DE4338271A1 - Einrichtung zur Kontrolle von Photokoagulationseffekten am menschlichen Auge - Google Patents
Einrichtung zur Kontrolle von Photokoagulationseffekten am menschlichen AugeInfo
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Description
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Einrichtung, mit der die Wirkung
von (Laser-)Licht bei der Behandlung am menschlichen Auge in Echtzeit
gemessen wird, so daß die Expositionsparameter Leistung und/oder Expositionszeit
geregelt werden können.
Bei der thermischen Photokoagulation der Netzhaut des menschlichen Auges,
die heute überwiegend mit Lasergeräten durchgeführt wird, werden die Parameter,
die das Ausmaß der chemisch-biologischen Wirkung bedingen (Herdgröße,
Leistung und Expositionszeit), vom behandelnden Arzt zunächst für einen
oder wenige Herde vorgewählt und anschließend anhand des Erfolges variiert.
Er sieht unmittelbar nach Applikation eines Effektes an der Ausbleichung
der betreffenden Netzhautstelle, ob der Effekt richtig dosiert war. Bei vorgegebener
Spotgröße werden die Leistung und/oder die Expositionszeit von
niedrigen Werten beginnend so lange gesteigert, bis der gewünschte Erfolg eintritt.
Zur Behandlung der Netzhaut hat sich diese Vorgehensweise bewährt, da
sie relativ einfach und sicher ist und die resultierende Schwankungsbreite in der
chemischen bzw. biologischen Gewebsänderung tolerabel ist.
Eine ähnliche Behandlung des Ziliarkörpers des Auges, die sogenannte Zyklophotokoagulation,
die für die Therapie des erhöhten Augeninnendruckes verwendet
wird, kann jedoch bezüglich ihres Erfolges nicht ohne weiteres an der
Ausbleichung des betreffenden Pigmentes kontrolliert werden, da dieses aus
geometrischen Gründen nicht sichtbar ist. Es liegt so im Ansatzwinkel der Regenbogenhaut
und wird durch diese verdeckt, daß es mit keinerlei optischen
Hilfsmitteln (ohne das Auge chirurgisch zu eröffnen) von außen einsehbar ist.
Die Therapie kann daher auch nicht, wie bei der Netzhautbehandlung, durch
die optisch abbildenden Medien des Auges erfolgen, sondern sie muß durch
die Lederhaut unmittelbar über dem Ziliarkörper ausgeführt werden. Für diese
Therapie wird infrarote Laserstrahlung im Bereich von typisch 800 nm bis 1200 nm
verwendet, da die Lederhaut und der darunterliegende, überwiegend blutgefüllte
Ziliarkörper in diesem Wellenlängenbereich, anders als für Licht im optisch
sichtbaren Bereich, ausreichend transparent ist. Die Transmission liegt für die
infrarote Therapiestrahlung allerdings nur bei etwa 0,1-0,5 und hängt stark
von der individuell verschiedenen Dicke der Lederhaut und des Ziliarkörpers ab.
Das nicht bis zum Pigmentepithel vordringende Licht (wo es, wie gewünscht,
zu einem großen Teil, jedoch auch nicht vollständig, absorbiert wird) wird von
der Lederhaut und vom Ziliarkörper weitgehend nicht absorbiert, sondern diffus
gestreut. Da, wie oben ausgeführt, der Therapieort vom behandelnden Arzt
nicht einsehbar ist, und daher die Ausbleichung des Pigmentes nicht
kontrolliert werden kann, sondern blind erfolgen muß, sind unerwünschte
Wirkungen im Sinn von thermischen Schädigungen durch Überdosierungen oder
erfolglose Behandlungen durch Unterdosierungen eher die Regel als die Ausnahme.
Die Therapie ist daher derzeit beschränkt auf solche Patienten, bei denen
die Schwere der Erkrankung (augendruckbedingte, starke Schmerzen bei
weitgehend fehlenden Therapiealternativen) höher zu bewerten ist als die genannten
unerwünschten Folgen durch nicht adäquat dosierte Laserbehandlung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung verfügbar
zu machen, mit der das Ausmaß des Therapieeffektes bei der thermischen Photokoagulation
des Pigmentepithels, speziell auch bei dem des Ziliarkörpers, in
Echtzeit gemessen und dadurch das betreffende Lasergerät in einem geschlossenen
Regelkreis gesteuert werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vom zur Therapie verwendeten Licht wird
vom Pigmentepithel ein Teil durchgelassen und anschließend am Augenhintergrund
diffus gestreut, ein anderer Teil wird direkt vom Pigmentepithel diffus
gestreut. Von diesem Streulicht verläßt wiederum ein Teil das Auge. Dieser
Anteil wird erfindungsgemäß mit optischen Mitteln auf einen Detektor abgebildet.
Wenn das Pigmentepithel durch die Therapiestrahlung ausgebleicht wird,
ändern sich seine Transmission und seine Reflektivität. Der genannte Detektor
registriert daher einen sich zeitlich ändernden Strahlungsfluß. Die relative zeitliche
Änderung des Detektorsignals wird mit einem vorgegebenen Schwellwert
verglichen, und bei Überschreitung wird der Therapielaser abgeschaltet. Da nur
relative Werte betrachtet werden, ist der zeitliche Verlauf der registrierten Detektorsignale
weitgehend unabhängig von den Transmissionseigenschaften von
Sklera und Ziliarkörper und den optischen Abbildungseigenschaften auf den
Detektor, solange diese nur während einer Exposition, die typisch unter einer
Sekunde liegt, konstant bleiben.
Ein Photodetektor, der dem Stand der Technik entsprechend als Photodiode
oder Photowiderstand aus Halbleitermaterial ausgeführt sein kann und im
Wellenlängenbereich der verwendeten Therapiestrahlung empfindlich ist, wird
in einigen Zentimetern Abstand vor dem betreffenden Auge so montiert, daß
er einen zeitlich konstanten Anteil der aus dem Auge austretenden Strahlung
registriert. Je nach Größe der photosensiblen Fläche und Empfindlichkeit des
Detektors kann eine Zwischenoptik erforderlich sein, um die auf den Detektor
fallende Strahlungsleistung anzupassen. Um das Verhältnis von Nutz- zu
Störsignal zu erhöhen, kann in den Strahlengang zwischen Auge und
Detektor ein schmalbandiges Filter eingesetzt werden, das nur Licht der
Wellenlänge der Therapiestrahlung durchläßt, sonstige Strahlung jedoch herausfiltert.
Das Ausgangssignal des Detektors, das proportional zur auf ihn fallenden
Lichtleistung ist, wird nach je nach Detektortyp verschiedenen analog-
elektronischen Aufbereitungsschritten über einen Analog-Digital-Converter
von einem Rechner digital erfaßt. Die Schrittweite der Zeitauflösung muß dabei
klein gegenüber der zu erwartenden Expositionszeit für die Therapie sein. In der
Praxis liegt letztere bei typisch 0,1-1 Sekunde, so daß für die Digitalisierung
1 kHz in der Regel ausreicht. Die Registrierung über den Photodetektor wird
jeweils gleichzeitig mit der Exposition für die Therapie, bevorzugt mit dem selben
Schalter, der üblicherweise als Fußschalter ausgeführt ist, gestartet. Je nach
Signal- zu Rausch-Verhältnis kann es vorteilhaft sein, im Rechner zunächst den
Mittelwert über einige anfängliche Meßwerte (typisch 10) zu berechnen, um den
Meßfehler zu verringern. Die folgenden Meßwerte werden nun durch eine Division
durch den anfänglichen Meßwert (bzw. den genannten Mittelwert) normiert.
Wenn an irgendeiner Stelle in der beschriebenen Signalkette ein von der vom
Detektor zu messenden Lichtleistung unabhängiger, konstanter Offset entsteht,
muß dieser vor der Division subtrahiert werden. Die normierten Meßwerte werden
nun schrittweise mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Bei Überschreitung
wird vom Rechner gesteuert die Bestrahlung des Auges durch den
Therapielaser unterbrochen. Dies kann in den meisten Fällen durch eine Unterbrechung
der vom genannten Fußschalter zum Laser führenden Leitung erfolgen,
da in der Regel innerhalb des Lasers elektrische Mittel vorgesehen sind,
die bei Öffnung des Fußschalters die Exposition unterbrechen. Der genannte
Schwellwert ist einstellbar. Er hängt nur von den physikalisch-chemischen Eigenschaften
im Sinn der Änderung der Transmission und Reflektivität durch
die therapiebedingte Temperaturerhöhung bei der für die Therapie verwendeten
Wellenlänge ab. Da die genannten Parameter wellenlängenabhängig sowohl
ansteigen als auch abfallen können, ist für den Schwellwert das Vorzeichen der
Überschreitung jeweils in der therapiebedingten Richtung zu verstehen. Wird
der Schwellwert innerhalb einer vorgegebenen Zeit nicht erreicht, was daran
liegt, daß die Leistung der Therapiestrahlung zu gering ist, um die gewünschte
thermisch bedingte chemische Änderung des Pigmentepithels zu bewirken, so
wird der Arzt davon durch ein vom Rechner ausgegebenes optisches oder akustisches
Signal informiert. Er muß dann die Leistung des Therapiestrahls am
Lasergerät erhöhen und den Vorgang wiederholen.
In einer anderen Ausführung der Erfindung wird vom Rechner automatisch
die Laserleistung erhöht und der Vorgang wiederholt, wenn der genannte
Schwellwert nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit erreicht wird.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird auf einen Rechner verzichtet
und das gleiche Ergebnis durch dem Stand der Technik entsprechende
analog-elektronische Komponenten erreicht.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Photodetektor nicht
vor dem betreffenden Auge angebracht, sondern ihm wird die Strahlung über
einen flexiblen Lichtleiter zugeführt, der ebenso wie der Lichtleiter zum
Zuführen der Therapiestrahlung direkt auf das Auge aufgesetzt wird. Vorteilhafterweise
wird der Lichtleiter für den Photodetektor in das selbe Handstück
integriert, in dem auch der Lichtleiter für die Therapie montiert ist.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird für das zum Photodetektor
transportierte Licht der selbe Lichtleiter wie für die Therapie verwendet.
Der Therapiestrahl muß zu diesem Zweck durch einen Strahlteiler unterbrochen
werden. Dieser Strahlteiler ist relativ zum Therapiestrahl in einem Winkel von
beispielsweise 45° angeordnet und läßt die Therapiestrahlung weitgehend durch,
wobei für die Therapiestrahlung nur ein geringer Querversatz, aber keine Richtungsänderung
erfolgt. Hinter dem Strahlteiler wird die Therapiestrahlung in
den Lichtleiter eingekoppelt. Die aus dem Lichtleiter zurücklaufende Strahlung
fällt auf den Strahlteiler und wird von ihm um 90° auf den Photodetektor abgelenkt.
In dieser Anordnung erhält der Photodetektor auch einen Signalanteil,
der auf Strahlung zurückzuführen ist, die an der Eintritts- und Austrittsfläche
des Lichtleiters und, je nach Ausführung, noch an anderen im Strahlengang liegenden
optischen Flächen reflektiert worden ist. Das Signal des Photodetektors
muß daher bezüglich dieses Signalanteils im Sinn einer Offsetkorrektur korrigiert
werden.
Claims (8)
1. Einrichtung zur Kontrolle der Energie der verwendeten Strahlung bei der
Photokoagulation des Pigmentepithels des menschlichen Auges, gekennzeichnet
dadurch, daß ein Photodetektor vorhanden ist, der einen der
Strahlungsleistung proportionalen Anteil der durch das Pigmentepithel
durchgelassenen und anschließend am Augenhintergrund diffus gestreuten
Strahlung oder der vom Pigmentepithel direkt diffus gestreuten
Strahlung im zeitlichen Verlauf registriert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mit elektronischen
Mitteln der relative, auf den Anfangswert der jeweiligen Therapiebestrahlung
normierte Meßwert des Photodetektors gebildet und dieser
mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein optischer
oder akustischer Signalausgang vorhanden ist, über den der Anwender
informiert wird, wenn der genannte Schwellwert innerhalb einer
vorgegebenen Zeit nicht erreicht worden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß elektronische
Mittel vorhanden sind, mit denen automatisch die Laserleistung
erhöht wird, wenn der genannte Schwellwert innerhalb einer vorgegebenen
Zeit nicht erreicht worden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß elektronische
und/oder optische Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe die Strahlung
des Therapielasers unterbrochen wird, wenn der genannte Schwellwert
überschritten wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich der
Photodetektor vor dem betreffenden Auge befindet, und die aus den brechenden
Medien des Auges austretende Strahlung registriert.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Lichtleiter
vorhanden ist, der auf die Sklera des Auges aufgesetzt wird, und die
vom Augenhintergrund oder vom Pigmentepithel selbst diffus reflektierte
Strahlung durch die Sklera hindurch registriert und auf den Photodetektor
leitet.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Photodetektor
die Strahlung für seine Messung als rücklaufende Strahlung
durch den selben Lichtleiter erhält, durch den auch die Therapiestrahlung
zum Auge transportiert wird, wobei ein Strahlteiler die in den Lichtleiter
hineinlaufende Therapiestrahlung von der zurücklaufenden Strahlung für
den Photodetektor trennt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934338271 DE4338271C2 (de) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | Einrichtung zur Kontrolle von Photokoagulationseffekten am menschlichen Auge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934338271 DE4338271C2 (de) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | Einrichtung zur Kontrolle von Photokoagulationseffekten am menschlichen Auge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4338271A1 true DE4338271A1 (de) | 1995-05-11 |
DE4338271C2 DE4338271C2 (de) | 1997-04-03 |
Family
ID=6502182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934338271 Expired - Lifetime DE4338271C2 (de) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | Einrichtung zur Kontrolle von Photokoagulationseffekten am menschlichen Auge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4338271C2 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3831141A1 (de) * | 1988-09-13 | 1990-03-22 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und vorrichtung zur mikrochirurgie am auge mittels laserstrahlung |
-
1993
- 1993-11-10 DE DE19934338271 patent/DE4338271C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3831141A1 (de) * | 1988-09-13 | 1990-03-22 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und vorrichtung zur mikrochirurgie am auge mittels laserstrahlung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4338271C2 (de) | 1997-04-03 |
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