DE3922819A1

DE3922819A1 - Einrichtung zur korrektur von anomalien einer refraktion des auges

Info

Publication number: DE3922819A1
Application number: DE3922819A
Authority: DE
Inventors: Svyatoslav Nikolaevic Fedorov; Vladimir Vasilievic Lantukh; Michail Martinovic Pyatin; Valery Nikolaevic Iscenko; Sergej Aleksandrovic Kocubei; Aleksandr Michailovic Razev; Oleg Vladimirovic Rydannych; Aleksandr Vasil Evic Tibizov; Veniamin Pavlovic Cebotaev
Original assignee: INST TEPLOFIZIK SIB AN; MEZHOTRASLE NT KOMPLEX MIKR
Current assignee: INST TEPLOFIZIK SIB AN; MEZHOTRASLE NT KOMPLEX MIKR
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1990-01-18
Also published as: PL280525A1; GB8915389D0; JPH0284955A; US4953969A; CN1039361A; ES2014730A6; IT8941653A0; FR2633826A1; IT1233108B; GB2221162A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zur Behandlung und zum Schutze der Augen und betrifft insbesondere Einrichtungen zur Korrektur von Anomalien einer Refraktion des Auges.

Die Erfindung kann in der Ophthalmologie, beispielsweise bei einer Korrektur der Myopie und Hypermetropie des Auges, angewendet werden.

Es ist eine Einrichtung für ophthalmologische Operationen in einem Fotoverdampfungsverfahren bekannt, die einen Festkörperlaser mit einer Wellenlänge von 150 bis 220 nm sowie ein Gate, einen optischen Kanal, einen elektrischen oder akustischen Modulator und eine Einheit zur Umwandlung der Strahlungswellenlänge, die miteinander optisch verbunden sind, enthält (PCT WO 87/00748).

Der optische Teil dieser Einrichtung ist kompliziert in der Steuerung und Herstellung. Die Einrichtung sieht eine zusätzliche Umwandlung der Wellenlänge vor und sorgt für eine Punktbearbeitung der Hornhaut, bei der die Erzeugung des erforderlichen Profils kompliziert ist und viel Zeit in Anspruch nimmt, weil die Zahl von gegebenen Impulsen groß ist.

Es ist auch eine Einrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens bekannt, die einen Impulslaser einer Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von 193 nm sowie einen Former eines homogenen Lichtbündels, eine Schlitzmaske mit einem Schlitz in Keulenform, einen Erzeuger eines Bildes der Maske auf der Oberfläche der Hornhaut, die miteinander optisch verbunden sind, enthält. Die Schlitzmaske weist einen Antrieb für deren Drehen auf, wodurch eine achssymmetrische Verteilung der Exposition der Strahlung über die Oberfläche der Hornhaut gewährleistet wird.

Die Einrichtung enthält auch ein Mikroskop zur Sichtkontrolle der Lenkung der Strahlung auf die Oberfläche der Hornhaut und des Korrekturverfahrens, das mit dem Bilderzeuger optisch verbunden ist, und eine am optischen Ausgang des Bilderzeugers angeordnete Einheit zur Kontrolle der Energiedichte der auf die Oberfläche der Hornhaut einfallenden Strahlung (K. Hanna, IC. Chastang, I. Pouliquen, G. Renard, L. Asfar, "Exlimer laser refractive keratoplasty", 1986, Paris, S. 1).

Das Vorhandensein eines Schlitzes in der Schlitzmaske gestattet es nicht, die Korrekturgeschwindigkeit zu erhöhen, da die Folgefrequenz der Strahlungsimpulse durch Auftreten eines kumulativen Wärmeeffektes nach oben begrenzt ist, der zu einer Erhöhung des Traumatismus eines biologischen Gewebes führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Korrektur von Anomalien einer Refraktion des Auges zu schaffen, die eine Zunahme der Korrekturgeschwindigkeit unter gleichzeitiger Erhöhung der Korrekturgenauigkeit durch Änderung der Konstruktion der Schlitzmaske und der Wellenlänge der Ultraviolettstrahlung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Korrektur von Anomalien einer Refraktion des Auges, die einen Impulslaser einer Ultraviolettstrahlung, einen Former eines homogenen Lichtbündels, eine Schlitzmaske, die einen Schlitz in Keulenform und einen Antrieb für deren Drehen aufweist, und einen Erzeuger eines Bildes der Schlitzmaske auf der Oberfläche der Hornhaut, die miteinander optisch verbunden und in der genannten Reihenfolge angeordnet sind, eine am optischen Ausgang des Bilderzeugers angeordnete Einheit zur Kontrolle der Energiedichte der auf die Oberfläche der Hornhaut einfallenden Ultraviolettstrahlung sowie ein Mikroskop zur Sichtkontrolle der Lenkung der Ultraviolettstrahlung auf die Oberfläche der Hornhaut und des Korrekturverfahrens enthält, gemäß der Erfindung die Schlitzmaske mindestens noch einen Schlitz in Form einer Keule aufweist, die der bei dieser vorhandenen gleich ist, was es gestattet, bei der Rotation der Schlitzmaske eine homogene achssymmetrische Verteilung der Exposition der Ultraviolettstrahlung über die Oberfläche der Hornhaut des Auges zu erhalten, und ein auf einer Wellenlänge von 223 nm arbeitender Impulslaser zum Einsatz gelangt.

Es ist zweckmäßig, daß die Schlitzmaske eine Unterlage enthält, die eine für die Ultraviolettstrahlung undurchlässige Oberfläche, Schlitze, die in Form von für die Ultraviolettstrahlung durchlässigen Keulen ausgeführt sind, oder eine für die Ultraviolettstrahlung durchlässige Oberfläche, Keulen, die für die Ultraviolettstrahlung undurchlässig ausgeführt sind, aufweist, und die Grenze zwischen der undurchlässigen Oberfläche der Unterlage und jeder durchlässigen Keule oder zwischen der durchlässigen Oberfläche und jeder undurchlässigen Keule durch den Ausdruck

gegeben wird, worin n die Zahl der Keulen der Schlitzmaske, m die laufende Nummer der jeweiligen Keule der Schlitzmaske, r₀ die Länge der Keule, r die Radialkoordinate der Grenze jeder Keule, ϕ die Winkelkoordinate der Grenze jeder Keule ist.

Die Zahl der Schlitze in der Schlitzmaske kann zwei bis sechs betragen.

Die Erfindung soll durch die nachstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine sich im Korrekturvorgang ändernde Hornhaut des Auges gemäß der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Änderung der Hornhaut im Korrekturvorgang gemäß der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 3 ein Strukturschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Korrektur von Anomalien einer Refraktion des Auges;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Schlitzmaske;

Fig. 5 eine noch weitere erfindungsgemäße Schlitzmaske;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Schlitzmaske mit zwei Keulen;

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Schlitzmaske mit vier Keulen;

Fig. 8 ein Prinzipschaltbild der Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 9 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Die vorliegende Erfindung beruht auf einer Einwirkung der Ultraviolettstrahlung auf die Oberfläche 1 (Fig. 1 oder 2) der Hornhaut 2 des Auges und auf einer schichtweisen Verdampfung der Hornhaut. Ist die Änderung der Exposition der Strahlung derart gewählt, daß die Exposition in Richtung von der Peripherie der Haut 2 zu deren Mitte hin zunimmt, so ist die Dicke der zu verdampfenden Schicht 3 (Fig. 1) in der Mitte der Hornhaut 2 größer als an der Peripherie, und folglich ist die Verdampfung der Hornhaut 2 in deren Mitte stärker. Dies hat eine gesamte Verringerung der Krümmung der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 zur Folge.

Ändert sich die Exposition der Strahlung in der Weise, daß sie an der Peripherie der Hornhaut 2 größer als in deren Mitte ist, so weist die zu verdampfende Schicht 3 (Fig. 2) eine größere Dicke an der Peripherie auf, in der Folge nimmt die Krümmung der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 zu.

Indem man also den Krümmungsradius der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 des Auges ändert, nimmt man eine gewünschte Korrektur der Anomalien der Refraktion des Auges vor.

Die Einrichtung zur Korrektur von Anomalien einer Refraktion des Auges enthält einen auf einer Wellenlänge von 223 nm arbeitenden Impulslaser 4 (Fig. 3) einer Ultraviolettstrahlung, einen mit dem Laser 4 optisch verbundenen Former 5 eines homogenen Lichtbündels, eine am optischen Ausgang 8 des Formers 5 angeordnete Schlitzmaske 6 mit einem Antrieb 7 für deren Drehen. Am optischen Ausgang 9 der Maske 6 liegt ein Erzeuger 10 eines Bildes der Maske 6 auf der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 des Auges 11, hinter dem auf der gleichen optischen Achse ein Mikroskop 12 zur Sichtkontrolle der Lenkung der Ultraviolettstrahlung auf die Oberfläche 1 der Hornhaut 2 des Auges 11 und des Korrekturverfahrens angeordnet ist.

Mit dem Bilderzeuger 10 ist eine Einheit 13 zur Kontrolle der Energiedichte der auf die Oberfläche 1 der Hornhaut 2 einfallenden Ultraviolettstrahlung optisch verbunden.

Die Einrichtung weist auch eine Einheit 14 zur Steuerung des Korrekturverfahrens auf, die derart angeordnet ist, daß sie mit dem Laser 4 elektrisch verbunden ist.

Die Schlitzmaske 6 enthält eine Unterlage 15 (Fig. 4), die eine für die Ultraviolettstrahlung undurchlässige Oberfläche 16 aufweist. Auf der Unterlage 15 sind mindestens zwei Schlitze in Form von für die Ultraviolettstrahlung durchlässigen Abschnitten ausgeführt. Diese Abschnitte weisen die Form von Keulen 17 (Fig. 4) auf. Es ist eine Ausführungsform möglich, wo die Oberfläche 16′ (Fig. 5) für die Ultraviolettstrahlung durchlässig und die Keulen 17′ undurchlässig sind.

Die Grenze 17 (Fig. 4, 5), 17′ wird durch den Ausdruck

gegeben, worin
n die Zahl der Keulen 17, 17′,
m die laufende Nummer der Keule 17, 17′,
r₀ die Länge der Keule 17, 17′,
r der Abstand von der Mitte 18 der Unterlage 15 bis zu einem beliebigen Punkt an der Grenze jeder Keule 17, 17′, d. h. eine Radialkoordinate der Grenze der beliebigen Keule 17, 17′,
ϕ die Winkelkoordinate der Grenze der beliebigen Keule 17, 17′
ist.

Die Zahl der Keulen 17, 17′ wird von zwei bis sechs gewählt, denn eine Keule 17, 17′, die es gestattet, eine richtige Korrektur vorzunehmen, führt zu einer unberechtigten Entfernung der Hornhaut, zu deren Verdünnung, was unerwünscht ist.

Die Zahl der Keulen 17, 17′, die größer als sechs ist, führt zur Entstehung von technischen Schwierigkeiten, die mit der Festigkeit der Feinstruktur der Maske in deren mittlerer Zone zusammenhängen, zur Einwirkung eines starken Leistungsimpulses mit einer großen Energiedichte.

Darüber hinaus wird der gewählten Wellenlänge von 223 nm eine unbegründet weitgehende Entfernung der Hornhaut des Auges vorliegen, während sich bei Benutzung einer Maske mit mehr als sechs Keulen die Bedingungen für die Wärmeableitung über die Feinstruktur der Maske in deren mittlerem Teil verschlechtern.

In Fig. 6 und 7 sind Ausführungsformen der Maske 6′, 6″ aufgeführt, die zwei Keulen 19 bzw. vier Keulen 20 aufweisen.

Die die Form einer beliebigen der Keulen 17 (Fig. 4, 5), 17′, 19 (Fig. 6, 7), 20 begrenzenden Kurven werden aus dem oben angeführten Ausdruck (1) abgeleitet.

In Fig. 8 ist eine der technischen Realisierungen der Einrichtung dargestellt.

Der Former 5 enthält Linsen 21 (Fig. 8) und 22, der Erzeuger 10 Prismen 23, 24, 25 und ein mit einer Linse 27 ein einheitliches Ganzes bildendes Prisma 26.

Vor der Schlitzmaske 6 ist eine Linse 28 aufgestellt, während als Antrieb 7 der Schlitzmaske 6 ein Elektromotor auftritt, dessen Welle mit der Maske 6 gekoppelt ist.

Um den Effekt einer Umdrehung der Abbildung der Maske 6 (Fig. 9) zu erwecken, ist der Antrieb 7 in Form eines Elektromotors ausgeführt, dessen Welle mit dem Prisma 23 verbunden ist.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt.

Das aus dem Laser 4 austretende Lichtbündel mit einer Wellenlänge von 223 nm und einer über den Querschnitt gleichmäßig verteilten Intensität passiert den Former 5, an dessen Ausgang ein gleichmäßiges Lichtbündel erscheint. Im Former 5 ändert sich außerdem die Geometrie des Lichtbündels auf die Größe der Maske 6. Durch den Antrieb 7 wird die Maske 6 in Drehung versetzt, und dank dem Vorhandensein mehrerer Schlitze in Keulenform bei dieser ändert sich die Exposition der über den Erzeuger 10 auf die Oberfläche 1 der Hornhaut 2 einfallenden Strahlung. Bei Benutzung der Maske 6 mit den durchlässigen Keulen 17 (Fig. 4) ist die Exposition in der Mitte des Wirkungsbereiches größer und nimmt in Richtung von der Mitte zur Peripherie hin ab. Dies gestattet es, die Dicke der Verdampfungsschicht in der Mitte größer als an der Peripherie zu wählen, was zu einer gesamten Verringerung der Krümmung der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 führt.

Bei Verwendung der Maske 6 mit den undurchlässigen Keulen 17′ (Fig. 5) ist die Exposition in der Mitte der Hornhaut 2 kleiner und nimmt in Richtung der Peripherie zu, was zu einer derartigen Änderung der Dicke der Verdampfungsschicht der Hornhaut 2 führt, bei der die Krümmung der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 zunimmt.

Das den Erzeuger 10 und das Mikroskop 12 verlassende Lichtbündel wird zu einem Fleck von 3 bis 6 mm Durchmesser auf der Oberfläche 1 der Hornhaut 2 fokussiert. Die Impulse beinahe rechteckiger Form bringen die Hornhaut 2, indem sie auf diese auftreffen, schichtweise zum Verdampfen, wie dies in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist, wobei sich der Krümmungsradius der Oberfläche ändert, wie oben betrachtet ist.

Die Einheit 14 gibt die gewünschte Impulszahl, die sich ungefähr von 10² bis 10⁴ ändert, die gewünschte Strahlungsenergiedichte von 120 bis 1200 mJ/cm², die Folgefrequenz der Impulse von 5 bis 25 Hz und deren Dauer von 5 bis 50 ns vor.

Die Kontrolle der Parameter der gelieferten Strahlung erfolgt durch die Einheit 13, die wie die ähnliche Einheit arbeitet.

Die vorliegende Erfindung wurde bei Operationen auf acht Augen von Kranken ausgenutzt, die einen hohen Grad der Myopie und Hypermetropie des Auges haben, bei denen die herkömmlichen Korrekturverfahren wenig effektiv sind. Im Ergebnis der vorgenommenen Korrektur der genannten Anomalien wurde das Sehvermögen der Kranken beträchtlich verbessert.

Infolge des Einsatzes der vorliegenden Erfindung wurde eine Korrektur der Anomalien der Refraktion des Auges des Menschen bei der Hypermetropie und Myopie ohne Abweichung des Ablationsbereichs von einem Idealkreis möglich sowie die Entstehung des Astagmatismus und anderer unerwünschter Erscheinungen ausgeschlossen.

Die Anwendung der vorliegenden Einrichtung erlaubt es, die Sehfunktionen bei hohen Graden der Kurz- und Weitsichtigkeit wiederherzustellen. Angezeigt ist für sie das Vorliegen von Anomalien der Refraktion, wie sie Myopie und Hypermetropie hohen Grades, Aphakie und Astagmatismus sind. Gegenangezeigt sind für die Anwendung des Verfahrens eine fortschreitende Myopie und dystrophische Krankheiten der Hornhaut.

Claims

1. Einrichtung zur Korrektur von Anomalien einer Refraktion des Auges, die
1) einen Impulslaser (4) einer Ultraviolettstrahlung, 2) einen Former (5) eines Lichtbündels, 3) eine Schlitzmaske (6), die 3a) einen Schlitz in Form einer Keule (17) und 3b) einen Antrieb (7) für deren Drehen aufweist, und 4) einen Erzeuger (10) eines Bildes der Schlitzmaske (6) auf der Oberfläche (1) der Hornhaut (2), die miteinander optisch verbunden und in der genannten Reihenfolge angeordnet sind,
eine am optischen Ausgang (8) des Bilderzeugers (10) angeordnete Einheit (13) zur Kontrolle der Energiedichte der auf die Oberfläche (1) der Hornhaut (2) einfallenden Ultraviolettstrahlung sowie
ein Mikroskop (12) zur Sichtkontrolle der Lenkung der Ultraviolettstrahlung auf die Oberfläche (1) der Hornhaut (2) und des Korrekturverfahrens enthält, dadurch gekennzeichnet, daß 3) die Schlitzmaske (6) 3c) mindestens noch einen Schlitz in Form einer Keule (17) aufweist, 3d) die der bei dieser vorhandenen Keule (17) gleich ist, was es gestattet, bei der Rotation der Schlitzmaske (6) eine homogene achssymmetrische Verteilung der Exposition der Ultraviolettstrahlung über die Oberfläche (1) der Hornhaut (2) des Auges (11) zu erhalten, und
1a) ein auf einer Wellenlänge von 223 nm arbeitender Impulslaser (4) zum Einsatz gelangt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzmaske (6) eine Unterlage (15) enthält, die
eine für die Ultraviolettstrahlung undurchlässige Oberfläche (16),
Schlitze, die in Form von für die Ultraviolettstrahlung durchlässigen Keulen (17) ausgeführt sind, aufweist, und
die Grenze zwischen a) der undurchlässigen Oberfläche (16) der Unterlage (15) und b) jeder durchlässigen Keule (17) durch den Ausdruck gegeben wird, worin
n die Zahl der Keulen (17) der Schlitzmaske (6),
m die laufende Nummer der jeweiligen Keule (17) der Schlitzmaske (6),
r₀ die Länge der Keule (17),
r die Radialkoordinate der Grenze jeder Keule (17),
ϕ die Winkelkoordinate der Grenze jeder Keule (17) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzmaske (6) eine Unterlage (15) enthält, die
eine für die Ultraviolettstrahlung durchlässige Oberfläche (16′),
Keulen (17′), die für die Ultraviolettstrahlung undurchlässig ausgeführt sind, aufweist, und
die Grenze zwischen a) der durchlässigen Oberfläche (16′) und b) jeder undurchlässigen Keule (17′) durch den Ausdruck gegeben wird, worin
n die Zahl der Keulen (17′) der Schlitzmaske (6),
m die laufende Nummer der jeweiligen Keule (17′) der Schlitzmaske (6),
r₀ die Länge der Keule (17′),
r die Radialkoordinate der Grenze jeder Keule (17′), ϕ die Winkelkoordinate der Grenze jeder Keule (17)
ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Schlitze in der Schlitzmaske (6) zwei bis sechs beträgt.