DE102021130664A1

DE102021130664A1 - Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser einer Behandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021130664A1
Application number: DE102021130664.7A
Authority: DE
Inventors: Samuel Arba Mosquera; Tobias Kehrer
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für die Korrektur einer Hornhaut (26). Das Verfahren umfasst ein Ermitteln (S10) einer Hornhautgeometrie; ein Ermitteln (S12) einer zu erreichenden Korrektur, für die eine anteriore und eine posteriore Grenzfläche (14, 16) eines Lentikels (12) der Hornhaut (26) bestimmt werden; ein Bestimmen (S14) einer deformierten Hornhaut (26), die durch die Entfernung des Lentikels (12) aus der Hornhaut (26) erwartet wird, mittels eines Hornhautdeformationsmodells, in dem die Hornhaut (26) mit der ermittelten Hornhautgeometrie aus jeweiligen zentralen Hornhautflächen (34, 36) ausgebildet ist, wobei zur Bestimmung der deformierten Hornhaut ein Schließen eines Bereichs zwischen der anterioren (16) und posterioren Grenzfläche (14) modelliert wird, wodurch die zentralen Hornhautflächen (34, 36) verändert werden. Ferner erfolgt ein Ermitteln (S16) eines Deformationskorrekturwertes mittels der deformierten Hornhaut (26); ein Anpassen (S18) der zu erreichenden Korrektur mittels des Deformationskorrekturwerts; und ein Bereitstellen (S20) der Steuerdaten mit der angepassten zu erreichenden Korrektur.

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 Steuervorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens, einer Behandlungsvorrichtung mit mindestens einem augenchirurgischen Laser und mindestens eine Steuereinrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares 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.
Die Bestimmung welche Geometrie der zu entfernende Lentikel aufweisen soll, wird üblicherweise nach bekannten Standardmethoden durchgeführt, wobei hierfür beispielsweise eine zu korrigierende Brechkraft beziehungsweise Dioptriewert vorgegeben wird, mittels dem dann der zu entfernende Lentikel bestimmt werden kann. Insbesondere das „Zusammenfallen“ beziehungsweise Schließen der Hornhaut nach Entfernung des Lentikels ergibt hierbei die gewünschte Korrektur. Bei der Bestimmung einer Korrektur der Hornhaut, insbesondere bei einer Brechkraftkorrektur, die nach Standardmethoden durchgeführt wird, kann es jedoch zu leichten Abweichungen zum eigentlich geplanten Ergebnis kommen, da von einer idealisierten Hornhaut und nicht von einer individuellen Hornhaut ausgegangen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Steuerdaten zum Steuern eines Lasers bereitzustellen, in denen die zu erreichende Korrektur verbessert ermittelt wird.
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 das Verfahren 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 Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Korrektur einer Hornhaut (Cornea) 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 zu erreichenden Korrektur, wobei durch die zu erreichende Korrektur eine anteriore und eine posteriore Grenzfläche eines Lentikels der Hornhaut bestimmt werden. Des Weiteren erfolgt ein Bestimmen einer deformierten Hornhaut, die durch die Entfernung des Lentikels aus der Hornhaut erwartet wird, mittels eines Hornhautdeformationsmodells, das basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie ermittelt wird, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut mit der ermittelten Hornhautgeometrie durch einen Volumenkörper beschrieben wird, wobei der Volumenkörper aus jeweiligen zentralen Hornhautflächen zwischen einer anterioren Hornhautfläche und einer posterioren Hornhautfläche ausgebildet ist, und zur Bestimmung der deformierten Hornhaut ein Schließen eines Bereichs zwischen der anterioren und der posterioren Grenzfläche des Lentikels im Volumenkörper modelliert wird, das heißt eine Verformung der anterioren Grenzfläche des Lentikels auf die posteriore Grenzfläche des Lentikels, wodurch die Krümmungen der zentralen Hornhautflächen und die anteriore Hornhautkrümmung verändert wird. Anschließend erfolgt ein Ermitteln eines Deformationskorrekturwerts mittels der deformierten Hornhaut des Hornhautdeformationsmodells, der angibt, welche Korrektur gemäß der deformierten Hornhaut erreicht wird, wobei die zu erreichende Korrektur in Abhängigkeit von dem ermittelten Deformationskorrekturwert angepasst wird. Schließlich werden die Steuerdaten zum Steuern des Lasers bereitgestellt, die die angepasste zu erreichende Korrektur aufweisen.
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. Hierzu kann mittels herkömmlicher Methoden die zu erreichende Korrektur bestimmt werden, woraus sich die anteriore und posteriore Grenzfläche des Lentikels ergibt. Da diese zu erreichende Korrektur nach Standardmethoden jedoch im Endergebnis leicht von dem geplanten Korrekturwert abweichen kann, ist weiterhin vorgesehen, dass das Schließen der Hornhaut nach Entfernen des Lentikels durch ein Hornhautdeformationsmodell berechnet wird, welche die Hornhaut als Volumenkörper beschreibt, der die Hornhautgeometrie, insbesondere die individuelle Hornhautgeometrie des Patienten, aufweist. Durch das so modellierte Schließen der Hornhaut kann dann ermittelt werden, welcher Deformationskorrekturwert durch das Modell angenommen wird. Eine Abweichung zwischen diesem Deformationskorrekturwert und der geplanten zu erreichenden Korrektur kann dann verwendet werden, um die zuvor geplante Korrektur anzupassen, beispielsweise indem diese mit dem Unterschied skaliert wird und/oder ein Differenzbetrag gebildet wird.
Der Volumenkörper, der in dem Hornhautdeformationsmodell als Hornhaut modelliert wird, kann basierend auf der Euler Bernoulli Balkentheorie verformt werden, um die Deformation der Hornhaut nach Entfernen des Lentikels, insbesondere ein Verformen der anterioren Grenzfläche des Lentikels auf die posteriore Grenzfläche des Lentikels, zu beschreiben. Durch das Schließen der anterioren Grenzfläche des Lentikels auf die posteriore Grenzfläche ändern sich dabei auch die darüber liegenden zentralen Hornhautflächen, wodurch die gesamte Deformation des Volumenkörpers und damit der Hornhaut modelliert wird.
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 bei dem Schließen der Hornhaut nach der Entfernung des Lentikels gestreckt werden und die darüber werden gestaucht. 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). Nach der Entfernung des Lentikels kann die neutrale Hornhautfläche neu festgesetzt werden, in dem übrig gebliebenen Gewebe der Hornhaut. 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.
Basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie kann dann mathematisch berechnet werden, wie sich die zentralen Hornhautflächen nach der Entfernung des Lentikels verändern, insbesondere relativ zu der neutralen Hornhautfläche. Für diese Deformation wird bei dem Hornhautdeformationsmodell angenommen, dass sich die anteriore Grenzfläche des Lentikels auf die posteriore Grenzfläche, insbesondere auf die Krümmung der posterioren Grenzfläche, verändert, wobei diese Veränderung gemäß der Euler-Bernoulli-Balkentheorie für die jeweiligen zentralen Hornhautflächen berechnet werden kann und somit eine globale Veränderung des Volumenkörpers ermittelt werden kann.
Entsprechend der so ermittelten Deformation des Volumenkörpers und der anterioren auf die posteriore Grenzfläche des Ventikels kann anhand der geänderten zentralen Hornhautflächen berechnet werden, welche Korrektur sich auf Basis der Differenz zwischen der Krümmung der anterioren Hornhautfläche vor dem Eingriff und der anterioren Hornhautfläche nach der Entfernung des Lentikels und des Schließens des Lochs, das der Lentikel in der Hornhaut nach der Entfernung hinterlässt, ergibt. Dieser Deformationskorrekturwert, der durch das Hornhautdeformationsmodell berechnet wird, kann dann mit der geplanten zu erreichenden Korrektur verglichen werden, wobei ein möglicher Unterschied mittels Anpassung der zu erreichenden Korrektur ausgeglichen werden kann. Der Deformationskorrekturwert kann vorzugsweise ein einzelner Wert sein, mit dem der ursprünglich geplante Lentikel skaliert werden kann, um die Korrektur anzupassen.
Die Steuerdaten, die die angepasste zu erreichende Korrektur aufweisen, 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 Korrekturwert und damit den angepassten Lentikel aus der Hornhaut abtrennen kann.
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 abzüglich des Lentikels bei der Deformation angenommen wird. Das heißt, dass sich das Hornhautvolumen bei der Deformation bis auf das Volumen des Lentikels nicht oder nur geringfügig ändert.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass Deformationseffekte, die durch die Entfernung des Lentikels entstehen, ausgeglichen beziehungsweise berücksichtigt werden können, was zu einer verbesserten Korrektur der Hornhaut führt.
Die Erfindung umfasst auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch den Deformationskorrekturwert eine geplante Brechkraftkorrektur angepasst wird. Mit anderen Worten kann die zu erreichende beziehungsweise geplante Korrektur eine Brechkraftkorrektur, also ein Dioptriewert, sein, der ausgeglichen werden soll. Hierbei können mittels bekannter Methoden die anterioren und posterioren Grenzflächen des Lentikels für die geplante Brechkraftkorrektur bestimmt werden, wobei mittels des Verfahrens und dem daraus ermittelten Deformationskorrekturwert die Brechkraftkorrektur und damit der zu entfernende Lentikel auf die individuelle Hornhaut des Patienten angepasst werden kann. Das heißt, dass die geplante Brechkraftkorrektur mittels des Deformationskorrekturwerts, der durch das Hornhautdeformationsmodell ermittelt wird, skaliert werden oder mittels eines Differenzbetrags durch den Deformationskorrekturwert berechnet werden kann, 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 die individuelle deformiert Hornhaut zu erhalten.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch den Deformationskorrekturwert ein geplanter Lentikeldurchmesser angepasst 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 die individuelle Hornhaut zu berücksichtigen. Somit kann eine globale Transformation des Lentikeldurchmessers, vorzugsweise mit einem einzelnen Deformationskorrekturwert, erreicht werden.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Lentikels durch die Deformation des Volumenkörpers frei 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 können sich die Ränder des Lentikels, das heißt die seitliche Grenzfläche, nicht frei im Hornhautvolumen verschieben, da diese vom Hornhautgewebe begrenzt werden. In dieser Ausgestaltungsform wird eine vereinfachte Betrachtung der Hornhaut und des Lentikels angenommen, indem der Lentikel als freier Körper im Raum angenommen wird, dessen seitliche Grenzfläche sich bei der Deformation durch das Schließen der Hornhaut innerhalb der Hornhaut bewegen kann. Somit kann sich die seitliche Grenzfläche durch Deformation, insbesondere in Radialrichtung seitlich, ungehindert ausdehnen beziehungsweise verformen. Mit der seitlichen Grenzfläche sind dabei Punkte beziehungsweise die Flächen gemeint, die den Lentikel in Radialrichtung seitlich begrenzen. Insbesondere kann die seitliche Grenzfläche an Rand der anterioren und/oder posterioren Grenzfläche angeordnet sein, vorzugsweise an der in Radialrichtung größeren der beiden, wobei die seitliche Grenzfläche vertikal beziehungsweise senkrecht zu einer Oberfläche der Hornhaut sein kann. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Vereinfachung des Hornhautdeformationsmodells ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Lentikels 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, insbesondere im Bereich des Lentikels, nicht frei im Raum verformbar ist und zumindest an der seitlichen Grenzfläche des Lentikels, zumindest teilweise begrenzt wird. In dieser Ausgestaltungsform wird angenommen, dass die Hornhaut beim Schließen des Lentikels am Rand (seitliche Grenzfläche) des Lentikels 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. 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 des Hornhautgewebes 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 der Hornhaut 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 Deformationskorrekturwertes weiter verbessern kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Lentikels bei der Deformation des Volumenkörpers an zumindest einer initialen Position der Grenzfläche fixiert wird. Mit anderen Worten kann die seitliche Grenzfläche, die den Lentikel in Radialrichtung seitlich begrenzt, an zumindest einer Position fest sein. So kann in dem Hornhautdeformationsmodell angenommen werden, dass die Hornhaut sich an dieser Position nicht komprimieren lässt und sich somit der Bereich des entfernten Lentikels im Volumenkörper an dieser Position nicht zu den Seiten hin ausweichen kann, wenn dieser sich Schließt. Mit der initialen Position ist hierbei die Position der Grenzfläche gemeint, die diese vor der Entfernung des Lentikels 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 der deformierten Hornhaut weiter verbessert werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche des Lentikels 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 an diesen Positionen seitlich fest und als nicht komprimierbar in dem Auge angesehen wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zur Fixierung des Lentikels an der zumindest einen Position der Grenzfläche ein Transformationspunkt auf der jeweiligen Hornhautfläche beziehungsweise anterioren und/oder posterioren Grenzfläche des Lentikels 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 Deformation des Volumenkörpers mittels eines Skalierungsfaktors auf eine initiale Position, die der Transformationspunkt vor der 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 befindet. Der Transformationspunkt kann dabei für eine jeweilige Hornhautfläche des Volumenkörpers vorgegeben werden, vorzugsweise auf einer Verlängerung der anterioren und/oder posterioren Grenzfläche. Durch den Skalierungsfaktor können so nach der 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 an dem Rand des Lentikels 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.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass zur Fixierung des Lentikels 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 am Rand des Lentikels 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. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Deformation unter Berücksichtigung einer Fixierung des Volumenkörpers an der gesamten seitlichen Grenzfläche des Lentikels durchgeführt werden kann, was die Situation im realen Auge besser nachbilden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zusätzlich eine Seitenfläche des Volumenkörpers an einem Anfang einer Lederhaut (Sklera) des Auges fixiert wird. Insbesondere kann bei einem Schließen des Bereichs des Lentikels der Volumenkörper als Ganzes verformt werden, wodurch sich auch die Seitenfläche des Volumenkörpers, die die Hornhaut in Radialrichtung seitlich zu der Lederhaut des Auges begrenzt, verformen würde. Mit anderen Worten würde sich in dem Hornhautdeformationsmodell die Deformation, die durch das Schließen des Lentikels entsteht, bis zu der Seitenfläche des Volumenkörpers fortpflanzen. Im realen Auge ist die Seitenfläche der Hornhaut jedoch durch die Lederhaut begrenzt, die sich nicht oder nur sehr gering ausdehnen kann. Daher ist in dieser Ausgestaltungsform vorgesehen, dass zusätzlich der Volumenkörper an seiner Seitenfläche fixiert ist. Das kann beispielsweise durch einen zusätzlichen Skalierungsfaktor berücksichtigt werden, der die Randpunkte der Seitenfläche nach der Deformation auf die initialen Positionen zurückskaliert. Diese Ausgestaltungsform ergibt den Vorteil, dass eine reale Situation im Auge besser berücksichtigt werden kann, was eine Bestimmung des Deformationskorrekturwertes weiter verbessert.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch den Volumenkörper des Hornhautdeformationsmodells die Hornhautflächen der Hornhaut und die Grenzflächen des Lentikels als Ellipsoide beschrieben werden, wobei für das Schließen des Bereichs zwischen der anterioren und der posterioren Grenzfläche des Lentikels das anteriore Ellipsoid auf eine Krümmung des Ellipsoids des posterioren Lentikels verformt wird. Hierdurch passen sich auch die Ellipsoide der Hornhautflächen, insbesondere die anteriore Hornhautfläche, entsprechend an, wodurch der deformierte Volumenkörper beziehungsweise die deformierte Hornhaut entsteht. 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 sind die Grenzflächen des Lentikels und die zentralen Hornhautflächen als jeweilige Ellipsoide beschrieben. 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.
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.
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.
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 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.
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 Steuereinrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt die Verfahrensschritte gemäß dem ersten 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:
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 mit dem zu entfernenden Lentikel;
3c der deformierte Volumenkörper nach Schließen des Lentikels.

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 18 für die Abtrennung eines durch Steuerdaten definierten Lentikels 12 aus einer Hornhaut (Kornea) 26 mittels Photodisruption und/oder Ablation, wobei die Hornhaut 26 in Richtung einer optischen Achse durch eine anteriore Hornhautfläche 30 und eine posteriore Hornhautfläche 32 begrenzt ist. Zur Abtrennung des Lentikels 12 sind in den Steuerdaten eine posteriore Grenzfläche 14 und eine anteriore Grenzfläche 16 des Lentikels 12 vorgegeben, auf denen eine Kavitationsblasenbahn zur Abtrennung des Lentikels 12 aus der Hornhaut 26 erzeugt werden kann. Man erkennt, dass neben dem Laser 18 eine Steuereinrichtung 20 für den Laser 18 ausgebildet sein kann, sodass dieser gepulste Laserpulse beispielsweise in einem vordefinierten Muster zur Erzeugung der Grenzflächen 14, 16 abgeben kann. Alternativ kann die Steuereinrichtung 20 eine in Bezug auf die Behandlungsvorrichtung 10 externe Steuereinrichtung 20 sein.
Des Weiteren zeigt die 1, dass der durch den Laser 18 erzeugte Laserstrahl 24 mittels einer Strahleinrichtung 22, nämlich einer Strahlablenkungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Rotationscanner, in Richtung der Hornhaut 26 abgelenkt wird. Die Strahlablenkvorrichtung 22 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 20 gesteuert, um die Grenzflächen 14, 16, vorzugsweise auch Inzisionen oder Schnitte, entlang von vorgegebenen Inzisionsverläufen zu erzeugen.
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.
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.
Die Planung der zu erreichenden Korrektur und damit die Geometrie des zu entfernenden Lentikels 12 wird üblicherweise nach Standardmethoden durchgeführt, wobei eine Brechkraftkorrektur und/oder ein Lentikeldurchmesser geplant wird, und sich daraus dann die anteriore und posteriore Grenzfläche 14, 16 des Lentikels 12 ergeben. Nachteilig daran ist, dass dabei eine Standard-Hornhaut angenommen wird und insbesondere das Schließen des Bereichs, an dem sich der Lentikel 12 befunden hat, nicht individuell modelliert wird. Um dieses Schließen zu berücksichtigen, werden daher vorzugsweise die in 2 gezeigten Verfahrensschritte durchgeführt.
In 2 ist ein schematisches Verfahrensdiagramm zum Bereitstellen von Steuerdaten für den Laser 18 der Behandlungsvorrichtung 10 zur Korrektur der Hornhaut 26 dargestellt, wobei durch das Verfahren die Deformation der Hornhaut 26 durch das Schließen des Bereichs, an dem sich der zu entfernende Lentikel 12 befunden hat, berücksichtigt werden kann. Die Verfahrensschritte können vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 20 durchgeführt werden, die separat zur Behandlungsvorrichtung 10 ist und/oder die in die Behandlungsvorrichtung 10 integriert sei kann. In einem Schritt S10 kann eine Hornhautgeometrie des Auges aus vorbestimmten Untersuchungsdaten ermittelt werden, wobei die Hornhautgeometrie zumindest eine anteriore Hornhautkrümmung der anterioren Hornhautfläche 30 umfasst. In einem Schritt S12 kann eine zu erreichende Korrektur, beispielsweise mittels Standardmethoden, ermittelt werden, wobei durch die zu erreichende Korrektur eine anteriore Grenzfläche 16 und eine posteriore Grenzfläche 14 eines Lentikels 12 der Hornhaut 26 bestimmt werden, der zur Korrektur der Hornhaut entfernt werden soll. Die anterioren und posterioren Grenzflächen 14, 16 können vorzugsweise basierend auf der zuvor ermittelten Hornhautgeometrie bestimmt werden.
In einem Schritt S14 kann dann ermittelt werden, wie sich die Hornhaut 26 durch die Entfernung des Lentikels 12 verändert. Dafür kann die 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 Grenzfläche 16 des Lentikels auf die posteriore Grenzfläche 14 des Lentikels 12 gedrückt wird, wodurch sie die Krümmungen der darüber befindlichen Hornhautflächen 30, 34 verändern.
Zur Veranschaulichung des Hornhautdeformationsmodells ist der Volumenkörper der Hornhaut 26 in den 3a bis 3c dargestellt. Hierbei zeigt die 3a beispielsweise den Volumenkörper der Hornhaut 26 in einem Zustand vor der Deformation. Der Volumenkörper kann dabei in Richtung der optischen Achse von der anterioren Hornhautfläche 30 und der posterioren Hornhautfläche 32 begrenzt werden und in Radialrichtung (seitlich) von der Seitenfläche 38. Hierbei können die anteriore Hornhautfläche 30 und die posteriore Hornhautfläche 32 als Hornhautellipsoid bereitgestellt sein, wobei in dieser Fig. zur Veranschaulichung ein zweidimensionaler Querschnitt durch den Volumenkörper gezeigt ist und der Volumenkörper in einer dreidimensionalen Form vorliegen kann, insbesondere rotationssymmetrisch. Alternativ kann der Volumenkörper auch von der Rotationssymmetrie abweichen und eine unregelmäßige Form aufweisen.
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 34, 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 in Relation zu dieser neutralen Hornhautfläche 34 im Hornhautdeformationsmodell beschrieben werden.
Vorzugsweise kann somit ein Krümmungsradius einer jeweiligen zentralen Hornhautflächen 36 mittels des Hornhautdeformationsmodells gemäß der Formel $\frac{1}{r_{cent, pre}} = (\frac{q}{r_{ca}} + \frac{1 - q}{r_{cp}})$
beschrieben werden, wobei diese den Krümmungsradius der zentralen Hornhautfläche 36 vor der Deformation (r_cent,pre) bereitstellt. Dabei beschreibt r_ca den Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche 30 und r_cp den Krümmungsradius der posterioren Hornhautfläche 32. Die Variable q beschreibt eine relative Position der zentralen Hornhautfläche 36 zu der neutralen Hornhautfläche 34, wobei q ein Wert zwischen 0 und 1 annehmen kann. Vorzugsweise kann sich nach der Entfernung des Lentikels 12 aus der Hornhaut 26 in dem Hornhautdeformationsmodell die neutrale Hornhautfläche 34 verschieben und nur der obere Teil des Volumenkörpers betrachtet werden, also der Teil zwischen der anterioren Hornhautfläche 30 und der anterioren Grenzfläche 16.
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 36 mit der Formel $z_{cent, pre} (r_{x}) = (q - 1) d_{c c} - \frac{r_{x}^{2}}{2} (\frac{q}{r_{ca}} + \frac{1 - q}{r_{cp}})$
beschrieben werden, wobei rx eine Radialposition ausgehend von der Mitte der Hornhaut 26 beschreibt und dcc eine zentrale Dicke der Hornhaut 26 an dem höchsten Punkt beziehungsweise Wendepunkt der Hornhaut 26.
Bei der Deformation der Hornhaut 26 durch das Schließen des Bereichs des Lentikels in dem Hornhautdeformationsmodell vorgesehen sein, dass der Krümmungsradius der anterioren Grenzfläche 16 an einen Krümmungsradius der anterioren Grenzfläche 14 anpasst wird, was beispielsweise in 3b dargestellt ist. Hierbei kann sich die anteriore Grenzfläche 16 nach unten auf die posteriore Grenzfläche 14 bewegen, wobei somit auch die über der anterioren Grenzfläche befindlichen Hornhautflächen angepasst werden, insbesondere die neutrale Hornhautfläche 34 und die anteriore Hornhautfläche 30. Somit ergibt sich der Volumenkörper der in 3c dargestellt ist, wobei hier der Volumekörper nach Schließen des Lentikels gezeigt ist. Hierbei bleibt jedoch gemäß der Euler-Bernoulli-Balkentheorie weiterhin berücksichtigt, dass die neutrale Hornhautfläche 34 die gleiche Fläche aufweist, wie vor der Deformation.
In einem vereinfachten Fall kann angenommen werden, dass sich die seitliche Grenzfläche 28 des Lentikels 12 frei verformen und innerhalb des Volumenkörpers ausdehnen kann. Da sich die seitliche Grenzfläche 28 des Lentikels 12 in einer realen Situation jedoch nicht frei in der Hornhaut bewegen kann, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass dies in dem Hornhautdeformationsmodell berücksichtigt wird und der Lentikel 12 an der seitlichen Grenzfläche 28 an zumindest einer Position, vorzugsweise an der gesamten seitlichen Grenzfläche 28 fixiert wird.
Um dies zu modellieren, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Deformation des Volumenkörpers der Hornhaut 26 und des Lentikels 12 im freien Zustand durchgeführt wird, wobei jeweilige Randpunkte des Lentikels 12 nach der Deformation beziehungsweise dem Schließen des Bereichs des Lentikels 12 mittels eines Skalierungsfaktors auf die initiale Position der seitlichen Grenzfläche 28 zurücktransformiert werden und somit die Randpunkte der seitlichen Grenzfläche 28 des Lentikels 12 in die ursprüngliche Position zurücktransformiert werden. Das hat den Vorteil, dass auch morphologisch vorhandene Randbedingungen in der Hornhaut 26 berücksichtigt werden können, was das Hornhautdeformationsmodell verbessert.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Fixierung der seitlichen Grenzfläche 28 auch ein Transformationspunkt vorgesehen sein, der sich außerhalb der initialen Position der Grenzfläche 28, beispielsweise links und rechts von der Grenzfläche 28 in 3b, befindet, wobei dieser mit deformiert wird und nach der Deformation auf die initiale Position des jeweiligen Transformationspunktes mittels des Skalierungsfaktors zurücktransformiert wird, wobei anschließend nur der Bereich berücksichtigt wird, der sich innerhalb der seitlichen Grenzfläche 28 befindet. Mit anderen Worten kann die Skalierung an einem Transformationspunkt beziehungsweise Stützpunkt, der sich außerhalb der seitlichen Grenzfläche 28 befindet, durchgeführt werden, wodurch sich Artefakte an der seitlichen Grenzfläche 28 reduzieren lassen.
Vorzugsweise können auch Teilverformungen der seitlichen Grenzfläche 28 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 sich zwischen der initialen Position der seitlichen Grenzfläche 28 und einer Position bei einer frei angenommenen Verformung der seitlichen Grenzfläche 28 befindet. Hierdurch wird beispielsweise berücksichtigt, dass das Gewebe der Hornhaut 26 zumindest teilweise komprimiert werden kann, was die Hornhaut 26 in dem Hornhautdeformationsmodell noch besser beschreibt.
In einem Schritt S16 kann dann anhand des ermittelten deformierten Volumenkörpers, der nach dem Schließen des Bereichs zwischen der anterioren und posterioren Grenzfläche 14, 16 erhalten wird, also dem Volumenkörper, der in 3c dargestellt ist, ein Deformationskorrekturwert ermittelt werden, der angibt, welche Korrektur gemäß dem Hornhautdeformationsmodell durch die Entfernung des Lentikels 12 zu erwarten ist. Insbesondere kann der Deformationskorrekturwert von der initial geplanten Korrektur abweichen.
In einem Schritt S18 kann daher die zu erreichende Korrektur mit der ermittelten Abweichung des Deformationskorrekturwertes angepasst werden, um die Korrektur der Hornhaut 26 auf das ursprünglich geplante Behandlungsergebnis anzupassen, indem beispielsweise eine geplante Brechkraftkorrektur mit einem Differenzfaktor skaliert wird. Mit anderen Worten kann zum Beispiel durch den Deformationskorrekturwert eine um 10 % zu niedrige Korrektur im Vergleich zu der ursprünglich geplanten Brechkraftkorrektur ermittelt werden, wobei die ursprünglich geplante Brechkraftkorrektur dann um diese 10 % erhöht werden kann, um den Effekt auszugleichen. Insbesondere kann somit statt einer punktweisen Skalierung eine globale Anpassung der Brechkraftkorrektur durchgeführt werden, die das Schließen der Hornhaut 26 beschreibt und somit zu einer Verbesserung der Korrektur der Hornhaut 26 beiträgt.
Schließlich können in einem Schritt S20 die Steuerdaten zum Steuern des Lasers 18 bereitgestellt werden, die die angepasste zu erreichende Korrektur umfassen.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Deformationsmodell bereitgestellt werden kann, mittels dem ein Schließen der Hornhaut 26 nach Entfernen des Lentikels 12 beschrieben werden kann.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser (18) einer Behandlungsvorrichtung (10) für die Korrektur einer Hornhaut (26) eines menschlichen oder tierischen Auges, wobei das Verfahren die folgenden, durch eine Steuereinrichtung (20) durchgeführten Schritte aufweist: - Ermitteln (S10) einer Hornhautgeometrie des Auges aus vorbestimmten Untersuchungsdaten, wobei die Hornhautgeometrie zumindest eine anteriore Hornhautkrümmung umfasst; - Ermitteln (S12) einer zu erreichenden Korrektur, wobei durch die zu erreichende Korrektur eine anteriore und eine posteriore Grenzfläche (14, 16) eines Lentikels (12) der Hornhaut (26) bestimmt werden; - Bestimmen (S14) einer deformierten Hornhaut (26), die durch die Entfernung des Lentikels (12) aus der Hornhaut (26) erwartet wird, mittels eines Hornhautdeformationsmodells, das basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie ermittelt wird, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut (26) mit der ermittelten Hornhautgeometrie durch einen Volumenkörper beschrieben wird, wobei der Volumenkörper aus jeweiligen zentralen Hornhautflächen (34, 36) zwischen einer anterioren Hornhautfläche (30) und einer posterioren Hornhautfläche (32) ausgebildet ist, und zur Bestimmung der deformierten Hornhaut ein Schließen eines Bereichs zwischen der anterioren (16) und der posterioren Grenzfläche (14) des Lentikels (12) im Volumenkörper modelliert wird, wodurch die Krümmungen der zentralen Hornhautflächen (34, 36) und die anteriore Hornhautkrümmung verändert wird; - Ermitteln (S16) eines Deformationskorrekturwertes mittels der deformierten Hornhaut (26) des Hornhautdeformationsmodells, der angibt, welche Korrektur gemäß der deformierten Hornhaut erreicht wird; - Anpassen (S18) der zu erreichenden Korrektur in Abhängigkeit von dem ermittelten Deformationskorrekturwert; - Bereitstellen (S20) der Steuerdaten zum Steuern des Lasers (18), die die angepasste zu erreichende Korrektur aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch den Deformationskorrekturwert eine geplante Brechkraftkorrektur angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch den Deformationskorrekturwert ein geplanter Lentikeldurchmesser angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche (28) des Lentikels (12) durch die Deformation des Volumenkörpers frei verformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche (28) des Lentikels (12) bei der Deformation des Volumenkörpers in eine Zwischenposition verformt wird, wobei sich die Zwischenposition zwischen einer initialen Position der seitlichen Grenzfläche (28) und einer Position der Grenzfläche (28) bei einer freien Verformung der Grenzfläche (28) befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche (28) des Lentikels (12) bei der Deformation des Volumenkörpers an zumindest einer initialen Position der Grenzfläche (28) fixiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Hornhautdeformationsmodell eine in einer Radialrichtung seitliche Grenzfläche (28) des Lentikels (12) bei der Deformation des Volumenkörpers an einer initialen Position der gesamten seitlichen Grenzfläche (28) fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei zur Fixierung des Lentikels (12) an der zumindest einen Position der Grenzfläche (28) ein Transformationspunkt auf der jeweiligen Hornhautfläche vorgegeben wird, der sich in Radialrichtung betrachtet außerhalb der initialen Position der Grenzfläche (28) befindet, wobei der Transformationspunkt nach der Deformation durch einen Skalierungsfaktor auf eine initiale Position des Transformationspunktes vor der 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 (28) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei zur Fixierung des Lentikels (12) an der initialen Position der gesamten seitlichen Grenzfläche (28) 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 (28) zurücktransformiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei zusätzlich eine Seitenfläche (38) des Volumenkörpers an einem Anfang einer Lederhaut des Auges fixiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch den Volumenkörper des Hornhautdeformationsmodells die Hornhautflächen (30, 32, 34, 36) der Hornhaut (26) und die Grenzflächen (14, 16) des Lentikels (12) als Ellipsoide beschrieben werden, wobei für das Schließen des Bereichs zwischen der anterioren (16) und der posterioren Grenzfläche (14) des Lentikels (12) das anteriore Ellipsoid auf eine Krümmung des Ellipsoids des posterioren Lentikels verformt wird.
Steuereinrichtung (20), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
Behandlungsvorrichtung (10) mit mindestens einem augenchirurgischen Laser (18) für die Abtrennung eines Lentikels (12) mit vordefinierten Grenzflächen (14, 16) aus einem menschlichen oder tierischen Auge durch Kavitationsblasen und mindestens einer Steuereinrichtung (20) nach Anspruch 12.
Behandlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (18) geeignet ist 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 KHz, vorzugsweise zwischen 100 KHz und 100 MHz, abzugeben.
Behandlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) - mindestens eine Speichereinrichtung zur zumindest temporären Speicherung von mindestens einem Steuerdatensatz aufweist, wobei der oder die Steuerdatensätze Steuerdaten zur Positionierung und/oder zur Fokussierung einzelner Laserpulse in der Hornhaut umfassen; und - mindestens eine Strahleinrichtung (22) zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls (24) des Lasers umfasst.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Steuereinrichtung (20) gemäß Anspruch 12 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 16 gespeichert ist.