DE102020125800A1 - Method for providing control data for an ophthalmic surgical laser of a treatment device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser (12) einer Behandlungsvorrichtung (10) für die Entfernung eines Gewebes (14). Eine Steuereinrichtung (18) ermittelt (S10, S12) eine Hornhautgeometrie einer Hornhaut eines menschlichen oder tierischen Auges (16) und eine Gewebegeometrie des zu entfernenden Gewebes (14) aus vorbestimmten Untersuchungsdaten. Ferner wird eine Zielhornhautgeometrie ermittelt (S14), die durch die Entfernung des Gewebes (14) von der Hornhaut erwartet wird und es wird eine Übergangsbereichsgeometrie eines Übergangsbereichs (28) in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie ermittelt (S16), wobei durch den Übergangsbereich (28) ein Übergang zwischen dem zu entfernenden Gewebe (14) und der Hornhaut bereitgestellt wird. Schließlich werden Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers (12) bereitgestellt (S18), die die Gewebegeometrie und die Übergangsbereichsgeometrie zur Entfernung des Gewebes (14) verwenden.The invention relates to a method for providing control data for an ophthalmic surgical laser (12) of a treatment device (10) for removing tissue (14). A control device (18) determines (S10, S12) a corneal geometry of a cornea of a human or animal eye (16) and a tissue geometry of the tissue (14) to be removed from predetermined examination data. Furthermore, a target corneal geometry is determined (S14), which is expected from the removal of the tissue (14) from the cornea, and a transition area geometry of a transition area (28) is determined as a function of the target corneal geometry (S16), with the transition area (28) Transition between the tissue to be removed (14) and the cornea is provided. Finally, control data for controlling the ophthalmic surgical laser (12) are provided (S18) using the tissue geometry and the transition region geometry to remove the tissue (14).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Entfernung eines Gewebes. Die Erfindung betrifft außerdem eine Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser und mindestens einer Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.The present invention relates to a method for providing control data for an ophthalmic surgical laser of a treatment device for removing tissue. The invention also relates to a treatment device with at least one eye surgery laser and at least one control device for carrying out the method, a computer program and a computer-readable medium.
Behandlungsvorrichtungen und Verfahren zur Steuerung von ophthalmologischen Lasern zur Korrektur einer optischen Fehlsichtigkeit und/oder krankhaft oder unnatürlich veränderten Bereichen der Hornhaut (Kornea) sind im Stand der Technik bekannt. Dabei können zum Beispiel ein gepulster Laster und eine Strahlfokussierungseinrichtung so ausgebildet sein, dass Laserpulse in einem innerhalb des organischen Gewebes gelegenen Fokus eine Photodisruption und/oder Photoablation bewirken, um ein Gewebe, insbesondere ein Gewebelentikel, aus der Hornhaut zu entfernen. Damit ein Übergang von dem entfernten Gewebe zu der Hornhaut nicht zu sprunghaft ist, beispielsweise zu steil, ist in den Randbereichen des zu entfernenden Gewebes üblicherweise ein Übergangsbereich (Transition Zone) vorgesehen, der einen abgeflachten Übergang für das zu entfernende Gewebe in die Hornhaut bereitstellt.Treatment devices and methods for controlling ophthalmological lasers to correct an optical defect and/or areas of the cornea that have been changed by disease or are unnatural are known in the prior art. For example, a pulsed laser and a beam focusing device can be designed such that laser pulses cause photodisruption and/or photoablation in a focus located within the organic tissue in order to remove tissue, in particular a tissue lenticule, from the cornea. So that a transition from the removed tissue to the cornea is not too abrupt, for example too steep, a transition area (transition zone) is usually provided in the edge areas of the tissue to be removed, which provides a flattened transition for the tissue to be removed into the cornea.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Steuerdaten zum Steuern eines augenchirurgischen Lasers mit einem verbessert angepassten Übergangsbereich, insbesondere einer verbessert angepassten Übergangsbereichsgeometrie, bereitzustellen.The invention is based on the object of providing control data for controlling an ophthalmic surgical laser with an improved adapted transition region, in particular an improved adapted transition region geometry.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, das erfindungsgemäße Computerprogramm sowie das erfindungsgemäße computerlesbare Medium gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Behandlungsvorrichtung, der Steuereinrichtung, des Computerprogramms und des computerlesbaren Mediums und umgekehrt anzusehen sind.This object is achieved by the method according to the invention, the devices according to the invention, the computer program according to the invention and the computer-readable medium according to the invention. 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 control device, the computer program and the computer-readable medium and vice versa.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Entfernung eines Gewebes, wobei das Verfahren die folgenden, durch eine Steuereinrichtung durchgeführten Schritte aufweist. Unter einer Steuereinrichtung wird dabei ein Gerät, eine Gerätekomponente oder eine Gerätegruppe verstanden, das/die zum Empfangen und Auswerten von Signalen eingerichtet ist, sowie zum Bereitstellen, zum Beispiel Erzeugen, von Steuerdaten. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel als Steuerchip, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt oder Steuergerät ausgestaltet sein. Durch die Steuereinrichtung erfolgt ein Ermitteln einer Hornhautgeometrie einer Hornhaut eines menschlichen oder tierischen Auges aus vorbestimmten Untersuchungsdaten, ein Ermitteln einer Gewebegeometrie des zu entfernenden Gewebes aus den vorbestimmten Untersuchungsdaten und ein Ermitteln einer Zielhornhautgeometrie, die durch die Entfernung des Gewebes von der Hornhaut erwartet wird. Ferner erfolgt durch die Steuereinrichtung ein Ermitteln einer Übergangsbereichsgeometrie eines Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie, wobei durch den Übergangsbereich ein Übergang zwischen dem zu entfernenden Gewebe und der Hornhaut bereitgestellt wird, und ein Bereitstellen von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers, die die Gewebegeometrie und die Übergangsbereichsgeometrie zur Entfernung des Gewebes verwenden.A first aspect of the invention relates to a method for providing control data for an ophthalmic surgical laser of a treatment device for removing tissue, the method having the following steps carried out by a control device. A control device is understood to mean a device, a device component or a device group which is set up to receive and evaluate signals and to provide, for example generate, control data. The control device can be designed, for example, as a control chip, computer program, computer program product or control device. The control device determines a corneal geometry of a cornea of a human or animal eye from predetermined examination data, determines a tissue geometry of the tissue to be removed from the predetermined examination data and determines a target cornea geometry that is expected from the removal of the tissue from the cornea. Furthermore, the control device determines a transition region geometry of a transition region as a function of the target cornea geometry, with the transition region providing a transition between the tissue to be removed and the cornea, and providing control data for controlling the ophthalmic surgical laser, the tissue geometry and the transition region geometry use to remove tissue.
Mit anderen Worten werden zunächst aus zuvor bestimmten Untersuchungsdaten eine Hornhautgeometrie und eine Gewebegeometrie des zu entfernenden Gewebes bestimmt. Insbesondere weist die jeweilige Geometrie Informationen über Abmessungen und Formen auf, insbesondere eines Volumens, einer Dicke, eines Durchmessers und/oder einer Position. Die Untersuchungsdaten können zum Beispiel eine Ametropie beschreiben, also ein Abweichen der Brechkraft eines Auges beziehungsweise einer Hornhaut vom Idealwert, zum Beispiel eine Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit oder Stabsichtigkeit. Die Untersuchungsdaten können zum Beispiel einen Wert einer Brechkraft beschreiben, also eine Angabe in Dioptrien, oder zum Beispiel eine Abweichung einer Hornhautverkrümmung von einem Normalwert. Die Untersuchungsdaten können zum Beispiel durch Abrufen der Untersuchungsdaten von einem Datenspeicher oder Datenserver erfolgen, oder die Untersuchungsdaten können zum Beispiel aus einem Messgerät, das Abmessungen der Hornhaut vornimmt und/oder die Ametropie feststellt, empfangen werden. Die Gewebegeometrie des zu entfernenden Gewebes kann eine Abmessung und Position des Gewebes in der Hornhaut beschreiben, das aus der Hornhaut entfernt werden soll, um eine Korrektur einer Fehlsichtigkeit und/oder eines krankhaft veränderten Bereichs der Hornhaut bereitzustellen.In other words, a corneal geometry and a tissue geometry of the tissue to be removed are first determined from previously determined examination data. In particular, the respective geometry has information about dimensions and shapes, in particular a volume, a thickness, a diameter and/or a position. The examination data can describe, for example, ametropia, ie a deviation in the refractive power of an eye or a cornea from the ideal value, for example nearsightedness, farsightedness or astigmatism. The examination data can, for example, describe a value of a refractive power, ie an indication in dioptres, or, for example, a deviation of a corneal curvature from a normal value. The exam data may be obtained, for example, by retrieving the exam data from a data store or data server, or the exam data may be received, for example, from a measuring device that measures the cornea and/or determines ametropia. The tissue geometry of the tissue to be removed can describe a dimension and position of the tissue in the cornea that is to be removed from the cornea to provide a correction of a refractive error and/or a diseased area of the cornea.
Die durch die Entfernung des Gewebes erwartete Hornhaut, also die Zielhornhautgeometrie, kann in einem nächsten Verfahrensschritt ermittelt werden. Insbesondere kann die Zielhornhautgeometrie ermittelt werden, indem die Gewebegeometrie von der ermittelten Hornhautgeometrie subtrahiert wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann eine Übergangsbereichsgeometrie für einen Übergangsbereich von dem zu entfernenden Gewebe zu der Hornhaut in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie ermittelt. Das heißt, dass die Übergangsbereichsgeometrie individuell an die jeweilige Hornhaut des Patienten angepasst wird, insbesondere an die Zielhornhautgeometrie, also die Geometrie, die für die Hornhaut erwartet wird, nachdem das Gewebe entfernt wurde. Vorzugsweise kann hierfür Gradient der Hornhaut, das heißt, eine Steilheit der Hornhaut, der nach der Behandlung erwartet wird, berücksichtigt werden. Insbesondere wird nicht, wie bisher üblich, der Übergangsbereich ausschließlich an das zu entfernende Gewebe angepasst, sondern es wird für den Übergangsbereich berücksichtigt, welche Anpassungsmöglichkeiten die Zielhornhautgeometrie zulässt. Die so ermittelte Übergangsbereichsgeometrie kann dann durch die Steuereinrichtung zusammen mit der Gewebegeometrie als Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers der Behandlungsvorrichtung bereitgestellt werden.The cornea expected from the removal of the tissue, ie the target cornea geometry, can be determined in a next method step. In particular, the target corneal geometry can be determined by the tissue geometry rie is subtracted from the determined corneal geometry. In a further method step, a transition area geometry for a transition area from the tissue to be removed to the cornea is then determined as a function of the target cornea geometry. This means that the transition region geometry is individually adapted to the patient's cornea, in particular to the target cornea geometry, i.e. the geometry that is expected for the cornea after the tissue has been removed. The gradient of the cornea, ie a steepness of the cornea that is expected after the treatment, can preferably be taken into account for this purpose. In particular, the transition area is not adapted exclusively to the tissue to be removed, as has been customary up to now, but the adaptation options permitted by the target cornea geometry are taken into account for the transition area. The geometry of the transition area determined in this way can then be made available by the control device together with the tissue geometry as control data for controlling the eye surgery laser of the treatment device.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Übergangsbereichsgeometrie in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie angepasst werden kann und somit der Übergangsbereich individuell an das jeweilige Auge beziehungsweise die jeweilige Hornhaut angepasst wird. Hierdurch kann ein Behandlungserfolg und auch eine Sicherheit für den Patienten verbessert werden, da besser bestimmt werden kann, dass nicht zu viel der Hornhaut entfernt wird. Statt einen Übergangsbereich gleichförmig um das zu entfernende Gewebe anzupassen, kann der Übergangsbereich in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie unter Umständen flacher und somit schonender für den Patienten angeglichen werden.The advantage of the invention is that the geometry of the transition area can be adapted as a function of the geometry of the target cornea, and the transition area is thus individually adapted to the respective eye or the respective cornea. As a result, the success of the treatment and also safety for the patient can be improved, since it can be better determined that not too much of the cornea is being removed. Instead of adapting a transition area uniformly to the tissue to be removed, the transition area can be adjusted flatter and thus more gently for the patient depending on the target corneal geometry.
Die Erfindung umfasst auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes configurations that result in additional advantages.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der Zielhornhautgeometrie eine Differenz der Hornhautgeometrie und der Gewebegeometrie, insbesondere einer optischen Zone eines Gewebelentikels, modelliert wird. Das bedeutet, dass sich die Zielhornhautgeometrie aus einer Subtraktion der Gewebegeometrie von der Hornhautgeometrie ergibt. Insbesondere kann eine optische Zone eines Gewebelentikels mit einem vorgegebenen Durchmesser und einer vorgegebenen Dicke von der Hornhautgeometrie subtrahiert werden, um die Zielhornhautgeometrie zu erhalten. Unter optischen Zone ist der Bereich der Hornhaut zu verstehen, der zur Korrektur der Fehlsichtigkeit behandelt werden soll. Hiermit erhält man dann die durch die Behandlung erwartete Zielhornhautgeometrie, in der beispielsweise die Fehlsichtigkeit korrigiert ist und mit der der Übergangsbereich verbessert modelliert werden kann.According to an advantageous embodiment, it is provided that, in order to determine the target cornea geometry, a difference between the cornea geometry and the tissue geometry, in particular an optical zone of a tissue lenticule, is modeled. This means that the target corneal geometry results from a subtraction of the tissue geometry from the corneal geometry. In particular, an optical zone of a tissue lenticule having a given diameter and thickness can be subtracted from the corneal geometry to obtain the target corneal geometry. The optical zone is the area of the cornea that is to be treated to correct the ametropia. This then gives the target cornea geometry expected from the treatment, in which, for example, the ametropia is corrected and with which the transition area can be modeled in an improved manner.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Übergangsbereichsgeometrie an eine Geometrie und/oder Morphologie und/oder Dicke der Zielhornhautgeometrie angepasst wird. Mit anderen Worten wird für die Übergangsbereichsgeometrie berücksichtigt, wie die Zielhornhautgeometrie aussieht, wobei die Übergangsbereichsgeometrie entsprechend daran angepasst werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Übergangsbereichsgeometrie derart an die Zielhornhautgeometrie angepasst wird, dass eine Dicke der Hornhaut nicht unter einen vorbestimmten Wert fällt und der Übergangsbereich möglichst flach verläuft. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Struktur der Hornhaut berücksichtigt werden, sodass der Übergangsbereich beispielsweise nicht durch vorgegebene Gewebeschichten verläuft. Eine Anpassung der Übergangsbereichsgeometrie an die Geometrie und/oder Morphologie und/oder Dicke der Zielhornhautgeometrie hat den Vorteil, dass der Übergangsbereich individuell angepasst werden kann, wodurch eine Sicherheit und ein Behandlungsergebnis verbessert werden können.Provision is preferably made for the transition area geometry to be adapted to a geometry and/or morphology and/or thickness of the target cornea geometry. In other words, what the target cornea geometry looks like is taken into account for the transition area geometry, and the transition area geometry can be adjusted accordingly. In particular, it can be provided that the geometry of the transition area is adapted to the geometry of the target cornea in such a way that the thickness of the cornea does not fall below a predetermined value and the transition area runs as flat as possible. Alternatively or additionally, a structure of the cornea can also be taken into account, so that the transition area does not run through predetermined tissue layers, for example. Adapting the transition area geometry to the geometry and/or morphology and/or thickness of the target cornea geometry has the advantage that the transition area can be individually adjusted, as a result of which safety and a treatment result can be improved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass ein Gradient des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie angepasst wird. Das heißt, dass eine Steilheit des Übergangsbereichs entsprechend der noch vorhandenen Zielhornhautgeometrie modelliert wird, sodass vorzugsweise möglichst flache Gradienten erzielt werden können und somit eine Gewebeentfernung für die Hornhaut reduziert werden kann. Der Gradient kann hierbei ein Parameter der Übergangsbereichsgeometrie sein. In vorteilhafter Weise wird der Gradient derart an die Zielhornhautgeometrie angepasst, dass eine Dicke und/oder ein Gradient der Hornhaut nicht unter/über einen vorgegebenen Sicherheitswert fallen.According to a further advantageous embodiment, it is provided that a gradient of the transition area is adjusted as a function of the target cornea geometry. This means that a steepness of the transition area is modeled according to the target cornea geometry that is still present, so that gradients that are as flat as possible can preferably be achieved and thus tissue removal for the cornea can be reduced. In this case, the gradient can be a parameter of the transition area geometry. The gradient is advantageously adapted to the target cornea geometry in such a way that a thickness and/or a gradient of the cornea does not fall below/above a predetermined safety value.
Vorteilhaft ist es, dass der Gradient mit einem linearen und/oder nicht-linearen Verlauf vorgegeben wird, wobei ein maximaler Steigungswert des Verlaufs 10 Dioptrien pro Millimeter aufweist. Mit anderen Worten wird der Gradient derart angepasst, dass ein Steigungswert des Gradienten unter 10 Dioptrien pro Millimeter liegt. Insbesondere kann hierdurch eine Dicke des Übergangsbereichs angepasst werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Gradient linear verläuft und von -5 Dioptrien auf 0 Dioptrien fallen soll. Hierbei kann ein Gradient von 5 Dioptrien pro Millimeter verwendet werden, wodurch sich ein Durchmesser des Übergangsbereichs von 1 Millimeter ergibt. Alternativ oder zusätzlich kann der Gradient des Übergangsbereichs auch bereichsweise linear verlaufen und anschließend einen nicht linearen Verlauf aufweisen. Beispielsweise kann der Gradient des Übergangsbereichs zunächst linear verläuft und in einem zweiten Abschnitt zu einem nicht-linearen Verlauf wechseln, um eine durch die Zielhornhautgeometrie vorgegebene Breite zu nutzen. Der Gradient kann also beispielsweise einen Steigungswert innerhalb des Verlaufs ändern. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Gradient des Übergangsbereichs nach der Vorgabe der Zielhornhautgeometrie individuell angepasst werden kann, wodurch eine Steigung möglichst gering gehalten werden kann.It is advantageous that the gradient is predetermined with a linear and/or non-linear progression, with a maximum slope value of the progression having 10 dioptres per millimeter. In other words, the gradient is adjusted in such a way that a slope value of the gradient is below 10 dioptres per millimeter. In particular, a thickness of the transition region can be adjusted as a result. For example, it can be provided that the gradient is linear and should fall from −5 dioptres to 0 dioptres. A gradient of 5 dioptres per millimeter can be used here, resulting in a diameter of the transition area of 1 millimeter. As an alternative or in addition, the gradient of the transition area can also be linear in some areas and then have a non-linear profile. For example, the gradient of the transition area first runs linearly and changes to a non-linear progression in a second section in order to use a width predetermined by the target cornea geometry. For example, the gradient can change a slope value within the course. This results in the advantage that the gradient of the transition area can be individually adjusted according to the specification of the target cornea geometry, as a result of which an incline can be kept as small as possible.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass der Übergangsbereich in einer Radialrichtung des Auges durch einen inneren Grenzverlauf und einen äußeren Grenzverlauf begrenzt wird, wobei der innere Grenzverlauf durch ein Ende einer optischen Zone des zu entfernenden Gewebes vorgegeben wird und der äußere Grenzverlauf in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie bestimmt wird. Mit anderen Worten beginnt der Übergangsbereich am äußeren Rand einer optischen Zone des zu entfernenden Gewebes und erstreckt sich nach außen in Radialrichtung des Auges in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie. Insbesondere kann der äußere Grenzverlauf des Übergangsbereichs variabel je nach vorliegender Zielhornhautgeometrie angepasst werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Übergangsbereich, insbesondere ein Gradient des Übergangsbereichs, optimal an ein verfügbares Gewebe der Hornhaut angepasst werden kann.According to a further advantageous embodiment, it is provided that the transition region is delimited in a radial direction of the eye by an inner boundary and an outer boundary, the inner boundary being defined by one end of an optical zone of the tissue to be removed and the outer boundary depending on the Target corneal geometry is determined. In other words, the transition region begins at the outer edge of an optical zone of the tissue to be removed and extends outward in the radial direction of the eye depending on the target cornea geometry. In particular, the outer boundary of the transition area can be adjusted variably depending on the geometry of the target cornea. This results in the advantage that the transition area, in particular a gradient of the transition area, can be optimally adapted to an available tissue of the cornea.
Vorteilhaft ist es, dass ein jeweiliger Punkt des äußeren Grenzverlaufs durch eine von der Zielhornhautgeometrie abhängige Radiallänge bestimmt wird, wobei die Radiallänge eine Strecke von einem Zentrumspunkt der Hornhaut bis zu dem jeweiligen Punkt des äußeren Grenzverlaufs ist. Vorzugsweise kann der Zentrumspunkt der Hornhaut ein Zentrum einer optischen Achse und/oder einer geometrischen Achse der Hornhaut sein. Das heißt, dass der äußere Grenzverlauf Punkt für Punkt unterschiedlich sein kann und durch eine Strecke von dem Zentrumspunkt nach außen bis zu dem jeweiligen Punkt des äußeren Grenzverlaufs angepasst wird, je nachdem, wie viel Platz durch die Zielhornhautgeometrie nach außen bereitgestellt wird. Somit kann der äußere Grenzverlauf optimal an die vorhandene Zielhornhautgeometrie angepasst werden. It is advantageous that a respective point of the outer boundary is determined by a radial length dependent on the target cornea geometry, the radial length being a distance from a central point of the cornea to the respective point of the outer boundary. The center point of the cornea can preferably be a center of an optical axis and/or a geometric axis of the cornea. That is, the outer border can vary point by point and is adjusted by a distance from the center outward point to each outer border point, depending on how much outward space is provided by the target corneal geometry. Thus, the outer boundary can be optimally adapted to the existing target corneal geometry.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Übergangsbereich durch einen im Wesentlichen ovalen Ring vorgegeben wird, insbesondere durch einen elliptischen Ring oder einen Kreisring. Mit einem Ring ist hierbei eine Fläche gemeint, die im Fall eines Kreisrings innerhalb von zwei unterschiedlichen Radiallängen liegt. Der Übergangsbereich kann also einen geschlossenen Körper aufweisen, der konzentrisch oder nicht-konzentrisch zu dem zu entfernenden Gewebe angeordnet sein kann und in Abhängigkeit von der Zielhornhautgeometrie gewählt wird. Das hat den Vorteil, dass der Übergangsbereich an die Zielhornhautgeometrie angepasst werden kann und gleichzeitig eine Kontinuität und Ableitbarkeit gewährleistet bleibt, wodurch eine Strahlführung des Lasers vereinfacht wird.It is also advantageous if the transition area is specified by an essentially oval ring, in particular by an elliptical ring or a circular ring. A ring here means an area which, in the case of a circular ring, lies within two different radial lengths. The transition area can therefore have a closed body, which can be arranged concentrically or non-concentrically to the tissue to be removed and is selected depending on the target cornea geometry. This has the advantage that the transition area can be adapted to the geometry of the target cornea and at the same time continuity and traceability are guaranteed, which simplifies laser beam guidance.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eines der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich die oben aufgeführten Vorteile. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel als Steuerchip, Steuergerät oder Anwenderprogramm („App“) ausgestaltet sein. Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise eine Prozessoreinrichtung aufweisen und/oder einen Datenspeicher. Unter einer Prozessoreinrichtung wird ein Gerät oder eine Gerätekomponente zur elektronischen Datenverarbeitung verstanden. Die Prozessoreinrichtung kann zum Beispiel mindestens einen Mikrocontroller und/oder mindestens einen Mikroprozessor aufweisen. Auf dem optionalen Datenspeicher kann vorzugsweise ein Programmcode zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens abgelegt sein. Der Programmcode kann dann dazu ausgelegt sein, bei Ausführung durch die Prozessoreinrichtung die Steuereinrichtung dazu zu veranlassen, eine der oben beschriebenen Ausführungsformen eines oder beider erfindungsgemäßer Verfahren durchzuführen.A second aspect of the present invention relates to a control device that is set up to carry out one of the methods described above. The advantages listed above result. The control device can be designed, for example, as a control chip, control device or user program (“app”). The control device can preferably have a processor device and/or a data memory. A processor device is understood to mean a device or a device component for electronic data processing. The processor device can have at least one microcontroller and/or at least one microprocessor, for example. A program code for carrying out the method according to the invention can preferably be stored on the optional data memory. The program code can then be designed to cause the control device, when executed by the processor device, to carry out one of the above-described embodiments of one or both methods according to the invention.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser für die Abtrennung eines durch die Steuerdaten vordefinierten Gewebes, insbesondere eines Hornhautvolumens mit vordefinierten Grenzflächen eines menschlichen oder tierischen Auges mittels Photodisruption und/oder Photoablation, und mindestens einer Steuereinrichtung für den oder die Laser, die ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen. Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ermöglicht es, dass die bei der Verwendung üblicher ablativer Behandlungsvorrichtungen auftretenden Nachteile zuverlässig reduziert oder sogar vermieden werden.A third aspect of the present invention relates to a treatment device with at least one ophthalmic surgical laser for the separation of a tissue predefined by the control data, in particular a corneal volume with predefined boundary surfaces of a human or animal eye by means of photodisruption and/or photoablation, and at least one control device for the or the Laser adapted to carry out the steps of the method according to the first aspect of the invention. The treatment device according to the invention makes it possible for the disadvantages that occur when using conventional ablative treatment devices to be reliably reduced or even avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung kann der Laser dazu geeignet sein, 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 Kilohertz (KHz), vorzugsweise zwischen 100 KHz und 100 Megahertz (MHz), abzugeben. Ein solcher Femtosekundenlaser ist zur Entfernung von Gewebe innerhalb der Kornea besonders gut geeignet. Die Verwendung von photodisruptiven und/oder photoablativen Lasern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist zudem den Vorteil auf, dass die Bestrahlung der Kornea nicht in einem Wellenlängenbereich unter 300 nm erfolgen muss. 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 Kornea 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, so dass eine hohe Schnittgenauigkeit bei der Erzeugung der Grenzflächen ermöglicht wird. Als Wellenlängenbereich kann insbesondere auch der Bereich zwischen 700 nm und 780 nm gewählt werden.In a further advantageous embodiment of the treatment device according to the invention, the laser can be suitable for 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 kilohertz (KHz), preferably between 100 KHz and 100 megahertz (MHz). Such a femtosecond laser is particularly well suited for removing tissue within the cornea. The use of photodisruptive and/or photoablati Using lasers in the method according to the invention also has the advantage that the cornea does not have to 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 narrowly limited spatially, so that a high level of cutting accuracy is made possible when producing the interfaces. In particular, the range between 700 nm and 780 nm can also be selected as the wavelength range.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung kann die Steuereinrichtung mindestens eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz aufweisen, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Hornhaut/Kornea umfassen; und kann mindestens eine Strahleinrichtung zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls des Lasers aufweisen. Der genannte Steuerdatensatz umfasst dabei die in dem Verfahren bestimmten Steuerdaten zur Entfernung des Gewebes.In further advantageous configurations of the treatment device according to the invention, the control device can have at least one storage device for at least temporarily storing at least one control data set, the control data set or data sets comprising control data for positioning and/or for focusing individual laser pulses in the cornea/cornea; and can have at least one beam device for beam guidance and/or beam shaping and/or beam deflection and/or beam focusing of a laser beam of the laser. Said control data set includes the control data determined in the method for removing the tissue.
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 vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung gemäß dem vierten Erfindungsaspekt die Verfahrensschritte gemäß dem ersten Erfindungsaspekt und/oder die Verfahrensschritte gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ausführt.A fourth aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions which cause the treatment device according to the fourth aspect of the invention to carry out the method steps according to the first aspect of the invention and/or the method steps according to the second aspect of the invention.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gemäß dem vierten Erfindungsaspekt gespeichert ist. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten bis vierten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.A fifth aspect of the invention relates to a computer-readable medium on which the computer program according to the fourth aspect of the invention is stored. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first to fourth aspects of the invention, advantageous refinements of each aspect of the invention being to be regarded as advantageous refinements of the other aspect of the invention in each case.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. -
2 ein schematisches Verfahrensdiagramm gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
3 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Auge.
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1 a schematic representation of a treatment device according to the invention according to an exemplary embodiment. -
2 12 is a schematic process diagram according to an exemplary embodiment; -
3 a plan view of a schematically illustrated eye.
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.
Die
Des Weiteren zeigt die
Bei dem dargestellten Laser 12 kann es sich vorzugsweise um einen photodisruptiven und/oder photoablativen Laser handeln, der ausgebildet ist, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 Nanometern und 1400 Nanometern, vorzugsweise zwischen 700 Nanometern und 1200 Nanometern, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 Femtosekunde und 1 Nanosekunde, vorzugsweise zwischen 10 Femtosekunden und 10 Pikosekunden, und einer Wiederholungsfrequenz größer 10 Kilohertz, vorzugsweise zwischen 100 Kilohertz und 100 Megahertz, abzugeben. Die Steuereinrichtung 18 weist optional zudem eine Speichereinrichtung (nicht dargestellt) zur zumindest temporären Speicherung von zumindest einem Steuerdatensatz auf, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Kornea umfassen. Die Positionsdaten und/oder Fokussierungsdaten der einzelnen Laserpulse, das heißt, die Geometrie des Gewebes 14, wird anhand des nachfolgend beschriebenen Verfahrens ermittelt.The
In
Anhand der Zielhornhautgeometrie kann in einem Schritt S16 eine Übergangsbereichsgeometrie eines Übergangsbereichs 28 ermittelt werden, wobei der Übergangsbereich 28 einen Übergang zwischen dem zu entfernenden Gewebe 14 und der Hornhaut bereitstellen soll. Damit ist gemeint, dass insbesondere zu steile Übergänge, wie beispielsweise Stufen, in der Hornhaut vermieden werden sollen, um optische Artefakte nach der Behandlung zu vermeiden. Für die Modellierung der Übergangsbereichsgeometrie ist vorgesehen, dass diese an eine Geometrie und/oder Morphologie und/oder Dicke der Zielhornhautgeometrie angepasst wird. Insbesondere kann die Zielhornhautgeometrie bei jedem Patienten, insbesondere bei jedem Auge 16, unterschiedlich sein und die jeweilige Übergangsbereichsgeometrie kann an die jeweilige Zielhornhautgeometrie angepasst werden. Beispielsweise kann eine Zielhornhautgeometrie, also die resultierende Hornhaut, asymmetrisch sein, wodurch auch der Übergangsbereich 28 asymmetrisch ausgebildet sein kann. Insbesondere kann der Übergangsbereich 28 in eine Richtung mehr Platz haben, um einen Unterschied in der Hornhaut auszugleichen, wodurch ein Gradient der Übergangsbereichsgeometrie flacher gewählt werden kann, als in anderen Bereichen der Hornhaut.Based on the target cornea geometry, a transition area geometry of a
Zur Erklärung ist in
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Übergangsbereich 28 als ein Kreisring dargestellt. Durch die Zielhornhautgeometrie kann jedoch auch beispielsweise vorgegeben sein, dass die Hornhaut in einer Radialrichtung des Auges 16 mehr Platz aufweist, wodurch der Übergangsbereich 28 in diese Richtung ausgedehnt werden kann und somit einen im Wesentlichen ovalen oder elliptischen Ring bilden kann. Insbesondere kann zwischen dem inneren Grenzverlauf 30 und dem äußeren Grenzverlauf 32 ein Gradient des Übergangsbereichs 28 derart an die Zielhornhautgeometrie angepasst werden, dass der verfügbare Raum in der Radialrichtung optimal genutzt wird und der Gradient möglichst flach verläuft. Vorzugsweise kann der Gradient des Übergangsbereichs 28 so gewählt werden, dass eine Dicke vom inneren Grenzverlauf 30 bis zu dem äußeren Grenzverlauf 32 auf null Dioptrien reduziert wird, um einen Übergang von dem zu entfernenden Gewebe 14 zu der Hornhaut bereitzustellen. Insbesondere kann vorgegeben sein, dass ein Gradient des Übergangsbereichs 28 kleiner als 10 Dioptrien pro Millimeter ist. Der Gradient kann vorzugsweise linear und/oder nicht-linear in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie verlaufen, also in Abhängigkeit des verfügbaren Platzes der durch die Zielhornhautgeometrie vorgegeben wird, und beispielsweise linear und/oder nicht-linear ausgebildet sein. Insbesondere kann der Gradient variabel und stufenweise innerhalb des Übergangsbereichs 28 angepasst werden, um einen Übergang in die Hornhaut bereitzustellen.In this exemplary embodiment, the
Besonders bevorzugt kann ein jeweiliger Punkt des äußeren Grenzverlaufs 32 in Abhängigkeit der Zielhornhautgeometrie individuell bestimmt werden. Das bedeutet, dass eine Radiallänge von einem Zentrumspunkt der Hornhaut, beispielsweise einem Zentrum einer optischen Achse und/oder einer geometrischen Achse der Hornhaut, bis zu dem jeweiligen Punkt des äußeren Grenzverlaufs 32 individuell gewählt werden. So kann Punkt für Punkt eine unterschiedliche Breite und/oder ein unterschiedlicher Gradient für jeden Punkt des äußeren Grenzverlaufs 32 gewählt werden, wodurch der Übergangsbereich 28 besonders gut an die Zielhornhautgeometrie angepasst werden kann.Particularly preferably, a respective point of the
Wieder Bezug nehmend auf
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein minimaler Gradient für einen Übergangsbereich 28 in Abhängigkeit einer Zielhornhautgeometrie bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide a minimum gradient for a
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2020
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