DE102021105543A1

DE102021105543A1 - Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021105543A1
Application number: DE102021105543.1A
Authority: DE
Inventors: Samuel Arba Mosquera; Anita Grimm
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-09-08
Also published as: US20220280241A1; CN115040316A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Entfernung eines Gewebes aus einer menschlichen oder tierischen Kornea. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Temperaturverteilung, die pro Laserpuls in der Kornea erwartet wird, ein Bestimmen einer Laserpulsabfolge einer vorgegebenen Laserpulsverteilung zur Entfernung des Gewebes mittels eines Temperaturmodells der Kornea, wobei durch die Laserpulsverteilung eine jeweilige Laserpulsposition in der Kornea vorgegeben wird und wobei durch die Laserpulsabfolge vorgegeben wird, in welcher Reihenfolge die vorgegebenen Laserpulspositionen mit den jeweiligen Laserpulsen bestrahlt werden, wobei in dem Temperaturmodell ein Temperaturprofil der Kornea mittels kumulierter Temperaturverteilungen der Laserpulse berechnet und ein Differenzprofil zu einem vorgegebenen Grenztemperaturprofil bestimmt wird und wobei zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die Reihenfolge der Laserpulse in Abhängigkeit des Differenzprofils ermittelt wird, und ein Bereitstellen von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers, die die Laserpulsabfolge zur Entfernung des Gewebes verwenden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Entfernung eines Gewebes aus einer menschlichen oder tierischen Kornea (Hornhaut). Die Erfindung betrifft außerdem eine Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser und mindestens einer Steuerungseinrichtung zum Durchführen des Verfahrens, ein Computerprogramm und ein computerlesbares 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 Laser 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. Steuerdaten des Lasers zur Entfernung des Gewebes können vorzugsweise eine Laserpulsverteilung aufweisen, die angibt, an welche Positionen (Laserpulspositionen) in der Hornhaut die einzelnen Laserpulse platziert werden sollen („spot build“), und eine Laserpulsabfolge, die die Reihenfolge angibt, mit der die Laserpulspositionen der Hornhaut bestrahlt werden sollen („spot sequence“). Die Laserpulsabfolge wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass die Laserpulspositionen der Laserpulsverteilung möglichst schnell abgearbeitet werden, um eine Behandlungsdauer und damit eine unangenehme Situation für einen Patienten zu verkürzen.
Problematisch dabei ist, dass jeder Laserpuls das Gewebe erwärmt und bei einer zu schnellen Behandlung eine Grenztemperatur des Gewebes erreicht werden kann, bei der das Gewebe denaturiert. Zum Beispiel fangen Kollagene ab 40 Grad Celsius an zu denaturieren. Eine solche Denaturierung könnte zu Problemen in der Behandlung und/oder einem Heilungsprozess führen und ist daher zu vermeiden.
Aus der EP 1 649 843 A1 ist ein photoablativer Laser mit steuerbarer Pulsabgabefrequenz bekannt. Dabei wird durch eine Steuervorrichtung eine mittlere Abstrahlfrequenz der Laserpulse als eine Funktion von jeweiligen Bereichen von Schichten derart gesteuert, dass beim Entfernen der Schichten ein Zielvolumen eine Anzahl von Laserpulsen pro Zeiteinheit und pro Bereichseinheit unter einem vorbestimmten Schwellenwert empfängt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Steuerdaten zum Steuern eines augenchirurgischen Lasers bereitzustellen.
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.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Entfernung eines Gewebes aus einer menschlichen oder tierischen Kornea (Hornhaut), 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 Empfang 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 Temperaturverteilung, die pro Laserpuls in der Kornea erwartet wird. Ferner erfolgt ein Bestimmen einer Laserpulsabfolge einer vorgegebenen Laserpulsverteilung zur Entfernung des Gewebes mittels eines Temperaturmodells der Kornea, wobei durch die Laserpulsverteilung eine jeweilige Laserpulsposition in der Kornea vorgegeben wird und wobei durch die Laserpulsabfolge vorgegeben wird, in welcher Reihenfolge die vorgegebenen Laserpulspositionen mit den jeweiligen Laserpulsen bestrahlt werden, wobei in dem Temperaturmodell ein Temperaturprofil der Kornea mittels kumulierter Temperaturverteilungen der Laserpulse berechnet und ein Differenzprofil zu einem vorgegebenen Grenztemperaturprofil bestimmt wird, wobei zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die Reihenfolge der Laserpulse in Abhängigkeit des Differenzprofils ermittelt wird. Schließlich erfolgt ein Bereitstellen von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers, die die Laserpulsabfolge zur Entfernung des Gewebes verwenden.
Mit anderen Worten werden Steuerdaten bereitgestellt, in denen die Laserpulsabfolge anhand der geschätzten Temperatur der Kornea optimiert werden kann. Das heißt, aus der kumulierten Temperaturverteilung der Laserpulse, die als Temperaturprofil der Kornea bereitgestellt werden kann, kann eine optimierte Laserpulsabfolge bestimmt werden, mit der die Kornea am schnellsten und/oder schonendsten behandelt werden kann. Insbesondere kann eine Laserpulsverteilung vorgegeben sein, an welcher Stelle der Kornea wie viele Laserpulse eingestrahlt werden müssen, um eine optische Fehlsichtigkeit zu korrigieren. Die Laserpulsabfolge definiert, in welcher Reihenfolge die durch die Laserpulsverteilung vorgegebenen Laserpulspositionen bestrahlt werden. Das heißt, durch die Laserpulsabfolge wird angegeben, zu welchem Zeitpunkt in einer Reihenfolge von Laserpulsen eine jeweilige Laserpulsposition angesteuert wird. Die Laserpulsverteilung stellt also die Unterteilung eines Volumens der Kornea in Laserpulspositionen dar („Spot Build“) und die Laserpulsabfolge die Reihenfolge, in der die jeweiligen Laserpulspositionen angesteuert werden („Pulse List“ oder „Spot Sequence“).
Um das Temperaturprofil der Kornea mittels des Temperaturmodells möglichst genau zu bestimmen, kann zunächst abgeschätzt werden, um welche Temperatur sich ein Bereich der Kornea durch einen Laserpuls aufwärmt, das heißt welche Temperaturverteilung pro Laserpuls entsteht. Dies kann beispielsweise mittels eines bekannten Absorptionskoeffizienten der Kornea und vorbestimmter Parameter des Laserpulses durchgeführt werden. Beispielsweise können eine Energie und Intensität des Laserpulses vorbestimmt sein. Anschließend kann in dem Temperaturmodell bestimmt werden, wie hoch die kumulierte Temperaturverteilung der Laserpulse beispielsweise bei einer vorgegebenen Laserpulsabfolge zu erwarten ist, wobei sich hieraus das Temperaturprofil der Kornea ergibt. Das Temperaturprofil kann dabei eine digitale Repräsentation der Kornea sein, die für jeden (Volumen-)Bereich der Kornea die Temperatur bereitstellt. Diese Temperaturverteilung kann mit einem Grenztemperaturprofil verglichen werden, wobei in dem Grenztemperaturprofil beispielsweise eine maximale Temperatur angegeben sein kann, die in der Kornea auftreten darf. Insbesondere kann durch das Grenztemperaturprofil eine Grenztemperatur angegeben sein, bei der ein Gewebe der Kornea denaturiert. Beispielsweise kann als Grenztemperatur eine Denaturierungstemperatur von Eiweißen angegeben sein, beispielsweise 40°C. Dieses Grenztemperaturprofil darf vorzugsweise nicht überschritten werden, wobei aus dem berechneten Temperaturprofil und dem Grenztemperaturprofil ein Differenzprofil erstellt werden kann, durch der Temperaturunterschied bei jeder Laserpulsposition in der Kornea bereitgestellt werden kann. So kann beispielsweise erkannt werden, welche Laserpulspositionen mit ihrer Temperatur noch weit genug von der Grenztemperatur entfernt sind. Somit kann also die Laserpulsabfolge derart gewählt werden, dass die Laserpulse an diejenigen Laserpulspositionen geplant werden, an denen das Differenzprofil noch ausreichend weit weg vom Grenztemperaturprofil ist. Vorzugsweise kann dieser Schritt als Optimierungsverfahren durchgeführt werden. Das bedeutet, dass die Laserpulsabfolge gesucht werden kann, in der eine schnellste und/oder temperaturschonendste Reihenfolge der Laserpulse gefunden werden kann. Vorzugsweise wird hierbei das Temperaturmodell und damit das Differenzprofil nach jedem geplanten Laserpuls aktualisiert, so dass die Laserpulsabfolge iterativ erstellt werden kann und für jeden Laserpuls die optimale Laserpulsposition angesteuert werden kann. Anschließend kann die so ermittelte Laserpulsabfolge in Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers bereitgestellt werden.
Das Temperaturmodell der Kornea, mittels dem das Temperaturprofil bestimmt werden kann, kann ein physikalisches- bzw. mathematisches Modell sein, dass beispielsweise in der Steuereinrichtung hinterlegt ist. Das Bestimmen der Laserpulsabfolge mittels des Temperaturmodells kann vorzugsweise als Simulation vor der eigentlichen Behandlung durchgeführt werden, indem dem Temperaturmodell vorgegebene und/oder vorbestimmte Parameter bereitgestellt werden, mittels denen das Temperaturprofil berechnet werden kann.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Sicherheit bei der Behandlung mit der Behandlungsvorrichtung verbessert werden kann, da maximal zulässige Temperaturgrenzen verbessert eingehalten werden können. Des Weiteren kann durch die Optimierung der Laserpulsabfolge erreicht werden, dass eine schnellstmögliche Behandlung mit möglichst wenig Behandlungspausen zur Abkühlung der Kornea erreicht werden kann. Durch die Verkürzung der Behandlungszeit können somit Kosten gespart werden, und es kann ein Patientenkomfort gesteigert werden.
Die Erfindung umfasst auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausgestaltungsform sieht vor, dass in dem Temperaturmodell zur Berechnung des Temperaturprofils ferner ein Abkühlungsmodell der Kornea verwendet wird, wobei durch das Abkühlungsmodell eine Abkühlung der Kornea, insbesondere des Temperaturprofils der Kornea, über die Zeit modelliert wird. Mit anderen Worten kann das Temperaturmodell nicht nur umfassen, wie stark sich die Kornea durch einen Laserpuls erwärmt, sondern auch, wie sich die Kornea über die Zeit abkühlt. Hierbei kann das Temperaturmodell eine Berechnung bereitstellen, die eine Temperaturabgabe an eine Umgebung berücksichtigt. Vorzugsweise kann eine Umgebungstemperatur für diese Berechnung vorgegeben sein. Zur Berechnung kann beispielsweise ein Diffusionsmodell angenommen werden, das einen Wärmeverlust der Kornea als proportional zu einem Unterschied von Temperaturen zwischen der Kornea und der Umgebung beschreibt. Vorzugsweise kann die Abkühlung der Kornea durch das Abkühlungsmodell in Form einer Exponentialfunktion beschrieben werden, die eine vorgegebene thermische Relaxationszeit aufweist, mit der sich die Kornea über die Zeit abkühlen kann. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass in dem Temperaturmodell auch die Abkühlung der Kornea berücksichtigt werden kann, wodurch die Laserpulsabfolge noch besser optimiert werden kann, da sich das Differenzprofil über die Zeit ändert und somit Laserpulspositionen wieder bestrahlt werden können, die zuvor an dem Grenztemperaturprofil waren.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass in dem Temperaturmodell zur Berechnung des Temperaturprofils ferner ein Temperaturausbreitungsmodell der Kornea verwendet wird, wobei durch das Temperaturausbreitungsmodell eine Ausbreitung der Temperatur über die Kornea in Abhängigkeit der Zeit modelliert wird. Mit anderen Worten kann sich eine Temperaturverteilung, die einen Laserpuls in der Kornea erzeugt, über die Zeit in der Kornea ausbreiten beziehungsweise verteilen. So breitet sich Wärme üblicherweise von warmen Bereichen zu kalten Bereichen eines Objekts aus, das heißt, die Temperatur wird über das Objekt gemittelt. Ein Wärmeleitkoeffizient der Kornea kann für diese Berechnung vorzugsweise vorgegeben sein. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass das Temperaturmodell ein Temperaturprofil der Kornea noch besser beschreiben kann und somit die Bestimmung der Laserpulsabfolge verbessert werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass in dem Temperaturmodell zur Berechnung des Temperaturprofils ferner ein Einfallswinkelmodell des Laserpulses auf die Kornea verwendet wird, wobei durch das Einfallswinkelmodell die Temperaturverteilung des Laserpulses in Abhängigkeit eines Einfallswinkels des Laserpulses auf die Kornea modelliert wird. Mit anderen Worten wird berücksichtigt, mit welchem Einfallswinkel der Laserpuls auf die Kornea auftrifft, was die Temperaturverteilung für jeden Laserpuls verändert. Insbesondere kann die Kornea gekrümmt sein, und die Laserpulse treten nicht alle senkrecht in das Gewebe der Kornea ein. Somit kann sich für jeden Laserpuls eine andere Temperaturverteilung ergeben. Insbesondere kann sich ein Laserpuls in einen absorbierenden Anteil in der Kornea und einen reflektierenden Anteil aufspalten, wobei der reflektierende und absorbierende Anteil mit dem Einfallswinkel auf die Kornea variieren können. So kann sich eine Effizienz und damit eine Temperaturabgabe eines Laserpulses von einem Zentrum nach außen verringern, hauptsächlich aufgrund einer Vergrößerung des Laserpunkts beim Auftreffen auf die Kornea. Vorzugsweise kann das Einfallswinkelmodell aus dem Lambert-Beer'schen Gesetz hergeleitet werden, das eine Abschwächung einer Intensität einer Strahlung in Bezug zu deren Anfangsintensität bei einem Durchgang durch ein Medium (der Kornea) beschreibt. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass das Temperaturprofil verbessert bestimmt werden kann, wodurch eine genauere Laserpulsabfolge bestimmt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Temperaturverteilung pro Laserpuls zumindest in Abhängigkeit einer Laserpulsintensität und einer Laserpulswellenlänge durchgeführt wird. Das heißt, dass zur Bestimmung der Temperaturverteilung zumindest die Laserpulswellenlänge und damit eine Energie und zusätzlich die Intensität verwendet wird, um festzustellen, wie sich das Temperaturprofil bei Auftreffen von einem Laserpuls auf die Kornea verändert. Hierbei kann beispielsweise über Versuche oder Simulationen vorbestimmt werden, wie sich eine Temperaturverteilung in Abhängigkeit der Laserpulsintensität und der Laserpulswellenlänge darstellt.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die jeweiligen Laserpulse an die Laserpulsposition der Kornea geplant werden, an der zum Zeitpunkt der Abstrahlung des jeweiligen Laserpulses das Differenzprofil einen vorgegebenen Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil aufweist. Mit anderen Worten kann berechnet werden, wie das Differenzprofil zum Zeitpunkt der Abstrahlung des jeweiligen Laserpulses aussieht, wobei der jeweilige Laserpuls an die Laserpulsposition der Kornea geplant wird, an der das Differenzprofil noch einen vorgegebenen Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil aufweist. Der vorgegebene Mindestabstand kann einen Sicherheitswert umfassen, so dass die Grenztemperatur der Kornea, beispielsweise eine Temperatur bei der Eiweiße denaturieren, nicht durch den nachfolgenden Laserpuls erreicht wird. So können beispielsweise alle Laserpulspositionen vor Planung des Laserpulses auf das Vorliegen des vorgegebenen Mindestabstands zum Grenztemperaturprofil geprüft werden, wobei der Laserpuls an die Laserpulsposition geplant wird, die den vorgegebenen Mindestabstand einhält. Weisen mehrere Laserpulspositionen den vorgegebenen Mindestabstand auf, so kann der Laserpuls beispielsweise zufällig an eine dieser Positionen geplant werden oder der Laserpuls kann an diejenige Laserpulsposition geplant werden, die den größten Abstand zwischen dem Differenzprofil und dem Grenztemperaturprofil aufweist. Durch diese Ausgestaltungsform kann eine bevorzugte Bestimmung der Laserpulsabfolge erreicht werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kornea in Bereiche aufgeteilt wird, wobei die Laserpulse in einem der Bereich positioniert werden, bis das Temperaturprofil in diesem Bereich das Grenztemperaturprofil erreicht, wobei dann der Bereich gewechselt wird. Mit anderen Worten kann die Kornea in mehrere Bereiche aufgeteilt werden, wobei jeder Bereich eine vorgegebene Anzahl an Laserpulspositionen aufweisen kann. Anschließend können die Laserpulse in einem dieser Bereich geplant werden, und das Temperaturprofil kann in diesem Bereich mittels des Temperaturmodells bestimmt werden. Wird festgestellt, dass das Temperaturprofil in diesem Bereich das Grenztemperaturprofil erreicht, kann ein nachfolgender Laserpuls in einem anderen Bereich eingeplant werden, wobei dann der andere Bereich mit einer maximalen Anzahl von Laserpulsen, bis das Grenztemperaturprofil erreicht ist, berechnet werden kann, bevor dies mit weiteren Bereichen fortgesetzt wird. Somit kann möglichst schnell die Laserpulsabfolge für die gesamte Kornea bestimmt werden, wobei vorzugsweise ein erster Bereich, der das Grenztemperaturprofil als erstes erreicht hat, nach einem kompletten Durchlauf der Bereiche der Kornea bereits so weit abgekühlt ist, dass dieser wieder bestrahlt werden kann. Somit kann besonders schnell und sicher die Laserpulsabfolge für die Kornea bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die jeweiligen Laserpulse an die Laserpulsposition der Kornea geplant werden, an der zum Zeitpunkt der Abstrahlung des jeweiligen Laserpulses das Differenzprofil einen maximalen Unterschied zwischen dem Temperaturprofil und dem Grenzprofil aufweist. Mit anderen Worten wird die Laserpulsposition gesucht, die einen maximalen Unterschied zwischen dem Temperaturprofil und dem Grenztemperaturprofil aufweist. An diese Stelle wird dann die Abstrahlung des nächsten Laserpulses geplant. Dieses kann iterativ für alle Laserpulspositionen durchgeführt werden, bis die gesamte Laserpulsabfolge feststeht. Somit kann sichergestellt werden, dass immer die sicherste Laserpulsposition angesteuert wird, wobei vorzugsweise darauf geachtet wird, dass das Grenztemperaturprofil nicht überschritten wird.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass, falls bestimmt wird, dass in der Kornea und/oder einem Bereich der Kornea, das Grenztemperaturprofil erreicht wird, eine Bestrahlungspause, insbesondere für den Bereich der Kornea, eingeplant wird. Mit anderen Worten können Bestrahlungspausen eingeplant werden, falls alle Laserpulspositionen das Grenztemperaturprofil erreicht haben. Die Dauer der Bestrahlungspause kann vorzugsweise durch das Temperaturmodell bestimmt werden. Das heißt, dass beispielsweise aufgrund einer bekannten Abkühlung berechnet werden kann, wann sich die Kornea oder der Bereich Kornea soweit abgekühlt haben, dass weitere Laserpulse auf die Kornea abgegeben werden können. Insbesondere können auch mehrere Bestrahlungspausen eingeplant werden, die in der Planung der Laserpulsabfolge berücksichtigt werden. Durch diese Ausgestaltungsform kann eine Sicherheit bei der Behandlung mit der Behandlungsvorrichtung verbessert werden.
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 150 nm und 250 nm, vorzugsweise zwischen 175 nm und 215 nm, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und 100 ns, vorzugsweise zwischen 10 ps und 10 ns, und einer Wiederholungsfrequenz größer 100 Hertz (Hz), vorzugsweise zwischen 400 Hz und 10 Kilohertz (MHz), abzugeben. Ein solcher Ablationslaserlaser, der insbesondere als Excimerlaser ausgebildet sein kann, ist zur Abtragung von Gewebe der Kornea besonders gut geeignet. Die Verwendung Lasern in einem Wellenlängenbereich unter 300 nm, der auch als „tiefes Ultraviolett“ bezeichnet wird, kann durch diese sehr kurzwelligen und energiereichen Strahlen das Gewebe von der Kornea besonders effizient abtragen. Photoablative Laser der hier verwendeten Art bringen üblicherweise gepulste Laserstrahlung mit einer Pulsdauer zwischen 1 fs und 100 ns in das Korneagewebe ein. Als Wellenlängenbereich kann insbesondere auch der Bereich zwischen 175 nm und 215 nm gewählt 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 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/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 zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ein schematisches Verfahrensdiagramm gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung 10 mit einem augenchirurgischen Laser 12 für die Entfernung eines Gewebes 14 aus einer Kornea 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 Kornea des Auges 16 zur Korrektur von einer Fehlsichtigkeit herausgetrennt werden kann. Eine Laserpulsabfolge und eine Laserpulsverteilung zur Entfernung des Gewebes 14 können in Form von Steuerdaten durch eine Steuereinrichtung 18 bereitgestellt werden, sodass der Laser 12 gepulste Laserpulse an durch die Steuerdaten vorgegebenen Laserpulspositionen in einer durch die Steuerdaten vorgegebenen Reihenfolge 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 20 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. Alternativ kann der Laser 12 dazu ausgebildet sein, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 150 nm und 250 nm, vorzugsweise zwischen 175 nm und 215 nm, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und 100 ns, vorzugsweise zwischen 10 ps und 10 ns, und einer Widerholungsfrequenz größer 100 Hz, vorzugsweise zwischen 400 Hz und 10 KHz, 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 16 umfassen.
Bei einer Behandlung mit der in 1 gezeigten Behandlungsvorrichtung 10 kann eine Laserpulsverteilung vorgegeben sein, die zur Entfernung des Gewebes verwendet werden kann und die jeweilige Laserpulsposition in der Kornea vorgibt. Die Laserpulsverteilung kann beispielsweise aus vorbestimmten Untersuchungsdaten bestimmt werden, die eine optische Fehlsichtigkeit des Auges 16 korrigieren sollen. Bei der Abstrahlung der Laserpulse 20 auf die Kornea wird die Kornea jedoch durch jeden Laserpuls erwärmt, da Energie in dem Gewebe deponiert wird. Dies ist insofern problematisch, da über die Zeit die Kornea in bestimmten Bereichen, die in schneller Abfolge durch die Laserpulse 20 bestrahlt werden, über einen Temperaturgrenzwert steigen kann, der das Gewebe der Kornea denaturieren lässt. Insbesondere ist bekannt, dass Gewebe der Kornea ab 40°C denaturieren kann. Eine solche Denaturierung würde zu einer Verschlechterung des Behandlungsergebnisses führen und einen Heilungsprozess erschweren. Des Weiteren könnten optische Artefakte durch denaturierte Bereiche in der Kornea entstehen.
Damit die Kornea diesen Temperaturgrenzwert nicht erreicht, kann vorgesehen sein, die Laserpulsabfolge, mit der die jeweiligen Laserpulspositionen angesteuert werden, entsprechend einzustellen beziehungsweise zu variieren, so dass nicht zu viele Laserpulse in zu kurzer Zeit auf einen Bereich der Kornea abgestrahlt werden. Vorzugsweise wird hierbei der geeignete Zeitpunkt für jeden Laserpuls gesucht mit dem die jeweiligen Laserpulspositionen bestrahlt werden. Dementsprechend können dann die Laserpulse in der Laserpulsabfolge sortiert werden, wobei ein zeitlicher Unterschied zwischen zwei Laserpulsen vorzugsweise durch eine Laserpulsfrequenz vorgegeben sein kann.
Um die Laserpulsabfolge zu bestimmen und diese als Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers bereitzustellen, kann das in 2 gezeigte Verfahren durchgeführt werden, vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 18 der Behandlungsvorrichtung 10.
In einem Schritt S10 kann zunächst eine Temperaturverteilung ermittelt werden, die pro Laserpuls in der Kornea erwartet wird. Diese Laserpulsverteilung kann beispielsweise mittels der Formel $Δ T = \frac{α}{ρ c} I (1 - R)$
abgeschätzt werden, wobei ΔT den Temperaturunterschied, α einen Absorptionskoeffizienten der Kornea, p eine Dichte der Kornea, c eine spezifische Wärmekapazität, R eine Reflektivität der Kornea und I eine Strahlenexposition darstellt. Die Strahlenexposition kann insbesondere in Abhängigkeit der Laserpulsintensität und einer verwendeten Laserpulswellenlänge mittels bekannter Methoden bestimmt werden.
Anschließend kann in einem Schritt S12, insbesondere iterativ und mittels eines Temperaturmodells der Kornea bestimmt werden, wie sich ein Temperaturprofil der Kornea mittels kumulierter Temperaturverteilungen der einzelnen Laserpulse verändert. Das Temperaturprofil kann für jede Position der Kornea eine Temperatur angeben, wie sie bei Bestrahlung mit einer vorgegebenen Anzahl von Laserpulsen erwartet wird. Beispielsweise kann in einem ersten Ansatz das Temperaturprofil der Kornea berechnet werden, indem eine gleich verteilte Laserpulsabfolge angenommen wird. Des Weiteren kann ein Differenzprofil berechnet werden, das eine Differenz des Temperaturprofils zu einem vorgegebenen Grenztemperaturprofil darstellt. Hierbei kann das Grenztemperaturprofil die Grenztemperatur für jede Position der Kornea darstellen. Das Differenzprofil kann beispielsweise in Grad Celsius anzeigen, welcher Temperaturunterschied zwischen dem abgeschätzten Temperaturprofil und dem Grenztemperaturprofil noch vorhanden ist. Anhand dieses Differenzprofils kann dann bestimmt werden, an welcher Position der Kornea noch genug Abstand zum Grenztemperaturprofil vorhanden ist, wobei die Laserpulsabfolge dann anhand dieses Differenzprofils geplant werden kann.
Damit das Temperaturmodell eine möglichst genaue Modellierung der gegenwärtigen Situation in der Kornea darstellt, kann vorgesehen sein, dass neben der kumulierten Temperaturverteilung, die durch die Laserpulse entsteht, auch ein Einfallswinkelmodell des Laserpulses auf die Kornea berücksichtigt wird. Insbesondere treffen nicht alle Laserpulse senkrecht auf die Kornea auf, da diese gewölbt ist und somit Laserpulse auf Randbereiche der Kornea schräg auftreffen können. So können insbesondere die Reflektivität R und der Absorptionskoeffizient α in Abhängigkeit des Winkels abweichen.
Des Weiteren kann berücksichtigt werden, dass sich die Kornea über die Zeit abkühlt. So kann eine Laserpulsposition mit der Zeit Wärme an eine Umgebung abgeben, so dass selbst bei einer einmal erreichten Grenztemperatur für eine Laserpulsposition nach einer vorgegebenen Zeit die Laserpulsposition soweit abgekühlt ist, dass diese erneut bestrahlt werden kann. Daher ist vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Temperaturmodell ferner ein Abkühlungsmodell der Kornea berücksichtigt wird, in dem die Abkühlung der Kornea, insbesondere des Temperaturprofils der Kornea, über die Zeit modelliert ist. Dieses Abkühlungsmodell kann vorzugsweise aus dem Newtonsches Abkühlungsgesetz hergeleitet werden und mittels der $T (t) = T_{e n v} + (T (0) - T_{e n v}) e^{- (\frac{t}{τ})}$
berücksichtigt sein, wobei T(t) die Temperatur zum Zeitpunkt t und T_env eine Umgebungstemperatur der Behandlungsvorrichtung 10 ist. Im Exponenten der Exponentialfunktion e bezeichnet die Konstante τ eine thermische Relaxationszeit, die für die Kornea vorgegeben sein kann und die mittels eines Absorptionskoeffizienten, einer thermischen Leitfähigkeit, einer Dichte und einer Wärmekapazität der Kornea berechnet werden kann.
Des Weiteren kann in dem Temperaturmodell vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine durch einen Laserpuls erzeugte Temperaturverteilung nicht lokal an einer Stelle verbleibt, sondern sich über die Zeit über die Kornea verteilt. Daher kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Temperaturmodell zusätzlich ein Temperaturausbreitungsmodell der Kornea umfasst, in dem eine Ausbreitung der Temperatur, insbesondere der Temperaturverteilung eines Laserpulses, über die Zeit modelliert ist. Hierzu kann die Kornea beispielsweise als Temperaturmatrix angenommen werden, wobei sich die Temperatur von einem Punkt in dieser Temperaturmatrix mit der Zeit auf seine Nachbarn aufteilen kann. Insbesondere kann angenommen werden, dass sich die Temperatur über die Zeit mittels der Formel $\frac{\partial T}{\partial t} = k (\frac{\partial^{2} T}{\partial x^{2}} + \frac{\partial^{2} T}{\partial y^{2}} + \frac{\partial^{2} T}{\partial z^{2}})$
in die Raumrichtungen x, y und z verteilt, wobei keine Temperaturleitfähigkeit der Kornea darstellt.
Mittels des Temperaturmodells, das beispielsweise eine oder mehrere der vorher genannten Modelle, insbesondere das Abkühlungsmodell, das Temperaturausbreitungsmodell und/oder das Einfallswinkelmodell, aufweisen kann, kann besonders genau das Temperaturprofil der Kornea nach jedem Laserpuls abgeschätzt werden. Damit die Laserpulse in der Laserpulsabfolge in einer bevorzugten Reihenfolge sortiert werden, insbesondere unter Einhaltung der Maximaltemperatur, kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Laserpuls zu der Zeit an die Laserpulsposition geplant wird, an der zum Zeitpunkt der Abstrahlung des jeweiligen Laserpulses das Differenzprofil einen vorgegebenen Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil aufweist.
So kann beispielsweise ein erster Laserpuls in der Laserpulsabfolge beliebig auf eine Laserpulsposition in der Kornea geplant werden, und das Temperaturprofil kann mittels des Temperaturmodells bestimmt werden. Nach dem ersten Laserpuls ist anzunehmen, dass das Temperaturprofil über die gesamte Kornea noch einen vorgegebenen Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil aufweist. Daher kann der nachfolgende Laserpuls an eine weitere beliebige Position der Kornea, beispielsweise auf die gleiche Laserpulsposition, geplant werden. Dies kann solange durchgeführt werden, bis festgestellt wird, dass an einer der Laserpulsposition ein vorgegebener Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil erreicht ist. Nachdem für diese Laserpulsposition dieser Mindestabstand erreicht ist, kann eine nächste Laserpulsposition angesteuert werden, bis für diese ebenfalls der Mindestabstand erreicht ist. So kann iterativ die Laserpulsabfolge für jede Laserpulsposition geplant werden, bis die gesamte Laserpulsverteilung abgearbeitet ist. Vorzugsweise kann sich eine erste Laserpulsposition, die bestrahlt wurde und bei der der Mindestabstand erreicht wurde, nach einiger Zeit abkühlen, so dass für die erste Laserpulsposition wieder der vorgegebene Mindestabstand eingehalten wird und wieder Laserpulse eingeplant werden können. Der vorgegebene Mindestabstand kann beispielsweise einen Sicherheitsabstand vor Erreichen des Grenztemperaturprofils aufweisen. Beispielsweise kann der vorgegebene Mindestabstand 0,1 °C bis 2°C sein.
Besonders bevorzugt kann die Kornea in Bereich aufgeteilt werden, wobei in dem jeweiligen Bereich das Temperaturprofil auf Erreichen des Grenztemperaturprofils überwacht werden kann, wobei der Bereich gewechselt wird, falls dies der Fall ist. Mit Bereichen ist gemeint, dass in der Laserpulsverteilung vorgegebene Laserpulspositionen gebündelt in Bereiche definiert werden können, wobei zunächst die Abfolge der Laserpulse in einem ersten Bereich platziert werden, bis festgestellt wird, dass in diesem Bereich die Grenztemperatur erreicht wird, woraufhin der Bereich gewechselt werden kann. Nach einem kompletten Durchlauf der Bereiche kann sich der erste Bereich kann sich der erste Bereich soweit abgekühlt haben, dass dieser erneut für die Einplanung von Laserpulsen berücksichtigt werden kann.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Laserpulsabfolge derart geplant wird, dass der nachfolgende Laserpuls an die Laserpulsposition in der Kornea geplant wird, an der das Differenzprofil einen maximalen Unterschied zwischen dem Temperaturprofil und dem Grenztemperaturprofil aufweist. Das heißt, dass für einen jeweiligen Laserpuls überprüft werden kann, an welcher Stelle das Differenzprofil maximal ist, wobei dieser Laserpuls dann an diese Stelle geplant wird. Das kann iterativ für alle Laserpulse durchgeführt werden. Vorzugsweise kann dabei beachtet werden, dass der vorgegebene Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil eingehalten wird.
Wird festgestellt, dass das Grenztemperaturprofil, insbesondere der Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil in allen Laserpulspositionen der Laserpulsverteilung erreicht ist, kann eine Bestrahlungspause eingeplant werden, bis festgestellt wird, dass die Kornea beziehungsweise ein Bereich der Kornea wieder unter dem vorgegebenen Mindestabstand ist.
Insgesamt kann somit eine Sicherheit bei der Behandlung mit der Behandlungsvorrichtung 10 verbessert werden, und es kann eine Beschleunigung der Behandlung erreicht werden, da die Laserpulse optimal, insbesondere im Hinblick auf eine Aufwärmung der Kornea, eingeplant werden können und somit unnötige Bestrahlungspausen vermieden werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1649843 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen augenchirurgischen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Entfernung eines Gewebes aus einer menschlichen oder tierischen Kornea, wobei das Verfahren die folgenden, durch eine Steuereinrichtung durchgeführten Schritte aufweist: - Ermitteln einer Temperaturverteilung, die pro Laserpuls in der Kornea erwartet wird; - Bestimmen einer Laserpulsabfolge einer vorgegebenen Laserpulsverteilung zur Entfernung des Gewebes mittels eines Temperaturmodells der Kornea, wobei durch die Laserpulsverteilung eine jeweilige Laserpulsposition in der Kornea vorgegeben wird und wobei durch die Laserpulsabfolge vorgegeben wird, in welcher Reihenfolge die vorgegebenen Laserpulspositionen mit den jeweiligen Laserpulsen bestrahlt werden, wobei in dem Temperaturmodell ein Temperaturprofil der Kornea mittels kumulierter Temperaturverteilungen der Laserpulse berechnet und ein Differenzprofil zu einem vorgegebenen Grenztemperaturprofil bestimmt wird, wobei zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die Reihenfolge der Laserpulse in Abhängigkeit des Differenzprofils ermittelt wird; - Bereitstellen von Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers, die die Laserpulsabfolge zur Entfernung des Gewebes verwenden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Temperaturmodell zur Berechnung des Temperaturprofils ferner ein Abkühlungsmodell der Kornea verwendet wird, wobei durch das Abkühlungsmodell eine Abkühlung der Kornea, insbesondere des Temperaturprofils der Kornea, über die Zeit modelliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Temperaturmodell zur Berechnung des Temperaturprofils ferner ein Temperaturausbreitungsmodell der Kornea verwendet wird, wobei durch das Temperaturausbreitungsmodell eine Ausbreitung der Temperatur über die Kornea in Abhängigkeit der Zeit modelliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Temperaturmodell zur Berechnung des Temperaturprofils ferner ein Einfallswinkelmodel des Laserpulses auf die Kornea verwendet wird, wobei durch das Einfallswinkelmodell die Temperaturverteilung des Laserpulses in Abhängigkeit eines Einfallswinkels des Laserpulses auf die Kornea modelliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverteilung pro Laserpuls zumindest in Abhängigkeit einer Laserpulsintensität und einer Laserpulswellenlänge durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die jeweiligen Laserpulse an die Laserpulsposition der Kornea geplant werden, an der zum Zeitpunkt der Abstrahlung des jeweiligen Laserpulses das Differenzprofil einen vorgegebenen Mindestabstand zum Grenztemperaturprofil aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kornea in Bereiche aufgeteilt wird, wobei die Laserpulse in einem der Bereiche positioniert werden, bis das Temperaturprofil in diesem Bereich das Grenztemperaturprofil erreicht, wobei dann der Bereich gewechselt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Laserpulsabfolge die jeweiligen Laserpulse an die Laserpulsposition der Kornea geplant werden, an der zum Zeitpunkt der Abstrahlung des jeweiligen Laserpulses das Differenzprofil einen maximalen Unterschied zwischen dem Temperaturprofil und dem Grenztemperaturprofil aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls bestimmt wird, dass in der Kornea und/oder einem Bereich der Kornea das Grenztemperaturprofil erreicht wird, eine Bestrahlungspause, insbesondere für den Bereich der Kornea, eingeplant wird.
Steuereinrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Behandlungsvorrichtung (10) mit mindestens einem augenchirurgischen Laser (12) für die Entfernung eines Gewebes (14) eines menschlichen oder tierischen Auges (16), insbesondere eines Lentikels, mittels Photodisruption und/oder Photoablation und mindestens einer Steuereinrichtung (18) nach Anspruch 10.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser dazu ausgebildet ist, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 150 nm und 250 nm, vorzugsweise zwischen 175 nm und 215 nm, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und 100 ns, vorzugsweise zwischen 10 ps und 10 ns, und einer Widerholungsfrequenz größer 100 Hz, vorzugsweise zwischen 400 Hz und 10 KHz, abzugeben.
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 einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung - mindestens eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz aufweist, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder Fokussierung einzelner Laserpulse in der Kornea umfassen; und - mindestens eine Strahleinrichtung (22) zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls des Lasers umfasst.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14 ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
Computerlesbares Medium, auf welchem das Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.