DE102022112296A1

DE102022112296A1 - Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser einer Behandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022112296A1
Application number: DE102022112296.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Kehrer; Samuel Arba Mosquera
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-11-23
Also published as: CN117064632A; US20230372155A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser (18) einer Behandlungsvorrichtung (10) für die Korrektur einer Hornhaut (26), umfassend ein Ermitteln (S10) einer Auswirkung von einer Deformation der Hornhaut (26) auf vorgegebene Hornhautparameter mittels eines Hornhautdeformationsmodells, wobei durch das Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut (26) in einem deformierten und nicht-deformierten Zustand modellierbar ist, wobei zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation Werte von vorgegebenen Hornhautparametern im nicht-deformierten Zustand der Hornhaut (26) variiert werden und die Auswirkung dieser Variation auf Werte der Hornhautparameter im deformierten Zustand der Hornhaut (26) ermittelt wird; ein Bestimmen (S12) der wichtigsten Hornhautparameter für eine Behandlung und/oder Deformation der Hornhaut (26) in Abhängigkeit von einer Größe der ermittelten Auswirkung; ein Anpassen (S14) zumindest einer vorgegebener Fitfunktion als Ausgleichsfunktion der Deformation an die Werte der wichtigsten Hornhautparameter; ein Berechnen (S16) eines deformationskorrigierten Behandlungswerts mittels der Ausgleichsfunktion; und ein Bereitstellen (S18) des deformationskorrigierten Behandlungswerts für die Behandlungsvorrichtung (10).

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.
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 einen optischen Durchbruch 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 ursprünglich geplante Behandlung fehlerbehaftet sein kann.
Des Weiteren wird die Bestimmung, welche Geometrie der zu entfernende Lentikel aufweisen soll, üblicherweise nach bekannten Standardmethoden durchgeführt, wobei hierfür beispielsweise eine zu korrigierende Brechkraft beziehungsweise ein Dioptriewert vorgegebenen 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 der Korrektur der Hornhaut, insbesondere bei einer Brechkraftkorrektur, die nach Standardmethoden durchgeführt wird, kann es jedoch zu leichten Abweichungen zum eigentlich geplanten Ergebnis kommen, da bei dem Schließen der Hornhaut von einer idealisierten Hornhaut ausgegangen wird.
Die oben genannten Verformungseffekte der Hornhaut, insbesondere aufgrund des Kontaktelements oder durch das nicht exakt modellierte Schließen der Hornhaut nach Entfernung des Lentikels, kann bei einer Kumulation dieser Fehler zu unerwünschten Abweichungen des Behandlungsergebnisses führen. Daher ist man bestrebt, diese Effekte im Vorhinein zu berücksichtigen und auszugleichen, wobei die Bestimmung dieses Ausgleichs oftmals sehr kompliziert und zeitaufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ausgleich von Verformungseffekten der Hornhaut zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, das erfindungsgemäße Computerprogramm sowie das erfindungsgemäße computerlesbare Medium gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Behandlungsvorrichtung, der Steuereinrichtung, des Computerprogramms und des computerlesbaren Mediums und umgekehrt anzusehen sind.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten für einen Laser einer Behandlungsvorrichtung für die Korrektur einer Hornhaut eines menschlichen oder tierischen Auges, wobei das Verfahren die folgenden, durch zumindest 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. In dem Verfahren erfolgt durch die Steuereinrichtung ein Ermitteln einer Auswirkung von einer Deformation der Hornhaut auf vorgegebene Hornhautparameter mittels eines Hornhautdeformationsmodells, wobei durch das Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut in einem deformierten und nicht-deformierten Zustand modellierbar ist, wobei zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation Werte von mehreren vorgegebenen Hornhautparametern im nicht-deformierten Zustand der Hornhaut variiert werden und die Auswirkung dieser Variation auf Werte der Hornhautparameter im deformierten Zustand der Hornhaut ermittelt wird. Anschließend erfolgt ein Bestimmen der wichtigsten Hornhautparameter für eine Behandlung und/oder Deformation der Hornhaut in Abhängigkeit von einer Größe der ermittelten Auswirkung, ein Anpassen einer oder mehrerer jeweilig vorgegebener Fitfunktionen an die Werte der wichtigsten Hornhautparameter, wobei die eine angepasste Fitfunktion eine Ausgleichsfunktion zum Ausgleich der Deformation bereitstellt oder die mehreren angepassten Fitfunktionen zu der Ausgleichsfunktion zusammengesetzt werden. Dann erfolgen ein Berechnen eines deformationskorrigierten Behandlungswerts mittels der Ausgleichsfunktion und präoperativer Werte der wichtigsten Hornhautparameter und ein Bereitstellen des deformationskorrigierten Behandlungswerts als Steuerdaten für die Behandlungsvorrichtung.
Mit anderen Worten wird zunächst modelliert, wie sich Hornhautparameter durch die Deformation der Hornhaut verändern, wobei dies mittels eines Hornhautdeformationsmodels berechnet beziehungsweise simuliert werden kann. Das Hornhautdeformationsmodel ermöglicht es, die Hornhaut in einem deformierten und einem nicht-deformierten Zustand zu modellieren. So kann beispielsweise die Deformation durch ein Kontaktelement modelliert werden und/oder das Schließen der Hornhaut nach Entfernen des Lentikels und die damit einhergehende Deformation durch Zusammenfallen der restlichen Hornhautschichten. Das heißt, dass ein Wert (Hornhautwert) eines Hornhautparameters, beispielsweise ein Krümmungsradius der Hornhaut, im nicht-deformierten Zustand vorgegeben werden kann und mittels des Hornhautdeformationsmodels ermittelt werden kann, welche Auswirkung die Deformation der Hornhaut auf diesen und die Werte der weiteren Hornhautparameter und somit auf ein geplantes Behandlungsergebnis hat.
Hornhautparameter können beispielsweise Geometrien der Hornhaut und/oder des abzutrennenden Lentikels umfassen, die sich vor und nach der Deformation ändern können. Die Deformation beziehungsweise der Grad der Deformation kann vorbestimmt oder vorgegeben sein, zum Beispiel durch einen bekannten Krümmungsradius eines Kontaktelements. Das Kontaktelement kann beispielsweise eine plan-konkave Form, eine plan-parallele Form oder eine konvex-konkave Form aufweisen. Das Ermitteln der Auswirkung von der Deformation der Hornhaut auf die vorgegebenen Hornhautparameter kann beispielsweise in Form einer Tabelle erfolgen, in der ein vorgegebener Hornhautparameter, vorzugsweise mehrere Hornhautparameter, variiert werden, wobei die jeweiligen Werte der weiteren Hornhautparameter, für den deformierten Zustand in der Hornhaut durch das Hornhautdeformationsmodell ermittelt werden und für jede Variation abgespeichert werden, vorzugsweise in einem Verhältnis, wie sich die jeweiligen Werte im deformierten und nicht-deformiert Zustand zueinander verändern.
Zum Beispiel kann ein Hornhautparameter der Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche sein, für den zunächst ein Wert, beispielsweise 7 mm, angenommen wird. Mit dem Hornhautdeformationsmodell kann dann bestimmt werden, wie sich die weiteren Hornhautparameter, zum Beispiel der Krümmungsradius der anterioren Grenzfläche des Lentikels, bei einer Deformation der Hornhaut verändert, wenn die 7 mm Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche als Ausgangspunkt angenommen wird. Als Nächstes kann der Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche variiert werden, was bedeutet, dass ein zweiter Wert, beispielsweise 8 mm, angenommen wird und anschließend wieder die entsprechenden Werte ermittelt und abgespeichert werden. Diese Variation kann vorzugsweise für mehrere Werte, insbesondere einen vorgegebenen Wertebereich, durchgeführt werden, um die Auswirkung der Deformation der vorgegebenen Hornhautparameter zu bestimmen.
Als Hornhautdeformationsmodell kann jedes Modell verwendet werden, das die Hornhaut und insbesondere die Hornhautparameter im deformierten und nicht-deformierten Zustand beschreiben kann, wobei vorzugsweise als Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut als ein Volumenkörper beschrieben wird, der basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie verformt wird, um die jeweiligen Hornhautparameter und die Auswirkungen auf die Hornhautwerte zu ermitteln. Ein Hornhautdeformationsmodell, das auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie basiert, hat sich als besonders geeignet für die Nachbildung dieser Verformungseffekte erwiesen. Die Steuereinrichtung, die zum Bestimmen der Auswirkung der Deformation vorgesehen ist, kann zu der Behandlungsvorrichtung gehören oder eine zu der Behandlungsvorrichtung separate Steuereinrichtung sein.
Anschließend kann aus der ermittelten Auswirkung von der Deformation bestimmt werden, welche Hornhautparameter den größten Einfluss auf eine vorgegebene Behandlung und/oder vorgegebene Deformation der Hornhaut aufweisen, wodurch die wichtigsten Hornhautparameter ermittelt werden können. Das bedeutet, dass eine Rangliste auf Basis der durch das Hornhautdeformationsmodell festgestellten Abweichung erstellt werden kann, wobei die wichtigsten Hornhautparameter je nach Behandlung und/oder Art der Deformation unterschiedlich sein können. So kann beispielsweise bei einer Deformation, die durch ein Kontaktelement hervorgerufen wird, eine anterioren Hornhautfläche und/oder eine anterioren Grenzfläche des Lentikels die größte Auswirkung auf die weiteren Hornhautparameter zeigen. Vorzugsweise können zumindest die zwei wichtigsten Hornhautparameter ermittelt werden.
Des Weiteren kann an die Werte der wichtigsten Hornhautparameter eine oder mehrere Fitfunktionen angepasst werden. Mit anderen Worten kann beispielsweise eine einzelne Fitfunktion an die Werte der jeweils wichtigsten Hornhautparameter gefittet werden oder für die wichtigsten Hornhautparameter kann jeweils eine eigene Fitfunktion verwendet werden, wobei die jeweiligen Fitfunktionen dann anschließend zu einer Ausgleichsfunktion zusammengesetzt werden können. Als Fitfunktion kann hierfür vorzugsweise eine Polynomfunktion verwendet werden, insbesondere ein Polynom zweiter Ordnung.
Die eine oder die mehreren Fitfunktionen können dann der Behandlungsvorrichtung als Ausgleichsfunktion zum Ausgleich der Deformation bereitgestellt werden, wobei präoperative Werte der Hornhautparameter, die aus vorbestimmten Untersuchungsdaten stammen, in die Ausgleichsfunktion eingesetzt werden können, um deformationskorrigierte Behandlungswerte für jeweilige Hornhautparameter zu erhalten. Vorzugsweise wird diese Ausgleichsfunktion der Steuereinrichtung der Behandlungsvorrichtung bereitgestellt, so dass die Behandlungsvorrichtung nur die Ausgleichsfunktion benötigt und die Ermittlung der Auswirkung der Deformation und das Bestimmen der wichtigsten Hornhautparameter nur einmalig, insbesondere auf einer zu der Behandlungsvorrichtung separaten Steuereinrichtung, durchgeführt werden kann.
Das bedeutet, dass nach dem Ermitteln der Ausgleichsfunktion eine Behandlungsplanung für eine individuelle Hornhaut an der Behandlungsvorrichtung durchgeführt werden kann, indem zunächst ein oder mehrere präoperative Werte der wichtigsten Hornhautparameter, die eine zu behandelnde Hornhaut tatsächlich aufweist, bestimmt werden können. Die Bestimmung der präoperativen Werte kann nach bekannten Methoden durchgeführt werden, wobei diese präoperativen Werte dann in die Ausgleichsfunktion eingesetzt werden können, um einen deformationskorrigierten Behandlungswert eines weiteren, zu erreichenden Hornhautparameters zu berechnen.
Dieses Ermitteln des deformationskorrigierten Behandlungswerts muss nicht direkt im Anschluss an das Bestimmen der Ausgleichsfunktion durchgeführt werden, sondern kann jederzeit danach stattfinden. Die präoperativen Werte der wichtigsten Hornhautparameter können beispielsweise aus vorbestimmten Untersuchungsdaten ermittelt werden, wobei die präoperativen Werte vorzugsweise diejenigen sind, die für die Ermittlung der Auswirkung im deformierten und nicht-deformierten Zustand variiert wurden und für die die größte ermittelte Auswirkung für die durchzuführende Behandlung und/oder Deformation der Hornhaut bestimmt wurde. Schließlich können Steuerdaten, die den deformationskorrigierten Behandlungswert aufweisen, der Behandlungsvorrichtung zum steuern des Lasers bereitgestellt werden. Die Steuerdaten können beispielsweise für ablative Verfahren, photodisruptive Verfahren, insbesondere für eine Lentikelextraktion, Quervernetzungsverfahren der Hornhaut (Crosslinking; CXL) und/oder einem Verfahren zur laserinduzierten Brechungsindexänderung (LIRIC) bestimmt beziehungsweise bereitgestellt werden.
Durch die Ausgleichsfunktion kann somit für mehrere Hornhautparameter, vorzugsweise die wichtigsten Hornhautparameter, eine gleichzeitige Kompensation, insbesondere auch von Kreuzeffekten, stattfinden, die bei der Deformation der Hornhaut auftreten.
Hornhautparameter umfassen beispielsweise einen Krümmungsradius einer anterioren Hornhautfläche und/oder einen optischen Abstand zwischen der anterioren Hornhautfläche und einer posterioren Hornhautfläche und/oder einer Dicke der Hornhaut und/oder einen radialen Abstand von einem Limbus zu einer Mitte der Hornhaut und/oder einen optischen Abstand zwischen der anterioren Hornhautfläche und einer anterioren Grenzfläche eines abzutrennenden Lentikels und/oder eines Radius der anterioren Grenzfläche des abzutrennenden Lentikels und/oder einer Übergangszone und/oder eine Dicke des Lentikels und/oder eine geplante Brechkraftkorrektur und/oder einen Krümmungsradius eines Kontaktelements und/oder eine relative Dicke der Hornhaut und/oder einen Inzisionswinkel eines Inzisionsschnitts.
Durch diesen Aspekt der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass Deformationseffekte leicht ausgeglichen werden können und somit bessere Ergebnisse bei der Behandlung erzielt werden können. Des Weiteren muss nicht für jeden Patienten individuell eine aufwendige und komplexe Berechnung oder Simulation durchgeführt werden, die eine Änderung des Koordinatensystems bei der Deformation beschreibt, sondern es kann eine einmalige Bestimmung der Ausgleichsfunktion stattfinden, die für jede Behandlungsvorrichtung zum Ausgleich der Deformation verwendet werden kann.
Die Erfindung umfasst auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausgestaltungsform sieht vor, dass das Hornhautdeformationsmodell auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie basiert. Mit anderen Worten kann die Hornhaut als ein Volumenkörper beschrieben werden, der sich basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie verformt, um die deformierte Hornhaut zu beschreiben. Die Euler-Bernoulli-Balkentheorie beschreibt eine elastische Biegung eines Körpers, wobei angenommen wird, dass zwischen einer 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. Bei der Modellierung der Deformation durch das Kontaktelement können beispielsweise die zentralen Hornhautflächen unter der neutralen Hornhautfläche gestaucht werden und die darüber werden gestreckt. Bei der Modellierung des Schließens der Hornhaut nach Entfernung des Lentikels können die Hornhautflächen, die sich über dem Lentikel befinden, gestreckt werden. Basierend auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie kann mathematisch berechnet werden, wie sich die zentralen Hornhautflächen bei einer elastischen Deformation verändern, insbesondere relativ zu der neutralen Hornhautfläche. Die Verwendung der Euler-Bernoulli-Balkentheorie als Hornhautdeformationsmodell hat sich als besonders geeignet herausgestellt, da diese die Verformung der Hornhaut besonders genau beschreibt. Somit können also auch verbesserte Hornhautwerte für die jeweiligen Hornhautparameter modelliert werden, aus denen die Ausgleichsfunktion ermittelt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation die Werte der vorgegebenen Hornhautparameter innerhalb jeweilig vorgegebener Wertebereiche variiert werden, wobei die Wertebereiche jeweilige Standardwerte des jeweiligen Hornhautparameters aufweisen. Mit anderen Worten kann ein Wert eines jeweiligen Hornhautparameters zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation innerhalb eines Wertebereichs variiert werden, der Standardwerte aufweist, wobei die Standardwerte zum Beispiel aus einem Patientenkollektiv bekannt sein können. So können vorzugsweise nur Werte für den jeweiligen Hornhautparameter berücksichtigt werden, der üblicherweise in einem Patientenauge vorkommt. Besonders bevorzugt werden nicht alle Werte aus diesem Wertebereich mittels des Hornhautdeformationsmodells überprüft, sondern nur eine vorgegebene Anzahl an Stützstellen, die eine ausreichend genaue Bestimmung des Ausgleichs der Deformation zulässt. Durch diese Ausgestaltungsform kann ein Aufwand der Modellierung der Deformation reduziert werden.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die vorgegebene Fitfunktion eine Polynomfunktion ist, insbesondere ein Polynom zweiter Ordnung. So kann beispielsweise für einen Hornhautparameter nur eine endliche Anzahl an Werten durch das Hornhautdeformationsmodell bestimmt sein, zum Beispiel fünf Werte, die sich in dem Wertebereich der Standardwerte befinden. Die Werte, die sich zwischen diesen Schnittstellen befinden, können dann beispielsweise dadurch ermittelt werden, indem die vorhandenen Werte mittels einer Fitfunktion gefittet werden, wobei sich hier ein Polynom zweiter Ordnung als besonders geeignet erwiesen hat. Insbesondere kann die Ausgleichsfunktion mittels mehrerer Polynomfunktionen zusammengesetzt werden, wobei die Polynomfunktionen für jeden der wichtigsten Hornhautparameter gefittet werden kann. Somit können in der Ausgleichsfunktion, die aus mehreren Polynomfunktionen zusammengesetzt ist, gleichzeitig mehrere Hornhautparameter, insbesondere gleichzeitig, kompensiert werden, wodurch auch Kreuzeffekte zwischen den verschiedenen Hornhautparametern berücksichtigt werden können. Ein Polynom zweiter Ordnung kann beispielsweise der Form z(x) = ax² + bx + c sein, wobei z(x) ein Behandlungswert eines Hornhautparameters sein kann, der deformationskorrigiert werden soll, und x ein Wert eines der als wichtig ermittelten Hornhautparameter, der als präoperativer Wert in die Ausgleichsfunktion eingesetzt werden soll, wobei in diesem Fall a, b und c Koeffizienten sind, die durch die Anpassung an die Werte der wichtigsten Hornhautparameter aus dem Hornhautdeformationsmodell erhalten werden. Alternativ kann die Polynomfunktion der Form z(x, y) = ax² + b*xy + cy² + dx + ey + f sein, wobei z (x, y) der zu erreichende Behandlungswert, der durch die Ausgleichsfunktion deformationskorrigiert werden soll, sein kann, x ein präoperativer Wert eines ersten wichtigen Hornhautparameters und y ein präoperativer Wert eines zweiten wichtigen Hornhautparameters und a, b, c, d und f die Koeffizienten, die aus dem Anpassen der Fitfunktionen an die wichtigsten Hornhautparameter aus dem Hornhautdeformationsmodell ermittelt wurden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass für die Ausgleichsfunktion die angepassten Fitfunktionen der wichtigsten Hornhautparameter miteinander multipliziert oder summiert werden. Mit anderen Worten können bei mehreren wichtigen Hornhautparametern mehrere Fitfunktionen an die jeweiligen Hornhautparameter angepasst werden. Um aus den jeweiligen Fitfunktionen dann die Ausgleichsfunktion zu erhalten, können diese miteinander kombiniert werden, indem eine Multiplikation oder Summe durchgeführt wird. Zum Beispiel kann z(x) eine Fitfunktion eines ersten Hornhautparameters sein und z(y) die Fitfunktion eines zweiten Parameters, wobei die Ausgleichsfunktion z(x, y) = z(x) z(y) oder z(x) + z(y) sein kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass durch die Ausgleichsfunktion eine geplante Brechkraftkorrektur und/oder ein geplanter Lentikeldurchmesser angepasst wird. Mit anderen Worten können anteriore und posteriore Grenzflächen eines Lentikels mittels einer geplanten Brechkraftkorrektur bestimmt werden, also ein Dioptriewert, der ausgeglichen werden soll. Diese geplante Brechkraftkorrektur kann mittels eines Korrekturwerts, der aus der Ausgleichsfunktion erhalten wird, skaliert oder mittels eines Differenzbetrags angepasst werden oder die Ausgleichsfunktion kann einen globalen Wert liefern, der als deformationskorrigierte Brechkraftkorrektur verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann für die Korrektur der Hornhaut ein Lentikeldurchmesser geplant werden, insbesondere ein Durchmesser einer optischen Zone beziehungsweise eine Größe der Korrektur. Mittels der Ausgleichsfunktion kann dann der geplante Lentikeldurchmesser über eine Skalierung oder einen Differenzbetrag angepasst werden, um die Deformationskorrektur zu erhalten. Alternativ kann ein globaler Wert für den geplanten Lentikeldurchmesser aus der Ausgleichsfunktion berechnet werden. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein Benutzer, der eine Brechkraftkorrektur und/oder einen Lentikeldurchmesser plant, diese einfach mittels der Ausgleichsfunktion anpassen kann, um die Deformation auszugleichen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mittels der Ausgleichsfunktion eine Deformation der Hornhaut, die durch ein Kontaktelement erzeugt wird, ausgeglichen wird und/oder wobei mittels der Ausgleichsfunktion eine Deformation der Hornhaut, die bei einem Schließen der Hornhaut nach einer Entfernung eines Lentikels aus der Hornhaut erzeugt wird, ausgeglichen wird. Diese beiden Deformationen stellen die häufigste Ursache für eine fehlerhafte Behandlung aufgrund von Deformationseffekten dar, wobei diese mit Hilfe der Ausgleichsfunktion ausgeglichen werden können.
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 des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung mehrere Steuereinheiten aufweisen, insbesondere eine erste Steuereinheit, die zur Berechnung der Naschlagetabelle ausgebildet ist, und unabhängig von der Behandlungsvorrichtung ausgebildet sein kann, und eine zweite Steuereinheit, die zum Bestimmen des deformationskorrigierten zu erreichenden Hornhautwerts mittels der Nachschlagetabelle und dem Bereitstellen der Steuerdaten ausgebildet ist, wobei die zweite Steuereinheit vorzugsweise in der Behandlungsvorrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit in der Behandlungsvorrichtung vorzugsweise nur die Nachschlagetabelle umfassen, die von der ersten Steuereinheit bereitgestellt wurde.
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 optischer Durchbrüche 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. Vorzugsweise sind für die Behandlungsvorrichtung die oben genannten zwei Steuereinheiten bereitgestellt.
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 eine schematisch dargestellte Hornhaut des Hornhautdeformationsmodells im nicht-deformierten Zustand;
3b die durch ein Kontaktelement deformierte Hornhaut des Hornhautdeformationsmodells;
4a eine schematisch dargestellte Hornhaut des Hornhautdeformationsmodells im nicht-deformierten Zustand vor einer Entfernung eines Lentikels;
4b die deformierte Hornhaut des Hornhautdeformationsmodels nach Schließen des Lentikels;
5a eine beispielhafte Darstellung eines ersten variierten Hornhautparameters;
5b eine beispielhafte Darstellung eines zweiten variierten Hornhautparameters.

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.
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.
In 2 ist ein schematisches Verfahrensdiagramm zum Bereitstellen von Steuerdaten für den Laser 18 der Behandlungsvorrichtung 10 dargestellt, dass beispielsweise durch die Steuereinrichtung 20 durchgeführt werden kann. In einem Schritt S10 kann zunächst eine Auswirkung von einer Deformation der Hornhaut auf vorgegebene Hornhautparameter mittels eines Hornhautdeformationsmodells bestimmt werden, wobei das Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut 26 als Volumenkörper beschreiben kann, und das vorzugsweise auf der Euler-Bernoulli-Balken-Theorie basiert. Somit kann die Hornhaut 26 in einem deformierten und nicht-deformierten Zustand modelliert werden, wobei zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation ein Wert von zumindest einem Hornhautparameter im nicht-deformierten Zustand der Hornhaut variiert wird und eine Auswirkung dieser Variation auf Werte der weiteren Hornhautparameter im deformierten Zustand ermittelt wird.
Zur Veranschaulichung des Hornhautdeformationsmodells ist die Deformation des Volumenkörpers der Hornhaut 26 in den 3a und 3b für die Deformation durch das Kontaktelement 28 gezeigt und in den 4a und 4b für die Deformation, die beim Schließen der Hornhaut 26 nach Entfernen des Lentikels 12 auftritt.
Hierbei zeigt die 3a beispielsweise den Volumenkörper der Hornhaut 26 in einem freien Zustand vor der Deformation durch das Kontaktelement 28, das in dieser Figur nicht dargestellt ist. 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 seitlichen Grenzflächen 38. Hierbei können die anteriore Hornhautfläche 30 und die posteriore Hornhautfläche 32 als Ellipsoide bereitgestellt sein, wobei in dieser Figur zur Veranschaulichung ein zweidimensionaler Querschnitt durch den Volumenkörper gezeigt ist und der Volumenkörper in einer dreidimensionalen Form vorliegen kann, insbesondere rotationssymmetrisch. 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, beispielsweise 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 jeweilig zentrale Hornhautfläche 34 in Relation zu dieser neutralen Hornhautfläche im Hornhautdeformationsmodell beschrieben werden.
Vorzugsweise kann somit ein Krümmungsradius einer jeweilig zentralen Hornhautfläche 34 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 34 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 34 zu der neutralen Hornhautfläche 36, wobei q ein Wert zwischen 0 und 1 annehmen kann.
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 $z_{cent,pre} (r_{x}) = (q - 1) d_{c c} - \frac{r_{x}^{2}}{2} (\frac{q}{r_{c a}} + \frac{1 - q}{r_{cp}})$
beschrieben werden, wobei r_x 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 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 3b dargestellt, wobei das Kontaktelement 28 aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht gezeigt ist. Es ist zu sehen, dass die anteriore Hornhautfläche 30 eingedrückt ist und somit auch die zentralen Hornhautflächen 34 und 36. Hierbei bleibt jedoch gemäß der Euler-Bernoulli-Balkentheorie weiterhin berücksichtigt, dass die neutrale Hornhautfläche 36 die gleiche Fläche aufweist, wie vor der Deformation. Bei dieser Deformation wird angenommen, dass sich der Volumenkörper frei verformen kann und zu den Seiten hin nicht begrenzt wird.
In 4a ist die Hornhaut 26 in einem nicht-deformierten Zustand vor der Entfernung des Lentikels 12 dargestellt. Auch hier 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. Das Hornhautdeformationsmodell basiert dabei auf den gleichen Prinzipien und Formeln, wie bereits zu den 3a und 3b beschrieben.
Bei der Deformation der Hornhaut 26 durch das Schließen des Bereichs des Lentikels 12 in dem Hornhautdeformationsmodell vorgesehen sein, dass der Krümmungsradius der anterioren Grenzfläche 16 an einen Krümmungsradius der anterioren Grenzfläche 14 anpasst wird, so dass sich die Hornhaut 26 gemäß 4b ergibt. 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.
In den 5a und 5b sind beispielhafte Variationen von Hornhautparametern und die Auswirkung von dieser auf weitere Hornhautparameter im Deformierten Zustand der Hornhaut dargestellt, wie sie im Verfahrensschritt S10 durchgeführt werden können. Dabei sind in beiden Figuren 5a und 5b Auswirkungen auf die Hornhautparameter, die durch eine Deformation der Hornhaut 26 durch das Kontaktelement 28 hervorgerufen werden können, gezeigt.
Auf der x-Achse der 5a ist der Hornhautparameter r_ca dargestellt, der einen Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche 30 darstellt. Dieser Hornhautparameter r_ca wird innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs, der vorzugsweise Standardwerte des Hornhautparameters aus einem Patientenkollektiv aufweist, variiert und die Auswirkung dieser Variation auf weitere Hornhautparameter, die auf der y-Achse der 5a dargestellt sind, wird ermittelt. Die weiteren Hornhautparameter sind in diesem Beispiel eine Brechkraft, insbesondere ein Verhältnis einer geplanten Brechkraftkorrektur D_plar, und der durch das Hornhautdeformationsmodell ermittelten Brechkraftkorrektur D_post, ein Verhältnis des geplanten und durch das Hornhautdeformationsmodell ermittelten Radius der anterioren Grenzfläche 16 (R_cap) und ein Verhältnis des geplanten und des durch das Hornhautdeformationsmodell ermittelten Lentikeldurchmessers (inklusive der Übergangszone TZ). Neben diesen beispielhaft gezeigten Hornhautparametern können auch Auswirkungen auf weitere Hornhautparameter im Hornhautdeformationsmodell ermittelt werden, wie beispielsweise ein optischer Abstand zwischen der anterioren Hornhautfläche und einer posterioren Hornhautfläche, eine Dicke der Hornhaut, ein Radialabstand von einem Limbus zu einer Mitte der Hornhaut, ein optischer Abstand zwischen der anterioren Hornhautfläche und einer anterioren Grenzfläche eines abzutrennenden Lentikels, eine Dicke des Lentikels, ein Krümmungsradius des Kontaktelements, eine relative Dicke der Hornhaut und/oder ein Inzisionswinkel eines Inzisionsschnitts.
Zum Bestimmen der in der 5a gezeigten Grafik kann mittels des Hornhautdeformationsmodells beispielsweise folgendermaßen vorgegangen werden: Als ein erster vorgegebener Hornhautparameter kann der Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche r_ca gewählt werden, wobei dieser als erster Wert einen Krümmungsradius von 7 mm im nicht-deformierten Zustand aufweisen soll. Durch das Hornhautdeformationsmodell wird die Hornhaut, die einen Krümmungsradius von 7 mm aufweist, deformiert, wobei der Effekt, den die Deformation der Hornhaut, die 7 mm Krümmungsradius hat, auf die weiteren Hornhautparameter, die an der y-Achse aufgetragen sind, ermittelt wird. Anschließend kann der Hornhautparameter r_ca variiert werden, was bedeutet, dass als Nächstes ein Krümmungsradius von 7,5 mm im nicht-deformierten Zustand angenommen wird und die Hornhaut in gleicher Weise wie vorhergehend beschrieben mittels des Hornhautdeformationsmodells deformiert wird und die Auswirkung auf die weiteren Hornhautparameter ermittelt wird. Diese Variation kann dann so oft wiederholt werden, bis eine ausreichende Anzahl von Werten ermittelt wird. Wenn der gesamte Wertebereich des Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche r_ca bestimmt wurde, kann somit bei bekannten Krümmungsradius einer realen Hornhaut nachvollzogen werden, wie sich beispielsweise eine geplante Brechkraftkorrektur D_plan durch die Deformation der Hornhaut zu D_post ändert.
In entsprechender Weise können außer dem Krümmungsradius der anterioren Hornhautfläche r_ca 30 auch weitere Hornhautparameter variiert werden, wie beispielsweise in 5b dargestellt. Die 5b ist im Wesentlichen gleich gestaltet, wie 5a, wobei in der 5b als Hornhautparameter, der variiert wird, ein optischer Abstand zwischen der anterioren Hornhautfläche 30 und der anterioren Grenzfläche des abzutrennenden Lentikels 12 dargestellt ist, der hier mit k_cap bezeichnet wird. Das bedeutet, dass in 5b der Hornhautparameter k_cap variiert wird und für den jeweiligen Wert von k_cap im nicht-deformierten Zustand die Auswirkung der Deformation der Hornhaut auf die weiteren Hornhautparameter, die in diesem Fall die gleichen sind wie in 5a, gespeichert wird.
Zurück zum Verfahrensdiagramm der 2, kann nach der Bestimmung der Auswirkung der Deformation in Schritt S10 (die in den 5a und 5b veranschaulicht sind), in einem Schritt S12 bestimmt werden, welche die wichtigsten Hornhautparameter für eine Behandlung und/oder Deformation der Hornhaut 26 sind, indem diejenigen Hornhautparameter bestimmt werden, die die größte Auswirkung durch die Deformation aufweisen. In diesem Beispiel kann die Deformation der Hornhaut eine Deformation durch das Kontaktelement 28 sein, und die Behandlung kann eine Brechkraftkorrektur der Hornhaut 26 sein. Aus den in Schritt S10 ermittelten Auswirkungen der Deformation, beispielsweise aus mehreren Tabellen beziehungsweise Graphen, die ähnlich aufgebaut sein können, wie die 5a, 5b, wobei zusätzlich noch weitere, hier nicht gezeigte, Hornhautparameter variiert sind, kann dann bestimmt werden, welche initial angenommenen Hornhautparameter durch die Deformation der Hornhaut 26 die größte Auswirkung auf die Brechkraftkorrektur verursachen. In diesem Beispiel können die in den 5a und 5b gezeigten Hornhautparameter r_ca und k_cap die größte Auswirkung aller Hornhautparameter auf die Brechkraftkorrektur D_post/D_plan aufweisen, wobei auch mehr als zwei Hornhautparameter bestimmt werden können. Aus Übersichtsgründen wird das Beispiel im Anschluss mit zwei Hornhautparametern (r_ca, k_cap) fortgesetzt.
Nach der Bestimmung der wichtigsten Hornhautparameter für die Behandlung und/oder Deformation kann in einem Schritt S14 eine oder mehrere jeweilig vorgegebene Fitfunktionen an die Werte der ermittelten wichtigsten Hornhautparameter angepasst werden, um eine Ausgleichsfunktion zu bestimmen, die zum Ausgleich der Deformation, insbesondere der Brechkraftkorrektur, bereitgestellt werden kann. Wie in den 5a und 5b dargestellt, wird vorzugsweise nur eine endliche Anzahl von Werten ermittelt, in diesem Beispiel fünf Werte beziehungsweise Stützstellen. An diese Werte können dann die jeweiligen Fitfunktionen angepasst werden, wobei als Fitfunktion bevorzugt eine Polynomfunktion, insbesondere ein Polynom zweiter Ordnung, verwendet werden kann, um die Werte des gesamten Parameterbereichs des jeweiligen Hornhautparameters zu erhalten. Mit anderen Worten kann an die Werte von D_post/D_plan der 5a eine erste Polynomfunktion gefittet werden und an die entsprechenden Werte der 5b eine zweite Polynomfunktion, wobei die jeweilige Polynomfunktion gleich oder unterschiedlich sein kann, oder es kann an beide Funktionen eine einzige Fitfunktion angepasst werden, insbesondere ein gemischtes Polynom mit zwei Variablen.
In diesem Beispiel kann an die 5a eine erste Polynomfunktion und an die 5b eine zweite Polynomfunktion für die Brechkraftkorrektur D_post/D_plan angepasst worden sein, wobei die beiden Polynomfunktionen zu einer Ausgleichsfunktion zusammengesetzt werden können. Insbesondere können die jeweiligen Polynomfunktionen/Fitfunktionen als Produkt oder Summe in der Ausgleichsfunktion kombiniert werden, wobei die Art der Verknüpfung vom jeweiligen Hornhautparameter abhängen kann.
Diese Ausgleichsfunktion kann dann der Behandlungsvorrichtung 10, insbesondere der Steuereinrichtung 20, zum Ausgleich der Deformation bereitgestellt werden, um eine deformationskorrigierte Brechkraftkorrektur durchzuführen.
Somit kann in einem Schritt S16 ein deformationskorrigierter Behandlungswert mittels der Ausgleichsfunktion berechnet werden, indem präoperative Werte der wichtigsten Hornhautparameter in die Ausgleichsfunktion eingesetzt werden und somit der deformationskorrigierte Behandlungswert erzeugt wird. In diesem Beispiel ist der deformationskorrigierte Behandlungswert die Brechkraftkorrektur, die durch die Ausgleichsfunktion ermittelt werden soll. Um die ursprünglich geplante Brechkraftkorrektur für die zu erwartende Deformation zu korrigieren, können aus vorbestimmten Untersuchungsdaten die präoperativen Werte der wichtigsten Hornhautparameter, die in diesem Beispiel r_ca und k_cap sind, ermittelt werden, wobei diese in die ermittelte Ausgleichsfunktion eingesetzt werden können. Durch die Ausgleichsfunktion kann somit sowohl der Einfluss des Hornhautparameters r_ca als auch k_cap bei Deformation der Hornhaut 26 auf die Brechkraftkorrektur ausgeglichen werden, insbesondere gleichzeitig, was eine verbesserte Deformationskorrektur bereitstellt, da die wichtigsten Hornhautparameter in der Ausgleichsfunktion berücksichtigt sind. In entsprechender Weise kann auch für die weiteren Hornhautparameter R_cap, TZ und weitere Hornhautparameter eine Ausgleichsfunktion mit den wichtigsten Hornhautparametern ermittelt werden, wobei die Deformation dann in entsprechender Weise auch für diese Hornhautparameter ausgeglichen werden kann.
Schließlich können in einem Schritt S18 die so erhaltenen deformationskorrigierten Behandlungswerte als Steuerdaten für die Behandlungsvorrichtung 10, insbesondere die Steuereinrichtung 12, bereitgestellt werden.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie mittels der Ausgleichsfunktion ein einfacher und schneller Ausgleich von Deformationseffekten erreicht 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 zumindest eine Steuereinrichtung (20) durchgeführten Schritte aufweist: - Ermitteln (S10) einer Auswirkung von einer Deformation der Hornhaut (26) auf vorgegebene Hornhautparameter mittels eines Hornhautdeformationsmodells, wobei durch das Hornhautdeformationsmodell die Hornhaut (26) in einem deformierten und nicht-deformierten Zustand modellierbar ist, wobei zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation Werte von mehreren vorgegebenen Hornhautparametern im nicht-deformierten Zustand der Hornhaut (26) variiert werden und die Auswirkung dieser Variation auf Werte der Hornhautparameter im deformierten Zustand der Hornhaut (26) ermittelt wird; - Bestimmen (S12) der wichtigsten Hornhautparameter für eine Behandlung und/oder Deformation der Hornhaut (26) in Abhängigkeit von einer Größe der ermittelten Auswirkung; - Anpassen (S14) einer oder mehrerer jeweilig vorgegebener Fitfunktionen an die Werte der wichtigsten Hornhautparameter, wobei die eine angepasste Fitfunktion eine Ausgleichsfunktion zum Ausgleich der Deformation bereitstellt oder die mehreren angepassten Fitfunktionen zu der Ausgleichsfunktion zusammengesetzt werden; - Berechnen (S16) eines deformationskorrigierten Behandlungswerts mittels der Ausgleichsfunktion und präoperativer Werte der wichtigsten Hornhautparameter; - Bereitstellen (S18) des deformationskorrigierten Behandlungswerts als Steuerdaten für die Behandlungsvorrichtung (10).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hornhautdeformationsmodell auf der Euler-Bernoulli-Balkentheorie basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Auswirkung der Deformation die Werte der vorgegebenen Hornhautparameter innerhalb jeweilig vorgegebener Wertebereiche variiert werden, wobei die Wertebereiche jeweilige Standardwerte des jeweiligen Hornhautparameters aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Fitfunktion eine Polynomfunktion ist, insbesondere ein Polynom zweiter Ordnung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Ausgleichsfunktion die angepassten Fitfunktionen der wichtigsten Hornhautparameter miteinander multipliziert oder summiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Ausgleichsfunktion eine geplante Brechkraftkorrektur und/oder ein geplanter Lentikeldurchmesser angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Ausgleichsfunktion eine Deformation der Hornhaut (26), die durch ein Kontaktelement (28) erzeugt wird, ausgeglichen wird und/oder wobei mittels der Ausgleichsfunktion eine Deformation der Hornhaut (26), die bei einem Schließen der Hornhaut (26) nach einer Entfernung eines Lentikels (12) aus der Hornhaut (26) erzeugt wird, ausgeglichen wird.
Steuereinrichtung (20), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 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 8.
Behandlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 9, 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 9 oder 10, 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 des Lasers (18) umfasst.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Steuereinrichtung gemäß Anspruch 8 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.