DE102020134038A1

DE102020134038A1 - Verfahren und Steuereinrichtung zum Bereitstellen von Steuerdaten eines augenchirurgischen Lasers zum Korrigieren einer bereits erfolgten Hornhautkorrektur an einer Hornhaut sowie Behandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020134038A1
Application number: DE102020134038.9A
Authority: DE
Inventors: Samuel Arba Mosquera; Shwetabh Verma
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten eines augenchirurgischen Lasers (12) einer Behandlungsvorrichtung (10) für ein Korrigieren einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur an einer Hornhaut eines Auges (16) durch eine zweite Hornhautkorrektur. Um eine verbesserte Korrektur der ersten Hornhautkorrektur ermöglichen, weißt das Verfahren die folgenden Schritte auf: Bestimmen (S1) zumindest eines Soll-Parameters für die zweite Hornhautkorrektur, Erfassen (S2) von Ist-Ablationsdaten, welche eine Oberfläche eines Bereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur und/oder eine tatsächlich erfolgte Ablation (20, 30) von Gewebe durch die erste Hornhaut- Korrektur charakterisieren, Bestimmen (S3) von Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von dem zumindest einen Soll-Parameter und den Ist-Ablationsdaten, wobei die Soll-Ablationsdaten eine gewünschte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur und/oder eine geplante Zielablation (22, 32) nach Durchführung der zweiten Hornhautkorrektur charakterisieren, und Bereitstellen (S4) von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers (12) in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen den Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten eines augenchirurgischen Lasers einer Behandlungsvorrichtung für ein Korrigieren einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur an einer Hornhaut durch eine zweite Hornhautkorrektur. Außerdem betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Behandlungsvorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
Behandlungsvorrichtungen und Verfahren zur Steuerung von augenchirurgischen Lasern zur Korrektur einer optischen Fehlsichtigkeit und/oder krankhaft oder unnatürlich veränderten Bereichen einer Hornhaut, auch Kornea genannt, eines Patienten 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.
Heutige Systeme und Verfahren ermöglichen dabei beispielsweise generische oder an den jeweils behandelten Patienten angepasste Behandlungsmethoden. Angepasste Behandlungsmethoden berücksichtigen beispielsweise topographische Informationen der Hornhaut des jeweiligen Patienten oder Informationen zu Abbildungsfehlern beziehungsweise Informationen zu Wellenfronten (bezogen auf in ein Auge des jeweiligen Patienten fallenden Lichtes). Den auf Messungen beruhenden Ansätzen ist dabei gemein, dass diese hinsichtlich der Korrektur einer Fehlsichtigkeit zwar gut funktionieren, jedoch eine hohe Abtragung großer Mengen an Gewebe aus der Hornhaut erfordern. Zudem sind die genannten Behandlungsmethoden abhängig von komplexen diagnostischen Geräten, welche häufig einen limitierten Dynamikumfang aufweisen und somit beispielweise keine Singularitäten an der Oberfläche der Hornhaut oder keine Bereiche mit starken Veränderungen der Krümmung messen können. Mit anderen Worten kann eine Auflösung, mit welcher die Hornhaut vermessen wird, zu gering sein, um davon ausgehend eine optimale Korrektur zu finden. Dies gilt insbesondere für eine Korrektur einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur, wenn bei der ersten Hornhautkorrektur eine dezentrierte oder falsch bemessene optische Zone oder Übergangszone geschaffen wurde oder eine Unter- oder Überkorrektur der Fehlsichtigkeit erfolgte. Etwa äußere Grenzen der durch Ablation während der ersten Hornhautkorrektur erzeugten optischen Zone oder Übergangszone, welche für die Korrektur der vorangegangenen, ersten Hornhautkorrektur notwendig sind, können Singularitäten beim Übergang von abgetragenem zu nicht abgetragenen Gewebe aufweisen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Korrigieren einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur mittels einer nachfolgenden Hornhautkorrektur zu ermöglichen.
Ein erster Aspekt betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten eines augenchirurgischen Lasers einer Behandlungsvorrichtung für ein Korrigieren einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur an einer Hornhaut durch eine zweite Hornhautkorrektur, wobei das Verfahren die folgenden, durch eine Steuereinrichtung durchgeführten Schritte aufweist:

- Bestimmen zumindest eines Soll-Parameters für die zweite Hornhautkorrektur,
- Erfassen von Ist-Ablationsdaten, welche eine Oberfläche eines Bereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur und/oder eine tatsächlich erfolgte Ablation von Gewebe durch die erste Hornhaut- Korrektur charakterisieren,
- Bestimmen von Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von dem zumindest einen Soll-Parameter und den Ist-Ablationsdaten, wobei die Soll-Ablationsdaten eine gewünschte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur und/oder eine geplante gesamte Ablation nach Durchführung der zweiten Hornhautkorrektur charakterisieren, und
- Bereitstellen von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen den Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten.

Bei der ersten Hornhautkorrektur handelt es sich beispielsweise um einen zumindest teilweise fehlgeschlagenen oder nicht optimal verlaufenen Versuch, eine Fehlsichtigkeit an der Hornhaut eines Patienten beziehungsweise eine Fehlsichtigkeit des Patienten zu korrigieren. Fehler bei der ersten Hornhautkorrektur können beispielsweise durch falsche Annahmen bezüglich einer Oberflächenbeschaffenheit der Hornhaut, auch Kornea genannt, fehlerhafte Annahmen bezüglich der Stabilität beziehungsweise Widerstandsfähigkeit des Gewebes der Hornhaut, auf eine fehlerhafte Berechnung und/oder eine fehlerhafte Einstellung einer Behandlungsvorrichtung, mit welcher die erste Hornhautkorrektur durchgeführt wurde, zurückzuführen sein. Um das Sehvermögen des Patienten zu optimieren, kann eine zweite Hornhautkorrektur durchgeführt werden, um die bei der bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur aufgetretenen Fehler zu korrigieren.
Dabei können der ersten Hornhautkorrektur und der zweiten Hornhautkorrektur gleichartige oder unterschiedlich geartete Behandlungsmethoden zugrunde liegen. Beispielsweise kann die erste Hornhautkorrektur auf der Methode der Photoablation basieren und die nachfolgende, zweite Hornhautkorrektur auf der Methode der Photodisruption basieren (oder umgekehrt). Alternativ kann die erste Hornhautkorrektur auf der Methode einer Volumenentfernung basieren und die nachfolgende (patentgemäße) Hornhautkorrektur auf der Methode einer Lentikelentfernung basieren (oder umgekehrt).
Der Soll-Parameter kann die für den Patienten beziehungsweise dessen Hornhaut gewünschte Korrektur charakterisieren. Beispielsweise kann der Soll-Parameter von einer zuvor gemessenen Oberfläche der Hornhaut und/oder von einer zuvor bestimmten Fehlsichtigkeit abgeleitet werden. Die Fehlsichtigkeit kann beispielsweise im Rahmen einer sogenannten Refraktometrie, etwa bei einem Augenarzt, bestimmt worden sein. Somit kann der Soll-Parameter von einem Ergebnis der Refraktometrie beziehungsweise von die Refraktometrie betreffenden Refraktometriedaten abgeleitet werden beziehungsweise abgeleitet sein als. Beispielsweise wird als der Soll-Parameter oder als Teil des Soll-Parameters eine gewünschte Krümmung der Hornhaut, eine gewünschte Größe (beispielsweise Durchmesser oder Radius) einer optischen Zone und/oder eine gewünschte Position der optischen Zone bezogen auf die Hornhaut bestimmt. Die gewünschte Krümmung kann dabei in Form eines absoluten Wertes oder in Form eines relativen Wertes angegeben werden. Ein absoluter Wert kann dabei direkt angeben, welche Krümmung die Hornhaut im Bereich der optischen Zone nach vollendeter Behandlung, also nach der zweiten Hornhautkorrektur, aufweisen soll. Ein absoluter Wert der Krümmung kann beispielsweise direkt durch einen Krümmungsradius oder indirekt durch eine Brennweite oder eine Brechkraft angegeben werden. Ein relativer Wert der Krümmung kann beispielsweise analog durch einen Unterschied des Krümmungsradius oder durch einen Unterschied in der Brennweite oder Brechkraft angegeben werden. Dabei ist der Unterschied vorzugsweise jeweils auf den Zustand der Hornhaut vor der ersten Hornhautkorrektur oder nach der ersten Hornhautkorrektur bezogen. Selbstverständlich kann der Krümmung auch durch jede andere geeignete physikalische Größe ob absolut oder relativ zur momentanen Krümmung beschrieben werden. Dabei kann der Soll-Parameter entweder neu gegenüber der ersten Hornhautkorrektur sein oder bereits im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur als Soll-Parameter berücksichtigt worden sein.
Die Ist-Ablationsdaten können den Zustand und/oder die Oberfläche der Hornhaut nach der ersten jedoch vor der zweiten Hornhautkorrektur betreffen. Insbesondere können die Ist-Ablationsdaten die bereits durchgeführte erste Hornhautkorrektur und/oder ein Ergebnis der bereits durchgeführten ersten Hornhautkorrektur betreffen beziehungsweise charakterisieren. Beispielsweise wird als Teil der Ist-Ablationsdaten eine gemessene Krümmung der Hornhaut, eine gemessene Größe (beispielsweise Durchmesser oder Radius) einer optischen Zone und/oder eine gemessene Position der optischen Zone bezogen auf die Hornhaut bestimmt. Die gemessene Krümmung kann dabei beispielsweise in Form eines absoluten Wertes angegeben werden. Ein absoluter Wert kann dabei direkt angeben, welche Krümmung die Hornhaut im Bereich der optischen Zone vor begonnener oder vollendeter Behandlung, also beispielsweise vor der ersten Hornhautkorrektur oder nach der ersten jedoch vor der zweiten Hornhautkorrektur, aufweist. Ein absoluter Wert der Krümmung kann beispielsweise direkt durch einen Krümmungsradius oder indirekt durch eine Brennweite oder eine Brechkraft angegeben werden. Ein relativer Wert der Krümmung kann beispielsweise analog durch einen Unterschied des Krümmungsradius oder durch einen Unterschied in der Brennweite oder Brechkraft angegeben werden. Dabei ist der Unterschied vorzugsweise jeweils auf den Zustand der Hornhaut vor der ersten Hornhautkorrektur oder nach der ersten Hornhautkorrektur bezogen. Selbstverständlich kann der Krümmung auch durch jede andere geeignete physikalische Größe ob absolut oder relativ zur momentanen Krümmung beschrieben werden. Die Ist-Ablationsdaten können selbstverständlich mehrere Werte für die Krümmung beinhalten, insbesondere zumindest zwei Krümmungen beziehungsweise Werte für die Krümmung, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, usw. Krümmungen beziehungsweise Werte für die Krümmung.
Alternativ oder zusätzlich können die Ist-Ablationsdaten angeben, wie viel Gewebe im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur von der Hornhaut entfernt wurde. Dies kann beispielsweise durch eine dreidimensionale Karte angegeben werden, welche der Hornhaut in einer Vielzahl an Punkten einen Wert für eine im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur bereits erfolgte Ablation von Gewebe zuteilt. Mit anderen Worten kann die dreidimensionale Karte beispielsweise entlang einer von drei Koordinatenachsen angeben, welche Dicke an Gewebe in dem entsprechenden Punkt im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur bereits entfernt beziehungsweise ablatiert wurde. In einem konkreten Beispiel enthalten die Ist-Ablationsdaten einen Ablationsplan beziehungsweise eine Nettoablationskarte der ersten Hornhautkorrektur.
Abhängig von dem Soll-Parameter sowie den Ist-Ablationsdaten können die Soll-Ablationsdaten bestimmt werden. Bildlich gesprochen kann abhängig von der durch den Soll-Parameter repräsentierten gewünschten Korrektur sowie dem durch die Ist-Ablationsdaten repräsentierten Zustand der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur bestimmt werden, in welchem Rahmen eine weitere Korrektur im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur erfolgen soll. Dies kann durch die Soll-Ablationsdaten bestimmt werden. Mit anderen Worten können die Soll-Ablationsdaten repräsentieren, in welchem Rahmen die weitere Korrektur zu erfolgen hat, die durch den Soll-Parameter repräsentierte Korrektur zu erzielen. Hierzu können die Soll-Ablationsdaten beispielsweise angeben, wie viel Gewebe im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur von der Hornhaut entfernt werden soll, um das durch den Soll-Parameter beschriebene Ergebnis zu erzielen. Dies kann beispielsweise durch eine dreidimensionale Karte angegeben werden, welche der Hornhaut in einer Vielzahl an Punkten einen Wert für eine durchzuführende Ablation von Gewebe zuteilt. Mit anderen Worten kann die dreidimensionale Karte beispielsweise entlang einer von drei Koordinatenachsen angeben, welche Dicke an Gewebe in dem entsprechenden Punkt im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur entfernt werden soll. Dabei geben die Soll-Ablationsdaten insbesondere an, wie viel Gewebe insgesamt, also im Rahmen der ersten und der zweiten Hornhautkorrektur gemeinsam, zu entfernen ist. Die gesamte Ablation entspricht dabei insbesondere der kumulierten Ablation aus der ersten und der zweiten Hornhautkorrektur. Die oben genannte Koordinatenachse kann somit punktweise eine gewünschte gesamte Ablation beziehungsweise eine gewünschte gesamte Ablationstiefe angeben, um die Dicke an Gewebe, welches in einem entsprechenden. Entfernt werden soll zu charakterisieren. Alternativ oder zusätzlich können die Soll-Ablationsdaten durch eine Angabe der Beschaffenheit der Oberfläche der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur charakterisiert sein. In diesem Fall kann die dreidimensionale Karte alternativ oder zusätzlich angeben, welche Form die Oberfläche der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur aufweisen soll.
Abhängig von den Ist-Ablationsdaten sowie den Soll-Ablationsdaten werden dann die Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers bereitgestellt. Insbesondere werden die Steuerdaten in Abhängigkeit von einem Unterschied, vorzugsweise einer Differenz, zwischen den Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten bereitgestellt. Aus dem Unterschied beziehungsweise der Differenz zwischen Ist-Ablationsdaten und Soll-Ablationsdaten können sogenannte Netto-Ablationsdaten bestimmt werden, welche den genannten Unterschied beziehungsweise die genannte Differenz angeben beziehungsweise betreffen. Diese Netto-Ablationsdaten können Teil der Steuerdaten sein und/oder die Steuerdaten können von den Netto-Ablationsdaten abgeleitet sein. Konkret können die Steuerdaten in Abhängigkeit einer Differenz der Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten bereitgestellt werden. In diesem Fall können die Netto-Ablationsdaten durch Subtrahieren der Ist-Ablationsdaten von den Soll-Ablationsdaten gebildet werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Netto-Ablationsdaten durch Subtrahieren der Soll-Ablationsdaten von den Ist-Ablationsdaten gebildet werden. Die Steuerdaten können beispielsweise die Netto-Ablationsdaten beinhalten. Durch das Bereitstellen der Steuerdaten kann eine Behandlungsvorrichtung gesteuert werden, sodass diese die zweite Hornhautkorrektur durchführt. Durch eine den Netto-Ablationsdaten entsprechende Ablation wird die Oberfläche der Hornhaut von dem durch die Ist-Ablationsdaten beschriebenen Zustand in den durch die Soll-Ablationsdaten beschriebenen Zustand überführt. Nach Vollendung der entsprechenden Ablation ergibt sich somit beispielhaft eine Gesamtablation, welche aus der Ablation während der zweiten Hornhautkorrektur, also den Netto-Ablationsdaten, sowie der Ablation während der ersten Hornhautkorrektur, also dem Ablationsplan beziehungsweise der Nettoablationskarte, zusammensetzt.
Dabei ist zu beachten, dass die Soll-Ablationsdaten der neu geplanten optischen Zone in jedem Punkt zumindest der bereits während der ersten Hornhautkorrektur durchgeführten Ablation entsprechen oder diese übersteigen muss. Daraus ergibt sich, dass ein Wertebereich der Netto-Ablationsdaten beispielsweise ausschließlich negative Werte und Null, wenn eine zusätzliche Ablation durch ein negatives Vorzeichen definiert ist, beziehungsweise ausschließlich positive Werte und Null beinhaltet, wenn die zusätzliche Ablation durch ein negatives Vorzeichen definiert ist. Dadurch ist berücksichtigt, dass kein bereits entferntes Gewebe „wieder hinzugefügt werden kann“. Andernfalls könnten Punkte in den Netto-Ablationsdaten mit positiven Werten (wenn die zusätzliche Ablation durch ein das negative Vorzeichen definiert ist) beziehungsweise negativen Werten (wenn die zusätzliche Ablation durch ein das positive Vorzeichen definiert ist) mit Null überschreiben werden. Auf diese Weise können die Netto-Ablationsdaten um nicht erreichbare Werte bereinigt werden.
Mittels der auf diese Art und Weise gebildeten Steuerdaten kann anschließend eine Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser angesteuert werden. Anhand der Steuerdaten kann die Behandlungsvorrichtung dazu angeleitet beziehungsweise programmiert werden, die zweite Hornhautkorrektur zum Korrigieren der ersten Hornhautkorrektur durchzuführen. Dabei erfolgt bei der zweiten Hornhautkorrektur insbesondere eine Ablation von Gewebe der Hornhaut, wie entsprechend durch die Netto-Ablationsdaten vorgegeben. Insgesamt zeigt das Verfahren, wie auf besonders zuträgliche Weise Steuerdaten zum Korrigieren einer ersten Hornhautkorrektur mittels einer zweiten Hornhautkorrektur bereitgestellt werden können.
Das beschriebene Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise dann anwendbar, wenn die während der ersten Hornhautkorrektur erzielte optische Zone zu klein ist. Das Verfahren ist somit in besonderem Maße geeignet, um die optische Zone mittels der nachfolgenden, zweiten Hornhautkorrektur zu vergrößern. In diesem Anwendungsfall kommen die beschriebenen Vorteile, insbesondere die minimale Ablation von Gewebe zur Erzielung der gewünschten Korrektur, in besonderem Maße zur Geltung.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Soll-Ablationsdaten zumindest teilweise von einer vorbestimmten Form abgeleitet werden, welche durch den zumindest einen Soll Parameter parametrisch auf den Einzelfall angepasst wird. Mit anderen Worten kann die vorbestimmte Form anhand des zumindest einen Soll-Parameters parametrisiert werden, um die notwendige Hornhautkorrektur, also die erste Hornhautkorrektur und/oder die zweite Hornhautkorrektur, zu definieren beziehungsweise ein durch die entsprechende Hornhautkorrektur gewünschtes Korrekturergebnis beziehungsweise Behandlungsergebnis zu charakterisieren. Durch die anhand des Soll Parameters angepasste vorbestimmte Form kann eine gewünschte Geometrie zumindest eines Teilbereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur definiert beziehungsweise charakterisiert werden. Durch Nutzung der vorbestimmten Form kann der Einfluss von Messfehlern, wie etwa Rauschen, zu geringer Auflösung und/oder nicht erfassbare Singularitäten am Übergang von abgetragenem zu nicht abgetragenen Gewebe resultierend aus der ersten Hornhautkorrektur, verringert werden.
Beispielweise kann vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Form durch eine mathematische Formel definiert ist, wobei die mathematische Formel durch den Soll-Parameter beeinflusst wird. Mit anderen Worten kann die vorbestimmte Form durch eine vorgegebene mathematische Formel bereitgestellt sein. Der Soll-Parameter kann dabei einen Parameter zum Anpassen der mathematischen Formel bilden beziehungsweise als Parameter der mathematischen Formel genutzt werden. Die mathematische Formel kann beispielsweise eine Oberfläche im Raum als vorbestimmte Form definieren. Auf diese Weise kann ein besonders einfaches aber exaktes Bereitstellen der Soll-Ablationsdaten ermöglicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ist-Ablationsdaten durch zumindest einen Messwert bezüglich der Oberfläche der Hornhaut nach der bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur gebildet werden. Mit anderen Worten können die Ist-Ablationsdaten anhand zumindest eines Messwerts, welcher die Oberfläche der Hornhaut betrifft, gebildet werden. Somit charakterisieren die Ist-Ablationsdaten insbesondere die Oberfläche der Hornhaut. Die entsprechenden Messwerte können nach der ersten Hornhautkorrektur und vor der zweiten Hornhautkorrektur erfasst werden. In diesem Fall betreffen die Ist-Ablationsdaten die Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur und somit auch eine im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur bereits erfolgte Ablation von Gewebe der Hornhaut. Somit kann anhand der Ist-Ablationsdaten besonders gut abgeleitet werden, inwieweit eine Korrektur der ersten Hornhautkorrektur notwendig ist beziehungsweise wie die zweite Hornhautkorrektur zur Optimierung entsprechend dem Soll Parameter auszusehen hat.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Ist-Ablationsdaten basierend auf dem zumindest einen Messwert der Oberfläche durch Anpassen einer weiteren vorbestimmten Form gebildet werden. Mit anderen Worten können die Ist-Ablationsdaten zumindest teilweise von der weiteren vorbestimmten Form abgeleitet werden, welche anhand des zumindest einen Messwerts parametrisch auf den Einzelfall angepasst wird. Mit anderen Worten kann die weitere vorbestimmte Form anhand des zumindest einen Messwerts parametrisiert werden, um die Oberfläche der Hornhaut zu definieren beziehungsweise zu charakterisieren. Durch die anhand des zumindest einen Messwerts angepasste vorbestimmte Form kann eine Geometrie zumindest eines Teilbereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur und/oder vor der zweiten Hornhautkorrektur definiert beziehungsweise charakterisiert werden. Durch Nutzung der vorbestimmten Form kann der Einfluss von Messfehlern, wie etwa Rauschen, zu geringer Auflösung und/oder nicht erfassbare Singularitäten am Übergang von abgetragenem zu nicht abgetragenen Gewebe resultierend aus der ersten Hornhautkorrektur, verringert werden.
Die Charakterisierung der Oberfläche unter Nutzung der weiteren vorbestimmten Form kann dabei alternativ oder zusätzlich zur Charakterisierung der gewünschten Oberfläche der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass entweder die Soll-Ablationsdaten basierend auf der vorbestimmten Form oder die Ist-Ablationsdaten basierend auf der weiteren vorbestimmten Form gebildet werden. Vorteilhafte Weise ist jedoch vorgesehen, dass sowohl die Soll-Ablationsdaten basierend auf der vorbestimmten Form als auch die Ist-Ablationsdaten basierend auf der weiteren vorbestimmten Form gebildet werden. In dem Fall ist sowohl die Charakterisierung der Oberfläche der Hornhaut vor der zweiten Hornhautkorrektur als auch die gewünschte Oberfläche der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur jeweils parametrisch aus der jeweiligen vorbestimmten Form erzeugt. Auf diese Weise können Messfehler, Abbildungsfehler und Singularitäten der Oberfläche besonders gut ausgeglichen werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von den Ist-Ablationsdaten derart bestimmt werden, dass die geplante gesamte Ablation nach der zweiten Hornhautkorrektur in zumindest einem Punkt größer ist als die tatsächlich erfolgte Ablation nach der ersten Hornhautkorrektur. Vorzugsweise wird die zweite Hornhautkorrektur derart durch die Soll-Ablationsdaten vorgegeben, dass die gewünschte gesamte Ablation von Gewebe der Hornhaut im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur in jedem Punkt größer oder gleich einer bereits erfolgten Ablation von Gewebe im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur ist. Mit anderen Worten können jeweilige dreidimensionale Oberflächen, welche Teil der Soll-Ablationsdaten und der Ist-Ablationsdaten relativ zueinander derart verlaufend, dass diese einander nicht schneiden. Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, dass im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur nur eine weitere Platzierung von Gewebe möglich ist, jedoch eine im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur bereits erfolgte Ablation von Gewebe nicht rückgängig gemacht werden kann.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zusätzlich die Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von den Ist-Ablationsdaten derart bestimmt werden, dass die geplante gesamte Ablation nach der zweiten Hornhautkorrektur in zumindest einem Punkt der tatsächlich erfolgten Ablation nach der ersten Hornhautkorrektur entspricht. Mit anderen Worten können die Soll-Ablationsdaten vorgeben, dass die geplante gesamte Ablation nach der zweiten Hornhautkorrektur in dem zumindest einen Punkt gleich der durch die Ist-Ablationsdaten charakterisierten bereits im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur erfolgten Ablation entspricht. In diesem zumindest einen Punkt erfolgt somit keine zusätzliche Ablation im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur. Insbesondere handelt es sich bei dem genannten zumindest einen Punkt dabei um einen Punkt, in welchem gemäß den Ist-Ablationsdaten im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur bereits eine Ablation von Gewebe erfolgt ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem genannten zumindest einen Punkt um einen Punkt, in welchem eine im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur bereits erfolgte Ablation nicht weiter vertieft wird. Durch eine entsprechende Ausrichtung beziehungsweise Anordnung der gewünschten Ablation von Gewebe beziehungsweise der gemäß der Soll-Ablationsdaten durchzuführenden Ablation von Gewebe kann sichergestellt werden, dass im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur die Menge an zu entfernendem Gewebe minimiert wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von den Ist-Ablationsdaten derart bestimmt werden, dass die durch die Soll-Ablationsdaten charakterisierte gewünschte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur und die durch die Ist-Ablationsdaten charakterisierte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur sich in einem Punkt berühren oder zumindest annähernd berühren. Beispielsweise werden die anhand des Soll-Parameters parametrisierte vorbestimmte Form (insbesondere als Teil der Soll-Ablationsdaten) und die anhand des zumindest einen Messwerts parametrisierte weitere vorbestimmte Form (insbesondere als Teil der Ist-Ablationsdaten) derart aneinander ausgerichtet, dass sich die jeweiligen Formen beziehungsweise Flächen im Raum in einem Punkt berühren oder zumindest annähernd berühren. Auf diese Weise ergibt sich eine minimalinvasive Ausführung der durch die Soll-Ablationsdaten repräsentierten gewünschten Ablation von Gewebe.
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.
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.
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 oder zwischen 1000 nm und 1100 nm gewählt werden.
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 beziehungsweise 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.
Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.
Ein 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.
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.
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 zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
3 A,B äußerst schematisch ein erstes Beispiel einer Visualisierung einer erfolgten Ablation, einer Zielablation sowie einer Nettoablationskarte für eine zweite Hornhautkorrektur; und
4 A,B,C äußerst schematisch ein zweites Beispiel einer Visualisierung einer erfolgten Ablation, einer Zielablation sowie einer Nettoablationskarte für eine zweite Hornhautkorrektur.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung 10 mit einem augenchirurgischen Laser 12 für die Entfernung eines Gewebes 14 eines menschlichen oder tierischen Auges 16 mittels Photodisruption und/oder Photoablation. Das Gewebe 14 kann beispielsweise einen Lentikel oder auch Volumenkörper darstellen, der mit dem augenchirurgischen Laser 12 aus einer Hornhaut des Auges 16 zur Korrektur von einer Fehlsichtigkeit herausgetrennt werden kann. Eine zu entfernende Geometrie des Gewebes 14, also eine Gewebeentfernungsgeometrie 14, kann durch eine Steuereinrichtung 18 bereitgestellt werden, insbesondere in Form von Steuerdaten, sodass der Laser 12 gepulste Laserpulse in einem durch die Steuerdaten vordefinierten Muster in die Hornhaut (Kornea) des Auges 16 abgibt, um das Gewebe 14 zu entfernen. Alternativ kann die Steuereinrichtung 18 eine in Bezug auf die Behandlungsvorrichtung 10 externe Steuereinrichtung 18 sein.
Des Weiteren zeigt die 1, dass der durch den Laser 12 erzeugte Laserstrahl 19 mittels einer Strahlablenkeinrichtung 22, nämlich einer Strahlablenkvorrichtung wie zum Beispiel einem Rotationsscanner, in Richtung des Auges 16 abgelenkt werden kann, um das Gewebe 14 zu entfernen. Die Strahlablenkvorrichtung 22 kann ebenfalls durch die Steuereinrichtung 18 gesteuert werden, um das Gewebe 14 zu entfernen.
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 Gewebeentfernungsgeometrie 14, wird anhand des nachfolgend beschriebenen Verfahrens ermittelt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen von Steuerdaten des augenchirurgischen Lasers 12 der Behandlungsvorrichtung 10. Dabei werden die Steuerdaten zum Korrigieren einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur an der Hornhaut der Auges 16 durch eine zweite Hornhautkorrektur bestimmt. Anhand der Steuerdaten ist somit die zweite Hornhautkorrektur durchführbar. Mit anderen Worten führt der augenchirurgische Laser 12 beziehungsweise die Behandlungsvorrichtung 10 bei einer Steuerung gemäß der mittels des Verfahren erzeugten Steuerdaten die zweite Hornhautkorrektur zum Korrigieren der bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur durch.
Dabei weist das Verfahren beispielhaft die folgenden, durch die Steuereinrichtung 18 durchgeführten Schritte auf:

S1: Bestimmen zumindest eines Soll-Parameters für die zweite Hornhautkorrektur,
S2: Erfassen von Ist-Ablationsdaten, welche eine Oberfläche eines Bereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur und/oder eine tatsächlich erfolgte Ablation 20, 30 von Gewebe durch die erste Hornhaut- Korrektur charakterisieren,
S3: Bestimmen von Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von dem zumindest einen Soll-Parameter und den Ist-Ablationsdaten, wobei die Soll-Ablationsdaten eine gewünschte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur und/oder eine geplante gesamte Zielablation 22, 32 nach Durchführung der zweiten Hornhautkorrektur charakterisieren, und
S4: Bereitstellen der Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen den Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten (siehe auch Nettoablationskarte 24, 34).

Im Folgenden werden die einzelnen Schritte sowie das zugrunde liegende Verfahren noch genauer erläutert.
Komplikationen beziehungsweise eine fehlerhafte Korrektur können/kann beispielsweise durch eine dezentrierte Ablation von Gewebe der Hornhaut während der ersten Hornhautkorrektur entstehen. Hieraus resultiert eine Dezentrierung der auf diese Weise geschaffenen optischen Zone (OZ). Die Komplikationen beziehungsweise fehlerhafte Korrektur kann beispielsweise auf menschliche oder mechanische beziehungsweise technische Fehler zurückzuführen sein. Die Dezentrierung kann Über-/Unterkorrekturen verursachen, was zu unterwünschten Effekten der Fehlsichtigkeit wie Reflexionen (sogenannte „glares“) und der Wahrnehmung von Lichthöfen (sogenannte „halos“) führen kann. Maßgeschneiderte wellenfrontgeführte (auch als „wavefront-guided“ bezeichnet) Behandlungen werden häufig zur Planung einer nachfolgenden Korrektur der fehlerbehafteten ersten Hornhautkorrektur eingesetzt. Aufgrund der Einschränkungen der Sensorik für eine solche wellenfrontgeführte Behandlungen bei der präzisen Messung sehr großer Aberrationen, können bei einer Nachbehandlung mittels einer solchen wellenfrontgeführten Behandlung andere Fehler auftreten.
Vorliegend ist daher einen einfachen und kostengünstigen, numerischen (nicht wellenfrontgeführten, daher auch als „non-wavefront-guided“ bezeichnet) Algorithmus zur Zentrierung der optischen Zone (OZ) und/oder zur Korrektur des Brechungsfehlers mit minimaler Gewebeentfernung vorgesehen. Aufgrund ihrer gewebeschonenden Eigenschaften kann diese Methode auch Patienten mit kritischer Resthornhautdicke zugutekommen. Basierend auf der Rekonstruktion der während der ersten Hornhautkorrektur erzielten Ablation 20, 30 erfolgt dabei eine Berechnung einer Zielablation 22, 32 (durch Manipulation der erreichten optischen Zone) mit adäquater Zentrierung und einer optischen Zone, die ausreicht, um die erreichte Ablation 20, 30 vollständig zu umgeben beziehungsweise einzuschließen. Hierfür werden insbesondere Nettoablationsdaten, etwa im Rahmen einer Nettoablationskarte, für die Nachbehandlung beziehungsweise die zweite Hornhautkorrektur aus der erreichten Ablation 20, 30 (charakterisiert durch die Ist-Ablationsdaten) und der Zielablation 22, 32 (charakterisiert durch die Soll-Ablationsdaten) berechnet. Die Nettoablationsdaten sind geeignet, die refraktiven Komponenten niedrigerer Ordnung in einem Nachbehandlungsverfahren zu erweitern, zu rezentrieren und zu modulieren.
Die Ergebnisse der in den 3 (A und B) und 4 (A, B und C) dargestellten Behandlungsbeispiele, zeigen eine minimale Gewebeabtragung mit Zentrierung und Expansion der optischen Zone. Die Vergrößerung der optischen Zone impliziert eine Korrektur der sphärischen Aberrationen, während die Induktion der Zentrierung eine Korrektur des Komas und möglicherweise des Trefoils impliziert. Diese Methode zeigt das Potenzial zur Verbesserung der visuellen Ergebnisse einer Korrektur einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur, einem sogenannten Retreatment, die eine unkomplizierte und kostengünstige Alternative mit oftmals besseren Ergebnissen im Vergleich zu wellenfrontgeführten Retreatments darstellt.
Mit dem Aufkommen von Aberrometrietechniken, die in der Lage sind, die Wellenfront eines einzelnen Auges zu berechnen, brachten massgeschneiderte wellenfrontgeführte Behandlungen eine neue Revolution, indem sie die refraktive Behandlung auf Aberrationen höherer Ordnung (HOA) wie Koma und Trefoil ausdehnten. Diese individualisierte Behandlung zielt darauf ab, nicht nur die Quantität des Sehens (basierend auf den Snellen-Tests) zu verbessern, sondern auch die Qualität des Sehens (d.h. die Sehschärfe, gemessen als Kontrastempfindlichkeit und Feinsehvermögen).
Die Wahl des richtigen Verhältnisses von Größe der optischen Zone (OZ) zur Pupille hat einen erheblichen Einfluss auf die Behandlungsergebnisse. Ein falsches Verhältnis könnte dazu führen, dass die Behandlung die Aberrationen höherer Ordnung (HOAs) nicht wirksam entfernt, sondern stattdessen zusätzliche HOAs während des Verfahrens induziert. Im Vergleich zur konventionellen Laser-in-situ-Keratomileusis (LASIK) haben wellenfrontgeführte Behandlungen bei einer ähnlichen oder kleineren Größe der optischen Zone (OZ) eine geringere Zunahme des Komas und der Aberrationen höherer Ordnung (HOA) gezeigt.
Komplikationen können auch durch eine dezentrierte Ablation entstehen, die auf menschliche oder mechanische Fehler zurückzuführen ist. Ein solches Ereignis führt zu Über-/ oder Unterkorrekturen an verschiedenen Stellen in der Hornhaut und induziert Aberrationen höherer Ordnung (HOA). Das Ergebnis sind Patienten, die nach dem Eingriff über die Beeinträchtigung ihres Sehvermögens durch Reflexionen (sogenannte „glares“) und der Wahrnehmung von Lichthöfen (sogenannte „halos“) klagen.
Sekundäre refraktive Eingriffe, also etwa die zweite Hornhautkorrektur zur Korrektur der bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur, können geplant werden, um den nach der ersten Hornhautkorrektur verbleibenden Refraktionsfehler zu korrigieren und die Zentrierung der optischen Zone durchzuführen, was letztendlich das Sehvermögen des jeweiligen Patienten verbessert. Individuelle wellenfrontgeführte Behandlungen werden häufig eingesetzt, um solche Nachbehandlungen, also etwa die zweite Hornhautkorrektur, zu planen. Diese Nachbehandlungen haben sich als wirksam erwiesen, um Aberrationen niederer-/und höherer Ordnung zu reduzieren, die optische Zone zu erweitern und subjektive Berichte über unerwünschte Aberrationsfolgen wie Glares und Halos zu verbessern. Aufgrund der Einschränkungen der Sensorik für eine solche wellenfrontgeführte Behandlungen bei der präzisen Messung sehr großer Aberrationen können jedoch einige Extremfälle bei einer Nachbehandlung mit wellenfrontgeführten Behandlungen leiden. Darüber hinaus können Patienten mit klinischen Einschränkungen, wie z.B. kritischer Resthornhautdicke, immer von einem gewebeschonenderen Ansatz profitieren.
Ziel dabei ist es, die optische Zone anzupassen, um die Zentrierung zu der optischen Zone herzustellen, die wichtigsten Komponenten des Sehvermögens mit minimaler Gewebeabtragung zu verbessern und die Aberrationen höherer Ordnung (HOA) (beispielsweise bis zur dritten Ordnung) zu verbessern beziehungsweise wieder in den präoperativen Zustand zu bringen. Wir berechnen die Ablationskarten auf der Grundlage der im ersten refraktiven Eingriff erzielten Ergebnisse und der beabsichtigten Ziele (refraktive Korrektur mit Zentrierung) des Wiederholungseingriffs. Auf der Grundlage dieser Ablationskarten wird die Nettoablationskarte 24, 34 für eine Wiederholungsbehandlung berechnet.
Die Beispiele in den Fig. zeigen jeweils zwei Ablationskarten (3A) beziehungsweise 30, 32 (4A). Jeweils eine der Ablationskarten (siehe 20, 30) ist die Rekonstruktion der im primären refraktiven Verfahren erreichten Ablation 20, 30, basierend auf den erzielten Ergebnissen. Diese Ablationskarte repräsentiert vorliegend jeweils die Ist-Ablationsdaten und somit die während der ersten Hornhautkorrektur erzielte Ablation 20, 30. Die zweite Ablationskarte (siehe 22, 32) zielt jeweils auf eine Korrektur des ursprünglichen Refraktionsfehler ab mit einer optischen Zone, die größer ist als die während der ersten Hornhautkorrektur erreichte optischen Zone (d.h. die optischen Zone der ersten Hornhautkorrektur) und/oder verglichen mit der optischen Zone der ersten Hornhautkorrektur eine verbesserte beziehungsweise korrigierte Zentrierung aufweist. Diese Ablationskarte repräsentiert vorliegend die Soll-Ablationsdaten und somit die durch die zweite Hornhautkorrektur gewünschte Ablation, welche auch als Zielablation 22, 32 bezeichnet wird. Die Korrektur des ursprünglichen Refraktionsfehlers repräsentiert die notwendige beziehungsweise zuvor bestimmte Korrektur der Fehlsichtigkeit des zu behandelnden Auges, also somit den Soll-Parameter. Die optimale Größe der optischen Zone der Zielablation 22, 32 wird durch den Vergleich der Zielablation 22, 32 mit der (während der ersten Hornhautkorrektur) erreichten Ablation 20, 30 berechnet. Die Nettoablationsdaten 24, 34 für die zweite Hornhautkorrektur werden aus den Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten bestimmt und sind beispielhaft in 3B und in 4B gezeigt. Die Nettoablationsdaten 24, 34 sind vorliegend durch eine jeweilige Nettoablationsdaten 24, 34 bereitgestellt. Insbesondere wird die jeweilige Nettoablationskarte 34 als Differenz zwischen der jeweiligen Zielablation 22, 32 und der erreichten Ablation 20, 30 berechnet. Diese Methode ist insbesondere unabhängig von der Form der Ablationsprofile und der Art der Brechungen.
Die Zielablation 22, 32 und die erreichte Ablation 20, 30 sind in den 3A und 4A jeweils bezogen auf eine X,Y-Ebene, welche insbesondere die Oberfläche des Auges 16 repräsentiert, bezogen, wobei die Z-Achse die Ablationstiefe Z repräsentiert. Die Nettoablationsdaten 24 in 3B sind beispielhaft auf die Zielablation 22 und die erreichte Ablation 20 aus 3A bezogen. Die Nettoablationsdaten 34 in 4B sind beispielhaft auf die Zielablation 32 und die erreichte Ablation 30 aus 4A bezogen. 4C zeigt zusätzlich einen Schnitt durch den Graphen aus 4A, insbesondere entlang eines Durchmessers, vorliegend beispielhaft parallel zur X-Achse. Dabei zeigt ein erster Verlauf 36 den Verlauf der erreichten Ablation 30 entlang der Schnittachse, also beispielhaft der X-Achse, und ein zweiter Verlauf 38 den Verlauf der Zielablation 32 entlang der Schnittachse, also beispielhaft der X-Achse.
Diese Methode ist unabhängig von der Form der Ablationsprofile und der Art des während der ersten Hornhautkorrektur durchgeführten refraktiven Eingriffs. Vorliegend kommen einfache parabolische Profile (paraxiale Approximation der Munnerlynn-Profile) zum Einsatz, die vorliegende Methode lässt sich jedoch leicht auf allgemeinere Profile (asphärisch oder wellenfrontoptimiert) erweitern.
Zunächst erfolgt eine Bestimmung der während der ersten Hornhautkorrektur erreichten Ablation 20, 30. Die refraktiven Komponenten (Kugel, Zylinder und Achse) werden als Differenz der ursprünglich geplanten und der aktuell gemessenen (nach der ersten Hornhautkorrektur erreichten) Brechungen berechnet.
Alternativ kann die (während der ersten Hornhautkorrektur) erreichte refraktive Korrektur objektiv als vektorielle Differenz zwischen präoperativen und postoperativen K-Werten bestimmt beziehungsweise berechnet werden. Hierbei werden beispielsweise nur die niederwertigen Komponenten des Refraktionsfehlers berücksichtigt, unabhängig von der Art des während der ersten Hornhautkorrektur durchgeführten Eingriffs. Der Effekt der Dezentrierung, der bei der ersten Hornhautkorrektur beziehungsweise dem ersten refraktiven Eingriff erzielt wurde, wird ebenfalls in die Berechnungen einbezogen. Diese Dezentrierung und/oder die erreichte optische Zone kann/können entweder aus einer einzigen postoperativen Topographie (durch Analyse des abgeflachten oder steileren Bereichs und der Größe des die Ablation umgebenden Rings in einer lokalen Krümmungskarte) oder aus einer präoperativen bis postoperativen Differentialkarte gewonnen werden. Basierend auf diesen Daten (erreichter Brechungsfehler, erreichte OZ und erreichte Dezentrierung) wird die (während der ersten Hornhautkorrektur) erreichte Ablation 20, 30 bestimmt beziehungsweise berechnet.
In einem nächsten Schritt wird die nach der zweiten Hornhautkorrektur gewünschte Zielablation 22, 32 bestimmt. Dies kann basierend auf der ursprünglich versuchten Brechungskorrektur (Kugel, Zylinder und Achse), der erreichten optischen Zone und/oder der vollständigen Zentrierung bestimmt werden. Die Zielablation 22, 32 wird durch Vergleichen mit der erreichten Ablation 20, 30 bestimmt.
3A und 3B veranschaulicht diesen Vergleich. Gezeigt ein parabolisches Ablationsprofil für einen myopen Fall (-3,0 D ursprünglich geplante Korrektur) mit einer erreichten Überkorrektur nach der ersten Hornhautkorrektur beziehungsweise dem ersten refraktiven Eingriff (+1 D) und einer Dezentrierung von 0,6 mm. Das heißt mit anderen Worten, anstatt einer Korrektur um -3,0 D erfolgte fälschlicherweise eine effektive Korrektur um -4,0 D. Daraus ergibt sich eine nach der ersten Hornhautkorrektur verbleibende Refraktion („Restrefraktion“) von +1,0 D. Diese Restrefraktion gilt es im Rahmen der zweiten Hornhautkorrektur auszugleichen beziehungsweise zu korrigieren. Die Fläche 20 auf der Ablationskarte repräsentiert die (während der ersten Hornhautkorrektur) erreichte Ablation 20, 30, während die zweite Fläche 22 auf der Ablationskarte die (nach der zweiten Hornhautkorrektur gewünschte) Zielablation 22, 32 darstellt, die mit einer optischen Zone, welche gegenüber der während der ersten Hornhautkorrektur erreichten optischen Zone eine angepasste Korrektur und Zentrierung aufweist. Dabei gilt es zu beachten, dass die Ablation der neu geplanten optischen Zone in jedem Punkt zumindest der bereits während der ersten Hornhautkorrektur durchgeführten Ablation entsprechen oder diese übersteigen muss. Mit anderen Worten kann kein bereits entferntes Gewebe „wieder hinzugefügt werden“. Die Zielablation 22, 32 ist somit beispielsweise so zu gestalten, dass diese die Ist-Ablation umhüllt beziehungsweise nicht schneidet. Andernfalls könnten Punkte mit positiver Netto-Ablation in der Nettoablationskarte 24, 34 mit Null überschreiben werden.
Um dieses Problem der nicht durchführbaren Ablation zu lösen, wird die Größe der optischen Zone der Zielablation 22, 32 so angepasst, dass die Zielablation 22, 32 (nach der zweiten Hornhautkorrektur) die (während der ersten Hornhautablation) erreichte Ablation 20, 30 vollständig umhüllt und dabei ihre Form beibehält.
Um eine erreichbare Zielablation 22, 32 zu erhalten, kann eine optische Zone der Zielablation 22, 32 iterativ (beispielsweise in Schritten von 0,1 mm) vergrößert werden, bis die bereits im Rahmen der ersten Hornhautkorrektur erzielte optische Zone vollständig umhüllt ist. Um die erreichbare Zielablation 22, 32 zu erhalten, kann alternativ oder zusätzlich die Zielablation 22, 32 iterativ (beispielsweise in Schritten von 1 µm) hin zu einer größeren Ablationstiefe Z (insbesondere parallel zur z-Achse) verschoben werden, bis die Ablationstiefe Z der Zielablation 22, 32 an allen Punkten mindestens gleich der erreichten Ablation 20, 30 ist. Letztere Verschiebung (bezüglich der Ablationstiefe Z) ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine maximal sinnvolle Größe der optischen Zone bereits erreicht ist (denn man kann die Hornhaut nicht mit einer optischen Zone von beispielsweise 20mm korrigieren) oder wenn die Erweiterung der optischen Zone nicht geeignet ist, eine der Überschneidung zwischen bereits erreichter optischer Zone und geplanter optischer Zone zu vermeiden (beispielsweise bei Hyperopie wo eine Erweiterung der optischen Zone nicht dazu führt, dass die Ablationstiefe in Zentrum größer wird. Im vorliegenden Algorithmus muss die Ablationstiefe Z somit folgende Bedingung Formel 1) erfüllen: $m i n [Z i e l a b l a t i o n (x, y) - e r r e i c h t e A b l a t i o n (x, y)] \geq 0$
Eine Übergangszone, die beispielsweise 1 mm oder 2 mm größer als die gewählte optische Zone ist, wird für Myopie bzw. Hyperopie verwendet.
Es wird eine Obergrenze für die Gesamtzahl der durchgeführten Iterationen (also die maximale optische Zone der Zielablation 22, 32) festgelegt. Wenn die in Formel (1) dargestellte Bedingung bis zur letzten Iteration nicht erfüllt ist, wird die Zielablation 22, 32 unter Verwendung der maximalen optischen Zone und Übergangszonen (festgelegt durch die Obergrenze) berechnet und entsprechend gemäß folgender Formel (2) parallel zur Ablationstiefe Z, also insbesondere entlang der z-Achse, nach unten verschoben $z - s h i f t = m i n [Z i e l a b l a t i o n (x, y) - e r r e i c h t e A b l a t i o n (x, y)]$
wobei die Zielablation 22, 32 unter Verwendung der durch die Obergrenze festgelegten maximalen optischen Zone und Übergangszonen berechnet wird. Hierbei gilt zu beachten, dass die Ablation negativ definiert ist, also verglichen mit der unbehandelten Oberfläche nur negative Werte annehmen kann.
Die Differenz zwischen der Zielablation 22, 32 (zentriert und moduliert, mit einer größeren optischen Zone) und den erreichten Ablation 20, 30, welche eine dezentrierte und/oder zu kleine optische Zone und alternativ oder zusätzlich eine Über- oder Unterkorrektur des Refraktionsfehler aufweist, kann die Nettoablationskarte 24, 34 bilden: $N e t t o a b l a t i o n s k a r t e (x, y) = Z i e l a b l a t i o n (x, y) - e r r e i c h t e A b l a t i o n (x, y)$
Die Ablation der Nettoablationskarte 24, 34 (also der Differenz der Zielablation 22, 32 und der erreichten Ablation) bedeutet, dass nur das Gewebe entfernt wird, das zur Aufrechterhaltung der Form der Zielablation 22, 32 erforderlich ist. Obwohl eine Erhöhung der optischen Zone immer eine Erhöhung der Ablationstiefe Z impliziert, wird bei diesem Ansatz die Ablationstiefe Z bei der zweiten Hornhautkorrektur minimiert, indem die Nettoablationskarte 24, 34 allein auf der Differenz zwischen einer vorgeschlagenen überdimensionierten idealen Ablation (Zielablation 22, 32) und einer anfänglich dezentrierten Ablation (erreichte Ablation 20, 30) basiert. Bei diesem Ansatz wird insbesondere sichergestellt, dass mindestens ein Punkt (insbesondere innerhalb der optischen Zone) auf der Nettoablationskarte einer Ablationstiefe Z von Null entspricht (d.h. keine Ablation). In diesem zumindest einen Punkt (insbesondere innerhalb der optischen Zone) wird die Ablationstiefe Z durch die zweite Hornhautkorrektur gegenüber der ersten Hornhautkorrektur somit nicht erhöht. Eine vollständige Korrektur der Dezentrierung und/oder des Brechungsfehlers durch die zweite Hornhautkorrektur beziehungsweise das Retreatment unter Abtragung von weniger Gewebe ist nicht möglich, insbesondere nicht unter Verwendung einer anderen Behandlungsmethode.
Die Verwendung einer anderen optischen Zone als der von dieser Methode vorgeschlagenen könnte entweder eine nur teilweise Korrektur des Problems oder eine Korrektur des Problems nur in der zentralen Region (mit der Z-Verschiebung) bedeuten.
Die Ist-Ablationsdaten und/oder die Soll-Ablationsdaten, insbesondere die erreichte Ablation 20, 30 und/oder die Zielablation 22, 32, können dabei in Abhängigkeit von einem Ergebnis einer Refraktionsmessung beziehungsweise Refraktionsbestimmung (hier als Diff bezeichent) und der gewünschten optischen Zone (OZ) wie folgt parametrisiert werden: $A b l a t i o n s t i e f e = D i f f * O Z^{2} / 8 * (n - 1)$
Da die optische Zone einen Durchmesser beschreibt ergibt sich folgender radialer Verlauf und damit folgende laufende Variable r: $A b l a t i o n s t i e f e (r) = D i f f * r^{2} / 2 * (n - 1)$
Der Faktor (n-1) ist dabei eine Skalierung eines refraktiven Indexes, der Faktor 2 kommt von der der Annäherung einer Sphäre durch eine Parabel.
Um die Stabilität des vorliegenden Algorithmus gegenüber der Unsicherheit bei der Erfassung der physikalischen Größen, die die Grundlage der vorliegenden Methode bilden, zu analysieren, wurde eine Störungsanalyse durchgeführt. Dabei wurde der Effekt einer Unsicherheit bei der Messung der ursprünglich geplanten Refraktion, der erreichten topographischen optischen Zone und des Dezentrierungsversatzes untersucht. Im Ergebnis wurde ermittelt, dass der Algorithmus eine hohe Robustheit gegenüber induzierten Variationen aufweist.
Die vorgestellte Methode kann als einsatzbereite Alternative zu wellenfrontgeführten Retreatments mit ihren inhärenten Vorteilen und Einschränkungen dienen. Es ist wünschenswert, dass hierdurch der Schritt von einer bloßen Reparatur der ersten Hornhautkorrektur hin zu einer einfacheren zweiten Hornhautkorrektur, bei welcher eine „ideale Ablation mit überdimensionaler optischer Zone“ durchgeführt wird, ermöglicht wird.
Bezugszeichenliste

10: Behandlungsvorrichtung
12: Laser
14: Gewebe
16: Auge
17: Strahlablenkeinrichtung
18: Steuereinrichtung
19: Laserstrahl
20: erfolgte Ablation
22: Zielablation
24: Nettoablationskarte
30: erfolgte Ablation
32: Zielablation
34: Nettoablationskarte
36: erster Verlauf
38: zweiter Verlauf

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten eines augenchirurgischen Lasers (12) einer Behandlungsvorrichtung (10) für ein Korrigieren einer bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur an einer Hornhaut eines Auges (16) durch eine zweite Hornhautkorrektur, wobei das Verfahren die folgenden, durch eine Steuereinrichtung (18) durchgeführten Schritte aufweist: - Bestimmen (S1) zumindest eines Soll-Parameters für die zweite Hornhautkorrektur, - Erfassen (S2) von Ist-Ablationsdaten, welche eine Oberfläche eines Bereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur und/oder eine tatsächlich erfolgte Ablation (20, 30) von Gewebe durch die erste Hornhaut- Korrektur charakterisieren, - Bestimmen (S3) von Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von dem zumindest einen Soll-Parameter und den Ist-Ablationsdaten, wobei die Soll-Ablationsdaten eine gewünschte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur und/oder eine geplante Zielablation (22, 32) nach Durchführung der zweiten Hornhautkorrektur charakterisieren, und - Bereitstellen (S4) von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers (12) in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen den Ist-Ablationsdaten und den Soll-Ablationsdaten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Ablationsdaten zumindest teilweise von einer vorbestimmten Form abgeleitet werden, welche durch den zumindest einen Soll-Parameter parametrisch auf den Einzelfall angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Form durch eine mathematische Formel definiert ist, wobei die mathematische Formel durch den Soll-Parameter beeinflusst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Ablationsdaten durch Messwerte bezüglich der Oberfläche der Hornhaut nach der bereits erfolgten ersten Hornhautkorrektur gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Ablationsdaten basierend auf den Messwerten der Oberfläche durch Anpassen einer weiteren vorbestimmten Form gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Netto-Ablationsdaten als Differenz zwischen den Soll-Ablationsdaten und den Ist-Ablationsdaten gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von den Ist-Ablationsdaten derart bestimmt werden, dass die geplante gesamte Ablation nach der zweiten Hornhautkorrektur in zumindest einem Punkt größer ist als die tatsächlich erfolgte Ablation nach der ersten Hornhautkorrektur.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von den Ist-Ablationsdaten derart bestimmt werden, dass die geplante Zielablation (22, 32) nach der zweiten Hornhautkorrektur in zumindest einem Punkt der tatsächlich erfolgten Ablation (20, 30) nach der ersten Hornhautkorrektur entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Ablationsdaten in Abhängigkeit von den Ist-Ablationsdaten derart bestimmt werden, dass die durch die Soll-Ablationsdaten charakterisierte gewünschte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der zweiten Hornhautkorrektur und die durch die Ist-Ablationsdaten charakterisierte Oberfläche des Bereichs der Hornhaut nach der ersten Hornhautkorrektur sich in einem Punkt berühren oder zumindest annähernd berühren.
Steuereinrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Behandlungsvorrichtung (10) mit mindestens einem augenchirurgischen Laser (12) zum Durchführen einer Hornhautkorrektur an einer Hornhaut mit einer Steuereinrichtung (18) nach Anspruch 10.
Behandlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (12) dazu 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.
Behandlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) - mindestens eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz aufweist, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder Fokussierung einzelner Laserpulse in der Hornhaut umfassen; und - mindestens eine Strahleinrichtung (17) zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls (19) des Lasers umfasst.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
Computerlesbares Medium, auf welchem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.