DE3615042C2 - Vorrichtung zur Korrektur oder Neugestaltung der Wölbung der Augnhornhaut durch Photoablation von Laserstrahlung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Korrektur oder Neugestaltung der Wölbung der Augenhornhaut, insbesondere zur Korrektur einer Weit- bzw. Nachsichtigkeit oder eines Astigmatismus des menschlichen Auges, oder zur Anlage eines oder mehrerer ringförmig um die Apex verlaufender Schnitte oder Keilausschnitte, wobei ein Gewebeabbau der äußeren Hornhautschicht durch Photoablation des entsprechenden äußeren Hornhautgewebes erfolgt.

Derartige Verfahren zur operativen Beseitigung einer Kurz- oder Weitsichtigkeit unter Korrektur der Wölbung der Augenhornhaut sind nach einem russischen Operationsverfahren bekannt, wonach die Hornhaut des Augapfels seitlich des zentralen Bereiches der Apex über einen zwischen zwei äußeren konzentrischen Kreisen gelegenen Abschnitt mit einzelnen nebeneinander angeordneten, radial gerichteten Schlitzen geritzt wird. Durch die sich verstärkt in diesem Randabschnitt der Hornhaut ausbildende Wölbung flacht sich andererseits im vorderen zentralen Bereich der Augenhornhaut diese ab, so daß der Brennpunkt des Auges weiter nach hinten zur Netzhaut verschoben wird und damit aufgrund der sich einstellenden größeren Brennweite die Kurzsichtigkeit bei geeigneter Abflachung der Wölbung der Hornhaut beseitigt wird.

Des weiteren ist die Verwendung von "Excimer-Lasern" in der Mikrochirurgie des Auges bekannt, wobei mittels eines derartigen, z. B. durch einen Argon-Fluorid-Laser gebildeten Gaslasers mit einer Resonanzwellenlänge von 193 nm eine Photoablation organischer polymerer Gewebe- oder Molekülschichten möglich ist, wobei also synthetisches Plastikmaterial oder natürliches Gewebe, wie das menschliche Haar oder die menschliche Augenhornhaut der äußeren Cornea oder das angrenzende Epithelium, durch bloßen Molekülzerfall ohne Hitzewirkung verdampft werden kann.

Messungen haben dabei gezeigt, daß Schnitte in der äußeren Hornhaut in der Tiefe von 1×10^-3 mm bei einer Leistungsdichte des fokussierten Laserstrahles von 1 Joule/cm² erzeugt werden können.

Gem. einem Aufsatz von Arthur M. Cotliar, Hermann D. Schubert, Eric R. Mandel und Stephen L. Trokel in "The Ophthalmology, Febr. 1985, S. 206-208", kann dabei über einen mittels einem Laserthyratron gepulsten Argon-Fluorid- Laser mit einer Resonanzfrequenz von 193 nm und mit einer Pulsleistungsdichte von 100 mJ ein Laserstrahl in der Breite von 0,07 mm fokussiert werden, wobei entsprechend dem erwähnten russischen Verfahren periphere Einschnnitte seitlich des zentralen Bereichs der Hornhaut mit einer Länge von 3,5 mm und einer Pulsfrequenz von 10 Hz und einer Beleuchtungszeit von 10-45 sec erzeugt werden können.

Auf diese Weise war es möglich, die Dioptrie-Zahl des Auges in Abhängigkeit von der aufgewandten Laserleistung zwischen 1-6 Dioptrien zu verändern.

Je nach Führung des Lasers und der aufgewandten Laserleistung kann dabei die Form und das Ausmaß des verdampften Gewebes entsprechend der möglichen optischen Präzision kontrolliert entfernt werden.

Es ist dabei eine Entfernung des äußeren Hornhautgewebes bis auf Bruchteile von 10^-3 mm möglich.

Im Gegensatz zu diesem durch Laser-Photoablation abgewandelten russischen Operationsverfahren zur Beseitigung der Kurzsichtigkeit wird bei einem Operationsverfahren, welches unter dem Begriff "Keratomileusis" bekannt ist, die Hornhaut vom menschlichen Augapfel getrennt und tiefgefroren in einer Drehbank eingespannt, wobei über geeignete Schneiden in geeigneter Weise der zentrale äußere Bereich der Hornhaut entfernt, und damit die Wölbung der Hornhaut bzw. des Augapfels in diesem Bereich abgeflacht wird, oder wobei der äußere periphere Bereich dieses zentralen Hornhautabschnittes ausgeschnitten und damit die Krümmung der zentralen Hornhaut verstärkt wird.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche es erlaubt, unter Laser-Photoablation des Hornhautgewebes unmittelbar das Laserlicht eines Excimer-Lasers mit einer Resonanzfrequenz von 193 nm in einer derartigen Intensitätsverteilung und Energiedichte auf den zu operierenden Bereich der Augenhornhaut einzustrahlen, daß sich die gewünschte Wölbung der Augenhornhaut weitgehend unter kontinuierlicher Zunahme oder Abnahme der Schichtdicke des aus der Augenhornhaut verdampfenden Gewebematerials oder eine einfache Anlage ringförmig um die Apex verlaufender Schnitte oder Keilausschnitte ergibt.

Der Gewebeabbau durch Laser-Photoablation soll also insbesondere dazu direkt verwendet werden, um die Hornhaut entweder im zentralen Bereich abzuflachen (Beseitigung der Kurzsichtigkeit) oder sie im dazu peripheren Bereich unter allmählichem Übergang zum zentralen Bereich zu verdampfen, so daß die Wölbung der Hornhaut eine stärkere Krümmung erhält (Beseitigung der Nahsichtigkeit).

Es soll dabei insbesondere auch möglich sein, eine Neugestaltung der Wölbung einer nicht rotationssymmetrisch ausgebildeten Augenhornhaut vorzunehmen, um z. B. einen Astigmatismus des Auges zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Chirurgie oder Mikrochirurgie verwendbare "Excimer-Laser" bzw. "Argon-Fluorid-Laser" sind beispielsweise bei der Fa. Technolas kommerziell erwerbbar. Diese ermöglichen es, den nicht fokussierten Strahl aus dem Laser mit einem rechteckigen Strahlquerschnitt von 8 mm/14 mm, also in einer größeren Querschnittsfläche austreten zu lassen, als der zu behandelnde bzw. durch Photoablation der Laserstrahlung zu verdampfende zentrale äußere Abschnitt der Augenhornhaut.

Das Laser-Strahlenbündel läßt sich daher durch eine Blendenöffnung ohne Schwierigkeiten auf einen Durchmesser von 7 mm zur Bestrahlung dieses zentralen Bereiches der Augenhornhaut reduzieren, wobei es möglich ist, im wesentlichen die volle Laserleistung in das Strahlenbündel hinter der Blendenöffnung einzubringen.

Durch die Umlaufblende mit den in die Blendenöffnung in spiegel- oder rotationssymmetrischer Anordnung und Ausbildung ragenden Blendmasken, welche zwischen ihren gegenüberliegenden Begrenzungsrändern eine sich in ihrer Breite verengende und verbreiternde Öffnungszone bilden, ist es dabei möglich, hinter der rotierenden Umlaufblende einen Intensitätsverlauf der Laserstrahlung zu erreichen, welcher für alle Drehwinkel nur vom Radius abhängig ist.

Da die Gewebeverdampfung durch Photoablation proportional zur eingestrahlten Intensität und Energiedichte der Laserstrahlung ist, ergibt sich bezüglich einer Rotation um die Apex für alle Drehwinkel ein in radialer Richtung gleicher Materialabbau durch Photoablation.

Sofern von oben oder seitlich zur Mitte der Blendenöffnung in spiegel- oder rotationssymmetrischer Anordnung übereinander Blendmasken eingeschoben werden, wobei jeweils seitlich nach rechts und links eine in ihrer Breite vergrößernde Öffnungszone sich ergibt, ist die Laserlichtintensität I(x,y), welche bei rotierender Umlaufblende bzw. mit dieser rotierenden Blendmasken sich im Punkt P(x,y) hinter der Umlaufblende einstellt, proportional zum Quotienten der nicht von den Blendmasken bedeckten Kreisbögen mit dem Radius

dividiert durch 2 Π r.

Dieser Quotient ist dabei proportional zum Winkel zwischen dem Punkt P(x,y), dem Koordinatenanfang und dem Schnittpunkt des um den Koordinatenanfang und durch den Punkt P(x,y) geführten Kreises mit der unteren Kurve.

Für einen Punkt im Abstand

ergibt sich dabei für zwei bezüglich der x- und y-Achse der Blendenöffnung spiegelsymmetrisch angelegte Begrenzungsränder der Blendmasken die Beziehung:

Aufgrund der gleichförmigen Bestrahlung und gleichförmigen Rotation der Umlaufblende ergibt sich bei diesen spiegelsymmetrisch zueinander angelegten Blendmasken, wie auch bei in rotationssymmetrischer Anordnung und Ausbildung ihrer Halbschnitte bezüglich der x- oder y-Achse angelegter Blendmasken oder Blendmaskenabschnitte jeweils eine zu den Seiten der Apex bzw. des Axialstrahls des eingestrahlten Laser-Strahlenbündels rotationssymmetrische Verteilung der Laserlichtintensität, und dies in gleicher Weise und Intensitätsverteilung für alle Drehwinkel.

Durch Lagermittel mit einer Abstandsvorrichtung (Saugring) wird dabei die Umlaufblende auf dem Auge festgesaugt. In diesem Fall kann dabei die Photoablation in einem längeren Zeitraum erfolgen, sofern sichergestellt ist, daß eine Lasereinstrahlung nur dann erfolgt, wenn der Axialstrahl des Strahlenbündels und die Sehachse des Auges genau ineinander übergehen.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß zur kontrollierten Photoablation des Hornhautgewebes eine Steuerung der Ein- und Ausschaltung des Excimer-Lasers durch einen Photodiodenschalter erfolgt, welcher in einem gleichzeitig auf bzw. vor dem Aufge aufgesetzten Dioptriemeßgerät eingebaut ist, und den Laser ausschaltet, sobald z. B. durch eine monentane Drehung des Augapfels der Axialstrahl des Laserlichtes nicht in Richtung der Sehachse ausgerichtet ist oder sobald die Dioptriezahl entsprechend der vorgesehenen Korrektur oder Neugestaltung der Hornhautwölbung erreicht ist.

Durch die scheibenförmigen Blendmasken mit z. B. kreisförmigen nach innen zum Blendenmittelpunkt gegenüberstehenden Begrenzungsrändern, zwischen denen eine mittlere Öffnungszone zur Erzeugung der rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung gebildet wird, lassen sich bei einer Laserleistung von 400 mJ/cm² und bei einer Repetitionsrate von 100 Imulsen pro sec ohne Schwierigkeiten Schichtdicken bis zu 40-60 µ aus der etwa 600 µ dicken Hornhautfläche abtragen. Auf diese Weise läßt sich bei geeigneter Formgebung, entweder unter Abflachung der Krümmung der Hornhaut oder unter Verstärkung der Krümmung der Hornhaut, die Dioptrienzahl um Werte bis zu 10 ändern.

Wesentlich ist dabei, daß die Brennweite des Auges vornehmlich durch die Krümmung der Augenhornhaut bestimmt wird und nicht durch die Augenlinse zwischen vorderer und hinterer Augenkammer.

Durch experimentelle Gewebeabtragungen bei Primaten wurde bewiesen, daß sich erhebliche Dicken der Hornhaut abtragen lassen, ohne daß nach Abheilung der behandelten Hornhaut an dieser Trübungen auftreten.

Entsprechend des vom Chirurgen vor der Operation festgestellten notwendigen Materialabbaus der Hornhaut, welcher direkt proportional zur aufzuwendenden notwendigen Laserleistung ist, und entsprechend der Verteilung der abzubauenden Materialschichten zur Sehachse, muß der Chirurg geeignete "Blendmasken" auswählen, wobei der Verlauf der kurvenförmig gegenüberliegenden Begrenzungsränder dieser Blendenmasken bzw. die radiale Erstreckung der Öffnungszone, und die Zu- oder Abnahme der Breite dieser Öffnungszone zwischen den angrenzenden Blendmasken in ihrem Verlauf und in ihrer Größe numerisch unmittelbar aus dem vom Chirurg vorher festgestellten notwendigen Gewebeabbau bzw. der dazu notwendigen Intensitätsverteilung des Laserlichtes sich ergibt.

So ergeben Berechnungen, daß bei einer linearen Intensitätsverteilung (I=a · r) der innere Begrenzungsrand der Blendmasken durch die Funktion

bestimmt wird.

Werden die Blendmasken durch Kreise mit dem Radius R bezüglich ihres Begrenzungsrandes gebildet, welche zur x- oder y-Achse bzw. Schnittachse der Blendenöffnung spiegelsymmetrisch gegenüberliegen, so wird dieser Kreis durch die Funktionen
x = r cos (ϑ/2) bzw.
y = r sin (ϑ/2),
ϑ = Polarwinkel von "r" bestimmt, wobei sich ein vom Mittelpunkt der Blende nach außen vom Wert 0 stärker als linear ansteigender Intensitätsverlauf der Laserstrahlung über bzw. hinter der Blendenöffnung ergibt, sofern die beiden kreisabschnittartigen Blendmasken unmittelbar im Mittelpunkt der Umlaufblende aufeinanderstoßen.

Sofern als Blendmasken Kreisscheiben verwendet werden, welche den Radius R aufweisen und oberhalb der Schnittachse bzw. x- und y-Achse der Blendenöffnung liegen, gilt für den Begrenzungsrand dieser Blendmaske:

wobei sich eine Intensitätsverteilung ergibt, die vom Wert im Blendenmittelpunkt nach außen geringer als linear weiter zunimmt, also nach außen trotz eines Anstieges allmählich in Richtung zur Achse "r" abfällt.

Die vorzugebende Intensitätsverteilung I=g (r) ermöglicht dabei zumindest numerisch den Verlauf der Begrenzungsränder der scheibenförmigen Blendmasken zu bestimmen, wobei für den jeweiligen Abstand "r" des Punktes des Begrenzungsrandes vom Mittelpunkt der Blendenöffnung in der (x/y)-Ebene der Blende die (x/y)-Werte

zu berechnen sind.

Sofern nun zur Verstärkung der Krümmung der Augenhornhaut (Behandlung einer Weitsichtigkeit) im zur Apex peripheren Bereich des Hornhautgewebes Gewebematerial verdampft werden muß, muß eine Intensitätsverteilung des Laserlichtes gewählt werden, welche mit zunehmendem Abstand von der Apex bzw. Sehachse radial zunimmt.

In diesem Fall werden dann in die Öffnung der rotierenden Umlaufblende die beiden Blendmasken mit einem Begrenzungsrand eingebracht, welcher auf einem Kreis des Radius R jeweils liegt. Die Scheiben müssen dabei einen derartigen Radius aufweisen, daß sie aufeinander etwa im Mittelpunkt der Blendenöffnung stoßen.

Zwischen diesen beiden kreisförmigen Blenden ergibt sich dabei seitlich jeweils eine Öffnungszone, die nach außen radial in der Breite zunimmt.

Soll nun vornehmlich die Intensität ihr Maximum im zentralen Bereich der Hornhaut (Apex) aufweisen, um den mittleren Bereich um die Apex abzuflachen, und damit eine Kurzsichtigkeit zu behandeln, so müssen in Umkehr zu den beiden im vorherigen Beispiel verwendeten kreisabschnittartigen Blendmasken "sichelförmige Scheiben" verwendet werden, welche zur x- oder y- Achse, die durch den Mittelpunkt der Blendenöffnung gehen, mit ihren Spitzen im dortigen Mittelpunkt aufeinanderstoßen. Es werden dabei seitlich dieser sichelförmigen Scheiben jeweils Öffnungszonen gebildet, die die Form eines Kreises mit dem Radius R aufweist, also in ihrer Breite in radialer Richtung nach außen zunehmen.

In der folgenden Zeichnungsbeschreibung wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung der Vorrichtungselemente unter Darstellung eines Excimer-Lasers mit Laserstrahlengang und einer Umlaufblende mit Getriebemotor und mit zwischen Außenseite der Umlaufblende und der zu behandelnden Hornhaut angeordneter ringförmiger Abstandsmanschette;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Öffnung der Umlaufblende mit zur durch den Mittelpunkt der Blendenöffnung gehenden x-Achse spiegelsymmetrisch angeordneten und in diesem Mittelpunkt sich mit ihren Spitzen treffenden Blendmasken mit gebogen ausgebildeten Begrenzungsrändern, unter Bildung einer rechten und linken Öffnungszone in der Blendenöffnung zwischen dem äußeren Rand der Blendenöffnung und den mittleren Begrenzungsrändern der Blendmasken;

Fig. 3a eine schematische Darstellung entsprechend Fig. 2 unter Einblendung zweier Blendmasken in Form von Kreisscheiben mit dem Radius R;

Fig. 3b eine schematische Darstellung der Intensitätsverteilung hinter der Umlaufblende, welche sich bei gleichförmiger Rotation aufgrund der seitlichen, sektorförmigen Öffnungszonen ergibt;

Fig. 4a eine komplementäre Anordnung der Blendmasken zu denen der Fig. 3a, wobei die Begrenzungsränder der spiegelsymmetrisch zur x-Achse angelegten Blendmasken, durch seitlich spiegelsymmetrisch zueinander angelegte Kreise des Radius R gebildet werden;

Fig. 4b eine Intensitätsverteilung hinter der rotierenden Umlaufblende gem. Fig. 4a, aufgrund der kreisabschnittartigen, sich seitlich nach außen vergrößernden und spiegelsymmetrisch zueinander angelegten Öffnungszonen;

Fig. 5 eine Abwandlung der Blendmasken gem. Fig. 3a, wobei in der Nähe des äußeren Randes der Blendenöffnung die Begrenzungsränder der Scheibenabschnitte und Öffnungszonen schräg nach außen in Richtung x-Achse der Blendenöffnung verlaufen;

Fig. 6 in schematischer Schnittdarstellung eine Darstellung der durchgeführten Keratomileusis der Augenhornhaut, sowohl zur Behandlung einer Kurzsichtigkeit als auch zur Behandlung einer Weitsichtigkeit.

In der Längsschnittdarstellung der Fig. 1 ist rechts im Querschnitt ein Augapfel dargestellt, wobei deutlich die eine konvexe Wölbung besitzende Hornhaut 2 des Auges und der Scheitelpunkt dieser Wölbung, die Apex 3, zu erkennen ist.

In Strichpunktierung ist dabei die durch die Apex 3 und den Linsenmittelpunkt verlaufende Sehachse 6 des Auges angedeutet.

Links seitlich vor dem Auge ist dabei die zur Photoablation des Hornhautgewebes zu verwendende Vorrichtung zu erkennen.

Diese Vorrichtung 1 weist eine nicht dargestellte Halterung auf, durch welche der Kopf des Patienten zur Vorrichtung 1 fixiert wird.

Die einzelnen Teile der Vorrichtung 1 sind dabei auf einer optischen Bank 7 aufgebaut.

Von links nach rechts erkennt man dabei zunächst einen Excimer-Laser 4, welcher im kurzwelligen UV-Bereich Strahlung der Wellenlänge von 193 nm aussendet.

In größerem Abstand zum Laser ist rechts vor dem Auge eine Umlaufblende 10 zu erkennen, deren Blendenöffnung 11 durch seitlich bis in die Mitte einschiebbare Blendmasken 12, 13 unter Bildung einer zwischen diesen Masken 12, 13 sich ergebende Öffnungszone 14 verschließbar ist.

Auf diese Blendenöffnung 11 oder Öffnungszone 14 ist das Strahlenbündel des Lasers 4 gerichtet und exakt mit seinem dort die zentrale Achse bildenden Axialstrahl 5 auf die Sehachse 6 des Auges ausgerichtet. Der Axialstrahl 5 geht dabei durch den Mittelpunkt der Blendenöffnung 11 und ist dabei auch als solcher exakt auf die Apex 3 des Auges gerichtet.

Durch eine gleichförmige Bestrahlung und Rotation der Umlaufblende 10 um den Axialstrahl 5 in einer senkrechten Ebene zu diesem und die durch Blendmasken 12, 13 spezieller Anordnung und Ausbildung geeigneter Wahl gebildete Öffnungszone 14, ergibt sich auf der Rückseite der Umlaufblende eine rotationssymmetrische Intensitätsverteilung des Laserlichtes, wobei also auf einem Kreis mit dem Radius "r" unabhängig vom Drehwinkel immer die gleiche Laserintensität gemessen wird. Für einen bestimmten Winkel ergibt sich dabei in radialer Richtung immer ein Intensitätsverlauf, der dem Intensitätsverlauf für einen anderen Winkel in radialer Richtung entspricht. Entsprechendes gilt dabei für die Energiedichte.

Da der Materialabtrag des Lasers durch Photoablation des zu beseitigenden äußeren Hornhautgewebes zur Laserintensität und Energiedichte proportional ist, lassen sich dabei auf dem lebenden Auge des Patienten bzw. der nicht abgehobenen Augenhornhaut, in rotationssymmetrischer Weise zur Apex 3 die notwendigen Gewebeabtragungen, z. B. zur Durchführung einer Keratomileusis (Beseitigung der Weit- oder Nahsichtigkeit), erreichen.

In Fig. 6 ist dabei schematisch dieser Gewebeabtrag über oder um die Apex 3 der Hornhaut 2 dargestellt, wobei durch die in Strichelung dargestellte Gewebeabtragung im peripheren Bereich zur Apex 3 etwa 40-60 µ tiefe Einschnitte seitlich vorgenommen werden. Dadurch nimmt die Krümmung der Wölbung der Hornhaut stark zu, so daß sich eine "Weitsichtigkeit" behandeln läßt.

Der konkave, in Strichpunktierung wiedergegebene Gewebeabbau im unmittelbaren Bereich um bzw. über die Apex 3 führt dabei zu einer Abflachung der Wölbung der Augenhornhaut 2, so daß sich dadurch eine "Kurz-Sichtigkeit" behandeln läßt.

Die Umlaufblende 10 weist dabei einen äußeren Blendenrahmen 17 auf, der über eine Führungsplatte mit seitlichen Führungsschalen 22 und einem Wälzrollenlager 23 drehbar gelagert ist. Die äußere Führungsplatte geht dabei nach unten in eine Halterung 9 über. Über diese Halterung läßt sich die Umlaufblende 10 gegenüber der optischen Bank 7 in geeigneter Höhe einstellen.

An der zum Auge gerichteten Stirnseite der Führungsplatte sind dabei Lagermittel 16 zur Beabstandung des Auges vorgesehen. Diese Abstandsmittel bestehen dabei aus einer ringförmigen Saugmanschette, die unmittelbar auf den peripheren Bereich der Hornhaut ringförmig aufgebracht wird. Eine seitliche Belüftung ermöglicht dabei die Abfuhr von Hitze und Dämpfen am Auge.

Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Drehbewegung besitzt der Blendenrahmen 17 auf der zum Laser gerichteten Seite einen vorstehenden seitlichen, gezahnten Flansch 20, der außen über den gesamten Umfang des Blendrahmens 17 umläuft und über einen Zahnradantrieb 21 mittels eines Getriebemotors in gleichmäßige Drehung versetzt wird. Die Drehzahl der Umlaufblende ist dabei so zu wählen, daß sie kleiner als die Pulsfrequenz des Lasers ist.

Die Höhenjustierung des Lasers 4 erfolgt dabei gegenüber der opt. Bank 7 über ein Stativ 8. Das Strahlenbündel des Lasers 4 wird somit in einfachster Weise durch die Justiermittel "optische Bank 7", "Stativ 8" und die "Halterung 9" der Führungsschalen 22 eingestellt.

In den Fig. 2, 3a, 4a und 5 sind dabei mögliche Blendmasken 12, 13; 12a, 12b bzw. 13a und 13b sowie 12′ bzw. 13′ und 24 dargestellt.

In Fig. 2 weisen dabei die Blendmasken parabelförmige Begrenzungsränder auf, wobei nach rechts und links sich jeweils die nicht verschlossenen Öffnungszonen 14 der Blendenöffnung 11 anschließen.

Für den Punkt P(x,y) ist dabei der bei gleichförmiger Rotation der Umlaufblende 10 bzw. der Blendenöffnung 11 sich ergebende Intensitätsverlauf I (P_x,y) dargestellt. Diese Intensität ist dabei proportional zur Belichtungszeit des Punktes P(x,y) und damit zur Länge der beiden eingezeichneten Kreisbogenabschnitte, die auf einem Kreis um den Blendenmittelpunkt liegen, der durch den Punkt P(x,y) verläuft.

In Fig. 3a erkennt man deutlich, daß die etwa halbkreisförmige obere Blendmaske bzgl. der durch den Blendenmittelpunkt gehenden x-Achse spiegelsymmetrisch zur unteren halbkreisartigen Blendmaske angelegt ist.

Die Maskenabschnitte 12a und 12b sind dabei zu den Maskenabschnitten 13b bzw. 13a rotationssymmetrisch zu den x-/y-Achsen angelegt.

In Fig. 3b ist die sich ergebende Intensitätsverteilung wiedergegeben. Diese Intensität würde sich dabei um die Hälfte verringern, sofern in der unteren Halbebene der Blendenöffnung eine durchgehend geschlossene Blendmaske eingebracht wird.

Die zur Abflachung des Apex-Bereiches bei einer Kurzsichtigkeit zu verwendenden Blendmasken 12′ und 13′ sind in Fig. 4a dargestellt.

Dies sind sichelförmige, in der Mitte der Blendenöffnung auslaufende Blendmasken, wobei rechts und links ovale Öffnungszonen 14 angeordnet sind, welche zu der in Fig. 4b dargestellten Intensitätsverteilung führen.

Die in Fig. 5 dargestellte Blendmaske 24 erlaubt im Gegensatz zu den kreisabschnittartigen Blendmasken der Fig. 3a einen Materialabtrag, der nicht mit den in Fig. 6 in Strichelung dargestellten senkrechten Einschnitten ausläuft, sondern in seitlichen "Abschrägungen".

Zur Erzeugung ringförmiger Keilausschnitte ist dabei eine Blendmaske zu verwenden, welche bis auf den Randbereich geschlossen ist, und dabei dort seitlich "karoartige" Öffnungen aufweist.

Zur Beseitigung eines Astigmatismus müssen im übrigen Blendmasken verwendet werden, die zu einem seitlich verschobenen Intensitätsmaximum führen, welches also auf der neu anzulegenden Apex zu liegen kommt.

Statt der kreisförmigen Scheiben nach Fig. 3a werden dabei zwei "eiförmige" Scheiben verwendet, welche ebenfalls spiegelsymmetrisch zur x-Achse zueinander anzuordnen sind.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Korrektur oder Neugestaltung der Wölbung der Augenhornhaut, insbesondere zur Korrektur einer Weit- oder Nahsichtigkeit oder eines Astigmatismus des menschlichen Auges oder zur Anlage eines oder mehrerer, ringförmig um die Apex verlaufender Schnitte oder Keilausschnitte, wobei ein Gewebeabbau der äußeren Hornhautschicht durch Photoablation des entsprechenden äußeren Hornhautgewebes erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ermöglichung eines bezüglich einer Rotation um die Apex (3) oder um die zu erstellende Apex des Auges symmetrischen Gewebeabbaus der Augenhornhaut (2) eine UN-Lichtstrahlung mit der Wellenlänge 193 nm emittierender Excimer-Laser (4) vorgesehen ist, wobei der die zentrale Achse des optischen Strahlenbündels des Lasers (4) bildende Axialstrahl (5) auf die Apex und exakt in Richtung zur Sehachse (6) des Auges ausgerichtet ist, und daß in diesem durch Justiermittel (7, 8, 9) vorgegebenen optischen Strahlenbündel eine um die zentrale Längsachse des Strahlenbündels gleichförmig rotierbare Umlaufblende (10) angeordnet ist, deren kreisförmige Blendenöffnung (11) durch den Einschub einer oder mehrerer über die Blendenöffnung (11) in spiegelsymmetrischer oder rotationssymmetrischer Anordnung und Ausbildung ragender Blendmasken (12, 13) bis auf eine in radialer Richtung sich in geeigneter Weise in ihrer Breite verengende oder verbreiternde Öffnungszone (14) derart verschließbar ist,
daß sich bei gleichförmiger Rotation und Bestrahlung der Umlaufblende (10) für alle Drehwinkel ein nur vom Radius abhängiger Verlauf (15) der Intensität und der Energiedichte der Laserstrahlung ergibt,
daß eine homogene Ausleuchtung der Blendenöffnung (11) und damit der Öffnungszone (14) entweder durch ein Strahlenbündel, dessen Querschnittsfläche in der Umlaufblende mit der Fläche der Blendenöffnung übereinstimmt oder über diese hinausragt, oder durch ein, einen kleineren Durchmesser aufweisendes Laserstrahlbündel erfolgt, das über die Blendenöffnung (11) und damit über die Öffnungszone (14) durch eine mittels Mikroprozessoren gesteuerte Taumeloptik oder eine Spiegelsteuerung geführt ist, und
daß Lagermittel (16) auf der Rückseite der Fassung der Umlaufblende vorgesehen sind, die, unter Belüftung des Raumes vor dem zu behandelnden Auge über seitliche Öffnungen, das menschliche Auge in vorgebbarem Abstand zur Umlaufblende halten, so daß bei rotierender Umlaufblende, mit eingebrachten, geeignet gewählten Blendmasken (12, 13) - die je nach der gewünschten Gewebeabtragung und der dazu benötigten rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung des laserlichtes in ihrer Anordnung und Ausbildung vorgebbar sind -, sich in radialer Richtung, von der Mitte zum Rand der Umlaufblende, eine kontinuierliche Zunahme oder Abnahme der Intensitätsverteilung des Laserlichtes hinter der Blendenöffnung (11) ergibt, und daß somit das äußere Gewebematerial in der vorgebbaren Tiefe und Formgebung rotationssymmetrisch um die Apex (2) verdampfbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Öffnungszone (14) mehrere Blendmasken (12, 13) über die kreisförmige Blendenöffnung (11) in spiegelsymmetrischer Anordnung zu deren Mitte gegeneinander von außen einschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontrollierten Photoablation des Hornhautgewebes eine Steuerung der Ein- und Ausschaltung des Excimer- Lasers (4) durch einen Photodiodenschalter erfolgt, welcher in einem vor dem menschlichen Auge aufgesetzten Dioptrie-Meßgerät eingebaut ist und den Excimer-Laser (4) ausschaltet, sobald der die zentrale Längsachse des optischen Strahlenbündels des Excimer-Lasers bildende Axialstrahl (5) nicht in Richtung der Sehachse (6) ausgerichtet ist oder sobald die Dioptriezahl entsprechend der vorgesehenen Korrektur oder Neugestaltung der Hornhautwölbung erreicht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Resonanzwellenlänge von 193 nm besitzende Excimer-Laser (4) ein "Argon-Fluorid-Laser" ist, welcher unter Bildung kurzer Laserimpulse und unter Erzeugung einer Impuls-Energiedichte von mindestens 200 mJ/cm² aussteuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsrate des "Argon-Fluorid-Lasers" (4) 25-100 Impulse/sec beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Excimer-Laser ein Strichlaser mit einer Impulsrate von 1000-5000 Impulsen/sec und mit einer Impuls- Energiedichte von mindestens 40 mJ/cm² ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß unter Vermeidung eines stroboskopischen Effektes bei der Erzeugung einer rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung des Laserlichtes um die Apex (3) der Augenhornhaut (2) die Drehung der rotierbar angeordneten Umlaufblende (10) mit einer deutlich geringeren Frequenz erfolgt als die Repetitionsrate der Laserimpulse.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung des Laserlichtes zur Ausleuchtung der Blendenöffnung (11) über eine Quarzzylinderoptik erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufblende (10) einen kreisförmigen Blendenrahmen (17) mit radial außerhalb der Blendenöffnung (11) angebrachten Aufnahmen (18, 19) für den Einschub der Blendmasken (12, 13) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aufnahmen (18, 19) Feststellvorrichtungen für die über die Blendenöffnung (11) verschiebbaren Blendmasken (12, 13) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rotation der drehbar mit dem Blendenrahmen (17) angeordneten Umlaufblende (10) ein davon nach außen abstehender Teil in Eingriff mit einem Zahnrad- oder Friktionsantrieb (21) bringbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierbare Umlaufblende (10) mit ihrem Blendenrahmen (17) seitlich über einen Lagerkranz an einer zum Strahlengang des Laserlichtes auf einer optischen Bank (7) fest angeordneten Halterung (9, 22) drehbar gelagert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Blendenrahmen (17) in Eingriff stehende Zahnrad- oder Fiktionsantrieb (21) und die seitlichen Halterungen (9, 22) auf entgegengesetzten Seiten des Blendenrahmens (17) angelegt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer äußeren Stirnfläche der Halterung (9, 22) Lagermittel (16) zur Beabstandung und Fixierung des menschlichen Auges lösbar angelegt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blendmaske zur Herstellung eines ringförmig um die Apex (3) verlaufenden Schnittes als Kreisloch- oder Langlochblendmaske vorgesehen ist, wobei die Öffnung oder Öffnungen der Blendmaske auf einem Kreis oder auf konzentrischen Kreisen in der Umlaufblendenebene um den durch die Mitte der Umlaufblende (11) gehenden Axialstrahl in ihrem (ihren) Öffnungsquerschnitt(en) entsprechend der gewünschten Schnittbreite angelegt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Herstellung eines ringförmig um die Apex (3) angeordneten Keilausschnittes eine oder mehrere in die Blendenöffnung einschiebbare Blendmasken aufweist, welche eine oder mehrere spiegelsymmetrisch oder rotationssymmetrisch zur Mitte der Blendenöffnung angelegte Öffnungszonen in Form sichelförmig eingeschnittener, sich zunächst in der Breite radial vergrößernder und sich schließlich verkleinernder Öffnungsausschnitte bilden.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß als Blendmaske zur Korrektur einer Nahsichtigkeit zwei gleichgroße kreissegmentförmige Blendmasken (12a, b; 13a, b) in spiegelsymmetrischer Anordnung übereinander zur Mitte der Blendenöffnung und aneinander angrenzend angelegt sind und daß deren einander gegenüberliegende Begrenzungsränder jeweils einen Kreis mit dem Radius R darstellen, welcher sich aus der Beziehung für die notwendige Intensitätsverteilung hinter der Blendenöffnung ergibt, wobei C eine Konstante ist (Fig. 3a, b).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß als Blendmaske zur Korrektur einer Weitsichtigkeit, unter Vergrößerung der Wölbung der Augenhornhaut im zentralen Bereich, zwei sichelförmige gleichgroße Blendmaskenabschnitte (12′, 13′) in spiegelsymmetrischer Anordnung zur Mitte der Blendenöffnung angelegt sind und daß deren äußere sichelförmige Begrenzungsränder durch die einander gegenüberliegenden Ränder zweier spiegelsymmetrisch zueinander angeordneter, mit ihren Mittelpunkten seitlich gegen den Mittelpunkt der Blendenöffnung um den Radius R gegeneinander verschobener Kreise mit dem Radius R bestimmt sind, welcher sich aus der Beziehung für die Intensitätsverteilung hinter der Blendenöffnung ergibt, wobei C eine Konstante ist (Fig. 4a, b).