DE69535218T2

DE69535218T2 - Laser-Hornhaut-Skulptursystem

Info

Publication number: DE69535218T2
Application number: DE69535218T
Authority: DE
Inventors: Rudoph W. Maitland Frey; James H. Orlando Burkhalter; Gary P. Orlando Gray
Original assignee: Alcon RefractiveHorizons LLC
Current assignee: Alcon RefractiveHorizons LLC
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2015-04-19
Also published as: DE69522007T2; CA2188039A1; WO1995028890A1; ES2273154T3; EP0790807A1; PT790807E; DK0790807T3; DE69535218D1; GR3036992T3; US6261220B1; EP0790807B1; EP1512379B1; IL113355A; AU2383195A; DE69522007D1; ZA953146B; EP1060710A3; EP1060710A2; IL113355A0; ATE203660T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Augen-Laserchirurgie und im Besonderen eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Laserschussmusters, um, gemäß der Behandlung eines bestimmten Augenzustands, ein geformtes Volumen an Hornhautgewebe abzutragen.
Hintergrund der Erfindung
Die Photorefraktive Keratektomie (PRK) ist ein Verfahren zur Laserkorrektur von Brennpunktabweichungen des Auges durch Veränderung der Hornhautkrümmung. PRK unterscheidet sich von der Verwendung lasergestützter Vorrichtungen für eher traditionelle augenchirurgische Zwecke, wie zum Beispiel Schneiden von Gewebe oder Hitzekoagulation. PRK wird unter Verwendung eines Excimer-Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 193 Nanometer durchgeführt, wobei der Laserstrahl Hornhautgewebe durch einen Photodekompositionsprozess abträgt. Die meisten klinischen Behandlungen sind bis jetzt mit einem Laser mit einer Fluenz von 120–195 mJ/cm² und einer Impulsfrequenz von 5–10 Hz durchgeführt worden. Das Verfahren wird als „Hornhautformung" bezeichnet.
Bevor die Formung der Hornhaut erfolgt, wird das Epithel oder die äußere Schicht der Hornhaut mechanisch entfernt, um die Bowman-Membran auf der Oberfläche des Stromas freizulegen. An dieser Stelle kann die Laserablation bei der Bowman-Schicht beginnen. Der Laserstrahl kann während der Ablation unterschiedlich maskiert werden, um das Hornhautgewebe bei unterschiedlichen Tiefen zu entfernen, was notwendig ist, um das vordere Stroma zu formen. Danach wächst das Epithel schnell nach und überdeckt den geformten Bereich, was eine optisch richtige (oder nahezu richtige) Hornhaut bewirkt.
Damit die Ablation erfolgt, muss die Energiedichte des Laserstrahls oberhalb eines Schwellenwertes liegen, der nach derzeitiger anerkannter Meinung bei etwa 60 mJ/cm² liegt. Derartige Energiedichten können mit einer Vielzahl kommerziell erhältlicher Laser erzielt werden. Zum Beispiel kann ein Laser verwendet werden, der einen Laserstrahl mit einem Durchmesser erzeugen kann, welcher groß genug ist, um die abzutragende Oberfläche abzudecken, das heißt in einer Größenordnung von 4,5 bis 7 mm im Durchmesser. Allerdings haben solche Laserstrahlen typischerweise keine gleichmäßige Stärke und verursachen deshalb eine ungleichmäßige Abtragung der Oberfläche. Außerdem sind Laser, die in der Lage sind, derartige Laserstrahlen zu erzeugen, üblicherweise teuer und störanfällig.
Als Alternative könnte ein Laser benutzt werden, der Laserstrahlen mit kleinerem Durchmesser erzeugt, zum Beispiel in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0 mm im Durchmesser. Bei einem kleineren Laserstrahldurchmesser ergeben sich mehrere Vorteile. Um den oben genannten Schwellenwert zu erreichen, können sie mit einem Impuls mit niedrigerer Energie erzeugt werden, als mit einem Strahl mit größerem Durchmesser. Weiterhin können solche Laserstrahlen mit kleinerem Durchmesser mit gleichmäßiger Stärke erzeugt werden, während die Energieabweichung von Impuls zu Impuls minimiert wird. Schließlich haben Laser, die einen Laserstrahl mit kleinerem Durchmesser erzeugen, eine geringere Baugröße, sind weniger teuer und häufig zuverlässiger. Dieses erfordert jedoch, dass die Position der kleinen Impulse präzise gesteuert wird, damit die entstandene, abgetragene Oberfläche glatter ist, als die mit dem größeren Laserstrahl erzeugte.
Die EP-A-151869 offenbart ein Lasersystem zum Abtragen eines geformten Bereichs und umfasst einen Impulslaser, einen Verschiebemechanismus und eine Steuerung, wie in Oberbegriff von Anspruch 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine entsprechende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Laserformung von Hornhautgewebe vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, um ein Muster von Laserimpulsen oder Schüssen mit kleinem Durchmesser und gleichmäßiger Stärke auszurichten, um so einen geformtes Volumen Hornhautgewebe abzutragen oder zu ablatieren und auf diese Weise einen bestimmten Augenzustand zu behandeln.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Laserformung vorzusehen, welche die Verwendung von kleinen, preisgünstigen Lasern erlauben.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Gemäß Anspruch 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtragen oder Ablatieren eines geformten Volumens Hornhautgewebe des Auges zur Behandlung eines bestimmten Augenzustands vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine schematische Ansicht eines Auges und zeigt meniskusförmiges Hornhautgewebe bei Kurzsichtigkeit, welches erfindungsgemäß volumetrisch abgetragen werden soll;
1B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Meniskus in 1A;
2 zeigt in Übereinstimmung mit der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung eine Einzelansicht des Meniskus in 1A, der im Vergleich zum Querschnitt eines gleichförmigen Zylinders dargestellt ist, welcher dasselbe Volumen wie der Meniskus hat.
3 ist eine schematische Ansicht eines Auges und zeigt ein Formgebilde aus Hornhautgewebe bei Weitsichtigkeit, welches erfindungsgemäß volumetrisch abgetragen werden soll, zusammen mit dem Querschnitt eines gleichförmigen Zylinders, welcher dasselbe Volumen wie das Gebilde hat;
4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der Behandlungszone eines Auges und zeigt ein Formgebilde aus Hornhautgewebe bei Astigmatismus, welches erfindungsgemäß volumetrisch abgetragen werden soll, zusammen mit dem Querschnitt eines gleichförmigen rechteckigen Prisma, welches dasselbe Volumen wie das Gebilde hat;
5 ist ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Laserformvorrichtung;
6 zeigt schematisch eine Anordnung der erfindungsgemäßen Projektionsoptik; und
7 stellt schematisch eine optische Spiegelanordnung dar, die verwendet wird, um eine Verschiebung eines Lichtstrahls entlang einer Translationsachse zu erzeugen.
Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1A wird eine schematische Ansicht eines Auges gezeigt, welches grundsätzlich mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet wird. Das Auge 10 weist meniskusförmiges Oberflächenmaterial auf, das heißt Hornhautgewebe, welches durch eine schraffierte Fläche 11 dargestellt ist und das erfindungsgemäß durch einen Laserstrahl mit kleinem Durchmesser (beispielsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0 Millimetern Durchmesser) abgetragen werden soll. Der Meniskus 11 zeigt beispielhaft ein geformtes Volumen Hornhautgewebe, welches um die Sehachse 12 symmetrisch ist und das zur Korrektur einer Kurzsichtigkeit abgetragen werden muss. Dementsprechend ist die Dicke T_(r) des Meniskus 11 bei der Sehachse 12 am größten, d.h. bei r = 0 für das Auge 10, und geht bis zum äußeren Rand auf null zurück, d.h. bei r = r_A für den Meniskus 11. Allerdings sind das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auch für andere Augenzustände wie Weitsichtigkeit und Astigmatismus geeignet, wie weiter unten erklärt werden wird.
Nach dem Stand der Technik kann der Krümmungsradius R₁ der äußeren Oberfläche 11_i des Meniskus 11 (das heißt der Hornhautoberfläche des Auges 10 vor der Laserbehandlung) entweder durch direkte oder indirekte Messungen bestimmt werden. Der Krümmungsradius R_D der inneren Oberfläche 11_D des Meniskus 11 (das heißt der Hornhautoberfläche des Auges 10 nach der Laserbehandlung) ist aufgrund der gewünschten Brechungskorrektur bekannt. Der Aperturradius R_A des Meniskus 11 (das heißt der Behandlungs- oder optischen Zone) wird durch den Arzt festgelegt. Mit diesen gegebenen Werten ist es möglich, das Volumen des Meniskus 11 für jeden Aperturradius r 0 ≤ r ≤ r_A wie folgt zu berechnen.
Das Volumen des Meniskus bis zu dem Radius r ist die algebraische Summe des Volumens des Zylinders 110 mit dem Radius r und der Dicke T_(r) plus dem Volumen der kugelförmigen Kappe 112 mit der Dicke im Mittelpunkt t_ci minus dem Volumen der kugelförmigen Kappe 114 mit der Dicke im Mittelpunkt t_cD (das im Zylinder 110 enthalten ist). Dieses sieht man am besten in 1B, wo der Meniskus 11 vergrößert und einzeln dargestellt ist. Die Volumina V_ci und V_cD der Kappen 112 und 114 sind jeweils
und die Dicke des Zylinders 110 ist T(r) = (hi – Bi) – (hD – BD) (3)wobei
Durch Einsetzen der Gleichungen (4)–(7) in Gleichung (3) wird T(r) eine Funktion von r, r_A, R_i und R_D. Das Volumen V_c1 des Zylinders 110 ist dann Vc1 = π·r2·T(r,rA,Ri,RD) (8)und das Volumen des Meniskus 11 bei einem Radius r ist VI = Vc1 + Vci – VcD. (9)
Da das Volumen des von jedem Laserstrahlschuss entfernten Materials im Voraus nicht bekannt ist, wird die zum Abtragen des Meniskus 11 benötigte Anzahl der Laserstrahlschüsse N auf einfache Weise durch das Volumen von Meniskus 11 berechnet. Außerdem wird die lokale Schussdichte bei der Sehachse 12, wo r = 0 gilt, um die Dicke T(0) zu erhalten, auf einfache Weise berechnet.
Ein Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beginnt mit der Auswahl eines gleichmäßigen Musters, so dass bei Anwendung von N Laserstrahlschüssen mit einer gleichmäßigen Schussdichte über ein gleichmäßiges Muster ein Zylinder mit der Höhe T(0) abgetragen wird. Das Volumen dieses Zylinders entspräche dem Volumen des Meniskus 11 und sein Radius wäre r_D, wobei gilt r_D < r_A. Dieses ist in 2 dargestellt, wo der Querschnitt eines Zylinders mit dem Radius r_D und der Höhe T(0) im Vergleich mit dem Meniskus 11 dargestellt ist.
Um die gewünschte Ablation des Meniskus 11 zu erzielen, müssen die N Laserstrahlschlüsse räumlich verteilt sein, um weiche Übergänge zwischen den entstandenen Oberflächenabtragungen zu erhalten. Entsprechend dem Erfindungsgedanken wird zuerst die Schussdichte der Laserstrahlschlüsse für den lokalen Bereich bei der Symmetrieachse des Meniskus 11, das heißt der Sehachse 12, so festgelegt, dass sie der durch den Zylinder 20 dargestellten, gleichmäßigen Schussdichte entspricht. Die durch den Zylinder 20 dargestellte Schussdichte wird dann radial von der Sehachse 12 über den von der Oberfläche 11_i bis r_A gebildeten Oberflächenbereich erstreckt oder erweitert, wobei die Schussdichte für den Laserstrahl stetig vermindert wird. Die Winkel zwischen jeder Schussposition innerhalb des gleichmäßigen Musters von Zylinder 20 und des tatsächlich auf das Auge 10 einfallenden Musters bleiben dieselben. Anders ausgedrückt erfolgt die Erweiterung der Schussposition nur in radialer Richtung.
Die Dicke des Meniskus 11 ist bei jedem Radius r oder T(r) proportional zur Stärke der Laserstrahlschüsse im lokalen Bereich. Der Mittelpunktwert von T(r) bei r = 0 entspricht der Höhe des Zylinders 20. Während sich die Positionen des Schussmusters auf dem Zylinder 20 radial erstrecken, bleibt die Höhe bzw. die Schussdichte in der Mitte unverändert und die Dichte im lokalen Bereich von anderen Punkten muss bestimmt werden. Die Beziehung zwischen jedem Radius r des Meniskus 11 und r_D ist
wobei du das Differenzial des Meniskusvolumens als Funktion der Integrationsvariablen r ist. Für eine leichtere Verarbeitung kann diese Beziehung auf folgende Weise digital berechnet werden.
Neben einer Reihe von Werten r_j, j = 1, 2, ... r_jmax, wobei r_jmax = r_A und dr = (r_j+1 – r_j). Des Weiteren werden die entsprechenden Werte von r_D als r_Dj bezeichnet. Dann gilt
Wenn sich r über n gleiche Schritte erschreckt, wobei n so groß wie möglich gewählt wird, um den Fehler zu minimieren, dann ist dr – r_A/n und r_j = j·dr. Dann gilt π·T(0)·r2Dk = V(k·dr) = V(k·rA/n) (12)wobei k = 0, 1, 2, ..., n.
Da das Volumen von Meniskus 11 mit Gleichung (9) für jeden Radius r berechnet werden kann, kann Gleichung (12) für r_Dk gelöst und der Radius des Zylinders 20 auf r_k erweitert werden. Daher ist das Verhältnis r_k/r_Dk der gewünschte Erstreckungsfaktor. Die Wirkung der „Erstreckung" ist, dass die Dichte der Laserstrahlschlüsse mit zunehmender radialer Entfernung von der Augenmitte abnimmt. Die allmähliche Änderung der Laserstrahlschussdichte in Kombination mit einem kleinen Abtragungsvolumen, das durch die Verwendung eines Lasers mit kleinem Durchmesser zu Stande kommt, bewirkt einen glatten Übergang von dem dicken Teil des Meniskus 11 zu dem dünnen Teil des Meniskus 11 hin. Bei einer Wellenlänge von 193 nm und einer Fluenz von 160 mJ/cm² trägt jeder Impuls die Hornhautoberfläche mit einer Tiefe von etwa 0,25 μm ab. Durch die Verteilung der Laserschussdichte gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ist die sich ergebende abgetragene Hornhautoberfläche sehr glatt.
Für einen als Weitsichtigkeit bekannten Zustand des Auges wird das benötigte Schussmuster des Laserstrahls ähnlich wie für den vorher beschriebenen Fall der Kurzsichtigkeit erfindungsgemäß ermittelt und angewandt. Im Falle einer Weitsichtigkeit ist die Hornhautoberfläche des Auges zu flach und muss steiler gemacht werden, das heißt der Krümmungsradius der Hornhaut muss vergrößert werden. In 3 ist eine schraffierte Form 31 gezeigt, die eine um die Sehachse 12 volumensymmetrische Form darstellt. Das durch die Form 31 dargestellte Volumen muss vom Auge 10 (das durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, um die Form 31 hervorzuheben) abgetragen werden, um den Zustand der Weitsichtigkeit zu korrigieren. Das Gesamtvolumen der Form 31 und die zum Abtragen benötigte Anzahl N der Laserstrahlschüsse werden zuerst bestimmt. Dann wird ein gleichmäßiges Schussmuster mit gleichmäßiger Schussdichte so gewählt, dass der (in Querschnitt gezeigte) Zylinder 40 mit gleichmäßiger Höhe und einem Radius, der dem von Form 31 entspricht, geformt werden würde, wenn das gleichmäßige Schussmuster auf das Hornhautgewebe angewendet werden würde.
Um die gewünschte Ablation der Form 31 zu erzielen, müssen die N Laserstrahlschüsse räumlich verteilt sein, um weiche Übergänge zwischen den entstehenden Oberflächenabtragungen zu erhalten. Entsprechend dem Erfindungsgedanken wird dies durch eine Umverteilung der gleichmäßigen, durch den Zylinder 40 dargestellten Schussdichte erreicht. Die Dichte im lokalen Bereich der Laserstrahlschüsse bei der Symmetrieachse, d.h. der Sehachse 12, wird auf Null vermindert, während die Schussdichte mit einem festem Winkel radial zum Umriss der Form 31 hin stetig erhöht wird. Das bedeutet, dass sich das Schussdichteprofil am Schluss nahe der Form 31 annähert, die abgetragen werden soll. Je nach dem Ausmaß der notwendigen Korrektur können zusätzliche Laserstrahlschlüsse auf das Auge 10 unterhalb der durch die Form 31 dargestellten Behandlungszone notwendig sein, um einen weichen Übergang zwischen den behandelten und den unbehandelten Bereichen des Auges 10 zu erzielen.
Sowohl bei Kurzsichtigkeit als auch bei Weitsichtigkeit muss Hornhautgewebe entfernt werden, das radialsymmetrisch zur Sehachse des Auges ist. Von beiden unterscheidet sich der als Astigmatismus bekannte Zustand allerdings dadurch, dass die Symmetrieachse in der senkrechten Ebene zur Sehachse des Auges liegt. Außerdem setzt die Korrektur von Astigmatismus voraus, dass die Oberfläche des Auges flach ist. Dies ist schematisch in der perspektivischen Ansicht der 4 gezeigt, wo die flache Oberfläche des Auges behandelt wird und die Behandlungszone durch eine gestrichelte Linie 14 dargestellt ist. Die Korrektur erfordert es, dass ein Abschnitt 51 eines Zylinders von der Hornhaut entfernt wird. Der Abschnitt 51 hat entlang seiner Mittelachse 52 eine Dicke T₀, die zu seinem Umriss hin abnimmt. Zuerst werden wiederum das Volumen des zu entfernenden Hornhautgewebes und die Anzahl der notwendigen Laserstrahlschüsse N bestimmt. Dann wird ein gleichmäßiges Schussmuster mit gleichmäßiger Schussdichte so gewählt, dass durch die Laserstrahlschüsse N das rechteckige Prisma 60 mit einer zentralen Längsachse 62 erzeugt wird. Das rechteckige Prisma 60 hat eine einheitliche Höhe H, die der Dicke T₀ entlang der Mittelachse des Abschnittes 51 entspricht. Die Länge L des rechteckigen Prismas 60 sollte ausreichend sein, um den Durchmesser der Behandlungszone 14 zu umfassen.
Um die gewünschte Ablation des Abschnittes 51 zu erzielen, müssen die N Laserstrahlschüsse räumlich verteilt sein, um weiche Übergänge zwischen den entstehenden Oberflächenabtragungen zu erhalten. Entsprechend dem Erfindungsgedanken wird dies durch eine Umverteilung der gleichmäßigen, durch das rechteckige Prisma 60 dargestellten Schussdichte erreicht. Die Dichte im lokalen Bereich der Laserstrahlschüsse bei der Symmetrieachse, d.h. der Mittelachse des Abschnittes 51, wird so gewählt, dass sie der gleichmäßigen Schussdichte des rechteckigen Prismas 60 entspricht. Die Schussdichte wird dann stufenweise auf Null vermindert, wobei das durch das rechteckige Prisma 60 dargestellte, gleichmäßige Schussmuster in entgegengesetzten Richtungen von der Mittelachse 62 entlang der zur Sehachse 12 senkrecht verlaufenden Ebene nach außen hin erweitert wird. Das bedeutet, dass sich das Schussdichteprofil am Schluss dem Abschnitt 51 annähert, der abgetragen werden soll. Es ist zu beachten, dass nicht alle Laserstrahlschüsse N angewendet werden. Insbesondere werden die zu dem Abschnitt 51 gehörenden, außerhalb der Behandlungszone 14 liegenden Laserstrahlschüsse weggelassen.
Die vorliegende Erfindung kann weiterhin auf irregulären Astigmatismus erweitert werden, der generell durch eine Hornhautform ohne Hauptsymmetrieachse gekennzeichnet ist. In diesem Fall kann das abzutragende Gesamtvolumen näherungsweise als Summe mehrerer lokal symmetrischer Volumina betrachtet werden. Jedes dieser symmetrischen Volumina wird so gewählt, dass die dafür vorgesehene Abtragung gemäß einer der oben beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Um die oben beschriebenen Verfahren durchzuführen, wird in 5 eine Vorrichtung 5 in Form eines Blockdiagramms gezeigt. Die Vorrichtung umfasst einen Behandlungslaser 500 zur Erzeugung eines Laserstrahls 502, eine Projektionsoptik 510, eine in X-Y-Richtung verstellbare Spiegeloptik und eine Steuerung 530 für die Strahlverschiebung. Der Behandlungslaser ist üblicherweise ein gepulster Laser. Als Beispiel wird davon ausgegangen, dass bei einem am Auge durchgeführten ophthalmischen PRK-Verfahren ein gepulster Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 193 nm verwendet wird. Allerdings ist es selbstverständlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung in gleicher Weise auf andere Objekte als das Auge angewendet werden können und außerdem mit anderer Wellenlänge zur Behandlung der Oberfläche oder mit anderen oberflächenabtragenden Lasern, soweit es wünschenswert ist, ein geformtes Volumen des Oberflächenmaterials abzutragen.
Der Laserstrahl 502 fällt in die Projektionsoptik 510 ein. In Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen des durchzuführenden Verfahrens stellt die Projektionsoptik 510 den Durchmesser und die Brennpunktentfernung des Strahls 502 ein. Für das dargestellte Beispiel des beim PRK-Verfahren verwendeten Excimer-Lasers umfasst die Projektionsoptik 510 eine planare Konkavlinse 512 und die Linsen 514 und 516 mit festem Brennpunkt, wie in der schematischen Anordnung in 6 gezeigt. Die Linsen 512 und 514 wirken zusammen wie ein afokales Teleskop und erweitern den Durchmesser des Strahls 502. Die Linse 516 mit festem Brennpunkt fokussiert den erweiterten Strahl 502 auf das zu bearbeitende Objekt, d.h. das Auge 10, und ermöglicht eine mit dem Pfeil 518 bezeichnete, ausreichende Tiefe in der Brennpunktebene der Linse 516. Dies ermöglicht eine flexible Anordnung der Projektionsoptik 510 in Bezug auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Objektes. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Linse 514 weggelassen, wenn eine geringere Flexibilität benötigt wird.
Nach dem Verlassen der Projektionsoptik 510 fällt der Strahl 502 auf die in X-Y-Richtung verstellbare Spiegeloptik 520, wo der Strahlengang 502 jeweils unabhängig entlang zweier orthogonaler Verschiebungsachsen verstellt oder verschoben wird, was durch die Steuerung 530 des Strahlverstellers geregelt wird. Die Steuerung 530 ist üblicherweise ein Prozessor, der mit einem vorherbestimmten Satz zweidimensionaler Verstellungen oder Verschiebungen des Strahls 502 programmiert ist. Die Steuerung 530 ist demgemäß mit einem der oben beschriebenen Verfahren zur Verteilung der Schussmuster in Abhängigkeit des zu behandelnden Augenzustands programmiert. Die programmierten Verschiebungen des Strahls 502 werden durch die X-Y-Verstellung der Spiegeloptik 520 ausgeführt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird jede Verschiebung der x- und y-Achse unabhängig voneinander durch einen Verstellspiegel gesteuert. Wie schematisch in 7 gezeigt ist, erfolgt die Verstellung der verstellbaren Spiegeloptik 520 in Y-Richtung unter Verwendung des Verstellspiegels 522. Der Verstellspiegel 522 kann zwischen der gezeigten Position und der durch eine gestrichelte Linie 526 dargestellten Position bewegt werden. Die Bewegung des Verstellspiegels 522 erfolgt so, dass der Winkel des Ausgangsstrahls in Bezug auf den Eingangsstrahl konstant bleibt. Solche Bewegung wird dadurch erzeugt, indem der Motor des Verstellspiegels und die Steuerung 525 durch Eingangssignale gesteuert werden, die von der Steuerung 530 des Strahlverstellers empfangen werden. Motor und Steuerung können beispielsweise mit einem Motor der Trilogy Systems Corporation (zum Beispiel Modell T050) und einer Baugruppe der Delta Tau Systems (zum Beispiel Modell 400-602276 PMAC) realisiert werden.
Wenn der Verstellspiegel 522 wie gezeigt positioniert ist, verläuft der Strahlengang wie die durchgezogene Linie 528a. Wenn sich der Verstellspiegel 522 in der gestrichelt dargestellten Position 526 befindet, verläuft der Strahlengang 502 entlang der gestrichelte Linie 528b. Ein ähnlicher Verstellspiegel (nicht gezeigt) würde für die Verstellung in X-Richtung verwendet werden. Die Verstellung in X-Richtung erfolgt in derselben Weise, aber orthogonal zur Y-Richtung. Die Verstellung in X-Richtung kann vor oder nach der Verstellung in Y-Richtung erfolgen.
Obwohl die Erfindung für eine besondere Ausführungsform beschrieben wurde, gibt es zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen, die im Hinblick auf die oben beschriebene Lehre für den Fachmann offensichtlich sind. Es ist deshalb selbstverständlich, dass die Erfindung, innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche, auch auf andere Weise als hier beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims

System (5) zum Abtragen eines geformten Bereichs (11, 31) des Hornhautgewebes eines Auges (10) im Einklang mit der Behandlung von Kurzsichtigkeit oder Weitsichtigkeit, umfassend: einen Impulslaser (500), um einen gepulsten Strahl (502) zu erzeugen, der mehrere (N) Laserstrahlschüsse mit gleichmäßiger Stärke umfasst, wobei jeder der mehreren Laserstrahlschüsse auf einem Strahlenweg (528) geführt ist; einen Mechanismus (520), um den Strahlenweg im Einklang mit einem vorbestimmten Schussmuster von einem ursprünglichen Strahlenweg (528a) zu einem unterschiedlichen Strahlenweg (528b) zu verschieben, wobei die mehreren Laserstrahlschüsse auf das abzutragende Hornhautgewebe gerichtet sind; und eine Steuerung (530), um im Einklang mit dem vorbestimmten Schussmuster Verschiebungssteuerungsbefehle an den Mechanismus auszugeben, um die mehreren (N) Laserstrahlschüsse in einem räumlich verteilten Muster, das über einen Bereich verteilt ist, welcher dem Oberflächenbereich des abzutragenden geformten Bereichs (11, 31) ungefähr gleichkommt, an das Hornhautgewebe anzulegen; wobei das vorbestimmte Schussmuster auf einem gleichmäßigen Schussmuster mit einer gleichmäßigen Schussdichte für die mehreren (N) Laserstrahlschüsse beruht; dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebungsmechanismus (520) eine unabhängig gesteuerte Umsetzungsspiegeloptik (522) umfasst, um den Laserstrahl vom ursprünglichen Strahlenweg (528a) zu den ausgewählten Strahlenwegen (528b) zu richten.
System (5) nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Hornhautform (11) für ein Sehvermögen, das wegen Kurzsichtigkeit korrigiert wird, bereitgestellt wird, indem die Steuerung (530) Befehle zur Bereitstellung eines Musters ausgibt, das sich von der Mitte der gewünschten Form (11) radial in alle Richtungen erstreckt, und wobei die Schussdichte für den Laserstrahl (502) mit einer radialen Entfernung (r) von der Sehachse (12) des Auges (10) abnimmt.
System (5) nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Hornhautform (31) für ein Sehvermögen, das wegen Weitsichtigkeit korrigiert wird, bereitgestellt wird, indem die Steuerung (530) Befehle zur Bereitstellung eines Musters ausgibt, das sich von der Mitte der gewünschten Form (31) radial in alle Richtungen erstreckt, und wobei die Schussdichte für den Laserstrahl (502) mit einer radialen Entfernung (r) von der Sehachse (12) des Auges (10) zunimmt.
System (5) nach Anspruch 1, wobei das Sehvermögen wegen Astigmatismus korrigiert wird, die Steuerung (530) Befehle ausgibt, um ein Muster bereitzustellen, das den Laserstrahl (502) entlang einer senkrecht zur Sehachse (12) verlaufenden Ebene und in entgegengesetzten Richtungen davon ausdehnt, und wobei die Oberflächenablösung (51) von Hornhautmaterial (11) für jeden der mehreren Schüsse eine Dicke aufweist, die von ihrer Mittelachse (52) nach außen hin abnimmt.
System (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Projektionsoptik (510), um die Tiefe des Brennpunkts für jeden der Laserstrahlschüsse zu erhöhen.
System (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Impulslaser (500) einen Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 193 Nanometer umfasst, der die Laserstrahlschüsse mit gleichmäßiger Stärke erzeugt.