DE19713623A1 - Verfahren zur Bestimmung von Daten zur Behandlung einer Oberfläche, insbesondere einer Augenhornhaut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Daten zur Behandlung einer Oberfläche, insbesondere einer Augenhornhaut.

Bei der Behandlung der Hornhaut eines Auges wird üblicherweise das Brechungsverhalten der Hornhaut ermittelt, um anschließend in den meisten Fällen mit einem Laserverfahren durch Beschuß der Augenhornhaut die Krümmung und damit das Brechungsverhalten der Augenhornhaut zu verändern. Dabei ist es möglich, durch wenige gezielt gesetzte "Schüsse" eine Strukturveränderung der Hornhaut in bestimmten Bereichen zu erreichen oder Teile der Augenhornhaut abzutragen. Insbesondere durch radial unterschiedliche Intensität der Laserbehandlung wird somit das Brechungsverhalten der Hornhautoberfläche verändert.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Augenhornhaut über ihre gesamte Fläche meistens nicht ein einheitliches Brechungsverhalten hat und daher die bekannten Verfahren nur bei einem über die Hornhaut verteilten, hinreichend gleichen Brechungsverhalten zu einem guten Ergebnis führen. Kleinere Partien der Augenhornhaut mit besonders hoher oder besonders geringer Krümmung werden mit den bekannten Behandlungsverfahren nicht oder nur unzureichend korrigiert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung von Daten zur Behandlung einer Oberfläche, insbesondere einer Augenhornhaut vorzuschlagen, das es erlaubt, durch die Behandlung Orte unterschiedlicher Krümmung auf einer Oberfläche wie beispielsweise einer Augenhornhaut zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

• - die Orte einer Vielzahl an Punkten der Oberfläche ermittelt werden,
• - diese Orte als Datensatz in einen Rechner eingegeben werden,
• - die Form und Lage einer Sollfläche in den Rechner eingegeben wird,
• - für die Vielzahl an Punkten auf der Oberfläche der Abstand zur Sollfläche errechnet wird und
• - Ort und Abstand der Vielzahl an Punkten als Datensatz zur Behandlung der Oberfläche ausgegeben werden.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Oberfläche nicht nur pauschal zu behandeln, sondern je nach Auflösung jeden einzelnen Punkt der Augenhornhaut mit seiner Position zu bestimmen, um anschließend durch Vergleich mit einer vorgegebenen Sollfläche den positiven oder negativen Abstand zur Sollfläche zu berechnen und für die eigentliche Behandlung der Oberfläche bereitzustellen. Dadurch können lokale regionale Überhöhungen intensiver behandelt werden, während von Natur aus vorhandene Senken einer geringeren oder gar keiner Behandlung zugeführt werden. Der durch das Verfahren zur Verfügung gestellte Datensatz ermöglicht somit eine gezielte Behandlung auch einer relativ unebenen Augenhornhaut, die durch das anschließende Behandlungsverfähren eine über die gesamte Fläche regelmäßige Krümmung erhalten soll.

Das Verfahren eignet sich vor allem für spiegelnde Oberflächen, da diese mittels der Topometrie leicht vermessen werden können.

Eine einfache Methode zur Bestimmung der Orte der Vielzahl an Punkten der Oberfläche liegt darin, die Orte der Oberfläche der Vielzahl an Punkten topometrisch iterativ als Koordinaten zu berechnen. Eine interative Berechnungsmethode zur Berechnung der Koordinaten einzelner Orte einer spiegelnden Oberfläche ist in der PCT/DE95/01579 beschrieben, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Um die Arbeit dem behandelnden Arzt zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die Orte der Vielzahl an Punkten graphisch dargestellt werden. Dazu eignet sich beispielsweise eine Netzdarstellung, die deutlich zeigt, wie die Form der Augenhornhaut verläuft oder wie die Form von einer Kugelfläche abweicht.

Zum besseren Vergleich ist es vorteilhaft, wenn auch die Form und/oder Lage der Sollfläche graphisch dargestellt wird. Hierzu können die gleichen Verfahren verwendet werden, wobei es sich anbietet, die Oberflächen entweder nebeneinander oder in ihrer relativen Anordnung zueinander darzustellen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auch die Abstände der Vielzahl an Punkten zur Sollfläche graphisch dargestellt werden. Auch dies kann in dreidimensionalen Darstellungen, Projektions- oder Schnittdarstellungen dem behandelnden Arzt als Graphik zur Verfügung gestellt werden.

Eine besonders einfache Verständlichkeit der Darstellung wird dadurch erreicht, daß unterschiedliche Abstände durch unterschiedliche Farben dargestellt werden.

Dies ermöglicht es dem behandelnden Arzt, ohne einen aufwendigen Zahlenvergleich die Bereiche zu erkennen, die besonders weit von der Sollkurve abweichen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Form und/oder Lage der Sollfläche variierbar ist. Dies erlaubt es, die Sollfläche am Computer im Vergleich mit der Oberfläche der Augenhornhaut auf der Grundlage klinischer Erfahrung festzulegen. Die vom Computer sofort errechneten Abweichungen zwischen Sollfläche und Augenhornhaut helfen dein Arzt die Sollfläche richtig zu bestimmen.

Alternativ oder unterstützend zur Bestimmung der Sollfläche nach klinischer Erfahrung kann die Sollfläche auch durch Raytracing bestimmt werden. Dabei wird durch bestimmte Anforderungen an den Strahlenverlauf und insbesondere deren Schnittpunkt mit der Retina eine Sollkurve für die Augenhornhaut berechnet.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, daß mit dem Datensatz zur Behandlung der Oberfläche ein Oberflächenbehandlungsverfähren simuliert wird und das Ergebnis angezeigt wird. Dazu werden in den Computer zusätzlich die Daten zu einem speziellen Oberflächenbehandlungsverfahren eingegeben, wonach der Computer das mit diesem Oberflächenbehandlungsverfähren erzielbare Ergebnis dem behandelnden Arzt anzeigt.

Wenn das Oberflächenbehandlungsverfähren bspw. ein Laserverfahren ist, können die Daten der durch einen einzigen Schuß bewirkten Änderung der Gestalt der Hornhaut in den Computer eingegeben werden. Der Computer berechnet dann Ort und Anzahl der notwendigen Schüsse zur Annäherung der Hornhautoberfläche an die Sollfläche. Sollte das Ergebnis nicht zufriedenstellend sein, kann entweder das Oberflächenbehandlungsverfähren geändert werden oder die Sollfläche wird in Ort oder Verlauf variiert. Der Computer erlaubt es, in kürzester Zeit verschiedene Behandlungsverfähren und Sollflächenvorgaben bis zur Anzeige des erzielbaren Ergebnisses zu simulieren, um anschließend am Patienten das optimale Behandlungsverfähren durchzuführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt,

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Augenhornhaut mit überzeichneter Oberflächendeformation,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Hornhaut mit ihren unterschiedlichen Krümmungsbereichen und

Fig. 3 einen Schnitt durch die Augenhornhaut gemäß Fig. 1 nach einer Laserbehandlung.

Die in Fig. 1 gezeigte Hornhautoberfläche 1 ist mit stark überzeichneten Unebenheiten 2, 3, 4, 5 und 6 dargestellt. Als Beispiel für die Vielzahl an Punkten ist der Punkt 7 dargestellt, dessen Ort mittels der Koordinaten eines Koordinatensystems 8 mit dem beliebig festgelegten Ursprung 9 bestimmbar sind. Somit ergibt sich für jeden Punkt auf der Hornhaut 1 eine Koordinatenangabe, die den Ort des Punktes genau festlegt.

Darüber hinaus ist in Fig. I eine erste Sollfläche 10 eingezeichnet, die vom behandelnden Arzt so variiert werden kann, daß Lage und Verlauf den klinischen Anforderungen entsprechen. Durch die Variation entsteht eine zweite Sollfläche 11, die der Arzt nach seiner klinischen Erfahrung relativ zur Augenhornhaut positioniert.

Aus der relativen Lage eines jeden Punktes 7 zur zweiten Sollfläche 11 errechnet der Rechner den Abstand 12 für jeden einzelnen Punkt. Dieser Abstand dient als Grundlage für die spätere Behandlung der Hornhaut 1.

In Fig. 2 sind in einer Draufsicht durch unterschiedliche Schraffuren mögliche Krümmungen einer Augenhornhaut dargestellt. Enge Schraffuren 13, 14, 15 zeigen eine stärkere Krümmung, während hellere Schraffuren 16, 17 eine geringere Krümmung anzeigen. Anstelle von Schraffuren werden in der Praxis vorteilhafterweise Farben eingesetzt.

Alternativ oder ergänzend können statt der Krümmungen auch die Orte der Oberfläche der Augenhornhaut dargestellt werden.

Auch die Abstände 12 zwischen der Augenhornhaut 1 und der zweiten Sollfläche 11 können entsprechend Fig. 2 durch Schraffuren oder Farben dargestellt werden, um Flächen, die besonders stark behandelt werden müssen, hervorzuheben.

Fig. 3 zeigt schematisch die Behandlung einer Hornhautoberfläche gemäß Fig. 1 mit einer Lasereinrichtung. Auf der Grundlage der Abstände zwischen der Hornhaut 1 und der zweiten Sollfläche 11 wurden vom Rechner Ort und Anzahl der Schüsse 18, 19, 20, 21 berechnet. Da die Lasereinrichtung jedoch nur diskontinuierliche Einstellungen ermöglicht, entsteht nach der Behandlung eine Istfläche 18, die der zweiten Sollfläche 11 nur angenähert ist. Um das zu erwartende Ergebnis vor Durchführung der Behandlung zu überprüfen und gegebenenfalls das Behandlungsverfahren noch zu korrigieren, wird die Behandlung zunächst am Rechner simuliert. Erst nach Durchspielen verschiedener Sollflächen und/oder Behandlungsverfahren wird schließlich vom behandelnden Arzt eine Sollfläche und ein Oberflächenbehandlungsverfahren festgelegt, das dem anvisierten Ergebnis am ehesten gerecht wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung von Daten zur Behandlung einer Oberfläche, insbesondere einer Augenhornhaut (1),

• - bei dem die Orte einer Vielzahl an Punkten (7) der Oberfläche (1) ermittelt werden,
• - diese Orte als Datensatz in einen Rechner eingegeben werden,
• - die Form und Lage einer Sollfläche (10, 11) in den Rechner eingegeben wird,
• - für die Vielzahl an Punkten (7) auf der Oberfläche (1) der Abstand (12) zur Sollfläche (10, 11) errechnet wird und
• - Ort und Abstand (12) der Vielzahl an Punkten (7) als Datensatz zur Behandlung der Oberfläche (1) ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Orte der Oberfläche (1) der Vielzahl an Punkten (7) iterativ als Koordinaten berechnet werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orte der Vielzahl an Punkten (7) graphisch dargestellt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und/oder Lage der Sollfläche (10, 11) graphisch dargestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (12) der Vielzahl an Punkten (7) zur Sollfläche (11) graphisch dargestellt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Abstände (12) durch unterschiedliche Farben dargestellt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und/oder Lage der Sollfläche (10, 11) variierbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und/oder Lage der Sollfläche (10, 11) durch Raytracing bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Datensatz zur Behandlung der Oberfläche ein Oberflächenbehandlungsverfahren simuliert wird und das Ergebnis angezeigt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenbehandlungsverfahren ein Laserverfahren ist.