DE102021130663A1 - Method for providing control data for a laser of a treatment device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser (18) für die Korrektur einer Hornhaut (26). Das Verfahren umfasst ein Ermitteln (S10) einer Hornhautgeometrie; ein Ermitteln (S12) einer anterioren und posterioren Grenzfläche (14, 16) eines Lentikels (12), und ein Bestimmen (S14) einer durch ein Kontaktelement (28) deformierten Hornhaut (26) mittels eines Hornhautdeformationsmodells, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut (26) aus jeweiligen zentralen Hornhautflächen (34, 36) zwischen einer anterioren Hornhautfläche (30) und einer posterioren Hornhautfläche (32) ausgebildet ist, wobei zur Bestimmung der deformierten Hornhaut (26) die anteriore Hornhautkrümmung zu einer vorgegebenen Krümmung des Kontaktelements (28) verändert wird und die zentralen Hornhautflächen (34, 36) mittels einer Deformation an die veränderte Krümmung der anterioren Hornhautfläche (30) angepasst werden. Des Weiteren erfolgt ein Bestimmen (S16) eines deformierten Lentikels (12) mittels der deformierten Hornhaut (26), und ein Bereitstellen (S18) des deformierten Lentikels (12) als Steuerdaten zum Steuern des Lasers.The invention relates to a method for providing control data for a laser (18) for correcting a cornea (26). The method includes determining (S10) a corneal geometry; determining (S12) an anterior and posterior interface (14, 16) of a lenticle (12), and determining (S14) a cornea (26) deformed by a contact element (28) by means of a cornea deformation model, the cornea ( 26) is formed from respective central corneal surfaces (34, 36) between an anterior corneal surface (30) and a posterior corneal surface (32), wherein the anterior corneal curvature is changed to a predetermined curvature of the contact element (28) to determine the deformed cornea (26). and the central corneal surfaces (34, 36) are adapted to the changed curvature of the anterior corneal surface (30) by means of a deformation. Furthermore, a deformed lenticle (12) is determined (S16) by means of the deformed cornea (26), and the deformed lenticle (12) is provided (S18) as control data for controlling the laser.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Korrektur einer Hornhaut. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens, eine Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser und mindestens einer Steuereinrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.The present invention relates to a method for providing control data for a laser of a treatment device for correcting a cornea. The invention also relates to a control device for carrying out the method, a treatment device with at least one eye surgery laser and at least one control device, a computer program and a computer-readable medium.
Behandlungsvorrichtungen und Verfahren zur Steuerung von Lasern zur Korrektur einer optischen Fehlsichtigkeit einer Hornhaut sind im Stand der Technik bekannt. Dabei können zum Beispiel ein gepulster Laser und eine Strahlfokussierungseinrichtung so ausgebildet sein, dass Laserstrahlpulse in einem innerhalb des Gewebes der Hornhaut gelegenen Fokus eine Photodisruption bewirken, um einen Lentikel aus der Hornhaut (Kornea) zur Korrektur der Hornhaut abzutrennen. Bei der Behandlung mit einer Behandlungsvorrichtung, beispielsweise zur Abtrennung eines Lentikels, wird das Auge üblicherweise durch ein oder mehrere Kontaktelemente der Behandlungsvorrichtung fixiert. Das Kontaktelement ist hierbei ein starres Element, beispielsweise eine plankonkave Linse, die auf das Auge, insbesondere auf die Hornhaut, aufgesetzt wird, damit das Auge bei der Behandlung nicht bewegt wird. Nachteilig bei einem solchen Kontaktelement ist es jedoch, dass eine Form der Hornhaut sich durch das Kontaktelement ändert, insbesondere zusammengedrückt wird. Hierdurch kann sich auch die Form des abzutrennenden Lentikels verändern, wodurch eine Behandlung fehlerbehaftet sein kann.Treatment devices and methods for controlling lasers to correct an optical defect in a cornea are known in the prior art. For example, a pulsed laser and a beam focusing device can be designed such that laser beam pulses cause photodisruption in a focus located within the tissue of the cornea in order to separate a lenticle from the cornea for correction of the cornea. During treatment with a treatment device, for example for the removal of a lenticle, the eye is usually fixed by one or more contact elements of the treatment device. In this case, the contact element is a rigid element, for example a plano-concave lens, which is placed on the eye, in particular on the cornea, so that the eye is not moved during the treatment. However, a disadvantage of such a contact element is that the shape of the cornea changes due to the contact element, in particular it is compressed. As a result, the shape of the lenticle to be separated can also change, as a result of which treatment can be faulty.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Steuerdaten zum Steuern eines Lasers bereitzustellen, bei denen eine Deformation durch ein Kontaktelement ausgeglichen wird.The object of the invention is to provide control data for controlling a laser, in which a deformation is compensated for by a contact element.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, das erfindungsgemäße Computerprogramm sowie das erfindungsgemäße computerlesbare Medium gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Behandlungsvorrichtung, der Steuereinrichtung, des Computerprogramms und des computerlesbaren Mediums und umgekehrt anzusehen sind.This object is achieved by the method according to the invention, the devices according to the invention, the computer program according to the invention and the computer-readable medium according to the invention. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the respective dependent claims, advantageous configurations of the method being to be regarded as advantageous configurations of the treatment device, the control device, the computer program and the computer-readable medium and vice versa.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Korrektur einer Hornhaut eines menschlichen oder tierischen Auges, wobei das Verfahren die folgenden, durch eine Steuereinrichtung durchgeführten Schritte aufweist. Unter einer Steuereinrichtung wird dabei ein Gerät, eine Gerätekomponente oder eine Gerätegruppe verstanden, das/die zum Empfangen und Auswerten von Signalen eingerichtet ist, sowie zum Bereitstellen, zum Beispiel Erzeugen, von Steuerdaten. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel als Steuerchip, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt oder Steuergerät ausgestaltet sein. Durch die Steuereinrichtung erfolgt ein Ermitteln einer Hornhautgeometrie des Auges aus vorbestimmten Untersuchungsdaten, wobei die Hornhautgeometrie zumindest eine anteriore Hornhautkrümmung umfasst, und ein Ermitteln einer anterioren und posterioren Grenzfläche eines Lentikels der Hornhaut zur Bereitstellung der Korrektur der Hornhaut. Des Weiteren erfolgt ein Bestimmen einer durch ein Kontaktelement (Patientenschnittstelle) deformierten Hornhaut mittels eines Hornhautdeformationsmodells, das basierend auf der Euler-Bernoulli Balkentheorie (Euler-Bernoulli beam theory) ermittelt wird, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut mit der ermittelten Hornhautgeometrie als Volumenkörper bereitgestellt wird, wobei der Volumenkörper aus jeweiligen zentralen Hornhautflächen zwischen einer anterioren Hornhautfläche und einer posterioren Hornhautfläche ausgebildet ist, wobei zur Bestimmung der deformierten Hornhaut in dem Hornhautdeformationsmodell die anteriore Hornhautkrümmung zu einer vorgegebenen Krümmung des Kontaktelements verändert wird und die zentralen Hornhautflächen mittels einer elastischen Deformation an die veränderte Krümmung der anterioren Hornhautfläche angepasst werden. Schließlich erfolgt ein Bestimmen eines deformierten Lentikels mittels der deformierten Hornhaut, wobei die anteriore und posteriore Grenzfläche des Lentikels in Abhängigkeit von den angepassten zentralen Hornhautflächen der deformierten Hornhaut bestimmt werden und ein Bereitstellen der deformierten anterioren und posterioren Grenzflächen des Lentikels als Steuerdaten zum Steuern des augenchirurgischen Lasers.A first aspect of the invention relates to a method for providing control data for a laser of a treatment device for correcting a cornea of a human or animal eye, the method having the following steps carried out by a control device. A control device is understood to mean a device, a device component or a device group which is set up to receive and evaluate signals and to provide, for example generate, control data. The control device can be designed, for example, as a control chip, computer program, computer program product or control unit. The control device determines a corneal geometry of the eye from predetermined examination data, the corneal geometry including at least an anterior corneal curvature, and determines an anterior and posterior interface of a lenticle of the cornea to provide the correction of the cornea. Furthermore, a cornea deformed by a contact element (patient interface) is determined using a corneal deformation model, which is determined based on the Euler-Bernoulli beam theory (Euler-Bernoulli beam theory), the cornea with the determined corneal geometry being provided as a volume in the corneal deformation model , wherein the volume body is formed from respective central corneal surfaces between an anterior corneal surface and a posterior corneal surface, wherein to determine the deformed cornea in the corneal deformation model, the anterior corneal curvature is changed to a predetermined curvature of the contact element and the central corneal surfaces are adapted to the changed one by means of an elastic deformation curvature of the anterior corneal surface can be adjusted. Finally, a deformed lenticule is determined using the deformed cornea, with the anterior and posterior boundary surface of the lenticle being determined as a function of the adapted central corneal surfaces of the deformed cornea, and the deformed anterior and posterior boundary surfaces being provided Chen of the lenticle as control data for controlling the ophthalmic surgical laser.
Mit anderen Worten kann zunächst ermittelt werden, welche Hornhautgeometrie das Auge aufweist und welche Geometrie der Lentikel benötigt, um eine Korrektur der Hornhaut zu erreichen. Hierfür können insbesondere anteriore und posteriore Grenzflächen, die den Lentikel in Richtung einer optischen Achse nach vorne und hinten begrenzen, bestimmt werden. Die anterioren und posterioren Grenzflächen können jeweilige vorbestimmte Krümmungen aufweisen, um die Korrektur der Hornhaut zu erreichen.In other words, it can first be determined which corneal geometry the eye has and which geometry the lenticle requires in order to achieve a correction of the cornea. For this purpose, in particular anterior and posterior boundary surfaces, which delimit the lenticule in the direction of an optical axis to the front and to the back, can be determined. The anterior and posterior interfaces may each have predetermined curvatures to achieve correction of the cornea.
Bei einer Anwendung eines Kontaktelements beziehungsweise einer Patientenschnittstelle, die auf das Auge gedrückt wird, kann sich die Hornhaut jedoch verformen, wodurch sich die Hornhautgeometrie ändert und auch die zuvor ermittelten anterioren und posterioren Grenzflächen des Lentikels. Das heißt, dass eine Anwendung der ursprünglich ermittelten anterioren und posterioren Grenzflächen zu einer abweichenden Korrektur führen könnte. Um den Effekt durch das Kontaktelement auszugleichen, kann daher mittels eines Hornhautdeformationsmodells berechnet werden, welche Geometrie die deformierte Hornhaut aufweist, wobei anschließend anhand der deformierten Hornhaut bestimmt werden kann, wie sich der ursprünglich geplante Lentikel deformiert hat. Dieser deformierte Lentikel kann dann in den Steuerdaten verwendet werden, um die ursprünglich geplante Korrektur durchzuführen. Hierfür kann in dem Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut als ein Volumenkörper beschrieben werden, der die Hornhautgeometrie aufweist. Dieser Volumenkörper kann basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie verformt werden, um die deformierte anteriore und posteriore Grenzfläche zu erhalten.However, when using a contact element or a patient interface that is pressed onto the eye, the cornea can deform, which changes the corneal geometry and also the previously determined anterior and posterior boundary surfaces of the lenticle. This means that using the originally determined anterior and posterior interfaces could lead to a different correction. In order to compensate for the effect of the contact element, a corneal deformation model can be used to calculate the geometry of the deformed cornea, it then being possible to use the deformed cornea to determine how the originally planned lenticule has been deformed. This deformed lenticle can then be used in the control data to perform the originally planned correction. For this purpose, the cornea can be described as a volume body in the cornea deformation model, which has the cornea geometry. This solid can be deformed based on the Euler-Bernoulli beam theory to obtain the deformed anterior and posterior interface.
Die Euler-Bernoulli-Balkentheorie beschreibt eine elastische Biegung eines Körpers, wobei angenommen wird, dass zwischen der anterioren Hornhautfläche und einer posterioren Hornhautfläche mehrere zentrale Hornhautflächen angeordnet sind, die den Volumenkörper aufbauen. Gemäß der Euler-Bernoulli-Balkentheorie ist eine der zentralen Hornhautflächen eine neutrale Hornhautfläche beziehungsweise neutrale Membran, deren Fläche bei der Deformation konstant bleibt, wobei in Abhängigkeit von der neutralen Hornhautfläche die weiteren zentralen Hornhautflächen beschreibbar sind. Insbesondere können die zentralen Hornhautflächen unter der neutralen Hornhautfläche gestaucht werden und die darüber werden gestreckt. Diese neutrale Hornhautfläche kann beispielsweise mittig in der Hornhaut angeordnet sein oder auch an einer vorgegebenen Dicke beziehungsweise Tiefe (in Richtung der optischen Achse betrachtet). Vorzugsweise kann die Deformation der zentralen Hornhautflächen in Abhängigkeit von der Veränderung der Krümmung der neutralen Membran beschrieben werden, wodurch die Deformation des Volumenkörpers an jeder Fläche (Hornhautfläche) beschrieben werden kann.The Euler-Bernoulli beam theory describes an elastic bending of a body, assuming that between the anterior corneal surface and a posterior corneal surface there are several central corneal surfaces that build up the volume body. According to the Euler-Bernoulli beam theory, one of the central corneal surfaces is a neutral corneal surface or neutral membrane, the surface of which remains constant during deformation, with the other central corneal surfaces being able to be described as a function of the neutral corneal surface. In particular, the central corneal surfaces below the neutral corneal surface may be compressed and those above are stretched. This neutral corneal surface can be arranged, for example, in the middle of the cornea or also at a predetermined thickness or depth (viewed in the direction of the optical axis). Preferably, the deformation of the central corneal surfaces can be described as a function of the change in curvature of the neutral membrane, whereby the deformation of the volume body at each surface (corneal surface) can be described.
Basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie kann dann mathematisch berechnet werden, wie sich die zentralen Hornhautflächen bei einer elastischen Deformation verändern, insbesondere relativ zu der neutralen Hornhautfläche. Als elastische Deformation wird bei dem Hornhautdeformationsmodell angenommen, dass sich die anteriore Hornhautkrümmung zu der vorgegebenen Krümmung des Kontaktelements verändert, wobei diese Veränderung gemäß der Euler-Bernoulli-Balkentheorie für die jeweiligen zentralen Hornhautflächen berechnet werden können und somit eine globale Veränderung des Volumenkörpers durch das Kontaktelement ermittelt werden kann.Based on the Euler-Bernoulli beam theory, it can then be calculated mathematically how the central corneal surfaces change during elastic deformation, in particular relative to the neutral corneal surface. As an elastic deformation, it is assumed in the corneal deformation model that the anterior corneal curvature changes to the specified curvature of the contact element, whereby this change can be calculated according to the Euler-Bernoulli beam theory for the respective central corneal surfaces and thus a global change in the volume body by the contact element can be determined.
Entsprechend der so ermittelten Deformation des Volumenkörpers können auch die anterioren und posterioren Grenzflächen des Lentikels anhand der geänderten zentralen Hornhautflächen berechnet werden. Hierbei können beispielsweise die anteriore und posteriore Grenzfläche jeweiligen zentralen Hornhautflächen zugeordnet werden, wobei ermittelt werden kann, wie sich die den Grenzflächen zugeordneten Hornhautflächen durch die Deformation verändern. Insbesondere kann mittels des Hornhautdeformationsmodells ein Deformationswert, vorzugsweise ein einzelner Deformationswert, ermittelt werden, mit dem der ursprünglich geplante Lentikel skaliert werden kann, um den deformierten Lentikel zu erhalten.Corresponding to the deformation of the volume determined in this way, the anterior and posterior boundary surfaces of the lenticle can also be calculated using the changed central corneal surfaces. In this case, for example, the anterior and posterior boundary surfaces can be assigned to respective central corneal surfaces, it being possible to determine how the corneal surfaces assigned to the boundary surfaces change as a result of the deformation. In particular, the corneal deformation model can be used to determine a deformation value, preferably a single deformation value, with which the originally planned lenticule can be scaled in order to obtain the deformed lenticule.
Die Steuerdaten, die den deformierten Lentikel mit der deformierten anterioren und posterioren Grenzfläche umfassen, können der Steuereinrichtung schließlich zum Steuern des Lasers bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann der Laser der Behandlungsvorrichtung für die Korrektur der Hornhaut mit den Steuerdaten gesteuert werden, wobei die Behandlungsvorrichtung den in den Steuerdaten bereitgestellten deformierten Lentikel aus der Hornhaut abtrennen kann.Finally, the control data comprising the deformed lenticle with the deformed anterior and posterior interface can be provided to the controller for controlling the laser. In other words, the laser of the treatment device for the correction of the cornea can be controlled with the control data, with the treatment device being able to separate the deformed lenticle provided in the control data from the cornea.
Das Verfahren ist als analytisches Verfahren durchführbar, aber auch beispielsweise als Mesh-Verfahren (diskrete Punktevariante). Vorzugsweise kann in dem Hornhautdeformationsmodell zusätzlich berücksichtigt sein, dass aufgrund einer Inkompressibilität beziehungsweise einer minimalen Kompressibilität der Hornhaut ein Erhalt des Hornhautvolumens bei der elastischen Deformation angenommen wird. Das heißt, dass sich das Hornhautvolumen bei der elastischen Deformation nicht oder nur geringfügig ändert.The method can be carried out as an analytical method, but also, for example, as a mesh method (discrete point variant). The corneal deformation model can preferably also take into account that due to an incompressibility or a minimal compressibility of the cornea, it is assumed that the cornea volume is preserved during the elastic deformation. This means that the corneal volume does not change or changes only slightly during elastic deformation.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass Deformationseffekte, die durch das Kontaktelement entstehen, ausgeglichen werden können, was zu einer verbesserten Korrektur der Hornhaut führt.The advantage of the invention is that deformation effects caused by the contact element can be compensated for, which leads to improved correction of the cornea.
Die Erfindung umfasst auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes configurations that result in additional advantages.
Eine Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch das Hornhautdeformationsmodell ein Deformationskorrekturwert ermittelt wird, durch den der deformierte Lentikel für eine geplante Brechkraftkorrektur zum Ausgleich der Deformation durch das Kontaktelement berechnet wird. Mit anderen Worten können die anterioren und posterioren Grenzflächen des Lentikels mittels einer geplanten Brechkraftkorrektur bestimmt werden, also einen Dioptriewert, der ausgeglichen werden soll. Diese geplante Brechkraftkorrektur kann mittels eines Deformationskorrekturwerts, der durch das Hornhautdeformationsmodell ermittelt wird, skaliert werden oder mittels eines Differenzbetrags durch den Deformationskorrekturwert berechnet werden, um eine globale Transformation der Brechkraftkorrektur zu erhalten. Vorzugsweise kann als Deformationskorrekturwert ein einzelner Wert ermittelt werden, mittels dem die geplante Brechkraftkorrektur angepasst wird. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein Benutzer, der eine Brechkraftkorrektur plant, diese nur mittels des Deformationskorrekturwerts aus dem Hornhautdeformationsmodell anpassen kann, insbesondere mit einer Skalierung mit dem Deformationskorrekturwert oder einem Differenzbetrag mit dem Deformationskorrekturwert, um den deformierten Lentikel zu erhalten, der als Steuerdaten zum Steuern des Lasers bereitgestellt wird.One embodiment provides that the corneal deformation model is used to determine a deformation correction value, which is used to calculate the deformed lenticule for a planned refractive power correction to compensate for the deformation caused by the contact element. In other words, the anterior and posterior boundary surfaces of the lenticle can be determined by means of a planned refractive power correction, ie a diopter value that is to be compensated. This planned refractive power correction can be scaled using a deformation correction value determined by the corneal deformation model or calculated using a difference amount through the deformation correction value in order to obtain a global transformation of the refractive power correction. A single value can preferably be determined as the deformation correction value, by means of which the planned refractive power correction is adjusted. This embodiment has the advantage that a user planning a refractive power correction can only adjust it using the deformation correction value from the corneal deformation model, in particular with scaling with the deformation correction value or a difference with the deformation correction value, in order to obtain the deformed lenticule that is provided as control data for controlling the laser.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch das Hornhautdeformationsmodell ein Deformationskorrekturwert ermittelt wird, durch den der deformierte Lentikel für einen geplanten Lentikeldurchmesser zum Ausgleich der Deformation durch das Kontaktelement berechnet wird. Mit anderen Worten kann für die Korrektur der Hornhaut ein Lentikeldurchmesser geplant werden, insbesondere ein Durchmesser einer optischen Zone beziehungsweise eine Größe der Korrektur. Mittels des Deformationskorrekturwerts aus dem Hornhautdeformationsmodell kann dann der geplante Lentikeldurchmesser über eine Skalierung oder einen Differenzbetrag mit dem Deformationskorrekturwert angepasst werden, um den deformierten Lentikel zu erhalten, der als Steuerdaten zum Steuern des Lasers bereitgestellt werden kann. Somit kann eine globale Transformation des Lentikeldurchmessers, vorzugsweise mit einem einzelnen Deformationskorrekturwert, erreicht werden.A further embodiment provides that the corneal deformation model is used to determine a deformation correction value, which is used to calculate the deformed lenticule for a planned lenticule diameter in order to compensate for the deformation caused by the contact element. In other words, a lenticle diameter can be planned for the correction of the cornea, in particular a diameter of an optical zone or a size of the correction. Using the deformation correction value from the corneal deformation model, the planned lenticle diameter can then be adjusted using a scaling or a differential amount with the deformation correction value in order to obtain the deformed lenticle, which can be provided as control data for controlling the laser. Thus, a global transformation of the lenticle diameter can be achieved, preferably with a single deformation correction value.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in eine Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Volumenkörpers durch die Deformation des Volumenkörpers frei, insbesondere schräg, verformt wird. Mit anderen Worten kann in dem Hornhautdeformationsmodell angenommen werden, dass der Volumenkörper, der die Hornhaut repräsentiert, ohne Randbedingungen verformt wird. In einer realen Situation im Auge kann die Hornhaut aufgrund von morphologischen Gegebenheiten im Auge in ihrer Ausdehnung, insbesondere in einer seitlichen Richtung, eingeschränkt sein. Beispielsweise würde sich ein Körper bei einem Druck von oben zu den Seiten hin ausdehnen, wobei dieses seitliche Ausdehnen bei der Hornhaut durch das Gewebe des Auges limitiert ist. In dieser Ausgestaltungsform wird eine vereinfachte Betrachtung der Hornhaut angenommen, indem diese als freier Volumenkörper im Raum angenommen wird. Somit kann sich diese durch Deformation, insbesondere in Radialrichtung seitlich, ungehindert ausdehnen beziehungsweise verformen. Mit der seitlichen Grenzfläche sind dabei die Flächen gemeint, die den Volumenkörper in Radialrichtung seitlich begrenzen. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Vereinfachung des Hornhautdeformationsmodells ermöglicht wird.A further embodiment provides that in the corneal deformation model a lateral boundary surface of the volume body in a radial direction is deformed freely, in particular obliquely, by the deformation of the volume body. In other words, in the corneal deformation model it can be assumed that the solid representing the cornea is deformed without boundary conditions. In a real situation in the eye, the cornea can be limited in its extent, particularly in a lateral direction, due to morphological conditions in the eye. For example, a body would expand sideways under pressure from above, but this lateral expansion in the cornea is limited by the tissue of the eye. In this embodiment, a simplified view of the cornea is assumed, in that it is assumed to be a free volume body in space. This means that it can expand or deform unhindered by deformation, in particular laterally in the radial direction. The lateral boundary surface means the surfaces that laterally delimit the volume body in the radial direction. This embodiment has the advantage that the corneal deformation model can be simplified.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in eine Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Volumenkörpers bei der Deformation des Volumenkörpers in eine Zwischenposition verformt wird, wobei sich die Zwischenposition zwischen einer initialen Position der seitlichen Grenzfläche und einer Position der Grenzfläche bei einer freien Verformung der Grenzfläche befindet. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausgestaltungsform berücksichtigt, dass die Hornhaut nicht frei im Raum verformbar ist und zumindest zu den Seiten, insbesondere an der seitlichen Grenzfläche des Volumenkörpers, zumindest teilweise begrenzt wird. Insbesondere kann eine Hornhaut im Auge seitlich durch die Sklera beziehungsweise Lederhaut des Auges begrenzt sein, wobei die seitliche Grenzfläche des Volumenkörpers sich an einer Übergangszone zwischen Horn- und Lederhaut, dem sogenannten Limbus, befinden kann. In dieser Ausgestaltungsform wird angenommen, dass die Lederhaut um einen vorgegebenen Verformungswert nachgeben kann, sodass der Volumenkörper in eine Zwischenposition verformt wird, wobei sich die Zwischenposition zwischen der Position, die die seitliche Grenzfläche bei einer freien Verformung annehmen würde, und einer initialen Position, die die seitliche Grenzfläche vor der Verformung aufweist, annimmt. Beispielsweise kann von einer Hornhautmitte ausgehend und radial betrachtet die Sklera bei 6,5 Millimeter anfangen und ein äußerer Randpunkt der seitlichen Grenzfläche könnte bei einer Verformung bis zu einem Wert von 7,3 Millimeter ausgedehnt werden. Die Zwischenposition kann also vorzugsweise eine Position zwischen 6,5 Millimetern und 7,3 Millimetern sein, vorzugsweise zwischen 6,5 Millimetern und 6,9 Millimetern. Um diese Verformung in dem Hornhautdeformationsmodell zu berücksichtigen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Volumenkörper durch eine freie Deformation verformt wird und anschließend die Punkte der seitlichen Grenzfläche mittels eines Verformungswerts, der vorzugsweise einen Widerstand der Sklera bei der Verformung berücksichtigt, skaliert wird, sodass die Randpunkte der Grenzfläche in die Zwischenposition verschoben werden. Durch den Verformungswert ändern sich jedoch nicht nur die Randpunkte der seitlichen Grenzfläche in die Zwischenposition, sondern es kann sich auch die Form aller zentralen Hornhautflächen ändern, wodurch diese zumindest teilweise Begrenzung durch die Sklera in dem Hornhautdeformationsmodell berücksichtigt werden kann. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine reale Situation im Auge besser berücksichtigt werden kann, was die Bestimmung des deformierten Lentikels weiter verbessern kann.In a further embodiment it is provided that in the corneal deformation model a lateral boundary surface of the volume body in a radial direction is deformed into an intermediate position during the deformation of the volume body, the intermediate position moving between an initial position of the lateral boundary surface and a position of the boundary surface during free deformation the interface is located. In other words, this embodiment takes into account that the cornea cannot be deformed freely in space and is at least partially delimited at least to the sides, in particular at the lateral boundary surface of the volume body. In particular, a cornea in the eye can be delimited laterally by the sclera or sclera of the eye, with the lateral interface of the volume body being able to be located at a transition zone between the cornea and sclera, the so-called limbus. In this embodiment, it is assumed that the corium can yield by a predetermined amount of deformation, such that the solid is deformed to an intermediate position, the intermediate position being between the position that the lateral interface would assume under free deformation and an initial position that having the lateral interface before deformation. For example, starting from the center of the cornea and viewed radially, the sclera can begin at 6.5 millimeters and an outer edge point of the lateral boundary surface could be expanded up to a value of 7.3 millimeters with a deformation. The intermediate position can thus preferably be a position between 6.5 milli meters and 7.3 millimeters, preferably between 6.5 millimeters and 6.9 millimeters. In order to take this deformation into account in the corneal deformation model, it can be provided, for example, that the volume body is deformed by free deformation and then the points of the lateral interface are scaled using a deformation value, which preferably takes into account a resistance of the sclera during deformation, so that the Edge points of the interface can be moved to the intermediate position. However, not only do the edge points of the lateral boundary surface change to the intermediate position due to the deformation value, but the shape of all central corneal surfaces can also change, whereby this at least partial limitation by the sclera can be taken into account in the corneal deformation model. This embodiment results in the advantage that a real situation in the eye can be better taken into account, which can further improve the determination of the deformed lenticle.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Volumenkörpers bei der Deformation des Volumenkörpers an zumindest einer initialen Position der Grenzfläche fixiert wird. Mit anderen Worten kann die seitliche Grenzfläche, die den Volumenkörper in Radialrichtung seitlich begrenzt, an zumindest einer Position fest sein. So kann in dem Hornhautdeformationsmodell angenommen werden, dass die Sklera sich an dieser Position nicht komprimieren lässt und somit der Volumenkörper an dieser Position nicht zu den Seiten hin ausweichen kann, wenn dieser durch das Kontaktelement verformt wird. Mit der initialen Position ist hierbei die Position der Grenzfläche gemeint, die diese vor der Deformation des Volumenkörpers aufweist. Das heißt, die Position der Grenzfläche vor der Deformation ist bei dieser Ausgestaltungsform gleich mit der seitlichen Grenzfläche nach der Deformation. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass das Hornhautdeformationsmodell eine Situation in einem realen Auge besser beschreibt, wodurch die Bestimmung des deformierten Lentikels weiter verbessert werden kann.A further advantageous embodiment provides that in the corneal deformation model a lateral boundary surface of the volume body in a radial direction is fixed at at least one initial position of the boundary surface during the deformation of the volume body. In other words, the lateral boundary surface, which laterally delimits the volume body in the radial direction, can be fixed in at least one position. It can thus be assumed in the corneal deformation model that the sclera cannot be compressed at this position and therefore the volume body at this position cannot deviate to the sides when it is deformed by the contact element. In this context, the initial position means the position of the boundary surface that it has before the deformation of the volume body. This means that the position of the boundary surface before the deformation is the same in this embodiment as the lateral boundary surface after the deformation. This embodiment results in the advantage that the corneal deformation model better describes a situation in a real eye, as a result of which the determination of the deformed lenticle can be further improved.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Volumenkörpers bei der Deformation des Volumenkörpers an einer initialen Position der gesamten seitlichen Grenzfläche fixiert wird. Das bedeutet, dass hierbei die seitliche Grenzfläche nicht nur in einer initialen Position, das heißt an zumindest einem Punkt der Grenzfläche, fixiert wird, sondern an allen Punkten, die die seitliche Grenzfläche initial vor der Deformation aufgewiesen hat. Das bedeutet, dass der Volumenkörper seitlich fest und als nicht komprimierbar in dem Auge angesehen wird.It is preferably provided that in the corneal deformation model a lateral boundary surface of the volume body in a radial direction is fixed at an initial position of the entire lateral boundary surface during the deformation of the volume body. This means that the lateral interface is not only fixed in an initial position, that is to say at at least one point of the interface, but at all points that the lateral interface initially had before the deformation. This means that the solid is considered laterally rigid and incompressible in the eye.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zur Fixierung des Volumenkörpers an der zumindest einen Position der Grenzfläche ein Transformationspunkt auf der jeweiligen Hornhautfläche vorgegeben wird, der sich in Radialrichtung betrachtet außerhalb der initialen Position der Grenzfläche befindet, wobei der Transformationspunkt nach der elastischen Deformation durch einen Skalierungsfaktor auf eine initiale Position des Transformationspunktes vor der elastischen Deformation zurückgesetzt wird, wobei nach der Zurücksetzung des Transformationspunktes auf die initiale Position nur der Bereich der Hornhautfläche berücksichtigt wird, der sich in Radialrichtung innerhalb der Grenzfläche befindet. Mit anderen Worten kann ein Transformationspunkt beziehungsweise Stützpunkt definiert werden, der sich in Radialrichtung betrachtet außerhalb der seitlichen Grenzfläche befindet und der nach der elastischen Deformation des Volumenkörpers mittels eines Skalierungsfaktors auf eine initiale Position, die der Transformationspunkt vor der elastischen Deformation hatte, zurückgesetzt wird. Anschließend wird nur der Bereich des Volumenkörpers, insbesondere nur die zentralen Hornhautflächen des Volumenkörpers, berücksichtigt, der sich innerhalb der fixierten seitlichen Grenzfläche befinden. Der Transformationspunkt kann dabei für eine jeweilige Hornhautfläche des Volumenkörpers vorgegeben werden. Durch den Skalierungsfaktor können so nach der elastischen Deformation der oder die durch die Deformation verschobenen Transformationspunkte zurück auf die initiale Position gebracht werden, wobei gleichzeitig die jeweiligen zentralen Hornhautflächen entsprechend angepasst werden können. Somit kann der Effekt der Fixierung des Volumenkörpers durch mathematische Methoden beschrieben werden, wobei mittels des Transformationspunktes außerhalb der seitlichen Grenzfläche verbessert Randeffekte vermieden werden können, insbesondere eine Faltenbildung, die ansonsten bei der Skalierung durch den Skalierungsfaktor an der seitlichen Grenzfläche auftreten könnten.It is preferably provided that, in order to fix the volume body at the at least one position of the interface, a transformation point is specified on the respective corneal surface, which, viewed in the radial direction, is outside the initial position of the interface, with the transformation point after the elastic deformation being scaled to a initial position of the transformation point before the elastic deformation is reset, and after the transformation point has been reset to the initial position, only the area of the corneal surface that is radially inside the interface is considered. In other words, a transformation point or support point can be defined which, viewed in the radial direction, is outside the lateral boundary surface and which, after the elastic deformation of the volume body, is reset to an initial position that the transformation point had before the elastic deformation by means of a scaling factor. Subsequently, only the area of the solid, in particular only the central corneal surfaces of the solid, which are located within the fixed lateral boundary surface, is considered. The transformation point can be specified for a respective corneal surface of the volume body. After the elastic deformation, the scaling factor can be used to bring the transformation point or points displaced by the deformation back to the initial position, with the respective central corneal surfaces being able to be adjusted accordingly at the same time. The effect of fixing the volume body can thus be described by mathematical methods, with the transformation point outside the lateral boundary surface being able to better avoid edge effects, in particular wrinkling, which could otherwise occur during scaling by the scaling factor at the lateral boundary surface.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass zur Fixierung des Volumenkörpers an der initialen Position der gesamten seitlichen Grenzfläche die Hornhautflächen durch einen Skalierungsfaktor angepasst werden, wobei durch den Skalierungsfaktor Randpunkte der jeweiligen Hornhautflächen, die sich vor der Deformation auf der initialen Position der seitlichen Grenzfläche befinden, nach der Deformation auf die initiale Position der seitlichen Grenzfläche zurücktransformiert werden. Mit anderen Worten wird für die Fixierung des Volumenkörpers an der initialen Position der gesamten seitlichen Grenzfläche eine freie Deformation der Hornhaut durchgeführt, bei der sich die Randpunkte der seitlichen Grenzfläche verformen, wobei im Anschluss durch den Skalierungsfaktor eine Rücktransformation auf die initiale Position der Randpunkte erreicht wird und gleichzeitig eine damit einhergehende Anpassung der jeweiligen Hornhautflächen, insbesondere der anterioren, posterioren und/oder der zentralen Hornhautflächen. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Deformation unter Berücksichtigung einer Fixierung des Volumenkörpers an der gesamten seitlichen Grenzfläche durchgeführt werden kann, was die Situation im realen Auge besser nachbilden kann.In a further advantageous embodiment, it is provided that, in order to fix the volume body in the initial position of the entire lateral boundary surface, the corneal surfaces are adjusted by a scaling factor, with the scaling factor being used to adjust edge points of the respective corneal surfaces that are on the initial position of the lateral boundary surface before the deformation are located, are transformed back to the initial position of the lateral interface after the deformation. In other words, a free deformation of the cornea is carried out for the fixation of the volume body at the initial position of the entire lateral interface, in which the edge points of the lateral boundary surface deform, with a subsequent transformation to the initial position of the edge points being achieved by the scaling factor and at the same time an associated adaptation of the respective corneal surfaces, in particular the anterior, posterior and/or central corneal surfaces. This embodiment results in the advantage that a deformation can be carried out taking into account a fixation of the volume body on the entire lateral interface, which can better simulate the situation in the real eye.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die seitliche Grenzfläche an einem Anfang (Limbus) einer Lederhaut (Sklera) des Auges vorgegeben wird. Die Lederhaut kann beispielsweise in Radialrichtung zirka 6,5 Millimeter von einem Zentrum der Hornhaut entfernt sein. Vorzugsweise definiert der Anfang der Lederhaut die seitliche Grenzfläche, wobei die seitliche Grenzfläche vorzugsweise an dieser Position in dem Hornhautdeformationsmodell fixiert wird.Provision is preferably made for the lateral interface to be predetermined at a beginning (limbus) of a dermis (sclera) of the eye. For example, the sclera can be about 6.5 millimeters away from a center of the cornea in the radial direction. Preferably, the beginning of the sclera defines the lateral interface, the lateral interface preferably being fixed at this position in the corneal deformation model.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass in dem Hornhautdeformationsmodell der Volumenkörper an der anterioren Hornhautfläche durch ein anteriores Hornhautellipsoid und an der posterioren Hornhautfläche durch ein posteriores Hornhautellipsoid beschrieben wird, wobei für die vorgegebene Krümmung des Kontaktelements ein vorgegebenes Kontaktelementellipsoid bereitgestellt wird, zu dem das anteriore Hornhautellipsoid für die elastische Deformation verändert wird. Mit anderen Worten wird für den Volumenkörper angenommen, dass dieser nach oben beziehungsweise vorne durch eine anteriore Hornhautfläche begrenzt wird, die als anteriores Hornhautellipsoid ausgebildet ist und nach unten beziehungsweise hinten durch eine posteriore Hornhautfläche, die als posteriores Hornhautellipsoid ausgebildet ist. In entsprechender Weise können dabei die zentralen Hornhautflächen als jeweilige Hornhautflächenellipsoide beschrieben sein. Die Ellipsoide können rotationssymmetrisch sein, um einen dreidimensionalen Körper zu definieren. Die Ellipsoide können jedoch auch rotationsasymmetrisch sein, um zum Beispiel einen Keratokonus zu beschreiben. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die jeweiligen Ellipsoide als Paraboloid oder Spheroid ausgebildet sind. Durch die Beschreibung der jeweiligen Hornhautflächen als Ellipsoid kann eine bevorzugte Ausgestaltung des Hornhautdeformationsmodells, insbesondere der Veränderung des Volumenkörpers durch die Euler-Bernoulli-Balkentheorie beschrieben werden.A further embodiment provides that in the corneal deformation model the volume body is described on the anterior corneal surface by an anterior corneal ellipsoid and on the posterior corneal surface by a posterior corneal ellipsoid, with a specified contact element ellipsoid being provided for the specified curvature of the contact element, to which the anterior corneal ellipsoid for the elastic deformation is changed. In other words, it is assumed for the volume body that it is bounded at the top or front by an anterior corneal surface that is designed as an anterior corneal ellipsoid and at the bottom or back by a posterior corneal surface that is designed as a posterior corneal ellipsoid. Correspondingly, the central corneal surfaces can be described as respective corneal surface ellipsoids. The ellipsoids can be rotationally symmetrical to define a three-dimensional body. However, the ellipsoids can also be rotationally asymmetrical, for example to describe a keratoconus. Provision is preferably made for the respective ellipsoids to be in the form of a paraboloid or spheroid. By describing the respective corneal surfaces as an ellipsoid, a preferred embodiment of the corneal deformation model, in particular the change in the volume body, can be described by the Euler-Bernoulli beam theory.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich die oben aufgeführten Vorteile. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel als Steuerchip, Steuergerät oder Anwenderprogramm („App“) ausgestaltet sein. Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise eine Prozessoreinrichtung aufweisen und/oder einen Datenspeicher. Unter einer Prozessoreinrichtung wird ein Gerät oder eine Gerätekomponente zur elektronischen Datenverarbeitung verstanden. Die Prozessoreinrichtung kann zum Beispiel mindestens einen Mikrocontroller und/oder mindestens einen Mikroprozessor aufweisen. Auf dem optionalen Datenspeicher kann vorzugsweise ein Programmcode zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens abgelegt sein. Der Programmcode kann dann dazu ausgelegt sein, bei Ausführung durch die Prozessoreinrichtung die Steuereinrichtung dazu zu veranlassen, eine der oben beschriebenen Ausführungsformen eines oder beider erfindungsgemäßer Verfahren durchzuführen.A second aspect of the present invention relates to a control device that is set up to carry out the method described above. The advantages listed above result. The control device can be designed, for example, as a control chip, control device or user program (“app”). The control device can preferably have a processor device and/or a data memory. A processor device is understood to mean a device or a device component for electronic data processing. The processor device can have at least one microcontroller and/or at least one microprocessor, for example. A program code for carrying out the method according to the invention can preferably be stored on the optional data memory. The program code can then be designed to cause the control device, when executed by the processor device, to carry out one of the above-described embodiments of one or both methods according to the invention.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser für die Abtrennung eines Lentikels mit vordefinierten Grenzflächen aus einem menschlichen oder tierischen Auge mittels Photodisruption und/oder Ablation, und mindestens einer Steuereinrichtung für den oder die Laser, die ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen.A third aspect of the present invention relates to a treatment device with at least one ophthalmic surgical laser for the detachment of a lenticle with predefined boundary surfaces from a human or animal eye by means of photodisruption and/or ablation, and at least one control device for the laser or lasers, which is designed to carry out steps of the method according to the first aspect of the invention.
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 900 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. Die Verwendung von solchen 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 und/oder ablative Laser der hier verwendeten Art bringen üblicherweise gepulste Laserstrahlung mit einer Pulsdauer zwischen 1 fs und 1 ns in das Korneagewebe ein. Dadurch kann die für den optischen Durchbruch notwendige Leistungsdichte des jeweiligen Laserpulses räumlich eng begrenzt werden, so dass eine hohe Schnittgenauigkeit bei der Erzeugung der Grenzflächen ermöglicht wird. Als Wellenlängenbereich kann insbesondere auch der Bereich zwischen 700 nm und 780 nm gewählt werden.In a further advantageous embodiment of the treatment device according to the invention, the laser can be suitable for laser pulses in a wavelength range between 300 nm and 1400 nm, preferably between 900 nm and 1200 nm, with a respective pulse duration between 1 fs and 1 ns, preferably between 10 fs and 10 ps, and a repetition frequency greater than 10 kilohertz (KHz), preferably between 100 KHz and 100 megahertz (MHz). The use of such lasers in the method according to the invention also has the advantage that the cornea does not have to be irradiated in a wavelength range below 300 nm. In laser technology, this range is subsumed under the term "deep ultraviolet". This advantageously prevents the cornea from being unintentionally damaged by these very short-wavelength and high-energy rays. Photodisruptive and/or ablative lasers of the type used here usually introduce pulsed laser radiation with a pulse duration between 1 fs and 1 ns into the cornea tissue. As a result, the power density of the respective laser pulse, which is necessary for the optical breakthrough, can be narrowly limited spatially, so that a high level of cutting accuracy is made possible when producing the interfaces. In particular, the range between 700 nm and 780 nm can also be selected as the wavelength range.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung kann die Steuereinrichtung mindestens eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz aufweisen, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Hornhaut/Kornea umfassen; und kann mindestens eine Strahleinrichtung zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls des Lasers aufweisen.In further advantageous configurations of the treatment device according to the invention, the control device can have at least one storage device for at least temporarily storing at least one control data set, the control data set or sets comprising control data for positioning and/or for focusing individual laser pulses in the cornea/cornea; and can have at least one beam device for beam guidance and/or beam shaping and/or beam deflection and/or beam focusing of a laser beam of the laser.
Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, with advantageous configurations of each aspect of the invention being to be regarded as advantageous configurations of the respective other aspect of the invention.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Steuereinrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt die Verfahrensschritte gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausführt.A fourth aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions which cause the control device according to the second aspect of the invention to carry out the method steps according to the first aspect of the invention.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gemäß dem vierten Erfindungsaspekt gespeichert ist. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten bis vierten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.A fifth aspect of the invention relates to a computer-readable medium on which the computer program according to the fourth aspect of the invention is stored. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first to fourth aspects of the invention, with advantageous configurations of each aspect of the invention being to be regarded as advantageous configurations of the respective other aspect of the invention.
Weitere Merkmale 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:Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations, without going beyond the scope of the invention leave. The invention is therefore also to be considered to include and disclose embodiments that are not explicitly shown and explained in the figures, but that result from the explained embodiments and can be generated by separate combinations of features. Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments presented above, are to be regarded as disclosed which go beyond or deviate from the combinations of features presented in the back references of the claims. It shows:
Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
2 ein schematisches Verfahrensdiagramm zum Bereitstellen von Steuerdaten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
3a ein schematisch dargestellter Volumenkörper in einem nichtdeformierten Zustand; -
3b der Volumenkörper in einem frei-deformierten Zustand; -
3c der Volumenkörper in dem deformierten Zustand mit Fixierung an den seitlichen Grenzflächen.
-
1 a schematic representation of a treatment device according to an exemplary embodiment; -
2 a schematic process diagram for providing control data according to an exemplary embodiment; -
3a a schematically represented solid in an undeformed state; -
3b the solid in a free-deformed state; -
3c the solid in the deformed state with fixation at the lateral interfaces.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Die
Des Weiteren zeigt die
Bei dem dargestellten Laser 18 kann es sich vorzugsweise um einen photodisruptiven und/oder ablativen Laser handeln, der ausgebildet ist, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 1400 nm, vorzugsweise zwischen 700 nm und 1200 nm, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen 1 fs und 1 ns, vorzugsweise zwischen 10 fs und 10 ps, und einer Wiederholungsfrequenz größer 10 KHz, vorzugsweise zwischen 100 KHz und 100 MHz, abzugeben. Die Steuereinrichtung 20 weist optional zudem eine Speichereinrichtung (nicht dargestellt) zur zumindest temporären Speicherung von mindestens 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 Lentikelgeometrie des abzutrennenden Lentikels 12, wird anhand vorbestimmter Steuerdaten erzeugt, insbesondere aus einer zuvor gemessenen Topografie und/oder Pachymetrie und/oder der Morphologie der Hornhaut oder der zu erzeugenden optischen Fehlsichtigkeitskorrektur.The
Zum Feststellen der Fehlsichtigkeitsdaten, die zum Beispiel einen Wert in Dioptrien angeben können, können geeignete Untersuchungsdaten zum Beschreiben der Fehlsichtigkeit durch die Steuereinrichtung 20 von einem Datenserver empfangen werden oder die Untersuchungsdaten können direkt in die Steuereinrichtung 20 eingegeben werden.In order to determine the ametropia data, which can indicate a value in dioptres, for example, suitable examination data for describing the ametropia can be received by the
Ferner kann ein Kontaktelement 28 bereitgestellt sein, das zu der Behandlungsvorrichtung 10 gehören kann. Alternativ kann das Kontaktelement 28 auch separat zu der Behandlungsvorrichtung 10 vorgesehen sein. Das Kontaktelement 28, das auch als Patienteninterface oder Fixiersystem bezeichnet werden kann, dient dazu, das Auge beziehungsweise die Hornhaut 26 für die Behandlung zu fixieren. Hierzu kann das Kontaktelement 28 eine plankonkave Linse aufweisen, die auf die Hornhaut 26 zur Fixierung angepasst wird. Durch die Fixierung mittels des Kontaktelements 28 kann es jedoch dazu kommen, dass sich die Hornhaut 26 verformt und somit die Geometrie des Lentikels 12 nicht mehr die ursprünglich geplanten Abmessungen aufweist. Daher kann es vorkommen, dass zum Beispiel ein geplanter beziehungsweise zu korrigierender Brechkraftwert von einem erreichten Brechkraftwert nach der Behandlung mit der Behandlungsvorrichtung 10 abweicht.Furthermore, a
In
Da sich die anterioren und posterioren Grenzflächen 14, 16 bei einer Deformation der Hornhaut 26 durch das Kontaktelement 28 mit verändern, kann zum Ausgleich dieser Deformation in einem Schritt S14 eine deformierte Hornhaut mittels eines Hornhautdeformationsmodells modelliert werden, wobei das Hornhautdeformationsmodell auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie basiert und hierbei ermittelt wird, wie sich Hornhautflächen innerhalb der Hornhaut 26 durch Deformation verändern. Dabei kann die Hornhaut 26 als Volumenkörper modelliert werden, der aus jeweiligen zentralen Hornhautflächen 34, 36 ausgebildet ist, wobei zur Bestimmung der deformierten Hornhaut in dem Hornhautdeformationsmodell die anteriore Hornhautkrümmung zu einer vorgegebenen Krümmung des Kontaktelements 28 verändert wird und die zentralen Hornhautflächen 34, 36 mittels einer elastischen Deformation an die veränderte Krümmung der anterioren Hornhautfläche 30 angepasst werden.Since the anterior and posterior boundary surfaces 14, 16 also change when the
Zur Veranschaulichung des Hornhautdeformationsmodells ist die Deformation des Volumenkörpers der Hornhaut 26 in den
Neben den anterioren und posterioren Hornhautflächen 30, 32 sind auch zentrale Hornhautflächen 34, 36 des Volumenkörpers dargestellt, wobei für jede Position in z-Richtung (Richtung der optischen Achse) innerhalb des Volumenkörpers eine zentrale Hornhautfläche bereitgestellt sein kann, was aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht gezeigt ist. Eine der zentralen Hornhautflächen, beispielweise die zentrale Hornhautfläche 36, kann eine neutrale Hornhautfläche beziehungsweise neutrale Membran sein, die gemäß der Euler-Bernoulli-Balkentheorie vor und nach der Deformation die gleiche Fläche aufweist, was bei der Modellierung der Hornhaut 26 auf Basis des Hornhautdeformationsmodells berücksichtigt wird. Vorzugsweise kann eine jeweilige zentrale Hornhautfläche 34 in Relation zu dieser neutralen Hornhautfläche 36 im Hornhautdeformationsmodell beschrieben werden.In addition to the anterior and posterior
Vorzugsweise kann somit ein Krümmungsradius einer jeweiligen zentralen Hornhautflächen 34 mittels des Hornhautdeformationsmodells gemäß der Formel
In ähnlicher Weise kann zu dem Krümmungsradius auch eine Position in z-Richtung, die abhängig von der Radialposition ist, beschreiben werden, wobei die z-Richtung in Richtung der optischen Achse verläuft. Diese kann für die jeweilige zentrale Hornhautfläche 34 mit der Formel
Bei der Deformation der Hornhaut 26 durch das Kontaktelement 28 kann in dem Hornhautdeformationsmodell vorgesehen sein, dass der Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche 30 an einen Krümmungsradius des Kontaktelements 28 anpasst wird. Diese Situation ist beispielsweise in
Bei dieser Deformation wird angenommen, dass sich der Volumenkörper frei verformen kann und zu den Seiten hin nicht begrenzt wird. Daher werden bei der Deformation auch die seitlichen Grenzflächen 38 schräg nach außen verformt, im Vergleich zu der nicht deformierten Hornhaut 26 in
Anschließend können die deformierten anterioren und posterioren Grenzflächen 14, 16 des Lentikels 12 in einem Schritt S18 als Steuerdaten zum Steuern des Lasers bereitgestellt werden, um die Deformation der Hornhaut durch das Kontaktelement 28 auszugleichen.Subsequently, the deformed anterior and posterior boundary surfaces 14, 16 of the lenticle 12 can be provided in a step S18 as control data for controlling the laser in order to compensate for the deformation of the cornea by the
Jedoch ist die in
Hierbei ist der Volumenkörper der Hornhaut 26 nach der Deformation durch das Kontaktelement 28 dargestellt, wobei die seitlichen Grenzflächen 38 nicht wie bei der freien Hornhaut seitlich ausweichen können, sondern an der seitlichen Grenzfläche 38 zumindest teilweise fixiert sind. Hierbei kann angenommen werden, dass die seitliche Grenzfläche 38 einen Anfang (Limbus) einer Lederhaut (Sklera) darstellt, die nicht oder nur sehr gering komprimierbar ist. Der Limbus kann hier beispielsweise bei einer radialen Position (rx) von 6,5 Millimetern angenommen werden.Here, the volume body of the
Um diese Fixierung an der seitlichen Grenzfläche 38 zu berücksichtigen, kann vorgesehen sein, dass eine Deformation der Hornhaut 26 im freien Zustand durchgeführt wird, das heißt, eine Deformation, wie sie in
Alternativ oder zusätzlich kann zur Fixierung der seitlichen Grenzflächen 38 auch ein Transformationspunkt auf den jeweiligen Hornhautflächen 34, 36 vorgesehen sein, der sich außerhalb der initialen Position der Grenzflächen 38, beispielsweise links und rechts von den Grenzflächen 38 in
Vorzugsweise können auch Teilverformungen der seitlichen Grenzflächen 38 berücksichtigt werden, wobei hier durch den Skalierungsfaktor die Randpunkte nicht zurück auf die initiale Position, sondern auf eine Zwischenposition zurücktransformiert werden, also einem Punkt der seitlichen Grenzfläche 38, der sich zwischen der in
Bei der praktischen Anwendung zur Berücksichtigung der Deformation durch das Kontaktelement 28 kann somit beispielsweise ein Deformationskorrekturwert ermittelt werden, durch den eine geplante Brechkraftkorrektur skaliert werden kann, um einen Ausgleich der Deformation durch das Kontaktelement zu berechnen. Somit kann statt einer punktweisen Skalierung eine globale Transformation durchgeführt werden, die einen Ausgleich zur Deformation durch das Kontaktelement 28 bereitstellt und somit zu einer Verbesserung der Korrektur der Hornhaut 26 beiträgt.In the practical application for considering the deformation by the
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Deformationsmodell bereitgestellt werden kann, mit dem eine Deformation der Hornhaut 26 durch das Kontaktelement 28 berücksichtigt werden kann.Overall, the examples show how a deformation model can be provided by the invention, with which a deformation of the
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