EP4132438A1 - Verfahren zur bestimmung der lage eines flap-schnittes auf einer cornea und des zu dem flap gehörigen hinges sowie eine vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der lage eines flap-schnittes auf einer cornea und des zu dem flap gehörigen hinges sowie eine vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens

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EP4132438A1
EP4132438A1 EP21714862.6A EP21714862A EP4132438A1 EP 4132438 A1 EP4132438 A1 EP 4132438A1 EP 21714862 A EP21714862 A EP 21714862A EP 4132438 A1 EP4132438 A1 EP 4132438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hinge
flap
determining
cornea
area
Prior art date
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Pending
Application number
EP21714862.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gabriel Palzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Precitec Optronik GmbH
Original Assignee
Precitec Optronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Precitec Optronik GmbH filed Critical Precitec Optronik GmbH
Publication of EP4132438A1 publication Critical patent/EP4132438A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0008—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes provided with illuminating means
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00825—Methods or devices for eye surgery using laser for photodisruption
    • A61F9/00836—Flap cutting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861—Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00872—Cornea

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the position of a flap incision on a cornea and the hinge belonging to the flap, as well as a device for implementing such a method.
  • the total refractive power of the eye should be changed in such a way that ideally conventional correction aids such as glasses or contact lenses can then be dispensed with.
  • the lamellar procedure and in particular the LASIK procedure ("laser in situ keratomileusis"), has established itself as a widespread procedure the cornea removed.
  • a corneal lamella which comprises the outer epithelial layer and the Bowman membrane beneath it, is detached by an approximately circular to slightly elliptical cut that is not completely closed on its circumference. Since the incision is not completely closed along its circumference on the cornea, the lamella - then called the "flap", remains connected to the cornea and can be folded aside. The stroma below is then free for laser processing perform the desired modeling. After the treatment, the flap can be folded back and cover the stroma again. The diameter of the flap is chosen so that it encompasses the optical zone of the cornea and is usually about 8 mm-9.5 mm in diameter. The thickness of the lamella is approximately 90-160 ⁇ m.
  • the point at which the flap remains connected to the cornea is called the "hinge".
  • the position of the hinge is usually selected superior, i.e. above, or nasal. Depending on the choice of the position of the hinge, the position at which the hinge changes opened flap comes to rest during the subsequent laser ablation.
  • the position of the hinge or the flap is not known to the ablation laser.
  • the hinge and flap are usually covered with a material that is impervious to the ablation laser. This can be a sponge or a metal spatula, for example.
  • the method according to the invention is used to determine the position of a flap incision on a cornea and the limb belonging to the flap and comprises the steps of: taking an image of the cornea, the image including at least the limbus; Determining a region having the outer circumference of the flap cut and determining the position of the flap cut; and / or determining a straight area comprising the hinge and determining the position of the hinge. Either only the position of the flap
  • image processing of the image content can take place. This is usually computationally intensive and therefore cannot take place at the required speed with which the position of the eye can change. Therefore, according to the invention, the outer circumference of the flap cut is first determined in the recorded image. Subsequently, the computationally intensive further processing of the digital image data can be carried out on the basis of the scope found. This allows a significant reduction in the data to be processed and thus a significant increase in speed.
  • the step of determining an area having the outer circumference of the flap incision includes determining an approximately circular or annular area as the area which has the outer circumference of the flap cut.
  • the assumption is implemented here that the flap cut is essentially circular.
  • a circular or annular region can already be assumed.
  • the step of determining a straight area comprising the hinge comprises limiting the possible position of the straight area to an area within the circular area.
  • the hinge - i.e. the area of the cornea in which the flap is movably connected to the rest of the cornea - can only be located within the already determined circular area. Limiting the possible position of the hinge to an area within the circular intersection area already found in turn reduces the amount of data to be processed and accelerates the processing speed.
  • the step of determining the position of the hinge comprises comparing the currently determined position with the previous position of the hinge. Once a position of the hinge has been determined, when the position of the hinge is determined again at a directly following point in time, this new position to be found can only be located within a certain area that extends around the previous position of the hinge. In other words, the position of the hinge cannot change suddenly. In particular, when determining the position of the hinge, the time that has passed between the previous position and the current position of the hinge can be taken into account. Depending on the period of time that lies between the position of the hinge to be determined at the moment and the last position determined, the area to be taken into account for the determination of the new position can be larger or smaller.
  • the eye movements that have taken place or are still taking place between the previous position and the position of the hinge to be determined at the moment are taken into account. It is particularly preferred to combine the mentioned boundary conditions, for example the time, the previous position and / or the eye movements.
  • the recognition or detection of the hinge is carried out anew for each new image.
  • the hinge is detected once before the start of treatment and then the position of the hinge is indicated on the basis of the translational and rotational eye movements, for example the pupil, the iris and / and the limbus.
  • the ratio of the areas into which the straight area - which represents the position of the hinge - similar to a secant divides the circular area is taken into account.
  • the division ratio reflects the intended hinge-flap geometry, which remains the same with the same cutting technique and, in particular, is also independent of the actual size of the flap and the associated hinge.
  • the absolute size of the flap or the hinge can vary depending on the size of the optical zone of the cornea, but the division ratio remains roughly the same.
  • a device for determining the position of a flap incision on a cornea and the hinges belonging to the flap, the device comprising a camera for capturing an image of the cornea, an image processing device for real-time analysis of the image and a control device which is set up for this purpose is to perform any or all of the foregoing procedures.
  • the camera can additionally comprise an illumination device.
  • the method according to the invention and the device according to the invention have the following advantages: Since no other instruments touch the eye, the risk of infection is reduced.
  • the treatment result improves because the position of the flap / hinge is recognized and only the relevant area is treated.
  • Imprecise coverage of the area by the surgeon with the instrument is avoided: if the manual coverage is insufficiently covered, there is a risk that the flap will be at least partially ablated as well. This leads to a deterioration in the postoperative visual acuity. If, on the other hand, too much is covered - including part of the surface to be treated, an area of the optical zone will only be treated inadequately. This also leads to a deterioration in postoperative vision.
  • the targeted treatment also requires fewer pulses, so that the treatment can be carried out more quickly. Among other things, this reduces the problem of the eye drying out during the operation.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an eye to be treated
  • FIG. 2 shows the eye of FIG. 1 with a flap cut indicated by dash-dotted lines
  • FIG. 3 shows the eye of FIG. 3 with the flap opened
  • FIG. 4 shows the eye of FIG. 3, with an indicated circular area and a linear area
  • FIG. 5 shows the eye from FIG. 4, with a recognized circular cutting line and a linear hinge line; and
  • FIG. 6 shows a highly schematic representation of a device suitable for the method.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an eye 1 to be treated.
  • the representation in FIG. 1 shows the upper eyelid 3, the lower eyelid 5 and the eyeball 7 Iris 15 shown schematically.
  • the pupil 17 is shown within the iris 15.
  • the cornea 13 is incised approximately in a circular manner in order to obtain access to the stroma which is to be modeled in a subsequent step.
  • the situation after the cutting process is shown in FIG.
  • the cut can, for example, be produced mechanically by means of a microkeratome or optically by means of a femtosecond laser.
  • the circumferential line 19 of the section is shown in Figure 2 as a dashed line.
  • the cut itself takes place essentially along a plane whose normal vector runs parallel to the direction of incidence of light.
  • the severing of the cornea 13 does not take place completely, but rather the cut ends at the points 21, 23.
  • a remainder thus remains which remains connected to the cornea 13.
  • This remainder later forms a kind of joint 25 (“hinge”), on which the lamella 27 formed by the cut - called “flap” - can be folded aside. This is described in FIG. 3 below.
  • FIG. 3 illustrates the state in which the cut flap 27 (shown here hatched) has been folded aside.
  • the flap 27 also comes to lie nasally.
  • the exact position of the flap incision or the exposed stroma 29 is not known when the ablation treatment is carried out.
  • the arrangement of the hinge 25 is particularly relevant for the position of the exposed stream region 29.
  • This hinge 25, as already mentioned, can be arranged, for example, nasally or superiorly.
  • the length of the hinge can also vary slightly while the flap incision radius remains the same, i.e. its position relative to the flap incision center can vary.
  • FIG. 4 shows, in a highly schematic representation, an image 100 of the eye 1, which shows at least the limbus 11. To keep the presentation clear, In the description of the recording of FIG. 4, the same reference numerals are used as for the structures themselves to designate the structures shown.
  • the method according to the invention for determining the position of the flap cut and the hinge 25 is described below.
  • a first step in the editing or processing of the image 100 the position of the outer circumferential line 19 is determined.
  • the circumferential line 19 is located in an almost circular region. This is indicated in FIG. 4 by a circular ring 102 in a hatched illustration.
  • various parameters such as those that can be seen in the image 100 itself, such as the absolute size of the iris 15 or limbus 11, or those that can be derived from can be made available outside the algorithm, such as information about the type of generation of the flap 27 (microkeratome / laser), the equipment used or, for example, parameters that can be entered or determined by the surgeon.
  • the position of the hinge 25 is determined by means of a linear region 104.
  • This linear area 104 is also initially used to delimit the possible image areas to be processed.
  • the position of the linear region like the position of the circular region 102, can be made dependent on parameters, such as, for example, the preferred arrangement of the hinge 25, the type of generation of the hinge 25 or other parameters that the surgeon can enter, for example got to.
  • the position and extent of the linear region 104 can be determined independently of the previous determination of the annular region 102 or the outer circumferential line 19 of the flap cut. However, it is preferred if the determination of the position and / or the extent of the linear region 104 takes place as a function of the determination of the outer circumferential line 19. For example, the ratio with which the Hingelage divides the circle described by the outer circumferential line 19 can be used as a criterion. This is shown in FIG. 5 described below. FIG. 5 shows, in a highly schematic representation, the result of determining the position of the outer circumferential line and the hinge of a flap cut. In FIG.
  • the hinge 25 always has a certain orientation (nasal, superior, etc.) or has a certain division ratio.
  • FIG. 6 shows, in a highly schematic representation, a device 200 for determining the position of a flap incision on a cornea 13 of an eye 1 and the to Hinge 25 belonging to the flap.
  • the device 200 comprises a camera 202 for recording an image 100, as is shown, for example, in FIGS. 4 and 5 as described above.
  • the camera 202 is integrated into the axial beam path of the treatment device 206, for example a treatment laser, via a beam splitter 210.
  • the treatment device 206 can be set up, for example, to carry out a LASIK operation or the like on the eye 1.
  • the camera 202 can also be supplemented by an illumination 212, which can provide homogeneous illumination and / or can project patterns that support recognition, such as stripes, onto the cornea. For example, it can be advantageous if the alignment of the strips is perpendicular to an assumed alignment of the hinge 25. The lighting pattern can lead to a better recognizability of the cut ring and the hinge 25. An illumination wavelength in the IR range is preferred in order to be independent of the illumination settings for the visual control of the doctor.
  • the device 200 further comprises an image processing device 204, which is shown schematically separated from the camera 202 in FIG. 6. This separation only serves to illustrate the functionality. Structurally, the image processing device 204 could also be integrated into the camera 202 or part of a larger data processing device such as a computer. The image processing device 204 is set up to process an image 100 generated by the camera 202 in real time. This means that the images delivered by the camera 202 at the required speed can be processed and evaluated without a time delay.
  • Both the image processing device 204 and the treatment device 206 are connected to a control device 208.
  • the control device 208 can receive the evaluation parameters supplied by the image processing device 204, such as, for example, the position of the outer circumferential line 19 and / or the hinge 25.
  • the control device 208 is further set up to control the treatment device 206 by means of the evaluation parameters of the image processing device 204.
  • the control device 208 can determine the area to be ablated in a LASIK Limit the treatment based on the evaluation parameters in such a way that the hinge 25 is not ablated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf einer Cornea und des zu dem Flap gehörigen Hinges. Das Verfahren umfasst die Schritte Aufnehmen eines Bildes eines Auges, das zumindest die Pupille und den Limbus umfasst; Bestimmen eines den äußeren Umfang des Flap-Schnitts aufweisenden Bereichs; Bestimmen der Lage des Flap-Schnitts; Bestimmen eines den Hinge umfassenden geraden Be reichs; Bestimmen der Lage des Hinge. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Flap- Schnittes auf einer Cornea und des zu dem Flap gehörigen Hinge.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf einer Cornea und des zu dem Flap gehörigen Hinges sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf ei ner Cornea und des zu dem Flap gehörigen Hinge sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh rung eines solchen Verfahrens.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei der refraktiven Chirurgie des Auges soll die Gesamtbrechkraft des Auges so verändert werden, dass danach idealerweise konventionelle Korrekturhilfen wie Brillen oder Kontakt linsen entfallen können. Von den verschiedenen Operationstechniken hat haben sich die lamellären Verfahren, und davon insbesondere das LASIK-Verfahren („Laser-in-situ- Keratomileusis") als weit verbreitetes Verfahren etabliert. Um die gewünschte Änderung der Hornhautkrümmung herbeizuführen, wird bei diesem Verfahren Gewebe im Inneren der Cornea abgetragen.
Der Zugang zu dem abzutragenden Gewebe wird über einen Schnitt in die Hornhaut er möglicht. Dabei wird eine Cornealamelle, welche die äußere Epithelschicht und die darun terliegende Bowman-Membran umfasst, durch einen in etwa kreisförmigen bis leicht ellip tischen Schnitt, der auf seinem Umfang nicht ganz geschlossen ist, abgelöst. Da der Schnitt entlang seines Umfangs auf der Cornea nicht ganz geschlossen ist, bleibt die La melle - dann „Flap" genannt, mit der Cornea verbunden und kann beiseite geklappt wer den. Das darunter liegende Stroma liegt dann frei zur Bearbeitung mit dem Laser, um die gewünschte Modellierung vorzunehmen. Nach der Behandlung kann der Flap wieder zurückgeklappt werden und das Stroma wie der bedecken. Der Durchmesser des Flaps ist so gewählt, dass er die optische Zone der Cornea umfasst und beträgt üblicherweise etwa 8 mm-9,5 mm im Durchmesser. Die Dicke der Lamelle beläuft sich etwa auf 90-160 pm. Die Stelle, an welcher der Flap mit der Cornea verbunden bleibt, wird „Hinge" genannt. Die Position des Hinge wird üblicherweise superior, also oben, oder nasal gewählt. Je nach Wahl der Lage des Hinge verändert sich auch die Position, an welcher der aufgeklappte Flap während der nachfolgenden Laserablation zu liegen kommt.
Nachdem es nach wie vor üblich ist, den Flap mittels eines Mikrokeratoms oder mittels ei- nes sich von dem Ablationslaser für die Modellierung der Stromaoberfläche unterschei denden Laser herzustellen, ist dem Ablationslaser die Lage des Hinge bzw. des Flaps nicht bekannt. Um eine Schädigung des Hinge und des Flaps während des Ablationsvorgangs zu vermeiden, werden üblicherweise Hinge und Flap mit einem für den Ablationslaser un durchdringlichen Material abgedeckt. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Schwamm oder einen Metallspatel handeln.
Dieses Vorgehen hat mehrere Nachteile: Es berühren unnötigerweise weitere Instrumente das Auge und es erhöht sich das Infektionsrisiko. Der Operateur kann bei der Abdeckung des Flaps ungenau arbeiten oder das Auge bewegt sich während der Operation relativ zu der Abdeckung. In Folge kann bei einer ungenügenden Abdeckung in unerwünschter Weise der Flap ablatiert werden, was den endgültigen Visus nachteilig beeinflussen kann. Bei einer zu großen Abdeckung des Flaps wird in unerwünschter Weise ein Teil des eigent lich freiliegenden Stroma abgedeckt und von der Ablationsbehandlung nicht erreicht. Dies kann ebenfalls den endgültigen Visus nachteilig beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu lindern. Insbesondere wäre es wünschenswert, wenn das Schützen von Hinge und Flap nicht die Aufmerksamkeit des Operateurs erfordern würde und somit in einfach zu repro duzierender Weise erfolgen könnte.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf einer Cornea und des zu dem Flap gehörigen Hinges und umfasst die Schritte: Aufnehmen eines Bildes der Cornea, wobei das Bild zumindest den Limbus umfasst; Bestimmen eines den äußeren Umfang des Flap-Schnittes aufweisenden Bereichs und Bestimmen der Lage des Flap-Schnitts; oder/und Bestimmen eines den Hinge umfassenden geraden Bereichs und Bestimmen der Lage des Hinge. Es können also entweder nur die Lage des Flap-
Schnitts, nur die Lage des Hinge oder sowohl die Lage des Flap-Schnitts als auch die Lage des Hinge bestimmt werden.
Durch das Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder, vorzugsweise digital, kann eine Bildver arbeitung der Bildinhalte stattfinden. Diese ist in der Regel rechenintensiv und kann somit nicht in der erforderlichen Geschwindigkeit stattfinden, mit der sich die Lage des Auges verändern kann. Deshalb erfolgt erfindungsgemäß zunächst ein Bestimmen des äußeren Umfangs des Flap-Schnittes in dem aufgenommenen Bild. Nachfolgend kann somit die re chenintensive Weiterbearbeitung der digitalen Bilddaten anhand des aufgefundenen Um fangs erfolgen. Diese erlaubt eine wesentliche Reduzierung der zu verarbeitenden Daten und damit eine wesentliche Geschwindigkeitssteigerung.
Es kann bei einer Ausführungsform bei einem Aufnehmen mehrerer Bilder eine Mittelung über die aufgenommenen Bilder durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei mehreren Bildern eine Änderung der Reflexe an den Schnittkanten von einem Bild zu dem anderen Bild berücksichtigt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schritt des Bestimmens eines den äußeren Umfang des Flap-Schnitts aufweisenden Bereichs ein Be stimmen eines annähernd kreisförmigen oder kreisringförmigen Bereichs als den Bereich, welcher den äußeren Umfang des Flap-Schnitts aufweist, umfasst. Es wird hier die An nahme umgesetzt, dass der Flap-Schnitt im Wesentlichen kreisförmig ist. Entsprechend kann bei dem Bestimmen der Lage des Flap-Schnitts bzw. der Lage des äußeren Umfangs des Flap-Schnitts bereits ein kreisförmiger oder kreisringförmiger Bereich angenommen werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn für den Bereich, welcher den äußeren Umfang des Flap-Schnitts aufweist, weder ein Kreis noch eine Ellipse angenommen wird, sondern eine eingelernte spezifische kreisähnliche Form. Dies reduziert die Anzahl an einzubezie henden Bildbereichen deutlich und erhöht somit die Be- und Verarbeitungsgeschwindig keit wesentlich. Bei einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens umfasst der Schritt des Bestimmens eines den Hinge umfassenden geraden Bereichs ein Eingrenzen der möglichen Lage des geraden Bereichs auf einen Bereich innerhalb des kreisförmigen Bereichs. Der Hinge - also der Bereich der Cornea, in dem der Flap mit dem Rest der Cornea beweglich verbunden ist - kann sich nur innerhalb des bereits bestimmten kreisförmigen Bereichs befinden. Ein Ein- grenzen der möglichen Lage des Hinge auf einen Bereich innerhalb des bereits aufgefun denen kreisförmigen Schnittbereich reduziert wiederum die zu verarbeitende Datenmenge und beschleunigt die Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Schritt des Bestimmens der Lage des Hinge ein Vergleichen der momentan bestimmten Lage mit der vorherigen Lage des Hinge umfasst. Wurde einmal eine Lage des Hinge bestimmt, kann sich bei einem er neuten Bestimmen der Lage des Hinge zu einem direkt sich anschließenden Zeitpunkt diese neu aufzufindende Lage nur innerhalb eines bestimmten Bereichs befinden, der sich um die vorherige Lage des Hinge herum erstreckt. Anders ausgedrückt kann sich die Lage des Hinge nicht sprungartig ändern. Insbesondere kann bei dem Bestimmen der Lage des Hinge die Zeit berücksichtigt wer den, die zwischen der vorherigen Lage und der momentanen bestimmen Lage des Hinge vergangen ist. Je nach Zeitraum, der zwischen der momentan zu bestimmenden Lage des Hinge und der zuletzt bestimmten Lage liegt, kann der für die Bestimmung der neuen Lage zu berücksichtigende Bereich größer oder kleiner sein. Bevorzugt wird bei einer Ausführungsform bei dem Bestimmen der Lage des Hinge die zwischen der vorherigen und der momentan zu bestimmenden Lage des Hinge stattge fundenen oder noch stattfindenden Augenbewegungen berücksichtigt. Besonders bevor zugt ist es, die genannten Randbedingungen zu kombinieren, also beispielsweise die Zeit, die vorherige Lage und/oder die Augenbewegungen.
Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei jedem neuen Bild die Erken nung bzw. Detektion des Hinge neu durchgeführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass einmalig vor Behandlungsstart der Hinge detektiert wird und dann aufgrund der translatorischen und rotatorischen Augenbewegungen, beispielsweise der Pupille, der Iris oder/und des Limbus, die Position des Hinge anzugeben.
Bei einer Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, nur nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne oder nach Aufnehmen einer bestimmten Anzahl an Bildern dern Hinge neu zu bestimmen und dazwischen die Position des Hinge anhand der nachverfolgten Augenbe wegungen zu ermitteln. Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung wird bei dem Bestimmen der Lage des Hinge das Verhältnis der Flächen berücksichtigt, in welche der gerade Bereich - welcher die Lage des Hinge repräsentiert - ähnlich einer Sekante den kreisförmigen Bereich teilt. Das Tei lungsverhältnis spiegelt die vorgesehene Hinge-Flap-Geometrie wieder, die bei gleicher Schnitttechnik gleich bleibt und insbesondere auch unabhängig von der eigentlichen Größe des Flaps und des zugehörigen Hinges ist. Die Absolutgröße des Flaps oder des Hinge kann je nach Größe der optischen Zone der Cornea variieren, aber das Teilungsver hältnis bleibt in etwa gleich.
Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Vorrichtungs anspruch gelöst. Dieser betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Flap- Schnittes auf einer Cornea und des zu dem Flap gehörigen Hinges, wobei die Vorrichtung eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes der Cornea, eine Bildverarbeitungseinrichtung zur Echtzeitanalyse des Bildes sowie eine Steuereinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, eines oder alle der vorgenannten Verfahren durchzuführen. Die Kamera kann zusätzlich eine Beleuchtungseinrichtung umfassen.
Insgesamt bringt das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrich tung folgende Vorteile mit sich: Dadurch, dass keine weiteren Instrumente das Auge berühren, senkt sich das Infektionsri siko. Das Behandlungsergebnis verbessert sich, da die Position des Flap/Hinge erkannt wird und so nur der relevante Bereich behandelt wird.
Es wird eine unpräzise Abdeckung des Bereichs vom Operateur mit dem Instrument ver mieden: Wird nämlich durch die manuelle Abdeckung zu wenig abgedeckt, besteht die Gefahr, dass der Flap zumindest teilweise mit ablatiert wird. Dies führt zu einer Verschlech terung des postoperativen Visus. Wird hingegen zu viel abgedeckt - also auch ein Teil der zu behandelnden Oberfläche, wird ein Bereich des optischen Zone nur unzureichend be handelt. Dies führt ebenfalls zu einer Verschlechterung des postoperativen Visus.
Insgesamt werden durch die zielgerichtete Behandlung auch weniger Pulse benötigt, so dass die Behandlung schneller durchgeführt werden kann. Dies senkt unter anderem die Problematik der Austrocknung des Auges während der Operation.
Des Weiteren wird der Operateur entlastet und kann daher den Ablauf besser begleiten, den Patient besser betreuen, da er nicht mehr den Flap mit einen Instrument abdecken muss. Wenn der Operateur in herkömmlicher Weise mit den Instrumenten, Hand oder Arm zum Abdecken des Flaps im Sichtbereich von Kameras oder Strahlengang der Beleuchtung kommt, besteht die Gefahr, dass durch Abschattung der Beleuchtung die Augenverfol gung schlechter wird oder ganz ausfällt. Wenn es nicht mehr notwendig, dass der Flap ab gedeckt werden muss, entfällt dieses Risiko. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines zu behandelnden Auges;
Figur 2 das Auge der Figur 1 mit einem strichpunktiert angedeuteten Flap-Schnitt; Figur 3 das Auge der Figur 3 mit dem aufgeklappten Flap;
Figur 4 das Auge der Figur 3, mit einem angedeuteten kreisförmigen Bereich und einem linearen Bereich;
Figur 5 das Auge der Figur 4, mit einer erkannten kreisförmigen Schnittlinie und einer linearen Hinge-Linie; und Figur 6 eine stark schematische Darstellung einer für das Verfahren geeigneten Vorrich tung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung ein zu behandelndes Auge 1. Die Darstellung der Figur 1 zeigt das Oberlid 3, das Unterlid 5 sowie den Augapfel 7. An dem Augapfel 7 sind die Sklera 9, der Limbus 11 als Übergang zur Cornea 13 sowie die Iris 15 schematisch dargestellt. Innerhalb der Iris 15 ist die Pupille 17 eingezeichnet.
Für die Durchführung einer LASIK-Operation, wie bereits einleitend beschrieben, wird die Cornea 13 annähernd kreisförmig eingeschnitten, um einen Zugang zu dem Stroma zu er halten, das in einem nachfolgenden Schritt modelliert werden soll. Die Situation nach dem Vorgang des Einschneidens ist in Figur 2 dargestellt. Der Schnitt kann beispielsweise me- chanisch mittels eines Mikrokeratoms oder optisch mittels eines Femtosekundenlasers er zeugt werden. Die Umfangslinie 19 des Schnitts ist in Figur 2 als gestrichelte Linie einge zeichnet. Der Schnitt selbst erfolgt im Wesentlichen entlang einer Ebene, deren Normalen vektor parallel zur Lichteinfallsrichtung verläuft. Wie in der Figur 2 dargestellt erfolgt die Durchtrennung der Cornea 13 nicht vollständig, sondern der Schnitt endet an der Punkten 21, 23. Es verbleibt somit ein Rest, der mit der Cornea 13 verbunden bleibt. Dieser Rest bildet später eine Art Gelenk 25 („Hinge"), an dem sich die durch den Schnitt gebildete Lamelle 27 - „Flap" genannt - beiseite klappen lässt. Dies ist in der nachfolgenden Figur 3 beschrieben.
Figur 3 veranschaulicht den Zustand, bei dem der geschnittene Flap 27 (hier schraffiert dargestellt) beiseite geklappt wurde. Nachdem in dem gezeigten Beispiel der Hinge 25 na sal angeordnet ist, kommt auch der Flap 27 nasal zu liegen. Die nun offen zugängliche Stromaschicht 29 (auch schraffiert dargestellt) kann nun bearbeitet werden. Sowohl das Stroma 29 als auch die Unterseite des Flaps 27 weisen eine von zur Cornea oberfläche abweichende Reflektivität auf. Während die äußere Corneaoberfläche ver gleichsweise glatt ist und eine gute Reflektivität aufweist, ist die Stromaoberfläche ver gleichsweise matt.
Wird der Flapschnitt mit einem Mikrokeratom oder mit einem anderen Laser als dem ei- gentlichen Ablationslaser durchgeführt, ist bei der Durchführung der Ablationsbehandlung die genaue Lage des Flapschnitts beziehungsweise des freiliegenden Stromas 29 nicht be kannt. Besonders relevant bei der Lage des freigelegten Stromabereichs 29 ist die Anord nung des Hinge 25. Dieser kann, wie eingangs bereits erwähnt wurde, beispielsweise nasal oder superior angeordnet sein. Auch kann der Hinge bei gleichbleibenden Flapschnitt-Ra- dius eine leicht variierende Länge aufweisen, d.h. seine Position relativ zum Flapschnitt- zentrum kann variieren.
Um den Hinge 25 nun während des Ablationsprozesses vor Laserstrahlung zu schützen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Lage des Hinge 25 anhand eines Kamerabildes zu er kennen und diese Lage bei der Ablation zu berücksichtigen. Figur 4 veranschaulicht in einer stark schematischen Darstellung eine Aufnahme 100 des Auges 1, welche zumindest den Limbus 11 zeigt. Um die Darstellung übersichtlich zu halten, wird werden bei der Beschreibung der Aufnahme der Figur 4 für die Bezeichnung der abge bildeten Strukturen die gleichen Bezugszeichen wie für die Strukturen selbst verwendet.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahrend zur Bestimmung der Lage des Flap- Schnitts und des Hinge 25 beschrieben. In einem ersten Schritt bei der Be- bzw. Verarbeitung des Bildes 100 wird die Lage der äu ßeren Umfangslinie 19 bestimmt. Um bei diesem Schritt den Rechenaufwand zu verringern, wird angenommen, dass sich die Umfangslinie 19 in einem nahezu kreisringförmigen Be reich befindet. Dieser ist in der Figur 4 durch einen Kreisring 102 in schraffierter Darstellung angedeutet. Die radiale Position der Kreisrings 102 sowie die radiale Erstreckung desselben ergeben sich aus verschiedenen Parametern wie beispielsweise solchen, die dem Bild 100 selbst zu entnehmen sind, wie beispielsweise der absoluten Größe der Iris 15 bzw. des Lim- bus 11, oder solchen, die von außerhalb dem Algorithmus zur Verfügung gestellt werden können, wie beispielsweise Informationen über die Art der Erzeugung des Flaps 27 (Mikro- keratom/Laser), die verwendeten Gerätschaften oder beispielsweise vom Operateur einzu- gebene oder bestimmbare Parameter.
In einem zweiten Schritt wird die Lage des Hinge 25 mittels eines linearen Bereichs 104 bestimmt. Auch dieser lineare Bereich 104 dient zunächst der Eingrenzung der möglichen zu bearbeitenden Bildbereiche. Die Lage des linearen Bereichs kann wie bereits die Lage des kreisringförmigen Bereichs 102 von Parametern abhängig gemacht werden, wie beispiels- weise über die bevorzugte Anordnung des Hinge 25, die Art der Erzeugung des Hinge 25 oder anderer Parameter, die beispielsweise der Operateur eingeben kann oder muss.
Die Lage und Ausdehnung des linearen Bereichs 104 kann unabhängig von der vorausge henden Bestimmung des kreisringförmigens Bereichs 102 bzw. der äußeren Umfangslinie 19 des Flapschnitts bestimmt werden. Bevorzugt ist es aber, wenn die Bestimmung der Lage und/oder die Ausdehnung des linearen Bereichs 104 in Abhängigkeit von der Bestimmung der äußeren Umfangslinie 19 erfolgt. So kann beispielsweise das Verhältnis, mit dem die Hingelage den von der äußeren Umfangslinie 19 beschriebenen Kreis teilt, als Kriterium her angezogen werden. Dies ist in der nachfolgend beschriebenen Figur 5 dargestellt. Figur 5 veranschaulicht in einer stark schematisierten Darstellung das Ergebnis der Bestim mung der Lage der äußeren Umfangslinie und des Hinge eines Flapschnitts. In der Figur 5 ist als Ergebnis der Bestimmung der äußeren Umfangslinie 19 eine gestrichelt dargestellte Kreislinie 106 eingezeichnet. Des Weiteren ist als Ergebnis der Bestimmung der Lage des Hinge 25 eine gestrichelt gekennzeichnete Gerade 108 eingezeichnet. Wie bereits erwähnt kann bei der Bestimmung der Lage dieser Geraden 108 das genannte Teilungsverhältnis berücksichtigt werden. Dies ist in der Figur 5 durch die beiden an ihren Enden mit Pfeilen versehene Strecken 110, 112 veranschaulicht. Bei der Berechnung des Teilungsverhältnis kann wie in der Figur 5 veranschaulicht die Länge der beiden gezeigten Strecken 110, 112 oder bevorzugt die Flächeninhalte der von den beiden Strecken 110, 112 durchquerten Flä chen verwendet werden.
Bei der Berechnung der Lage des Hinge 25 und damit unter anderem der Lage der Geraden 108 können außer den genannten Kriterien weitere zur Verbesserung des Berechnungser gebnisses und zur Verringerung des Rechenaufwands herangezogen werden. Bei der momentanen Bestimmung der Lage des Hinge 25 kann berücksichtigt werden, dass die momentan zu bestimmende Lage des Hinge 25 nur innerhalb bestimmter Grenzen von der vorhergehend bestimmten Lage des Hinge 25 abweichen kann. Die Grenzen können beispielsweise aus der Zeit, die zwischen der vorhergehenden Bestimmung der Lage des Hinge 25 vergangen ist, ermittelt werden. Weitere in die Berechnung einzubeziehende Pa- rameter können beispielsweise die Augenbewegungen sein, die zwischen dem Zeitpunkt der zuletzt erfolgten Bestimmung der Lage des Hinge 25 und dem momentanen Zeitpunkt erfolgt sind und/oder erfolgen.
Des Weiteren kann berücksichtigt werden, dass bei bestimmten Operationstechniken o- der/und Operateuren der Hinge 25 stets eine bestimmte Ausrichtung (nasal, superior, etc.) aufweist oder ein bestimmtes Teilungsverhältnis aufweist.
Figur 6 veranschaulicht in einer stark schematisierten Darstellung eine Vorrichtung 200 zur Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf einer Cornea 13 eines Auges 1 und des zu dem Flap gehörigen Hinge 25. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Kamera 202 zum Aufneh men eines Bildes 100, wie es beispielsweise in den Figuren 4 und 5 wie vorstehend be schrieben dargestellt ist. Die Kamera 202 wird über einen Strahlteiler 210 in den axialen Strahlengang der Behandlungseinrichtung 206- beispielsweise einem Behandlungslaser - eingebunden. Die Behandlungseinrichtung 206 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine LASIK-Operation oder ähnliches an dem Auge 1 auszuführen.
Die Kamera 202 kann außerdem um eine Beleuchtung 212 ergänzt sein, die für eine ho mogene Ausleuchtung sorgen kann und/oder die Erkennung unterstützende Muster wie beispielsweise Streifen auf die Cornea projizieren kann. Dabei kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Ausrichtung der Streifen senkrecht zu einer vermuteten Ausrichtung des Hinge 25 ist. Die Beleuchtungsmuster können hierbei zu einer besseren Erkennbarkeit des Schnittringes und des Hinge 25 führen. Bevorzugt wird eine Beleuchtungswellenlänge im IR-Bereich, um unabhängig von den Beleuchtungseinstellungen für die visuelle Kon trolle des Arztes zu sein. Die Vorrichtung 200 umfasst ferner eine Bildverarbeitungseinrichtung 204, welche in der Figur 6 schematisch von der Kamera 202 getrennt dargestellt ist. Diese Trennung dient aber lediglich zur Veranschaulichung der Funktionalität. Baulich könnte die Bildverarbei tungseinrichtung 204 auch in die Kamera 202 integriert oder Teil einer größeren Datenver arbeitungseinrichtung wie beispielsweise ein Computer sein. Die Bildverarbeitungseinrich- tung 204 ist dazu eingerichtet, ein von der Kamera 202 erzeugtes Bild 100 in Echtzeit zu verarbeiten. Dies bedeutet, dass die von der Kamera 202 in der benötigten Geschwindig keit gelieferten Bilder ohne Zeitverzögerung verarbeitet und ausgewertet werden können.
Sowohl die Bildverarbeitungseinrichtung 204 als auch die Behandlungseinrichtung 206 sind mit einer Steuereinrichtung 208 verbunden. Die Steuereinrichtung 208 kann due die von der Bildverarbeitungseinrichtung 204 gelieferten Auswerteparameter wie beispiels weise die Lage der äußeren Umfangslinie 19 oder/und des Hinge 25 empfangen. Gleich zeitig ist die Steuereinrichtung 208 weiter dazu eingerichtet, die Behandlungseinrichtung 206 mittels der Auswerteparameter der Bildverarbeitungseinrichtung 204 zu steuern. Bei spielsweise kann die Steuereinrichtung 208 den zu ablatierenden Bereich bei einer LASIK- Behandlung anhand der Auswerteparameter so eingrenzen, dass der Hinge 25 nicht abla- tiert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf einer Cornea (13) und des zu dem Flap (27) gehörigen Hinge (25), umfassend die Schritte: a) Aufnehmen eines Bildes (100) eines Auges, das zumindest die Pupille und den Limbus (11) umfasst; b) Bestimmen eines den äußeren Umfang (19) des Flap-Schnitts aufweisenden Be reichs (102) und c) Bestimmen der Lage (106) des Flap-Schnitts; oder/und d) Bestimmen eines den Hinge (25) umfassenden geraden Bereichs (104) und e) Bestimmen der Lage (108) des Hinge (25).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines den äußeren Um fang (19) des Flap-Schnitts aufweisenden Bereichs (102) umfasst:
Bestimmen eines annähernd kreisförmigen Bereichs (102) als einen den äußeren Um fang (19) des Flap-Schnitts aufweisenden Bereich.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens eines den Hinge (25) umfassenden geraden Bereichs (104) umfasst: Eingrenzen der möglichen Lage des ge raden Bereichs (104) auf einen Bereich innerhalb des kreisförmigen Bereichs (102).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestim mens der Lage des Hinge (25) umfasst: Vergleichen der momentan bestimmten Lage mit der vorherigen Lage des Hinge (25).
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei bei dem Bestimmen der Lage des Hinge (25) die
Zeit berücksichtigt wird, die zwischen der vorherigen Lage und der momentanen be stimmten Lage des Hinge (25) vergangen ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Bestimmen der Lage des Hinge (25) oder/und des Flap-Schnitts die zwischen der vorherigen und der momentan bestimmten Lage stattgefundenen Augenbewegungen berücksichtigt wer den.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei bei dem Bestimmen der Lage des
Hinge (25) das Verhältnis der Flächen berücksichtigt wird, in welche der gerade Be reich ähnlich einer Sekante den kreisförmigen Bereich teilt.
8. Vorrichtung (200) zur Bestimmung der Lage eines Flap-Schnittes auf einer Cornea (13) und des zu dem Flap (27) gehörigen Hinge (25), wobei die Vorrichtung umfasst: a) eine Kamera (202) zum Aufnehmen eines Bildes (100) der Cornea (13); b) einer Bildverarbeitungseinrichtung (204) zur Echtzeitanalyse des Bildes (100) so wie c) einer Steuereinrichtung (208), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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