EP4676415A1 - Temperaturmessanordnung und steuervorrichtung für ein uv-laser basiertes system zur fehlsichtigkeitskorrektur oder für ein femtosekunden-laser basiertes system, ein solches system, verfahren zur bereitstellung von steuerdaten, und verfahren zur fehlsichtigkeitskorrektur oder zum crosslinking oder zum laserinduzierten ändern des brechungsindex - Google Patents

Temperaturmessanordnung und steuervorrichtung für ein uv-laser basiertes system zur fehlsichtigkeitskorrektur oder für ein femtosekunden-laser basiertes system, ein solches system, verfahren zur bereitstellung von steuerdaten, und verfahren zur fehlsichtigkeitskorrektur oder zum crosslinking oder zum laserinduzierten ändern des brechungsindex

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Publication number
EP4676415A1
EP4676415A1 EP24710725.3A EP24710725A EP4676415A1 EP 4676415 A1 EP4676415 A1 EP 4676415A1 EP 24710725 A EP24710725 A EP 24710725A EP 4676415 A1 EP4676415 A1 EP 4676415A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
temperature
data
processing
based system
Prior art date
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Pending
Application number
EP24710725.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Deutsch
Ingo Wundrich
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 EP4676415A1 publication Critical patent/EP4676415A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A61F9/00804—Refractive treatments
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    • A61F2009/00842—Permanent Structural Change [PSC] in index of refraction; Limit between ablation and plasma ignition
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861—Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00872—Cornea

Definitions

  • Temperature measuring arrangement and control device for a UV laser-based system for correcting ametropia or for a femtosecond laser-based system such a system, method for providing control data, and method for correcting ametropia or for crosslinking or for laser-induced changing of the refractive index
  • the invention relates to a temperature measuring arrangement and a control device for a UV laser-based system for correcting ametropia, which is designed to generate and emit laser light and to process a processing area of a sample to be processed with the laser light.
  • the invention further relates to such a system, a method for providing control data for thermal optimization of a treatment using a UV laser-based system for correcting ametropia, a method for providing and adapting control data, a computer program product and a method for correcting ametropia.
  • Lasers are the preferred choice for operations such as refractive surgery on the human eye. These can be used to remove tissue, for example to modify the curvature of the cornea. However, when tissue is removed using laser ablation, the tissue in the treatment area and the tissue surrounding the tissue being treated also heats up. If tissue temperatures rise above a critical value, the coagulation temperature, the tissue can coagulate. Since this can lead to complications such as haze formation in the case of an eye, an increase in the temperature of the tissue above the coagulation temperature should be avoided. This can be taken into account before the actual treatment in a treatment plan or therapy plan, independent of the actual treatment.
  • a local Flattening of a temperature profile can be achieved. Introduced heat energy diffuses away from the local treatment area into other areas of the eye and is distributed. Another possibility is to actively cool the eye, preferably the treatment area to be treated. In addition, a temperature curve in the tissue during irradiation can be numerically simulated and taken into account.
  • US 2012/ 0 150 160 Al presents a device for laser surgery with two operating modes, which are suitable for cutting the cornea or for rejoining it.
  • a thermal camera is used to measure the infrared radiation emitted by the cornea and, depending on this, the pulse energy is reduced or another position is moved for irradiation.
  • a processing area is cooled by an air flow, which can also be controlled by means of a thermal camera-based measurement of the processing area.
  • the object of the present invention is therefore to provide a temperature measuring arrangement and a control device for a UV laser-based system for correcting refractive errors, such a system, a method for providing control data and a method for correcting refractive errors, which shorten the treatment time.
  • the temperature measuring arrangement comprises at least one temperature sensor for detecting a temperature signal representing the temperature of the processing area, wherein the temperature sensor has at least one point sensor and an optical imaging system that projects the measuring light onto the at least one point sensor.
  • the above object is achieved by the invention for the UV laser-based system for correcting refractive errors mentioned at the outset in that it comprises such a temperature measuring arrangement and a laser light source generating the laser light, a scanning device moving the laser light in a sample area and at least one control device, wherein the The control device is designed to control the laser light source and/or the scanning device depending on the temperature signal of the temperature measuring arrangement.
  • the invention for the method for providing control data mentioned at the outset comprises the following method steps: b) detecting measuring light emitted from a processing area of a sample with a point-shaped temperature sensor, c) generating and providing a temperature signal representing the temperature of the processing area by the point-shaped temperature sensor, and d) creating control data, wherein the control data are created and provided as a function of the temperature signal.
  • the invention solves the above problem for the control device mentioned at the outset in that it comprises a temperature measuring arrangement according to the invention, wherein the control device is designed to control a laser light source of the system and/or a scanning device of the system depending on the temperature signal of the temperature measuring arrangement, and wherein the control device is designed to control a UV laser-based system for correcting ametropia according to control data, wherein the control data were obtained by the method according to the invention for providing control data.
  • the computer program product according to the invention is designed, when executed on a UV laser-based system according to the invention for correcting ametropia, to carry out a method according to the invention for providing control data.
  • the devices and methods according to the invention can be improved by further features. Unless otherwise stated, the further features are each advantageous on their own and can be combined with one another as desired. In this case, further features that are described solely for the device can be transferred to a corresponding embodiment of the method according to the invention. Method features can also be transferred to a corresponding device.
  • the processing area is the area to which the scanning device directs the processing beam path.
  • the processing beam path is the path of the laser light specified by the optical elements in the system. Only when the method for correcting ametropia is carried out does the laser light propagate along the processing beam path and the processing area corresponds to the area that is processed in a processing step.
  • the sample can be ablated by a laser, for example.
  • the sample can be an object to be processed, preferably an eye to be operated on, or a calibration or adjustment object.
  • the processing area is precisely the area where tissue will be removed when a single laser pulse hits this area.
  • the processing area can, by way of example and not by way of limitation, have a diameter of 1 mm.
  • the processing area may be broader, for example as the area in which pulses ablate tissue over the entire processing time.
  • the latter area is called the scanning area.
  • the scanning area may, for example, be approximately one order of magnitude larger than the processing area.
  • the size of a measuring range of the point-shaped temperature sensor or the point sensor can also be larger than a spot diameter of the laser light of the UV laser-based system for correcting ametropia.
  • the size of the measuring range can not be defined by the focus size of the laser light (processing light) of the laser light source, but can also have a diameter that is twice or three times as large as the spot diameter (also: diameter of the focus or double beam waist) of the laser light of the UV laser-based system for correcting ametropia.
  • the temperature of an area can be determined that is larger than the processing area, in particular twice as large or three times as large as the processing area defined by the laser light of the laser light source (and focusing optics, which are not explained in more detail here).
  • the spot diameter used i.e. the size of the focus or the double beam waist, can preferably be between 0.4 mm and 2 mm.
  • the spot diameter can particularly preferably be between 0.6 mm and 0.8 mm.
  • a larger measuring range is associated with a less specific measurement, since the average is taken over a larger spatial area.
  • control data can include coordinate data representing a processing area. If a processing area is addressed in the course of describing the process for providing control data, this is equivalent to the corresponding coordinate data and is not to be understood as an area processed during the refractive error correction.
  • the solutions according to the invention therefore have the advantage that the temperature in the processing area can be determined, i.e. calculated, simulated or measured.
  • a temperature from the areas surrounding the processing area is not calculated or measured. It is therefore possible to make statements for the processing area only as to whether the critical temperature at which coagulation occurs has already been reached or will be reached (immediately) according to the control data during further processing. This statement can be used to answer the question of whether the ablation can be carried out by another laser pulse in the processing area.
  • the Planning data is generated depending on the measured temperature of the processing area.
  • a further advantage is that the devices and methods are independent of varying parameters such as different tissue parameters, different ambient temperatures and/or the humidity of the environment. Adaptation to a change in these parameters is only made indirectly via the temperature determined in the processing area.
  • the planning data can also be generated in such a way that when they are carried out, as much tissue as possible can always be removed in the processing area before the coagulation temperature is reached.
  • a temperature signal provided within the UV laser-based system for correcting vision defects can, for example, be read by a controller as an input parameter. If the temperature signal is provided externally, it can, for example, be used to initiate active cooling and/or humidification. Cooling and/or humidification can be controlled based on the temperature signal.
  • the temperature measuring arrangement comprises at least one beam-deflecting and wavelength-selective optical element, wherein the wavelength-selective optical element is designed to combine a detection beam path of measuring light emitted from the processing area with a processing beam path of the laser light.
  • An alternative embodiment can provide for the detection light to be propagated analogously to the processing light via a second scanner system.
  • Such an embodiment can thus comprise two beam paths with respective scanners.
  • the scanners of both beam paths can be synchronized with one another, so that the temperature is actually measured in the processing area in which processing will take place.
  • a combination or combining of the beam paths of laser light and measuring light can be an overlap of both beam paths, or the approximate overlap of both beam paths.
  • the wavelength-selective element can be a dichroic mirror or a beam combiner.
  • the wavelength-selective element preferably separates the laser light from the measuring light, wherein the laser light preferably has a wavelength that lies in the ultraviolet spectral range (UV).
  • the laser light can be transmitted by the wavelength-selective element and the measuring light can be reflected. This approach allows for simple implementation if the Temperature measuring arrangement is retrofitted.
  • the opposite laser light is reflected, measuring light is transmitted
  • the opposite can be easier to implement for optical and procedural reasons, since a coating design is less complex and easier to produce if the shorter-wave radiation component is reflected and the longer-wave radiation component is transmitted.
  • the measuring light preferably has a wavelength that is in the near infrared or infrared spectral range. Wavelengths from approx. 800 nm to a few micrometers are used here as an example and not exclusively.
  • Blackbody radiation emitted by the sample is particularly preferably used to determine the temperature. A maximum of this blackbody radiation can be between 3pm and 7pm, more preferably between 2pm and 5pm.
  • the beam path of the measuring light can be arranged collinearly to the beam exit of the laser light, the beam path of the laser light always ends in every processing area from which the measuring light also propagates to the temperature measuring arrangement. Both measuring and laser light can be rasterized or scanned by the scanning device over the sample or the eye.
  • the wavelength-selective element is preferably a plane-parallel plate with a corresponding coating for the transmission or reflection of the spectral components to be separated.
  • the wavelength-selective element can also preferably have an anti-reflection coating for the light to be transmitted, so that the light to be transmitted experiences negligible losses when passing through the wavelength-selective element.
  • the temperature measuring arrangement can further comprise an optical beam offset compensation element which is designed to compensate for a beam offset of the laser light (if the wavelength-selective element transmits the measuring light: of the measuring light) introduced by the wavelength-selective optical element.
  • the measuring light also passes through the beam offset compensation element and is offset laterally so that the laser light and the measuring light propagate collinearly to each other
  • the beam offset compensation element can be a plane-parallel plate. Since the laser light and the measuring light have different wavelengths, different offsets are achieved when passing through the beam offset compensation element. In a further embodiment, this can be compensated by the wavelength-selective element On the sample side, i.e. on a side of the wavelength-selective element facing the sample, the beam paths for manipulation and detection are already offset from one another. The beam paths can thus run parallel to one another and be arranged at a distance from one another. Such an offset can be compensated by the beam offset compensation element, which has a different refractive index for the different wavelengths and thus introduces a different offset.
  • the difference in the offset of the two beam paths introduced in this way can correspond to the offset on the wavelength-selective element, so that on the sample side of the beam offset compensation element the beam paths of the laser light and the measuring light are identical. Both beam paths can run collinearly on the sample side of the beam offset compensation element.
  • the temperature sensor of the temperature measuring arrangement can comprise at least one point sensor and an optical imaging system that images the measuring light onto the at least one point sensor.
  • the temperature sensor comprises no more than 20, preferably no more than 16, more preferably less than or equal to 4 pixels, i.e. 1, 2 or 3 pixels.
  • the temperature sensor is therefore not a thermal camera.
  • the temperature sensor does not allow a spatially resolved temperature profile to be determined with a single measurement.
  • a point sensor does not measure the temperature of the entire sample, but only of a part of the sample. Furthermore, the small number of pixels of the point sensor can significantly speed up the reading of the pixels.
  • this sub-area is the processing area and a point-by-point temperature measurement of the sample can be carried out.
  • the point sensors according to the invention can be read with a readout rate of up to 500 Hz, preferably up to 1000 Hz and more preferably with readout rates greater than 1000 Hz. A raster or scanning temperature determination can thus be carried out very quickly.
  • the point sensor is preferably a point-shaped photodetector, i.e. a photodetector with just one pixel. Point-shaped photodetectors with a few pixels, for example up to 20 pixels, can also be used.
  • the aforementioned imaging system can consist of a lens or comprise at least one lens. Preferably, the at least one lens is optimized for the NIR or IR range. Preferably, the photodetector is optimized in its spectral sensitivity, particularly preferably for the NIR or IR range with wavelengths between approximately 2pm and 5pm.
  • the UV laser-based system for correcting refractive errors comprises at least one embodiment of a previously described temperature measuring arrangement.
  • the temperature signal can be transferred from the temperature measuring arrangement to the control device, i.e. made available to the latter.
  • the control device can be designed to read the temperature signal, interpret it and optionally convert it for further calculation.
  • the control device can also be designed to use the temperature signal as a parameter of a calculation rule and to generate at least one control signal depending on the temperature signal.
  • the control signal can be generated in particular before the start of a treatment. It can be stored in a volatile or non-volatile memory. Only when the control signal is transmitted, for example, from the control device to the laser light source and/or the scanning device, can the laser light source, the scanning device or both be controlled by means of the control signal.
  • control device can provide the control signal outside the system.
  • control signals can be referred to as internal control signals or external control signals.
  • the external control signals can be used, for example, to control parameters that cannot be changed by the system itself. This may require external devices such as a temperature controller, a humidity controller or a spray controller, all of which can influence the ambient conditions of the sample. For example, a sample can be actively cooled by lowering the ambient temperature or by emitting a spray (mist) in the area around the sample.
  • the UV laser-based system for correcting refractive errors can be further improved by arranging the beam-deflecting, wavelength-selective optical element between the laser light source and the scanning device in a beam path of the laser light or by inserting it into the beam path of the laser light.
  • the scanning device can comprise at least one scanning mirror that reflects at least one wavelength range of the laser light and one wavelength range of the measuring light. This has the advantage that both the laser light and the measuring light can be redirected in the scanning device with the lowest possible losses.
  • the scanning device can comprise a prism rotating around the processing beam path and a prism rotating around the processing beam path together with the prism and with an adjustable distance to the Prism-positioned scanning mirror.
  • the scanning device can comprise at least two scanning mirrors that can be rotated or tilted about different axes.
  • the UV laser-based system for correcting refractive errors can also comprise another beam-deflecting, wavelength-selective optical element.
  • This optical element can be designed to spectrally separate the analysis light generated in the sample from the laser light and the measuring light.
  • the wavelength ranges of the laser light, the measuring light and a wavelength range of the analysis light preferably differ from one another.
  • the system also has an analysis device for determining material data representing the material of the processing area, wherein the analysis device is designed to receive the analysis light, evaluate it and provide the material data.
  • the further beam-deflecting, wavelength-selective optical element is preferably arranged between the laser light source and the scanning device, so that the analysis light and the corresponding beam path along which the analysis light propagates always originate from the processing area of interest at the time.
  • the analysis light can be fluorescent light, which is generated by irradiating the sample with excitation light.
  • Other wavelength ranges of the analysis light are also conceivable.
  • the further wavelength-selective optical element can be arranged in the beam path of the laser light, or in the beam path of the measuring light that is already separated from the laser light by the wavelength-selective optical element.
  • the wavelength-selective optical element can preferably reflect the analysis light and the measuring light, i.e. have a spectral band that reflects both wavelength ranges. Such an arrangement can be advantageous because it does not generate any further beam offset in the beam path of the laser light.
  • the control device of the UV laser-based system for correcting refractive errors can be designed to vary, depending on the temperature signal, at least one processing parameter from the list of parameters, preferably stored in advance in the system for correcting refractive errors, comprising: coordinates of a selected processing area of the sample; at least one beam parameter of the laser light source; and at least one environmental parameter.
  • the control device can further comprise a data processing device which can be designed to vary at least one processing parameter from the list of parameters, preferably stored in advance in the system for correcting ametropia, depending on the temperature signal.
  • the data processing device can allow processing parameters to be adapted to the temperature value depending on the temperature value and to store this change in the control data.
  • the control data can thus represent processing steps in such a way that Execution during the actual treatment the critical temperature in the processing area is not reached.
  • the control data thus allow, once executed, thermally optimized processing of a sample.
  • the data processing device can be part of the control device or provided separately.
  • the control device can also be provided by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • the method for providing control data introduced above generates control data that can represent a processing plan purely by way of example and not by way of limitation.
  • the method therefore represents neither a surgical procedure nor a therapeutic procedure or a cosmetic procedure, but rather a method that allows a surgical procedure to be planned based on the data obtained with this method.
  • control data does not include any method step that produces or creates a surgical, therapeutic or cosmetic effect on the human or animal body.
  • the control data generated by the method merely represents one or more instructions for action.
  • the temperature of the processing area is recorded and/or provided. Recording the temperature of surrounding areas is avoided, so that only temperature information for the processing area is available.
  • the temperature can thus be recorded quickly and at a high readout rate, for example at 500 Hz, preferably with a readout rate greater than 500 Hz, more preferably greater than 1000 Hz.
  • the readout can be further accelerated by using point sensors or point-shaped sensors with a few pixels (1 to 20) to generate the temperature signal.
  • the control data generated in the process can preferably be saved. Saving can be temporary or permanent. Saving has the advantage that the generated control data can be accessed at any time.
  • the control data can represent a processing plan, which in turn can include a schedule of individual processing steps.
  • the processing steps can represent a treatment sequence.
  • the control data can also represent a single treatment instruction. If the control data represents several processing steps, these can be sorted chronologically in the control data according to the time of execution.
  • the control data can include sequence data that represents the sequence or order of the different processing steps. This sequence data makes it possible, for example, to include a processing step, which can preferably be referenced using a pointer or a reference, multiple times in the process by reference. Purely as an example, a temperature can be recorded multiple times or continuously in the treatment process.
  • the size of the control data can be fixed or variably expandable.
  • the data format of the control data is irrelevant and can vary from system to system and can be supplemented, for example, by parity or check bits or by encryption.
  • Each processing step can be represented by a data array, whereby several data arrays can form a data set of the control data.
  • Each data array can also have a large number of data segments in which, purely by way of example and not by way of limitation, a parameter, its initial value, its value to be set or a necessary change to the parameter can be stored.
  • Each data array can include any number of so-called flags, i.e. individual bits that can be set by writing a 1 into this bit.
  • each data array, in particular each data segment can include an "activated" flag. If this flag is not set, the corresponding parameter represented by this data segment can be ignored when the control data is executed, so that it is retained unchanged and not changed.
  • this can further comprise the method steps c1) comparing the temperature represented by the temperature signal with a threshold value representing a maximum permissible threshold temperature; and c2) recording threshold value data in the data set, wherein the threshold value data represents at least the information as to whether the temperature signal exceeds the threshold value; wherein the method steps c1) and c2) are carried out after the method step c).
  • a comparison of temperature signal and threshold value can be carried out in a calculation before the treatment.
  • the control data therefore contains information about whether the threshold temperature has been mathematically reached in the processing area. This has the advantage that undesirable damage to the tissue of a sample that is to be treated based on the control data is avoided. To avoid this, the control data can contain instructions for action that can directly or indirectly prevent the threshold temperature from being reached.
  • the threshold value data can also be represented by a single bit. If this is set, the relation (temperature of the processing area > threshold temperature) can prevail in the processing area, for example and not limited to this.
  • data can also be stored that represents the temperature difference between the temperature in the processing area and the threshold temperature, i.e. a relative indication of how many degrees the threshold temperature has been exceeded. This can be used to decide in the control data which measures are to be taken.
  • the data set can contain data representing an active instruction to take action if the threshold temperature has been exceeded by a certain value, or a passive one. Data representing instructions for action if the exceedance is small, for example and not restrictive ⁇ 0.5 °K.
  • test specimen whose temperature can be adjusted and/or monitored can be introduced into a processing area and the temperature of the test specimen can be determined using the method.
  • the control data generated contains the information that it has been exceeded. It can therefore be checked whether the method reliably detects that the threshold temperature has been reached, can indicate that it has been exceeded using the control data and, if necessary, indicates a correct temperature difference.
  • this can further comprise the following method steps: a) sending control signals to a scanning device, wherein the control signals represent a sequential approach to a predetermined plurality of spatially separated processing areas by means of the scanning device; and c3) recording matrix data in the control data, wherein the matrix data represents at least one sorting of the plurality of processing areas according to the temperature of the respective processing areas, wherein method step a) is carried out chronologically before method step b) and method step c3) is carried out chronologically after method step c).
  • the temperature distribution can therefore serve as a decision-making aid in planning processing that can be carried out as quickly as possible and with the same number of processing steps at the lowest possible temperature reached after the processing steps.
  • Such a method can be regarded as a thermal measuring method, whereby this is not coupled to a subsequent ablation or processing of a body.
  • the thermal measuring method can comprise all method steps described in this disclosure in any combination.
  • a corresponding device i.e. an arrangement at least comprising scanners and point sensors, can therefore be used as a thermal measuring instrument without the laser operating in ablation mode.
  • a thermal measuring instrument can be self-sufficient and separate, or provided as part of a laser system.
  • Such a thermal measuring instrument can have all of the device features of the temperature measuring arrangement or the UV laser-based system for correcting refractive errors described in this disclosure.
  • the use of such a thermal measuring instrument is advantageous because it can be used to create a thermal map (temperature map) of the cornea before the start of the ablation, on the basis of which a decision can be made purely by way of example as to whether and/or where and/or when the ablation can be started.
  • thermal measurements -- as mentioned above -- can be performed during ablation as a control.
  • auxiliary processing areas can be selected, which are arranged around the target processing area, preferably in a ring around it, more preferably equidistant from one another, in order to approximate a temperature of the target processing area, i.e. to estimate it from the (in the present example) three measurements of the temperature of the auxiliary processing areas. It is also conceivable that any number of auxiliary processing areas is selected and their temperature is measured in order to determine a temperature of a target processing area surrounded by these auxiliary processing areas.
  • This method can also be carried out as a test method by using a test specimen that has a known temperature distribution or a known temperature profile. With such a test specimen, on the one hand, the correct determination of the temperature distribution can be checked and, on the other hand, a planned processing sequence based on the temperature distribution can be planned.
  • Process step c3) can be carried out directly after process step c) or after process step c2).
  • the spatially separated processing areas do not adjoin one another.
  • Approaching means setting the scanning unit to a corresponding processing area.
  • the method can be further improved by reading out previously stored material data and/or reading in material data entered by a user and/or determining material data and further comprising the following method step: c4) recording the material data and/or recording parameter change data calculated from the material data in the control data, wherein the material data and/or the parameter change data contain at least the information about a material-dependent processing parameter and/or about at least one Represent the parameter change necessary to achieve a constant processing parameter, whereby process step c4) is carried out after process step c).
  • This embodiment of the method thus makes it possible to adapt the control data to a material and/or to material properties and/or a material change of the sample to be processed and to take into account the influence of the material and/or its properties on the processing.
  • Such an adaptation makes it possible to generate the control data in such a way that when executed, it allows the sample to be processed, in particular the processing area, to be processed as shortly as possible before the coagulation temperature is reached.
  • the material data can, for example, represent an ablation rate and/or a coagulation temperature for the corresponding material or tissue to be processed.
  • the material data can also represent a water content of the tissue and in particular its degree of drying out (for example of the cornea when it is exposed after cutting a flap).
  • the material data thus allow a reliable forecast of the expected processing progress with given parameters, whereby the parameter change data makes it possible to compensate for a change in the processing progress due to changed material data.
  • This compensation can be achieved, for example, by adjusting other parameters, which also influence the processing progress, to the changes in the material data.
  • the drying out of the tissue in the processing area occurs approximately linearly, a processing speed can be kept constant despite this drying out by making a correspondingly complementary linear change in one or more other parameters.
  • the drying out can thus be incorporated into the planning of a vision correction and represented by the control data.
  • the material or type of fabric can be known in advance. This can also be read from a memory. Alternatively or additionally, the material data can be determined by previously modeling the processing areas and the removal rate already achieved there. In addition to differing removal rates, a permitted maximum temperature can also depend on the material or fabric and differ for different processing areas.
  • excitation light can be irradiated onto the processing area, which stimulates fluorescence in the tissue there.
  • the fluorescence light thus generated, generally analysis light, if this was not generated by fluorescence, for example, can be spectrally separated from the measurement light and detected by means of another wavelength-selective optical element.
  • the fluorescence signal can change and the corresponding parameters can be extracted from it.
  • the removal rate in the unit of length or volume per processing pulse
  • the removal rate may fall by 10%.
  • a repetition rate of the processing laser may be increased by 10%, also purely by way of example.
  • the repetition rate of the processing laser can be represented by the control data.
  • Process step c4) is carried out after process step c), i.e. optionally the above-mentioned process step c2) or the process steps c1) to c3) can be carried out before process step c4).
  • a threshold temperature (which can correspond to the coagulation temperature) was avoided according to the control data.
  • this limitation in the processing of a sample can be circumvented under certain conditions. For example, while maintaining strict safety limits, it is possible to heat areas of a sample that are to be removed in subsequent processing steps up to and beyond the coagulation temperature. Although the corresponding area of the sample is damaged in these cases, this damaged area is removed during the further course of processing.
  • a corresponding embodiment of the method according to the invention for providing control data comprises e1) reading out previously stored sample volume data and/or reading in sample volume data provided by a user; e2) reading out previously stored removal data and/or reading in removal data provided by a user, wherein the removal data represents a removal rate; e3) determining, preferably calculating, a total number N of processing steps based on the sample volume data and the removal data; e4) determining a difference between the total number N of processing steps and a predetermined number Nnorm of processing steps in the standard range, wherein in the standard range according to control data a predicted temperature of the sample is always lower than a maximum permissible temperature of the sample represented by a threshold value; and e5) the inclusion of sequence data in the control data, wherein the sequence data represents a temporal sequence of (NN n orm) processing steps to be carried out outside the standard range and N nO rm within the standard range.
  • This embodiment of the method for providing control data has the advantage that processing of a sample can be
  • the sample volume data can represent a volume of the sample to be ablated, i.e. removed.
  • This sample volume data can be read out (preferably from a memory) or made available.
  • the data can be made available, for example, after remote planning, preferably via an ophthalmological data management system.
  • the removal data represent how much material can be removed/removed with a single pulse or shot of a processing laser. This removal data can be determined, for example, using the previously described embodiment of the method for providing control data.
  • the removal data are preferably calculated theoretically and can represent a calculated removal rate.
  • the total number N indicates how many pulses/shots are required in total to completely remove the material to be removed according to the control data, whereby the extent of the sample volume along a propagation direction of the laser light can preferably be decisive here, i.e. a thickness of the material to be removed.
  • the thickness of the sample volume represented by the sample volume data is divided by the removal rate and the total number N of processing steps is obtained.
  • the material can also be damaged according to the control data resulting from this design of the planning process, since the previously damaged tissue can be removed with the help of the remaining ablation pulses in the normal range.
  • the damage to the tissue is therefore only accepted for those areas that are to be removed anyway according to the control data.
  • this is only possible if the total number N exceeds the number N nO rm.
  • the number (N- N nO rm) of processing steps can thus be exempt from a limitation of the temperature of the processing area.
  • these (NN nO rm) processing steps can be marked as being ahead of the N nO rm processing steps.
  • control data generated by the method can represent at least one treatment sequence and/or at least one treatment instruction from the following list:
  • control data can thus contain the above treatment sequences or treatment instructions in any combination and/or order, so that when the control data is executed, a sample can be processed according to the control data.
  • the N nO rm processing steps within the standard range are carried out either directly after the (N-Nnorm) processing steps outside the standard range, or after a delay during which the sample cools down by diffusion of heat within it.
  • the control device can be designed to provide action data representing action instructions of a UV laser-based system for correcting ametropia based on control data that can be read by the control device.
  • the control device can thus be implemented purely by software and, for example, be executed locally away from the UV laser-based system for correcting ametropia based on a remote workstation or in a cloud.
  • Such a control device can provide the action data in a format that can be read and interpreted purely by way of example by a controller of the laser light source and/or the scanning device.
  • the computer program product can be executed on any computer, any computing unit or any integrated circuit (FPGA; field programmable gate array) and embodies a method comprising the following To carry out method steps: receiving a temperature signal which represents the temperature of the processing area determined by means of a point-shaped temperature sensor; and creating control data, wherein the control data are created and provided as a function of the temperature signal.
  • FPGA field programmable gate array
  • this comprises: the method steps a) and c3); and/or the reading out of previously stored material data and/or the reading in of material data entered by a user and/or the determination of material data and the method step c4); and/or the method steps e1) to e5); and/or the method steps c1) and c2).
  • Each of the above-mentioned embodiments of the method for providing control data can provide control data to be used in a method for correcting refractive errors.
  • the method for correcting refractive errors in a human eye comprises the following method steps: e6) detecting measuring light emitted from a processing area of the human eye with a point-shaped temperature sensor, e7) generating and providing a temperature signal representing the temperature of the processing area by the point-shaped temperature sensor, e8) creating control data representing method steps of the refractive error correction, wherein the control data are created depending on the temperature signal, and e9) controlling a UV laser-based system for correcting refractive errors and carrying out the refractive error correction on the human eye according to the control data.
  • control data can be determined and/or corrected according to a method for providing and adapting control data during a visual impairment correction and/or provided for controlling the laser light source and/or for controlling the scanning device.
  • a first processing step is carried out according to initial control data.
  • the initial control data can be provided in advance, for example stored.
  • This processing step comprises at least the provision of a laser pulse from a laser light source, which processes a processing area of a sample area according to the initial control data.
  • new control data is provided according to a method for providing control data and the initial control data is adapted based on this.
  • the vision correction method is also applicable to other types of human or animal tissue, such as skin layers, muscle tissue or bone tissue. It can also be applied to artificial tissue or tissue taken for test or training purposes (ie in vitro).
  • the system's UV laser can be used be replaced by other suitable laser types, for example infrared or short-pulse lasers, whose wavelength and/or pulse energies are adapted to the tissue being treated.
  • the spectral range of the measuring light can also be shifted for other tissues (bone tissue can be heated more strongly, for example). Accordingly, the optical system that images the measuring light and the temperature sensor can be adapted to the changed spectral range of the measuring light.
  • the method for providing control data can be used, which involves sequentially approaching a predetermined number of spatially separated processing areas and recording matrix data in the control data in order to determine a temperature distribution of the sample.
  • the next layer of the sample can then be removed based on the determined temperature distribution in accordance with adapted control data.
  • processing is advantageously started in the processing area that has the lowest temperature in the temperature distribution.
  • Geometric aspects of the temperature distribution can also be taken into account when planning further processing, for example time-efficient scan patterns can be taken into account in the provision or in the adaptation of the control data. It is also possible to save the temperatures of the individual processing areas (e.g. internally) and thus create a "map" of the temperature distribution (temperature map). This map can also be continuously updated. Such a design of the process for providing and adapting control data can be used in efficient Algorithms can be used to determine the location/position of the next pulses, for example in adaptive sorting processes.
  • Non-volatile storage medium on which a computer program product according to the invention is stored.
  • This storage medium can be an optical, magnetic or electrically operating storage medium, for example a CD, DVD, Blu-Ray, HDD, SDD, RAM, ROM, EPROM or a similar storage medium.
  • a temperature measuring arrangement for a femtosecond laser-based system for corneal crosslinking (CXL) or for laser-induced change of the refractive index (LIRIC: laser-induced refractive index change) is conceivable, wherein the femtosecond laser-based system is designed to generate and emit laser light and to process a processing area of a sample to be processed with the laser light, wherein the temperature measuring arrangement comprises at least one temperature sensor for detecting a temperature signal representing the temperature of the processing area, and wherein the temperature sensor has at least one point sensor and an optical imaging system that projects measuring light onto the at least one point sensor.
  • Such a temperature measuring arrangement can further comprise at least one beam-deflecting and wavelength-selective optical element for the corresponding wavelength range of the femtosecond laser, wherein the wavelength-selective optical element can be designed to combine a detection beam path of measuring light emitted from the processing region with a processing beam path of the laser light.
  • Such a temperature measuring arrangement can further comprise an optical beam offset compensation element which is designed to compensate for a beam offset of the laser light introduced by the wavelength-selective optical element.
  • a corresponding femtosecond laser-based system for corneal crosslinking or for laser-induced changes in the refractive index can thus comprise the following devices: a temperature measuring arrangement as described above; a femtosecond laser light source generating the laser light; a scanning device moving the laser light in a sample region; and at least one control device, wherein the control device can be designed to control the femtosecond laser light source and/or the scanning device depending on the temperature signal of the temperature measuring arrangement.
  • Such a femtosecond laser based system for comeal crosslinking or for laser-induced change of the refractive index can further comprise a beam-deflecting, wavelength-selective optical element between the femtosecond laser light source and the Arrange the scanning device in a processing beam path of the laser light or provide it so that it can be inserted into the processing beam path of the laser light.
  • Such a scanning device of the system described above can comprise at least one scanning mirror which reflects at least one wavelength range of the laser light and one wavelength range of the measuring light.
  • Such a femtosecond laser-based system for comeal crosslinking or for laser-induced changes in the refractive index can further comprise a further beam-deflecting wavelength-selective optical element which is designed to spectrally separate analysis light generated in the sample from the laser light and the measuring light, wherein the wavelength ranges of the laser light and the measuring light and a wavelength range of the analysis light differ from one another and wherein the system further comprises an analysis device for determining material data representing a material of the processing area, wherein the analysis device is designed to receive the analysis light, evaluate it and provide the material data.
  • the femtosecond laser-based system can also be designed to vary at least one processing parameter, preferably stored in advance in the system for correcting refractive errors (as described above for the UV laser-based system), depending on the temperature signal.
  • the method described herein for providing control data for thermal optimization of a treatment using a UV laser-based system for correcting refractive errors can be used as an alternative to thermal optimization in comeal crosslinking or in laser-induced changes in the refractive index, whereby in both cases it comprises the same method steps, optionally adapted to the femtosecond laser source.
  • the described method for providing and adapting control data for the UV laser-based system can be transferred to a femtosecond laser-based system.
  • a control device for a femtosecond laser-based system for corneal crosslinking or for laser-induced changes in the refractive index is conceivable.
  • This can comprise a temperature measuring arrangement as described above, wherein the control device is designed as a femtosecond laser light source of the system and/or a scanning device of the System in dependence on the temperature signal of the temperature measuring arrangement and wherein the control device is designed to control a femtosecond laser based system for comeal crosslinking or for laser-induced changing of the refractive index according to control data which was obtained by a method for providing control data described herein.
  • control data representing process steps of the corneal crosslinking or the laser-induced change of the refractive index, wherein the control data are created depending on the temperature signal;
  • a computer program product which, when executed on a femtosecond laser-based system for comeal crosslinking or for laser-induced changing of the refractive index, is designed to execute a method for providing control data for comeal crosslinking or for providing control data for laser-induced changing of the refractive index.
  • Crosslinking and laser-induced changes in the refractive index of comeal tissue can be understood as the treatment of comeal tissue with low-energy plasma. These methods use in particular the multi-photon absorption of 2 to 6 photons. Here, the surrounding tissue can still heat up sufficiently, especially in volume treatments where a large number of pulses are applied. Laser-induced changes in the refractive index (Laser-induced refractive Index Change (LIRIC)) and comeal crosslinking (CXL) are two possible applications of such treatment with low-energy plasma. Another preferred embodiment of CXL is plasma-mediated agent-free CXL.
  • LIRIC Laser-induced refractive Index Change
  • CXL comeal crosslinking
  • Another preferred embodiment of CXL is plasma-mediated agent-free CXL.
  • Typical wavelengths for treating corneal tissue with low-energy plasma that have proven themselves preclinically are, for example and not limited to, 400 nm, 405 nm or 810 nm for LIRIC or, more generally, 800 nm to 1100 nm.
  • typical wavelengths are, for example and not limited to, 525 nm or 760 nm.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the temperature measuring arrangement
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of the UV laser-based system according to the invention for correcting refractive errors
  • Fig. 3 is a schematic representation of a further embodiment of the UV laser-based system according to the invention for correcting refractive errors
  • Fig. 4 is a schematic representation of a further embodiment of the UV laser-based system according to the invention for correcting refractive errors
  • Fig. 5 is a schematic representation of the method for providing control data
  • Fig. 6 is a schematic representation of part of an embodiment of the method for providing control data.
  • Fig. 7 is a schematic representation of part of a further embodiment of the method for providing control data.
  • Fig. 1 shows a possible exemplary and non-limiting embodiment of the temperature measuring arrangement 100 according to the invention.
  • the temperature measuring arrangement 100 comprises a housing 101 and an inlet opening 103 provided in this housing 101, through which measuring light 110 can be coupled into the housing 101.
  • the temperature measuring arrangement 100 also comprises a temperature sensor 107.
  • the temperature sensor 107 has an optical imaging system 105 and a point sensor 107a.
  • the temperature sensor further comprises an electrical circuit board 107b, which purely schematically has several integrated circuits and conductor tracks and is designed to operate and/or evaluate the electrical signals of the point sensor 107a.
  • the point sensor 107a is preferably a photodetector.
  • the point sensor 107a preferably comprises a single pixel 107c. This allows the point sensor 107a to be read very quickly, which in turn enables a high readout frequency.
  • the temperature sensor 107 generates a temperature signal 120, which represents a temperature T of a processing area of a sample to be processed.
  • the temperature signal 120 can be provided via a signal line 101a from the temperature measuring arrangement 100 and is shown purely schematically in Fig. 1.
  • the point sensor 107a can have an array of 2x2, or 3x3, or 4x4 pixels 107c, wherein according to the invention these pixels 107c are designed to determine the temperature signal 120 and not to spatially resolve a temperature distribution.
  • the temperature measuring arrangement 100 is therefore not a thermal camera, but a point-measuring arrangement for determining the temperature T.
  • An array of several pixels 107c can make it possible to use the focus of the measuring light 110 completely for determining the temperature signal, since the achievable spot diameters in the focus are wavelength-dependent and larger wavelengths are associated with larger spot diameters.
  • the inlet opening 103 is merely a recess 103a, which in other embodiments can also be a window that protects an interior region 109 of the temperature measuring arrangement 100 from external influences such as dust and/or liquid.
  • the measuring light 110 is in particular infrared or near-infrared light 110a, which is actively emitted by a sample based on the temperature T thereof, without the sample having to be manipulated externally for this purpose.
  • the optical imaging system 105 shown in Fig. 1 is purely an example of a lens 105a designed, i.e. optimized, for the infrared or near-infrared light 110a.
  • This lens 105a focuses the measuring light 110 on the point sensor 107a.
  • the focus of the measuring light 110 is preferably completely imaged on the pixel or pixels 107c.
  • the optical imaging system 105 can also be designed as a mirror or a combination of at least one mirror and at least one lens.
  • a UV laser-based system for correcting vision defects 200 is described below with reference to Fig. 2 to Fig. 4.
  • Basic aspects of the UV laser-based system for correcting vision defects 200 are identical for all three of the embodiments shown in Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4, whereby the temperature measuring arrangement 100 used in each case differs for the three embodiments.
  • the schematic illustrations of different embodiments of the UV laser-based system shown in Fig. 2 to Fig. 4 can be transferred to embodiments not shown of a femtosecond laser-based system for comeal crosslinking or for laser-induced changes in the refractive index.
  • the basic structure of the system shown can be adopted, whereby a necessary adaptation of reflective and also transmissive elements of the laser system during a transition from a UV laser based system to a femtosecond laser based system.
  • the temperature measuring arrangement 100 Since the temperature measuring arrangement 100 operates in a predetermined wavelength range that is independent of the processing laser, no change to the temperature measuring arrangement 100 is necessary per se. Only elements such as a wavelength-selective optical element 293 (described below) that interact with the processing laser require a corresponding adaptation.
  • the UV laser-based system for correcting refractive errors 200 is shown schematically and comprises a temperature measuring arrangement 100 according to the invention, a laser light source 220 which generates laser light 221, a scanning device 240 which is designed to move the laser light 221 in a sample region 281 of a sample 280 and a control device 260.
  • the control device 260 is connected to the laser light source 220, the scanning device 240 and the temperature measuring arrangement 100 and is particularly designed to control the laser light source 220 and/or the scanning device 240 depending on the temperature signal 120 of the temperature measuring arrangement 100.
  • the laser light source 220 comprises a UV laser, corresponding optical elements for directing its radiation and a laser controller, which will not be discussed further here. Since the laser light source 220 provides laser light 221 in the ultraviolet spectral range, the transmission of the same preferably takes place along a processing beam path 223 whose immediate surroundings are evacuated.
  • the vacuum tubes, corresponding windows and other necessary vacuum technology required for this are not shown in the schematic representation of Figures 2 to 4 for the sake of clarity.
  • the processing beam path 223 is shown by a dot-dash line.
  • the scanning device 240 comprises two scanning mirrors 241, which perform a rotational movement 243 about a respective rotation axis 245.
  • the rotation axes 245 of the two scanning mirrors 241 are preferably oriented perpendicular to one another, so that the combination of the rotational movements 243 of the two scanning mirrors 241 makes it possible to move the processing beam path 223 within a scanning area 247 on the sample 280.
  • the scanning area 247 results from a first deflection direction 249, which extends into the plane of the drawing, and a second deflection direction 251. After alignment of the sample 280, the scanning area 247 preferably corresponds to the sample area 281.
  • an alternative scanning device 253 is also shown, which comprises a deflection prism 255 which executes a rotational movement 243 and a scanning mirror 241 which executes a linear movement 257.
  • a deflection prism 255 which executes a rotational movement 243
  • a scanning mirror 241 which executes a linear movement 257.
  • three possible positions of the processing beam path 223 are shown on the sample 280.
  • These processing areas 290 can be controlled by the scanning device 240 (or the alternative scanning device 253 or another embodiment of a scanning device not shown), with all adjacent processing areas 290 forming the scanning area 247.
  • a first 290a, a second 290b and a third processing area 290c are shown in Fig. 2.
  • a temperature T prevails in each work area 290, with thermal radiation being emitted from the processing area depending on the temperature T.
  • a portion of this thermal radiation also referred to as measuring light 110, passes along a detection beam path 291 through the scanning device 240 to a wavelength-selective optical element 293.
  • This wavelength-selective optical element 293 is, for example, a dichroic beam splitter.
  • the laser light 221 has a wavelength li as or a wavelength range ALi as that differs from a wavelength Xmess or a wavelength range AXmess of the measuring light 110.
  • the scanning mirrors 241 reflect both A ⁇ i as and ALmess-
  • the detection beam path 291 is thus spatially separated from the processing beam path 223 at the wavelength-selective optical element 293, wherein the detection beam path 291 is shown with a dotted line and coincides with the processing beam path 223 from the sample 280 to the wavelength-selective optical element 293.
  • the schematic representation of the figures simplifies the processing beam path 223 and the detection beam path 291 into a line. Since the laser light 221 has a very low divergence, but the thermal radiation of NIR or IR radiation from the sample 280 occurs in the half-space, the detection light 110 propagates in a divergent light cone, the size of which depends, for example, on the equipment of the scanning device 240. This light cone is shown schematically in Fig. 2 and in an alternative wavelength-selective element 293a.
  • the alternative wavelength-selective element 293a uses the different geometry of laser light 221 and measuring light 110 and separates both by means of a curved mirror 293b, which has an opening 293c.
  • the laser light 221 can pass through this opening 293c to the sample 280, whereas the measuring light 110 is focused by the curved mirror 293b onto the point sensor 107a.
  • the wavelength-selective element 293 shown here and the alternative Wavelength-selective elements 293a are purely exemplary possibilities for separating the laser light 221 from the measuring light 110.
  • the (alternative) wavelength-selective element 293 (293a) is arranged behind the scanning device 240 as seen from the sample 280. This has the advantage that the scanning device 240 moves the processing beam path 223 together with the detection beam path 291 in the scanning area 247 of the sample 280. Regardless of which processing area 290 is controlled by the scanning device 240, the measuring light 110 is always guided from exactly the same processing area 290 to the temperature measuring arrangement 100 in which the processing beam path 223 also ends.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the UV laser-based system for correcting vision defects 200 according to the invention with a temperature measuring arrangement 100 which comprises an optical beam offset compensation element 310.
  • This makes it possible to compensate for a beam offset A of the laser light 221 introduced by the wavelength-selective optical element 293. This is achieved by a corresponding orientation of the optical beam offset compensation element 310, whereby the laser light 221 can be guided back to an original propagation path 225 of the laser light 221.
  • the optical beam offset compensation element 310 has a wave-independent refractive index n(L), so that the wavelength-selective optical element 293 and the optical beam offset compensation element 310 can be arranged as shown in order to superimpose the processing beam path 223 with the detection beam path 291.
  • a first beam offset Al can be selected for the measuring light 110 and a second beam offset A2 for the laser light 221. Due to the wavelength-dependent refraction of the optical beam offset compensation element 310, both beam paths are combined at an exit point 311 and run collinearly to one another.
  • the beam offset A of the laser light 221 can be negligible and the UV laser-based system for correcting ametropia 200 can be operated without the optical beam offset compensation element 310.
  • Fig. 4 schematically shows a further embodiment of the UV laser-based system according to the invention for correcting refractive errors 200 with a further beam-deflecting wavelength-selective optical element 410, which is designed to spectrally separate analysis light 411 of a wavelength L generated in the sample 280 from the measurement light 110.
  • the analysis light 411 can be, for example, fluorescent light, wherein fluorescence of the material 481 is excited in a material 481 of the sample 280 by excitation light (not shown).
  • the excitation light (not shown) can be emitted via the processing beam path 223 or laterally under a Angle to the processing beam path 223 into the processing area 290.
  • a further optical wavelength-selective element (not shown) coupling in the analysis light is arranged in the system 200, preferably, but not restrictively, in the processing beam path 223.
  • the wavelength ranges of the laser light Aü as , the measuring light AXm eS s and a wavelength range of the analysis light AA an differ from one another.
  • the material 481 of the processing area 290 of the sample 280 emits the analysis light 411 in the direction of the scanning device 240.
  • the analysis light 411 propagates up to the wavelength-selective optical element 293 collinearly with the laser light 221 and collinearly with the measuring light 110 along the processing beam path 223 and also the detection beam path 291 and is separated from the laser light 221 together with the measuring light 110.
  • the further beam-deflecting wavelength-selective optical element 410 separates the measuring light 110, which propagates further to the temperature measuring arrangement 100, from the analysis light 411.
  • An analysis device 413 is provided for detecting the analysis light 411. This can be designed to determine and provide material data 415, wherein the material data 415 represents the material 481 (and its properties) in the processing area 290.
  • the material data 415 are shown schematically in Fig. 4.
  • the analysis device 413 can thus receive the analysis light 411, evaluate it and provide the material data 415 based on the analysis light 411.
  • the measuring light 110 is drawn with a dotted line, the laser light 221 with a dot-dashed line and the analysis light 411 with a dot-dot-dashed line. Furthermore, for the sake of clarity, the beam paths are drawn next to each other and not superimposed.
  • Fig. 5 to 7 show schematic flow charts to explain the method for providing control data 510.
  • the control data 510 is provided in a planning phase.
  • the control data 510 can be provided during the measurement of a test body (not shown), preferably adjustable in its temperature and/or temperature distribution. If a test body is used, the methods can be understood as test methods that allow the correct function of the method and/or the device to be checked.
  • control data can also be part of a method for providing and adapting control data. This is not discussed in the figures.
  • Fig. 5 three basic process steps S100, S200 and S300 are shown, which can be supplemented by further optional process steps.
  • the optional process steps are indicated with a apostrophe (') and, for the sake of clarity, are summarized in subprograms UP.
  • the subprograms are shown schematically in Fig. 6 and 7.
  • step S100 measuring light 110 emitted from a processing area of a sample is detected with a point-shaped temperature sensor 107a (also: point sensor). In this step, for example, an electrical signal is generated.
  • a point-shaped temperature sensor 107a also: point sensor
  • the point sensor 107a In the subsequent method step S200, the point sensor 107a generates a temperature signal 120, which represents the temperature T of the processing area 290. This temperature signal 120 is then preferably provided.
  • control data 510 are created. These control data 510 are created in the method depending on the temperature signal 120.
  • this can only comprise the method steps S200' and S300'.
  • method step S200' either a temperature signal 120 is generated from a previously measured, stored and retrieved temperature T of the processing area 290 or a previously stored temperature signal 120 is accessed directly. This temperature signal 120 is also provided.
  • method step S300' the control data 510 are created. This control data 510 is created in the method as a function of the temperature signal 120, whereby the temperature signal does not require a measurement of the temperature in comparison to method step S300.
  • the method steps S200' and S300' can thus be carried out on any computer or a similar computing unit such as an FPGA.
  • a further advantageous embodiment of the method comprises the method steps S90', S291' and TU and is described schematically in Fig. 5 and Fig. 6.
  • control signals 610 are sent which are suitable for controlling a scanning device 240.
  • the control signals 610 represent a sequential approach to a predefined plurality of spatially separated processing areas 290 by means of the scanning device 240.
  • matrix data 620 are included in the control data 510.
  • method step TU it is only checked whether all processing areas 290 of the previously defined plurality of spatially separated processing areas 290 have been approached. If this is not the case, method step S90' is carried out again and another processing area 290 is approached. If TU is answered in the affirmative, method step S300 is then carried out and the control data 510 is created. In method step S291', the control data 510 can thus be supplemented sequentially. In other embodiments of the method, the determined temperature values 120 of the plurality of processing areas 290 can be added together in a further method step, ie in a block to the control data 510. Between the process steps S90' and S291', the process steps S100 and S200 are also carried out. This means that a temperature value 120 is determined and provided for each processing area 290.
  • the matrix data 620 represent at least one sorting of the plurality of processing areas 290 according to the temperature T of the respective processing areas 290
  • the method can also contain the method steps S210' and S220'.
  • method step S210' previously stored material data 520 is read out and/or material data 520 entered by a user is read in and/or material data 520 is determined.
  • method step S210' can thus be carried out completely on any computer or any computing unit.
  • either the material data 520 or parameter change data 530 calculated from the material data 520, or both, are included in the control data 510, wherein the material data 520 and/or the parameter change data 530 represent at least the information about a material-dependent processing parameter 540 and/or about at least one parameter change 550 necessary to achieve a constant processing parameter 540.
  • the embodiments of the method described so far can optionally be transferred to a femtosecond laser-based system.
  • the method according to the invention can be supplemented by the subroutine UP2. This comprises the method steps S311' to S315'.
  • sample volume data 710 are read out and/or sample volume data 710 provided by a user are read in.
  • the sample volume data 710 can represent a volume to be ablated or removed in a vision correction, for example from the cornea of a human eye.
  • the sample volume data 710 thus preferably represent a three-dimensional volume.
  • ablation data 720 can, for example, represent an ablation rate 721.
  • the ablation rate 271 can, for example, be specified in the unit microliters or nanometers per laser pulse.
  • a total number N of processing steps is calculated based on the sample volume data and the removal data.
  • the thickness of the sample volume represented by the sample volume data is divided by the removal rate and the total number N of processing steps necessary to remove the entire thickness is obtained.
  • a query is made as to whether the total number N of processing steps is greater than a predefined number Nnorm of processing steps in the standard range.
  • control data 510 is suitable for controlling a UV laser-based system for correcting vision defects, it is necessary to avoid situations that damage the tissue being treated, even with or using the control data 510.
  • limit values of the cornea material must be observed. All conditions in which this is fulfilled are within the normal range.
  • a critical factor is the temperature of the tissue, which should not reach a coagulation temperature.
  • the coagulation temperature is between approx. 50 °C and approx. 60 °C.
  • the risk of permanent tissue damage increases if a temperature > 40° is reached over a longer period of time. If a specific temperature is specified for the coagulation temperature, this must be considered or specified in connection with an exposure time.
  • a number Nnorm of processing steps in the standard range is specified or determined as a precaution. These processing steps in the standard range therefore represent the Nnorm last processing steps until the desired result is achieved.
  • limit values can be exceeded in processing steps before these last processing steps, even if this leads to damage to the processed tissue or the directly surrounding tissue.
  • the damaged tissue is subsequently ablated, i.e. in the subsequent processing steps.
  • the Nnorm processing steps in the norm range then ensure that previously damaged tissue is subsequently removed.
  • a difference between the total number N of processing steps and a predetermined number Nnorm of processing steps in the standard range is determined in method step S314'.
  • a predicted parameter in particular a predicted temperature of the sample in the processing area, is always smaller than a maximum permissible parameter, such as a maximum permissible temperature of the sample.
  • sequence data 730 are included in the control data 510, wherein the sequence data 730 represents a temporal sequence of (N-Nnom) processing steps to be carried out outside the standard range and Nnorm within the standard range. If the control data 510 is executed by a control unit, the N nO rm processing steps within the standard range can take place directly after the (N-Nnorm) processing steps outside the standard range, or after a delay during which the sample cools down by diffusion of heat within it.
  • the following method steps S230' and S240' can be carried out, which can be carried out after the method step S200.
  • the temperature signal is compared with a threshold value representing a maximum permissible threshold temperature.
  • threshold value data are included in the control data 510, the threshold value data representing at least the information as to whether the temperature signal 120 exceeds the threshold value.
  • the control data 510 created by the method can comprise at least one treatment sequence and/or at least one treatment instruction.
  • Possible treatment sequences are varying parameters of the laser light depending on exceeding the threshold value of the temperature T in order to reduce the heat input into the sample 280; and/or varying parameters of the laser light 221 depending on the material data 520 and/or depending on the parameter change data 530; and/or determining the processing area 290 of the plurality of spatially separated processing areas 290 with the lowest temperature T represented by the temperature signal 120 and declaring this processing area 290 as the start processing area; and/or determining a sequence of the processing areas 290, wherein the individual processing areas 290 are sorted according to their determined temperature T, and/or carrying out (N-Nnorm) processing steps outside the standard range and subsequently carrying out Nnorm processing steps within the standard range.
  • the control data 510 can be fed into or provided to a control device 260 so that the control device 260 can control the UV laser-based system for correcting refractive errors 100 according to the control data 510. It is also conceivable that a control device 260 provided in the system for correcting refractive errors 100 independently generates the control data 510 or independently corrects the control data 510 and thus adapts it to a course of treatment. Unforeseen variations in the course of treatment, such as an unexpectedly high temperature in a processing area 290, can thus be recognized and reacted to accordingly to protect the patient.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmessanordnung (100) und eine Steuervorrichtung (260) für ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder für ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking (CXL) oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex (LIRIC), welches ausgestaltet ist, Laserlicht (221) zu generieren und auszustrahlen und einen Bearbeitungsbereich (290) einer zu bearbeitenden Probe (280) mit dem Laserlicht (221) zu bearbeiten, ein solches System (200) und ein Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten. Erfindungsgemäß können Lösungen aus dem Stand der Technik hinsichtlich Geschwindigkeit und Verlässlichkeit optimiert werden, indem die Temperaturmessanordnung (100) wenigstens einen Temperatursensor (107) zur Erfassung eines die Temperatur (T) des Bearbeitungsbereiches (290) repräsentierenden Temperatursignals (120) umfasst, und wobei der Temperatursensor (107) wenigstens einen Punktsensor (107a) und ein Messlicht (110) auf den wenigstens einen Punktsensor (107a) abbildendes optisches Abbildungssystem (105) aufweist. Das erfmdungsgemäße Verfahren ermöglicht eine schnelle temperaturabhängige Anpassung der Steuerdaten (510) an sich verändernde Bearbeitungsbedingungen.

Description

Temperaturmessanordnung und Steuervorrichtung für ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur oder für ein Femtosekunden-Laser basiertes System, ein solches System, Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten, und Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur oder zum Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex
Die Erfindung betrifft eine Temperaturmessanordnung und eine Steuervorrichtung für ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur, welches ausgestaltet ist, Laserlicht zu generieren und auszustrahlen und einen Bearbeitungsbereich einer zu bearbeitenden Probe mit dem Laserlicht zu bearbeiten. Die Erfindung betrifft ferner ein solches System, ein Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten zur thermalen Optimierung einer Behandlung mittels eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur, ein Verfahren zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten, ein Computerprogrammprodukt und ein Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur.
In Operationen, beispielsweise zur refraktiven Chirurgie am menschlichen Auge werden bevorzugt Laser verwendet. Mit diesen kann Gewebe abgetragen, beispielsweise eine Krümmung der Hornhaut, bzw. der Cornea, modifiziert werden. Bei einem Gewebeabtrag durch Laserablation heizt sich jedoch auch das Gewebe im Bearbeitungsbereich und das, dem gerade bearbeiteten Gewebe umliegende Gewebe auf. Wenn Gewebetemperaturen über einen kritischen Wert, die Koagulationstemperatur, ansteigen, kann eine Koagulation des Gewebes auftreten. Da dies zu Komplikationen wie im Fall eines Auges zu Hazebildung führen kann, ist eine Temperaturerhöhung des Gewebes über die Koagulationstemperatur zu vermeiden. Dies kann bereits vor der eigentlichen Behandlung in einem Bearbeitungsplan bzw. Therapieplan unabhängig von der eigentlichen Behandlung berücksichtigt werden.
Es ist wünschenswert, den Vorgang der Laserablation so schnell wie möglich durchzuführen, sodass ein Kompromiss zwischen einem schnellen Bearbeitungsvorgang mit hohen Bearbeitungsenergien oder Pulsraten bei einer Gewebetemperatur unter der Koagulationstemperatur möglich ist. Zudem sind aufgrund vorherrschender und sich unterscheidender Umgebungsbedingungen oder patientenspezifischer Effekte Sicherheitsmargen der Bearbeitungsparameter notwendig, welche eine Fehlsichtigkeitskorrektur mittels Laserablation weiter verlangsamen können. Dies ist der Fall, da in bekannten Systemen aufgrund der Sicherheitsmargen eine Abtragung bereits deutlich vor Erreichen der Koagulationstemperatur verlangsamt wird, um den Wärmeeintrag zu verringern. Gegebenenfalls kann eine Abtragung auch abgebrochen werden.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Lösungen bekannt, welche die Temperatur einer zu bearbeitenden Probe absenken können.
So ist es beispielsweise möglich eine Schussreihenfolge eines zur Ablation verwendeten gepulsten Lasers räumlich und/oder zeitlich so zu optimieren, dass mittels Wärmetransport im Gewebe eine lokale Abflachung eines Temperaturprofils erreicht werden kann. Eingebrachte Wärmeenergie diffundiert somit weg vom lokalen Bearbeitungsbereich in andere Bereiche des Auges und verteilt sich. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Auge, bevorzugt den zu bearbeitenden Bearbeitungsbereich aktiv zu kühlen. Zudem kann ein Temperaturverlauf im Gewebe bei Bestrahlung numerisch simuliert und berücksichtigt werden.
So wird in der US 2012/ 0 150 160 Al eine Vorrichtung für eine Laseroperation mit zwei Betriebsmodi vorgestellt, welche geeignet sind, die Cornea zu schneiden oder diese wieder zusammenzufügen.
In der US 11,197,781 B2 wird die Temperatur der Cornea gemessen und in Abhängigkeit davon die Pulsfolgefrequenz, die Pulsamplitude oder die Pulsdauer variiert.
In der US 9,301,876 B2 wird eine Thermalkamera zur Messung der von der Cornea abgestrahlten Infrarotstrahlung genutzt und in Abhängigkeit davon die Pulsenergie verringert oder eine andere Position zu Bestrahlung angefahren.
In der US 2004 / 0 236 392 Al wird ein Bearbeitungsbereich durch einen Luftstrom gekühlt, der auch mittels einer Thermalkamera-basierten Messung des Bearbeitungsbereiches gesteuert werden kann.
Hinsichtlich der oben genannten Lösungen zur Überwachung der Temperatur von Gewebe einer zu bearbeitenden Probe gibt es jedoch weiteren Optimierungsbedarf. Wünschenswert ist es, bestehende Vorrichtungen und Verfahren zur Lehlsichtigkeitskorrektur mittels refraktiver Chirurgie zu beschleunigen. Eine solche Beschleunigung und die daraus resultierende verkürzte Behandlungsdauer kann vorteilhaft sowohl für den Operateur als auch für den Patienten sein und erfordert einen zeitoptimierten vorab erzeugten Behandlungsplan, der Steuerdaten enthält, welche die einzelnen Behandlungsschritte repräsentieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Temperaturmessanordnung und eine Steuervorrichtung für ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur, ein solches System, ein Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten sowie ein Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur zu schaffen, welche die Behandlungsdauer verkürzen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung für die eingangs genannte Temperaturmessanordnung dadurch gelöst, dass die Temperaturmessanordnung wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung eines die Temperatur des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Temperatursignals umfasst, wobei der Temperatursensor wenigstens einen Punktsensor und ein das Messlicht auf den wenigstens einen Punktsensor abbildendes optisches Abbildungssystem aufweist.
Ferner wird die obige Aufgabe durch die Erfindung für das eingangs genannte UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur dadurch gelöst, dass dieses eine solche Temperaturmessanordnung und eine das Laserlicht generierende Laserlichtquelle, eine das Laserlicht in einem Probenbereich bewegende Scanvorrichtung und wenigstens eine Steuervorrichtung umfasst, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist die Laserlichtquelle und/oder die Scanvorrichtung in Abhängigkeit vom Temperatursignal der Temperaturmessanordnung zu steuern.
Die obige Aufgabe wird durch die Erfindung für das eingangs genannte Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten dadurch gelöst, dass dieses die folgenden Verfahrensschritte umfasst: b) Detektieren von von einem Bearbeitungsbereich einer Probe ausgestrahltem Messlicht mit einem punktförmigen Temperatursensor, c) Erzeugen und Bereitstellen eines die Temperatur des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Temperatursignals durch den punktförmigen Temperatursensor, und d) Erstellen von Steuerdaten, wobei die Steuerdaten in Abhängigkeit vom Temperatursignal erstellt sind und bereitgestellt werden.
Die Erfindung löst die obige Aufgabe für die eingangs genannte Steuervorrichtung dadurch, dass diese eine erfindungsgemäße Temperaturmessanordnung umfasst, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist eine Laserlichtquelle des Systems und/oder eine Scanvorrichtung des Systems in Abhängigkeit vom Temperatursignal der Temperaturmessanordnung zu steuern, und wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur gemäß Steuerdaten zu steuern, wobei die Steuerdaten durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten erhalten wurden.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist ausgestaltet, wenn es auf einem erfindungsgemäßen UV-Laser basierten System zur Fehlsichtigkeitskorrektur ausgeführt wird, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten auszufuhren.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und erfindungsgemäßen Verfahren können durch weitere Merkmale verbessert werden. Die weiteren Merkmale sind, sofern nicht anders angegeben, jeweils für sich allein vorteilhaft und beliebig miteinander kombinierbar. Hierbei können weitere Merkmale, die allein für die Vorrichtung beschrieben sind, auf eine entsprechende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen werden. Ebenso können Verfahrensmerkmale auf eine entsprechende Vorrichtung übertragen werden.
Als Bearbeitungsbereich ist jener Bereich zu verstehen, auf den die Scanvorrichtung den Bearbeitungsstrahlengang leitet. Der Bearbeitungsstrahlengang ist als durch die optischen Elemente im System vorgegebener Pfad das Laserlichts zu verstehen. Erst bei Ausführung des Verfahrens zur Fehlsichtigkeitskorrektur propagiert das Laserlicht entlang des Bearbeitungsstrahlenganges und der Bearbeitungsbereich entspricht jenem Bereich, welcher in einem Bearbeitungsschritt bearbeitet wird. In einem solchen Bearbeitungsschritt kann die Probe beispielsweise durch einen Laser ablatiert werden. Die Probe kann ein zu bearbeitendes Objekt sein, bevorzugt ein zu operierendes Auge, oder aber ein Kalibrierungs- oder Justageobjekt. In dieser Offenbarung ist der Bearbeitungsbereich genau der Bereich, an dem bei einem einzelnen auf diesen Bereich auftreffender (LaserjPuls Gewebe abgetragen werden wird. Der Bearbeitungsbereich kann beispielhaft und nicht einschränkend einen Durchmesser von 1mm aufweisen. In anderen Terminologien kann der Bearbeitungsbereich weiter gefasst sein, beispielsweise als der Bereich, in dem über die gesamte Bearbeitungsdauer Pulse Gewebe ablatieren. Im Zuge dieser Offenbarung wird der letztere Bereich Scanbereich genannt. Der Scanbereich kann beispielsweise ca. eine Größenordnung größer sein als der Bearbeitungsbereich.
Alternativ kann die Größe eines Messbereiches des punktförmigen Temperatursensors bzw. des Punktsensors auch größer sein als ein Spotdurchmesser des Laserlichts des UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur. Somit kann die Größe des Messbereiches nicht durch die Fokusgröße des Laserlichts (Bearbeitungslichts) der Laserlichtquelle definiert werden, sondern beispielsweise auch einen Durchmesser aufweisen, welcher doppelt oder dreifach so groß ist wie der Spotdurchmesser (auch: Durchmesser des Fokus bzw. doppelte Strahltaille) des Laserlichts des UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur. Somit kann die Temperatur eines Bereiches ermittelt werden, welcher größer als der Bearbeitungsbereich ist, insbesondere doppelt so groß oder dreimal so groß wie der Bearbeitungsbereich, der durch das Laserlicht der Laserlichtquelle (und fokussierende Optiken, die hier nicht näher erläutert werden) definiert wird.
Der verwendete Spotdurchmesser, d.h. die Größe des Fokus‘ bzw. die doppelte Strahltaille kann bevorzugt zwischen 0,4 mm und 2 mm betragen. Besonders bevorzugt kann der Spotdurchmesser zwischen 0,6 mm und 0,8 mm betragen.
Generell gilt der Zusammenhang, dass ein größerer Messbereich mit einer weniger spezifischen Messung verbunden ist, da über einen größeren räumlichen Bereich gemittelt wird. Je kleiner der Messbereich gewählt wird, umso weniger Informationen über die Temperatur innerhalb der direkten Umgebung des Messbereiches lassen sich aus der Messung extrahieren.
Im Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten findet eine Planung unabhängig von der eigentlichen Behandlung statt. Hierbei können die Steuerdaten einen Bearbeitungsbereich repräsentierende Koordinatendaten umfassen. Wird im Zuge der Beschreibung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten ein Bearbeitungsbereich adressiert so ist dies äquivalent zu den entsprechenden Koordinatendaten und nicht als ein während der Fehlsichtigkeitskorrektur bearbeiteter Bereich zu verstehen.
Die erfindungsgemäßen Lösungen haben somit den Vorteil, dass die Temperatur im Bearbeitungsbereich ermittelt, das heißt beispielsweise berechnet, simuliert, oder gemessen werden kann. Eine Temperatur aus den dem Bearbeitungsbereich umliegenden Bereichen wird erfindungsgemäß nicht berechnet oder gemessen. Somit ist es möglich nur für den Bearbeitungsbereich Aussagen treffen zu können, ob die kritische Temperatur, bei welcher Koagulation auftritt, bereits erreicht wurde oder gemäß den Steuerdaten bei weiterer Bearbeitung (unmittelbar) erreicht sein wird. Diese Aussage kann zur Beantwortung der Frage, ob die Ablation durch einen weiteren Laserpuls im Bearbeitungsbereich durchgeführt werden kann, herangezogen werden. Idealerweise können die Planungsdaten in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Bearbeitungsbereiches generiert werden.
Hierbei werden keine unnötigen Daten betreffend die Temperatur von Bereichen außer dem Bearbeitungsbereich berechnet, aufgenommen oder gemessen. Dies beschleunigt die entsprechenden Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Vorrichtungen und die Verfahren unabhängig von variierenden Parametern wie unterschiedlichen Gewebeparametem, unterschiedlichen Umgebungstemperaturen und/oder der Luftfeuchtigkeit der Umgebung ist. Eine Anpassung an eine Änderung dieser Parameter erfolgt mittelbar nur über die im Bearbeitungsbereich ermittelte Temperatur. Die Planungsdaten können ferner derart generiert sein, dass bei deren Ausführung stets im Bearbeitungsbereich so viel Gewebe abgetragen werden kann wie möglich, bevor die Koagulationstemperatur erreicht wird.
Ein innerhalb des UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur bereitgestelltes Temperatursignal kann beispielsweise von einem Controller als Eingabeparameter eingelesen werden. Wird das Temperatursignal extern bereitgestellt, so kann es beispielsweise dazu genutzt werden eine aktive Kühlung und/oder Befeuchtung zu initiieren. Basierend auf dem Temperatursignal kann eine Kühlung und/oder Befeuchtung gesteuert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Temperaturmessanordnung umfasste diese wenigstens ein strahlumlenkendes und wellenlängenselektives optisches Element, wobei das wellenlängenselektive optische Element ausgestaltet ist einen Detektionsstrahlengang von vom Bearbeitungsbereich ausgestrahlten Messlicht mit einem Bearbeitungsstrahlengang des Laserlichtes zu kombinieren.
Eine alternative Ausgestaltung kann vorsehen, das Detektionslicht analog zum Bearbeitungslicht über ein zweites Scannersystem zu propagieren. Eine solche Ausgestaltung kann somit zwei Strahlengänge mit jeweiligen Scannern umfassen. Zudem kann es in dieser Ausgestaltung vorteilhaft sein, dass die Scanner beider Strahlengänge untereinander synchronisiert sind, so dass die Temperatur tatsächlich in jenem Bearbeitungsbereich gemessen wird, in welchem auch eine Bearbeitung stattfmden wird.
Eine Kombination bzw. das Kombinieren der Strahlengänge von Laserlicht und Messlicht kann eine Überdeckung beider Strahlengänge sein, bzw. das näherungsweise In-Überdeckung-Bringen beider Strahlengänge.
Das wellenlängenselektive Element kann ein dichroitischer Spiegel oder ein Strahlkombinierer sein. Das wellenlängenselektive Element trennt bevorzugt das Laserlicht vom Messlicht, wobei das Laserlicht bevorzugt eine Wellenlänge aufweist, die im ultravioletten Spektralbereich (UV) liegt. In einer möglichen Ausgestaltung kann das Laserlicht vom wellenlängenselektiven Element transmittiert und das Messlicht reflektiert werden. Dieser Ansatz erlaubt eine einfache Realisierung, wenn die Temperaturmessanordnung nachgerüstet wird. Alternativ und insbesondere in einem Neudesign eines Strahlengangs kann aus optischen und verfahrenstechnischen Gründen das Gegenteil (Laserlicht wird reflektiert, Messlicht transmittiert) leichter umsetzbar sein, da ein Beschichtungsdesign weniger komplex und einfacher herzustellen ist, wenn der kurzwelligere Strahlungsanteil reflektiert wird und der langwelligere Strahlungsanteil transmittiert wird. Das Messlicht weist bevorzugt eine Wellenlänge auf, die im nahen infraroten oder im infraroten Spektralbereich liegt. Hierbei werden beispielhaft und nicht abschließend Wellenlängen ab ca. 800 nm bis einige Mikrometer verwendet. Besonders bevorzugt wird von der Probe ausgesandte Schwarzkörperstrahlung zur Ermittlung der Temperatur verwendet. Ein Maximum dieser Schwarzkörperstrahlung kann zwischen 3pm und 7pm, weiter bevorzugt zwischen 2pm und 5pm liegen.
Da der Strahlengang des Messlichts kollinear zum Strahlangang des Laserlichts angeordnet sein kann, endet der Strahlengang des Laserlichts stets in jedem Bearbeitungsbereich, von welchem aus auch das Messlicht zur Temperaturmessanordnung propagiert. Sowohl Mess- als auch Laserlicht können durch die Scanvorrichtung über die Probe oder das Auge gerastert bzw. gescannt werden.
Das wellenlängenselektive Element ist bevorzugt eine planparallele Platte mit einer entsprechenden Beschichtung zur Transmission bzw. Reflexion der zu trennenden spektralen Anteile. Weiter bevorzugt kann das wellenlängenselektive Element eine Antireflexbeschichtung für das zu transmittierende Licht aufweisen, so dass das zu transmittierende Licht beim Durchtritt durch das wellenlängenselektive Element vemachlässigbar kleine Verluste erfährt.
Durch das Überlagern der beiden Strahlengänge kann ein abschnittsweiser gemeinsamer Strahlengang ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Temperaturmessanordnung kann diese ferner ein optisches Strahlversatzkompensationselement umfassen, welches ausgestaltet ist, einen durch das wellenlängenselektive optische Element eingeführten Strahlversatz des Laserlichtes (wenn das wellenlängenselektive Element das Messlicht transmittiert: des Messlichts) zu kompensieren.
Dies hat den Vorteil, dass ein seitlicher Strahlversatz des Laserlichts kompensiert werden kann und dieses nach Passieren des Strahlversatzkompensationselements in seiner ursprünglichen Richtung weiter propagiert.
Auch das Messlicht tritt durch das Strahlversatzkompensationselement hindurch und wird seitlich versetzt, sodass das Laserlicht und das Messlicht kollinear zueinander propagieren
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Strahlversatzkompensationselement eine planparallele Platte sein. Da das Laserlicht und das Messlicht unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, werden bei Durchtritt durch das Strahlversatzkompensationselement unterschiedliche Versätze erreicht. Dies kann in einer weiteren Ausgestaltung dadurch kompensiert werden, dass am wellenlängenselektiven Element probemseitig, d.h. auf einer der Probe zugewandten Seite des wellenlängenselektiven Elements, die Strahlengänge zur Manipulation und zur Detektion bereits versetzt zueinander angeordnet sind. Die Strahlengänge können somit parallel zueinander verlaufen und in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Ein solcher Versatz kann durch das Strahlversatzkompensationselement kompensiert werden, welches für die unterschiedlichen Wellenlängen eine unterschiedliche Brechzahl aufweist und somit einen unterschiedlichen Versatz einführt. Der so eingeführte Unterschied im Versatz beider Strahlengänge kann dem Versatz am wellenlängenselektiven Element entsprechen, so dass auf der Probenseite des Strahlversatzkompensationselements die Strahlengänge des Laserlichts und des Messlichts identisch sind. Beide Strahlengänge können auf der Probenseite des Strahlversatzkompensationselements kollinear verlaufen.
Der Temperatursensor der Temperaturmessanordnung kann wenigstens einen Punktsensor und ein das Messlicht auf den wenigstens einen Punktsensor abbildendes optisches Abbildungssystem umfassen.
Insbesondere umfasst der Temperatursensor nicht mehr als 20, bevorzugt nicht mehr als 16, weiter bevorzugt weniger oder gleich 4 Pixel, d.h. 1, 2 oder 3 Pixel. Der Temperatursensor ist somit keine Thermokamera. Der Temperatursensor erlaubt es ferner nicht, mit einer einzigen Messung ein ortsaufgelöstes Temperaturprofd zu ermitteln.
Dies ist vorteilhaft, da mit einem Punktsensor nicht die Temperatur der gesamten Probe erfasst wird, sondern lediglich eines Teilbereiches der Probe. Ferner kann die geringe Anzahl von Pixeln des Punktsensors das Auslesen der Pixel deutlich beschleunigen.
Insbesondere ist dieser Teilbereich der Bearbeitungsbereich und es kann eine punktuelle Temperaturerfassung der Probe erfolgen. Mit der erfmdungsgemäßen Lösung ist eine hohe Auflösung von kleiner 1 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, möglich. Ferner können die erfmdungsgemäßen Punktsensoren mit einer Ausleserate von bis zu 500 Hz, bevorzugt bis zu 1000 Hz und weiter bevorzugt mit Ausleseraten größer als 1000 Hz ausgelesen werden. Eine rasternde oder scannende Temperaturermittlung ist somit sehr schnell durchführbar.
Der Punktsensor ist bevorzugt ein punktförmiger Photodetektor, d.h. ein Photodetektor mit lediglich einem Pixel. Auch punktförmige Photodetektoren mit wenigen Pixeln, beispielsweise bis zu 20 Pixeln können verwendet werden. Das zuvor erwähnte abbildende System kann aus einer Linse bestehen oder wenigstens eine Linse umfassen. Bevorzugt ist die wenigstens eine Linse optimiert für den NIR oder IR-Bereich. Bevorzugt ist der Photodetektor in seiner spektralen Empfindlichkeit optimiert, besonders bevorzugt für den NIR oder IR-Bereich mit Wellenlängen zwischen ca. 2pm und 5pm.
Das erfindungsgemäße UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur umfasst wenigstens eine Ausgestaltung einer zuvor beschriebenen Temperaturmessanordnung. In einer Ausgestaltung kann das Temperatursignal von der Temperaturmessanordnung an die Steuervorrichtung übergeben werden, d.h. dieser bereitgestellt werden. Die Steuervorrichtung kann ausgestaltet sein das Temperatursignal einzulesen, dieses zu interpretieren und optional zur weiteren Berechnung zu konvertieren. Die Steuervorrichtung kann ferner ausgestaltet sein das Temperatursignal als Parameter einer Rechenvorschrift zu verwenden und in Abhängigkeit des Temperatursignals wenigstens ein Steuersignal zu generieren. Das Steuersignal kann insbesondere vor einem Beginn einer Behandlung generiert werden. Es kann in einem flüchtigen oder nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden. Erst wenn das Steuersignal beispielsweise von der Steuervorrichtung an die Laserlichtquelle und/oder die Scanvorrichtung übermittelt wird, kann mittels des Steuersignals die Laserlichtquelle, die Scanvorrichtung oder beide gesteuert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung das Steuersignal außerhalb des Systems bereitstellen. Zur Unterscheidung können die Steuersignale als interne Steuersignale bzw. externe Steuersignale bezeichnet werden.
Die externen Steuersignale können beispielsweise zur Steuerung von Parametern verwendet werden, die nicht vom System selbst verändert werden können. Hierfür können externe Vorrichtungen wie ein Temperaturregler, ein Feuchtigkeitsregler oder ein Sprühstoßregler notwendig sein, welche allesamt auf Umgebungsbedingungen der Probe Einfluss nehmen können. So kann eine Probe beispielsweise aktiv gekühlt werden, indem die Umgebungstemperatur abgesenkt oder ein Sprühstoß (Nebel) im Bereich um die Probe abgegeben wird.
Das UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur kann weiter verbessert werden, indem das strahlumlenkende, wellenlängenselektive optische Element zwischen der Laserlichtquelle und der Scanvorrichtung in einem Strahlengang des Laserlichts angeordnet oder in den Strahlengang des Laserlichts einbringbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass der Detektionsstrahlengang stets zusammen mit dem Bearbeitungsstrahlengang durch die Scanvorrichtung hindurchtritt und beide Strahlengänge zusammen und zeitgleich von der Scanvorrichtung abgelenkt werden oder ablenkbar sind. Ein Nachregeln des Detektionsstrahlenganges an einen geänderten Bearbeitungsstrahlengang ist somit nicht notwendig. Es kann somit stets die Temperatur jenes Bearbeitungsbereiches ermittelt werden, auf welchem der von der Scanvorrichtung abgelenkte Bearbeitungsstrahlengang endet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Scanvorrichtung wenigstens einen Scanspiegel umfassen, der zumindest einen Wellenlängenbereich des Laserlichts und einen Wellenlängenbereich des Messlichts reflektiert. Dies hat den Vorteil, dass sowohl das Laserlicht als auch das Messlicht mit möglichst geringen Verlusten in der Scanvorrichtung umgelenkt werden können.
In einer Ausgestaltung kann die Scanvorrichtung ein um den Bearbeitungsstrahlengang rotierendes Prisma und einen zusammen mit dem Prisma um dieses rotierenden, mit einstellbarem Abstand zum Prisma positionierten Scanspiegel umfassen. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Scanvorrichtung wenigstens zwei um verschiedene Achsen rotier- bzw. kippbare Scanspiegel umfassen.
Das UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur kann ferner ein weiteres strahlumlenkendes, wellenlängenselektives optisches Element umfassen. Dieses optische Element kann ausgestaltet sein in der Probe erzeugtes Analyselicht spektral vom Laserlicht und vom Messlicht zu trennen. Bevorzugt unterscheiden sich die Wellenlängenbereiche des Laserlichts, des Messlichts und ein Wellenlängenbereich des Analyselichts voneinander. Das System weist ferner eine Analysevorrichtung zur Bestimmung von, das Material des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Materialdaten auf, wobei die Analysevorrichtung ausgestaltet ist das Analyselicht zu empfangen, auszuwerten und die Materialdaten bereitzustellen.
Das weitere strahlumlenkende, wellenlängenselektive optische Element ist bevorzugt zwischen der Laserlichtquelle und der Scanvorrichtung angeordnet, so dass auch das Analyselicht und der entsprechende Strahlengang, entlang welchem das Analyselicht propagiert, stets aus dem derzeitig interessierenden Bearbeitungsbereich stammt.
Insbesondere kann das Analyselicht Fluoreszenzlicht sein, welches durch Bestrahlung der Probe mit Anregungslicht erzeugt wird. Andere Wellenlängenbereiche des Analyselichts sind ebenso denkbar.
Das weitere wellenlängenselektive optische Element kann im Strahlengang des Laserlichts angeordnet sein, oder im Strahlengang des bereits durch das wellenlängenselektive optische Element vom Laserlicht getrennten Messlichts. In letzterem Fall kann das wellenlängenselektive optische Element bevorzugt das Analyselicht und das Messlicht reflektieren, das heißt eine spektrale Bande aufweisen, welche beide Wellenlängenbereiche reflektiert. Eine solche Anordnung kann vorteilhaft sein, da hiermit kein weiterer Strahlversatz im Strahlengang des Laserlichts erzeugt wird.
Die Steuervorrichtung des UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur kann ausgestaltet sein, in Abhängigkeit vom Temperatursignal wenigstens einen, vorzugsweise vorab im System zur Fehlsichtigkeitskorrektur hinterlegten Bearbeitungsparameter aus der Liste von Parametern, umfassend: Koordinaten eines ausgewählten Bearbeitungsbereiches der Probe; wenigstens einen Strahlparameter der Laserlichtquelle; und wenigstens einen Umgebungsparameter zu variieren.
Dies erlaubt es, eine thermisch optimierte Bearbeitung einer Probe zu planen bzw. durchzufuhren.
Die Steuervorrichtung kann ferner eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, die ausgestaltet sein kann, in Abhängigkeit vom Temperatursignal wenigstens einen, vorzugsweise vorab im System zur Fehlsichtigkeitskorrektur hinterlegten Bearbeitungsparameter aus der Liste von Parametern zu variieren.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann es erlauben, in Abhängigkeit vom Temperaturwert Bearbeitungsparameter an den Temperaturwert anzupassen und diese Änderung in den Steuerdaten zu hinterlegen. Somit können die Steuerdaten Bearbeitungsschritte derart repräsentieren, dass bei deren Ausführung während der eigentlichen Behandlung die kritische Temperatur im Bearbeitungsbereich nicht erreicht wird. Die Steuerdaten erlauben somit, sobald ausgeführt, eine thermisch optimierte Bearbeitung einer Probe. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann ein Teil der Steuervorrichtung oder separat vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung kann ferner durch Hardware oder Software oder eine Kombination von Hardware und Software bereitgestellt sein.
Das oben eingeführte Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten generiert Steuerdaten, die rein beispielhaft und nicht einschränkend einen Bearbeitungsplan repräsentieren können. Das Verfahren stellt somit weder ein chirurgisches Verfahren noch ein therapeutisches Verfahren oder ein kosmetisches Verfahren dar, sondern vielmehr ein Verfahren, welches es erlaubt, anhand der mit diesem Verfahren gewonnenen Daten einen chirurgischen Eingriff zu planen.
Ferner umfasst das Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten auch keinen Verfahrensschritt, der eine chirurgische, therapeutische oder kosmetische Wirkung am menschlichen oder tierischen Körper vomimmt bzw. erzeugt. Die durch das Verfahren erzeugten Steuerdaten repräsentieren lediglich eine oder mehrere Handlungsanweisungen.
Im Verfahren wird insbesondere nur die Temperatur des Bearbeitungsbereiches erfasst und/oder bereitgestellt. Eine Erfassung der Temperatur umliegender Bereiche wird vermieden, sodass gezielt nur eine Temperaturinformation des Bearbeitungsbereiches vorliegt. Die Erfassung der Temperatur kann somit schnell und mit hoher Ausleserate erfolgen, beispielsweise mit 500 Hz, bevorzugt mit einer Ausleserate größer als 500 Hz, weiter bevorzugt größer als 1000 Hz. Das Auslesen kann weiter beschleunigt werden, indem bevorzugt Punktsensoren oder punktförmige Sensoren mit wenigen Pixeln (1 bis 20) verwendet werden, um das Temperatursignal zu erzeugen.
Die im Verfahren erzeugten Steuerdaten können bevorzugt gespeichert werden. Das Speichern kann temporär oder dauerhaft erfolgen. Eine Speicherung hat den Vorteil, dass zu einem beliebigen Zeitpunkt auf die erzeugten Steuerdaten zugegriffen werden kann.
Die Steuerdaten können einen Bearbeitungsplan repräsentieren, der wiederum einen Ablaufplan einzelner Bearbeitungsschritte umfassen kann. Die Bearbeitungsschritte können einen Behandlungsablauf repräsentieren. Ebenso können die Steuerdaten eine einzige Behandlungsanweisung repräsentieren. Repräsentieren die Steuerdaten mehrere Bearbeitungsschritte, so können diese direkt in den Steuerdaten chronologisch nach der Zeit der Ausführung sortiert sein. Alternativ können die Steuerdaten Abfolgedaten umfassen, welche die Ab- oder Reihenfolge der unterschiedlichen Bearbeitungsschritte repräsentieren. Diese Abfolgedaten erlauben es beispielsweise, einen Bearbeitungsschritt, auf den bevorzugt mittels eines Pointers oder einer Referenz verwiesen werden kann, durch Verweis mehrfach im Ablauf einzubinden. Rein beispielhaft kann das Erfassen einer Temperatur mehrfach oder kontinuierlich im Behandlungsablauf erfolgen. Die Größe der Steuerdaten kann fest vorgegeben oder variabel erweiterbar sein. Das Datenformat der Steuerdaten ist unerheblich und kann von System zu System variieren, und beispielsweise um Paritätsoder Check-Bits oder um eine Verschlüsselung ergänzt sein.
Jeder Bearbeitungsschritt kann durch ein Datenarray repräsentiert werden, wobei mehrere Datenarrays einen Datensatz der Steuerdaten ausbilden können. Jedes Datenarray kann ferner eine Vielzahl von Datensegmenten aufweisen, in welchen rein beispielhaft und nicht einschränkend ein Parameter, dessen Initialwert, dessen einzustellender Wert oder eine notwendige Änderung des Parameters hinterlegt sein kann. Jedes Datenarray kann eine beliebige Anzahl sogenannter Flags umfassen, d.h. einzelner Bits, die durch Schreiben einer 1 in dieses Bit gesetzt werden können. So kann rein beispielhaft jedes Datenarray, insbesondere jedes Datensegment ein Flag „aktiviert“ umfassen. Ist dieses Flag nicht gesetzt, so kann bei Ausführung der Steuerdaten der entsprechende, durch dieses Datensegment repräsentierte Parameter ignoriert werden, sodass dieser unverändert beibehalten und nicht geändert wird.
In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten kann dieses ferner die Verfahrensschritte cl) Vergleichen der durch das Temperatursignal repräsentierten Temperatur mit einem, eine maximal zulässige Schwellentemperatur repräsentierenden Schwellenwert; und c2) Aufhehmen von Schwellenwertdaten in den Datensatz, wobei die Schwellenwertdaten wenigstens die Information repräsentieren, ob das Temperatursignal den Schwellenwert übersteigt; umfassen, wobei die Verfahrensschritte cl) und c2) zeitlich nach dem Verfahrensschritt c) durchgeführt werden. Ein solcher Vergleich von Temperatursignal und Schwellenwert kann in einer Berechnung vor der Behandlung erfolgen.
Die Steuerdaten enthalten somit die Information, ob im Bearbeitungsbereich die Schwellentemperatur rechnerisch erreicht wurde. Dies hat den Vorteil, dass eine unerwünschte Schädigung von Gewebe einer Probe, die basierend auf den Steuerdaten behandelt werden soll, vermieden wird. Die Steuerdaten können zu dieser Vermeidung Handlungsanweisungen enthalten, welche mittelbar oder unmittelbar ein Erreichen der Schwellentemperatur verhindern können.
Auch die Schwellenwertdaten können durch ein einzelnes Bit repräsentiert sein. Ist dieses gesetzt, so kann beispielsweise und nicht einschränkend die Relation (Temperatur des Bearbeitungsbereiches > Schwellentemperatur) im Bearbeitungsbereich vorherrschen. Darüber hinaus können in einer anderen Ausgestaltung ferner auch Daten gespeichert sein, welche die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur im Bearbeitungsbereich und der Schwellentemperatur repräsentieren, also eine relative Angabe, um wie viel Grad die Schwellentemperatur überschritten ist. Dies kann genutzt werden, um in den Steuerdaten zu entscheiden, welche Maßnahmen ergriffen werden. So können beispielsweise im Datensatz eine aktive Handlungsanweisung repräsentierende Daten hinterlegt sein, wenn die Schwellentemperatur um einen bestimmten Wert überschritten wurde, oder aber eine passive Handlungsanweisung repräsentierende Daten, wenn die Überschreitung gering ist, beispielsweise und nicht einschränkend < 0,5 °K beträgt.
Es ist ferner vorteilhaft die oben beschriebenen Verfahren als Testverfahren durchzuführen. Hierbei kann beispielsweise ein Probekörper, dessen Temperatur einstellbar und/oder überwachbar ist, in einem Bearbeitungsbereich eingebracht werden und mittels des Verfahrens die Temperatur des Probekörpers ermittelt werden. Sobald die Temperatur des Probekörpers eine vorab festgelegte Schwellentemperatur erreicht, enthalten die erzeugten Steuerdaten die Information der Überschreitung. Es kann somit überprüft werden, ob das Verfahren ein Erreichen der Schwellentemperatur verlässlich detektiert, diese Überschreitung anhand der Steuerdaten anzeigen kann und gegebenenfalls eine korrekte Temperaturdifferenz anzeigt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten kann dieses ferner die folgenden Verfahrensschritte umfassen: a) Senden von Steuersignalen an eine Scanvorrichtung, wobei die Steuersignale ein sequenzielles Anfahren einer vorab festgelegten Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche mittels der Scanvorrichtung repräsentieren; und c3) Aufnehmen von Matrixdaten in die Steuerdaten, wobei die Matrixdaten wenigstens eine Sortierung der Vielzahl von Bearbeitungsbereichen nach der Temperatur der jeweiligen Bearbeitungsbereiche repräsentieren, wobei der Verfahrensschritt a) zeitlich vor dem Verfahrensschritt b) und der Verfahrensschritt c3) zeitlich nach dem Verfahrensschritt c) durchgeführt wird.
Somit ist es möglich, eine Probe vor deren Bearbeitung zu vermessen und beispielsweise eine Temperaturverteilung zu ermitteln. Es kann somit ferner basierend auf der Temperaturverteilung ermittelt werden, an welchen Bearbeitungspositionen bzw. in welcher Reihenfolge der möglichen Bearbeitungspositionen eine Bearbeitung vorteilhaft sein kann. Die Temperaturverteilung kann somit als Entscheidungshilfe dienen, um eine Bearbeitung zu planen, die möglichst schnell und bei gleicher Anzahl Bearbeitungsschritte mit geringstmöglicher nach den Bearbeitungsschritten erreichten Temperatur durchgeführt werden kann.
Ein solches Verfahren kann als thermisches Messverfahren angesehen werden, wobei dieses nicht an eine darauffolgende Ablation bzw. Bearbeitung eines Körpers gekoppelt ist. Das thermische Messverfahren kann alle in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrensschritte in beliebiger Kombination aufweisen.
Eine entsprechende Vorrichtung, also eine Anordnung zumindest aus Scannern und Punktsensor, kann folglich als thermisches Messinstrument verwendet werden, ohne dass der Laser im Ablationsbetrieb arbeitet. Eine solche Vorrichtung kann autark und separat, oder als Teil eines Lasersystems vorgesehen sein. Ein solches thermisches Messinstrument kann alle in dieser Offenbarung beschriebenen Vorrichtungsmerkmale der Temperaturmessanordnung oder des UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur aufweisen. Die Nutzung eines solchen thermischen Messinstruments ist vorteilhaft, da hiermit vor Beginn der Ablation eine thermische Karte (temperature map) der Hornhaut erstellt werden kann, auf deren Basis rein beispielhaft entschieden werden kann, ob und/oder wo und/oder wann die Ablation gestartet werden kann.
Außerdem können solche thermischen Messungen -- wie obenstehend erwähnt - während der Ablation als Kontrolle durchgeführt werden.
Es ist weiterhin denkbar, in einer Umgebung eines geplanten Bearbeitungsbereiches für die Ablation unter Nutzung des beschriebenen Verfahrens oder der beschriebenen Temperaturmessanordnung eine lokale Temperatur zu ermitteln. So ist es denkbar in einer rein beispielhaft ringförmigen Umgebung eines als Ziel-Bearbeitungsbereich definierten Bearbeitungsbereiches drei „Messschüsse“ bzw. Temperaturmessungen durchzuführen bzw. zu sampeln, um eine lokale Temperatur des Ziel- Bearbeitungsbereiches zu ermitteln. Mit anderen Worten können im genannten Beispiel drei als Hilfs- Bearbeitungsbereiche definierte Bearbeitungsbereiche ausgewählt werden, die um den Ziel- Bearbeitungsbereich herum angeordnet sind, bevorzugt ringförmig um diesen, weiter bevorzugt äquidistant voneinander entfernt, um eine Temperatur des Ziel-Bearbeitungsbereiches zu approximiert an, d.h. aus den (im vorliegenden Beispiel) drei Messungen der Temperatur der Hilfs- Bearbeitungsbereiche abzuschätzen. Denkbar ist ebenso, dass eine beliebige Anzahl von Hilfs- Bearbeitungsbereichen ausgewählt und deren Temperatur gemessen wird, um eine Temperatur eines von diesen Hilfs-Bearbeitungsbereichen umgebenen Ziel-Bearbeitungsbereichs zu ermitteln.
Auch dieses Verfahren kann als Testverfahren durchgefuhrt werden, indem ein Probekörper verwendet wird, der eine bekannte Temperaturverteilung bzw. einen bekannten Temperaturverlauf aufweist. Mit einem solchen Probekörper kann somit zum einen die korrekte Ermittlung der Temperaturverteilung überprüft werden und zum anderen, eine auf der Temperaturverteilung basierende geplante Bearbeitungsreihenfolge
Der Verfahrensschritt c3) kann zeitlich direkt nach dem Verfahrensschritt c) oder aber nach dem Verfahrensschritt c2) durchgefuhrt werden.
Bevorzugt grenzen die räumlich getrennten Bearbeitungsbereiche nicht aneinander an. Ein Anfahren bedeutet ein Einstellen der Scaneinheit auf einen entsprechenden Bearbeitungsbereich.
Das Verfahren kann weiter verbessert werden, indem es das Auslesen vorab gespeicherter Materialdaten und/oder das Einlesen durch einen Benutzer eingegebener Materialdaten und/oder das Ermitteln von Materialdaten und ferner den folgenden Verfahrensschritt umfasst: c4) Aufhehmen der Materialdaten und/oder Aufhehmen von aus den Materialdaten berechneten Parameteränderungsdaten in die Steuerdaten, wobei die Materialdaten und/oder die Parameteränderungsdaten wenigstens die Information über einen materialabhängigen Bearbeitungsparameter und/oder über wenigstens eine zur Erreichung eines konstanten Bearbeitungsparameters notwendige Parameteränderung repräsentieren, wobei der Verfahrensschritt c4) zeitlich nach dem Verfahrensschritt c) durchgeführt wird.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens erlaubt es somit, die Steuerdaten an ein Material und/oder an Materialeigenschaften und/oder eine Materialänderung der zu bearbeitenden Probe anzupassen und einen Einfluss des Materials und/oder dessen Eigenschaften auf die Bearbeitung zu berücksichtigen. Durch eine solche Anpassung ist es möglich, die Steuerdaten derart zu erzeugen, dass diese es bei Ausführung derselben erlauben, die zu bearbeitende Probe, insbesondere den Bearbeitungsbereich bis möglichst kurz vor Erreichen der Koagulationstemperatur zu bearbeiten. Die Materialdaten können beispielsweise eine Abtragungsrate und/oder auch eine Koagulationstemperatur für das entsprechende Material bzw. Gewebe, welches bearbeitet werden soll, repräsentieren. Ebenso können die Materialdaten einen Wassergehalt des Gewebes und insbesondere dessen Grad der Austrocknung (beispielsweise der Cornea, wenn diese nach Schneiden eines Flaps freigelegt ist) repräsentieren.
Die Materialdaten erlauben somit eine verlässliche Prognose über einen zu erwartenden Bearbeitungsfortschritt mit gegebenen Parametern, wobei es die Parameteränderungsdaten ermöglichen, eine Änderung des Bearbeitungsfortschrittes aufgrund geänderter Materialdaten zu kompensieren. Diese Kompensation kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass weitere Parameter, welche ebenfalls in den Bearbeitungsfortschritt einfließen, regulierend an die Änderungen der Materialdaten angepasst werden.
Erfolgt rein beispielhaft und nicht einschränkend eine Austrocknung des Gewebes im Bearbeitungsbereich näherungsweise linear, so kann durch eine entsprechend komplementäre lineare Änderung eines oder mehrerer anderer Parameter eine Bearbeitungsgeschwindigkeit trotz dieser Austrocknung konstant gehalten werden. Die Austrocknung kann somit in die Planung einer Fehlsichtigkeitskorrektur einfließen und durch die Steuerdaten repräsentiert werden.
Das Material bzw. die Gewebeart können vorab bekannt sein. Diese können ferner aus einem Speicher ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich können die Materialdaten durch vorherige Modellierung der Bearbeitungsbereiche und eines dort bereits erzielten Abtrags ermittelt worden sein. Zusätzlich zu sich unterscheidenden Abtragungsraten kann eine erlaubte Maximaltemperatur ebenso material- oder gewebeabhängig sein und sich für unterschiedliche Bearbeitungsbereiche unterscheiden.
In einer Ausgestaltung ist es möglich, die Materialdaten durch Messung zu ermitteln. Rein beispielhaft kann Anregungslicht auf den Bearbeitungsbereich eingestrahlt werden, welches im dortigen Gewebe Fluoreszenz anregt. Das somit erzeugte Fluoreszenzlicht, im allgemeinen Analyselicht, wenn dieses beispielsweise nicht durch Fluoreszenz erzeugt wurde, kann mittels eines weiteren wellenlängenselektiven optischen Elements spektral vom Messlicht getrennt und detektiert werden. Je nach Material und/oder Zusammensetzung und/oder Grad der Austrocknung kann sich das Fluoreszenzsignal ändern und daraus die entsprechenden Parameter extrahiert werden. Durch Bereitstellen von diese Parameter repräsentierenden Daten ist es möglich, die Steuerdaten in der Planungsphase vor der Fehlsichtigkeitskorrektur an eine Änderung des Materials oder dessen Eigenschaften anzupassen.
Rein beispielhaft und nicht einschränkend kann in der Planungsphase bekannt sein, dass ein Übergang von einem Material A zu einem Material B erfolgen wird. Bei diesem Übergang kann die Abtragungsrate (in der Einheit Längeneinheit oder Volumen pro Bearbeitungspuls) um 10 % sinken. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kann, ebenfalls rein beispielhaft, eine Repetitionsrate des Bearbeitungslasers um 10 % angehoben werden. Die Repetitionsrate des Bearbeitungslasers kann durch die Steuerdaten repräsentiert werden.
Das oben genannte Beispiel dient lediglich der Erklärung, da sich mehrere Parameter in Abhängigkeit vom zu bearbeitenden Material ändern können.
Der Verfahrensschritt c4) wird nach dem Verfahrensschritt c) durchgefuhrt, d.h. optional kann oben genannter Verfahrensschritt c2) oder die Verfahrensschritte cl) bis c3) vor dem Verfahrensschritt c4) durchgefuhrt werden.
In den bisher beschriebenen Ausgestaltungen des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten wurde gemäß den Steuerdaten ein Erreichen einer Schwellentemperatur (welche der Koagulationstemperatur entsprechen kann) vermieden. Diese Begrenzung in der Bearbeitung einer Probe kann jedoch unter bestimmten Bedingungen umgangen werden. So ist es, unter Einhaltung strikter Sicherheitsbereiche möglich, Bereiche einer Probe, die in nachfolgenden Bearbeitungsschritten zu entfernen sind, bis zur und über die Koagulationstemperatur hinaus zu erwärmen. Zwar wird in diesen Fällen der entsprechende Bereich der Probe geschädigt, jedoch wird dieser geschädigte Bereich im weiteren Verlauf der Bearbeitung abgetragen.
Eine entsprechende Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten umfasst el) das Auslesen vorab gespeicherter Probenvolumendaten und/oder das Einlesen von durch einen Benutzer bereitgestellten Probenvolumendaten; e2) das Auslesen vorab gespeicherter Abtragungsdaten und/oder das Einlesen durch einen Benutzer bereitgestellter Abtragungsdaten, wobei die Abtragungsdaten eine Abtragungsrate repräsentieren; e3) das Ermitteln, bevorzugt Berechnen einer Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten basierend auf den Probenvolumendaten und den Abtragungsdaten; e4) das Ermitteln einer Differenz zwischen der Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten und einer vorab festgelegten Anzahl Nnorm an Bearbeitungsschritten im Normbereich, wobei im Normbereich gemäß Steuerdaten eine vorhergesagte Temperatur der Probe stets kleiner ist als eine durch einen Schwellenwert repräsentierte maximal zulässige Temperatur der Probe; und e5) das Aufnehmen von Ablaufdaten in die Steuerdaten, wobei die Ablaufdaten einen zeitlichen Ablauf von (N-Nnorm) außerhalb des Normbereichs und NnOrm innerhalb des Normbereichs durchzufuhrender Bearbeitungsschritte repräsentieren. Diese Ausgestaltung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten hat den Vorteil, dass eine Bearbeitung einer Probe noch schneller durchgeführt werden kann, andererseits jedoch dennoch eine Schädigung von verbleibendem, d.h. nicht abzutragendem Gewebe vermieden wird.
Die Probenvolumendaten können ein abzutragendes, d.h. zu entfernendes Volumen der Probe repräsentieren. Diese Probenvolumendaten können ausgelesen (bevorzugt aus einem Speicher) oder bereitgestellt werden. Die Bereitstellung kann beispielsweise nach einer entfernten Planung (remote planning), bevorzugt über ein ophthalmologisches Datenmanagementsystem erfolgen.
Die Abtragungsdaten repräsentieren wie viel Material mit einem einzelnen Puls bzw. Schuss eines Bearbeitungslasers entfemt/abgetragen werden kann. Diese Abtragungsdaten können beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten ermittelt werden. Die Abtragungsdaten sind bevorzugt theoretisch berechnet und können eine berechnete Abtragungsrate repräsentieren.
Die Gesamtzahl N sagt aus, wie viele Pulse/Schüsse insgesamt notwendig sind, um das abzutragende Material gemäß Steuerdaten komplett abzutragen, wobei hier bevorzugt die Erstreckung des Probenvolumens entlang einer Ausbreitungsrichtung des Laserlichts maßgeblich sein kann, d.h eine Dicke des abzutragenden Materials. In einer einfachen Ausgestaltung wird beispielsweise die Dicke des von den Probenvolumendaten repräsentierten Probenvolumens durch die Abtragungsrate dividiert und die Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten erhalten.
Bevor das Probenvolumen in seiner Dicke jedoch komplett bearbeitet wurde, kann das Material gemäß den aus dieser Ausgestaltung des Planungsverfahrens resultierenden Steuerdaten auch geschädigt werden, da mit Hilfe der verbleibenden Abtragungspulse im Normbereich das zuvor geschädigte Gewebe abgetragen werden kann. Die Schädigung des Gewebes wird somit lediglich für jene Bereiche in Kauf genommen, die laut Steuerdaten ohnehin entfernt werden. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Gesamtzahl N die Anzahl NnOrm übersteigt.
Die Anzahl (N- NnOrm) von Bearbeitungsschritten kann somit von einer Limitierung der Temperatur des Bearbeitungsbereiches entbunden sein. In den Steuerdaten können diese (N-NnOrm) Bearbeitungsschritte als den NnOrm Bearbeitungsschritten zeitlich vorgesetzt markiert sein.
Aus vorangegangenen Messungen kann bekannt sein, welches Probenvolumen für eine Lehlsichtigkeitskorrektur zu entfernen ist. Auch die Abtragungsrate kann bekannt sein. Somit erlaubt diese Ausgestaltung des Verfahrens zu Bereitstellung von Steuerdaten die Planung einer Lehlsichtigkeitskorrektur welche schneller durchführbar ist als eine Fehlsichtigkeitskorrektur in welcher die Schwellentemperatur auch in Bereichen, die ohnehin abgetragen werden, nicht überschritten wird. Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten können die vom Verfahren erzeugten Steuerdaten wenigstens einen Behandlungsablauf und/oder wenigstens eine Behandlungsanweisung aus der folgenden Liste repräsentieren:
(1) Variieren von Parametern des Laserlichtes in Abhängigkeit von einer Überschreitung des Schwellenwertes der Temperatur zur Reduktion des Wärmeeintrages in die Probe; und/oder
(2) Variieren von Parametern des Laserlichtes in Abhängigkeit von den Materialdaten und/oder in Abhängigkeit von den Parameteränderungsdaten; und/oder
(3) Ermitteln des Bearbeitungsbereiches der Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche mit der geringsten, durch das Temperatursignal repräsentierten Temperatur und Deklarieren dieses Bearbeitungsbereichs als Start-Bearbeitungsbereich; und/oder
(4) Ermitteln einer Reihenfolge der Bearbeitungsbereiche, wobei die einzelnen Bearbeitungsbereiche gemäß deren ermittelter Temperatur (bevorzugt aufsteigend) sortiert sind, und/oder
(5) Durchführen von (N-Nnom) Bearbeitungsschritten außerhalb des Normbereichs und nachfolgendes Durchfuhren von NnOrm Bearbeitungsschritten innerhalb des Normbereichs.
Die obige Nummerierung ist rein beispielhaft und dient lediglich der Unterscheidung.
Die Steuerdaten können somit die obigen Behandlungsabläufe oder Behandlungsanweisungen in beliebiger Kombination und/oder Reihenfolge enthalten, sodass bei Ausführung der Steuerdaten eine Probe gemäß den Steuerdaten bearbeitet werden kann.
Bezüglich der Behandlungsanweisung (5) erfolgen die NnOrm Bearbeitungsschritte innerhalb des Normbereichs entweder direkt nach den (N-Nnorm) Bearbeitungsschritten außerhalb des Normbereichs, oder aber nach einer Verzögerung, innerhalb welcher die Probe durch Diffusion der Wärme innerhalb derselben abkühlt.
Die Steuervorrichtung kann ausgestaltet sein gemäß bereitgestellter, von der Steuervorrichtung einlesbarer Steuerdaten Handlungsanweisungen eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur repräsentierende Handlungsdaten bereitzustellen. Somit kann die Steuervorrichtung rein durch Software realisiert sein und beispielsweise lokal entfernt vom UV-Laser basierten System zur Fehlsichtigkeitskorrektur ausgeführt werden, beispielsweise auf einer remote Workstation oder in einer Cloud. Eine solche Steuervorrichtung kann die Handlungsdaten in einem Format bereitstellen, welches rein beispielhaft durch einen Controller der Laserlichtquelle und/oder der Scanvorrichtung lesbar und interpretierbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Computerprogrammproduktes ist dieses auf einem beliebigen Computer, einer beliebigen Recheneinheit oder einem beliebigen integrierten Schaltkreis (FPGA; field programmable gate array) ausführbar und ausgestaltet ein Verfahren umfassend die folgenden Verfahrensschrite auszuführen: Empfangen eines Temperatursignals, welches die mitels eines punktförmigen Temperatursensors ermitelte Temperatur des Bearbeitungsbereiches repräsentiert; und Erstellen von Steuerdaten, wobei die Steuerdaten in Abhängigkeit vom Temperatursignal erstellt sind und bereitgestellt werden.
In weiteren Ausgestaltungen des auf einem beliebigen Computer ausführbaren Computerprogrammproduktes umfasst dieses: die Verfahrensschrite a) und c3); und/oder das Auslesen vorab gespeicherter Materialdaten und/oder das Einlesen durch einen Benutzer eingegebener Materialdaten und/oder das Ermiteln von Materialdaten und den Verfahrensschritt c4); und/oder die Verfahrensschrite el) bis e5); und/oder die Verfahrensschritte cl) und c2).
In diesen Ausgestaltungen des Computerprogrammproduktes sind sämtliche Verfahrensschrite vollständig durch allgemeine Mittel zur Datenverarbeitung ausführbar.
Jede der oben genannten Ausgestaltungen des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten kann in einem Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur zu verwendende Steuerdaten bereitstellen.
Das Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur an einem menschlichen Auge umfasst die folgenden Verfahrensschrite: e6) Detektieren von von einem Bearbeitungsbereich des menschlichen Auges ausgestrahltem Messlicht mit einem punktförmigen Temperatursensor, e7) Erzeugen und Bereitstellen eines die Temperatur des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Temperatursignals durch den punktförmigen Temperatursensor, e8) Erstellen von Verfahrensschritte der Fehlsichtigkeitskorrektur repräsentierenden Steuerdaten, wobei die Steuerdaten in Abhängigkeit vom Temperatursignal erstellt werden, und e9) Steuern eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur und Durchführen der Fehlsichtigkeitskorrektur am menschlichen Auge gemäß den Steuerdaten.
Insbesondere können die Steuerdaten gemäß einem Verfahren zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten während einer Fehlsichtigkeitskorrektur ermitelt und/oder korrigiert und/oder zur Steuerung der Laserlichtquelle und/oder zur Steuerung der Scanvorrichtung bereitgestellt werden. Im Verfahren zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten wird ein erster Bearbeitungsschritt gemäß initialer Steuerdaten durchgeführt. Die initialen Steuerdaten können vorab bereitgestellt, beispielsweise gespeichert sein. Dieser Bearbeitungsschrit umfasst wenigstens das Bereitstellen von einem Laserpuls einer Laserlichtquelle, welcher gemäß den initialen Steuerdaten einen Bearbeitungsbereich eines Probenbereiches bearbeitet. Nach diesem Schritt werden neue Steuerdaten gemäß einem Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten bereitgestellt und basierend auf diesen die initialen Steuerdaten angepasst.
Das Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur ist auch auf Bearbeitung weiterer Arten von menschlichem oder tierischem Gewebe anwendbar, wie beispielsweise Hautschichten, Muskelgewebe oder Knochengewebe. Ebenso kann es auf künstliches Gewebe oder zu Test- oder Übungszwecken entnommenem Gewebe (d.h. in vitro) angewendet werden. Hierfür kann der UV-Laser des Systems durch geeignete andere Lasertypen ersetzt werden, beispielsweise Infrarot- oder Kurzpulslaser, deren Wellenlänge und/oder Pulsenergien an das jeweils zu bearbeitende Gewebe angepasst sind. Ebenso kann sich der spektrale Bereich des Messlichts für anderes Gewebe verschieben (Knochengewebe kann z.B. stärker erhitzt werden). Dementsprechend kann das optische System, welches das Messlicht abbildet und der Temperatursensor an den geänderten spektralen Bereich des Messlichts angepasst werden.
Somit ist es möglich während der Fehlsichtigkeitskorrektur Anpassungen an die Steuerdaten in Abhängigkeit von Parametern des Bearbeitungsbereiches vorzunehmen und die Fehlsichtigkeitskorrektur stets zeitoptimiert und unter thermisch optimierte Bedingungen durchzuführen, d.h. ohne Überschreitung maximal zulässiger Temperaturen. Es kann somit anhand der vom Verfahren erhaltenen Informationen in einem Zwischenschritt der Behandlung unmittelbar über ein mögliches weiteres Vorgehen entschieden werden.
So ist es beispielsweise möglich bei Verwendung eines sehr schnell auslesbaren punktförmigen Temperatursensors die Temperatur des gerade bearbeiteten Bearbeitungsbereiches nach der Bearbeitung zu messen, zu speichern und Parameter der nächsten Bearbeitungsschritte, bevorzugt Parameter des direkt nachfolgenden Bearbeitungsschrittes anzupassen, falls die ermittelte Temperatur einen Grenzwert überschreitet. Eine Ermittlung und Bewertung der Temperatur des Bearbeitungsbereiches ist somit auch zwischen zwei Pulsen der Laserlichtquelle möglich.
Ebenso ist es möglich nach Durchführung einer bestimmten Anzahl an Bearbeitungsschritten, beispielsweise der Abtragung einer durch einzelne Bearbeitungsbereiche definierten Schicht der Cornea die Temperatur an verschiedenen Bearbeitungsbereichen (bevorzugt liegen diese nicht nebeneinander) zu messen und eine weitere Schicht der Cornea beginnend mit dem Bearbeitungsbereich geringster Temperatur abzutragen. Hierzu kann nach dem Abtragen einer Schicht einer Probe, beispielsweise der Cornea das Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten verwendet werden, welches ein sequenzielles Anfahren einer vorab festgelegten Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche und das Aufnehmen von Matrixdaten in die Steuerdaten umfasst, um eine Temperaturverteilung der Probe zu ermitteln. Daraufhin kann die Abtragung der nächsten Schicht der Probe basierend auf der ermittelten Temperaturverteilung gemäß angepasster Steuerdaten erfolgen. Vorteilhafterweise wird in diesem Bearbeitungsschritt an jenem Bearbeitungsbereich mit der Bearbeitung gestartet, der in der Temperaturverteilung die geringste Temperatur aufweist. Bei der Planung der weiteren Bearbeitung können auch geometrische Aspekte der Temperaturverteilung einfließen, beispielsweise können zeiteffiziente Scanmuster bei der Bereitstellung berücksichtigt werden bzw. in die Anpassung der Steuerdaten einfließen. Es ist auch möglich, dass man die Temperaturen der einzelnen Bearbeitungsbereiche (z.B. intern) abspeichert und so eine „Karte“ der Temperaturverteilung (temperature map) erstellt. Diese Karte kann ferner fortwährend aktualisiert werden. Eine solche Ausgestaltung des Verfahrens zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten kann in effizienten Algorithmen zur Ermittlung der Lage/Position der nächsten Pulse verwendet werden, beispielsweise bei adaptiven Sortierverfahren.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein nicht flüchtiges Speichermedium, auf welchem ein erfmdungsgemäßes Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Dieses Speichermedium kann ein optisches, magnetisches oder elektrisch arbeitendes Speichermedium sein, beispielsweise eine CD, DVD, Blu-Ray, HDD, SDD, RAM, ROM, EPROM oder ein ähnliches Speichermedium.
Alternativ ist eine Temperaturmessanordnung für ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking (CXL) oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex (LIRIC: laser- induced refractive index change) denkbar, wobei das Femtosekunden-Laser basierte System ausgestaltet ist Laserlicht zu generieren und auszustrahlen und einen Bearbeitungsbereich einer zu bearbeitenden Probe mit dem Laserlicht zu bearbeiten, wobei die Temperaturmessanordnung wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung eines die Temperatur des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Temperatursignals umfasst, und wobei der Temperatursensor wenigstens einen Punktsensor und ein Messlicht auf den wenigstens einen Punktsensor abbildendes optisches Abbildungssystem aufweist.
Eine solche Temperaturmessanordnung kann ferner wenigstens ein strahlumlenkendes und wellenlängenselektives optisches Element für den entsprechenden Wellenlängenbereich des Femtosekundenlasers aufweisen, wobei das wellenlängenselektive optische Element ausgestaltet sein kann, einen Detektionsstrahlengang von vom Bearbeitungsbereich ausgestrahlten Messlicht mit einem Bearbeitungsstrahlengang des Laserlichtes zu kombinieren.
Eine solche Temperaturmessanordnung kann ferner ein optisches Strahlversatzkompensationselement umfassen, welches ausgestaltet ist einen durch das wellenlängenselektive optische Element eingeführten Strahlversatz des Laserlichtes zu kompensieren.
Ein entsprechendes Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex kann somit folgende Vorrichtungen aufweisen: eine Temperaturmessanordnung wie vorstehend beschrieben; eine das Laserlicht generierenden Femtosekunden-Laserlichtquelle; eine das Laserlicht in einem Probenbereich bewegende Scanvorrichtung; und wenigstens einer Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet sein kann die Femtosekunden-Laserlichtquelle und/oder die Scanvorrichtung in Abhängigkeit vom Temperatursignal der Temperaturmessanordnung zu steuern.
Ein solches Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex kann ferner ein strahlumlenkendes, wellenlängenselektives optisches Element zwischen der Femtosekunden-Laserlichtquelle und der Scanvorrichtung in einem Bearbeitungsstrahlengang des Laserlichts anordnen oder in den Bearbeitungsstrahlengang des Laserlichts einbringbar vorsehen.
Eine solche Scanvorrichtung des vorstehend beschriebenen Systems kann wenigstens einen Scanspiegel umfassen, der zumindest einen Wellenlängenbereich des Laserlichts und einen Wellenlängenbereich des Messlichts reflektiert.
Ein solches Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex kann ferner ein weiteres strahlumlenkendes wellenlängenselektives optisches Element aufweisen, welches ausgestaltet ist in der Probe erzeugtes Analyselicht spektral vom Laserlicht und vom Messlicht zu trennen, wobei sich die Wellenlängenbereiche des Laserlichts und des Messlichts und ein Wellenlängenbereich des Analyselichts voneinander unterscheiden und wobei das System ferner eine Analysevorrichtung zur Bestimmung von ein Material des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Materialdaten aufweist, wobei die Analysevorrichtung ausgestaltet ist das Analyselicht zu empfangen, auszuwerten und die Materialdaten bereitzustellen.
Auch das Femtosekunden-Laser basierte System kann ausgestaltet sein in Abhängigkeit vom Temperatursignal wenigstens einen, vorzugsweise vorab im System zur Fehlsichtigkeitskorrektur hinterlegten Bearbeitungsparameter (wie vorstehend für das UV-Laser basierte System beschrieben) zu variieren.
Das hierin beschriebene Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten zur thermalen Optimierung einer Behandlung mittels eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur kann alternativ zur thermalen Optimierung beim komealen Crosslinking oder beim laserinduzierten Ändern des Brechungsindex angewandt werden, wobei es in beiden Fällen die gleichen, optional an die Femtosekunden-Laserquelle angepasste, Verfahrensschritte umfasst.
Auch alle Variationen des hierin beschriebenen Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten zur thermalen Optimierung einer Behandlung mittels eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur sind auf das Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten zur thermalen Optimierung beim komealen Crosslinking oder beim laserinduzierten Ändern des Brechungsindex übertragbar.
Ebenso ist das beschriebene Verfahren zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten für das UV- Laser basierte System auf ein Femtosekunden-Laser basiertes System übertragbar.
Ferner ist eine Steuervorrichtung für ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex denkbar. Dieses kann eine Temperaturmessanordnung wie vorstehend beschrieben umfassen, wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist eine Femtosekunden-Laserlichtquelle des Systems und/oder eine Scanvorrichtung des Systems in Abhängigkeit vom Temperatursignal der Temperaturmessanordnung zu steuern und wobei die Steuervorrichtung ausgestaltet ist ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex gemäß Steuerdaten zu steuern, welche durch ein hierin beschriebenes Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten erhalten wurden.
Ferner ist ein Verfahren zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex an einem menschlichen Auge denkbar. Dieses umfasst die folgenden V erfahrensschritte :
Detektieren von von einem Bearbeitungsbereich des menschlichen Auges ausgestrahltem Messlicht mit einem punktförmigen Temperatursensor;
Erzeugen und Bereitstellen eines die Temperatur des Bearbeitungsbereiches repräsentierenden Temperatursignals durch den punktförmigen Temperatursensor;
Erstellen von Verfahrensschritte des komealen Crosslinking oder des laserinduzierten Änderns des Brechungsindex repräsentierenden Steuerdaten, wobei die Steuerdaten in Abhängigkeit vom Temperatursignal erstellt werden; und
Steuern eines Femtosekunden-Laser basierten Systems zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex und Durchfuhren des komealen Crosslinking oder des laserinduzierten Änderns des Brechungsindex am menschlichen Auge gemäß den Steuerdaten.
Ebenso ist ein Computerprogrammprodukt denkbar, welches, wenn es auf einem Femtosekunden-Laser basierten System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex ausgeführt wird, ausgestaltet ist ein Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten für komeales Crosslinking oder zur Bereitstellung von Steuerdaten für laserinduziertes Ändern des Brechungsindex auszuführen.
Unter Crosslinking und laserinduziertem Ändern des Brechungsindex von komealem Gewebe kann die Bearbeitung von komealem Gewebe mit niedrig-energetischem Plasma verstanden werden. Diese Verfahren nutzen insbesondere die Multiphotenabsorption von 2 bis 6 Photonen. Hier kann sich das umliegende Gewebe noch hinreichend stark erwärmen insbesondere bei Volumenbehandlungen, wo eine Vielzahl von Pulsen appliziert wird. Das laserinduzierte Ändern des Brechungsindex (Laser- induced refractive Index Change (LIRIC)) und das komeale Crosslinking (CXL) stellen zwei Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Bearbeitung mit niedrig-energetischem Plasma dar. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des CXL ist das plasma-mediated agent-free CXL.
Typische Wellenlängen einer Bearbeitung von komealem Gewebe mit niedrig-energetischem Plasma die sich präklinisch bewährt haben sind beispielsweise und nicht einschränkend für LIRIC 400 nm, 405 nm oder 810 nm bzw. allgemeiner 800 nm bisl lOO nm. Für das CXL sind typische Wellenlängen beispielsweise und nicht einschränkend 525 nm oder 760 nm. Nachfolgend sollen die Aspekte der vorliegenden Erfindung anhand der beigefugten Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen dabei lediglich rein beispielhaft mögliche exemplarische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei die beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombiniert oder weggelassen werden können. Gleiche Merkmale oder Merkmale gleicher Funktion werden ferner durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf sich wiederholende Beschreibung von Merkmalen wird verzichtet, sodass Erläuterungen zu Merkmalen, die in vorangegangenen Figuren geschrieben wurden, sofern nicht explizit auf Unterschiede hingewiesen wird, auch auf andere Figuren übertragbar sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Temperaturmessanordnung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Teils einer Ausgestaltung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Teils einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten.
In der Fig. 1 ist eine mögliche exemplarische und nicht einschränkende Ausgestaltung der erfmdungsgemäßen Temperaturmessanordnung 100 dargestellt. Die Temperaturmessanordnung 100 umfasst in der dargestellten Ausgestaltung ein Gehäuse 101 und eine in diesem Gehäuse 101 vorgesehene Eintrittsöffnung 103, durch welche Messlicht 110 in das Gehäuse 101 einkoppelbar ist. Ferner umfasst die Temperaturmessanordnung 100 einen Temperatursensor 107.
Der Temperatursensor 107 weist ein optisches Abbildungssystem 105 und einen Punktsensor 107a auf. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst der Temperatursensor ferner eine elektrische Platine 107b, welche rein schematisch mehrere integrierte Schaltkreise und Leiterbahnen aufweist und zum Betrieb und/oder Auswertung der elektrischen Signale des Punktensors 107a ausgestaltet ist.
Der Punktsensor 107a ist bevorzugt ein Photodetektor. Der Punktsensor 107a umfasst bevorzugt ein einziges Pixel 107c. Dies erlaubt es, den Punktsensor 107a sehr schnell auszulesen, was wiederum eine hohe Auslesefrequenz ermöglicht. Der Temperatursensor 107 erzeugt ein Temperatursignal 120, welches eine Temperatur T eines Bearbeitungsbereiches einer zu bearbeitenden Probe repräsentiert. Das Temperatursignal 120 kann über eine Signalleitung 101a von der Temperaturmessanordnung 100 bereitgestellt werden und ist rein schematisch in Fig. 1 dargestellt.
In anderen Ausgestaltungen kann der Punktsensor 107a ein Array von 2x2, oder 3x3, oder 4x4 Pixel 107c aufweisen, wobei erfindungsgemäß diese Pixel 107c ausgestaltet sind, dass Temperatursignal 120 zu bestimmen und nicht dazu, eine Temperaturverteilung räumlich aufzulösen. Die Temperaturmessanordnung 100 ist somit keine Thermokamera, sondern eine punktförmig messende Anordnung zur Bestimmung der Temperatur T. Ein Array von mehreren Pixeln 107c kann es ermöglichen, den Fokus des Messlichts 110 vollständig für die Ermittlung des Temperatursignal zu nutzen, da die erreichbaren Spotdurchmesser im Fokus wellenlängenabhängig sind und mit größeren Wellenlängen größere Spotdurchmesser einhergehen.
Die Eintrittsöffhung 103 ist in der gezeigten Darstellung lediglich eine Aussparung 103a, welche in anderen Ausgestaltungen auch ein Fenster sein kann, welches einen Innenbereich 109 der Temperaturmessanordnung 100 vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise Staub und oder Flüssigkeit schützt. Das Messlicht 110 ist insbesondere infrarotes oder nahinfrarotes Licht 110a, welches aufgrund der Temperatur T einer Probe von dieser aktiv ausgesendet wird, ohne dass hierfür die Probe extern manipuliert werden muss.
Das in Fig. 1 gezeigte optische Abbildungssystem 105 ist rein beispielhaft eine für das infrarote oder nahinfrarote Licht 110a konstruierte, d.h. optimierte Linse 105a. Diese Linse 105a fokussiert das Messlicht 110 auf den Punktsensor 107a. Hierbei ist der Fokus des Messlichts 110 bevorzugt vollständig auf dem Pixel oder den Pixeln 107c abgebildet.
In anderen (nicht gezeigten) Ausgestaltungen der Temperaturmessanordnung 100 kann das optische Abbildungssystem 105 auch als Spiegel oder eine Kombination aus wenigstens einem Spiegel und wenigstens einer Linse ausgestaltet sein.
Nachfolgend wird ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur 200 anhand der Fig. 2 bis Fig. 4 beschrieben. Grundlegende Aspekte des UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur 200 sind für alle drei der in Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausgestaltungen identisch, wobei sich die jeweils verwendete Temperaturmessanordnung 100 für die drei Ausgestaltungen unterscheidet. Die in den Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigten schematischen Abbildungen unterschiedlicher Ausgestaltungen des UV-Laser basierten Systems können auf nicht gezeigte Ausgestaltungen eines Femtosekunden-Laser basierten Systems zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex übertragen werden. Der grundlegende Aufbau des gezeigten Systems kann dabei übernommen werden, wobei eine notwendige Anpassung reflektiver und auch transmissiver Elemente des Lasersystems bei einem Übergang von einem UV-Laser basierten System zu einem Femtosekundenlaser-basierten System bekannt sind.
Da die Temperaturmessanordnung 100 ein einem vorgegebenen Wellenlängenbereich arbeitet, der unabhängig vom Bearbeitungslaser ist, ist hier per se keine Änderung an der Temperaturmessanordnung 100 notwendig. Lediglich Elemente, wie ein wellenlängenselektives optisches Element 293 (untenstehend beschrieben), welche mit dem Bearbeitungslaser interagieren, benötigen eine entsprechende Adaption.
Das UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur 200 ist schematisch dargestellt und umfasst eine erfindungsgemäße Temperaturmessanordnung 100, eine Laserlichtquelle 220, welche Laserlicht 221 generiert, eine Scanvorrichtung 240, welche ausgestaltet ist, das Laserlicht 221 in einem Probenbereich 281 einer Probe 280 zu bewegen und eine Steuervorrichtung 260.
Die Steuervorrichtung 260 ist sowohl mit der Laserlichtquelle 220, der Scanvorrichtung 240 und der Temperaturmessanordnung 100 verbunden und ist insbesondere ausgestaltet, die Laserlichtquelle 220 und/oder die Scanvorrichtung 240 in Abhängigkeit vom Temperatursignal 120 der Temperaturmessanordnung 100 zu steuern.
Die Laserlichtquelle 220 umfasst einen UV-Laser, entsprechende optische Elemente zu dessen Strahlungslenkung und einen Lasercontroller auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll. Da die Laserlichtquelle 220 Laserlicht 221 im ultravioletten Spektralbereich bereitstellt, erfolgt die Transmission desselben bevorzugt entlang eines Bearbeitungsstrahlengangs 223 dessen direkte Umgebung evakuiert ist. Die hierfür notwendigen Vakuumröhren, entsprechende Fenster und weitere notwendige Vakuumtechnik sind in der schematischen Darstellung der Figuren 2 bis 4 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Der Bearbeitungsstrahlengang 223 ist durch eine Punkt- Strichlinie dargestellt.
Die Scanvorrichtung 240 umfasst in der dargestellten Ausgestaltung zwei Scanspiegel 241, welche eine Drehbewegung 243 um eine jeweilige Drehachse 245 ausführen. Die Drehachse 245 der beiden Scanspiegel 241 sind bevorzugt senkrecht zueinander orientiert, sodass es durch die Kombination der Drehbewegungen 243 der beiden Scanspiegel 241 möglich ist, den Bearbeitungsstrahlengang 223 innerhalb eines Scanbereichs 247 auf der Probe 280 zu bewegen. Der Scanbereich 247 ergibt sich aus einer ersten Ablenkrichtung 249, die sich in die Zeichenebene hinein erstreckt, und einer zweiten Ablenkrichtung 251. Nach Ausrichtung der Probe 280 entspricht der Scanbereich 247 bevorzugt dem Probenbereich 281
In der Fig. 2 ist ferner eine alternative Scanvorrichtung 253 gezeigt, welche ein Umlenkprisma 255, welches eine Drehbewegung 243 ausführt, und einen Scanspiegel 241, der eine lineare Bewegung 257 ausführt, umfasst. In Fig. 2 sind auf der Probe 280 drei mögliche Positionen des Bearbeitungsstrahlenganges 223 gezeigt. Diese Bearbeitungsbereiche 290 können durch die Scanvorrichtung 240 (bzw. die alternative Scanvorrichtung 253 oder eine andere, nicht gezeigten Ausgestaltung einer Scanvorrichtung) angesteuert werden, wobei alle aneinander angrenzenden Bearbeitungsbereiche 290 den Scanbereich 247 ausbilden. Zur Verdeutlichung sind ein erster 290a, ein zweiter 290b und ein dritter Bearbeitungsbereich 290c in Fig. 2 gezeigt.
In jedem Arbeitsbereich 290 herrscht eine Temperatur T, wobei in Abhängigkeit von der Temperatur T Wärmestrahlung vom Bearbeitungsbereich abgestrahlt wird. Ein Teil dieser Wärmestrahlung, auch als Messlicht 110 bezeichnet, gelangt entlang eines Detektionsstrahlenganges 291 durch die Scanvorrichtung 240 bis zu einem wellenlängenselektiven optischen Element 293. Dieses wellenlängenselektive optische Element 293 ist beispielsweise ein dichroitischer Strahlteiler.
Das Laserlicht 221 hat eine Wellenlänge lias bzw. einen Wellenlängenbereich ALias, der sich von einer Wellenlänge Xmess bzw. einem Wellenlängenbereich AXmess des Messlichts 110 unterscheidet. Die Scanspiegel 241 reflektieren sowohl AÄias, als auch ALmess-
Das wellenlängenselektive optische Element 293 dagegen transmittiert die Wellenlänge lias bzw. den Wellenlängenbereich AÄias des Laserlichts 221 bevorzugt vollständig (zusätzlich kann das wellenlängenselektive optische Element 293 eine Antireflexbeschichtung aufweisen, um Reflexionsverluste möglichst gering zu halten) und reflektiert die Wellenlänge Xmess bzw. den Wellenlängenbereich ALmess des Messlichts 110 bevorzugt vollständig.
Der Detektionsstrahlengang 291 wird somit am wellenlängenselektiven optischen Element 293 räumlich vom Bearbeitungsstrahlengang 223 getrennt, wobei der Detektionsstrahlengang 291 mit einer gepunkteten Linie dargestellt ist und von der Probe 280 bis zum wellenlängenselektiven optischen Element 293 mit dem Bearbeitungsstrahlengang 223 übereinfällt.
Die schematische Darstellung der Figuren vereinfacht den Bearbeitungsstrahlengang 223 und den Detektionsstrahlengang 291 jeweils zu einer Linie. Da das Laserlicht 221 eine sehr geringe Divergenz aufweist, die thermische Abstrahlung von NIR oder IR-Strahlung von der Probe 280 jedoch in den Halbraum erfolgt, propagiert das Detektionslicht 110 vielmehr in einem divergenten Lichtkegel, dessen Größe beispielsweise abhängig von den Apparaturen der Scanvorrichtung 240 ist. Dieser Lichtkegel ist in Fig. 2 und in einem alternativen wellenlängenselektiven Element 293a schematisch dargestellt.
Das alternative wellenlängenselektive Element 293a nutzt die unterschiedliche Geometrie von Laserlicht 221 und Messlicht 110 und trennt beide mittels eines gekrümmten Spiegels 293b, der eine Öffnung 293c aufweist. Das Laserlicht 221 kann durch diese Öffnung 293c hindurch zur Probe 280 gelangen, wohingegen das Messlicht 110 vom gekrümmten Spiegel 293b auf den Punktsensor 107a fokussiert wird. Das hier gezeigte wellenlängenselektive Element 293 und das alternative wellenlängenselektive Element 293a sind rein beispielhafte Möglichkeiten das Laserlicht 221 vom Messlicht 110 zu trennen.
Das (alternative) wellenlängenselektive Element 293 (293a) ist von der Probe 280 aus gesehen hinter der Scanvorrichtung 240 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Scanvorrichtung 240 den Bearbeitungsstrahlengang 223 zusammen mit dem Detektionsstrahlengang 291 im Scanbereich 247 der Probe 280 bewegt. Unabhängig davon, welcher Bearbeitungsbereich 290 von der Scanvorrichtung 240 angesteuert wird, stets wird das Messlicht 110 aus genau demselben Bearbeitungsbereich 290 zur Temperaturmessanordnung 100 geleitet, in welchem auch der Bearbeitungsstrahlengang 223 endet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur 200 mit einer Temperaturmessanordnung 100, die ein optisches Strahlversatzkompensationselement 310 umfasst. Mit diesem ist es möglich, einen durch das wellenlängenselektive optische Element 293 eingefiihrten Strahlversatz A des Laserlichts 221 zu kompensieren. Dies wird durch eine entsprechende Orientierung des optischen Strahlversatzkompensationselements 310 erreicht, wodurch das Laserlicht 221 wieder auf einen ursprünglichen Ausbreitungspfad 225 des Laserlichts 221 geführt werden kann.
Das optische Strahlversatzkompensationselement 310 weist eine wellenunabhängige Brechzahl n(L) auf, sodass zur Überlagerung des Bearbeitungsstrahlengangs 223 mit dem Detektionsstrahlengang 291 das wellenlängenselektive optische Element 293 und das optisches Strahlversatzkompensationselement 310 wie dargestellt angeordnet werden können.
Hierbei kann beispielsweise für das Messlicht 110 ein erster Strahlversatz Al und für das Laserlicht 221 ein zweiter Strahlversatz A2 gewählt werden. Durch die wellenlängenabhängige Brechung des optischen Strahlversatzkompensationselements 310 werden an einem Austrittspunkt 311 beide Strahlengänge vereint und verlaufen kollinear zueinander.
Bei geringen Dicken des strahlumlenkenden wellenlängenselektiven optischen Elements 293 kann der Strahlversatz A des Laserlichts 221 vemachlässigbar sein und das UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur 200 ohne das optische Strahlversatzkompensationselement 310 betrieben werden.
Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur 200 mit einem weiteren strahlumlenkenden wellenlängenselektiven optischen Element 410, welches ausgestaltet ist, in der Probe 280 erzeugtes Analyselicht 411 einer Wellenlänge Lan spektral vom Messlicht 110 zu trennen.
Das Analyselicht 411 kann beispielsweise Fluoreszenzlicht sein, wobei in einem Material 481 der Probe 280 durch Anregungslicht (nicht gezeigt) Fluoreszenz des Materials 481 angeregt wird. Das Anregungslicht (nicht gezeigt) kann über den Bearbeitungsstrahlengang 223 oder seitlich unter einem Winkel zum Bearbeitungsstrahlengang 223 in den Bearbeitungsbereich 290 eingestrahlt werden. In erstem Fall ist ein weiteres optisches, das Analyselicht einkoppelndes wellenlängenselektives Element (nicht gezeigt) im System 200 angeordnet, bevorzugt, aber nicht einschränkend im Bearbeitungsstrahlengang 223.
Bevorzugt unterscheiden sich die Wellenlängenbereiche des Laserlichts Aüas, des Messlichts AXmeSs und eines Wellenlängenbereichs des Analyselichts AA,an voneinander. Das Material 481 des Bearbeitungsbereiches 290 der Probe 280 emittiert das Analyselicht 411 in Richtung der Scanvorrichtung 240. Das Analyselicht 411 propagiert bis zum wellenlängenselektiven optischen Element 293 kollinear mit dem Laserlicht 221 und kollinear mit dem Messlicht 110 entlang des Bearbeitungsstrahlenganges 223 und auch des Detektionsstrahlenganges 291 und wird zusammen mit dem Messlicht 110 vom Laserlicht 221 getrennt. Das weitere strahlumlenkende wellenlängenselektive optische Element 410 trennt das Messlicht 110, welches weiter zur Temperaturmessanordnung 100 propagiert vom Analyselicht 411.
Zur Detektion des Analyselichts 411 ist eine Analysevorrichtung 413 vorgesehen. Diese kann ausgestaltet sein, Materialdaten 415 zu ermitteln und bereitzustellen, wobei die Materialdaten 415 das Material 481 (und dessen Eigenschaften) im Bearbeitungsbereich 290 repräsentieren. Die Materialdaten 415 sind in Fig. 4 schematisch dargestellt.
Die Analysevorrichtung 413 kann somit das Analyselicht 411 empfangen, auswerten und die Materialdaten 415 basierend auf dem Analyselicht 411 bereitstellen.
Zur besseren Darstellung ist das Messlicht 110 mit einer punktierten Linie, das Laserlicht 221 mit einer Punkt- Strichlinie und das Analyselicht 411 mit einer Punkt-Punkt-Strichlinie gezeichnet. Ferner sind die Strahlengänge der Übersichtlichkeit halber nebeneinander und nicht überlagert gezeichnet.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen schematisch Ablaufpläne zur Erläuterung des Verfahrens zur Bereitstellung von Steuerdaten 510. Die Steuerdaten 510 werden hierbei in einer Planungsphase bereitgestellt. In einigen Ausgestaltungen können die Steuerdaten 510 während der Vermessung eines, bevorzugt in seiner Temperatur und/oder Temperaturverteilung einstellbaren Probekörpers (nicht gezeigt) bereitgestellt werden. Wird ein Probekörper verwendet, so können die Verfahren als Testverfahren verstanden werden, die es erlauben eine korrekte Funktion des Verfahrens und/oder der Vorrichtung zu überprüfen.
Letztlich können die beschriebenen Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten auch Teil eines Verfahrens zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten sein. Auf dieses wird in den Figuren nicht eingegangen.
In Fig. 5 sind drei grundlegende Verfahrensschritte S100, S200 und S300 gezeigt, welche um weitere optionale Verfahrensschritte ergänzt werden können. Die optionalen Verfahrensschritte sind mit einem Apostroph (‘) gekennzeichnet und der Übersichtlichkeit halber in Unterprogramme UP zusammengefasst. Die Unterprogramme sind in den Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt.
Im Schritt S100 wird von einem Bearbeitungsbereich einer Probe ausgestrahltes Messlicht 110 mit einem punktförmigen Temperatursensor 107a (auch: Punktsensor) detektiert. In diesem Schritt wird beispielsweise ein elektrisches Signal erzeugt.
Im darauffolgenden Verfahrensschritt S200 erzeugt der Punktsensor 107a ein Temperatursignal 120, welches die Temperatur T des Bearbeitungsbereiches 290 repräsentiert. Dieses Temperatursignal 120 wird danach bevorzugt bereitgestellt.
Im Verfahrensschritt S300 werden schließlich Steuerdaten 510 erstellt. Diese Steuerdaten 510 werden im Verfahren in Abhängigkeit vom Temperatursignal 120 erstellt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann dieses lediglich die Verfahrensschritte S200‘ und S300‘ umfassen. Im Verfahrensschritt S200‘ wird entweder ein Temperatursignal 120 aus einer zuvor gemessenen, gespeicherten und abgerufenen Temperatur T des Bearbeitungsbereiches 290 erzeugt oder direkt auf ein zuvor gespeichertes Temperatursignal 120 zugegriffen. Dieses Temperatursignal 120 wird ferner bereitgestellt. Im Verfahrensschritt S300‘ werden schließlich die Steuerdaten 510 erstellt. Diese Steuerdaten 510 werden im Verfahren in Abhängigkeit vom Temperatursignal 120 erstellt, wobei das Temperatursignal im Vergleich zum Verfahrensschritt S300 keine Messung der Temperatur benötigt. Die Verfahrensschritte S200‘ und S300‘ können somit auf jedem beliebigen Computer oder einer ähnlichen Recheneinheit wie einem FPGA ausgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die Verfahrensschritte S90‘, S291‘ und TU und ist in den Fig. 5 und Fig. 6 schematisch beschrieben. Im Verfahrensschritt S90‘ werden Steuersignale 610 gesendet, die zur Steuerung einer Scanvorrichtung 240 geeignet sind. Die Steuersignale 610 repräsentieren ein sequenzielles Anfahren einer vorab festgelegten Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche 290 mittels der Scanvorrichtung240.
Im Verfahrensschritt S291‘ werden Matrixdaten 620 in die Steuerdaten 510 aufgenommen.
Im Verfahrensschritt TU wird lediglich überprüft, ob alle Bearbeitungsbereiche 290 der vorab festgelegten Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche 290 angefahren wurden. Wird dies verneint, so wird erneut der Verfahrensschritt S90‘ durchgeführt und ein weiterer Bearbeitungsbereich 290 angefahren. Wird TU bejaht, so wird nachfolgend der Verfahrensschritt S300 ausgeführt und die Steuerdaten 510 erstellt. In Verfahrensschritt S291‘ können die Steuerdaten 510 somit sequenziell ergänzt werden. In anderen Ausgestaltungen des Verfahrens, können die ermittelten Temperaturwerte 120 der Vielzahl von Bearbeitungsbereichen 290 in einem weiteren Verfahrensschritt gemeinsam, d.h. im Block den Steuerdaten 510 hinzugefügt werden. Zwischen den Verfahrensschriten S90‘ und S291‘ werden ferner die Verfahrensschrite S100 und S200 durchgeführt. D.h., dass für jeden Bearbeitungsbereich 290 ein Temperaturwert 120 ermitelt und bereitgestellt wird.
Die Matrixdaten 620 repräsentieren wenigstens eine Sortierung der Vielzahl von Bearbeitungsbereichen 290 nach der Temperatur T der jeweiligen Bearbeitungsbereiche 290
Optional kann das Verfahren zusätzlich auch die Verfahrensschritte S210‘ und S220‘ enthalten. Im Verfahrensschrit S210‘ werden vorab gespeicherte Materialdaten 520 ausgelesen und/oder durch einen Benutzer eingegebene Materialdaten 520 eingelesen und/oder Materialdaten 520 ermitelt. Der Verfahrensschrit S210‘ ist somit bei den ersten beiden Optionen vollständig auf jedem Computer oder jeder Recheneinheit ausführbar.
Im darauffolgenden Verfahrensschrit S220‘ werden entweder die Materialdaten 520 oder aus den Materialdaten 520 berechnete Parameteränderungsdaten 530, oder beide in die Steuerdaten 510 aufgenommen, wobei die Materialdaten 520 und/oder die Parameteränderungsdaten 530 wenigstens die Information über einen materialabhängigen Bearbeitungsparameter 540 und/oder über wenigstens eine zur Erreichung eines konstanten Bearbeitungsparameters 540 notwendige Parameteränderung 550 repräsentieren. Die bisher beschriebenen Ausgestaltungen des Verfahrens sind optional auf ein Femtosekundenlaser-basiertes System übertragbar.
Optional kann das erfmdungsgemäße Verfahren zusätzlich um das Unterprogramm UP2 ergänzt werden. Dieses umfasst die Verfahrensschrite S311 ‘ bis S315‘ .
Im Verfahrensschrit S311 ‘ werden vorab gespeicherte Probenvolumendaten 710 ausgelesen und/oder von durch einen Benutzer bereitgestellte Probenvolumendaten 710 eingelesen. Die Probenvolumendaten 710 können ein in einer Fehlsichtigkeitskorrektur abzutragendes bzw. zu entfernendes Volumen repräsentieren, beispielsweise aus der Cornea eines menschlichen Auges. Die Probenvolumendaten 710 stellen somit bevorzugt ein dreidimensionales Volumen dar.
Im Verfahrensschrit S312‘ werden vorab gespeicherte Abtragungsdaten 720 ausgelesen und/oder durch einen Benutzer bereitgestellte Abtragungsdaten 720 eingelesen. Die Abtragungsdaten 720 können beispielsweise eine Abtragungsrate 721 repräsentieren. Die Abtragungsrate 271 kann beispielsweise in der Einheit Mikroliter oder Nanometer pro Laserpuls angegeben werden.
Im Verfahrensschrit S313‘ wird eine Gesamtzahl N von Bearbeitungsschriten basierend auf den Probenvolumendaten und den Abtragungsdaten berechnet. In einer einfachen Ausgestaltung wird beispielsweise die Dicke des von den Probenvolumendaten repräsentierten Probenvolumens durch die Abtragungsrate dividiert und die Gesamtzahl N von Bearbeitungsschriten erhalten, die notwendig ist, die gesamte Dicke abzutragen. Im Verfahrensschritt T2’ findet eine Abfrage statt, ob die Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten größer ist als eine vorab festgelegten Anzahl Nnorm an Bearbeitungsschritten im Normbereich.
Da die Steuerdaten 510 geeignet sind, ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur zu steuern, ist es notwendig, bereits bei bzw. mit den Steuerdaten 510 Situationen zu vermeiden, welche zu bearbeitendes Gewebe schädigt. Insbesondere bei der Fehlsichtigkeitskorrektur und mechanischer Abtragung von Bereichen der Cornea mittels eines Lasers müssen Grenzwerte des Materials der Cornea eingehalten werden. Alle Zustände, in denen dies erfüllt ist, befinden sich im Normbereich.
Ein kritischer Faktor ist die Temperatur des Gewebes, welche einen Koagulationstemperatur nicht erreichen sollte. Die Koagulationstemperatur liegt zwischen ca. 50 °C und ca. 60 °C. Jedoch steigt das Risiko für dauerhafte Gewebeschädigungen bereits, wenn über einen längeren Zeitraum eine Temperatur > 40° erreicht wird. Sofern eine konkrete Temperatur für die Koagulationstemperatur angegeben wird, ist diese im Zusammenhang mit einer Einwirkdauer zu betrachten bzw. anzugeben. Um nach erfolgter Abtragung auch keine Schädigung des Gewebes von vorausgegangenen Pulsen zu erhalten, wird sicherheitshalber eine Anzahl Nnorm an Bearbeitungsschritten im Normbereich festgelegt oder bestimmt. Diese Bearbeitungsschritte im Normbereich repräsentieren somit die Nnorm letzten Bearbeitungsschritte, bis zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses. Allerdings können in Bearbeitungsschritten vor diesen letzten Bearbeitungsschritten Grenzwerte überschritten werden, selbst dann, wenn dies zu einer Beschädigung des bearbeiteten oder direkt umliegenden Gewebes führt. Das geschädigte Gewebe wird nachfolgend, d.h. in den nachfolgenden Bearbeitungsschritten abgetragen. Die Nnorm Bearbeitungsschritte im Normbereich sorgen dann dafür, dass vorab geschädigtes Gewebe nachfolgend abgetragen wird.
Wird die Abfrage im Verfahrensschritt T2‘ verneint, so dürfen Grenzwerte nicht überschritten werden und alle gemäß den Steuerdaten 510 durchzuführenden Bearbeitungsschritte erfolgen im Normbereich.
Wird jedoch festgestellt, dass mehr Bearbeitungsschritte zur vollständigen Bearbeitung der Probe notwendig sind als notwendige Bearbeitungsschritte im Normbereich, so wird im Verfahrensschritt S314‘ eine Differenz zwischen der Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten und einer vorab festgelegten Anzahl Nnorm an Bearbeitungsschritten im Normbereich ermittelt. Wie oben bereits erwähnt ist im Normbereich gemäß Bearbeitungsplan ein vorhergesagter Parameter, insbesondere eine vorhergesagte Temperatur der Probe im Bearbeitungsbereich stets kleiner ist als ein maximal zulässiger Parameter, wie zum Beispiel eine maximal zulässige Temperatur der Probe.
In einem weiteren Verfahrensschritt S315‘ werden Ablaufdaten 730 in die Steuerdaten 510 aufgenommen, wobei die Ablaufdaten 730 einen zeitlichen Ablauf von (N-Nnom) außerhalb des Normbereichs und Nnorm innerhalb des Normbereichs durchzuführender Bearbeitungsschritte repräsentieren. Sofern die Steuerdaten 510 von einer Steuereinheit ausgeführt werden, können die NnOrm Bearbeitungsschritte innerhalb des Normbereichs direkt nach den (N-Nnorm) Bearbeitungsschritten außerhalb des Normbereichs erfolgen, oder aber nach einer Verzögerung, innerhalb welcher die Probe durch Diffusion der Wärme innerhalb derselben abkühlt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die (nicht in den Figuren gezeigten) folgenden Verfahrensschritte S230‘ und S240‘ durchgeführt werden, die nach dem Verfahrensschritt S200 durchgeführt werden können.
Im Verfahrensschritt S230‘ wird das Temperatursignal mit einem, eine maximal zulässige Schwellentemperatur repräsentierenden Schwellenwert verglichen. Im nachfolgenden Verfahrensschritt S240‘ werden Schwellenwertdaten in die Steuerdaten 510 aufgenommen, wobei die Schwellenwertdaten wenigstens die Information repräsentieren, ob das Temperatursignal 120 den Schwellenwert übersteigt. Diese Verfahrensschritte sind insbesondere während einer Fehlsichtigkeitskorrektur mittels Laser vorteilhaft, da es erfindungsgemäß möglich ist, zwischen zwei Pulsen des Laserlichts die Temperatur T des entsprechenden Bearbeitungsbereichs 290 zu messen und, sollte die Messung eine Überschreitung des Schwellenwertes ergeben, den nachfolgenden Bearbeitungsschritt mittels eines Laserpulses zumindest zu verzögern, um eine Abkühlung des Bearbeitungsbereiches 290 zu ermöglichen. Somit kann sichergestellt sein, dass eine Bearbeitung stets im Normbereich erfolgt und eine Kontrolle darüber von Puls zu Puls erfolgen kann.
Erfindungsgemäß können die vom Verfahren erstellten Steuerdaten 510 wenigstens einen Behandlungsablauf und/oder wenigstens eine Behandlungsanweisung umfassen. Mögliche Behandlungsabläufe sind das Variieren von Parametern des Laserlichtes in Abhängigkeit von einer Überschreitung des Schwellenwertes der Temperatur T zur Reduktion des Wärmeeintrages in die Probe 280; und/oder das Variieren von Parametern des Laserlichtes 221 in Abhängigkeit von den Materialdaten 520 und/oder in Abhängigkeit von den Parameteränderungsdaten 530; und/oder Ermitteln des Bearbeitungsbereiches 290 der Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche 290 mit der geringsten, durch das Temperatursignal 120 repräsentierten Temperatur T und Deklarieren dieses Bearbeitungsbereichs 290 als Start-Bearbeitungsbereich; und/oder Ermitteln einer Reihenfolge der Bearbeitungsbereiche 290, wobei die einzelnen Bearbeitungsbereiche 290 gemäß deren ermittelter Temperatur T sortiert sind, und/oder Durchführen von (N-Nnorm) Bearbeitungsschritten außerhalb des Normbereichs und nachfolgendes Durchfuhren von Nnorm Bearbeitungsschritten innerhalb des Normbereichs.
Die Steuerdaten 510 können in eine Steuervorrichtung 260 eingespeist bzw. dieser bereitgestellt werden, sodass die Steuervorrichtung 260 das UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur 100 gemäß den Steuerdaten 510 steuern kann. Ebenso ist es denkbar, dass eine im System zur Fehlsichtigkeitskorrektur 100 vorgesehen Steuervorrichtung 260 die Steuerdaten 510 eigenständig generiert bzw. die Steuerdaten 510 eigenständig korrigiert und somit an einen Behandlungsverlauf anpasst. Somit können unvorhergesehene Variationen im Behandlungsablauf, wie beispielsweise eine unerwartet hohe Temperatur in einem Bearbeitungsbereich 290 erkannt und zum Schutz des Patienten entsprechend reagiert werden.
Auf die Darstellung eines nicht flüchtigen Speichermediums, welches von einem Computer gelesen werden kann, als auch auf die Darstellung eines Computers wird an dieser Stelle verzichtet, da diese Elemente hinlänglich bekannt sind.
Bezugszeichenliste
100 Temperaturmessanordnung
101 Gehäuse
101a Signalleitung
103 Eintrittsöffhung
103a Aussparung
105 optisches Abbildungssystem
105a Linse
107 Temperatursensor
107a Punktsensor
107b elektrische Platine
107c Pixel
109 Innenbereich
110 Messlicht
110a infrarotes oder nahinfrarotes Licht
120 Temperatursignal
200 UV-Laser basierte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur
220 Laserlichtquelle
221 Laserlicht
223 Bearbeitungsstrahlengang
240 Scanvorrichtung
241 Scanspiegel
243 Drehbewegung
245 Drehachse
247 Scanbereich
249 erste Ablenkrichtung
251 zweite Ablenkrichtung
253 alternative Scanvorrichtung
255 Umlenkprisma
257 lineare Bewegung
260 Steuervorrichtung
280 Probe
281 Probenbereich
283 Auge
290 Bearbeitungsbereich
290a erster Bearbeitungsbereich 290b zweiter Bearbeitungsbereich
290c dritter Bearbeitungsbereich
293 wellenlängenselektives optisches Element
310 optisches Strahlversatzkompensationselement
311 Austrittspunkt
410 weiteres wellenlängenselektives optisches Element
411 Analyselicht
413 Analysevorrichtung
415 Materialdaten
481 Material
510 Steuerdaten
520 Materialdaten
530 Parameteränderungsdaten
540 Bearbeitungsparameter
550 Parameteränderung
610 Steuersignal
620 Matrixdaten
710 Probenvolumendaten
720 Abtragungsdaten
721 Abtragungsrate
730 Ablaufdaten
T Temperatur
Xus Wellenlänge des Laserlichts
Xmess Wellenlänge des Messlichts Wellenlänge des Analyselichts Wellenlängenbereich des Laserlichts Wellenlängenbereich des Messlichts Wellenlängenbereich des Analyselichts n(l) wellenunabhängige Brechzahl Strahlversatz erster Strahlversatz zweiter Strahlversatz

Claims

Patentansprüche
1. Temperaturmessanordnung (100) für ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder für ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking (CXL) oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex (LIRIC), welches ausgestaltet ist Laserlicht (221) zu generieren und auszustrahlen und einen Bearbeitungsbereich (290) einer zu bearbeitenden Probe (280) mit dem Laserlicht (221) zu bearbeiten, wobei die Temperaturmessanordnung (100) wenigstens einen Temperatursensor (107) zur Erfassung eines die Temperatur (T) des Bearbeitungsbereiches (290) repräsentierenden Temperatursignals (120) umfasst, und wobei der Temperatursensor (107) wenigstens einen Punktsensor (107a) und ein Messlicht (110) auf den wenigstens einen Punktsensor (107a) abbildendes optisches Abbildungssystem (105) aufweist.
2. Temperaturmessanordnung (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend wenigstens ein strahlumlenkendes und wellenlängenselektives optisches Element (293), wobei das wellenlängenselektive optische Element (293) ausgestaltet ist einen Detektionsstrahlengang (291) von vom Bearbeitungsbereich (290) ausgestrahlten Messlicht (110) mit einem Bearbeitungsstrahlengang (223) des Laserlichtes (221) zu kombinieren.
3. Temperaturmessanordnung (100) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein optisches Strahlversatzkompensationselement (310), welches ausgestaltet ist einen durch das wellenlängenselektive optische Element (293) eingefuhrten Strahlversatz (A) des Laserlichtes (221) zu kompensieren.
4. UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex mit einer Temperaturmessanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; einer das Laserlicht (221) generierenden Laserlichtquelle (220) oder einer das Laserlicht (221) generierenden Femtosekunden-Laserlichtquelle; einer das Laserlicht (221) in einem Probenbereich (281) bewegender Scanvorrichtung (240); und wenigstens einer Steuervorrichtung (260), wobei die Steuervorrichtung (260) ausgestaltet ist die Laserlichtquelle (220) und/oder die Scanvorrichtung (240) in Abhängigkeit vom Temperatursignal (120) der Temperaturmessanordnung (100) zu steuern.
5. UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex nach Anspruch 4, wobei das strahlumlenkende, wellenlängenselektive optische Element (293) zwischen der Laserlichtquelle (220) und der Scanvorrichtung (240) in einem Bearbeitungsstrahlengang (223) des Laserlichts (221) angeordnet oder in den Bearbeitungsstrahlengang (223) des Laserlichts (221) einbringbar ist.
6. UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Scanvorrichtung (240) wenigstens einen Scanspiegel (241) umfasst, der zumindest einen Wellenlängenbereich (Alias) des Laserlichts (221) und einen Wellenlängenbereich (ALmess) des Messlichts (110) reflektiert.
7. UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner umfassend ein weiteres strahlumlenkendes wellenlängenselektives optisches Element (410), welches ausgestaltet ist in der Probe (280) erzeugtes Analyselicht (411) spektral vom Laserlicht (221) und vom Messlicht (110) zu trennen, wobei sich die Wellenlängenbereiche (Alias, AXmess) des Laserlichts (221) und des Messlichts (110) und ein Wellenlängenbereich des Analyselichts (AA,an) voneinander unterscheiden und wobei das System (200) ferner eine Analysevorrichtung (413) zur Bestimmung von ein Material (481) des Bearbeitungsbereiches (290) repräsentierenden Materialdaten (415) aufweist, wobei die Analysevorrichtung (413) ausgestaltet ist das Analyselicht (411) zu empfangen, auszuwerten und die Materialdaten (415) bereitzustellen.
8. UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Steuervorrichtung (260) ausgestaltet ist in Abhängigkeit vom Temperatursignal (120) wenigstens einen, vorzugsweise vorab im System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) hinterlegten Bearbeitungsparameter (540) aus der Liste von Parametern (540), umfassend:
Koordinaten eines ausgewählten Bearbeitungsbereiches (290) der Probe (280); wenigstens einen Strahlparameter der Laserlichtquelle (220); und wenigstens einen Umgebungsparameter zu variieren.
9. Verfahren zur Bereitstellung von Steuerdaten (510) zur thermalen Optimierung einer Behandlung mittels eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder zur thermalen Optimierung einer Behandlung mittels eines Femtosekunden-Laser basierten Systems zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: b) Detektieren von von einem Bearbeitungsbereich (290) einer Probe (280) ausgestrahltem Messlicht (110) mit einem punktförmigen Temperatursensor (107a); c) Erzeugen und Bereitstellen eines die Temperatur (T) des Bearbeitungsbereiches (290) repräsentierenden Temperatursignals (120) durch den punktförmigen Temperatursensor (107a); und d) Erstellen von Steuerdaten (510), wobei die Steuerdaten (510) in Abhängigkeit vom Temperatursignal (120) erstellt werden und Bereitstellen der Steuerdaten (510).
10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend die Verfahrensschritte: a) Senden von Steuersignalen (610) an eine Scanvorrichtung (240), wobei die Steuersignale (610) ein sequenzielles Anfahren einer vorab festgelegten Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche (290) mittels der Scanvorrichtung (240) repräsentieren; und c3) Aufhehmen von Matrixdaten (620) in die Steuerdaten (510), wobei die Matrixdaten (620) wenigstens eine Sortierung der Vielzahl von Bearbeitungsbereichen (290) nach der Temperatur (T) der jeweiligen Bearbeitungsbereiche (290) repräsentieren, wobei der Verfahrensschritt a) zeitlich vor dem Verfahrensschritt b) und der Verfahrensschritt c3) zeitlich nach dem Verfahrensschritt c) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend das Auslesen vorab gespeicherter Materialdaten (481) und/oder das Einlesen durch einen Benutzer eingegebener Materialdaten (481) und/oder das Ermitteln von Materialdaten (481) und weiter umfassend den Verfahrensschritt: c4) Aufhehmen der Materialdaten (481) und/oder Aufhehmen von aus den Materialdaten (481) berechneter Parameteränderungsdaten (530) in die Steuerdaten (510), wobei die Materialdaten (481) und/oder die Parameteränderungsdaten (530) wenigstens die Information über einen materialabhängigen Bearbeitungsparameter (540) und/oder über wenigstens eine zur Erreichung eines konstanten Bearbeitungsparameters (540) notwendige Parameteränderung (550) repräsentieren, wobei der Verfahrensschritt c4) zeitlich nach dem Verfahrensschritt c) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend el) das Auslesen vorab gespeicherter Probenvolumendaten (710) und/oder das Einlesen von durch einen Benutzer bereitgestellten Probenvolumendaten (710); e2) das Auslesen vorab gespeicherter Abtragungsdaten (720) und/oder das Einlesen durch einen Benutzer bereitgestellter Abtragungsdaten (720), wobei die Abtragungsdaten (720) eine Abtragungsrate (721) repräsentieren; e3) das Ermitteln einer Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten basierend auf den Probenvolumendaten (710) und den Abtragungsdaten (720); e4) das Ermitteln einer Differenz zwischen der Gesamtzahl N von Bearbeitungsschritten und einer vorab festgelegten Anzahl Nnorm an Bearbeitungsschritten im Normbereich, wobei im Normbereich gemäß Steuerdaten (510) eine vorhergesagte Temperatur (T) der Probe (280) im Bearbeitungsbereich (290) stets kleiner ist als eine maximal zulässige Temperatur der Probe; und e5) das Aufhehmen von Ablaufdaten (730) in die Steuerdaten (510), wobei die Ablaufdaten (730) einen zeitlichen Ablauf von (N-Nnom) außerhalb des Normbereichs und NnOrm innerhalb des Normbereichs durchzuführender Bearbeitungsschritte repräsentieren.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner umfassend die Verfahrensschritte cl) Vergleichen des Temperatursignals (120) mit einem, eine maximal zulässige Schwellentemperatur repräsentierenden Schwellenwert; und c2) Aufhehmen von Schwellenwertdaten in die Steuerdaten (510), wobei die
Schwellenwertdaten wenigstens die Information repräsentieren, ob das Temperatursignal den Schwellenwert übersteigt; wobei die Verfahrensschritte cl) und c2) zeitlich nach dem Verfahrensschritt c) durchgeführt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die vom Verfahren erstellten Steuerdaten (510) wenigstens einen Behandlungsablauf und/oder wenigstens eine Behandlungsanweisung aus der folgenden Liste umfassen:
Variieren von Parametern (540) des Laserlichtes (221) in Abhängigkeit von einer Überschreitung des Schwellenwertes der Temperatur (T) zur Reduktion des Wärmeeintrages in die Probe (280); und/oder
Variieren von Parametern (540) des Laserlichtes (221) in Abhängigkeit von den Materialdaten (481) und/oder in Abhängigkeit von den Parameteränderungsdaten (530); und/oder
Ermitteln des Bearbeitungsbereiches (290) der Vielzahl räumlich getrennter Bearbeitungsbereiche (290) mit der geringsten, durch das Temperatursignal (120) repräsentierten Temperatur (T) und Deklarieren dieses Bearbeitungsbereichs (290) als Start-Bearbeitungsbereich; und/oder
Ermitteln einer Reihenfolge der Bearbeitungsbereiche (290), wobei die einzelnen Bearbeitungsbereiche (290) gemäß deren ermittelter Temperatur (T) sortiert sind, und/oder
Durchfuhren von (N-Nnorm) Bearbeitungsschritten außerhalb des Normbereichs und nachfolgendes Durchfuhren von Nnorm Bearbeitungsschritten innerhalb des Normbereichs.
15. Verfahren zur Bereitstellung und Anpassung von Steuerdaten, in welchem ein erster Bearbeitungsschritt durchgeführt wird, während welchem wenigstens ein Laserpuls einer Laserlichtquelle gemäß initialer Steuerdaten einen Bearbeitungsbereich eines Probenbereiches bearbeitet; neue Steuerdaten gemäß einem Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten nach einem der Ansprüche 9 bis 14 bereitgestellt werden; und
Basierend auf den bereitgestellten neuen Steuerdaten die initialen Steuerdaten angepasst werden.
16. Steuervorrichtung (260) für ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder für ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex mit einer Temperaturmessanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist, wobei die Steuervorrichtung (260) ausgestaltet ist eine Laserlichtquelle (220) des Systems (200) und/oder eine Scanvorrichtung (240) des Systems (200) in Abhängigkeit vom Temperatursignal (120) der Temperaturmessanordnung (100) zu steuern und wobei die Steuervorrichtung (260) ausgestaltet ist ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder ein Femtosekunden-Laser basiertes System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex gemäß Steuerdaten (510) zu steuern, welche durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 erhalten wurden.
17. Verfahren zur Fehlsichtigkeitskorrektur oder zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex an einem menschlichen Auge (283), umfassend die folgenden Verfahrensschritte: e6) Detektieren von von einem Bearbeitungsbereich (290) des menschlichen Auges (283) ausgestrahltem Messlicht (110) mit einem punktförmigen Temperatursensor (107a); e7) Erzeugen und Bereitstellen eines die Temperatur (T) des Bearbeitungsbereiches (290) repräsentierenden Temperatursignals (120) durch den punktförmigen Temperatursensor (107a); e8) Erstellen von Verfahrensschritte der Fehlsichtigkeitskorrektur oder Verfahrensschritte des komealen Crosslinking oder des laserinduzierten Änderns des Brechungsindex repräsentierenden Steuerdaten (510), wobei die Steuerdaten (510) in Abhängigkeit vom Temperatursignal (120) erstellt werden; und e9) Steuern eines UV-Laser basierten Systems zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) und
Durchfuhren der Fehlsichtigkeitskorrektur am menschlichen Auge (283) gemäß den Steuerdaten (510) oder Steuern eines Femtosekunden-Laser basierten Systems zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex und Durchfuhren des Crosslinking oder des laserinduzierten Änderns des Brechungsindex gemäß den Steuerdaten.
18. Computerprogrammprodukt, welches, wenn es auf einem UV-Laser basierten System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (200) oder auf einem Femtosekunden-Laser basierten System zum komealen Crosslinking oder zum laserinduzierten Ändern des Brechungsindex nach einem der Ansprüche 4 bis 8 ausgeführt wird, ausgestaltet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 auszuführen.
EP24710725.3A 2023-03-10 2024-03-08 Temperaturmessanordnung und steuervorrichtung für ein uv-laser basiertes system zur fehlsichtigkeitskorrektur oder für ein femtosekunden-laser basiertes system, ein solches system, verfahren zur bereitstellung von steuerdaten, und verfahren zur fehlsichtigkeitskorrektur oder zum crosslinking oder zum laserinduzierten ändern des brechungsindex Pending EP4676415A1 (de)

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