefinierten Geometrie den Volumenkörper 12 schneidet und bis zu der Oberfläche 26 der Kornea ausgebildet ist. Der durch die Grenzflächen 14, 16 definierte Volumenkörper 12 kann dann über den Schnitt 34 aus der Kornea entfernt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der krankhafte und/oder unnatürlich veränderte Bereich 32 innerhalb der Stroma 36 und außerhalb einer optischen Achse 30 eines Auges ausgebildet. 2 shows a schematic representation of the production of the volume body 12 to be separated according to an embodiment of the present method. It can be seen that the boundary surfaces 14, 16 are produced by means of the pulsed laser beam 24, which is directed via the beam device 22 in the direction of the cornea or in the direction of the surface 26 of the cornea. The boundary surfaces 14, 16 form a lenticle-like volume 12 which, for example, encloses the pathological and/or unnaturally altered area 32 within the stroma 36. Furthermore, in the exemplary embodiment shown, the laser 18 produces a further cut 34 which cuts the volume body 12 at a predefined angle and with a predefined geometry and is formed up to the surface 26 of the cornea. The volume body 12 defined by the interfaces 14, 16 can then be removed from the cornea via the incision 34. In the illustrated embodiment, the abnormal and/or unnaturally altered area 32 is formed within the stroma 36 and outside of an optical axis 30 of an eye.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst mittels des Laserstrahls 24 die Grenzfläche 14, das heißt die tiefer im Auge beziehungsweise der Stroma 36 liegende Grenzfläche ausgebildet, wobei diese dann der posterioren Grenzfläche 14 entspricht. Dies kann durch ein zumindest teilweise kreis- und/oder spiralförmiges Führen des Laserstrahls 24 gemäß dem vordefinierten Muster erfolgen. Anschließend wird auf vergleichbare Art und Weise die Grenzfläche 16 erzeugt, welche dann der anterioren Grenzfläche 16 entspricht, sodass die Grenzflächen 14, 16 den lentikelförmigen Volumenkörper 12 (siehe auch 1) ausbilden. Anschließend wird der Schnitt 34 ebenfalls mit dem Laser 18 erzeugt. Die Reihenfolge der Erzeugung der Grenzflächen 14, 16 und des Schnitts 34 kann jedoch auch geändert werden.In the exemplary embodiment shown, the boundary surface 14 , ie the boundary surface lying deeper in the eye or the stroma 36 , is first formed by means of the laser beam 24 , this then corresponding to the posterior boundary surface 14 . This can be done by guiding the laser beam 24 in an at least partially circular and/or spiral manner according to the predefined pattern. Afterward the boundary surface 16 is generated in a comparable manner, which then corresponds to the anterior boundary surface 16, so that the boundary surfaces 14, 16 form the lenticular volume body 12 (see also 1 ) train. The cut 34 is then also produced with the laser 18 . However, the order in which the interfaces 14, 16 and the cut 34 are created can also be changed.

3 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Diagramm zur Erzeugung einer Kavitationsblase. Auf der Abszisse 40 ist beispielsweise eine radiale Distanz in Mikrometern [µm] aufgetragen und auf der Ordinate 42 ist beispielsweise die Größe in Mikrometern [µm] angegeben. Ein erster Graph 44 beschreibt vorliegend die einen Abstand zwischen den Kavitationsblasen (interspot distance), insbesondere zwischen den Zentren der Kavitationsblasen, ein zweiter Graph 46 beschreibt eine Kavitationsblasengröße (bubble size) und ein dritter Graph 48 beschreibt einen Abstand zwischen benachbarten Kavitationsblasenbahnen (interline distance), bei beispielsweiser spiralförmiger Steuerung des Laserstrahls zur Erzeugung des vordefinierten Musters. 3 shows a diagram for the generation of a cavitation bubble in a schematic view. A radial distance in micrometers [μm] is plotted on the abscissa 40, for example, and the size in micrometers [μm] is specified on the ordinate 42, for example. A first graph 44 describes the present distance between the cavitation bubbles (interspot distance), in particular between the centers of the cavitation bubbles, a second graph 46 describes a cavitation bubble size (bubble size) and a third graph 48 describes a distance between adjacent cavitation bubble paths (interline distance) , with, for example, spiral control of the laser beam to generate the predefined pattern.

Insbesondere zeigt die 3, dass die Behandlung vorliegend in drei Bereiche a, b, c eingeteilt werden kann, wobei ein Behandlungsrand a des Volumenkörpers 12 einer Peripherie des Volumenkörpers 12 zugeordnet werden kann, ein Behandlungszentrum c des Volumenkörpers 12 wird dem Zentrum des Volumenkörpers 12 zugeordnet und einen Zwischenbereich b kann zwischen dem Rand a und dem Zentrum c ausgebildet sein.In particular, the 3 that the treatment can be divided into three areas a, b, c, wherein a treatment edge a of the volume body 12 can be assigned to a periphery of the volume body 12, a treatment center c of the volume body 12 is assigned to the center of the volume body 12 and an intermediate area b may be formed between the edge a and the center c.

4 zeigt in einer schematischen Ansicht ein weiteres Diagramm zur Erzeugung einer Kavitationsblase. Insbesondere ist auf der Abszisse 40 weiterhin eine radiale Distanz in Mikrometern angegeben, auf der ersten Ordinate 42 ist insbesondere eine Energie in Nanojoule [nJ] angegeben und auf einer zweiten Ordinate 50 ist die Dosis in Joule pro Quadratzentimeter [J/cm²] angegeben. Insbesondere zeigt ein vierter Graph 52 die Energie des Laserpulses in Nanojoule und ein fünfter Graph 54 zeigt die Energiedosis in Joule pro Quadratzentimeter an. 4 shows a further diagram for the generation of a cavitation bubble in a schematic view. In particular, a radial distance in micrometers is also indicated on the abscissa 40, an energy in nanojoules [nJ] is indicated on the first ordinate 42, and the dose in joules per square centimeter [J/cm ² ] is indicated on a second ordinate 50. In particular, a fourth graph 52 shows the energy of the laser pulse in nanojoules and a fifth graph 54 shows the absorbed dose in joules per square centimeter.

Insbesondere zeigen somit die 3 und 4 ein Verfahren zur Steuerung des augenchirurgischen Lasers 18 der Behandlungsvorrichtung 10 für die Abtrennung des Volumenkörpers 12 mit der vordefinierten posterioren Grenzfläche 14 und der vordefinierten anterioren Grenzfläche 16 aus beispielsweise der menschlichen oder tierischen Kornea. Es erfolgt das Steuern des Lasers mittels der Steuerungseinrichtung 20 der Behandlungsvorrichtung 10 derart, dass dieser gepulste Laserpulse in einer Schussabfolge in einem vordefinierten Muster in die Kornea abgibt, wobei die Grenzflächen 14, 16 des abzutrennenden Volumenkörpers 12 durch das vordefinierte Muster definiert sind und die Grenzflächen 14, 16 mittels einer Wechselwirkung der einzelnen Laserpulse mit der Kornea durch die Erzeugung einer Vielzahl von durch Photodisruption erzeugter Kavitationsblasen erzeugt werden, wobei in Abhängigkeit von einer jeweiligen Position einer Kavitationsblase auf der Kornea eine Energie 52 eines zu der jeweiligen Kavitationsblase korrespondierenden Laserpulses angepasst wird.In particular, the 3 and 4 a method for controlling the ophthalmic surgical laser 18 of the treatment device 10 for the separation of the volume body 12 with the predefined posterior interface 14 and the predefined anterior interface 16 from, for example, the human or animal cornea. The laser is controlled by means of the control device 20 of the treatment device 10 in such a way that it emits pulsed laser pulses in a sequence of shots in a predefined pattern into the cornea, with the boundary surfaces 14, 16 of the volume body 12 to be separated being defined by the predefined pattern and the boundary surfaces 14, 16 by means of an interaction of the individual laser pulses with the cornea by generating a large number of cavitation bubbles generated by photodisruption, with an energy 52 of a laser pulse corresponding to the respective cavitation bubble being adjusted depending on a respective position of a cavitation bubble on the cornea.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgt, dass eine Wiederholungsrate, welche auch als „repetition rate“ bezeichnet werden kann, der Laserpulse bei der Schussabfolge konstant ist. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgt, dass an dem Behandlungsrand a des Volumenkörpers 12 in der Kornea der Laserpuls mit einer maximalen Energie 52 für die Behandlung erzeugt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgt, dass in dem Behandlungszentrum c des Volumenkörpers 12 in der Kornea der Laserpuls mit der Erzeugung der Kavitationsblase minimalen Energie 52 erzeugt wird. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, wenn die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgt, dass eine Kavitationsblasengröße und/oder ein Abstand zwischen einer ersten Kavitationsblasenbahn, entlang derer die Kavitationsblasen erzeugt werden, und einer benachbarten zweiten Kavitationsblasenbahn, konstant bleiben. Dies ist insbesondere durch den ersten Graphen 44 in der 3 gezeigt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgt, dass ein jeweiliger Abstand zwischen einer jeweiligen Kavitationsblase in Richtung des Behandlungszentrums c des Volumenkörpers 12 in der Kornea abnimmt. Dies ist insbesondere durch den zweiten Graphen 46 gezeigt. Ferner kann die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgen, dass ein jeweiliger Abstand zwischen einer jeweiligen Kavitationsblase in Richtung des Behandlungszentrums c des Volumenkörpers 12 in der Kornea abnimmt, wobei diese insbesondere wiederum durch den ersten Graphen 44 dargestellt ist.In particular, it can be provided that the laser 18 is controlled in such a way that a repetition rate, which can also be referred to as a “repetition rate”, of the laser pulses is constant in the firing sequence. Furthermore, it is provided in particular that the laser 18 is controlled in such a way that the laser pulse with a maximum energy 52 for the treatment is generated at the treatment edge a of the volume body 12 in the cornea. Furthermore, it can be provided that the laser 18 is controlled in such a way that the laser pulse is generated in the treatment center c of the volume body 12 in the cornea with the generation of the cavitation bubble with minimal energy 52 . Furthermore, it can be provided in particular when the laser 18 is controlled in such a way that a cavitation bubble size and/or a distance between a first cavitation bubble path, along which the cavitation bubbles are generated, and an adjacent second cavitation bubble path remain constant. This is particularly evident from the first graph 44 in FIG 3 shown. Furthermore, it can be provided that the laser 18 is controlled in such a way that a respective distance between a respective cavitation bubble decreases in the direction of the treatment center c of the volume body 12 in the cornea. This is shown in particular by the second graph 46 . Furthermore, the laser 18 can be controlled in such a way that a respective distance between a respective cavitation bubble decreases in the direction of the treatment center c of the volume body 12 in the cornea, this again being illustrated in particular by the first graph 44 .

Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die Steuerung des Lasers 18 derart erfolgt, dass zwischen dem Behandlungszentrum c in der Kornea und dem Behandlungsrand a in der Kornea die Energie 52 eines jeweiligen Laserpulses in Abhängigkeit eines jeweiligen Abstands zwischen den jeweiligen Kavitationsblasen angepasst wird. Insbesondere, wie in 4 gezeigt, nimmt die Energie 52 des Laserpulses vom Behandlungszentrum c kommend aus zum Behandlungsrand a zu, was insbesondere durch den vierten Graphen 52 dargestellt ist.Furthermore, it is provided in particular that the laser 18 is controlled in such a way that between the treatment center c in the cornea and the treatment edge a in the cornea the energy 52 of a respective laser pulse depends on a respective distance between the respective cavitation bubbles is adjusted. In particular, as in 4 shown, the energy 52 of the laser pulse increases from the treatment center c to the treatment edge a, which is illustrated in particular by the fourth graph 52 .

Insbesondere ist zu sehen, dass in dem Zwischenbereich b zwischen dem Behandlungsrand a und dem Behandlungszentrum c, welcher vorliegend mit dem Bezugszeichen d versehen ist, die Energiedosis geringer ausfällt, was insbesondere durch den fünften Graphen 54 in dem Bereich d, insbesondere durch die Einbuchtung des fünften Graphen 54, dargestellt ist. Der Verlauf ohne die Anpassung der Energie 52 ist durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet.In particular, it can be seen that the energy dose is lower in the intermediate area b between the treatment edge a and the treatment center c, which is provided with the reference symbol d, which is particularly evident from the fifth graph 54 in the area d, in particular from the indentation of the fifth graph 54. The profile without the adjustment of the energy 52 is identified by the dashed line.

Insbesondere zeigen somit die 3 und 4, dass am Behandlungsrand a die Behandlung mit der maximalen Pulsenergie durchgeführt wird, sodass die Pulsenergie, die Kavitationsblasengröße und der Abstand zwischen den Kavitationsblasenbahnen konstant bleiben. Der Abstand zwischen den Kavitationsblasen nimmt ab, wodurch die Dosis steigt. Für Laserpulse, welche sich in der Nähe des Behandlungszentrums c befinden, werden mit einer minimalen Energie die Kavitationsblasen erzeugt, wodurch die Pulsenergie, die Kavitationsblasengröße und der Abstand zwischen den Kavitationsblasenbahnen konstant bleiben. Der Abstand zwischen den Kavitationsblasen nimmt ab, wodurch die Dosis weiter steigt. Für Laserpulse im Zwischenbereich b zwischen dem Behandlungsrand a und dem Behandlungszentrum c wird insbesondere der Laserpuls an den Abstand zwischen den Kavitationsblasen angepasst, sodass die Laserpulsenergie, die Kavitationsblasengröße und der Abstand zwischen den Kavitationsblasenbahnen moduliert werden können. Dadurch kann, wie durch den Bereich d dargestellt, eine geringere Dosis insbesondere im Bereich b und ein weniger komplexes System, da lediglich eine Energiemodulation durchgeführt werden muss, realisiert werden.In particular, the 3 and 4 that the treatment is carried out with the maximum pulse energy at the treatment edge a, so that the pulse energy, the cavitation bubble size and the distance between the cavitation bubble paths remain constant. The distance between the cavitation bubbles decreases, causing the dose to increase. For laser pulses located near the treatment center c, the cavitation bubbles are generated with a minimal energy, whereby the pulse energy, the cavitation bubble size and the distance between the cavitation bubble paths remain constant. The distance between the cavitation bubbles decreases, further increasing the dose. For laser pulses in the intermediate area b between the treatment edge a and the treatment center c, the laser pulse is adapted to the distance between the cavitation bubbles, so that the laser pulse energy, the cavitation bubble size and the distance between the cavitation bubble paths can be modulated. As a result, as represented by area d, a lower dose, in particular in area b, and a less complex system can be implemented since only one energy modulation has to be carried out.

Claims

Method for controlling an ophthalmic surgical laser (18) of a treatment device (10) for the separation of a volume body (12) with a predefined posterior interface (14) and a predefined anterior interface (16), comprising: - Controlling the laser (18) by means of a control device (20) of the treatment device (10) in such a way that it emits pulsed laser pulses in a shot sequence in a predefined pattern into the cornea, the boundary surfaces (14, 16) of the volume body (12) to be separated are defined by the predefined pattern and the boundary surfaces (14, 16) are generated by means of an interaction of the individual laser pulses with the cornea by generating a large number of cavitation bubbles generated by photodisruption, with an energy ( 52) of a laser pulse corresponding to the respective cavitation bubble is adjusted, the energy (52) of the laser pulse being adjusted to the position of the cavitation bubble thus generated.

procedure after claim 1 , characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that a repetition rate of the laser pulses is constant in the firing sequence.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that the laser pulse with a maximum energy (52) for a treatment is generated at an edge (a) of the volume body (12).

procedure after claim 3 , characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that a cavitation bubble size (46) and/or a distance (48) between a first cavitation bubble path, along which the cavitation bubbles are generated, and an adjacent second cavitation bubble path at an edge ( a) of the solid (12) remain constant.

procedure after claim 3 or 4 , characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that a respective distance (44) between a respective cavitation bubble decreases in the direction of a center (c) of the volume body (12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that the laser pulse is generated in a center (c) of the volume body (12) with a minimum energy (52) for generating a cavitation bubble.

procedure after claim 6 , characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that a cavitation bubble size (46) and/or a distance (48) between a first cavitation bubble path, along which the cavitation bubbles are generated, and an adjacent second cavitation bubble path in the center (c ) remain constant.

procedure after claim 6 or 7 , characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that a respective distance (44) between a respective cavitation bubble decreases in the direction of a center (c) of the volume body (12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the laser (18) takes place in such a way that between a center (c) of the volume body (12) and an edge (a) of the volume body (12) the energy (52) of a respective laser pulse is adjusted depending on a respective distance (44) between the respective cavitation bubbles.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that a lenticle-like volume body (12) is separated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that topographical and/or pachymetric and/or morphological data of the cornea are taken into account.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser (18) is controlled in such a way that the laser (18) emits laser pulses in a wavelength range between 300 nm and 1400 nm, in particular between 700 nm and 1200 nm, with a respective pulse duration between 1 fs and 1 ns, in particular between 10 fs and 10 ps, and a repetition frequency greater than 10 kHz, in particular between 100 kHz and 10 MHz.

Treatment device (10) with at least one surgical laser (18) for the detachment of a volume body (12) with predefined boundary surfaces (14, 16) of a human or animal eye by means of photodisruption and with at least one control device (20) for the laser or lasers (18 ), which is designed, the steps of the method according to any one of Claims 1 until 12 is trained.

Treatment device (10) after Claim 13 , characterized in that the control device - has at least one memory device for at least temporarily storing at least one control data set, the control data set or sets comprising control data for positioning and/or for focusing individual laser pulses in the cornea; and - at least one beam device (22) for beam guidance and/or beam shaping and/or beam deflection and/or beam focusing of a laser beam (24) of the laser (18).

Computer program comprising instructions that cause the treatment device (10) according to Claim 13 or 14 the process steps according to one of Claims 1 until 12 executes

Computer-readable medium on which the computer program claim 15 is saved.