DE102022114573B4 - Treatment device and method for controlling a fixation device for fixing a human or animal eye - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern einer Fixiervorrichtung (14) zum Fixieren eines menschlichen oder tierischen Auges (12) für eine Behandlung mit einer Behandlungsvorrichtung (10) mittels Unterdruck, wobei nach Aktivieren der Fixiervorrichtung (14) ein Unterdruck bis zu einem vorgegebenen Fixierungsunterdruckwert aufgebaut wird, wobei eine Unterdruckaufbaugeschwindigkeit bis zu dem Fixierungsunterdruckwert durch einen Druckaufbaualgorithmus unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitswerts begrenzt wird, wobei der Geschwindigkeitswert auf einer Physiologie des Auges (12) basiert;- wobei durch den Druckaufbaualgorithmus die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit in zumindest drei Geschwindigkeitsverlaufsabschnitte unterteilt wird, wobei in einem ersten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt zu Beginn der Aktivierung der Fixiervorrichtung und einem dritten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt vor Erreichen des Fixierungsunterdruckwerts die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit kleiner ist als in einem zweiten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt, der sich zeitlich zwischen dem ersten und zweiten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt befindet; und/oder- wobei der Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit davon vorgegeben wird, ob die Fixiervorrichtung (14) an einer Kornea oder einer Sklera des Auges (12) angesetzt wird.Method for controlling a fixation device (14) for fixating a human or animal eye (12) for treatment with a treatment device (10) by means of negative pressure, wherein after activation of the fixation device (14) a negative pressure is built up to a predetermined fixation negative pressure value, wherein a negative pressure build-up speed up to the fixation negative pressure value is limited by a pressure build-up algorithm below a predetermined speed value, wherein the speed value is based on a physiology of the eye (12);- wherein the pressure build-up algorithm divides the negative pressure build-up speed into at least three speed profile sections, wherein in a first speed profile section at the beginning of the activation of the fixation device and a third speed profile section before reaching the fixation negative pressure value, the negative pressure build-up speed is lower than in a second speed profile section which is located in time between the first and second speed profile sections; and/or- wherein the speed value is predetermined depending on whether the fixation device (14) is applied to a cornea or a sclera of the eye (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Fixiervorrichtung zum Fixieren eines menschlichen oder tierischen Auges für eine Behandlung mit einer Behandlungsvorrichtung mittels Unterdruck, sowie eine Behandlungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung die Verfahrensschritte durchführt, und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.The invention relates to a method for controlling a fixation device for fixing a human or animal eye for a treatment with a treatment device by means of negative pressure, as well as a treatment device that is designed to carry out the method. The invention further relates to a computer program comprising instructions that cause the treatment device to carry out the method steps, and a computer-readable medium on which the computer program is stored.
Bei der Behandlung mit Behandlungsvorrichtungen, die insbesondere einen ophthalmologischen Laser aufweisen, mittels dem durch Ablation und/oder Photodisruption Gewebe aus der Hornhaut zur Behandlung einer Fehlsichtigkeit entfernt werden kann, sind Saugvorrichtungen, insbesondere Saugringe, bekannt, die das Auge in einer Behandlungsposition fixieren. Hierbei wird durch eine Unterdruckpumpe ein Vakuum aufgebaut, das das Auge in der Behandlungsposition hält. Um das Auge durch den Unterdruck nicht zu verletzen, ist es bekannt, den Unterdruck nicht über eine vorgegebene Unterdruckschwelle zu erhöhen, wobei diese bei einem Unterdruck von ungefähr 700 Hektopascal (hPa) liegt.When treating with treatment devices, which in particular have an ophthalmological laser, by means of which tissue can be removed from the cornea by ablation and/or photodisruption in order to treat a visual impairment, suction devices, in particular suction rings, are known which fix the eye in a treatment position. A vacuum is created by a vacuum pump which holds the eye in the treatment position. In order not to injure the eye with the vacuum, it is known not to increase the vacuum above a predetermined vacuum threshold, which is a vacuum of approximately 700 hectopascals (hPa).
Aus der
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheit bei der Fixierung des Auges weiter zu erhöhen.The object of the present invention is to further increase safety when fixing the eye.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Schäden im Auge nicht nur durch Überschreiten der maximal erlaubten Unterdruckschwelle beziehungsweise des Fixierungsunterdruckwerts, der bei zirka 700 hPa liegt, auftreten können, sondern auch bei einer zu hohen Unterdruckaufbaugeschwindigkeit zur Erreichung dieses Werts. Daher werden Druckaufbaualgorithmen zur Verfügung gestellt, die die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Biologie und/oder Physiologie des Auges steuern.The invention is based on the finding that damage to the eye can occur not only when the maximum permissible negative pressure threshold or the fixation negative pressure value, which is approximately 700 hPa, is exceeded, but also when the negative pressure build-up speed required to reach this value is too high. Therefore, pressure build-up algorithms are provided that control the negative pressure build-up speed taking into account the biology and/or physiology of the eye.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Fixiervorrichtung zum Fixieren eines menschlichen oder tierischen Auges für eine Behandlung mit einer Behandlungsvorrichtung mittels Unterdruck bereitgestellt, wobei nach Aktivieren der Fixiervorrichtung ein Unterdruck bis zu einem vorgegebenen Fixierungsunterdruckwert aufgebaut wird, wobei eine Druckaufbaugeschwindigkeit bis zu dem Fixierungsunterdruckwert durch einen Druckaufbaualgorithmus unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitswerts begrenzt wird, wobei der Geschwindigkeitswert auf einer Physiologie des Auges basiert.The invention provides a method for controlling a fixation device for fixing a human or animal eye for a treatment with a treatment device by means of negative pressure, wherein after activation of the fixation device a negative pressure is built up to a predetermined fixation negative pressure value, wherein a pressure build-up speed up to the fixation negative pressure value is limited by a pressure build-up algorithm below a predetermined speed value, wherein the speed value is based on a physiology of the eye.
Mit anderen Worten kann durch eine Fixiervorrichtung, die insbesondere eine Vakuumpumpe aufweisen kann, ein Unterdruck aufgebaut werden. Der Unterdruck kann beispielsweise über einen Saugring an eine Oberfläche des Auges übertragen werden. Für die Fixierung des Auges kann der maximale Unterdruck, der bei einer hergestellten Fixierung des Auges auftritt, vorzugsweise durch einen vorgegebenen Fixierungsunterdruckwert limitiert sein, wobei die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit bis zum Erreichen dieses Fixierungsunterdruckwerts gemäß einem Druckaufbaualgorithmus begrenzt sein kann, insbesondere unter Berücksichtigung einer Physiologie des Auges. Das bedeutet, dass die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit derart begrenzt wird, dass keine Schäden im oder am Auge durch einen zu schnellen Aufbau des Unterdrucks entstehen. Dazu kann ein Geschwindigkeitswert vorgegeben werden, unter dem die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit bleiben soll, wobei der Geschwindigkeitswert mittels des Fixierungsunterdruckwerts geteilt durch die Gesamtdauer, die bis zum Erreichen dieses Werts benötigt wird, definiert sein kann. Die Begrenzung auf diesen Geschwindigkeitswert kann insbesondere aus Erfahrungswerten und/oder Simulationen ermittelt werden, insbesondere mittels einer Finite-Elemente-Simulation. Vorzugsweise kann die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit durch den Druckaufbaualgorithmus gedrosselt werden, beispielsweise durch Ansteuerung eines Drosselventils, und/oder es kann eine stufenweise zeitgesteuerte Kontrolle des Unterdrucks/Vakuumlevels durchgeführt werden.In other words, a negative pressure can be built up by a fixation device, which can in particular have a vacuum pump. The negative pressure can be transferred to a surface of the eye via a suction ring, for example. For the fixation of the eye, the maximum negative pressure that occurs when the eye is fixed can preferably be limited by a predetermined fixation negative pressure value, wherein the negative pressure build-up speed can be limited until this fixation negative pressure value is reached according to a pressure build-up algorithm, in particular taking into account the physiology of the eye. This means that the negative pressure build-up speed is limited in such a way that no damage occurs in or to the eye due to the negative pressure building up too quickly. For this purpose, a speed value can be specified below which the negative pressure build-up speed should remain, wherein the speed value can be defined by means of the fixation negative pressure value divided by the total time required to reach this value. The limitation to this speed value can in particular be determined from empirical values and/or simulations, in particular by means of a finite element simulation. Preferably, the negative pressure build-up speed can be throttled by the pressure build-up algorithm, for example by controlling a throttle valve, and/or a step-by-step, time-controlled control of the negative pressure/vacuum level can be carried out.
Die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit kann vorzugsweise zu jeder Zeit unter 340 Hektopascal pro Sekunde liegen, bis ein Fixierungsunterdruckwert von zirka 700 Hektopascal erreicht wird.The vacuum build-up rate may preferably be less than 340 hectopascals per second at all times until a fixation vacuum value of approximately 700 hectopascals is reached.
Das Verfahren kann beispielsweise durch eine Steuereinrichtung der Behandlungsvorrichtung gesteuert beziehungsweise überwacht werden, wobei unter einer Steuereinrichtung ein Gerät oder eine Gerätekomponente zu verstehen ist, die mittels Steuerdaten die Fixiervorrichtung und/oder die Behandlungsvorrichtung, insbesondere einen Laser der Behandlungsvorrichtung, steuern kann.The method can be controlled or monitored, for example, by a control device of the treatment device, wherein a control device is understood to be a device or a device component that can control the fixing device and/or the treatment device, in particular a laser of the treatment device, by means of control data.
Die Fixiervorrichtung beziehungsweise Saugvorrichtung kann als Teil der Behandlungsvorrichtung vorgesehen sein. Alternativ kann die Fixiervorrichtung separat zu der Behandlungsvorrichtung bereitgestellt werden. Die Behandlungsvorrichtung weist vorzugsweise einen ophthalmologischen Laser zur Behandlung des Auges auf, wobei der ophthalmologische Laser der Behandlungsvorrichtung vorzugsweise mittels gepulster Laserstrahlung optische Durchbrüche an oder in der Hornhaut des Auges erzeugen kann, um einen Volumenkörper zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit herauszutrennen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch für Laser verwendet werden, durch die eine Ablation, eine laserinduzierte Brechungsindexänderung (Laser Induced Refractive Index Change; LIRIC) und/oder ein Cross Linking erreicht wird.The fixation device or suction device can be provided as part of the treatment device. Alternatively, the fixation device can be provided separately from the treatment device. The treatment device preferably has an ophthalmological laser for treating the eye, wherein the ophthalmological laser of the treatment device can preferably generate optical breakthroughs on or in the cornea of the eye by means of pulsed laser radiation in order to separate out a volume body for correcting a visual impairment. Alternatively or additionally, the method can also be used for lasers by means of which an ablation, a laser-induced refractive index change (LIRIC) and/or a cross-linking is achieved.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Sicherheit bei der Fixierung eines Auges für die Behandlung mit einer Behandlungsvorrichtung verbessert werden kann.The invention provides the advantage that safety when fixing an eye for treatment with a treatment device can be improved.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass durch den Druckaufbaualgorithmus die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit in zumindest drei Geschwindigkeitsverlaufsabschnitte unterteilt wird, wobei in einem ersten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt zu Beginn der Aktivierung der Fixiervorrichtung und einem dritten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt vor Erreichen des Fixierungsunterdruckwerts die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit kleiner ist als in einem zweiten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt, der sich zeitlich zwischen dem ersten und zweiten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt befindet. Mit anderen Worten kann der Unterdruck langsam aufgebaut werden und dann erhöht werden, bis kurz vor dem Erreichen des Fixierungsunterdruckwerts die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit wieder reduziert wird. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass sich das Auge insbesondere beim Start des Unterdruckaufbaus an die geänderten Unterdruckverhältnisse anpassen kann, wobei nach dieser Anpassungsphase ein schnellerer Druckaufbau durchgeführt werden kann. Eine Verlangsamung zum Ende hin ergibt den Vorteil, dass kein Überschwingen über den Fixierungsunterdruckwert durch einen zu schnellen Aufbau des Unterdrucks erzeugt wird, wodurch die Sicherheit erhöht werden kann.Furthermore, the pressure build-up algorithm divides the vacuum build-up speed into at least three speed profile sections, with the vacuum build-up speed being lower in a first speed profile section at the start of the activation of the fixation device and a third speed profile section before the fixation vacuum value is reached than in a second speed profile section, which is located between the first and second speed profile sections. In other words, the vacuum can be built up slowly and then increased until the vacuum build-up speed is reduced again shortly before the fixation vacuum value is reached. This design has the advantage that the eye can adapt to the changed vacuum conditions, particularly at the start of the vacuum build-up, with a faster pressure build-up being possible after this adaptation phase. Slowing down towards the end has the advantage that no overshoot above the fixation vacuum value is generated by the vacuum building up too quickly, which can increase safety.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit davon vorgegeben wird, ob die Fixiervorrichtung an einer Kornea oder einer Sklera des Auges angesetzt wird. Insbesondere kann in dem Druckaufbaualgorithmus die Position der Fixierung berücksichtigt sein und somit der Geschwindigkeitswert, der für die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit maximal erlaubt ist. Insbesondere kann der Geschwindigkeitswert und damit die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit bei der Kornea höher sein als bei der Sklera, da die Kornea im Vergleich zur Sklera härter ist und somit nicht so anfällig für hohe Unterdruckaufbaugeschwindigkeiten.Alternatively or additionally, it is provided that the speed value is specified depending on whether the fixation device is applied to a cornea or a sclera of the eye. In particular, the position of the fixation can be taken into account in the pressure build-up algorithm and thus the speed value that is maximum permitted for the negative pressure build-up speed. In particular, the speed value and thus the negative pressure build-up speed can be higher for the cornea than for the sclera, since the cornea is harder than the sclera and thus not as susceptible to high negative pressure build-up speeds.
Die Erfindung umfasst auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which provide additional advantages.
Eine Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch den Druckaufbaualgorithmus der Fixierungsunterdruckwert stufenweise aufgebaut wird. Mit anderen Worten kann die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit begrenzt werden, indem eine Mehrzahl von diskreten Unterdruckstufen vorgegeben werden und diese beim Unterdruckaufbau durchlaufen werden, bis die letzte Unterdruckstufe der Fixierungsunterdruckwert ist. Das heißt, der Unterdruck wird schrittweise erhöht. Hierbei können beispielsweise zwei bis fünf Unterdruckstufen vorgesehen sein, die bei dem Aufbau des Fixierungsunterdruckwerts durchlaufen werden.One embodiment provides that the pressure build-up algorithm builds up the fixing vacuum value in stages. In other words, the speed at which the vacuum builds up can be limited by specifying a number of discrete vacuum levels and running through these when building up the vacuum until the last vacuum level is the fixing vacuum value. This means that the vacuum is increased in stages. For example, two to five vacuum levels can be provided, which are run through when building up the fixing vacuum value.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass auf einer jeweiligen Unterdruckstufe der Unterdruck für eine jeweils vorgegebene Wartezeit konstant gehalten wird. Das bedeutet, dass abwechselnd ein Druckaufbau und eine daran anschließende Wartezeit, in der der Unterdruck konstant gehalten wird, zum Durchlaufen der Unterdruckstufen vorgesehen sind. Somit kann erreicht werden, dass sich nach dem Aufbau bis zu einer jeweiligen Unterdruckstufe das Auge an die neuen Druckverhältnisse gewöhnen kann. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass Schäden im oder am Auge aufgrund einer zu hohen Unterdruckaufbaugeschwindigkeit reduziert werden können.Preferably, it can be provided that the negative pressure is kept constant for a predetermined waiting time at each negative pressure level. This means that a pressure build-up and a subsequent waiting time in which the negative pressure is kept constant are alternately provided for running through the negative pressure levels. This means that after the build-up to a respective negative pressure level, the eye can get used to the new pressure conditions. This design has the advantage that damage in or to the eye due to too high a negative pressure build-up speed can be reduced.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wartezeit für jede nachfolgende Unterdruckstufe kleiner als die Wartezeit der vorhergehenden Unterdruckstufe vorgegeben wird. Mit anderen Worten kann die Wartezeit, die der Unterdruck auf jeder Unterdruckstufe konstant gehalten wird, mit jeder nachfolgenden Unterdruckstufe kürzer wird. Beispielsweise kann sich die Wartezeit mit jeder nachfolgenden Unterdruckstufe halbieren. Insbesondere kann hierdurch berücksichtigt sein, dass sich eine anfängliche Veränderung der Drucksituation am Auge schwerer auf die Physiologie auswirkt als nachfolgende Veränderungen.It is particularly preferred that the waiting time for each subsequent negative pressure level is set to be shorter than the waiting time of the previous negative pressure level. In other words, the waiting time for which the negative pressure is kept constant at each negative pressure level can become shorter with each subsequent negative pressure level. For example, the waiting time can be halved with each subsequent negative pressure level. In particular, this can take into account the fact that an initial change in the pressure situation on the eye has a greater effect on the physiology than subsequent changes.
Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen jeweiligen Unterdruckstufen ein jeweiliger, vorzugsweise unterschiedlicher, Geschwindigkeitsverlauf der Unterdruckaufbaugeschwindigkeit vorgegeben wird. Mit anderen Worten kann die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit zwischen den jeweiligen Unterdruckstufen unterschiedlich sein. So kann beispielsweise neben einer verkürzten Wartezeit bei den jeweilig nachfolgenden Unterdruckstufen auch eine Unterdruckaufbaugeschwindigkeit zwischen den Stufen verändert werden, wobei die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit vorzugsweise bei jeder nachfolgenden Stufe erhöht wird. Somit kann erreicht werden, dass der Aufbau des Unterdrucks bis zu dem Fixierungsunterdruckwert unterhalb des vorgegebenen Geschwindigkeitswerts begrenzt wird und gleichzeitig eine Beschleunigung der Fixierung erreicht wird.Furthermore, it is preferably provided that a respective, preferably different, speed profile of the vacuum build-up speed is specified between respective vacuum stages. In other words, the vacuum build-up speed can be different between the respective vacuum stages. For example, in addition to a shortened waiting time for the respective subsequent vacuum stages, a vacuum build-up speed can also be changed between the stages, with the vacuum build-up speed preferably being increased for each subsequent stage. This means that the build-up of the vacuum can be limited to the fixing vacuum value below the specified speed value and at the same time an acceleration of the fixing is achieved.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass durch den Druckaufbaualgorithmus die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit unter den Geschwindigkeitswert von 320 Hektopascal pro Sekunde (hPa/s), vorzugsweise unter 225 Hektopascal pro Sekunde (hPa/s), begrenzt wird. Insbesondere haben sich diese Geschwindigkeitswerte der Unterdruckaufbaugeschwindigkeit als besonders vorteilhaft zur Vermeidung von Schäden am Auge erwiesen. Dabei entspricht 320 Hektopascal pro Sekunde zirka einem Wert von 240 Millimeter Hg pro Sekunde und 225 Hektopascal pro Sekunde zirka 170 Millimeter Hg pro Sekunde, wobei die Einheit von Millimeter Quecksilbersäule von vielen Fixiervorrichtungen verwendet wird. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich der Vorteil, dass die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit besonders geeignet an die Physiologie des Auges angepasst werden kann.Another embodiment provides that the pressure build-up algorithm limits the negative pressure build-up speed to below the speed value of 320 hectopascals per second (hPa/s), preferably below 225 hectopascals per second (hPa/s). In particular, these speed values for the negative pressure build-up speed have proven to be particularly advantageous for preventing damage to the eye. 320 hectopascals per second corresponds to a value of approximately 240 millimeters Hg per second and 225 hectopascals per second corresponds to approximately 170 millimeters Hg per second, with the unit of millimeters of mercury being used by many fixation devices. This embodiment has the advantage that the negative pressure build-up speed can be adapted particularly appropriately to the physiology of the eye.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit linear oder exponentiell verläuft. Mit anderen Worten steigt der Unterdruck entweder konstant an oder wird langsam aufgebaut und verläuft mit steigendem Unterdruck immer schneller. Somit können bevorzugte Geschwindigkeitsverläufe zum Aufbau des Unterdrucks erreicht werden. Besonders bevorzugt kann ein linearer und/oder exponentieller Verlauf auch zwischen den oben genannten Unterdruckstufen vorgesehen sein, wobei die Art des Verlaufs zwischen den Unterdruckstufen wechseln kann.Another embodiment provides that the negative pressure build-up speed is linear or exponential. In other words, the negative pressure either increases constantly or is built up slowly and increases faster as the negative pressure increases. In this way, preferred speed profiles for building up the negative pressure can be achieved. Particularly preferably, a linear and/or exponential profile can also be provided between the above-mentioned negative pressure levels, whereby the type of profile can change between the negative pressure levels.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Fixiervorrichtung einen Saugring oder ansaugfähige Ringsegmente aufweist, durch die das Auge mittels Unterdruck fixiert wird. Mit anderen Worten kann die Fixiervorrichtung, die beispielsweise mittels einer (Vakuum-)Pumpe einen Unterdruck erzeugt, den Unterdruck über den Saugring oder saugfähige Ringsegmente an eine Oberfläche des Auges weiterleiten. Somit wird das Auge an den Kontaktstellen des Saugrings oder den Kontaktstellen der saugfähigen Ringsegmente in Position gehalten.Another embodiment provides that the fixing device has a suction ring or suction-capable ring segments, through which the eye is fixed using negative pressure. In other words, the fixing device, which generates a negative pressure using a (vacuum) pump, for example, can transfer the negative pressure to a surface of the eye via the suction ring or suction-capable ring segments. The eye is thus held in position at the contact points of the suction ring or the contact points of the suction-capable ring segments.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung, insbesondere mit mindestens einem ophthalmologischen Laser für die Abtrennung eines Lentikels mit vordefinierten Grenzflächen aus einem menschlichen oder tierischen Auge durch Kavitationsblasen und/oder für eine laserinduzierte Brechungsindexänderung, umfassend eine Fixiervorrichtung, wobei die Behandlungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausgestaltungsformen durchzuführen. Mit anderen Worten kann die Behandlungsvorrichtung zumindest einen ophthalmologischen Laser, insbesondere mit einer Strahlablenkeinrichtung, und eine Fixiervorrichtung aufweisen, wobei beispielsweise ein Steuergerät der Behandlungsvorrichtung dazu ausgebildet sein kann, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausgestaltungsformen durchzuführen beziehungsweise einen Unterdruckaufbau gemäß dem Druckaufbaualgorithmus zu kontrollieren. Das Steuergerät beziehungsweise die Steuereinrichtung kann zum Beispiel als Steuerchip, Steuergerät oder Anwendungsprogramm („App“) ausgestaltet sein. Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise eine Prozessoreinrichtung und/oder einen Datenspeicher aufweisen. Unter einer Prozessoreinrichtung wird ein Gerät oder eine Gerätekomponente zur elektronischen Datenverarbeitung verstanden. Die Prozessoreinrichtung kann zum Beispiel mindestens einen Mikrokontroller und/oder mindestens einen Mikroprozessor aufweisen. Auf dem optionalen Datenspeicher kann vorzugsweise ein Programmcode zum Durchführen des Verfahrens abgelegt sein. Der Programmcode kann dazu ausgelegt sein, bei Ausführung durch eine Prozessoreinrichtung die Steuereinrichtung dazu zu veranlassen, eine der beschriebenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens durchzuführen. Der ophthalmologische Laser kann dazu ausgebildet sein, mittels Photoablation und/oder Photodisruption Gewebe aus einer Hornhaut zu trennen, um eine Fehlsichtigkeit des Auges zu behandeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Laser dazu ausgebildet sein, eine Brechungsindexänderung (Laser Induced Refractive Index Change; LIRIC) durchzuführen.A further aspect of the invention relates to a treatment device, in particular with at least one ophthalmological laser for separating a lenticule with predefined interfaces from a human or animal eye by means of cavitation bubbles and/or for a laser-induced refractive index change, comprising a fixing device, wherein the treatment device is designed to carry out a method according to one of the preceding embodiments. In other words, the treatment device can have at least one ophthalmological laser, in particular with a beam deflection device, and a fixing device, wherein, for example, a control device of the treatment device can be designed to carry out a method according to one of the preceding embodiments or to control a negative pressure build-up according to the pressure build-up algorithm. The control device or the control device can be designed, for example, as a control chip, control device or application program (“app”). The control device can preferably have a processor device and/or a data memory. A processor device is understood to mean a device or a device component for electronic data processing. The processor device can, for example, have at least one microcontroller and/or at least one microprocessor. A program code for carrying out the method can preferably be stored on the optional data storage device. The program code can be designed to cause the control device to carry out one of the described embodiments of the method when executed by a processor device. The ophthalmological laser can be designed to separate tissue from a cornea by means of photoablation and/or photodisruption in order to treat a visual defect of the eye. Alternatively or additionally, the laser can be designed to Laser Induced Refractive Index Change (LIRIC)
Vorzugsweise kann der Laser dazu geeignet sein, Laserpulse in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 Nanometern und 1400 Nanometern, vorzugsweise zwischen 700 Nanometern und 1200 Nanometern, bei einer jeweiligen Pulsdauer zwischen einer Femtosekunde und einer Nanosekunde, vorzugsweise zwischen zehn Femtosekunden und zehn Pikosekunden und eine Wiederholungsfrequenz größer zehn Kilohertz, vorzugsweise zwischen 100 Kilohertz und 100 Megahertz, abzugeben. Ein solcher Femtosekundenlaser ist zur Herstellung von Volumenkörpern innerhalb der Kornea besonders gut geeignet. Preferably, the laser can be suitable for emitting laser pulses in a wavelength range between 300 nanometers and 1400 nanometers, preferably between 700 nanometers and 1200 nanometers, with a respective pulse duration between one femtosecond and one nanosecond, preferably between ten femtoseconds and ten picoseconds and a repetition frequency greater than ten kilohertz, preferably between 100 kilohertz and 100 megahertz. Such a femtosecond laser is particularly well suited for producing volume bodies within the cornea.
Die Behandlungsvorrichtung kann vorzugsweise die Steuervorrichtung mit mindestens einer 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 die Hornhaut/Kornea umfassen und/oder Steuerdaten zum Steuern des Verfahrens zur Fixierung des Auges mittels der Fixiervorrichtung. Die Behandlungsvorrichtung kann des Weiteren mindestens eine Strahleinrichtung zur Strahlführung und/oder Strahlformung und/oder Strahlablenkung und/oder Strahlfokussierung eines Laserstrahls des Lasers aufweisen.The treatment device can preferably have the control device with at least one storage device for at least temporarily storing at least one control data set, wherein the control data set(s) comprise control data for positioning and/or focusing individual laser pulses in the cornea and/or control data for controlling the method for fixing the eye by means of the fixing device. The treatment device can further comprise at least one beam device for beam guidance and/or beam shaping and/or beam deflection and/or beam focusing of a laser beam of the laser.
Weitere Merkmale und deren Vorteile sind in den Beschreibungen der Erfindungsaspekte zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.Further features and their advantages can be found in the descriptions of the invention aspects, whereby advantageous embodiments of each invention aspect are to be regarded as advantageous embodiments of the other invention aspect.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Behandlungsvorrichtung Verfahrensschritte gemäß einer der vorhergehenden Ausgestaltungsformen ausführt.A further aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions which cause the treatment device to carry out method steps according to one of the preceding embodiments.
Erfindungsgemäß ist auch ein computerlesbares Medium vorgesehen, auf dem das Computerprogramm gemäß dem vorhergehenden Erfindungsaspekt gespeichert ist. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei den weiteren Erfindungsaspekten.According to the invention, a computer-readable medium is also provided on which the computer program according to the preceding aspect of the invention is stored. This results in the same advantages and possible variations as with the other aspects of the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt:Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations without departing from the scope of the invention. Thus, embodiments are also to be regarded as encompassed and disclosed by the invention that are not explicitly shown and explained in the figures, but which emerge and can be generated from the explained embodiments through separate combinations of features. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed that do not have all the features of an originally formulated independent claim. In addition, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments set out above, which go beyond or deviate from the combinations of features set out in the references to the claims are to be regarded as disclosed. Here:
Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung mit einer Fixiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
2 ein schematisches Diagramm für Unterdruckverläufe.
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1 a schematic representation of a treatment device with a fixing device according to an exemplary embodiment; -
2 a schematic diagram for negative pressure curves.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols.
Die
Neben dem Laser 18 kann die Behandlungsvorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 20 aufweisen, die dazu ausgebildet sein kann, den Laser 18 durch Steuerdaten anzusteuern, so dass dieser gepulste Laserpulse beispielsweise an einem vordefinierten Muster zur Behandlung des Auges 12 abgeben kann. Alternativ kann die Steuereinrichtung 20 eine in Bezug auf die Behandlungsvorrichtung 10 externe Steuereinrichtung 20 sein.In addition to the
Des Weiteren zeigt die
Bei dem 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 eine 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 einer Kornea des Auges 12 umfassen. Die Positionsdaten und/oder Fokussierungsdaten einzelner Laserpulse können anhand vorbestimmter Steuerdaten erzeugt werden, insbesondere aus einer zuvor gemessenen Topographie und/oder Pachymetrie und/oder Morphologie.The
Ferner kann die Behandlungsvorrichtung 10 eine Fixiervorrichtung 14 aufweisen, die dazu ausgebildet ist, das zu behandelnde Auge 12 für die Bestrahlung mit dem Laser 18 an einer Position zu fixieren. Die Fixiervorrichtung 14 kann beispielsweise eine Saugeinrichtung 16 aufweisen, wobei die Saugeinrichtung 16 eine Vakuumpumpe sein kann, die ein Vakuum an einem Saugring oder saugfähigen Ringsegmenten an einer Seite der Fixiervorrichtung 14 erzeugt, die in Richtung des Auges 12 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten kann der Saugring auf das Auge 12 aufgesetzt werden und die Saugeinrichtung 16, insbesondere die Vakuumpumpe, kann durch Erzeugen eines Unterdrucks das Auge 12 in Position halten.Furthermore, the
Damit das Auge 12 nicht durch die Fixiervorrichtung 14, insbesondere durch einen zu schnellen Unterdruckaufbau, verletzt wird, kann vorgesehen sein, dass beispielsweise durch die Steuereinrichtung 20 und/oder eine Steuereinheit (nicht gezeigt) der Fixiervorrichtung 14 ein Druckaufbaualgorithmus bereitgestellt ist, der eine Unterdruckaufbaugeschwindigkeit bis zu einem Fixierungsunterdruckwert unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitswerts begrenzt. Dabei ist der Fixierungsunterdruckwert der maximale Wert des Unterdrucks, den die Fixiervorrichtung 14 zur Fixierung des Auges annehmen soll und der Geschwindigkeitswert ist vorzugsweise definiert als Fixierungsunterdruckwert pro Zeit, die für den Aufbau bis zu diesem Fixierungsunterdruckwert benötigt wird.To prevent the
Durch den Druckaufbaualgorithmus können also Strategien bereitgestellt sein, durch die ein zu schneller Unterdruckaufbau und somit eine Beschädigung des Auges 12 vermieden werden kann. Beispielsweise kann durch den Druckaufbaualgorithmus die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit linear oder exponentiell vorgegeben sein, wobei diese vorzugsweise unter einem Geschwindigkeitswert von 320 hPa/s, besonders bevorzugt unter 225 hPa/s begrenzt wird. Auch kann die Begrenzung durch den Geschwindigkeitswert davon abhängen, ob die Fixiervorrichtung 14 an einer Kornea oder einer Sklera des Auges 12 angesetzt wird, da die Sklera im Vergleich zur Kornea weicher ist und somit eine im Vergleich zur Kornea kleinere Unterdruckaufbaugeschwindigkeit verwendet werden soll. Besonders bevorzugt kann bei Ansetzen der Fixiervorrichtung 14 auf der Kornea die Unterdruckaufbaugeschwindigkeit auf etwa 265 hPa/s begrenzt werden und bei der Sklera auf etwa 135 hPa/s.The pressure build-up algorithm can therefore provide strategies that can prevent the negative pressure from building up too quickly and thus damage to the
Neben der Begrenzung der Unterdruckaufbaugeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Geschwindigkeitswert kann durch den Druckaufbaualgorithmus auch ein Schema vorgegeben werden, wie der Unterdruck aufgebaut werden soll, wobei Beispiele für Kurvenverläufe in der
Die
In dem Diagramm der
Bei dem Unterdruckverlauf P2 ist ein ähnlicher Stufenverlauf dargestellt, wobei hier die Steigung zwischen den einzelnen Stufen mit der vorgegebenen Wartezeit gleich sein kann, jedoch die Wartezeit beziehungsweise Stufenlängen können mit jeder nachfolgenden Stufe kleiner werden. Das bedeutet, dass am Anfang ein langsamer Aufbau des Unterdrucks erfolgt, insbesondere hervorgerufen durch die längeren Wartezeiten, der anschließend durch Verringerung der Wartezeiten immer schneller wird, bis der Fixierungsunterdruckwert Pmax erreicht ist.A similar step progression is shown for the negative pressure progression P 2 , whereby the gradient between the individual stages with the specified waiting time can be the same, but the waiting time or step lengths can become smaller with each subsequent stage. This means that the negative pressure builds up slowly at the beginning, particularly due to the longer waiting times, which then becomes increasingly faster as the waiting times are reduced until the fixation negative pressure value P max is reached.
Eine Kombination der Charakteristiken der Stufen P1 und P2 ist in der Kurve P3 dargestellt, in der zunächst ein langsamer Anstieg des Unterdrucks mit einer anschließend langen Wartezeit erfolgt, wobei nach der ersten Wartezeit ein schneller Anstieg des Unterdrucks erfolgt mit einer anschließend kürzeren Wartezeit als der ersten Wartezeit. Schließlich kann der Aufbau des Unterdrucks gemäß diesem Schema bis zu dem Fixierungsunterdruckwert Pmax fortgesetzt werden.A combination of the characteristics of stages P 1 and P 2 is shown in curve P 3 , in which there is initially a slow increase in the negative pressure followed by a long waiting time, and after the first waiting time there is a rapid increase in the negative pressure followed by a shorter waiting time than the first waiting time. Finally, the build-up of the negative pressure can be continued according to this scheme up to the fixing negative pressure value P max .
Ein weiterer beispielhafter Unterdruckaufbauverlauf ist in der Kurve P4 dargestellt, bei dem keine diskreten Wartezeiten vorgesehen sind, sondern dieser Kurvenverlauf kann im Wesentlichen in drei Geschwindigkeitsverlaufsabschnitte unterteilt werden, wobei in einem ersten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt zu Beginn der Aktivierung der Fixiervorrichtung 14 ein langsamer Aufbau des Unterdrucks erfolgt, der in einem mittleren Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt ansteigt, bis er in einem letzten Geschwindigkeitsverlaufsabschnitt wieder verlangsamt wird und sich so insbesondere asymptotisch dem Fixierungsunterdruckwert Pmax annähert.Another example of a vacuum build-up curve is shown in curve P 4 , in which no discrete waiting times are provided, but this curve can essentially be divided into three speed curve sections, wherein in a first speed curve section at the beginning of the activation of the fixing device 14 a slow build-up of the vacuum takes place, which increases in a middle speed curve section until it is slowed down again in a last speed curve section and thus approaches the fixing vacuum value P max in particular asymptotically.
Insgesamt kann somit durch eine schrittweise beziehungsweise kontrollierte Erhöhung des Vakuums erreicht werden, dass nicht nur ein ausreichender Unterdruck zum Halten des Auges 12 erreicht wird, sondern dieser Unterdruck kann so aufgebaut werden, dass die Biologie/Physiologie des Auges 12 nicht beeinträchtigt wird. Des Weiteren ermöglicht ein solcher Unterdruckaufbau auch, dass keine plötzlichen reaktiven Bewegungen des Auges 12 des Patienten hervorgerufen werden.Overall, a gradual or controlled increase in the vacuum can ensure that not only is a sufficient negative pressure achieved to hold the
Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise eine vorgegebene Anzahl von diskreten Unterdruckwerten, die während eines Andockvorgangs schrittweise erreicht werden, festgelegt sind, oder indem beispielsweise ein maximaler Durchfluss, der mit einer Physiologie des Auges vereinbar ist, und durch den nicht zugelassen ist, dass der Unterdruck schneller als ein vorgegebener Grenzwert aufgebaut wird, festgelegt wird.This can be achieved, for example, by specifying a predetermined number of discrete negative pressure values that are gradually reached during a docking procedure, or by specifying, for example, a maximum flow that is compatible with a physiology of the eye and does not allow the negative pressure to build up faster than a predetermined limit.
Zur Umsetzung können beispielsweise Softwaremaßnahmen vorgesehen sein, insbesondere eine schrittweise zeitgesteuerte Überprüfung des Vakuumniveaus und der nächsten Vakuumeinstellung, sodass sich das Auge 12 auf den aktuellen Zustand anpassen kann. Alternativ können Hardwaremaßnahmen vorgesehen sein, zum Beispiel eine Verwendung eines Durchflussbegrenzers. Auch kann eine Kombination aus Softwaremaßnahmen und Hardwaremaßnahmen bereitgestellt sein. Der zeitliche Verlauf des Vakuumniveaus kann auf unterschiedliche Weise abgeschätzt werden, zum Beispiel linear oder physikalisch als zeitliche Exponentialfunktion oder unter Verwendung detaillierter physikalischer Modelle.For implementation, for example, software measures can be provided, in particular a step-by-step, time-controlled check of the vacuum level and the next vacuum setting, so that the
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine schrittweise Ansaugung des Auges 12 erreicht werden kann.Overall, the examples show how a step-by-step suction of the
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