DE69909847T2

DE69909847T2 - Gerät für das erfassen und abtragen von hornhautgewebe zum korrigieren der ametropie

Info

Publication number: DE69909847T2
Application number: DE69909847T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe D'ippolito
Original assignee: LIGI TECNOLOGIE MEDICALI SpA
Current assignee: LIGI TECNOLOGIE MEDICALI SpA
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: EP1210043A1; ES2531369T3; EP1352623B1; ES2201796T3; EP1352623A1; ATE245398T1; CA2375772A1; AU1075600A; EP1210043B1; WO2001003621A1; ITMI991526A0; DE69909847D1; ITMI991526A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen und Abtragen des zur Korrektur einer visuellen Ametropie (Abweichung von der normalen Brechkraft des Auges) notwendigen Hornhautmenge des Auges (Cornea), optimiert für jeden einzelnen Patienten.
Bekannterweise ist eine Cornea-Gewebeabtragung zur Korrektur der Ametropie, die abhängig von dem klinischen Zustand jedes einzelnen Patienten optimiert werden muß, notwendig.
Die Druckschrift US-A-5 891 132 offenbart ein System zur Steuerung einer Excimer-Laser-Augenoperation, das im Wesentlichen dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, ein Set von Operationsgeräten wechselseitig zu koordinieren, um, für die folgende Durchführung der entsprechenden Behandlung, eindeutig die Position, den Bereich und die Menge der abzutragenden Corneastruktur zu definieren.
Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die vom Operationsstandpunkt sehr effizient ist und genaue Werte liefern kann, damit die Abtragung korrekt ausgeführt werden kann.
Ferner soll die Vorrichtung aufgrund ihrer besonderen konstruktiven Merkmale sehr zuverlässig und betriebssicher sein.
Des weiteren soll die Vorrichtung einfach und aus leicht verfügbaren Elementen und Materialien herstellbar und, au ßerdem, vom ökonomischen Standpunkt sehr konkurrenzfähig sein.
Diese Aufgaben werden gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Bestimmen und Abtragen des zum Korrigieren der Ametropie notwendigen optimalen Cornea-Volumens offensichtlicher und werden an einem bezeichnenden, jedoch nicht einschränkenden Beispiel mittels der beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
1 ein operatives Ablaufdiagramm in Verbindung mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und
2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf die Bezugszeichen der 1, weist die Vorrichtung zum Bestimmen und Abtragen des zum Korrigieren der visuellen Ametropie notwendigen Cornea-Volumens, optimiert für jeden einzelnen Patienten, eine zentrale Steuereinheit 1 auf, die mit einem Cornea-Topograph 2 zum morphologischen Bestimmen der vorderen Cornea-Oberfläche verbunden ist, auf.
Mit der Einheit 1 ist ein Infrarotpupillometer 3 zum Bestimmen der Irisblendenprojektion unter scotopischen Bedingungen auf der Ebene der vorderen Cornea-Oberfläche verbunden.
Mit der Einheit 1 ist ferner ein Abtastungslaser 4 verbunden, der den anzuwendenden Dioptrienkorrekturwert Punkt für Punkt mit einem diskreten Funktionstyp zu der vorderen Cornea-Oberfläche definiert.
Dieser Wert wird durch Suchen des Dioptrienwerts bestimmt, der die Fokussierung von jedem einzelnen Lichtstrahl auf der Foveal-Ebene optimiert, wobei die Lichtstrahlen von einer in einem unendlichen Abstand angeordneten Lichtquelle der Reihe nach erzeugt werden.
Mit der Steuerungseinheit 1 ist ferner ein Excimer oder Festkörperlaser vom Microspot-Typ 5 mit einer Kupplungsschnittstelle zum Auslesen des altimetrischen Abtragungsbezugspunkt, ausgedrückt in Mikrometer auf einer quadratischen Matrix in der x, y Ebene, verbunden.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, das Abtragungsvolumen zu bestimmen, das mittels einer Kreuzung der vorderen Cornea-Oberfläche und einer idealen akonischen Oberfläche erhalten wird, bestimmt auf einer Ebene der Pupillenblendenprojektion und in einem scotopischen Zustand.
Die vordere Cornea-Oberfläche wird von dem Corneatopograph 2 gegeben, während der Abtastungslaser 4, der den Hauptbestandteil der vorliegenden Erfindung bildet, nach einem diskreten Funktionstyp Punkt für Punkt die Winkelabweichung des auf die Cornea auftreffenden Lichtstrahls, dessen Quelle in einer unendlichen Entfernung ist, mißt, um die Projektion des Lichtstrahls auf die Netzhaut mit der Fovea oder dem Sehzentrum in Übereinstimmung zubringen.
Sobald die Winkelabweichung gemessen ist, werden mittels der biunivocal Übereinstimmung zwischen dem auftreffenden Strahl und dem gebrochenem Strahl die idealen Neigungen der Cornea berechnet, um alle Projektionen des Lichtstrahls auf der Fovea oder dem Sehzentrum anzupassen.
Die ideale akonische Oberfläche für die Cornea ist die Oberfläche, die die als Absolutwert ausgedrückte Summe- oder Summierungsfunktion der Unterschiede zwischen den mit dem Abtastungslaser 4 gemessenen idealen Neigungen und den Neigungen von der idealen akonischen Oberfläche minimiert, oder mit anderen Worten, die Oberfläche, die die als Absolutwert ausgedrückte Summierungsfunktion der in einer radialen Richtung gemessenen Exzentrizität zwischen der Projektion des auf der Netzhaut (Retina) und der Fovea oder dem Sehzentrum auftreffenden Lichtstrahls minimiert.
Die Summe- oder Summationsfunktion analysiert durch diskrete Schritte alle die Punkte, wo die auftreffenden Lichtstrahlen die vordere Cornea-Oberfläche in einem Bereich kreuzen, der durch die Projektion der in einem scotopischen Zustand bestimmten pupillaren Blende abgegrenzt wird.
Der Verbindungsbereich zwischen der idealen akonischen Oberfläche und der verbleibenden vorderen Cornea-Oberfläche wird durch Sicherung einer konstanten Krümmungsvariation in einer radialen Richtung bestimmt.
Während des praktischen Betriebs der Vorrichtung wird ein Bediener zuerst die vordere Cornea-Oberfläche unter Verwendung des Topographen 2 ermitteln.
Dann wird der Bediener durch Ausfindigmachen des Prozeßzentrums wie auch der Bezugsachse diese Oberfläche definieren.
Das Prozeßzentrum kann vor allem gebildet werden durch den Cornea-Apex, die pupillare Flächenschwerpunktprojektion, den Fixierungsreflex oder es kann nach Wunsch des Bedieners gewählt werden.
Die Referenzachse kann die optische Achse oder die Fernsehkameraachse oder eine Achsensenkrechte zum Prozeßzen trum umfassen.
Die optische Zone wird durch den durch den Topographen bestimmten und, wie dargestellt, lokalisierten Kreuzungsumfang der vorderen Cornea-Oberfläche und der vor eingestellten idealen akonischen Oberfläche begrenzt.
Die altimetrische Dislokation oder der Versatz zwischen den zwei erwähnten Oberflächen wird definiert durch Bestimmung des spezifischen Kreuzungsperimeters, der begrenzt ist auf den Durchmesser bezogen auf eine Projektion auf die vordere Cornea-Oberfläche der unter scotonischen Bedingungen und durch den Infrarot-Pupillometer 3 ermittelten Pupillenblende.
Diese Funktion stellt sicher, daß die abzutragende Menge bei der durchzuführenden Bearbeitung des vom Brechungsprozeß betroffenen Gesamt-Cornea-Teil auf die minimalnotwendige beschränkt wird.
Wenn der Kreuzungsperimerter den von dem Bediener angegeben Maximaldurchmesser überschreitet, wird er, für den übersteigenden Teil, auf den erwähnten Durchmesser beschränkt.
Alternativ kann die ideale akonische-Oberfläche von einer subjektiven Brechung vom Patienten, ausgedrückt in Bezug auf korrigierende Dioptrienwerte, entweder sphärisch und/oder zylindrisch mit der entsprechenden asphärischen Achse und Index, bestimmt werden.
In solch einem Fall ist es notwendig, die Referenz-Cornea-Brechung durch Bestimmen derjenigen akonischen Oberfläche zu definieren, die der Patient spezifischen vorderen Cornea-Oberfäche besser entspricht, dessen Zentrum, Achsen und die optischen Zone, wie zuvor dargelegt, spezifiziert werden.
Die Krümmung, entweder maximal oder minimal der bezogen auf den vorderen Cornea-Oberflächenbrechungsindex vorgewählten akonischen Oberfläche, wird die entsprechende Brechungskraft in Bezug auf die Maximal- und Minimalwerte ausdrücken.
Die gleiche akonische Oberfläche wird außerdem den aspherizitäts Referenzindex ausdrücken.
In diesem letzteren Fall wird die ideale akonische Oberfläche von einer vektoriellen Aufsummierung der Brechung, bezogen auf die akonischen Oberfläche, die, bestimmt wie zuvor dargelegt, der vorderen Cornea-Oberfläche besser entspricht und von der, ausgedrückt wie zuvor dargelegt, subjektiven Brechung, erhalten.
Insbesondere wählt der Bediener durch Auswahl zwischen PRK oder LASIK den chirurgischen Operationsmodus vor, um den auf der Ebene der vorderen Cornea-Oberfläche abhängig von ihrem aktuellen Abstand von der Fokusebene entworfen Verarbeitungsbetrag und -größe richtig zueinander in Beziehung zu setzen.
Vor allem wählt der Bediener die Minimalzielbreite für die Übergangszone und die optionale Maximal-Abtragungs-Zusatz-Dicke, um eine konstante Krümmungsvariation in einer radialen Richtung durch den die gewünschte ideale akonische Oberfläche und den restlichen vorderen Cornea-Oberfläche verbindenden Übergangsbereich zu erhalten.
Dann definiert der Bediener außerdem einen Maximaldurchmesser innerhalb dessen zur Einschränkung der Grenze vom Übergangsbereich.
Der Bediener kann, um eine Cornea-Laser-Behandlung zu erhalten, im Falle eines chirurgischen PRK Operationsmodus möglicherweise den Bereich darauf definieren, um eine konstante Dicke hinzuzufügen, die, definiert mit Bezug auf den Gesamtbehandlungsumfang wie auch der entsprechende Wert, abzutragen ist.
Der oben definierte Operationsmodus etabliert eindeutig den Verarbeitungsmodus sowohl auf einer planimetrischen als auch auf einer altimetrischen Ebene.
Verschiedene Farbbereiche zeigen graphisch eindeutig die ideale akonische Oberfläche, den Übergangsbereich zwischen der idealen akonischen Oberfläche und der restlichen vorderen Cornea-Oberfläche wie auch die restliche vordere Cornea-Oberfläche.
Der Bediener wird außerdem die gesamte Abtragungsoberfläche, das Gesamtabtragungsvolumen, die maximale Abtragungsdicke und die entsprechende planimetrische Versetzung wie auch die zentrale planimetrische Abtragungsversetzung in Bezug auf den pupillaren Schwerpunkt durch numerische Daten ausdrücken oder definieren.
Insbesondere der altimetrische Abtragungsbezugspunkt wird, um dem Laser 5 über eine geeignete Schnittstelle zu erlauben, das Abtragungsprofil oder die folglich auszuführende Kontur zu erfassen, auf einer quadratischen Matrix in x, y Ebene definiert.
Wie gewünscht wird das System durch intraoperatives Erfassen des morphologischen Bezugspunktes und der dioptralen Variation prüfen, ob die auszuführende Behandlung mit dem programmierten Abtragungsplan, durch Modifizieren des Letzteren, wenn notwendig, zusammen mit der Anzahl von für die Oberflächeneinheit lokalisierten Pulsen ausgeführt werden kann.
Die Verarbeitung wird, nachdem eine gute Übereinstimmung der erfaßten und gewünschten Daten erhalten wurde, beendet.
Aus der obengemachten Ausführung sollte es offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung das gestellte Ziel und die Aufgaben vollständig erreicht bzw. löst.
Vor allem ist eine Vorrichtung entsprechend dem in 2 gezeigten Blockschaltbild geschaffen worden, die speziell angepaßt ist, um sehr genaue und objektive Elemente für das Steuern und das Ausführen der chirurgischen Operation zu liefern.

Claims

Vorrichtung zum Bestimmen und Abtragen des zum Korrigieren der visuellen Ametropie notwendigen Cornea-Volumens eines Auges eines Patienten mit einer zentralen Steuereinheit (1); einem Cornea-Tophograph (2) zum morphologischen Bestimmen einer vorderen Cornea-Oberfläche; einem Infrarotpupillometer (3) zum Messen eines Durchmessers einer Pupille von dem Auge; und ein Excimer oder Festkörperlaser (5), wobei alle operativ mit der zentralen Steuereinheit (1) verbunden sind; dadurch charakterisiert, daß die Vorrichtung einen mit der zentralen Steuereinheit (1) gekoppelten Abtastungslaser (4) aufweist, wobei der Abtastungslaser (4) angepaßt ist, eine Winkelabweichung eines auf der Augen-Cornea auftreffenden Lichtstrahls Punkt für Punkt zu messen, um die Projektion des Lichtstrahls auf die Retina mit der Fovea oder des Sehzentrums anzupassen, um einen korrigierenden Dioptrienwert zu definieren, der ein für die vordere Cornea-Oberfläche anzuwendenden Wert ist, um eine Fokussierung der in einem unendlichen Abstand angeordneten Lichtstrahlquelle auf fovealen Ebene zu optimieren, wobei die auftreffenden Lichtstrahlen der Lichtquelle die vordere Cornea-Oberfläche durch einen Bereich der unter scotopischen Bedingungen erfaßten Pupillenblendenprojektion kreuzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Infrarotpupillometer (3) angepaßt ist, eine Irisblendenprojektion unter scotopischen Bedingungen zu einer Ebene der vorderen Cornea-Oberfläche zu definieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Excimer oder Festkörperlaser (5) vom microspot Typ mit einer Koppelschnittstelle zum Ankoppeln des Excimer-Laser (5) an die zentrale Steuereinheit (1) ist, und daß die Schnittstelle zum Auslesen eines in Mikrometern auf einer quadratische Matrix in einer x, y Ebene ausgedrückten altrimetrischen Abtragungsbezugspunkts angepaßt ist.