DE4232021C2 - Vorrichtung zur Behandlung einer Augenhornhaut mittels eines Behandlungslaserstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer derartigen aus der WO 87/05 204 bekannten Vorrichtung wird ein Spaltlam­ pengerät zum Einsatz gebracht, das in Zusammenhang mit einer Fundusbehandlung und auch einer Behandlung vorderer Augenabschnitte wie der Cornea einsetzbar ist.

Aus der US 4,911,711 ist eine Oberflächendiagnoseeinrichtung bekannt, bei welcher der Corneabereich eines Auges mit Hilfe einer Kamera und Wiedergabekomponenten erfaßt wird. Aus der WO 90/09 141 ist es ferner bekannt, den Gewebebereich, an welchem mit Hilfe von Laserstrahlung eine Behandlung, beispielsweise durch Gewebeabtragung, durchgeführt wird, abzubilden.

Ferner ist aus American Journal of Ophthalmology 96: 710-715, 1983, Trokel et al "Excimer Laser Surgery of the Cornea" eine Behandlung der Augenhornhaut durch Ab­ latio mit Hilfe eines hierzu angepaßten Behandlungslaserstrahls, der eine Wellenlänge von 193 nm aufweist, bekannt.

Eine aus der DE 41 03 615 A1 bekannte Vorrichtung dient ebenfalls zur Beseitigung von Fehlsichtigkeit, die insbesondere infolge von Refraktionsanomalie des Auges sich ergibt, durch Hornhautablatio. Dabei wird mit Hilfe einer Strahlsegmentierungseinrichtung eine Homogenisierung der Strahlenergie über den Strahlquerschnitt hin erreicht. Bei der Be­ handlung der Hornhaut ist es erforderlich, daß das Patientenauge sich in einer Sollposi­ tion befindet, damit nur der Teil der Hornhaut abgetragen wird, der zur Korrektur der Fehlsichtigkeit erforderlich ist. Eine Bewegung des Auges während der Behandlung um wenige Zehntel mm kann einen künstlichen Astigmatismus hervorrufen, der einen kaum reparablen Schaden darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sichergestellt ist, daß nur die für eine Fehlsichtigkeitskorrektur zu be­ handelnden Hornhautteile dem Behandlungslaserstrahl ausgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird während der Behandlung des Auges ein passives optisches Trackingverfahren durchgeführt. Hierbei wird im Gegensatz zu bisherigen Behandlungs­ verfahren nicht die geometrische Mitte der Iris als Bezug für die Sollposition des Auges verwen­ det, sondern eine Achse des Auges, deren geo­ metrische Lage bei den individuellen Augen bis zu mehreren Zehntel mm von der geometrischen Mitte der Iris abweichen kann. Durch die Erfindung wird hierfür eine Richteinrichtung, welche beispielsweise ein zweiter Laserstrahl (Richtlaserstrahl) sein kann, verwendet. Dieser Richtlaserstrahl wird von einem Pilotlasergerät, z. B. einem roten HeNe-Lasergerät, erzeugt und, bevor die Behandlung beginnt, fixiert oder Patient sein zu behandelndes Auge in der opti­ schen Achse des Richtlaserstrahls. Auf der Oberfläche des zu behandelnden Auges erzeugt der Richtlaser­ strahl einen sichtbaren Lichtfleck, der exakt in dieser optischen Achse liegt. Diese Sollposition des Auges wird von der beispielsweise als Videokamera ausgebildeten Abbildungseinrichtung abgebildet und in einer angeschlossenen Speichereinrichtung gespei­ chert. Für die Speicherung der Sollposition des Auges genügt es, wenn die Abstände von mindestens drei Punkten auf dem inneren und/oder äußeren Umfangsrand der Augeniris zu dem von dem Richtlaserstrahl auf dem Auge erzeugten Strahlfleck, welcher in der mit dem Richtlaserstrahl ausgerichteten Achse des Auges liegt, in der Speichereinrichtung erfaßt werden. Diese Abstandserfassung kann bei­ spielsweise durch Abzählen der entlang der jeweiligen Abstände liegenden Pixel erfolgen. Bevorzugt werden die Abstände entlang der Koordinaten eines rechtwink­ ligen Fadenkreuzes abgespeichert.

Bei der Behandlung der Augenhornhaut durch Ablatio mittels des Behandlungslaserstrahls wird die Strahl mitte (Strahlachse) des bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Laserbehandlungsstrahls mit dem Richtlaserstrahl ausgerichtet. Auf diese Weise erfolgt die Behandlung der Augenhornhaut exakt bezo­ gen auf die mit dem Richtlaserstrahl ausgerichtete Achse des Auges. Auf diese Weise erreicht man eine exakte Abtragung um diese Achse des Auges in Abhängigkeit von den für die refraktive Keratektomie berechneten Hornhaut­ bereichen.

Eine räumliche Abweichung des gerade behandelten Au­ ges aus der Sollposition wird von der Abbildungsein­ richtung erfaßt. Die jeweils festgestellten Istwerte der Abstände der erfaßten Punkte auf dem Umfangsrand der abgebildeten Augeniris weichen von den abgespei­ cherten Abständen der Sollposition ab. Dies wird von der Überwachungseinrichtung festgestellt, und die Überwachungseinrichtung veranlaßt, daß der Behand­ lungslaserstrahl nicht mehr auf das Auge gerichtet, d. h. entfernt wird. Hierzu kann der Behandlungslaser­ strahl auf optischem Wege aus der Behandlungsstrahl­ richtung ausgeschwenkt werden, er kann abgedeckt wer­ den, abgeschaltet werden oder sonstwie aus der Be­ handlungsrichtung entfernt werden.

Hierdurch wird vermieden, daß nicht zu behandelnde Teile der Augenhornhaut vom Behandlungslaserstrahl erfaßt werden. Durch dieses Trackingprinzip läßt sich automatisch eine Unterbrechung der Behandlung dann erreichen, wenn das zu behandelnde Auge sich nicht mehr in der Sollposition befindet. Der behandelnde Arzt kann sich daher voll auf den Behandlungsvorgang am Auge konzentrieren. Ferner ist es möglich, Behand­ lungszonen mit relativ großem Durchmesser von 7 bis 8 mm zu erfassen, ohne daß dabei die empfindlichen Randbereiche der Hornhaut der direkten Laserbestrah­ lung ausgesetzt werden.

Die Fortsetzung der Behandlung erfolgt ebenfalls au­ tomatisch dann, wenn die Position des zu behandelnden Auges wieder in der Sollposition liegt.

Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Gesamt­ anordnung eines Ausführungsbeispiels; und

Fig. 2 eine von der Abbildungseinrichtung erfaßte Abbildung des zu behandelnden Auges in Sollposition.

Die Behandlungsvorrichtung ist in einem Behandlungs­ gehäuse 1 zum Schutz der erforderlichen Behandlungs­ komponenten untergebracht. Ein Laserstrahlgerät 7 erzeugt einen Laserstrahl, der als Behandlungslaser­ strahl 5 auf eine Hornhaut eines zu behandelnden Au­ ges 2 gerichtet ist. Das Laserstrahlgerät 7 sendet einen Laserstrahl mit homogener Energieverteilung über den Strahlquerschnitt aus. Ein derartiges Gerät ist aus der DE 41 03 615 A1 bekannt. Der vom Laser­ strahlgerät 7 ausgesendete Laserstrahl wird über ei­ nen dichroitischen Spiegel 10 als Behandlungslaser­ strahl 5 auf das Auge 2 gerichtet. Mit Hilfe eines Zoomobjektivlinsensystems (Zoomlinsen 8 und 9) kann der auf die zu behandelnde Hornhaut gerichtete Be­ handlungslaserstrahl in seinem Durchmesser dimensio­ niert werden. Mit Hilfe eines Stereoobjektivs 6, 6 kann der Behandlungsvorgang vom behandelnden Arzt beobachtet werden.

Für den Behandlungsvorgang ist das zu behandelnde Auge 2 mit seiner Achse OA ausgerichtet mit einem Richtlaserstrahl 4, der von einem zweiten La­ serstrahlgerät 3 (Richtlaserstrahlgerät bzw. Pilotla­ serstrahlgerät) erzeugt wird. Um diese Position (Sollposition) des zu behandelnden Auges 2 zu errei­ chen, fixiert der Patient sein zu behandelndes Auge auf den Richtlaserstrahl 4. Diese in der Fig. 2 schematisch dargestellte Sollposition des Auges wird von der als Videokamera 11 ausgebildeten Abbildungs­ einrichtung erfaßt und abgebildet. Das abgebildete Bild wird in bekannter Weise digitalisiert und in einen Bildspeicher 2 abgespeichert. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, weicht die so erfaßte Ach­ se OA des zu behandelnden Auges 2 von der geometri­ schen Mitte der abgebildeten Augeniris 18 ab. In der Achse OA bildet der Richtlaserstrahl 4 ei­ nen Strahlfleck, welcher für die abzuspeichernde Sollposition des Auges eine Markierung M für die Achse OA des zu behandelnden Auges 2 dar­ stellt. Für die Erfassung bzw. Abbildung der Sollpo­ sition des Auges und der jeweiligen Istpositionen des Auges mit Hilfe der Videokamera 11 können in bekann­ ter Weise Halbleitersensoren (CCD), elektronische Bildaufnahmeröhren (vidicon) oder ähnliche Aufzeich­ nungsmedien, bei denen das Bild in Form von Pixeln erfaßt wird und in digitaler Form gespeichert werden kann, zur Anwendung kommen.

Für die Erfassung der in der Fig. 2 dargestellten Sollposition wird ein in die Achse OA geleg­ tes Fadenkreuz verwendet, dessen Koordinatenachsen sich in den Punkten A, B, C und D mit dem äußeren Rand 20 der abgebildeten Augeniris 18 schneiden. Die Abstände der Punkte A, B, C und D von der Markierung M, die durch den Richtlaserstrahl 4 gebildet ist und welche die Lage der Achse OA des zu behan­ delnden Auges 2 wiedergibt, läßt sich beispielsweise durch die Anzahl der Pixel, welche entlang der Koor­ dinatenachsen vorhanden sind, erfassen und im Bild­ speicher 12 abspeichern. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, eine große Anzahl an Pixel, welche das gesamte Auge erfassen, abzuspeichern, sondern es ge­ nügt eine reduzierte Datenmenge zur Erfassung kriti­ scher Abstände, durch die die Sollposition charakte­ risiert ist, im Bildspeicher 12 festzuhalten. Auf diese Weise wird auch erreicht, daß bei einer räumli­ chen Abweichung des Auges aus der gespeicherten Soll­ position dies sofort erkannt wird und, wie noch er­ läutert wird, der Behandlungslaserstrahl aus der Be­ handlungsrichtung entfernt wird.

Bei der Behandlung ist, wie in der Fig. 1 darge­ stellt ist, der Behandlungslaserstrahl 5 mit seiner Strahlmitte SM mit dem Richtlaserstrahl 4 ausgerich­ tet.

Die Abbildung der Sollposition des Auges und der wäh­ rend der Behandlung jeweiligen Istposition des Auges erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Abbildungslinse 4 und einen Teilerspiegel 13. Dieser richtet den Strahlengang des abzubildenden Auges auf die Videokamera 11. Durch den Teilerspiegel 13 kann von oben her auch der Richtlaserstrahl 4 auf das zu behandelnde Auge 2 gerichtet werden.

Während der Behandlung wird von der Videokamera 11 die jeweilige Istposition des Auges erfaßt. In einem Bildvergleicher 15, welcher an die Videokamera 11 angeschlossen ist, wird die jeweilige Istposition des Auges 2 mit der im Bildspeicher 12 abgespeicherten Sollposition im Hinblick auf die oben erläuterten Abstände der Punkte A, B, C, D von der Ach­ se OA verglichen. Bei einer Abweichung aus der Soll­ position wird eine Schalteinrichtung 17, welche an den Bildvergleicher 15 angeschlossen ist, betätigt. Die Schalteinrichtung 17 verursacht beispielsweise, daß durch die Optik 8, 9 der Behandlungsstrahl 5 aus der Behandlungsrichtung ausgeschwenkt wird. Es ist jedoch auch möglich, den von dem Laserstrahlgerät 7 ausgesendeten Strahl abzudecken. Ferner ist es mög­ lich, die Triggerung des Laserstrahlgerätes 7 zu un­ terbinden.

Sobald das zu behandelnde Auge 2 wieder in seiner in der Fig. 2 dargestellten Sollposition ist, wird dies von der Überwachungseinrichtung, welche durch den Bildspeicher 12 und den Bildvergleicher 15 gebildet ist, aufgrund des Positionsvergleichs erfaßt, und der Behandlungslaserstrahl 5 wird wieder auf die zu be­ handelnde Hornhaut gerichtet.

Gleichzeitig kann ein akustisches oder optisches Si­ gnal, welches von einer Alarmeinrichtung 16, die an den Bildvergleicher 15 oder die Schalteinrichtung 17 angeschlossen ist, anzeigen, daß das zu be­ handelnde Auge 2 sich außerhalb der Sollposition be­ findet.

Ferner kann mit Hilfe einer Wiedergabeeinrichtung 19 das zu behandelnde Auge 2 in seiner jeweiligen Posi­ tion dargestellt werden. Die Bildwiedergabeeinrich­ tung 19 ist hierzu an die Videokamera 11 angeschlos­ sen. Der Bildspeicher 12 und die Bildvergleicherein­ richtung 15 können durch eine entsprechend program­ mierte Elektronikeinrichtung, welche digitalisierte Signale verarbeiten kann, verwirklicht sein.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Laserbehandlung einer Augenhornhaut mit einem Gerät zur Er­ zeugung und Dimensionierung des Behandlungslaserstrahls, einer Einrichtung zum Ausrichten des zu behandelnden Auges in einer Sollposition, einer Einrich­ tung zum Abbilden des Auges und Speichern des abgebildeten Auges in einer Sollposition, einer Überwachungseinrichtung, welche eine räumliche Abweichung der Lage des zu behandelnden Auges von der gespeicherten Sollposition fest­ stellt, und einer Einrichtung zum Entfernen des Behandlungslaserstrahls in Ab­ hängigkeit von einer durch die Überwachungseinrichtung erfaßten Lageänderung des Auges gegenüber der Sollposition, dadurch gekennzeichnet, daß ein Videobild der Iris (18) bei in der optischen Achse eines Richtlaserstrahls (4) fixiertem zu behandelnden Auge (2) und eines auf der Augenoberfläche vom Richtlaserstrahl (4) abgebildeten Flecks gebildet und in der Speichereinrichtung (12) die Lage der Iris relativ zum abgebildeten Richtlaserfleck in diesem Videobild als Sollposition gespeichert ist, daß der Behandlungsstrahl (5), mit dem zur Fehlsichtigkeitskorrektur eine Hornhautablatio am Auge durchführbar ist, koaxial zur Strahlachse des Richtlaserstrahls (4) ausgerichtet ist und daß die Überwa­ chungseinrichtung (15) eine Abweichung der Lage der Iris relativ zum abgebilde­ ten Richtlaserfleck im von der Abbildungseinrichtung (11) in seiner jeweiligen Ist­ lage erfaßten Videobild der Iris (18) von der gespeicherten Sollposition feststellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungs­ einrichtung (12, 15) an eine Videokamera (11) angeschlossen ist, die ein Video­ bild der Iris (18) und des abgebildeten Richtlaserflecks in der jeweiligen Istlage des durch die Bestrahlung mit dem Behandlungslaserstrahl (5) behandelten Au­ ges erfaßt und daß die Überwachungseinrichtung eine Vergleichseinrichtung (15) aufweist welche einen Vergleich der Istlage mit der Sollposition der Iris relativ zum abgebildeten Richtlaserfleck durchführt.