EP4572720A1 - Refraktives chirurgisches lasersystem und verfahren zum ermitteln eines abstands zwischen einem kontaktglas und einem patientenauge - Google Patents

Refraktives chirurgisches lasersystem und verfahren zum ermitteln eines abstands zwischen einem kontaktglas und einem patientenauge

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Publication number
EP4572720A1
EP4572720A1 EP23757229.2A EP23757229A EP4572720A1 EP 4572720 A1 EP4572720 A1 EP 4572720A1 EP 23757229 A EP23757229 A EP 23757229A EP 4572720 A1 EP4572720 A1 EP 4572720A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact glass
eye
patient
distance
laser system
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23757229.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Weyhausen
Marco Lehnort
Jan Eulitz
Dan Z. Reinstein
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.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
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 Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Publication of EP4572720A1 publication Critical patent/EP4572720A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • 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
    • A61F9/009—Auxiliary devices making contact with the eyeball and coupling in laser light, e.g. goniolenses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • 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
    • A61F9/00827—Refractive correction, e.g. lenticle

Definitions

  • a method for determining a distance between a contact lens and a patient's eye a method for determining a speed of a contact lens relative to a patient's eye, a method for preparing a refractive surgical treatment of a patient's eye using a laser system, a method for at least partially automated docking of a Contact glass to a patient's eye, a use of image information captured by a contact glass of an optical reflection of the contact glass from a surface of a
  • Patient's eye for determining the distance between the contact lens and the patient's eye, a control unit, and refractive surgical laser system with a contact lens.
  • the embodiments are therefore particularly in the field of refractive surgery and laser systems for this purpose.
  • the user In a refractive surgical procedure using a femtosecond laser or an excimer laser or a solid-state laser, the user, such as the doctor, conventionally has to dock a contact lens of the laser system to the patient's eye at the beginning of the laser treatment. This serves to correctly center the laser system relative to the patient's eye, which is necessary for the success of the refractive surgical procedure.
  • the user can use a joystick to control the distance of the contact lens to the patient's eye along the optical axis of the contact lens (referred to as z coordinate) and the lateral position in a plane perpendicular to the optical axis of the contact lens (referred to as xy coordinates).
  • the xy position can be identified automatically via detection and marking of the center of the pupil or via a positioning target relative to the center of the pupil and can be displayed to the user using a computer and a display element in order to assist the user of the laser system in determining the xy position of the to support contact glass.
  • a method is described, for example, in the publication WO 2021/239605 A1.
  • a method for determining a distance between a contact lens and a patient's eye includes capturing image information of an optical reflection of the contact glass from a surface of the patient's eye through the contact glass and determining a lateral extent of the optical reflection of the contact glass perpendicular to an optical axis of the contact glass in the image information. Furthermore, the method includes determining the distance between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass based on the certain lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information.
  • a method for determining a speed of a contact lens relative to a patient's eye includes determining a distance between the contact lens and the patient's eye by means of a method according to one of the preceding claims at a first time and at a second time.
  • the method includes determining a time period between the first time and the second time, as well as determining the speed of the contact glass relative to the patient's eye along the optical axis of the contact glass based on the determined distances of the contact glass from the patient's eye and the determined time period.
  • a method for preparing a refractive surgical treatment of a patient's eye using a laser system includes determining a distance between a contact lens of the laser system and the patient's eye according to a method according to the disclosure, as well as outputting information regarding the determined distance to a user of the laser system.
  • a method for at least partially automated docking of a contact lens to a patient's eye includes repeatedly determining a distance between the contact lens and the patient's eye along the optical axis of the contact lens using a method according to the disclosure. Alternatively or additionally, the method includes repeatedly determining a speed of the contact glass relative to the patient's eye using a method according to the disclosure.
  • the method includes approaching the contact lens to the patient's eye along the optical axis of the contact lens and regulating the distance between the contact lens and the patient's eye and/or regulating the speed of the contact lens relative to the patient's eye Patient's eye based on the repeatedly determined distance between the contact lens and the patient's eye and / or based on the repeatedly determined speed of the contact lens relative to the patient's eye.
  • image information recorded by a contact glass of an optical reflection of the contact glass from a surface of a patient's eye is used to determine the distance between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass and / or to determine a speed of the contact glass relative to the Patient eye provided along the optical axis of the contact lens.
  • a refractive surgical laser system with a contact lens includes an image capture unit which is set up to capture image information of an optical reflection of the contact glass from a surface of the patient's eye through the contact glass.
  • the laser system includes a control unit which is set up to determine a lateral extent of the optical reflection of the contact glass perpendicular to an optical axis of the contact glass in the image information and to determine a distance between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass based on the determined to determine the lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information.
  • a therapeutic and/or diagnostic system can be set up to be coupled to a patient's eye using a contact lens.
  • the system includes an image capture unit which is set up to capture image information of an optical reflection of the contact glass from a surface of the patient's eye through the contact glass.
  • the system includes a control unit which is set up to ensure a lateral extent of the optical reflection of the contact glass perpendicularly to determine an optical axis of the contact glass in the image information and to determine a distance between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass based on the specific lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information.
  • a contact lens is a contact element that is used to fix the patient's eye to the laser system for carrying out a refractive surgical treatment.
  • the contact glass does not necessarily have to be made of glass, but can also be made of another suitable material.
  • the contact glass can in particular be made of a material that is transparent to the laser radiation.
  • the contact glass can be designed such that the acquisition of the image information from the optical reflection of the contact glass from a surface of the patient's eye is at least partially transmitted through the contact glass.
  • Image information can include an image which, for example, includes a reflection on a surface of the patient's eye.
  • the convex surface of the patient's eye can be used as a convex mirror in order to capture image information from an underside of the contact glass, ie from that side of the contact glass that faces the patient's eye, through the contact glass. Focusing, ie sharpening the image, does not necessarily have to take place. Rather, it may be sufficient if outlines of the contact glass or part of the contact glass are visible in the image information in order to determine its lateral extent in the image information.
  • an optical reflection of the contact glass from a surface of the patient's eye can include an image of the underside of the contact glass via a convex surface of the patient's eye, with the image capture taking place through the contact glass.
  • the image information can then be presented in the form of electronic image data, which can optionally be evaluated using computer-aided image evaluation in order to determine the lateral extent of the contact glass in the image information.
  • the lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information is a measure of the one angular range and/or spatial area that the reflection of the contact glass occupies in the determined image information. This does not necessarily require that the actual, physical lateral expansion of the contact glass must be clearly determinable.
  • the specific lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information changes in a predetermined manner with the distance between the contact glass and the patient's eye and if the lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information corresponds to a qualitative one and/or quantitative information about the distance can be obtained.
  • the lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information can scale indirectly in proportion to the distance between the contact glass and the patient's eye.
  • the lateral expansion of the optical reflection of the contact glass in the image information can take place in such a way that the expansion of the optical reflection of the contact glass in the image information occurs independently of a sharpness or focusing of the image of the optical reflection of the contact glass.
  • the distance between the contact glass and the patient's eye can represent a distance between an underside of the contact glass facing the patient's eye and the cornea of the patient's eye.
  • the underside of the contact glass can be adapted and intended to come into mechanical contact with the patient's eye during docking and to fix it for the refractive surgical treatment.
  • the preparation of a refractive surgical treatment of a patient's eye using a laser system can include bringing about a condition that is necessary for carrying out the treatment.
  • the preparation can include docking the contact lens to the patient's eye.
  • the fact that some process steps are carried out repeatedly can mean that these process steps are carried out several times.
  • the implementation can take place at regular and/or irregular intervals. In particular, the implementation can be carried out continuously, for example several times per second, so that current information about the distance and/or the speed of the contact lens relative to the patient's eye can always be provided.
  • a refractive surgical laser system can be a laser system that can be used to carry out refractive surgical treatment on a patient's eye.
  • a laser system can be designed as a femtosecond laser system.
  • the laser system can be suitable for carrying out a procedure for removing a lenticule from a patient's eye according to a SMILE procedure.
  • SMILE stands for Small Incision Lenticle Extraction.
  • the laser system can be designed as or include an excimer laser system or a solid-state laser system. The laser system can be designed to change the refractive effect of the patient's eye by ablating part of the cornea.
  • the docking process is at least partially automated means that the process can be carried out in a partially automated or completely automated manner. If carried out completely automatically, the method can optionally be carried out by the laser system without any further action on the part of the user, whereby the user can always optionally have the option of intervening in order to make changes and/or stop the docking if desired. If carried out in a partially automated manner, the docking can be carried out at least partially by the laser system and involve user intervention. For example, carrying out a movement of the contact glass can be carried out by a continuous The user input is controlled, but the choice of speed and termination of the movement are triggered by the laser system.
  • a surface of the patient's eye can be formed by a surface of the cornea and/or a moisture film on the cornea. These offer the advantage that a particularly bright reflection can be generated. Alternatively or additionally, however, reflections at other boundary layers in the patient's eye can also be used, such as higher-order Purkinje reflexes.
  • the above-mentioned methods can be computer-implemented methods, i.e. one, several or all steps of the method can be carried out by a data processing device or a computer.
  • the disclosure offers the advantage that docking of the contact lens of the laser system can be partially or completely automated and/or a user of the laser system can be offered support when approaching the contact lens and/or when docking the contact lens to the patient's eye. Since the correct docking of the contact lens to the patient's eye is of great importance for the correct implementation of a refractive surgical procedure on the patient's eye, the reliability of the procedure can be increased and the risk of incorrect treatment due to incorrect docking can be reduced.
  • the disclosure offers the advantage that the requirements for the skill and/or experience and/or training of the user of the laser system can be reduced. This means that the effort required to train the user to correctly operate the laser system can be reduced. Furthermore, the disclosure offers the advantage that the support provided when docking the contact lens to the patient's eye or even automated docking can shorten the time required for docking and, accordingly, the time required for the entire treatment. This can reduce the burden on the patient. In addition, the productivity of the laser system can be increased because a larger number of treatments can be carried out in the same amount of time.
  • the lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information can be a measure of an angular range and/or a spatial area which the reflection of the contact glass occupies in the image information.
  • the specific lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information can be indirectly proportional to the distance between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass. This can offer the advantage that a quantitative relationship can be established between the lateral extent of the optical reflection of the contact glass in the image information and the distance between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass.
  • the contact glass can optionally have a light source and can be set up to provide a light pattern using the light source.
  • determining the lateral extent of the optical reflection of the contact glass perpendicular to the optical axis of the contact glass in the image information can include determining the lateral extent of the light pattern in the image information.
  • the light pattern can increase the brightness of the contact glass and accordingly improve the visibility of the reflection of the contact glass from a surface of the patient's eye. This makes it possible to improve the reliability of the determination of the lateral extent of the reflection of the contact glass in the image information.
  • the light source for providing the light pattern and/or the contact glass can be designed in such a way that the light pattern identifies an outline or an outer boundary and/or a border of the contact glass and optionally an underside of the contact glass.
  • the light pattern provided by the light source can be arranged directly on and/or in direct proximity to the outer boundary of the underside of the light pattern. This can offer the advantage that detection of the lateral extent of the optical reflection of the contact glass perpendicular to an optical axis of the contact glass in the image information is simplified, since the light pattern optionally enables a higher contrast of the optical reflection of the contact glass in the image information than a contact glass without light pattern.
  • the lateral extent of the reflection of the contact glass in the image information can optionally be determined.
  • a lateral extent of the light pattern in the image information can be proportional to the extent of the reflection of the contact glass in the image information and/or equal to the extent of the reflection of the contact glass in the image information.
  • the lateral extent of the light pattern in the image information can correspond to a distance between two predetermined points and/or elements of the light pattern.
  • the lateral extent can be determined based on a side length and/or a line width and/or a diameter of the light pattern.
  • the respective center of the predetermined point and/or element and/or the point of maximum brightness of the predetermined points and/or elements can optionally be used for the predetermined points and/or elements used, in order to avoid any blurring of the light pattern in the image information to be able to reliably determine the lateral extent. Determining a distance between two separate elements of the light pattern can optionally offer the advantage that the lateral expansion in the image information can occur reliably even if the light pattern is present in the image information out of focus.
  • a line and/or a corner can optionally be used as a predetermined element and/or an intersection point and/or a center point of the light pattern may be selected.
  • the light source can form a component of the contact glass and/or otherwise have a fixed positional relationship relative to the contact glass.
  • the contact glass and/or the light source can be designed in such a way that when the contact glass is moved, the light source moves with the contact glass and the distance between the light source and the patient's eye changes in the same way as the distance between the contact glass and the patient's eye.
  • moving the contact glass is generally understood to mean bringing about a relative movement between the contact glass and the patient's eye along the optical axis of the contact glass. This relative movement can alternatively or additionally also be achieved by moving the patient or the patient's eye.
  • the light source has a fixed spatial relationship to the contact glass means that the position of the contact glass and optionally the position of the central axis of the contact glass can be clearly determined from the position of the light source.
  • the light source is arranged directly in and/or on the contact glass.
  • the light source is at least partially annular and surrounds the contact glass at least partially in the circumferential direction.
  • the light pattern of such a light source can be in the form of a light ring, with the center of the light ring optionally lying on the central axis of the contact glass.
  • the light source has a fixed spatial relationship to the contact glass means that the position of the contact glass and optionally the position of the central axis of the contact glass can be clearly determined from the position of the light source.
  • the light source is arranged directly in and/or on the contact glass.
  • the light source is at least partially annular and surrounds the contact glass at least partially in the circumferential direction.
  • the light pattern of such Light source can be in the form of a light ring, with the center of the light ring optionally lying on the central axis of the contact glass.
  • the light pattern can be a geometric arrangement of light, which can be seen in the image information of the reflection of the contact glass through the contact glass.
  • the light pattern is designed in such a way that information about the distance of the contact lens from the patient's eye can be derived from a lateral extent of the light pattern in the image information.
  • the fact that the light pattern is imaged via a reflection on the surface of the eye means that the beam path of the light is folded during the optical imaging on the surface of the eye.
  • the curved surface of the eye optionally acts as an imaging optical element in the manner of a convex mirror.
  • the lateral extent of the light source can have a fixed ratio to the lateral extent of the contact glass.
  • the light source can optionally be designed such that the light pattern identifies an outline and/or an outer boundary and/or a border of an underside of the contact glass. This can make it easier to assign the lateral extent of the contact glass to the lateral extent of the light pattern.
  • Determining the lateral extent of the light pattern in the image information may include determining a distance between two predetermined points and/or elements of the light pattern. This can allow simple evaluation of the image information.
  • the predetermined points and/or elements may optionally be predetermined as a respective center of a predetermined point and/or element and/or as a point of maximum brightness of the predetermined point and/or element. This can allow easy identification of the predetermined points and/or elements in the image information. This can also be an optional advantage offer that even if the image of the light pattern is blurred or not completely focused, the predetermined points and / or elements in the image information can be reliably determined.
  • the light pattern can comprise a ring and/or a polygon and/or a grid or can be designed as such.
  • an annular light source can surround an outer contour of the underside of the contact glass, so that the outer contour of the underside of the contact glass can be recognized based on the light pattern. This offers the advantage that the optical reflection of the underside of the contact glass is particularly easy to see.
  • the light pattern can optionally be provided in the spectral range of visible light and/or in the range of infrared light.
  • a light pattern made of visible light offers the advantage that its reflection can be seen by the human eye without any aids.
  • the captured image information can be output directly to the user via a display element so that the user can recognize the reflection of the light pattern and use it to prepare for the surgical procedure, for example for docking.
  • a light pattern of infrared light which is not visible to the patient, can offer the advantage that the patient is not irritated by the incident light pattern.
  • a sensor such as a camera, can be used to capture the image information, which can still capture the infrared light pattern.
  • Outputting the information regarding the determined distance to the user may include displaying a graphic indicator using a display element.
  • the graphic indicator can allow the user to read and/or estimate the distance.
  • the determined information about the distance and/or the relative speed between the contact lens and the patient's eye is presented to the user in a simple and intuitive manner, so that the user can use this when carrying out a manual docking process and/or when monitoring a automated docking process.
  • information regarding the distance and/or the speed can be output in the form of an acoustic signal.
  • the acoustic signal can optionally indicate the distance using a pitch, as is common, for example, with a parking aid in the automotive sector. This offers the advantage that the user does not have to direct his gaze at a display element to perceive the information.
  • the graphic indicator can have a bar display with a variable level, the level of the bar display indicating the determined distance between the contact lens and the patient's eye along the optical axis of the contact lens. This provides the user with information about the distance and/or speed in an easy-to-understand manner.
  • the laser system can be set up to repeatedly determine the distance and, optionally, to repeatedly determine a speed of the contact lens relative to the patient's eye.
  • the laser system can be set up to continuously determine the distance, optionally the speed. This may provide the ability to provide constantly updated distance and/or speed information and for use by the user for ongoing use during manual docking and/or ongoing monitoring of automated docking.
  • the laser system can include a display element and can be set up to output information regarding the determined distance to a user of the laser system by means of the display element.
  • the laser system can further have a positioning unit for positioning the contact glass along the optical axis of the contact glass.
  • the laser system can also be set up to automatically approach the contact lens to the patient's eye using the positioning unit and to regulate positioning of the contact lens by the positioning unit based on the repeatedly determined distance and/or the repeatedly determined speed.
  • the speed at which the positioning unit approaches the contact lens to the patient's eye can be regulated by a control unit.
  • the refractive surgical laser system can also be set up to automatically dock the contact lens to the patient's eye.
  • the laser system can have one or more movable pivoting arms, which can be referred to as robot arms.
  • the pivot arms can form part of the positioning unit.
  • the contact glass can be attached to one of the swivel arms, whereby the patient's eye can be positioned at least partially by means of the swivel arm.
  • the laser system can be set up to move and position the contact glass in three spatial directions using the swivel arm.
  • the laser system can optionally have a surgical microscope, which is arranged on a further swivel arm and can be moved in three spatial directions by means of this.
  • the contact glass can be removed from the patient's eye using the associated swivel arm, so that there is enough space for positioning the surgical microscope using the associated swivel arm. This offers the possibility of flexibly positioning the contact glass and/or the surgical microscope relative to the patient's eye without absolutely requiring the patient's bed to be positioned.
  • the method and the laser system can be designed in such a way that a graphic indicator in the form of a bar graph indicates a relative distance between the contact lens and the patient's eye.
  • the bar display does not show absolute distances, but is only a relative measure for the user's orientation.
  • the light source can be designed as a ring lighting that surrounds the contact glass.
  • the height of the bar's fill level, Hßar can then result from the following ratio:
  • the method and the laser system can be designed in such a way that a graphic indicator in the form of a bar display indicates an absolute distance between the contact lens and the patient's eye.
  • the calculation of the absolute distance is particularly advantageous for automated docking and can optionally be derived analytically based on considerations for imaging on a concave mirror.
  • the curvature of the cornea is taken into account, which can be described with the Rcv (Radius of Curvature).
  • the Rcv (Radius of Curvature) of the cornea can be determined by averaging two corneal radii of curvature, which belong to the two corneal meridians that are determined as part of a refractive planning of the procedure.
  • the functional relationship Z(DCGR) then results as follows: with
  • Rcv g - — where the parameters indicate the following: z: distance between contact lens and eye
  • the relationship between the diameter of the reflection of the contact glass in the image information and the distance of the contact glass from the patient's eye can optionally be determined empirically using a model eye.
  • this relationship Z(DCGR) can be determined by calibrating a human model eye.
  • several value pairs/support points Zj(D(CGR,i)) are measured using service software and preferably stored in a look-up table.
  • the relationship z(DCGR) can then be determined by interpolating the value pairs Zj(D(CGR,i)).
  • the value pairs are approximated with a fit function (e.g. with a least square Optimization method), where the function was determined from the analytical context Z(DCGR), with the optimization parameters (a, b)
  • different test eyes with different Rcv optionally with different moistening of the cornea (e.g. with water) and optionally with different room brightnesses to determine the value pairs are used for the calibration.
  • This can be advantageous because the scattering of the back-reflected light from the cornea, and thus the precision of the determination of DCGR, can depend on the moisture status of the eye and also on the Rcv.
  • All recorded data points can then optionally be used to determine the function Z(DCGR).
  • separate Z(DCGR) functions can also be determined for one, some or all of the humidity level, Rcv and/or brightness level factors.
  • the brightness level can then optionally be determined using an optional light-sensitive sensor on the laser system and/or on the contact glass and/or in the treatment room and based on this corresponding Z(DCGR) can be selected.
  • the humidity of the patient's eye can optionally also be estimated from the data from the light sensor.
  • the corneal radius of curvature Rcv can be determined from refractive planning parameters provided for the planned treatment, optionally as the average of the radii of curvature of the two corneal meridians.
  • a method for automated docking can involve an acceptance criterion, which can be used to assess whether carrying out the automated method is advisable or not.
  • a radial intensity distribution l(r) can be used as the decision criterion, which can be approximated by a normal distribution at one or more angular positions Phi.
  • the contact glass reflex can be used to determine the DCGR, i.e. whether a signal quality is considered sufficient for determining the distance and speed or not. If sufficient signal quality is not determined, the eye can optionally be re-moistened and/or the room brightness can be changed to improve the signal quality.
  • a maximum speed can be specified for the speed at which the contact lens is approached to the patient's eye, particularly in the case of automated docking but optionally also in the case of manual docking be. This may be done for safety reasons to avoid impact and associated injury to the patient's eye.
  • the maximum speed in the z direction can optionally be 10 mm/s and optionally 5 mm/s.
  • the speed can be selected in two stages, meaning that two different speeds are specified, from which one speed is selected at any time.
  • the speed of the contact lens relative to the patient's eye along the optical axis of the contact lens which is referred to as v(z) can optionally be regulated differently in two time intervals.
  • the first time interval can relate to a first approach phase in which the distance is greater than a predetermined threshold value ZT, i.e. z > z T .
  • the second time interval relates to a second approach phase in which the distance is smaller than the threshold value, i.e. z ⁇ z T (T for threshold).
  • the threshold value ZT can optionally be 3 mm.
  • the speed can be reduced as the distance Z(DCGR) decreases, where Z(DCGR) was determined purely analytically and/or based on a calibration. Reducing the speed can be advantageous from a safety perspective in order to reduce the risk of a collision between the patient's eye and the contact lens.
  • the speed can optionally be reduced to a minimum value (plateau), which can be selected so that safe and rapid docking is ensured in the second docking phase.
  • the functional connection can then result from:
  • the constants a, b are optionally real numbers between 1 and 10.
  • the constant c is optionally a real number between 0.5 and 3.
  • the method can also include decentering compensation.
  • the correct centering of the optical axis of the laser with respect to the eye can be advantageous.
  • an optional approximation of a round contact glass reflection as a circle can be accompanied by a loss of accuracy, since elliptical distortions can occur (see FIGS. 10A and 10B in the publication WO 2021/239605 A1).
  • an inherently round contact glass reflection can be approximated as an ellipse and the degree of decentration can be measured using an eccentricity £.
  • the scanners of the laser of the laser system can then be adjusted in xy in such a way that the eccentricity falls below a predetermined limit value, e.g. 0.1.
  • the speed v(z) can optionally be reduced or set to less than or equal to zero (v(z) ⁇ 0) to avoid a collision with the patient's eye.
  • Decentering with elliptical distortion can also occur if the contact lens is not centered on the corneal vertex (C_V), but rather based on the center of the pupil or another point (see WO 2021/239605 A1).
  • the contact glass reflection can be approximated as an ellipse and the double semi-major axis can be used instead of DCGR for the Z(DCGR) calculation.
  • the contact lens can be auto-centered relative to the patient's eye, i.e. the contact lens can be positioned in the xy plane.
  • a decentering compensation can optionally be carried out fully automatically and at least partially in parallel with the change in speed v(z) and can be achieved by adjusting the scanner of the laser system in xy.
  • v(z) can optionally be automatically reduced or v(z) ⁇ 0 can be set.
  • the pupil can be used, especially for small distances z, since it can then be seen clearly and the contact glass reflex optionally disappears from the captured image or the image information.
  • the docking further includes a contact phase in which mechanical contact is established between the contact lens and the patient's eye.
  • the water miniscus (tear film) of the patient's eye which spreads upon contact between the edge of the contact lens and the cornea, can be taken into account and used as a signal for the presence of contact.
  • the speed v(z) ⁇ 0 can be set to less than zero, i.e.
  • the contact lens can be removed from the eye, or reduced to a value v(z) > 0 and a new contact attempt can be made.
  • the contact glass can be mounted in the applicator or in the laser system in such a way that it can give way when it comes into contact with the eye in order to avoid damage to the eye due to excessive pressure. During this yielding, the contact glass can move in the z direction relative to the applicator by a distance s. By definition, z ⁇ 0 applies to all z positions of the contact glass on this distance.
  • a signal can optionally be triggered by an optionally installed light barrier or a sensor, and the speed v(z) ⁇ 0 is set less than zero so that the contact lens moves away from the eye and is moved to a z position 0 > z > ST.
  • the reflection of the contact glass can also be used without a light pattern.
  • a different light patterns can be used, such as a dot pattern and/or Placido rings. A method using Placido rings as light patterns will be discussed below as an example.
  • a diameter is determined for one, some or more of the Placido rings irradiated as light patterns. This should be designated as an example of the i-th Placido ring with the index i.
  • a diameter DCGRJ is determined and a distance Zi(DcGRj) is determined using an analytical formula or calibration. For safety reasons, the minimum of the distances and the maximum of the speed are always used for a bar display of the distance and a determination of the speed v(z) if several different distances are determined.
  • the eccentricity £ of several Placido rings can be used (with ellipse approximation).
  • the Placido rings can also be used to precisely determine the corneal radius of curvature Rcv of the patient's eye. If necessary, the corneal surface can also be approximated by an asphere with several different corneal radii of curvature R_CV, which are then used to calculate Z(DCGR).
  • the method for determining the distance can include calculating some or all positions x f (z) of the center points of the reflected points. In addition, a comparison with known positions can be made the centers of a point light source on the contact glass. Additionally, the method may include calculating a summed distance of all n-point pairs:
  • the bar display of the graphical indicator then results in:
  • FIG. 1A and 1B show a schematic representation of a refractive surgical laser system according to optional embodiments
  • Fig. 2 is a schematic sketch of the relative arrangement of the contact glass to the patient's eye
  • FIG. 7A and 7B image information and output information to the user according to an optional embodiment.
  • the same or similar elements in the various embodiments are designated with the same reference numerals for the sake of simplicity.
  • Figure 1 A shows a schematic representation of a refractive surgical laser system 10 for carrying out refractive surgical treatments of a patient's eye 12 of a patient 14 according to an optional embodiment.
  • the laser system 10 has a contact glass 16, by means of which the laser system 10 is coupled to the patient's eye 12.
  • the patient 14 is arranged lying on a couch 15 so that his gaze is directed upwards and the laser system 10 can contact and fix the patient's eye 12 vertically from above by means of the contact glass 16.
  • the laser system 10 has a femtosecond laser 17, which is integrated into the laser system 10.
  • the laser beam provided by the femtosecond laser 17 is used for the refractive surgical treatment of the patient's eye 12 of the patient 14 and can be applied to the eye 12 through the contact glass 16.
  • the laser system 10 may alternatively include an excimer laser or a solid-state laser.
  • the device can represent a therapeutic and/or diagnostic system for examining and/or treating a patient's eye.
  • the laser system 10 has a display element 18, by means of which the user of the laser system 10 or the doctor is shown an image of the eye 12 of the patient 14 to be treated as well as an image of a light source 23 arranged on the contact glass 16 via a reflection on the surface of the eye 12 can be displayed.
  • the image of the patient's eye 12 to be displayed takes place through the contact glass 16, for example by means of a digital video camera (not shown) which is integrated into the laser system 10.
  • the image of the eye captured by the digital video camera can then optionally be output by the display element 18 together with superimposed virtual markings, so that the doctor or user of the laser system 10 can check the eye 12 to be treated and in particular its positioning relative to the contact lens 16.
  • the laser system 10 is designed in such a way that a relative movement of the patient 14 to the contact glass and/or to the laser system 10 can be brought about.
  • the laser system 10 can have a positioning unit 21, for example.
  • the relative movement can include a lateral relative movement, i.e. perpendicular to the optical axis of the contact glass 16, in order to assume a suitable positioning of the contact glass for the refractive surgical treatment of the patient's eye 12, and also in the longitudinal direction, i.e. along the optical axis of the contact glass, by the distance between contact glass 16 and eye 12 and in particular to fix the contact glass 16 on the eye 12 and to detach it from the eye 12.
  • the patient can be moved vertically using the couch 15.
  • the laser system 10 has an image capture unit 20, which is set up to capture image information of an optical reflection of the contact glass 16 from a surface of the patient's eye through the contact glass 16.
  • the laser system 10 has a control unit 19, which is set up to determine a lateral extent of the optical reflection of the contact glass 16 perpendicular to an optical axis of the contact glass 16 in the image information and to determine a distance between the contact glass 16 and the patient's eye 12 along the optical axis of the contact glass 16 based on the specific lateral extent of the optical reflection of the contact glass 16 in the image information.
  • the control unit 19 can be connected to the image capture unit 20 so that the Image information received from the image capture unit 20 can be transmitted to the control unit 19.
  • the laser system 10 is also set up to repeatedly determine the distance and, optionally, to repeatedly determine a speed of the contact lens 16 relative to the patient's eye 12.
  • the laser system 10 is set up to output information regarding the determined distance to a user of the laser system by means of the display element 18.
  • the display element can be designed as a computer display or include one.
  • the display element 18 can have one or more loudspeakers in order to output the information regarding the distance to the user as an acoustic signal.
  • the laser system 10 also has a positioning unit for positioning the contact glass 16 along the optical axis of the contact glass 16, which can be integrated into the laser system 10 and can form an integral part of the laser system 10.
  • the control unit 19 can be connected to the positioning unit for this purpose, the laser system 10 also being set up to automatically approach the contact glass 16 to the patient's eye 12 and to position the contact glass 16 by means of the repeatedly determined distance and/or the repeatedly determined speed Positioning unit to regulate. This makes the laser system 10 capable of automatically moving the contact glass 16 along the optical axis of the contact glass 16 and docking it onto the patient's eye 12.
  • the contact glass 16 also has a light source 22, by means of which a light pattern can be emitted and provided in the direction of the patient's eye 12. This can increase the visibility of the contact glass 16 in the reflection on the cornea, which is collected by the contact glass 16 and then by the Image capture unit 20 is captured, improve and thus increase the reliability and accuracy of the distance determination.
  • the light source 22 can be arranged around the lower edge of the contact glass, so that the light source provides an annular light pattern.
  • the light source is firmly connected to the contact glass or forms part of it. Thus, when the contact glass 16 is moved, the light source 22 also moves at the same time.
  • the lateral extent of the light source 16 has a fixed ratio to the lateral extent of the contact glass 16.
  • the light pattern can optionally have a ring and/or a polygon and/or a grid or the like.
  • the light pattern can be provided in the spectral range of visible light and/or in the range of infrared light.
  • Figure 1 B shows a refractive surgical laser system 10 according to a further optional embodiment.
  • This differs in particular from the embodiment shown in FIG. 1A in that it has a pivoting device 24, by means of which one of several pivot arms 26 can be positioned in order to examine and/or treat the patient's eye 12.
  • the unit of the refractive surgical laser system 10 which is used for the refractive surgical treatment of the patient's eye 12 and which has the contact glass 16 for docking with the patient's eye 12 is arranged on one of the pivot arms 26.
  • a surgical microscope 28 is arranged on the other swivel arm 26, which can be swiveled towards the patient's eye 12 in order to examine the patient's eye 12. This can be done when the other pivot arm is pivoted away from the patient's eye.
  • Figure 2 shows schematically a relative arrangement of a contact glass 16 of a laser system 10 and a patient's eye 12.
  • the underside 16a of the contact glass 16 which faces the patient's eye, is curved in order to be able to make the largest possible contact with the cornea 12a of the eye 12 .
  • the contact glass is arranged at a distance from the patient's eye 12 along the optical axis 1000 of the contact glass.
  • the distance is shown as 1002 and denotes the distance between the underside 16a of the contact glass 16 on the optical axis 1000 with the intersection of the cornea 12a with the optical axis 1000.
  • Arrow 1004 indicates the possible direction of movement for increasing and reducing the distance 1002 along the optical axis 1000, which is referred to as up and down.
  • the method 300 includes, in step 302, acquiring image information of an optical reflection of the contact glass 16 from a surface of the patient's eye 12 through the contact glass 16.
  • Step 304 of the method 300 includes determining a lateral extent of the optical reflection of the contact glass 16 perpendicular to an optical axis 1000 of the contact glass 116 in the image information. This may include determining the lateral extent of the light pattern provided by the light source 22 in the image information.
  • the method 400 includes determining the speed of the contact lens 16 relative to the patient's eye 12 along the optical axis 1000 of the contact lens 16 based on the determined distances 1002 of the contact lens from the patient's eye 12 and the determined time period.
  • the method 500 further includes, in step 504, outputting information regarding the determined distance 1002 to a user of the laser system 10.
  • Outputting the information regarding the determined distance 1002 to the user can include displaying a graphic indicator by means of the display element 18, where the graphic indicator allows the user to read and/or estimate the distance 1002.
  • the graphic indicator 24 (see Figure 8) can have a bar display with a variable level, the level of the bar display being the determined distance between the contact glass 16 and the patient's eye 12 along the optical axis 1000 of the contact glass 16.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of a method 600 for at least partially automated docking of a contact lens 16 to a patient's eye 12.
  • the method 600 includes repeatedly determining a distance 1002 between the contact glass 16 and the patient's eye 12 along the optical axis 1000 of the contact glass 16 by means of a method as described with reference to FIG. 3.
  • the method 600 includes, in a step 604, a repeated determination of a speed of the contact glass 16 relative to the patient's eye 12 by means of a method as described with reference to FIG. 4.
  • step 606 the method 600 includes approaching the contact lens 16 to the patient's eye 12 along the optical axis 1000 of the contact lens 16.
  • the control unit 16 can be set up to control a refractive surgical laser system 10 with a contact glass 16 to carry out one of the methods mentioned above.
  • FIG. 7A and 7B also show, in addition to the reproduction of the image information, a graphic indicator 710, which indicates the distance of the contact lens 16 from the patient's eye 12.
  • the graphic indicator 710 is designed as a bar display, with the “filling height” of the bar representing a measure of the determined distance 1002 between the contact lens 16 and the patient's eye 12. The higher the filling height of the bar, the greater the distance determined. Therefore, in Figure 7A, due to the larger distance 1002, the filling height of the bar is greater than in Figure 7B with a small distance 1002.
  • the graphic indicator 710 can make it easier for the user of the laser system to control and/or monitor the distance 1002 and/or the docking process .

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren (300) zum Ermitteln eines Abstands (1002) zwischen einem Kontaktglas (16) und einem Patientenauge (12). Das Verfahren (300) umfasst ein Erfassen (302) einer Bildinformation (700) einer optischen Reflexion des Kontaktglases (16) von einer Oberfläche des Patientenauges (12) durch das Kontaktglas (16), sowie ein Bestimmen (304) einer lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) senkrecht zu einer optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700). Zudem umfasst das Verfahren ein Bestimmen des Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700).

Description

REFRAKTIVES CHIRURGISCHES LASERSYSTEM UND VERFAHREN ZUM ERMITTELN EINES ABSTANDS ZWISCHEN EINEM KONTAKTGLAS UND EINEM PATIENTENAUGE
Bereitgestellt werden ein Verfahren zum Ermitteln eines Abstands zwischen einem Kontaktglas und einem Patientenauge, ein Verfahren zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Kontaktglases relativ zu einem Patientenauge, ein Verfahren zur Vorbereitung einer refraktiven chirurgischen Behandlung eines Patientenauges mittels eines Lasersystems, ein Verfahren zum zumindest teilweise automatisierten Andocken eines Kontaktglases an ein Patientenauge, eine Verwendung einer durch ein Kontaktglas erfassten Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche eines
Patientenauges zum Ermitteln des Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge, eine Steuereinheit, und refraktives chirurgisches Lasersystem mit einem Kontaktglas. Die Ausführungsformen liegen somit insbesondere auf dem Gebiet der refraktiven Chirurgie und der Lasersysteme für diesen Zweck.
Bei einem refraktiven chirurgischen Eingriff unter Verwendung eines Femtosekundenlasers oder eines Excimerlasers oder eines Festkörperlasers muss der Benutzer, etwa der Arzt, herkömmlicherweise zu Beginn der Laserbehandlung ein Kontaktglas des Lasersystems an das Auge des Patienten andocken. Dies dient einer korrekten Zentrierung des Lasersystems relativ zum Patientenauge, welche für einen Erfolg des refraktiven chirurgischen Eingriffs erforderlich ist. Dabei kann der Benutzer mittels eines Joysticks den Abstand des Kontaktglases zum Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases (als z-Koordinate bezeichnet) und die laterale Lage in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Kontaktglases (als xy-Koordinaten bezeichnet) kontrollieren. Die xy-Position kann dabei über eine Detektion und Markierung der Pupillenmitte oder über ein Positionierziel relativ zur Pupillenmitte automatisiert identifiziert werden und mittels eines Computers und eines Anzeigeelements dem Benutzer angezeigt werden, um den Benutzer des Lasersystems bei der Festlegung der xy-Position des Kontaktglases zu unterstützen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2021/239605 A1 beschrieben.
Eine geeignete Wahl der Position und Geschwindigkeit des Kontaktglases in z- Richtung, d.h. entlang der optischen Achse, beim Andocken erfordert jedoch herkömmlicherweise ein hohes Maß an Geschick und Erfahrung des Benutzers.
Zwar sind im Stand der Technik Verfahren bekannt, um einen Abstand zwischen einem Lasersystem und dem Patientenauge zu bestimmen, allerdings sind diese nicht ohne weiteres mit einem Kontaktglas kombinierbar. Beispielsweise ist in der Druckschrift EP 3313265 A1 ein solches Verfahren beschrieben. Auch sind im Stand der Technik Verfahren bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift WO 2022/078998 A1 mittels welchen auf Basis von mehreren Purkinje- Reflexionen eine Position eines Laserfokus im Patientenauge ermittelbar ist.
Es besteht somit die Aufgabe, ein Verfahren und ein Lasersystem bereitzustellen, welche die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile überwinden.
Die Aufgabe wird gelöst durch Verfahren, eine Verwendung, eine Steuereinheit und ein refraktives chirurgisches Lasersystem mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Optionale Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Abstands zwischen einem Kontaktglas und einem Patientenauge. Das Verfahren umfasst ein Erfassen einer Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche des Patientenauges durch das Kontaktglas und ein Bestimmen einer lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases senkrecht zu einer optischen Achse des Kontaktglases in der Bildinformation. Ferner umfasst das Verfahren ein Bestimmen des Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation.
Ferner wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Kontaktglases relativ zu einem Patientenauge bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln eines Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt. Zudem umfasst das Verfahren ein Ermitteln einer Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt, sowie ein Bestimmen der Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases anhand der ermittelten Abstände des Kontaktglases vom Patientenauge und der ermittelten Zeitdauer.
Außerdem wird ein Verfahren zur Vorbereitung einer refraktiven chirurgischen Behandlung eines Patientenauges mittels eines Lasersystems bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln eines Abstands zwischen einem Kontaktglas des Lasersystems und dem Patientenauge gemäß einem offenbarungsgemäßen Verfahren, sowie ein Ausgeben einer Information betreffend den ermittelten Abstand an einen Benutzer des Lasersystems.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum zumindest teilweise automatisierten Andocken eines Kontaktglases an ein Patientenauge bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein wiederholtes Ermitteln eines Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases mittels eines offenbarungsgemäßen Verfahrens. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren ein wiederholtes Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge mittels eines offenbarungsgemäßen Verfahrens. Zudem umfasst das Verfahren ein Annähern des Kontaktglases an das Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases und ein Regeln des Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge und/oder Regeln der Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge anhand des wiederholt ermittelten Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge und/oder anhand der wiederholt ermittelten Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge.
In einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung einer durch ein Kontaktglas erfassten Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche eines Patientenauges zum Ermitteln des Abstands zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases und/oder zum Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases bereitgestellt.
In einem weiteren Aspekt wird ein refraktives chirurgisches Lasersystem mit einem Kontaktglas bereitgestellt. Das Lasersystem umfasst eine Bilderfassungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche des Patientenauges durch das Kontaktglas zu erfassen. Zudem umfasst das Lasersystem eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases senkrecht zu einer optischen Achse des Kontaktglases in der Bildinformation zu ermitteln und einen Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation zu bestimmen.
In einem weiteren Aspekt wird ein therapeutisches und/oder diagnostisches System bereitgestellt. Das therapeutische und/oder diagnostische System kann dazu eingerichtet sein, mittels eines Kontaktglases an ein Patientenauge zu koppeln. Das System umfasst dabei eine Bilderfassungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche des Patientenauges durch das Kontaktglas zu erfassen. Zudem umfasst das System eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases senkrecht zu einer optischen Achse des Kontaktglases in der Bildinformation zu ermitteln und einen Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation zu bestimmen.
Ein Kontaktglas ist dabei ein Kontaktelement, welches zum Fixieren des Patientenauges an das Lasersystem für die Durchführung einer refraktiven chirurgischen Behandlung dient. Das Kontaktglas muss dabei nicht zwingend aus Glas gefertigt sein, sondern kann auch aus einem anderen geeigneten Material gefertigt sein. Das Kontaktglas kann insbesondere aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material ausgebildet sein. Außerdem kann das Kontaktglas derart ausgebildet sein, dass die Erfassung der Bildinformationen von der optischen Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche des Patientenauges zumindest teilweise durch das Kontaktglas transmittiert wird.
Eine Bildinformation kann dabei eine Abbildung umfassen, welche beispielsweise eine Reflexion an einer Oberfläche des Patientenauges umfasst. Dabei kann die konvexe Oberfläche des Patientenauges als konvexer Spiegel genutzt werden, um Bildinformationen von einer Unterseite des Kontaktglases, d.h. von jener Seite des Kontaktglases, welche dem Patientenauge zugewandt ist, durch das Kontaktglas hindurch zu erfassen. Dabei muss nicht zwingend ein Fokussieren, d.h. ein Scharfstellen der Abbildung erfolgen. Vielmehr kann es ausreichend sein, wenn in den Bildinformationen Umrisse des Kontaktglases oder eines Teils des Kontaktglases erkennbar sind, um dessen laterale Ausdehnung in den Bildinformationen zu bestimmen. Mit anderen Worten kann eine optische Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche des Patientenauges eine Abbildung der Unterseite des Kontaktglases über eine konvexe Oberfläche des Patientenauges umfassen, wobei die Bilderfassung durch das Kontaktglas hindurch erfolgt. Die Bildinformation kann sodann in Form von elektronischen Bilddaten vorlegen, welche optional mittels computergestützter Bildauswertung ausgewertet werden können, um die laterale Ausdehnung des Kontaktglases in den Bildinformationen zu bestimmen. Die laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation ist dabei ein Maß für den einen Winkelbereich und/oder Raumbereich, den die Reflexion des Kontaktglases in den ermittelten Bildinformationen einnimmt. Dies erfordert nicht zwingend, dass daraus die tatsächliche, physikalische laterale Ausdehnung des Kontaktglases eindeutig bestimmbar sein muss. Vielmehr kann es ausreichend sein, wenn sich die bestimmte laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation mit dem Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge in vorbestimmter Weise ändert und sich entsprechend aus der lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation eine qualitative und/oder quantitative Information über den Abstand gewinnen lässt. Optional kann die laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation indirekt proportional mit dem Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge skalieren. Die laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation kann dabei derart erfolgen, dass die Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation unabhängig von einer Schärfe bzw. Fokussierung der Abbildung der optischen Reflexion des Kontaktglases erfolgt.
Der Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge kann dabei ein Abstand zwischen einer dem Patientenauge zugewandten Unterseite des Kontaktglases und der Hornhaut des Patientenauges darstellen. Die Unterseite des Kontaktglases kann dabei dazu angepasst und dafür vorgesehen sein, beim Andocken in mechanischen Kontakt mit dem Patientenauge zu treten und dieses für die refraktive chirurgische Behandlung zu fixieren.
Die Vorbereitung einer refraktiven chirurgischen Behandlung eines Patientenauges mittels eines Lasersystems kann dabei das Herbeiführen eines Zustands umfassen, welcher für die Durchführung der Behandlung erforderlich ist. Insbesondere kann die Vorbereitung das Andocken des Kontaktglases an das Patientenauge umfassen. Dass manche Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt werden, kann dabei bedeuten, dass diese Verfahrensschritte mehrmals durchgeführt werden. Die Durchführung kann dabei in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Insbesondere kann die Durchführung fortlaufend erfolgen, etwa mehrmals pro Sekunde, sodass stets eine aktuelle Information über den Abstand und/oder die Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge bereitgestellt werden kann.
Ein refraktives chirurgisches Lasersystem kann dabei ein solches Lasersystem sein, welches für die Durchführung einer refraktiven chirurgischen Behandlung eines Patientenauges verwendbar ist. Optional kann ein solches Lasersystem als Femtosekundenlasersystem ausgebildet sein. Optional kann das Lasersystem dazu geeignet sein, ein Verfahren zur Entfernung eines Lentikels aus einem Patientenauge gemäß einem SMILE Verfahren durchzuführen. SMILE bedeutet dabei Small Incision Lenticle Extracaction. Optional kann das Lasersystem als ein Excimerlasersystem oder ein Festkörperlasersystem ausgebildet oder ein solches umfassen. Dabei kann das Lasersystem dazu ausgelegt sein, mittels einer Ablation eines Teils Hornhaut die refraktive Wirkung des Patientenauges zu ändern.
Dass das Verfahren zum Andocken zumindest teilweise automatisiert erfolgt, bedeutet dabei, dass das Verfahren teilweise automatisiert oder vollständig automatisiert durchführbar sein kann. Bei vollständig automatisierter Durchführung kann das Verfahren optional ohne weiteres Zutun des Benutzers vom Lasersystem durchgeführt werden, wobei der Benutzer optional stets die Möglichkeit des Eingreifens haben kann, um auf Wunsch Änderungen vorzunehmen und/oder das Andocken zu stoppen. Bei teilweise automatisierter Durchführung kann das Andocken zumindest teilweise durch das Lasersystem durchgeführt werden und ein Zutun des Benutzers involvieren. Beispielsweise kann das Durchführen einer Bewegung des Kontaktglases durch eine andauernde Eingabe des Benutzers angesteuert werden, die Wahl der Geschwindigkeit und ein Beenden der Bewegung aber vom Lasersystem veranlasst werden.
Eine Oberfläche des Patientenauges kann dabei durch eine Oberfläche der Hornhaut und/oder eines Feuchtigkeitsfilms auf der Hornhaut gebildet werden. Diese bieten den Vorteil, dass eine besonders lichtstarke Reflexion erzeugt werden kann. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch Reflexionen an anderen Grenzschichten im Patientenauge verwendet werden, wie etwa Purkinje- Reflexe höherer Ordnung.
Bei den oben-genannten Verfahren kann es sich um computer-implementierte Verfahren handeln, d.h. einer, mehrere oder alle Schritte der Verfahrens können von einer Vorrichtung zur Datenverarbeitung bzw. einem Computer ausgeführt werden.
Die Offenbarung bietet den Vorteil, dass ein Andocken des Kontaktglases des Lasersystems teilweise oder vollständig automatisiert erfolgen kann und/oder einem Benutzer des Lasersystems Unterstützung beim Annähern des Kontaktglases und/oder beim Andocken des Kontaktglases an das Patientenauge geboten werden kann. Da das korrekte Andocken des Kontaktglases an das Patientenauge von großer Bedeutung für die korrekte Durchführung eines refraktiven chirurgischen Eingriffs am Patientenauge ist, kann dadurch die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht und ein Risiko einer Fehlbehandlung durch fehlerhaftes Andocken reduziert werden.
Ferner bietet die Offenbarung den Vorteil, dass die Anforderungen an das Geschick und/oder die Erfahrung und/oder das Training des Benutzers des Lasersystems reduziert werden können. Somit kann der erforderliche Aufwand für das Anlernen des Benutzers zur korrekten Bedienung des Lasersystem reduziert werden. Ferner bietet die Offenbarung den Vorteil, dass durch die bereitgestellte Unterstützung beim Andocken des Kontaktglases an das Patientenauge oder gar ein automatisiertes Andocken die erforderliche Zeitdauer für das Andocken und entsprechend die erforderliche Zeitdauer für die gesamte Behandlung verkürzt werden können. Dadurch kann die Belastung für den Patienten reduziert werden. Außerdem kann dadurch die Produktivität des Lasersystems erhöht werden, da in gleicher Zeitdauer eine größere Anzahl von Behandlungen durchgeführt werden kann.
Die laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation kann ein Maß für einen Winkelbereich und/oder einen Raumbereich sein, welchen die Reflexion des Kontaktglases in den Bildinformationen einnimmt. Die bestimmte laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation kann indirekt proportional zum Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases sein. Dies kann den Vorteil bieten, dass ein quantitativer Zusammenhang zwischen der lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation und dem Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases hergestellt werden kann.
Das Kontaktglas kann optional eine Lichtquelle aufweisen und dazu eingerichtet sein, ein Lichtmuster mittels der Lichtquelle bereitzustellen. Dabei kann das Bestimmen der lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases senkrecht zur optischen Achse des Kontaktglases in der Bildinformation ein Bestimmen der lateralen Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation umfassen. Durch das Lichtmuster kann eine Helligkeit des Kontaktglases erhöht und entsprechend eine Sichtbarkeit der Reflexion des Kontaktglases von einer Oberfläche des Patientenauges verbessert werden. Dadurch kann eine Zuverlässigkeit der Bestimmung der lateralen Ausdehnung der Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation verbessert werden. Die Lichtquelle zur Bereitstellung des Lichtmusters und/oder das Kontaktglas können dabei derart ausgestaltet sein, dass das Lichtmuster einen Umriss bzw. eine äußere Begrenzung und/oder eine Umrandung des Kontaktglases und optional einer Unterseite des Kontaktglases kenntlich macht. Das durch die Lichtquelle bereitgestellte Lichtmuster kann dabei direkt an und/oder in direkter Nähe der äußeren Begrenzung der Unterseite des Lichtmusters angeordnet sein. Dies kann den Vorteil bieten, dass eine Erkennung der lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases senkrecht zu einer optischen Achse des Kontaktglases in der Bildinformation vereinfacht wird, da das Lichtmuster optional einen höheren Kontrast der optischen Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation ermöglicht, als ein Kontaktglas ohne Lichtmuster. Anhand einer lateralen Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation kann dabei optional die laterale Ausdehnung der Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation bestimmt werden. Optional kann eine laterale Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation proportional zur Ausdehnung der Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation und/oder gleich zur Ausdehnung der Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation sein. Die laterale Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation kann dabei einem Abstand zwischen zwei vorbestimmten Punkten und/oder Elementen des Lichtmusters entsprechen. Optional kann die laterale Ausdehnung anhand einer Seitenlänge und/oder einer Linienbreite und/oder eines Durchmessers des Lichtmusters bestimmt werden. Dabei kann für die herangezogenen vorbestimmten Punkte und/oder Elemente optional das jeweilige Zentrum des vorbestimmten Punktes und/oder Elementes und/oder der Punkt maximaler Helligkeit der vorbestimmten Punkte und/oder Elementen herangezogen werden, um auch bei einer etwaigen Unschärfe des Lichtmusters in der Bildinformation die laterale Ausdehnung zuverlässig bestimmen zu können. Das Bestimmen eines Abstands zweier getrennt voneinander vorliegender Elemente des Lichtmusters kann optional den Vorteil bieten, dass die laterale Ausdehnung in der Bildinformation auch dann zuverlässig erfolgen kann, wenn das Lichtmuster unscharf in den Bildinformationen vorhanden ist. Als vorbestimmtes Element kann optional eine Linie und/oder eine Ecke und/oder ein Schnittpunkt und/oder ein Mittelpunkt des Lichtmusters ausgewählt sein.
Die Lichtquelle kann dabei einen Bestandteil des Kontaktglases bilden und/oder anderweitig eine feste Ortsbeziehung relativ zum Kontaktglas aufweisen. Insbesondere kann das Kontaktglas und/oder die Lichtquelle derart ausgebildet sein, dass sich beim Bewegen des Kontaktglases die Lichtquelle mit dem Kontaktglas mitbewegt und sich entsprechend der Abstand zwischen Lichtquelle und Patientenauge in gleicher Weise ändert, wie der Abstand zwischen Kontaktglas und Patientenauge. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird im Allgemeinen unter einem Bewegen des Kontaktglases ein Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen Kontaktglas und Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases verstanden. Diese Relativbewegung kann alternativ oder zusätzlich auch durch ein Bewegen des Patienten bzw. des Patientenauges erreicht werden. Dass die Lichtquelle eine feste Ortsbeziehung zum Kontaktglas aufweist bedeutet dabei, dass sich aus der Position der Lichtquelle die Position des Kontaktglases und optional die Position der Zentralachse des Kontaktglases eindeutig bestimmen lassen. Optional ist die Lichtquelle dazu direkt in und/oder am Kontaktglas angeordnet. Gemäß einer optionalen Ausführungsform ist die Lichtquelle zumindest teilweise ringförmig ausgebildet und umgibt das Kontaktglas zumindest teilweise in Umfangsrichtung. Das Lichtmuster einer solchen Lichtquelle kann in Form eines Lichtrings vorliegen, wobei optional der Mittelpunkt des Lichtrings auf der Zentralachse des Kontaktglases liegt.
Dass die Lichtquelle eine feste Ortsbeziehung zum Kontaktglas aufweist bedeutet dabei, dass sich aus der Position der Lichtquelle die Position des Kontaktglases und optional die Position der Zentralachse des Kontaktglases eindeutig bestimmen lassen. Optional ist die Lichtquelle dazu direkt in und/oder am Kontaktglas angeordnet. Gemäß einer optionalen Ausführungsform ist die Lichtquelle zumindest teilweise ringförmig ausgebildet und umgibt das Kontaktglas zumindest teilweise in Umfangsrichtung. Das Lichtmuster einer solchen Lichtquelle kann in Form eines Lichtrings vorliegen, wobei optional der Mittelpunkt des Lichtrings auf der Zentralachse des Kontaktglases liegt.
Das Lichtmuster kann dabei eine geometrische Anordnung von Licht sein, welche in der Bildinformation der Reflexion des Kontaktglases durch das Kontaktglas hindurch erkennbar ist. Das Lichtmuster ist dabei derart ausgestaltet, dass sich anhand einer lateralen Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation eine Information über den Abstand des Kontaktglases vom Patientenauge ableiten lässt. Dass die Abbildung des Lichtmusters über eine Reflexion an der Oberfläche des Auges erfolgt, bedeutet dabei, dass der Strahlengang des Lichts bei der optischen Abbildung an der Oberfläche des Auges gefaltet wird. Dabei wirkt die gekrümmte Oberfläche des Auges optional als abbildendes optisches Element nach Art eines konvexen Spiegels. Die laterale Ausdehnung der Lichtquelle kann dabei ein festes Verhältnis zur lateralen Ausdehnung des Kontaktglases aufweisen.
Die Lichtquelle kann optional derart ausgestaltet sein, dass das Lichtmuster einen Umriss und/oder eine äußere Begrenzung und/oder eine Umrandung einer Unterseite des Kontaktglases kenntlich macht. Dies kann eine Zuordnung der lateralen Ausdehnung des Kontaktglases zur lateralen Ausdehnung des Lichtmusters erleichtern.
Das Bestimmen der lateralen Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation kann ein Bestimmen eines Abstands zwischen zwei vorbestimmten Punkten und/oder Elementen des Lichtmusters umfassen. Dies kann eine einfache Auswertung der Bildinformation erlauben.
Die vorbestimmten Punkte und/oder Elemente können optional als ein jeweiliges Zentrum eines vorbestimmten Punktes und/oder Elementes und/oder als ein Punkt maximaler Helligkeit des vorbestimmten Punktes und/oder Elementes vorbestimmt sein. Dies kann eine einfache Identifikation der vorbestimmten Punkte und/oder Elemente in den Bildinformationen erlauben. Zudem kann dies optional den Vorteil bieten, dass auch bei einer unscharfen bzw. nicht vollständig fokussierten Abbildung des Lichtmusters zuverlässig die vorbestimmten Punkte und/oder Elemente in den Bildinformationen ermittelt werden können.
Optional kann das Lichtmuster einen Ring und/oder ein Vieleck und/oder ein Gitter umfassen oder als solches ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine ringförmige Lichtquelle eine Außenkontur der Unterseite des Kontaktglases umgeben, sodass anhand des Lichtmusters die Außenkontur der Unterseite des Kontaktglases erkennbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass die optische Reflexion der Unterseite des Kotaktglases besonders gut erkennbar ist.
Das Lichtmuster kann optional im Spektralbereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich des infraroten Lichts bereitgestellt werden. Ein Lichtmuster aus sichtbarem Licht bietet den Vorteil, dass dessen Reflexion für das menschliche Auge ohne Hilfsmittel erkennbar sein kann. Beispielsweise können die erfassten Bildinformationen über ein Anzeigeelement direkt an den Benutzer ausgegeben werden, sodass dieser die Reflexion des Lichtmusters erkennen kann und für die Vorbereitung des chirurgischen Eingriffs verwenden kann, etwa zum Andocken. Ein Lichtmuster aus infrarotem Licht, welches für den Patienten nicht sichtbar ist, kann den Vorteil bieten, dass der Patient durch das einfallende Lichtmuster nicht irritiert wird. Für das offenbarungsgemäße Verfahren kann zum Erfassen der Bildinformationen ein Sensor, wie etwa eine Kamera, verwendet werden, welcher das infrarote Lichtmuster dennoch erfassen kann.
Das Ausgeben der Information betreffend den ermittelten Abstand an den Benutzer kann ein Anzeigen eines grafischen Indikators mittels eines Anzeigeelements umfassen. Der grafische Indikator kann dem Benutzer ein Ablesen und/oder Einschätzen des Abstands ermöglichen. Dadurch wird dem Benutzer die ermittelte Information über den Abstand und oder die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge auf einfache und intuitive Weise dargeboten, sodass der Benutzer diese bei der Durchführung eines manuellen Andockvorgangs und/oder beim Überwachen eines automatisierten Andockvorgangs nutzen kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ausgeben einer Information betreffend den Abstand und/oder die Geschwindigkeit in Form eines akustischen Signals erfolgen. Das akustische Signal kann optional durch eine Tonhöhe auf den Abstand hinweisen, wie beispielsweise bei einer Einparkhilfe aus dem Automobilbereich üblich. Dies bietet den Vorteil, dass der Benutzer zur Wahrnehmung der Information seinen Blick nicht auf ein Anzeigeelement richten muss.
Der grafische Indikator kann eine Balkenanzeige mit variablem Füllstand aufweisen, wobei der Füllstand der Balkenanzeige den ermittelten Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases indiziert. Dadurch wird dem Benutzer eine Information über den Abstand und/oder die Geschwindigkeit auf einfach verständliche Weise dargeboten.
Das Lasersystem kann dazu eingerichtet sein, den Abstand wiederholt zu bestimmen und optional eine Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge wiederholt zu ermitteln. Insbesondere kann das Lasersystem dazu eingerichtet sein, den Abstand, optional die Geschwindigkeit, fortlaufend zu bestimmen. Dies kann die Möglichkeit bieten, eine ständig aktualisierte Information über den Abstand und/oder die Geschwindigkeit bereitzustellen und diese dem Benutzer für eine fortlaufende Verwendung beim manuellen Andocken und/oder eine fortlaufende Überwachung eines automatisierten Andockens zu verwenden. Das Lasersystem kann dazu ein Anzeigeelement umfassen und dazu eingerichtet sein, eine Information betreffend den ermittelten Abstand an einen Benutzer des Lasersystems mittels des Anzeigeelements auszugeben.
Außerdem können die fortlaufend aktualisierten Informationen über den Abstand und/oder die Geschwindigkeit für eine Regelung der Geschwindigkeit für ein automatisiertes Andocken verwendet werden. Das Lasersystem kann ferner eine Positionierungseinheit zur Positionierung des Kontaktglases entlang der optischen Achse des Kontaktglases aufweisen. Dabei kann das Lasersystem ferner dazu eingerichtet sein, das Kontaktglas mittels der Positionierungseinheit automatisiert an das Patientenauge anzunähern und anhand des wiederholt ermittelten Abstands und/oder der wiederholt ermittelten Geschwindigkeit eine Positionierung des Kontaktglases durch die Positionierungseinheit zu regeln. Die Regelung der Geschwindigkeit, mit welcher die Positionierungseinheit das Kontaktglas dem Patientenauge annähert, kann dabei durch eine Steuereinheit erfolgen. Insbesondere kann das refraktive chirurgische Lasersystem ferner dazu eingerichtet sein, das Kontaktglas automatisiert an das Patientenauge anzudocken.
Das Lasersystem kann einen oder mehrere bewegbare Schwenkarme aufweisen, welche etwa als Roboterarme bezeichnet werden können. Die Schwenkarme können dabei einen Teil der Positionierungseinheit bilden. An einem der Schwenkarme kann das Kontaktglas angebracht sein, wobei eine Positionierung des Patientenauges zumindest teilweise mittels des Schwenkarms erfolgen kann. Das Lasersystem kann dazu eingerichtet sein, das Kontaktglas mittels des Schwenkarms in drei Raumrichtungen zu bewegen und zu positionieren. Ferner kann das Lasersystem optional ein Operationsmikroskop aufweisen, welches an einem weiteren Schwenkarm angeordnet ist und mittels diesem in drei Raumrichtungen bewegbar sein kann. Zur Verwendung des Operationsmikroskops kann etwa das Kontaktglas mittels des zugehörigen Schwenkarms vom Patientenauge entfernt werden, sodass genügend Platz für die Positionierung des Operationsmikroskops mittels des zugehörigen Schwenkarms zur Verfügung steht. Dies bietet die Möglichkeit, das Kontaktglas und/oder das Operationsmikroskop flexibel relativ zum Patientenauge zu positionieren, ohne dass eine Positionierung der Liege des Patienten zwingend erforderlich ist.
Im Folgenden werden konkrete optionale Merkmale, Ausführungsformen und Beispiele erläutert, ohne dass die Offenbarung auf diese beschränkt ist. Das Verfahren und das Lasersystem können derart ausgestaltet sein, dass ein grafischer Indikator in Form einer Balkenanzeige einen relativen Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge angibt. Die Balkenanzeige zeigt entsprechend keine absoluten Abstände an, sondern ist nur ein relatives Maß für den Benutzer zur Orientierung. Die Balkenanzeige kann etwa einen Füllstand aufweisen, welcher den relativen Abstand indiziert. Ist der Balken leer, kann dies auf einen großen Abstand zwischen Patientenauge und Kontaktglas indizieren. Dies kann dann der Fall sein, wenn die laterale Ausdehnung, etwa der Durchmesser, des Kontaktglasreflexes in den Bildinformationen gleich Null ist (DCGR = 0), also der Reflex nur noch als Punkt in der Bildinformation sichtbar ist. Ist der Balken hingegen maximal gefüllt, kann dies einem Fall entsprechen, wenn der Durchmesser des Kontaktglasreflexes (DCGR) dem des Kontaktglases (DCG) entspricht, an dem die Lichtquelle angebracht ist (DCGR = DCG). Die Lichtquelle kann als Ringbeleuchtung ausgebildet sein, welche das Kontaktglas umgibt. Die Höhe des Füllstandes des Balkens, Hßar, kann sich dann aus dem folgenden Verhältnis ergeben:
,, _ DCGR
“Bar — "
U: CG
Das Verfahren und das Lasersystem können derart ausgestaltet sein, dass ein grafischer Indikator in Form einer Balkenanzeige einen absoluten Abstand zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge angibt. Die Berechnung des absoluten Abstandes ist insbesondere für das automatisierte Andocken vorteilhaft und kann optional analytisch hergeleitet werden basierend auf Überlegungen zu einer Abbildung an einem Hohlspiegel. Dazu wird die Krümmung der Hornhaut berücksichtigt, die mit dem Rcv (Radius of Curvature) beschrieben werden kann. Der Rcv (Radius of Curvature) der Hornhaut kann durch eine Mittelung von zwei kornealen Krümmungsradien bestimmt werden, welche zu den beiden kornealen Meridianen gehören, die im Rahmen einer refraktiven Planung des Eingriffs ermittelt werden. Der funktionelle Zusammenhang Z(DCGR) ergibt sich dann wie folgt: mit
Rcv g = - — wobei die Parameter folgendes angeben: z: Abstand zwischen Kontaktglas und Auge
DCGR: Durchmesser der Reflexion des Kontaktglases in den Bilddaten
DCG: Durchmesser des Kontaktglases
Rcv: Krümmungsradius der Hornhaut
Da der Durchmesser des Beleuchtungsrings, der den Kontaktglasreflex maßgeblich erzeugt, vom Radius des Kontaktglases abhängt, können sich für verschiedene Kontaktglasdurchmesser (z.B. Größe S, M, L) verschiedene Z(DCGR) Funktionen ergeben, welche gesondert im Lasersystem hinterlegt werden können und durch eine manuelle oder automatische Auswahl verwendet werden können.
Der Zusammenhang zwischen Durchmesser der Reflexion des Kontaktglases in der Bildinformation und dem Abstand des Kontaktglases vom Patientenauge kann optional empirisch an einem Modellauge bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer analytischen Berechnung kann demnach dieser Zusammenhang Z(DCGR) durch eine Kalibrierung an einem menschlichen Modellauge ermittelt werden. Dazu werden mehrere Wertepaare/Stützstellen Zj(D(CGR,i)) gemessen unter Verwendung einer Service Software und vorzugsweise in einer Look-Up Tabelle abgespeichert.
Der Zusammenhang z(DCGR) kann sodann mittels einer Interpolation der Wertepaare Zj(D(CGR,i)) bestimmt werden. Optional werden die Wertepaare mit einer Fit-Funktion approximiert (z.B. mit einer Least-Square Optimierungsmethode), wobei die Funktion aus dem analytischen Zusammenhang Z(DCGR) bestimmt wurde, mit den Optimierungsparametern (a, b)
Optional werden für die Kalibrierung verschiedene Testaugen mit verschieden Rcv, optional mit verschiedenen Befeuchtungen der Hornhaut (z.B. mit Wasser) und optional mit verschiedenen Raum-Helligkeiten für die Bestimmung der Wertepaare verwendet. Das kann deshalb vorteilhaft sein, da die Streuung des rückreflektierten Lichtes von der Hornhaut, und damit die Präzision der Bestimmung von DCGR, vom Feuchtigkeitszustand des Auges abhängen kann und auch vom Rcv.
Die Kontrastschärfe, mit der DCGR detektiert werden kann, kann zudem von der Helligkeit im Behandlungsraum abhängen. Somit können die Messergebnisse davon abhängen, welche Beleuchtungssituation am Lasersystem vorherrscht. Diese kann etwa durch die (gemittelte) Helligkeit in Lumen am Ort des Kontaktglases bzw. am Ort des Lasersystems und/oder von der Art der Lichtquellen abhängen. Aus diesem Grunde kann es für jeden eingestellten Abstand Zi eine Vielzahl von D(CGR ) Werten geben, welche bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsstufen, Hornhautkrümmungsradien Rcv und/oder Helligkeitsstufen im Raum aufgenommen werden können.
Für die Bestimmung der Funktion Z(DCGR) können dann optional alle aufgenommenen Datenpunkte genutzt werden. Alternativ können auch für einen, manche oder alle der Faktoren Feuchtigkeitsstufe, Rcv und/oder Helligkeitsstufe separate Z(DCGR) entsprechende Funktionen bestimmt werden.
Vor und/oder während der Andockphase des Kontaktelements an das Patientenauge kann sodann optional mittels eines optionalen lichtempfindlichen Sensors am Lasersystem und/oder am Kontaktglas und/oder im Behandlungsraum die Helligkeitsstufe ermittelt und darauf basierend die entsprechende Z(DCGR) ausgewählt werden. Die Feuchtigkeit des Patientenauges kann optional ebenfalls aus den Daten des Lichtsensors abgeschätzt werden. Der Hornhautkrümmungsradius Rcv kann aus refraktiven Planungsparametern bestimmt werden, welche für die geplante Behandlung bereitgestellt werden, optional als Mittelwert der Krümmungsradien der beiden kornealen Meridiane.
Ferner kann ein Verfahren zum automatisierten Andocken ein Akzeptanzkriterium involvieren, anhand dessen beurteilt werden kann, ob eine Durchführung des automatisierten Verfahrens ratsam ist oder nicht.
Anhand einer Inhomogenität der Reflexion des Kontaktglases von der Oberfläche des Patientenauges während des Andockens kann optional entschieden werden, ob die Reflexion zur Bestimmung des DCGR verwendbar ist oder nicht. Als Entscheidungskriterium kann eine radiale Intensitätsverteilung l(r) verwendet werden, die an einer oder mehreren Winkelpositionen Phi durch eine Normalverteilung approximiert werden kann. Anhand einer Breite (FWHM oder sigma) und/oder eines Schwanzes (Bereich, der weit vom zentralen Wert der Normalverteilung entfernt ist) der Normalverteilung kann entschieden werden, ob der Kontaktglasreflex zur Bestimmung des DCGR verwendbar ist, d.h. ob eine Signalqualität als ausreichend erachtet wird für die Bestimmung des Abstands und der Geschwindigkeit oder nicht. Sofern keine ausreichende Signalqualität festgestellt wird, kann das Auge optional nachbefeuchtet werden und/oder die Raumhelligkeit verändert werden, um die Signalqualität zu verbessern.
Im Folgenden werden weitere Hintergrundinformationen über einen optionalen funktionalen Zusammenhang zwischen einem Durchmesser des Kontaktglases und dem Abstand des Kontaktglases vom Patientenauge und zu wählender Geschwindigkeit erläutert.
Für die Geschwindigkeit, mit welcher das Kontaktglas dem Patientenauge angenähert wird, insbesondere bei einem automatisierten Andocken aber optional auch bei manuellem Andocken, kann eine Maximalgeschwindigkeit vorgegeben sein. Dies kann aus Sicherheitsgründen erfolgen, um einen Aufprall und eine damit einhergehende Verletzung des Patientenauges zu vermeiden. Die Maximalgeschwindigkeit in z-Richtung kann optional 10 mm/s betragen und optional 5 mm/s.
Die Geschwindigkeit kann etwa zweistufig gewählt werden, d.h. dass zwei verschiedene Geschwindigkeiten vorgegeben werden, aus welchen zu jedem Zeitpunkt eine Geschwindigkeit ausgewählt wird. Die Geschwindigkeit des Kontaktglases relativ zum Patientenauge entlang der optischen Achse des Kontaktglases, welche als v(z) bezeichnet wird, kann optional in zwei Zeitintervallen unterschiedlich geregelt werden. Das ersten Zeitintervall kann eine erste Annäherungsphase betreffen, in welcher der Abstand größer als ein vorbestimmter Schwellwert ZT ist, also z > zT. Das zweite Zeitintervall betrifft eine zweite Annäherungsphase, in welcher der Abstand kleiner als der Schwellwert ist, also z < zT (T für Threshold). Der Schwellwert ZT kann optional 3 mm betragen.
In einer ersten Annäherungsphase kann die Geschwindigkeit mit abnehmendem Abstand Z(DCGR) reduziert werden, wobei Z(DCGR) rein analytisch und/oder anhand einer Kalibrierung ermittelt wurde. Die Reduktion der Geschwindigkeit kann aus Sicherheitsaspekten vorteilhaft sein, um die Gefahr einer Kollision zwischen Patientenauge und Kontaktglas zu reduzieren. Allerdings kann es nachteilig sein, wenn die Geschwindigkeit zu stark reduziert wird, da in diesem Fall der Andockprozess länger dauert, als erforderlich, und die Behandlungsdauer entsprechend verlängert wird. Deswegen kann die Geschwindigkeit optional auf einen Minimalwert (Plateau) abgesenkt werden, der so gewählt sein kann, dass in der zweiten Andockphase ein sicheres und zügiges Andocken sichergestellt ist.
Der funktionelle Zusammenhang kann sich sodann zu ergeben: Die Konstanten a, b sind optional reelle Zahlenzwischen 1 und 10. Die Konstante c ist optional eine reelle Zahlenzwischen 0.5 und 3. Optional kann das Verfahren zudem eine Dezentrierungs-Kompensation umfassen.
Für die genaue Bestimmung des DCGR und damit des Abstands (z) kann die korrekte Zentrierung der optischen Achse des Lasers bezüglich des Auges vorteilhaft sein. Bei einer Dezentrierung kann eine optionale Approximation eines runden Kontaktglasreflexes als Kreis mit Genauigkeitsverlusten einhergehen, da es zu elliptischen Verzerrungen kommen kann (siehe Fig. 10A und 10B in der Druckschrift WO 2021/239605 A1). Für die Bemessung der Dezentrierung kann ein an sich runder Kontaktglasreflex als Ellipse approximiert und anhand einer Exzentrizität £ der Grad der Dezentrierung bemessen werden. Die Scanner des Lasers des Lasersystems können dann derart in xy verstellt werden, dass die Exzentrizität einen vorgegebenen Grenzwert, z.B. 0,1 , unterschreitet. Während eines Vorgangs der Dezentrierungs-Kompensation kann die Geschwindigkeit v(z) optional verringert oder kleiner/gleich Null gesetzt werden (v(z)<0), um eine Kollision mit dem Patientenauge zu vermeiden.
Eine Dezentrierung mit elliptischer Verzerrung kann ebenfalls auftreten, wenn die Zentrierung des Kontaktglases nicht auf den kornealen Vertex (C_V), sondern anhand der Pupillenmitte oder eines anderen Punktes erfolgt (siehe WO 2021/239605 A1 ). In diesem Falle kann der Kontaktglasreflex als Ellipse approximiert und die doppelte große Halbachse anstatt DCGR für die Z(DCGR) Berechnung verwendet werden.
Optional kann eine Auto-Zentrierung des Kontaktglases relativ zum Patientenauge erfolgen, also eine Positionierung des Kontaktglases in der xy-Ebene.
Eine Dezentrierungs-Kompensation kann optional vollautomatisch und zeitlich zumindest teilweise parallel zur Änderung der Geschwindigkeit v(z) erfolgen und kann durch eine Verstellung des Scanners des Lasersystems in xy erreicht werden. In einer Phase der Dezentrierungs-Kompensation kann v(z) optional automatisch reduziert oder v(z) < 0 gesetzt werden. Für eine Bestimmung des Behandlungszentrums kann insbesondere für kleine Abstände z die Pupille verwendet werden, da sie dann scharf erkennbar und der Kontaktglasreflex optional aus dem erfassten Bild bzw. der Bildinformation verschwindet.
Das Andocken umfasst ferner eine Kontaktphase, in welcher ein mechanischer Kontakt zwischen dem Kontaktglas und dem Patientenauge hergestellt wird. Bei Kontakt wird optional die Geschwindigkeit v(z) = 0 gesetzt, wobei ein Kontakt- Feedback durch Kraftsensoren am Kontaktglas ausgegeben werden kann. Zusätzlich kann der Wasserminiskus (Tränenfilm) des Patientenauges berücksichtigt werden, der sich bei Kontakt zwischen Kontaktglasrand und Cornea ausbreitet, und als Signal für das Vorliegen des Kontakts verwendet werden. Bei Zentrierung auf den kornealen Vertex breitet sich der Wasserminiskus symmetrisch vom Vertex aus; ist dies nicht der Fall, kann die Geschwindigkeit v(z) < 0 kleiner Null gesetzt werden, d.h. das Kontaktglas kann vom Auge entfernt werden, oder reduziert werden auf einen Wert v(z) > 0 und ein erneuter Kontaktversuch kann durchgeführt werden. Das Kontaktglas kann im Applikator bzw. im Lasersystem so gelagert sein, dass es bei Berührung mit dem Auge nachgeben kann, um eine Schädigung des Auges durch zu starken Druck zu vermeiden. Bei diesem Nachgeben kann sich das Kontaktglas in z-Richtung bzgl. des Applikators um eine Strecke s bewegen. Per Definition gilt für alle z- Positionen des Kontaktglases auf dieser Strecke z < 0. Überschreitet diese Strecke s einen Grenzwert ST, kann optional durch eine optional eingebaute Lichtschranke bzw. durch einen Sensor ein Signal ausgelöst werden, und die Geschwindigkeit v(z) < 0 wird kleiner Null gesetzt, sodass sich das Kontaktglas vom Auge wegbewegt und auf eine z-Position 0 > z > ST bewegt wird.
Für das offenbarungsgemäße Verfahren ist es nicht erforderlich, ein ringförmiges Lichtmuster bereitzustellen. Vielmehr kann auch die Reflexion des Kontaktglases ohne Lichtmuster herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein andersartiges Lichtmuster verwendet werden, wie etwa ein Punktemuster und/oder Placido-Ringe. Im Folgenden soll beispielhaft ein Verfahren unter Verwendung von Placido-Ringen als Lichtmuster diskutiert werden.
Für einen, manche oder mehrere der als Lichtmuster eingestrahlten Placido-Ringe wird ein Durchmesser ermittelt. Dieser soll beispielhaft für den i-ten Placido-Ring mit dem Index i bezeichnet werden. Dabei wird ein Durchmesser DCGRJ ermittelt und ein Abstand Zi(DcGRj) bestimmt, unter Verwendung einer analytischen Formel oder Kalibrierung. Aus Sicherheitsgründen wird für eine Balkenanzeige des Abstands und eine Bestimmung der Geschwindigkeit v(z) immer das Minimum der Abstände und das Maximum der Geschwindigkeit verwendet, sofern mehrere unterschiedliche Abstände bestimmt werden.
Für eine Ermittlung einer Dezentrierung kann die Exzentrizität £ mehrerer Placido- Ringe hinzugezogen werden (bei Ellipsen-Approximation). Die Placido-Ringe können ebenfalls genutzt werden, um den Hornhautkrümmungsradius Rcv des Patientenauges präzise zu bestimmen. Gegebenenfalls kann die Cornea- Oberfläche auch durch eine Asphäre mit mehrere verschiedenen Hornhautkrümmungsradien R_CV approximiert werden, die sodann für die Berechnung von Z(DCGR) verwendet werden.
Im Folgenden soll ein optionales Beispiel diskutiert werden, bei welchem ein Punktmuster als Lichtmuster verwendet wird. Dabei kann das Verfahren zum Bestimmen des Abstands ein Berechnen mancher oder aller Positionen xf(z) der Mittelpunkte der reflektierten Punkte umfassen. Zudem kann ein Vergleich mit bekannten Positionen der Mittelpunkte einer Punkt-Lichtquellen am Kontaktglas erfolgen. Außerdem kann das Verfahren ein Berechnen eines summierten Abstands aller n-Punktepaare umfassen:
Zudem kann das Verfahren ein Bestimmen eines maximalen summierten Abstands smax bei großer Entfernung umfassen, z.B. für eine Entfernung von z = 5cm. Für die Balkenanzeige des grafischen Indikators ergibt sich dann:
^Bar — max — S
Die oben genannten und im Folgenden erläuterten Merkmale und Ausführungsformen sind dabei nicht nur als in den jeweils explizit genannten Kombinationen offenbart anzusehen, sondern sind auch in anderen technisch sinnhaften Kombinationen und Ausführungsformen vom Offenbarungsgehalt umfasst.
Weitere Einzelheiten und Vorteile sollen nun anhand von den folgenden Beispielen und optionalen Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1A und 1 B eine schematische Darstellung eines refraktiven chirurgischen Lasersystems gemäß optionalen Ausführungsformen;
Fig. 2 eine schematische Skizze der relativen Anordnung des Kontaktglases zum Patientenauge;
Fig. 3 - Fig. 6 Diagramme von Verfahren gemäß optionalen Ausführungsformen;
Fig. 7A und 7B Bildinformationen und ausgegebene Informationen für den Benutzer gemäß einer optionalen Ausführungsform. In den folgenden Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 A zeigt in einer schematischen Darstellung ein refraktives chirurgisches Lasersystem 10 zur Durchführung von refraktiven chirurgischen Behandlungen eines Patientenauges 12 eines Patienten 14 gemäß einer optionalen Ausführungsform.
Das Lasersystem 10 weist dabei ein Kontaktglas 16 auf, mittels welchem das Lasersystem 10 an das Patientenauge 12 koppelt. Dazu ist der Patient 14 liegend auf einer Liege 15 angeordnet, sodass sein Blick nach oben gerichtet ist und das Lasersystem 10 das Patientenauge 12 mittels des Kontaktglases 16 vertikal von oben kontaktieren und fixieren kann.
Außerdem weist das Lasersystem 10 einen Femtosekunden-Laser 17 auf, welcher in das Lasersystem 10 integriert ist. Der durch den Femtosekunden-Laser 17 bereitgestellte Laserstrahl dient dabei zur refraktiven chirurgischen Behandlung des Patientenauges 12 des Patienten 14 und kann durch das Kontaktglas 16 hindurch auf das Auge 12 appliziert werden. Gemäß anderen optionalen Ausführungsformen kann das Lasersystem 10 alternativ einen Excimerlaser oder einen Festkörperlaser aufweisen. Alternativ zu einem Lasersystem 10 kann die Vorrichtung ein therapeutisches und/oder diagnostisches System zur Untersuchung und/oder Behandlung eines Patientenauges darstellen.
Ferner weist das Lasersystem 10 ein Anzeigeelement 18 auf, mittel welchem dem Benutzer des Lasersystems 10 bzw. dem Arzt eine Abbildung des zu behandelnden Auges 12 des Patienten 14 sowie eine Abbildung einer am Kontaktglas 16 angeordneten Lichtquelle 23 über eine Reflexion an der Oberfläche des Auges 12 dargestellt werden kann. Die darzustellende Abbildung des Patientenauges 12 erfolgt dabei durch das Kontaktglas 16 hindurch, beispielsweise mittels einer digitalen Videokamera (nicht gezeigt), welche in das Lasersystem 10 integriert ist. Die von der digitalen Videokamera erfasste Abbildung des Auges kann sodann optional zusammen mit überlagerten virtuellen Markierungen durch die Anzeigeelement 18 ausgegeben werden, sodass der Arzt bzw. Benutzer des Lasersystems 10 das zu behandelnde Auge 12 und insbesondere dessen Positionierung relativ zum Kontaktglas 16 überprüfen kann.
Das Lasersystem 10 ist dabei derart ausgestaltet, dass eine Relativbewegung des Patienten 14 zum Kontaktglas und/oder zum Lasersystem 10 herbeigeführt werden kann. Dazu kann das Lasersystem 10 beispielsweise eine Positionierungseinheit 21 aufweisen. Die Relativbewegung kann eine laterale Relativbewegung umfassen, d.h. senkrecht zur optischen Achse des Kontaktglases 16, um eine geeignete Positionierung des Kontaktglases für die refraktive chirurgische Behandlung des Patientenauges 12 einzunehmen, und auch in longitudinaler Richtung, also entlang der optischen Achse des Kontaktglases, um den Abstand zwischen Kontaktglas 16 und Auge 12 zu ändern und insbesondere um das Kontaktglas 16 am Auge 12 zu fixieren und vom Auge 12 zu lösen. Alternativ oder zusätzlich kann der Patient mittels der Liege 15 vertikal bewegt werden.
Außerdem weist das Lasersystem 10 eine Bilderfassungseinheit 20 auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases 16 von einer Oberfläche des Patientenauges durch das Kontaktglas 16 zu erfassen. Zudem weist das Lasersystem 10 eine Steuereinheit 19 auf, welche dazu eingerichtet ist, eine laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases 16 senkrecht zu einer optischen Achse des Kontaktglases 16 in der Bildinformation zu ermitteln und einen Abstand zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 entlang der optischen Achse des Kontaktglases 16 anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases 16 in der Bildinformation zu bestimmen. Dazu kann die Steuereinheit 19 mit der Bilderfassungseinheit 20 verbunden sein, sodass die von der Bilderfassungseinheit 20 empfangenen Bildinformationen an die Steuereinheit 19 übermittelt werden können.
Das Lasersystem 10 ist ferner dazu eingerichtet, den Abstand wiederholt zu bestimmen und optional eine Geschwindigkeit des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauge 12 wiederholt zu ermitteln.
Außerdem ist das Lasersystem 10 dazu eingerichtet ist, eine Information betreffend den ermittelten Abstand an einen Benutzer des Lasersystems mittels des Anzeigeelements 18 auszugeben. Dazu kann das Anzeigeelement als Computerdisplay ausgebildet sein oder ein solches umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Anzeigeelement 18 einen oder mehrere Lautsprecher aufweisen, um die Information betreffend den Abstand als akustisches Signal an den Benutzer auszugeben.
Das Lasersystem 10 weist ferner eine Positionierungseinheit zur Positionierung des Kontaktglases 16 entlang der optischen Achse des Kontaktglases 16 auf, welche in das Lasersystem 10 integriert sein kann und einen integralen Bestandteil des Lasersystems 10 bilden kann. Insbesondere kann die Steuereinheit 19 dazu mit der Positionierungseinheit verbunden sein, wobei das Lasersystem 10 ferner dazu eingerichtet ist, das Kontaktglas 16 automatisiert an das Patientenauge 12 anzunähern und anhand des wiederholt ermittelten Abstands und/oder der wiederholt ermittelten Geschwindigkeit eine Positionierung des Kontaktglases 16 durch die Positionierungseinheit zu regeln. Dadurch ist das Lasersystem 10 dazu in der Lage, das Kontaktglas 16 automatisiert entlang der optischen Achse des Kontaktglases 16 zu bewegen und an das Patientenauge 12 anzudocken.
Das Kontaktglas 16 weist ferner eine Lichtquelle 22 auf, mittels welcher ein Lichtmuster in Richtung des Patientenauges 12 abgestrahlt und bereitgestellt werden kann. Dies kann die Sichtbarkeit des Kontaktglases 16 in der Reflexion auf der Hornhaut, welche vom Kontaktglas 16 aufgesammelt und sodann von der Bilderfassungseinheit 20 erfasst wird, verbessern und somit die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Abstandsermittlung erhöhen. Die Lichtquelle 22 kann den unteren Rand des Kontaktglases um laufend angeordnet sein, sodass die Lichtquelle ein ringförmiges Lichtmuster bereitstellt. Die Lichtquelle ist dabei fest mit dem Kontaktglas verbunden oder bildet einen Teil von diesem. Somit bewegt sich beim Bewegen des Kontaktglases 16 auch die Lichtquelle 22 gleichermaßen mit. Die laterale Ausdehnung der Lichtquelle 16 weist ein festes Verhältnis zur lateralen Ausdehnung des Kontaktglases 16 auf. Das Lichtmuster kann gemäß verschiedener Ausführungsformen optional einen Ring und/oder ein Vieleck und/oder ein Gitter oder ähnliches aufweisen. Das Lichtmuster kann im Spektralbereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich des infraroten Lichts bereitgestellt werden.
Figur 1 B zeigt ein refraktives chirurgisches Lasersystem 10 gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform. Dieses unterscheidet sich insbesondere darin von der in Figur 1A gezeigten Ausführungsform, dass es eine Schwenkvorrichtung 24 aufweist, mittels welcher wahlweise einer von mehreren Schwenkarmen 26 positioniert werden kann, um das Patientenauge 12 zu untersuchen und/oder zu behandeln. Dabei ist an einem der Schwenkarme 26 jene Einheit des refraktiven chirurgischen Lasersystems 10 angeordnet, welche zur refraktiven chirurgischen Behandlung des Patientenauges 12 dient und welche das Kontaktglas 16 zum Andocken an das Patientenauge 12 aufweist. Am anderen Schwenkarm 26 ist dabei ein Operationsmikroskop 28 angeordnet, welches zum Patientenauge 12 geschwenkt werden kann, um das Patientenauge 12 zu untersuchen. Dies kann dann erfolgen, wenn der andere Schwenkarm vom Patientenauge weggeschwenkt ist. Außerdem ist gemäß dieser Ausführungsform die Liege 15 separat vom Lasersystem 10 ausgebildet und kann positionierbar ausgebildet sein, um eine relative Positionierung des Patientenauges 12 und des Kontaktglases 16 durchzuführen oder zu unterstützen. Ferner weist das Lasersystem 10 eine Positionierungseinheit 21 auf, mittels welcher das Lasersystem 10 und insbesondere die Schwenkarme 26 positionier bar sind. Auch das Positionierungssystem 21 kann zur zumindest teilweisen relativen Positionierung des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauges 12 verwendet werden.
Figur 2 zeigt schematisch eine relative Anordnung eines Kontaktglases 16 eines Lasersystems 10 und eines Patientenauges 12. Die Unterseite 16a des Kontaktglases 16, die dem Patientenauge zugewandt ist, ist dabei gewölbt, um einen möglichst großflächigen Kontakt mit der Hornhaut 12a des Auges 12 herstellen zu können. In der gezeigten Darstellung ist das Kontaktglas entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases beabstandet vom Patientenauge 12 angeordnet. Der Abstand ist dabei als 1002 eingezeichnet und bezeichnet den Abstand zwischen der Unterseite 16a des Kontaktglases 16 auf der optischen Achse 1000 mit dem Schnittpunkt der Hornhaut 12a mit der optischen Achse 1000. Pfeil 1004 indiziert die möglichen Bewegungsrichtung zur Vergrößerung und Verringerung des Abstands 1002 entlang der optischen Achse 1000, welche als aufwärts und abwärts bezeichnet wird.
Mit Bezug auf Figur 3 wird anhand eines schematischen Diagramms ein Verfahren 300 zum Ermitteln eines Abstands 1002 zwischen einem Kontaktglas 16 und einem Patientenauge 12 erläutert. Das Verfahren 300 umfasst in Schritt 302 ein Erfassen einer Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases 16 von einer Oberfläche des Patientenauges 12 durch das Kontaktglas 16.
Schritt 304 des Verfahrens 300 umfasst ein Bestimmen einer lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases 16 senkrecht zu einer optischen Achse 1000 des Kontaktglases 116 in der Bildinformation. Dies kann ein Bestimmen der lateralen Ausdehnung des von der Lichtquelle 22 bereitgestellten Lichtmusters in der Bildinformation umfassen.
Schritt 306 des Verfahrens 300 umfasst ein Bestimmen des Abstands 1002 zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases 16 anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases 16 in der Bildinformation. Figur 4 zeigt in einem schematischen Diagramm ein Verfahren 400 zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Kontaktglases 16 relativ zu einem Patientenaugei 2. Das Verfahren 400 umfasst in einem ersten Schritt 402 ein Ermitteln eines Abstands 1002 zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 mittels eines Verfahrens 300, wie mit Bezug auf Figur 3 beschrieben, zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt.
In einem Schritt 404 umfasst das Verfahren 400 ein Ermitteln einer Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt.
In einem Schritt 406 umfasst das Verfahren 400 ein Bestimmen der Geschwindigkeit des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases 16 anhand der ermittelten Abstände 1002 des Kontaktglases vom Patientenauge 12 und der ermittelten Zeitdauer.
Figur 5 zeigt in einem schematischen Diagramm ein Verfahren 500 zur Vorbereitung einer refraktiven chirurgischen Behandlung eines Patientenauges 12 mittels eines Lasersystems 10.
Das Verfahren 500 umfasst in einem Schritt 502 ein Ermitteln eines Abstands 1002 zwischen einem Kontaktglas 16 des Lasersystems 10 und dem Patientenauge 12 gemäß einem Verfahren, wie mit Bezug zu Figur 3 beschrieben.
Das Verfahren 500 umfasst ferner in Schritt 504 ein Ausgeben einer Information betreffend den ermittelten Abstand 1002 an einen Benutzer des Lasersystems 10. Das Ausgeben der Information betreffend den ermittelten Abstand 1002 an den Benutzer kann dabei ein Anzeigen eines grafischen Indikators mittels des Anzeigeelements 18 umfassen, wobei der grafische Indikator dem Benutzer ein Ablesen und/oder Einschätzen des Abstands 1002 ermöglicht. Der grafische Indikator 24 (siehe Figur 8) kann eine Balkenanzeige mit variablem Füllstand aufweisen, wobei der Füllstand der Balkenanzeige den ermittelten Abstand zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases 16 indiziert.
Figur 6 zeigt in einem schematischen Diagramm ein Verfahren 600 zum zumindest teilweise automatisierten Andocken eines Kontaktglases 16 an ein Patientenauge 12.
Das Verfahren 600 umfasst in einem Schritt 602 ein wiederholtes Ermitteln eines Abstands 1002 zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases 16 mittels eines Verfahrens, wie mit Bezug auf Figur 3 beschrieben.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren 600 in einem Schritt 604 ein wiederholtes Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauge 12 mittels eines Verfahrens, wie mit Bezug auf Figur 4 beschrieben.
In Schritt 606 umfasst das Verfahren 600 ein Annähern des Kontaktglases 16 an das Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases16.
In Schritt 608 umfasst das Verfahren 600 ein Regeln des Abstands 1002 zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 und/oder ein Regeln der Geschwindigkeit des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauge 12 anhand des wiederholt ermittelten Abstands 1002 zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 und/oder anhand der wiederholt ermittelten Geschwindigkeit des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauge 12.
Demnach besteht die Möglichkeit einer Verwendung einer durch ein Kontaktglas 16 erfassten Bildinformation einer optischen Reflexion des Kontaktglases 16 von einer Oberfläche eines Patientenauges 12 zum Ermitteln des Abstands 1002 zwischen dem Kontaktglas 16 und dem Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases 16 und/oder zum Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kontaktglases 16 relativ zum Patientenauge 12 entlang der optischen Achse 1000 des Kontaktglases 16.
Dabei kann die Steuereinheit 16 dazu eingerichtet sein, ein refraktives chirurgisches Lasersystem 10 mit einem Kontaktglas 16 zur Durchführung eines der oben genannten Verfahren anzusteuern.
Die Figuren 7A und 7B zeigen zwei beispielhafte Wiedergaben von Bildinformationen 700 und 702, welche eine optische Reflexion der Unterseite 16a des Kontaktglases 16 von der Hornhaut 12a des Patientenauges 12 beinhalten, die durch das Kontaktglas transmittiert und mittels der Bilderfassungseinheit 20 erfasst wurde. Die dargestellten Wiedergaben der Bildinformationen 700 und 702 können beispielsweise entsprechend mittels des Anzeigeelements 18 an den Benutzer ausgegeben werden, sodass dieser den Andockvorgang des Kontaktglases 16 an das Patientenauge 12 steuern und/oder überwachen kann.
Die beiden Bildinformationen 700 und 702 unterscheiden sich darin, dass diese bei unterschiedlichen Abständen des Kontaktglases 16 vom Patientenauge 12 erfasst wurden. Die Bildinformation 700 in Figur 7A wurde dabei bei einem größeren Abstand des Kontaktglases 16 vom Patientenauge 12 erfasst, als die Bildinformation 702.
Die Bildinformationen 700 und 702 beinhalten dabei Informationen über die durch das Kontaktglas 16 transmittierten Lichtwellen. Entsprechend sind im Hintergrund zentral die Pupille und umliegend Teile der Iris des Patientenauges 12 zu erkennen. Dabei ist zu erkennen, dass für die Durchführung des Verfahrens nicht notwendigerweise eine fokussierte Abbildung der Hornhaut oder der Iris erforderlich ist. Des Weiteren ist in den Bildinformationen als heller Ring die Reflexion eines Lichtmusters 706 zu erkennen, welches ringförmig ausgebildet ist und durch die ringförmige Lichtquelle 22 am Kontaktglas 16 bereitgestellt wird. Bei größerem Abstand des Kontaktglases 16 vom Patientenauge 12 (Bildinformation 700 und Figur 7A) ist dabei die Reflexion des Lichtmusters 706 und des Kontaktglases 16 in der Bildinformation 700 kleiner, als bei geringerem Abstand (Bildinformation 702, Figur 7B).
Anhand der ermittelten lateralen Ausdehnung der Reflexion des Kontaktglases 16 und insbesondere des Lichtmusters 706 kann sodann, wie oben erläutert, der Abstand 1002 des Kontaktglases 16 vom Patientenauge 12 bestimmt werden. Eine größere laterale Ausdehnung indiziert dabei im Allgemeinen einen geringeren Abstand 1002. Optional kann ein Übereinstimmen der Reflexion des Kontaktglases 16 bzw. des Lichtmusters 706 mit dem äußeren Rand der Bildinformation auf ein Vorliegen eines Kontakts des Kontaktglases 16 mit der Hornhaut 12a des Patientenauges 16 hinweisen. Beispielsweise kann durch die Steuereinheit 19 eine Markierung 708 ausgegeben werden, welche die ermittelte laterale Ausdehnung des Kontaktglases 16 in den Bildinformationen kennzeichnet.
Außerdem zeigen die Figuren 7A und 7B neben der Wiedergabe der Bildinformationen jeweils einen grafischen Indikator 710, welcher den Abstand des Kontaktglases 16 vom Patientenauge 12 indiziert. Der grafische Indikator 710 ist dabei als Balkenanzeige ausgestaltet, wobei die „Füllhöhe“ des Balkens ein Maß für den ermittelten Abstand 1002 zwischen Kontaktglas 16 und Patientenauge 12 repräsentiert. Je höher die Füllhöhe des Balkens ist, desto größer ist auch der ermittelte Abstand. Daher ist etwa in Figur 7A aufgrund des größeren Abstands 1002 die Füllhöhe des Balkens größer, als in Figur 7B bei kleinem Abstand 1002. Der grafische Indikator 710 kann dem Benutzer des Lasersystems das Steuern und/oder Überwachen des Abstands 1002 und/oder des Andockvorgangs erleichtern. Bezugszeichenliste
10 refraktives chirurgisches Lasersystem
12 Patientenauge
12a Hornhaut
14 Patient
15 Liege
16 Kontaktglas
16a Unterseite des Kontaktglases
17 Femtosekundenlaser
18 Anzeigeelement
19 Steuereinheit
20 Bilderfassungseinheit
21 Positionierungseinheit
22 Lichtquelle
24 Schwenkvorrichtung
26 Schwenkarm
28 Operationsmikroskop
300, 400, 500, 600 Verfahren
302 - 608 Verfahrensschritte
700, 702 Bildinformationen
706 Lichtmuster
708 laterale Ausdehnung der Reflexion des Kontaktglases
710 grafischer Indikator
1000 optische Achse des Kontaktglases
1002 Abstand zwischen Kontaktglas und Patientenauge
1004 z-Richtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (300) zum Ermitteln eines Abstands (1002) zwischen einem Kontaktglas (16) und einem Patientenauge (12), das Verfahren (300) umfassend die Schritte:
- Erfassen (302) einer Bildinformation (700) einer optischen Reflexion des Kontaktglases (16) von einer Oberfläche des Patientenauges (12) durch das Kontaktglas (16);
- Bestimmen (304) einer lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) senkrecht zu einer optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700);
- Bestimmen des Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700).
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 , wobei die laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700) ein Maß für einen Winkelbereich und/oder einen Raumbereich ist, welchen die Reflexion des Kontaktglases (16) in den Bildinformationen (700) einnimmt.
3. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die bestimmte laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700) indirekt proportional zum Abstand (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) ist.
4. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktglas (16) eine Lichtquelle (22) aufweist und dazu eingerichtet ist, ein Lichtmuster (706) mittels der Lichtquelle (22) bereitzustellen, und wobei das Bestimmen der lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) senkrecht zur optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700) ein Bestimmen der lateralen Ausdehnung des Lichtmusters (706) in der Bildinformation (700) umfasst.
5. Verfahren (300) gemäß Anspruch 4, wobei eine laterale Ausdehnung der Lichtquelle (22) ein festes Verhältnis zur lateralen Ausdehnung des Kontaktglases (16) aufweist.
6. Verfahren (300) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Lichtquelle (22) derart ausgestaltet ist, dass das Lichtmuster (706) einen Umriss und/oder eine äußere Begrenzung und/oder eine Umrandung des Kontaktglases (16), optional einer Unterseite (16a) des Kontaktglases (16), kenntlich macht.
7. Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Bestimmen der lateralen Ausdehnung des Lichtmusters in der Bildinformation ein Bestimmen eines Abstands zwischen zwei vorbestimmten Punkten und/oder Elementen des Lichtmusters umfasst.
8. Verfahren (300) gemäß Anspruch 7, wobei die vorbestimmten Punkte und/oder Elemente als ein jeweiliges Zentrum eines vorbestimmten Punktes und/oder Elementes und/oder als ein Punkt maximaler Helligkeit des vorbestimmten Punktes und/oder Elementes vorbestimmt sind.
9. Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Lichtmuster (706) optional einen Ring und/oder ein Vieleck und/oder ein Gitter aufweist.
10. Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Lichtmuster (706) im Spektralbereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich des infraroten Lichts bereitgestellt wird.
11 . Verfahren (400) zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Kontaktglases (16) relativ zu einem Patientenauge (12), das Verfahren (400) umfassend:
- Ermitteln (402) eines Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) mittels eines Verfahrens (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt;
- Ermitteln (404) einer Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt;
- Bestimmen (406) der Geschwindigkeit des Kontaktglases (16) relativ zum Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) anhand der ermittelten Abstände des Kontaktglases (16) vom Patientenauge (12) und der ermittelten Zeitdauer.
12. Verfahren (500) zur Vorbereitung einer refraktiven chirurgischen Behandlung eines Patientenauges (12) mittels eines Lasersystems (10), das Verfahren (500) umfassend:
- Ermitteln (502) eines Abstands (1002) zwischen einem Kontaktglas (16) des Lasersystems (10) und dem Patientenauge (12) gemäß einem Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 10;
- Ausgeben (504) einer Information betreffend den ermittelten Abstand (1002) an einen Benutzer des Lasersystems (10).
13. Verfahren (500) gemäß Anspruch 12, wobei das Ausgeben der Information betreffend den ermittelten Abstand (1002) an den Benutzer ein Anzeigen eines grafischen Indikators (710) mittels eines Anzeigeelements (18) umfasst, wobei der grafische Indikator (710) dem Benutzer ein Ablesen und/oder Einschätzen des Abstands (1002) ermöglicht.
14. Verfahren (500) gemäß Anspruch 13, wobei der grafische Indikator (710) eine Balkenanzeige mit variablem Füllstand aufweist, wobei der Füllstand der Balkenanzeige den ermittelten Abstand (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse des Kontaktglases (16) indiziert.
15. Verfahren (600) zum zumindest teilweise automatisierten Andocken eines Kontaktglases (16) an ein Patientenauge (12), das Verfahren (600) umfassend:
- wiederholtes Ermitteln (602) eines Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) mittels eines Verfahrens (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; und/oder
- wiederholtes Ermitteln (604) einer Geschwindigkeit des Kontaktglases (16) relativ zum Patientenauge (12) mittels eines Verfahrens (400) gemäß Anspruch 11 ;
- Annähern (606) des Kontaktglases (16) an das Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16); und
- Regeln (608) des Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) und/oder Regeln der Geschwindigkeit des Kontaktglases (16) relativ zum Patientenauge (12) anhand des wiederholt ermittelten Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) und/oder anhand der wiederholt ermittelten Geschwindigkeit des Kontaktglases (16) relativ zum Patientenauge (12).
16. Verwendung einer durch ein Kontaktglas (16) erfassten Bildinformation (700) einer optischen Reflexion des Kontaktglases (16) von einer Oberfläche eines Patientenauges (12) zum Ermitteln des Abstands (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) und/oder zum Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kontaktglases (16) relativ zum Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16).
17. Steuereinheit (19), welche dazu eingerichtet ist, ein refraktives chirurgisches Lasersystem (10) mit einem Kontaktglas (16) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche anzusteuern.
18. Refraktives chirurgisches Lasersystem (10) mit einem Kontaktglas (16), das Lasersystem (10) umfassend:
- eine Bilderfassungseinheit (20), welche dazu eingerichtet ist, eine Bildinformation (700) einer optischen Reflexion des Kontaktglases (16) von einer Oberfläche des Patientenauges (12) durch das Kontaktglas (16) zu erfassen;
- eine Steuereinheit (19), welche dazu eingerichtet ist:
- eine laterale Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) senkrecht zu einer optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700) zu ermitteln; und
- einen Abstand (1002) zwischen dem Kontaktglas (16) und dem Patientenauge (12) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16) anhand der bestimmten lateralen Ausdehnung der optischen Reflexion des Kontaktglases (16) in der Bildinformation (700) zu bestimmen.
19. Refraktives chirurgisches Lasersystem (10) gemäß Anspruch 18, wobei das Lasersystem (10) dazu eingerichtet ist, den Abstand (1002) wiederholt zu bestimmen und optional eine Geschwindigkeit des Kontaktglases (16) relativ zum Patientenauge (12) wiederholt zu ermitteln.
20. Refraktives chirurgisches Lasersystem (10) gemäß Anspruch 19, ferner umfassend ein Anzeigeelement (18), wobei das Lasersystem (10) dazu eingerichtet ist, eine Information betreffend den ermittelten Abstand (1002) an einen Benutzer des Lasersystems (10) mittels des Anzeigeelements (18) auszugeben.
21 . Refraktives chirurgisches Lasersystem (10) gemäß Anspruch 19 oder 20, ferner aufweisend eine Positionierungseinheit (21 ) zur Positionierung des Kontaktglases (16) entlang der optischen Achse (1000) des Kontaktglases (16), wobei das Lasersystem (10) ferner dazu eingerichtet ist, das Kontaktglas (16) mittels der Positionierungseinheit (21 ) automatisiert an das Patientenauge (12) anzunähern und anhand des wiederholt ermittelten Abstands (1002) und/oder der wiederholt ermittelten Geschwindigkeit eine Positionierung des Kontaktglases (12) durch die Positionierungseinheit (21 ) zu regeln.
22. Refraktives chirurgisches Lasersystem (10) gemäß Anspruch 21 , wobei das Lasersystem (10) ferner dazu eingerichtet ist, das Kontaktglas (16) automatisiert an das Patientenauge (12) anzudocken.
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Inventor name: WEYHAUSEN, ANDREAS

Inventor name: LEHNORT, MARCO

Inventor name: GRAU, JAN

Inventor name: REINSTEIN, DAN Z.