DE102020123728A1

DE102020123728A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Parameters eines Auges und Vorrichtung zur Identifizierung einer Winkellage eines Auges

Info

Publication number: DE102020123728A1
Application number: DE102020123728.6A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Wagner
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung bzw. Bestimmung eines Parameters eines Auges (100) unter Verwendung zumindest einer markanten Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) des Auges (100). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges, ein Verfahren und Ermittlung der statischen Zyklotorsion des Auges (100), ein Refraktometer (20) und ein Lasersystem (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Parameters eines Auges, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung bzw. Ermittlung der Winkellage eines Auges, ein Verfahren zur Ermittlung einer statischen Zyklotorsion eines Auges, sowie ein bildgebendes Diagnosegerät, wie etwa ein Refraktometer, und ein Lasersystem für die refraktive Chirurgie. Die Erfindung liegt somit insbesondere auf dem Gebiet refraktiven Chirurgie.
Die statische Zyklotorsion beschreibt den Unterschied der Rotationszustände bzw. Winkellagen um die optische Achse bzw. die Zyklotorsionsachse eines Auges eines Patienten zwischen einer ersten Kopforientierung, etwa der aufrechten Position (in der der Patient typischerweise refraktioniert wird), und einer zweiten Kopforientierung, etwa der liegenden Position, in der der Patient sich typischerweise befindet, wenn eine refraktive chirurgische Laserbehandlung am Auge des Patienten durchgeführt wird.
Die statische Zyklotorsion kann typischerweise bis zu ca. 15° betragen, d.h. dass sich die Winkellagen des Auges um die Zyklotorsionsachse in den beiden Kopforientierungen um bis zu 15° unterscheiden können. Insbesondere bei chirurgischen Korrekturen an astigmatischen Augen, bspw. bei einer Implantation einer torischen IOL oder einer laserrefraktiven Behandlung, kann es ohne Berücksichtigung der Zyklotorsion zu einem Fehler der astigmatischen Achslage der Korrektur kommen.
Sowohl in der Katarakt- als auch der refraktiven Laserchirurgie sind Verfahren bekannt, mittels welchen versucht wird, die statische Zyklotorsion zu ermitteln und zu kompensieren, um durch die statische Zyklotorsion bedingte Abweichungen und Fehler zu vermeiden. Dazu werden typischerweise charakteristische Landmarken des Auges verwendet, anhand welcher die zyklorotatorische Winkellage des Auges überprüft werden kann. Die verwendeten Landmarken sind dabei typischerweise individuelle, charakteristische Texturen in der Iris des Auges, sowie limbale Strukturen oder sklerale Gefäße. Beispielsweise ist ein solches Verfahren in der Druckschrift US 7,044,602 B2 beschrieben, in der beispielsweise Strukturen der Iris verwendet werden. Ebenfalls ist es bekannt, limbale Gefäße für die Ermittlung der statischen Zyklotorsion heranzuziehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, mittels welchen die zyklorotatorische Winkellage eines Auges und die statische Zyklotorsion mit großer Zuverlässigkeit und im Rahmen einer refraktiven chirurgischen Laserbehandlung mit der SMILE Technologie bestimmt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren und Vorrichtungen mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung bzw. Ermittlung einer zyklorotatorischen Winkellage eines Auges. Das Verfahren umfasst ein visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes des Auges derart, dass zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes erkennbar ist. Außerdem umfasst das Verfahren ein Ermitteln einer zyklorotatorischen Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung des Pupillenrandes, sowie ein Bestimmen der Winkellage des Auges basierend auf der ermittelten Winkellage der markanten Ausprägung des Pupillenrandes.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur einer statischen Zyklotorsion eines Auges in einer zweiten Kopforientierung relativ zu einer ersten Kopforientierung. Das Verfahren umfasst ein visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes des Auges in der ersten Kopforientierung derart, dass zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes erkennbar ist, sowie ein visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes des Auges in der zweiten Kopforientierung derart, dass die zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes erkennbar ist. Zudem umfasst das Verfahren ein Ermitteln eines zyklorotatorischen Winkellagenunterschieds der zumindest einen markanten Ausprägung des Pupillenrandes in der zweiten Kopforientierung relativ zur ersten Kopforientierung und ein Bestimmen der statischen Zyklotorsion des Auges in der zweiten Kopforientierung relativ zu der ersten Kopforientierung basierend auf dem ermittelten zyklorotatorischen Winkellagenunterschied der zumindest einen markanten Ausprägung.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Identifizierung bzw. Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges. Die Vorrichtung umfasst eine optische Kamera, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zumindest eines Teils des Pupillenrandes des Auges derart zu erfassen, dass zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes in dem Bild erkennbar ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist, das Bild von der optischen Kamera zu empfangen und anhand des Bildes eine zyklorotatorische Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung des Pupillenrandes zu ermitteln und die zyklorotatorische Winkellage des Auges basierend auf der ermittelten zyklorotatorischen Winkellage der markanten Ausprägung des Pupillenrandes zu bestimmen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Lasersystem für die refraktive Chirurgie umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein bildgebendes Diagnosegerät, wie etwa ein Refraktometer, umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Identifizierung bzw. Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges.
Die zyklorotatorische Winkellage des Auges ist dabei eine Winkellage des Auges, welche die rotatorische Orientierung des Auges um die optische Achse des Auges kennzeichnet. Die optische Achse des Auges stellt dabei die Zyklorotationsachse des Auges dar, wobei der zyklorotatorische Winkel ein Maß für die Rotation des Auges um die Zyklorotationsachse des Auges darstellt. Optional kann die zyklorotatorische Winkellage des Auges und/oder die statische Zyklotorsion und/oder ein Winkellagenunterschied gemäß dem TABO Schema angegeben werden. Das TABO Schema ist dabei eine vom technischen Ausschuss für Brillenoptik (=TABO) vorgeschlagene Winkelskala für den Augenwinkel, der in frontaler Ansicht des Auges wahrgenommen wird und gegen den Uhrzeigersinn beginnend bei 0° (an der äußerst rechten Position) gegen den Uhrzeigersinn verläuft. Die Identifizierung der zyklorotatorischen Winkellage kann optional ein Ermitteln und/oder ein Referenzieren der Winkellage umfassen.
Ein visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes kann dabei insbesondere ein Erfassen eines Bildes bzw. einer (fotographischen) Abbildung des Teils des Pupillenrandes oder des gesamten Pupillenrandes umfassen oder darin bestehen. Beispielsweise kann dies mittels einer Kamera und/oder eines Kamerasystems erfolgen.
Der Pupillenrand kann dabei optional als die Grenzfläche zwischen Iris und Pupille erachtet werden, also die innere radiale Begrenzung der Iris, welche die Pupille begrenzt.
Dass zumindest ein Teil des Pupillenrandes visuell erfasst wird, bedeutet dabei, dass nicht notwendigerweise der gesamte Pupillenrand, also der gesamte Umfang des Pupillenrandes, visuell erfasst werden muss, wenngleich dies gemäß manchen Ausführungsformen der Fall ist. Vielmehr kann es ausreichend sein, nur einen Abschnitt des Pupillenrandes bzw. dessen Umfangs visuell zu erfassen, während andere Teile des Pupillenrandes nicht visuell erfasst werden.
Eine markante Ausprägung des Pupillenrandes kann insbesondere in Form einer wiedererkennbaren Textur und/oder Struktur des Pupillenrandes vorliegen. Beispielsweise kann eine markante Ausprägung in Form einer Einbuchtung und/oder Ausstülpung des Pupillenrandes vorliegen oder solche umfassen. Das visuelle Erfassen des zumindest einen Teils des Pupillenrandes hat dabei derart zu erfolgen, dass zumindest eine solche markante Ausprägung des Pupillenrandes erkennbar ist. Dies kann insbesondere Anforderungen an die Auflösung und/oder Schärfentiefe der Vorrichtung stellen, mittels welcher der Pupillenrand visuell erfasst werden soll. So hat beispielsweise die Auflösung der Vorrichtung, etwa einer Kamera, bzw. eines von der Vorrichtung erfassten Bildes ausreichend groß zu sein, um die zumindest eine markante Ausprägung zuverlässig erkennen zu können.
Dass das Bestimmen der statischen Zyklotorsion des Auges in der zweiten Kopforientierung relativ zu der ersten Kopforientierung basierend auf dem ermittelten zyklorotatorischen Winkellagenunterschied der zumindest einen markanten Ausprägung erfolgt, bedeutet dabei, dass der ermittelte zyklorotatorische Winkellagenunterschied beim Bestimmen der statischen Zyklotorsion des Auges herangezogen wird. Optional kann die Zyklotorsion des Auges direkt proportional oder identisch zum ermittelten zyklorotatorischen Winkellagenunterschied der zumindest einen markanten Ausprägung sein oder angenommen werden. Optional können auch andere Verhältnisse zwischen der zu bestimmenden statischen Zyklotorsion des Auges und dem ermittelten Winkellagenunterschied der zumindest einen markanten Ausprägung angenommen werden. Gleiches gilt für das Bestimmen der Winkellage des Auges basierend auf der ermittelten Winkellage der markanten Ausprägung des Pupillenrandes. Entsprechend kann die Winkellage des Auges unter Verwendung der ermittelten Winkellage der markanten Ausprägung ermittelt werden, wobei in deren Verhältnis zueinander optional eine direkte Proportional oder gar identische Winkel vorliegen können oder angenommen werden können.
Eine Recheneinheit kann dabei beispielsweise in Form eines Computers und/oder einer CPU und/oder eines integrierten Schaltkreises vorliegen. Dabei ist die Recheneinheit nicht notwendigerweise eine dedizierte Recheneinheit, deren einzige Funktion die Durchführung eines beschriebenen Verfahrens ist. Vielmehr kann optional die Recheneinheit auch anderweitige Funktionen übernehmen und entsprechend als multifunktionale Recheneinheit ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Recheneinheit eine ohnehin in einem bildgebenden Diagnosegerät, wie etwa einem Refraktometer, oder in einem refraktiven chirurgischen Lasersystem vorhandene Recheneinheit darstellen, welche auch die Funktion der beschriebenen Recheneinheit übernimmt. Die Ermittlung der Winkellage und/oder der statischen Zyklotorsion kann dabei optional vollautomatisiert mittels der Recheneinheit erfolgen. Beispielsweise kann auf der Recheneinheit eine entsprechende Software und/oder ein entsprechender Algorithmus zur Anwendung gelangen. Optional können die eine oder die mehreren markanten Ausprägungen mittels Bilderkennung automatisiert erkannt, erfasst und ausgewertet werden, ohne dass dies des Zutuns des Bedieners bedarf.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die zyklorotatorische Winkellage und/oder die statische Zyklotorsion des Auges eine zuverlässige Berücksichtigung einer etwaigen Verschiebung der astigmatischen Achslage des Auges ermöglichen, welche etwa zwischen verschiedenen Kopforientierungen auftritt. Dies ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, da für eine Korrektur von astigmatischen Fehlsichtigkeiten auch die astigmatische Achslage des Auges berücksichtigt werden muss. Sofern das Auge in einer ersten Kopforientierung mit einem bildgebenden Diagnosegerät, wie etwa einem Refraktometer, vermessen wird, und in einer anderen Kopforientierung der refraktiven chirurgischen Behandlung unterzogen wird, kann es aufgrund einer statischen Zyklotorsion zu unterschiedlichen zyklorotatorischen Winkellagen des Auges und damit einer Drehung der astigmatischen Achslage zwischen den beiden Kopforientierungen kommen, welche erfindungsgemäß zuverlässig erkannt und bei der Durchführung der refraktiven chirurgischen Behandlung berücksichtigt werden können.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die zyklorotatorische Winkellage und/oder die statische Zyklotorsion eines Auges zuverlässig bestimmt werden können. Insbesondere bietet die Erfindung den Vorteil, dass auch im Rahmen einer refraktiven chirurgischen Laserbehandlung mittels eines Femtosekundenlaser gemäß der SMILE Technologie (SMILE: Small Incision Lenticule Extraction) die zyklorotatorische Winkellage des Auges und/oder die statische Zyklotorsion zuverlässig bestimmt werden können, wenngleich dies anhand der herkömmlichen Landmarken, insbesondere anhand von limbalen Strukturen und/oder skleralen Gefäßen, nicht möglich wäre. Im Gegensatz zu diesen herkömmlich verwendeten Landmarken bietet die Erfindung den Vorteil, dass der zu bestimmende Parameter des Auges unter Verwendung zumindest einer markanten Ausprägung des Pupillenrandes auch dann zuverlässig erkannt werden kann, wenn das zu behandelnde Auge des Patienten beispielsweise an ein Patienten-Interface angedockt ist und aufgrund dessen herkömmliche Landmarken des Auges, wie etwa limbale Strukturen und/oder sklerale Gefäße, nicht mehr zuverlässig erkennbar sind. Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einer herkömmlichen Erkennung der zyklorotatorischen Winkellage auf Basis von herkömmlichen Landmarken kombiniert werden.
Auch bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage weitgehend unabhängig von den vorherrschenden Beleuchtungsgegebenheiten ist. Auch erfordert eine zuverlässige Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage weder eine starke Pigmentierung der Iris des Auges noch eine Beleuchtung mit infrarotem Licht, wie dies zum Teil bei herkömmlichen Verfahren nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Außerdem bietet die Erfindung den Vorteil, dass eine zuverlässige Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage und/oder der statischen Zyklotorsion auch für solche Augen ermöglicht wird, deren Iris eine homogene Textur aufweist und die sich aus diesem Grund nicht für eine Bestimmung von Landmarken innerhalb der Iris anbietet. Zudem befinden sich stärker ausgeprägte Texturen hauptsachlich im inneren Iris-Drittel, das sich bei verschiedenen Beleuchtungsbedingungen durch die Bewegung des Sphincter zur Pupillenregulierung stark verändert. Auch dahingehend bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage und/oder der statischen Zyklotorsion weitgehend unabhängig von der Größe und der Größenänderung der Pupille ist, da mit einer Veränderung der Pupillengröße zwar eine entsprechende Veränderung der Größe des Pupillenrandes einhergeht, aber diese Änderung keine wesentliche Änderung der zyklorotatorischen Winkellage der markanten Ausprägungen der Pupille nach sich zieht.
Optional stellt die zumindest eine markante Ausprägung ein Maximum und/oder ein Minimum in einer Kontur bzw. einem Konturverlauf des Pupillenrandes dar. Dies bietet den Vorteil, dass Maxima und Minima in der Kontur des Pupillenrandes besonders einfach und/oder zuverlässig visuell erfasst und bestimmt werden können. Demnach kann eine Implementierung einer derartigen Ausgestaltung in einen Algorithmus zur Bildauswertung besonders zuverlässig und/oder auf besonders einfache Weise erfolgen.
Optional wird die jeweilige zyklorotatorische Winkellage von mehreren markanten Ausprägungen des Pupillenrandes ermittelt. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Bestimmen der zyklorotatorischen Winkellage des Auges optional anhand der ermittelten zyklorotatorischen Winkellagen der mehreren markanten Ausprägungen des Pupillenrandes. Dies bietet den Vorteil, dass die Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges und/oder der statischen Zyklotorsion besonders zuverlässig erfolgen kann, da beispielsweise geringfügige Abweichungen bei der zyklorotatorischen Winkellage einer einzelnen markanten Ausprägung, beispielsweise bei einer Größenänderung der Pupille, als solche erkannt werden können. Auch bietet dies den Vorteil, dass beispielsweise eine Mittelung über die Änderungen der zyklorotatorischen Winkellagen der mehreren einzelnen markanten Ausprägungen bei den unterschiedlichen Kopforientierungen erfolgen kann und auf diese Weise ein höheres Maß an Zuverlässigkeit erreicht werden kann.
Optional erfolgt das visuelle Erfassen des zumindest einen Teils des Pupillenrandes des Auges in der ersten Kopforientierung mittels eines Refraktometers. Dabei entspricht die erste Kopforientierung optional im Wesentlichen einer aufrechten Kopfhaltung. „Im Wesentlichen eine aufrechte Kopfhaltung“ bedeutet dabei, dass die Kopforientierung derart aufrecht sein soll, dass sie eine herkömmliche, refraktive Messung des Auges mit einem herkömmlich verwendeten Refraktometer ermöglicht. Mit anderen Worten erfolgt das visuelle Erfassen des zumindest einen Teils des Pupillenrandes des Auges in der ersten Kopforientierung optional im Rahmen einer refraktiven Vermessung des Auges, welche beispielsweise einer refraktiven chirurgischen Behandlung vorausgeht. Optional erfolgt das visuelle Erfassen des zumindest einen Teils des Pupillenrandes des Auges in der zweiten Kopforientierung mittels eines refraktiven chirurgischen Lasersystems, insbesondere mit einer Kamera des refraktiven chirurgischen Lasersystems. Die Kamera kann dabei optional als eine Objektivkamera ausgebildet sein, deren optische Achse durch das Objektiv des Lasersystems gerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Objektivkamera derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass das Sichtfeld der Objektivkamera durch das Objektiv des Lasersystems gerichtet bzw. durch das Objektiv des Lasersystems bestimmt ist. Alternativ kann die Kamera als eine optische Kamera ausgebildet sein, deren Sichtfeld nicht durch das Objektiv des Lasersystems bestimmt ist. Die optische Kamera kann beispielsweise als eine Kamera eines Diagnosegerätes ausgebildet sein. Dabei entspricht die zweite Kopforientierung optional im Wesentlichen einer liegenden Kopfhaltung. „Im Wesentlichen eine liegende Kopfhaltung“ bedeutet dabei, dass die Kopforientierung derart sein soll, wie sie herkömmlicherweise während einer refraktiven chirurgischen Laserbehandlung ist, bei welcher der Patient typischerweise eine liegende Körperhaltung einnimmt. Dies bietet den Vorteil, dass die statische Zyklotorsion, die sich aus den unterschiedlichen Kopforientierungen bzw. Kopfhaltungen ergibt, die der Patient während der vorbereitenden refraktiven Vermessung des Auges einerseits und während der refraktiven chirurgischen Behandlung andererseits einnimmt, auf besonders zuverlässige Weise bestimmt und bei der refraktiven chirurgischen Behandlung berücksichtigt werden kann.
Optional weist die Kamera eine Schärfentiefe von zumindest 2 mm, optional zumindest 3 mm, optional zumindest 4 mm, optional zumindest 5 mm auf. Optional weist die Kamera zudem eine Schärfentiefe von nicht mehr als 50 mm, optional nicht mehr als 40 mm, optional nicht mehr als 20 mm, optional nicht mehr als 10 mm auf. Dies bietet den Vorteil, dass der Pupillenrand oder zumindest der visuell zu erfassende Teil des Pupillenrands auch dann noch scharf abgebildet und visuell erfasst werden kann, wenn der Fokus der Kamera bzw. der Vorrichtung für die visuelle Erfassung in der Kornea, insbesondere im Scheitelpunkt der Kornea liegt. Mit anderen Worten ist die Schärfentiefe optional derart groß zu wählen, dass eine scharfe Abbildung bzw. visuelle Erfassung des Pupillenrandes auch dann möglich ist, wenn der Fokus in der Kornea, insbesondere im Scheitelpunkt der Kornea liegt. Da der Pupillenrand beim menschlichen Auge, abhängig von der individuellen Vorderkammertiefe typischerweise wenige Millimeter hinter dem Scheitelpunkt der Kornea angeordnet ist, kann demnach eine Schärfentiefe in einem der oben genannten Bereiche vorteilhaft sein.
Optional ist die Vorrichtung zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage als ein Lasersystem für die refraktive Chirurgie und/oder als ein bildgebendes Diagnosegerät, wie etwa ein Refraktometer, ausgebildet oder umfasst ein solches oder bildet einen Teil eines solchen. Dies ermöglicht die zuverlässige Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges im Rahmen einer refraktiven Vermessung des Auges (beispielsweise in Vorbereitung einer refraktiven chirurgischen Behandlung) bzw. im Rahmen der chirurgischen refraktiven Behandlung, etwa um die statische Zyklotorsion bei der Festlegung der Einstellungen des Lasersystems zu berücksichtigen und zu kompensieren. Beispielsweise kann das refraktive chirurgische Lasersystem eine Objektivkamera aufweisen, welche zusammen mit einer Recheneinheit als Vorrichtung für die Ermittlung der zyklorotatorische Winkellage dient.
Optional erfolgt die Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges in der ersten Kopforientierung bei einer Messung der astigmatischen Achslage des Auges. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die zyklorotatorische Winkellage des Auges korrekt erfasst wird, bei welcher die Achslage der astigmatischen Achse des Auges ermittelt wird, um bei einer etwaigen Verschiebung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges die damit einhergehende Verdrehung der Achslage der astigmatischen Achse zuverlässig berücksichtigen zu können. Dabei wird berücksichtigt, dass sich die Winkellage bzw. Achslage der astigmatischen Achse in gleichem Maße verändert, wie die zyklorotatorische Winkellage des Auges. Daher kann es vorteilhaft sein, die zyklorotatorische Winkellage des Auges unmittelbar vor oder nach der Ermittlung der astigmatischen Achslage zu bestimmen oder die zyklorotatorische Winkellage zeitgleich mit der astigmatischen Achslage zu bestimmen. Entsprechend kann es vorteilhaft sein, die astigmatischen Achslage und die zyklorotatorische Winkellage des Auges mit demselben bildgebenden Diagnosegerät, wie etwa mit einem Refraktometer, und optional im Rahmen desselben Messvorgangs durchzuführen.
Optional erfolgt Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges in der zweiten Kopforientierung bei einer refraktiven chirurgischen Behandlung des Auges. Dies erfolgt optional derart, dass nach erfolgter Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges und vor der Durchführung der refraktiven chirurgischen Behandlung keine Änderung der Kopforientierung mehr erfolgt.
Die oben genannten und im Folgenden erläuterten Merkmale und Ausführungsformen sind dabei nicht nur als in den jeweils explizit genannten Kombinationen offenbart anzusehen, sondern sind auch in anderen technisch sinnhaften Kombinationen und Ausführungsformen vom Offenbarungsgehalt umfasst.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand der folgenden Beispiele und bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine Vorrichtung zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung;
2 ein Refraktionsmessgerät gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung;
3 ein Lasersystem für die refraktive Chirurgie eines Auges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung;
4A und 4B fotographische Abbildungen eines Auges mit enger Pupille (4A) und weiter Pupille (4B);
4C in einer schematischen vergrößerten Darstellung einen beispielhaften Konturverlauf eines Teils eines Pupillenrandes;
5A und 5B fotographische Abbildungen eines Auges mit Angabe einer Winkelscala;
6A und 6B graphische Darstellungen des Konturverlaufs des Pupillenrandes.

In den folgenden Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Die Vorrichtung umfasst eine Kamera 12 und eine Recheneinheit 14.
Die Vorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, mittels der Kamera 12 ein Bild zumindest eines Teils des Pupillenrandes des Auges derart zu erfassen, dass zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes in dem Bild erkennbar ist. Dazu weist die Kamera ein Bildauflösungsvermögen auf, welches die optische Erfassung des Pupillenrandes auf solch eine Weise ermöglicht. Insbesondere ist die optische Kamera 12 hinsichtlich ihrer Pixeldichte des Sensors und hinsichtlich der etwaigen Abbildung durch ein optionales Objektiv dazu ausgelegt, ein Bild des zumindest einen Teils des Pupillenrandes oder optional des gesamten Pupillenrandes zu erfassen, sodass zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes ermöglicht wird.
Die Recheneinheit 14 ist mit der Kamera 12 verbunden und dazu eingerichtet, das Bild von der Kamera 12 zu empfangen. Dazu kann beispielsweise eine direkte und/oder indirekte Datenkommunikationsverbindung zwischen der Kamera 12 und der Recheneinheit 14 bestehen. Optional kann die Recheneinheit 14 auch dazu eingerichtet sein, über die Datenkommunikationsverbindung Steuerbefehle an die Kamera 12 zu senden, um etwa die Kamera 12 zu steuern und beispielsweise zur Bildaufnahme zu veranlassen.
Die Recheneinheit 14 ist ferner dazu eingerichtet, anhand des von der Kamera 12 empfangenen Bildes zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes in dem Bild zu ermitteln und die zyklorotatorische Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung des Pupillenrandes zu ermitteln. Anhand der ermittelten Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung des Pupillenrandes bestimmt die Recheneinheit 14 sodann die Winkellage des Auges 100 bzw. definiert die Winkellage des Auges 100, wodurch auch eine ggf. zuvor bestimmte Achslage der astigmatischen Achse des Auges 100 festgelegt und bekannt ist.
Zur Bestimmung der statischen Zyklotorsion des Auges ist oftmals nur ein relativer Wert maßgeblich, d.h. ein Wert der sich aus unterschiedlichen zyklorotatorischen Winkellagen des Auges in verschiedenen Kopforientierungen ergibt. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn in einer der Messungen, bspw. in der ersten Messung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges, die zyklorotatorische Winkellage des Auges mit einem vorgegebenen Wert definiert bzw. festgesetzt wird und die in darauffolgenden Messungen ermittelten zyklorotatorischen Winkellagen sodann relative Abweichungen von der definierten zyklorotatorischen Winkellage darstellen.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung beispielhaft ein Refraktionsmessgerät 20, welches auch als Refraktometer 20 bezeichnet wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Das Refraktionsmessgerät 20 beinhaltet dabei eine optische Kamera 12 und ist ferner mit einer Recheneinheit 14 verbunden. Mittels des Refraktionsmessgerätes 20 kann beispielsweise die refraktive Wirkung des Auges 100 gemessen werden, vorzugsweise eine Karte der Brechkraft des Auges 100 erstellt werden. Dazu kann das Refraktometer 20 beispielsweise eine optische Kamera 12 verwenden, die sodann auch gemäß einer weiteren Funktionalität zumindest einen Teil des Pupillenrandes visuell erfasst, um die zyklorotatorische Winkellage des Auges 100 zu bestimmen bzw. zu definieren. Die Recheneinheit 14 kann sodann anhand von Messdaten, die durch das Refraktometer 20 bereitgestellt werden, die Brechkraft des Auges 100 berechnen. Ferner ist die Recheneinheit 14 dazu eingerichtet, anhand eines oder mehrerer von der optischen Kamera 12 bzw. vom Refraktometer 20 bereitgestellten Bilder die Winkellage des Auges 100 zu bestimmen. Das Refraktometer wird demnach dazu genutzt, eine Karte der Brechkraft des Auges (100) zu erstellen und daraus eine Achslage der astigmatischen Achse des Auges zu ermitteln. Die vom Refraktometer oder alternativ von einem anderen bildgebenden Diagnosegerät und/oder einer anderen optischen Kamera bereitgestellten Bilder können ferner dazu genutzt werden, um die zyklorotatorische Winkellage des Auges zu ermitteln, wobei zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes in dem einen oder den mehreren bereitgestellten Bildern ermittelt wird.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Lasersystem 30 für die refraktive Chirurgie eines Auges 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Lasersystem 30 ist als ein Behandlungsgerät ausgebildet und dient beispielsweise dazu, an einem Auge 100 eines Patienten eine Fehlsichtigkeitskorrektur mittels eines Verfahrens zur refraktiven Chirurgie unter Verwendung eines Laserstrahls 24 auszuführen. Dazu weist das Lasersystem 30 einen Laser bzw. eine Laserquelle 32 auf, welche den Laserstrahl 24 emittiert. Der Laserstrahl 24 ist dazu ausgebildet, auf die Hornhaut des Auges 100 einzuwirken, um die refraktive Wirkung der Hornhaut zu verändern. Beispielsweise kann der Laser 32 als ein Femtosekundenlaser ausgebildet sein und im Rahmen eines SMILE Verfahrens ein Lentikel aus der Hornhaut des Auges 100 herauszulösen, welches sodann durch einen kleinen Einschnitt chirurgisch entfernt werden kann.
Der vom Laser 32 entlang einer optischen Achse A1 abgegebene Laserstrahl 24 bzw. Bearbeitungsstrahl 24 fällt dabei auf einen Strahlteiler 34, der den Laserstrahl 24 auf eine als Ablenkeinrichtung 36 ausgebildete Ablenkeinheit 36 leitet. Die Ablenkeinheit 36 weist zwei Scanspiegel 38 und 40 auf, die um zueinander orthogonale Achsen drehbar sind, so dass die Ablenkeinheit 36 den Laserstrahl 24 zweidimensional ablenkt. Eine verstellbare Projektionsoptik 42 fokussiert den Laserstrahl 24 zur Bearbeitung auf das Bearbeitungsobjekt bzw. auf bzw. in ein zu behandelndes Auge. Die Projektionsoptik 42 weist dabei zwei Linsen 44 und 46 auf.
Ferner weist das Lasersystem 30 eine Steuereinheit 48 auf. Die Steuereinheit 14 bestimmt vorzugsweise die Lage des Fokus sowohl senkrecht zur optischen Achse A1 (durch die Scanspiegel 38 und 40) sowie in Richtung der optischen Achse A1. Die Steuereinheit 14 liest weiter einen Detektor 52 aus, der beispielsweise als Mitbeobachtungseinheit agiert und zur Überwachung des Bearbeitungsvorgangs dient. Zusätzlich kann das Lasersystem 30 weitere Sensoren und/oder Detektoren aufweisen, die jedoch in der Figur nicht gezeigt sind.
Der Detektor 52 übernimmt gemäß der gezeigten Ausführungsform zudem die Funktion der Kamera zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges 100. Die Kamera kann dabei optional als eine Objektivkamera ausgebildet sein. Die Steuereinheit 48 übernimmt zudem die Funktion der Recheneinheit zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges 100 und/oder der statischen Zyklotorsion des Auges 100. Dazu wird gemäß der gezeigten Ausführungsform der Steuereinheit 48 eine Information über die astigmatische Winkellage des Auges 100 bei der Messung der Refraktion des Auges 100, welche der refraktiven chirurgischen Behandlung zugrunde liegt, bereitgestellt. Durch die vom Lasersystem 30 erneut ermittelte zyklorotatorische Winkellage kann die Steuereinheit 48 sodann eine etwaige Abweichung von der zyklorotatorischen Winkellage, die bei der Messung der Refraktion ermittelt wurde, und entsprechend eine etwaige statische Zyklotorsion ermitteln. Diese Information kann sodann bei der Vornahme der Einstellungen des Lasersystems 30 für die refraktive chirurgische Behandlung berücksichtigt werden, indem eine mit der etwaigen ermittelten statischen Zyklotorsion einhergehende Änderung der astigmatischen Achslage zumindest teilweise, optional vollständig, kompensiert wird.
Gemäß anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann das Lasersystem 30 eine separate optische Kamera und/oder eine separate Recheneinheit für die Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges umfassen.
Die 4A und 4B zeigen eine fotographische Abbildung eines Auges 100 mit enger Pupille 102 (4A) und weiter Pupille 102 (4B). Beispielsweise kann das visuelle Erfassen des Pupillenrandes derart erfolgen, dass derartige fotographische Abbildungen des Auges 100 bzw. der Pupille 102 aufgenommen werden. Die Pupille 102 wird dabei von der Iris 104 begrenzt, wobei die Pupillengröße durch unterschiedliche Kontraktionszustände der Iris 104 bestimmt wird. Die Grenzfläche bzw. der Übergang zwischen der Iris 104 und der Pupille 102 wird dabei als Pupillenrand 106 bezeichnet.
Wie in den 4A und 4B erkennbar ist, weist der Pupillenrand 106 zahlreiche Einbuchtungen und Ausstülpungen auf. Mittels der eingezeichneten Kreise 200 sind jeweils eine Einbuchtung und eine Ausstülpung kenntlich gemacht. Derartige Einbuchtungen und/oder Ausstülpungen können jeweils als eine markante Ausprägung des Pupillenrandes 106 zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges 100 und/oder zur Ermittlung der statischen Zyklotorsion herangezogen werden. Beispielsweise können derartige Einbuchtungen und/oder Ausstülpungen herangezogen werden, die ein lokales und/oder globales Minimum bzw. Maximum des Konturverlaufs bzw. der Kontur des Pupillenrandes 106 darstellen. Die Verwendung eines solchen Minimums bzw. Maximums des Konturverlaufs des Pupillenrandes 106 bietet den Vorteil, dass die markante Ausprägung des Pupillenrandes 106 besonders leicht mittels automatisierter Bilderkennung ermittelbar ist.
Bei einem Vergleich der 4A und 4B ist festzustellen, dass sich die zyklorotatorische Winkellage der markanten Ausprägungen 112 des Pupillenrandes, d.h. der Einbuchtungen und Ausstülpungen, bei unterschiedlichen Pupillengrößen nicht ändert, sondern im Wesentlichen gleich bleibt. „Im Wesentlichen gleich“ bedeutet dabei, dass eine etwaige Änderung der zyklorotatorischen Winkellage derart klein ist, dass die Abweichung für die Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage und insbesondere für die Kompensation der statischen Zyklotorsion bei einer refraktiven chirurgischen Behandlung vernachlässigbar ist.
Die hellen, in Kreisform angeordneten Punkte, welche in den 4A und 4B zu sehen sind, stellen lediglich Reflexionen des verwendeten Beleuchtungssystems dar und sind für die Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage ohne Belang.
4C zeigt in einer schematischen vergrößerten Darstellung einen beispielhaften Konturverlauf eines Teils eines Pupillenrandes 106, welche eine ein lokales Minimum bildende Einbuchtung 108 und eine ein lokales Maximum aufweisende Ausstülpung 110 aufweist, welche beispielsweise als markante Ausprägung 112 des Pupillenrandes herangezogen werden können. Die Terme „Minimum“ und „Maximum“ beziehen sich dabei auf die radiale Ausdehnung des Pupillenrandes am Punkt der markanten Ausprägung 112.
Die 5A und 5B zeigen einen leicht vergrößerten Ausschnitt der in 4A und 4B gezeigten fotographischen Abbildungen des Auges 100 bei verschiedenen Pupillengrößen. Dabei ist eine Winkelscala 202 eingezeichnet, welche zur Bestimmung der zyklorotatorischen Winkellage der markanten Ausprägungen 112 dienen soll. Die Winkelscala 202 beginnt an der 3-Uhr-Position (in Draufsicht) bei 0° und erstreckt sich entgegen dem Uhrzeigersinn um 365° um den gesamten Pupillenrand 106. Entsprechend weist die 12-Uhr Position des Pupillenrandes eine zyklorotatorische Winkellage von 90°, die 9-Uhr-Position eine zyklorotatorische Winkellage von 180° und die 6-Uhr-Position eine zyklorotatorische Winkellage von 270° auf. Die Winkelscala 202 ist frei wählbar und kann auch auf anderen Winkeleinheiten basieren und/oder einen anderen Start- und Endpunkt aufweisen. Die folgenden Erläuterungen basieren jedoch auf der in den 5A und 5B gezeigten Winkelscala 202. Bevorzugt wird jedoch die in der Augenheilkunde zumeist verwendete Winkelskala gemäß dem TABO Schema verwendet.
Die 6A und 6B erläutern den Konturverlauf der Pupillenränder aus den 5A und 5B auf Basis der dort verwendeten Winkelscala 202. Dabei bezieht sich 6A auf den Pupillenrand 106 in den 4A und 5A. 6B bezieht sich auf den Pupillenrand 106 in den 4B und 5B.
In den 6A und 6B ist der jeweilige Konturverlauf des Pupillenrandes 106 linear aufgetragen. Der oben angeordnete Pfeil 204 entspricht dem Pfeil in 5A und 5B und gibt die Verlaufsrichtung des Pupillenrandes 106 an. Am Fuße des Pfeils 204 befindet sich die zyklorotatorische Winkellage 0° und an der Spitze des Pfeils die zyklorotatorischen Winkellage 360°. In dem darunter angeordneten Graphen ist der Konturverlauf (beliebige Einheiten) in vergrößerter Darstellung gegen die zyklorotatorische Winkellage (in Grad) aufgetragen. Positive Werte entsprechen dabei Ausstülpungen, welche einen größeren Radius als den über den gesamten Pupillenrand 106 gemittelten Durchschnittsradius aufweisen. Negative Werte bilden entsprechend Einstülpungen mit einem kleineren Radius als der Durchschnittsradius.
Besonders auffällig sind dabei die Ausstülpung 110 bei einer zyklorotatorischen Winkellage von ca. 100° und die Einbuchtung 108 bei einer zyklorotatorischen Winkellage von ca. 120°. Diese bilden das Maximum bzw. Minimum des Konturverlaufs des Pupillenrandes 106 und eignen sich daher in besonderer Weise als markante Ausprägungen für die Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges 100. Auch ist in den 6A und 6B deutlich erkennbar, dass die zyklorotatorischen Winkellagen der markanten Ausprägungen im Wesentlichen identisch sind und somit nicht durch Änderungen der Pupillengröße beeinflusst sind. Aus diesem Grund wird anhand der zyklorotatorischen Winkellage der markanten Ausprägungen des Pupillenrandes 106 eine zuverlässige Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges und/oder der statischen Zyklotorsion ermöglicht.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges
12: Kamera
14: Recheneinheit
20: Refraktometer
24: Laserstrahl
30: Lasersystem
32: Laser
34: Strahlteiler
36: Ablenkeinrichtung
38: Scanspiegel
40: Scanspiegel
42: Projektionsoptik
44: optische Linse
46: optische Linse
48: Steuereinheit
52: Detektor
100: Auge
102: Pupille
104: Iris
106: Pupillenrand
108: Einbuchtung
110: Ausstülpung
112: markante Ausprägung
200: Kreise zur Kenntlichmachung der markanten Ausprägungen
202: Winkelscala
204: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7044602 B2 [0004]

Claims

Verfahren zur Identifizierung einer zyklorotatorischen Winkellage eines Auges (100), das Verfahren umfassend die Schritte: - visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes (106) des Auges (100) derart, dass zumindest eine markante Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) erkennbar ist; - Ermitteln einer zyklorotatorischen Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106); - Bestimmen der zyklorotatorischen Winkellage des Auges (100) basierend auf der ermittelten zyklorotatorischen Winkellage der markanten Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106).
Verfahren zur Ermittlung einer statischen Zyklotorsion eines Auges (100) in einer zweiten Kopforientierung relativ zu einer ersten Kopforientierung, das Verfahren umfassend die Schritte: - visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes (106) des Auges (100) in der ersten Kopforientierung derart, dass zumindest eine markante Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) erkennbar ist; - visuelles Erfassen zumindest eines Teils des Pupillenrandes (106) des Auges (100) in der zweiten Kopforientierung derart, dass die zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes (106) erkennbar ist; - Ermitteln eines zyklorotatorischen Winkellagenunterschieds der zumindest einen markanten Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) in der zweiten Kopforientierung relativ zur ersten Kopforientierung; - Bestimmen der statischen Zyklotorsion des Auges (100) in der zweiten Kopforientierung relativ zu der ersten Kopforientierung anhand des ermittelten zyklorotatorischen Winkellagenunterschieds der zumindest einen markanten Ausprägung (112).
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine markante Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) zumindest teilweise durch eine Einbuchtung (108) und/oder eine Ausstülpung (110) der Iris des Auges (100) gebildet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine markante Ausprägung (112) ein Maximum und/oder ein Minimum in einer Kontur des Pupillenrandes (106) darstellt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige zyklorotatorische Winkellage von mehreren markanten Ausprägungen (112) des Pupillenrandes (106) ermittelt wird und wobei das Bestimmen der zyklorotatorischen Winkellage des Auges (100) anhand der ermittelten zyklorotatorischen Winkellagen der mehreren markanten Ausprägungen (112) des Pupillenrandes (106) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zyklorotatorische Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung (112) und/oder der zyklorotatorische Winkellagenunterschied und/oder die statische Zyklotorsion gemäß dem TABO Schema bestimmt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, wobei das visuelle Erfassen des zumindest einen Teils des Pupillenrandes (106) des Auges in der ersten Kopforientierung mittels eines Refraktometers (20) erfolgt und/oder wobei die erste Kopforientierung im Wesentlichen einer aufrechten Kopfhaltung entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, wobei das visuelle Erfassen des zumindest einen Teils des Pupillenrandes des Auges in der zweiten Kopforientierung mittels eines refraktiven chirurgischen Lasersystems (30), insbesondere mit einer Kamera, besonders bevorzugt mit einer Objektivkamera des refraktiven chirurgischen Lasersystems (30), erfolgt und/oder wobei die zweite Kopforientierung im Wesentlichen einer liegenden Kopfhaltung entspricht.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges (100) in der ersten Kopforientierung bei einer Messung der astigmatischen Achslage des Auges (100) erfolgt und/oder wobei die Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage des Auges (100) in der zweiten Kopforientierung bei einer refraktiven chirurgischen Behandlung des Auges (100) erfolgt.
Vorrichtung (10) zur Identifizierung einer zyklorotatorischen Winkellage eines Auges (100), die Vorrichtung (10) umfassend: - eine Kamera (12), welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zumindest eines Teils des Pupillenrandes (106) des Auges (100) derart zu erfassen, dass zumindest eine markante Ausprägung des Pupillenrandes (106) in dem Bild erkennbar ist; - eine Recheneinheit (14), welche dazu eingerichtet ist, das Bild von der Kamera (12) zu empfangen und anhand des Bildes eine zyklorotatorische Winkellage der zumindest einen markanten Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) zu ermitteln und die zyklorotatorische Winkellage des Auges (100) basierend auf der ermittelten zyklorotatorischen Winkellage der markanten Ausprägung (112) des Pupillenrandes (106) zu bestimmen.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 10, wobei die Kamera (12) eine Schärfentiefe von zumindest 2 mm, optional zumindest 3 mm, optional zumindest 4 mm, optional zumindest 5 mm aufweist.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Vorrichtung (10) als ein Lasersystem (30) für die refraktive Chirurgie und/oder als ein Refraktometer (20) ausgebildet oder in ein Lasersystem (30) für die refraktive Chirurgie und/oder als ein Refraktometer (20) integriert ist.
Lasersystem (30) für die refraktive Chirurgie umfassend eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges (100) gemäß Anspruch 10 oder 11.
Bildgebendes Diagnosegerät, insbesondere Refraktometer (20), umfassend eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung der zyklorotatorischen Winkellage eines Auges (100) gemäß Anspruch 10 oder 11.