WO1997042920A1 - Vorrichtung und verfahren zur photorefraktiven korrektur von fehlsichtigkeiten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur photorefraktiven korrektur von fehlsichtigkeiten Download PDF

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WO1997042920A1
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ablation
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Marius Christian Jurca
Hans-Dieter Mokler
Christoph Dietz
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Jurca Optoelektronik Gmbh
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Definitions

  • Laser beam through the cornea of movement of the eye i.e. a movement of the point of penetration of the visual field line through the cornea follows. It is thus possible to compensate for movements of the eye during the operation by swiveling the ablation laser beam.
  • the tracking device has a first and a second deflection mirror, which are arranged such that, for example, the first deflection mirror deflects the ablation laser beam upwards or downwards and the second deflection mirror subsequently the ablation laser beam laterally deflected. Both deflecting mirrors are along the axis of each incident ablation laser beam linearly displaceable.
  • the development of the invention according to claim 9 includes sensor means for detecting the current position of the deflecting mirror, which are integrated in the respective drive. This ensures a space-saving design.
  • Figure 7 a diagram in which the deviation of the

Abstract

Eine Vorrichtung (2) zur photorefraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten weist eine Vorrichtung (50) zur Erfassung der augenblicklichen Stellung eines Auges (20) auf. Außerdem umfaßt sie eine Vorrichtung (8), welche einen Durchstoßungspunkt (16) einer Bezugsachse (12) eines Abtragungs-Laserstrahles (10) durch die Hornhaut (18) eines Auges (20) während der Behandlung den von der Vorrichtung (50) erfaßten variierenden Positionen eines Durchstoßungspunktes (26) einer Gesichtsfeldlinie (24) durch die Hornhaut (18) nachführt. Die Vorrichtung (8) kann z.B. einen kardanisch aufgehängten Umlenkspiegel (38) umfassen, welcher von einer Steuereinheit (52) angesteuert wird. Im Falle einer zu großen Abweichung zwischen der Position des Durchstoßungspunktes (16) und der Position des Durchstoßungspunktes (26) kann die Abstrahlung des Laserstrahles (10) vorzugsweise unterbrochen werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur photore¬ fraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur photorefraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten gemäß den Oberbegriffen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 14.
Die operative Korrektur von Fehlsichtigkeiten wird aus verschiedenen Gründen durchgeführt. So werden z. B. an die Sehschärfe in einigen Berufen besonders hohe Anforder¬ ungen gestellt (z. B. bei Piloten, Feuerwehrleuten, Polizisten, Profisportlern) . Auch führt das Tragen einer Brille für manche Patienten zu perspektivischen Verzer¬ rungen, wobei Kontaktlinsen nicht für jedermann verträglich sind. In diesen und in anderen Fällen hat sich die opera¬ tive Korrektur der Fehlsichtigkeit mittels photorefraktiver Korrektur bewährt.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur photorefraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten (Keratom der Fa. Schwind) wird mit einem gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 193 nm die Hornhaut üblicherweise im Bereich der Pupille an ihrer Oberfläche so abgetragen, daß durch die dann veränderten Brechungseigenschaften der Hornhaut die Fehlsichtigkeit korrigiert wird. Damit der Laser die Hornhaut nur an den beabsichtigten Stellen abträgt, muß die sog. Gesichtslinie des Auges während der Behandlung richtig ausgerichtet sein (die Gesichtslinie ist die Linie, welche vom Ort des besten Sehens auf der Netzhaut durch den Mittelpunkt der Linse des Auges führt) . Wenn der Patient das Auge zu weit aus der vorbestimmten Position bewegt, würde der Laserstrahl Hornhaut außerhalb der beabsichtigten Behandlungszone abtragen. Dieser Zustand wird daher bei der bekannten Vorrichtung erkannt und die Behandlung sofort und automatisch unterbrochen. Bei Wiederaufnahme der richtigen Ausrichtung wird die Abtragung sofort automatisch fortgesetzt.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist nachteilig, daß sich die Behandlungsdauer abhängig von der Unruhe des zu behandelnden Auges deutlich verlängern kann, da diese Unruhe immer wieder zu automatisch herbeigeführten Pausen bei der Laserbehandlung führt. Eine längere Behandlungs¬ dauer erhöht aber einerseits den Behandlungsstreß beim Pa¬ tienten und führt andererseits zu einer geringeren Wirt¬ schaftlichkeit für den Betreiber der Vorrichtung.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur photorefraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten zu schaffen und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, welches durch eine Vermeidung oder zumindest durch eine deutliche Reduzierung der Anzahl der automatisch herbei- geführten Behandlungspausen die Behandlungsdauer deutlich verkürzt und so einerseits den Behandlungsstreß beim Patienten vermindert und andererseits die wirtschafliehe Nutzung des Geräts verbessert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vor¬ richtung zur photorefraktiven Korrektur von Fehlsichtig¬ keiten mit den im Anspruch 1 gegebenen Merkmalen, sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 14 gegebenen Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur photorefraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten weist eine Strahlungs¬ quelle auf, welche einen Laserstrahl aussendet. Dieser Laserstrahl wird durch ein Strahlaufbereitungssystem geführt. Dies kann z.B. bedeuten, daß der Laserstrahl in entsprechenden Optiken aufgeweitet und anschließend in einem sogenannten Integrator homogenisiert wird. In einer wahlweise vorhandenen Konditionierungsvorrichtung eines Strahl-Formsystems kann anschließend die Energieverteilung über den Querschnitt und die Kontur des Laserstrahls in einer gewünschten Weise verändert werden. So können z.B. ringförmige, elliptische oder sonstige Querschnittsformen eingestellt werden. Dann trifft der Laserstrahl auf eine Nachführvorrichtung, welche dazu dient, den Laserstrahl in Richtung der zwei Achsen, welche senkrecht zur Strahl¬ achse sind, so auszulenken, daß die Position des Durch¬ stoßungspunktes einer Bezugsachse des Laserstrahls durch die Hornhaut eines zu behandelnden Auges innerhalb von gewissen Grenzen stufenlos verändert werden kann. Zwischen der Nachführvorrichtung und dem Auge kann sich weiterhin eine dem Strahl-Formsystem zuzurechnende Zoomoptik befinden, welche dazu dient, die Größe der Projektionsflache des Laserstrahls am Auge stufenlos zu verändern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Ein¬ richtung auf, welche dazu dient, die momentane Position des zu behandelnden Auges kontinuierlich festzustellen und über eine mit dieser Einrichtung verbundene Steuer¬ einheit die Nachführ-Einrichtung so anzusteuern, daß der Durchstoßungspunkt der Bezugsachse des Abtragungs-
Laserstrahls durch die Hornhaut einer Bewegung des Auges, d.h. einer Bewegung des Durchstoßungspunktes der Gesichts- feldlinie durch die Hornhaut, folgt. Somit ist es möglich, Bewegungen des Auges während der Operation durch ein Schwenken des Abtragungs-Laserstrahls auszugleichen.
Zur Ausrichtung des Auges vor und während der Behandlung und damit zur Ausrichtung und zur Definition der Gesichts- feldlinie umfaßt die Vorrichtung ferner einen Diodenlaser, welcher vom Patienten zu fixieren ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter¬ ansprüchen wiedergegebenen.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 weist eine Vorrichtung auf, welche die Erzeugung eines Abtragungs-Laserstrahls unterbricht, sobald die Abweichung zwischen den Positionen der Durchstoßungspunkte einerseits der Bezugsachse des Abtragungs-Laserstrahls und andererseits der Gesichtsfeld- linie durch die Hornhaut des Auges einen vorgegeben Grenzwert überschreitet.
Hierdurch wird vermieden, daß, wenn die Nachführvor¬ richtung aufgrund der mechanischen und elektronischen Systemträgheiten einer Bewegung des Auges nicht schnell genug folgen kann, Hornhaut außerhalb der gewünschten Stellen abgetragen wird.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 weist eine Nachführ-Einrichtung auf, welche einen kardanisch beweglichen Umlenkspiegel umfaßt, der so ausgestaltet ist, daß er um zwei Achsen verschwenkbar ist und auf diese Weise den Abtragugs-Laserstrahl in der gewünschten
Weise ausrichten kann.
Diese Ausfuhrungsform gestattet einen besonders robusten
Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 weist die Nachführ-Einrichtung einen ersten und einen zweiten Umlenkspiegel auf, welche so angeordnet sind, daß z.B. der erste Umlenkspiegel den Abtragungs-Laserstrahl nach oben oder nach unten auslenkt und der zweite Umlenkspiegel den Abtragungs-Laserstrahl anschließend seitlich auslenkt. Beide Umlenkspiegel sind entlang der Achse des jeweils einfallenden Abtragungs-Laserstrahles linear verschieblich ausgeführt.
Diese Ausfuhrungsform gestattet es, die Winkelausrichtung der Bezugsachse des Abtragungs-Laserstrahles beizubehalten und den Abtragungs-Laserstrahl durch Verschiebungen der Umlenkspiegel sozusagen "parallel zu sich selbst" in Richtung der beiden Raumachsen, welche senkrecht zur Strahlachse sind, zu verschieben. Hierdurch wird die Verzerrung des Abtragungs-Laserstrahles vermindert, welche einerseits durch das nicht senkrechte Durchstrahlen der Mittel der Zoomoptik bewirkt wird, und welche andererseits durch das schräge Auftreffen des Abtragungs-Laserstrahls auf der ausgelenkten Behandlungsfläche am Auge bewirkt wird.
Bei der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 umfassen die Mittel, welche die Bewegung der Nachführ- Einrichtung bewirken, elektromagnetische Motoren, welche jeweils über Getriebe und Verbindungsstangen dei Umlenk¬ spiegel verschwenken bzw. verschieben.
Diese Ausfuhrungsform gestattet eine preiswerte und robuste Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 umfaßt Mittel für die Bewegung der Umlenkspiegel, welche Linear- Stellmotorem, wie z.B. Tauchspulenantriebe, für das Verschwenken bzw. das Verschieben beinhalten. Hierdurch wird die Anzahl der zu bewegenden Teile reduziert und ein schnelles Ansprechverhalten erreicht.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 umfaßt Mittel für die Bewegung der Umlenkspiegel, welche in die Lager eingebaute Rotations-Stellmotoren aufweisen. Hier- durch wird ebenfalls die Anzahl und das Gewicht der zu bewegenden Teile reduziert und somit ein schnelleres Ansprechverhalten erreicht.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 umfaßt Sensormittel, welche die augenblickliche Stellung der Umlenkspiegel erfassen und entsprechende Signale an die Steuereinheit weiterleiten. Hierdurch wird eine besonders genaue Positionierung der Nachführ-Einrichtung ermöglicht.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 umfaßt Sensormittel für die Erfassung der augenblicklichen Position der Umlenkspiegel, welche in dem jeweiligen Antrieb integriert sind. Hierdurch wird eine platzsparende Ausführung gewährleistet.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 weist eine Einrichtung zum Erfassen der augenblicklichen Posi¬ tion des Auges auf, welche eine Videokamera umfaßt, die entsprechende Signale an die Steuereinheiten weiter¬ leitet.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 weist eine Nachführvorrichtung auf, welche Umlenkspiegel enthält, die halbdurchlässig ausgeführt sind, damit die Einrich¬ tungen zum Erfassen der tatsächlichen Position des Auges und/oder zur Fixierung des Auges in der Gesichtslinie hinter dem/den halbdurchlässigen Umlenkspiegel(n) ange¬ ordnet werden können.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 12 umfaßt Glasfaserleitungen für die Datenleitung zwischen Augenposi- tions-Erfassungseinrichtung und Steuereinheit bzw. zwi¬ schen Nachführ-Einrichtung und Steuereinheit. Hierdurch wird eine schnelle, sichere und vor allem vor Störein- flüssen besonders geschützte Datenübertragung gewähr¬ leistet.
Im nebengeordneten Anspruch 14 und dem diesem unterge- ordneten Anspruch 15 wird ein Verfahren beschrieben, wie es mit den in den Ansprüchen 1 bis 13 offenbarten Vor¬ richtungen durchgeführt werden kann.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er¬ läutert. In dieser zeigen:
Figur 1 : eine geschnittene Seitenansicht eines Auges zur Erläuterung des Begriffs der Gesichtsfeldlinie eines Auges und deren Durchstoßungspunkts durch die Hornhaut;
Figur 2: eine perspektivische Darstellung der Projektions¬ fläche des Abtragungs-Laserstrahls am Auge zur Erläuterung des Begriffs der Bezugsachse des
Abtragungs-Laserstrahls und deren Durchstoßungs¬ punkts durch die Hornhaut;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur fotorefraktiven Korrektur von Fehlsichtig¬ keiten;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines kardanisch gelagerten Spiegels zur Strahlnachführung;
Figur 5: eine schematische Darstellung von zwei transla¬ torisch verschieblichen Spiegeln zur Strahlnach¬ führung;
Figur 6: drei Positionen eines Auges zu Zeitpunkten A, B und C und entsprechende Ausrichtungen eines Abtragungs-Laserstrahles (Winkel übertrieben dargestellt) ;
Figur 7: ein Diagramm, in welchem die Abweichung der
Positionen der Durchstoßungspunkte über der Zeit dargestellt ist;
Figur 8: ein Diagramm, in welchem der Schaltzustand eines Abtragungs-Lasers über der Zeit dargestellt ist.
In Figur 1 ist zunächst der Begriff "Gesichtsfeldlinie" definiert: Vom Ort 22 des besten Sehens auf der Netzhaut 21 eines Auges 20 führt eine Achse 24 durch den Mittelpunkt der Linse 27. Diese Achse wird "Gesichtsfeldlinie" genannt. Sie durchstößt die Hornhaut 18 an einem Durchstoßungspunkt 26. Wie weiter unten dargestellt, ist dieser Durchstoßungs¬ punkt 26 der Gesichtsfeldlinie 24 der Bezugspunkt für die Ausrichtung des Abtragungs-Laserstrahles.
In Figur 2 ist der Begriff der "Bezugsachse" definiert: Die Figur zeigt eine perspektivische Darstellung eines zur Vereinfachung eben dargestellten Ausschnitts einer Hornhaut 18. Ein Abtragungs-Laserstrahl 10, welcher, wie weiter unten genauer dargestellt, eine beliebige Kontur und Energieverteilung aufweisen kann, trifft auf der Hornhaut 18 auf und erzeugt dort eine seiner Kontur und Energie¬ verteilung entsprechende Projektionsfläche 14. Der Abtrag¬ ungs-Laserstrahl 10 hat eine "Bezugsachse" 12, welche z.B. im Falle einer kreisförmigen Kontur und Energieverteilung mit der Mittelachse des Kreises zusammenfiele. Die Bezugs- achse 12 durchstößt die Hornhaut 18 an einem Durchstoßungs¬ punkt 16.
Der Abtragungs-Laserstrahl 10 ist dann genau ausgerichtet, wenn der Durchstoßungspunkt 26 der Gesichtsfeldlinie 24 einerseits und der Durchstoßungspunkt 16 der Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 andererseits zusammen¬ fallen.
In Figur 3 ist eine Vorrichtung 2 zur fotorefraktiven Korrektur von Fehlsichtigkeiten dargestellt, welche u.a. als Hauptkomponenten ein Strahlaufbereitungssystem 4 , ein Strahl-Formsystem 6 und eine Nachführ-Vorrichtung 8 aufweist.
Das Strahlaufbereitungssystem 4 umfaßt eine Laser-Licht¬ quelle 28, Linsen 30 und einen sogenannten Integrator 32.
Das Strahl-Formsystem 6 umfaßt eine Lochmaskenvorrichtung 34 und eine Zoomoptik 36.
Die Nachführvorrichtung 8 umfaßt einen kardanischen und halbdurchlässigen Spiegel 38, einen ersten Motor 40, einen zweiten Motor 42 und einen Stellungssensor 44.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 2 ist wie folgt:
Der Abtragungs-Laserstrahl 10 wird von der Laser-Licht- quelle 12 erzeugt. Er wird in den Linsen 30 aufgeweitet und im Integrator 32 über den Querschnitt homogenisiert.
Der Querschnitt des Laserstrahls wird nun in der Loch¬ maskenvorrichtung 34 in der Größe angepaßt und erhält die zum momentanen Zeitpunkt gewünschte Kontur und Energiever¬ teilung. Der Abtragungs-Laserstrahl 10 trifft dann auf den Umlenkspiegel 38 der Nachführvorrichtung 8, welcher kardanisch gelagert und um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar ist und dessen Stellung von den beiden Motoren 40 und 42 bewirkt und von dem Stellungs- sensor 44 erfaßt wird. Der Umlenkspiegel 38 lenkt den Abtragungs-Laserstrahl 10 durch die Zoomoptik 36 des Strahl-Formsystems 6 hindurch auf das zu behandelnde Auge 20.
Mit Hilfe der Zoomoptik 36 kann die Größe der Laser- Projektionsflache 14 auf der Hornhaut 18 des Auges 20 im Zusammenspiel mit der Lochmaskenvorrichtung 34 konti¬ nuierlich verändert werden, wodurch ein gleichmäßiges Abtragen der Hornhaut am Auge 20 erzielt werden kann (vgl. Fig. 1 und 2) .
Die augenblickliche Stellung des Auges 20 und damit die Position des Durchstoßungspunktes 26 der Gesichtsfeldlinie 24 durch die Hornhaut 18 am Auge 20 wird von der Video¬ kamera 50 festgestellt, welche ein Abbild des Auges 20 kontinuierlich aufnimmt.
Zur Ruhigstellung des Auges 20 einerseits und zur Ausricht- ung der Gesichtsfeldlinie 24 andererseits ist ein Dioden¬ laser 46 vorgesehen, dessen Strahl über einen halbdurch¬ lässigen Spiegel 48 in Richtung des Auges 20 gelenkt wird. Zu diesem Zweck ist der Umlenkspiegel 38 ebenfalls halbdurchlässig ausgeführt.
Die Motoren 40 und 42, der Stellungssensor 44 und die Videokamera 50 sind mit einer ersten Steuereinheit 52 verbunden. Der Stellungssensor 44 und die Videokamera 50 sind darüberhinaus mit einer zweiten Steuereinheit 54 verbunden, welche außerdem noch mit der Laser-Licht¬ quelle 28 verbunden ist.
Die Steuerung der Nachführvorrichtung 8 wird folgender¬ maßen durchgeführt: Über die Videokamera 50 wird ein Signal entsprechend der momentanen Position des Durchstoßungspunktes 26 der Gesichtsfeldlinie 24 durch die Hornhaut 18 am Auge 20 an die Steuerheit 52 geleitet. Die Steuereinheit 52 empfängt außerdem vom Stellungssensor 44 ein der momentanen Stellung des Umlenkspiegels 38, die repräsentativ ist für die Position des Durchstoßungspunktes 16 der Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 durch die Hornhaut 18, entsprechendes Signal. Die Steuereinheit 52 verarbeitet diese Signale und steuert die Motoren 42 und 44 so an, daß diese den Umlenkspiegel 38 kontinuierlich so ver- schwenken, daß der Durchstoßungspunkt 16 der Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 durch die Hornhaut 18 nach Möglichkeit immer an der gewünschten Stelle am Auge 20, nämlich am Durchstoßungspunkt 26 der Gesichtsfeld¬ linie 24 durch die Hornhaut 18, liegt.
Aufgrund der möglichen hohen Geschwindigkeit der Augen¬ bewegungen und der Trägheit von Elektronik und Mechanik sind Abweichungen zwischen den Positionen der Durchstoßungs- punkte 16 und 26 möglich. Daher überwacht die Steuereinheit 54 kontinuierlich die Abweichung dieser beiden Positionen. Bei einem Überschreiten eines vorgebenen Grenzwertes bewirkt die Steuereinheit 54 solange ein Abschalten der Laser-Lichtquelle 28, bis der Grenzwert wieder unter¬ schritten ist.
In Figur 4 ist schematisch ein kardanisch gelagerter Umlenkspiegel 38 dargestellt, wie er in der Vorrichtung von Figur 3 eingesetzt werden kann. Der Umlenkspiegel
38 steht in seiner Neutralstellung vorzugsweise in einem Winkel von 45 zu der Bezugsachse eines einfallenden Laserstrahls 10a. Der Umlenkspiegel 38 ist achteckig ausgeführt, um Gewicht zu sparen. Über zwei Lagerstifte 58 ist der Umlenkspiegel 38 schwenkbar um eine erste Achse 56 gelagert. Die Lagerstifte 58 sind mit ihrem dem Umlenk¬ spiegel 38 abgewandten Ende über Lager 60 an einem Rahmen 62 befestigt. Dieser Rahmen 62 ist einerseits verwindungs- steif und andererseits gewichtssparend ausgeführt. Er ist außerdem über Lagerstifte 66 schwenkbar um eine zweite Achse 64 gelagert. Die zweite Achse 64 steht senkrecht zur ersten Achse 56. Die Lagerstifte 66 sind mit ihrem dem Rahmen 62 abgewandten Ende über Lager 68 an einem Gehäuse 70 befestigt. Der Umlenkspiegel 38 wird über eine Stang'e 72 durch einen Motor 40 (nicht dargestellt) bewegt. Der Rahmen 62 wird über eine Stange 74 durch einen Motor 42 (nicht dargestellt) bewegt.
Durch diese kardanische Lagerung kann der Spiegel 22 die Achse des ausfallenden Abtragungs-Laserstrahls 10b um die beiden Raumachsen x und y beliebig verschwenk¬ en.
In Figur 5 ist eine andere Ausführungsform der Nachführ- Vorrichtung schematisch dargestellt. Ein parallel zur x- Achse einfallender Laserstrahl 110a trifft auf einen vor¬ zugsweise in einem festen Winkel von 45 gegenüber der y-z-Ebene angestellten ersten Umlenkspiegel 138a und wird von diesem nach oben parallel zur z-Achse abgelenkt. Er trifft nun auf einen zweiten Umlenkspiegel 138b, welcher vorzugsweise in einem festen Winkel von 45 gegenüber der x-z-Ebene so angestellt ist, daß er als ein ausfal¬ lender Abtragungs-Laserstrahl 110b parallel zur y-Achse abgelenkt wird.
Der erste Umlenkspiegel 138a ist parallel zur x-Achse und der zweite Umlenkspiegel 138b parallel zur y-Achse ver- schieblich ausgeführt. Die Antriebe für diese Bewegungen sind nicht dargestellt. Eine translatorische Verschiebung des ersten Umlenkspiegels 138a entlang der x-Achse führt zu einer achsparallelen Verschiebung des ausfallenden Abtragungs-Laserstrahles 110b in x-Richtung. Eine trans¬ latorische Verschiebung des zweiten Umlenkspiegels 138b entlang der y-Achse führt zu einer achsparallelen Ver- Schiebung des ausfallenden Abtragungs-Laserstrahles 138b in z-Richtung.
Somit wird durch diese Ausführung eine Verschiebung des ausfallenden Abtragungs-Laserstrahles 138b ohne damit verbundene Winkeländerung einer Bezugsachse 112 (nicht dargestellt) des Abtragungs-Laserstrahls 138b erreicht.
In Figur 6 sind drei Behandlungssituationen zu den Zeit¬ punkten A, B und C dargestellt (die Auslenkungswinkel sind zum besseren Verständnis stark übertrieben dargestellt) Der Abtragungs-Laserstrahl 10 wird durch den in Figur 3 beschriebenen Umlenkspiegel 38 der Nachführeinrichtung 8 ausgelenkt. Zum Zeitpunkt A befindet sich das Auge 20 in seiner mittels des Diodenlasers 46 eingeübten Soll-Ruhe- Stellung (vgl. Fig. 3) . Die Nachführ-Einrichtung 8 steuert den Abtragungs-Laserstrahl 10 so, daß der Durchstoßungs¬ punkt 16 der Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 durch die Hornhaut möglichst genau über dem Durchsto߬ ungspunkt 26 der Gesichtsfeldlinie 24 angeordnet ist.
Zum Zeitpunkt B ist das Auge 20 nach links verschwenkt, was die Nachführvorrichtung 8 veranlaßt, die Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 so schwenken, daß der Durchstoßungspunkt 16 weiterhin möglichst nahe am Durch- stoßungspunkt 26 liegt.
Zum Zeitpunkt C ist aufgrund der Trägheit von Elektronik und Mechanik die Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 nicht sofort dem nach rechts verschwenkten Auge 20 gefolgt. Somit läge der Durchstoßungspunkt 16 der Bezugs- achse 12 des Abtragungs-Laserstrahls durch die Hornhaut 18 deutlich entfernt vom Durchstoßungspunkt 26 der Gesichts- feldlinie 24 durch die Hornhaut 18. Dies wird von der Steuereinheit 48 erkannt und führt zu einem Abschalten der Laser-Lichtquelle 28 so lange, bis die Nachführ- Einrichtung 8 den Abtragungs-Laserstrahl 10 dem verschwenk¬ ten Auge 20 so nachgeführt hat, daß die beiden Durchstoß- ungspunkte 16 und 26 wieder genügend nahe beieinander liegen.
In den Figuren 7 und 8 sind Diagramme dargestellt, welche einerseits die Abweichung der Position des Durchstoßungs¬ punktes 16 der Bezugsachse 12 des Abtragungs-Laserstrahls 10 von der Position des Durchstoßungspunktes 26 der Gesichtsfeldlinie 24 am Auge 20 und andererseits die
Schaltzustände der Laser-Lichtquelle 28 jeweils in Abhäng¬ igkeit von der Zeit darstellen, und zwar insbesondere zu den in Figur 6 dargestellten Zeitpunkten A, B und C.
Man erkennt, daß zum Zeitpunkt A die Abweichung sehr gering ist und daher die Laser-Lichtquelle 28 eingeschaltet ist . Kurz vor Erreichen von Zeitpunkt B ist die Abweichung größer, was den Nachführvorgang des Laserstrahles wieder¬ gibt. Zum Zeitpunkt B, wenn der Strahl wieder auf die neue Augenstellung ausgerichtet ist, ist die Abweichung wieder gering. Die gepulste Laserlichtquelle ist kontinuier¬ lich eingeschaltet. Zum Zeitpunkt C hat die Abweichung den zulässigen Grenzwert überschritten, da aufgrund der Trägheit von Elektronik und Mechanik der Strahl nicht schnell genug der sehr raschen Augenbewegung nachgeführt werden konnte. Daher wird die Laser-Lichtquelle 28 automa¬ tisch abgeschaltet und erst dann wieder eingeschaltet, wenn die Abweichung wieder geringer ist als der zulässige Grenzwert. Somit wird gewährleistet, daß Augenbewegungen, welche während einer Operation unvermeidlich sind, von der Nachführ-Einrichtung 8 bis zu einem gewissen Grenzwert ausgeglichen werden. Dies verbessert das Behandlungser- gebnis und verkürzt die Zeit, welche für eine derartige Operation benötigt wird. Im Falle eines Überschreitens des Grenzwerts kann die Laser-Lichtquelle 28 abgeschaltet werden, wodurch eine Verschlechterung des Behandlungser¬ gebnisses durch ein Abtragen der Hornhaut außerhalb des gewünschten Bereiches vermieden wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur photorefraktiven Korrektur von Fehl¬ sichtigkeiten, welche aufweist: eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Laser-Abtragungsstrahles zum Abtragen von Hornhaut an einem Auge, ein Strahl-Aufbereitungs- system, eine Vorrichtung zum Erfassen der augenblicklichen Stellung des Auges, welche der Position eines Durchsto߬ ungspunktes einer Gesichtsfeldlinie durch die Hornhaut des Auges entspricht, und eine Vorrichtung zur Fixierung des Auges;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung (2) ferner umfaßt: eine Vorrichtung (8) zum kontinuierlichen Nachführen eines Durchstoßungspunktes (16) einer Bezugsachse (12) des Abtragungs-Laserstrahles (10;110) durch die Hornhaut (18) auf variierende Positionen des Durchstoßungspunktes (26) der Gesichtsfeldlinie (24) durch die Hornhaut (18) , wobei die Nachführ-Vorrichtung (8) mit der Augenpositions-Erfassungsvorrichtung (50) über eine erste Steuereinheit (52) so gekoppelt ist, daß Abweichungen zwischen den Positionen der Durchstoßungs- punkte (16) und (26) zurückgeführt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (54) aufweist, welche die Erzeugung des Abtragungs-Laserstrahls (10;110) solange unterbrechen, wie die Differenz zwischen der Position des Durchsto߬ punktes (26) der Gesichtsfeldlinie (24) durch die Hornhaut (18) am Auge (20) und der Position des Durchstoßpunktes (16) der Bezugsachse (12) des Abtragungs-Laserstrahles (10) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführ-Vorrichtung (8) einen Umlenkspiegel (38) umfaßt, welcher um eine erste Achse (56) schwenkbar in einem Rahmen (62) gelagert ist, welcher selbst wieder um eine zweite Achse (64) schwenkbar gelagert ist, welche unter einem Winkel zu der ersten Achse (56) steht, so daß die Aufhängung des Umlenk- spiegeis (38) einer kardanischen Lagerung entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführ-Vorrichtung
(8) einen ersten (138a) und einen zweiten, zum ersten nicht parallelen, vorzugsweise in einem Winkel von 90° ausgerichteten zweiten Umlenkspiegel (138b) umfaßt, welche so angeordnet sind, daß der einfallende Abtragungs-Laser¬ strahl (110a) vom ersten (138a) zum zweiten Umlenkspiegel (138b) und von diesem als ein ausfallender Abtragungs- Laserstrahl (110b) in Richtung Auge (120) weitergeleitet wird, und wobei die beiden Umlenkspiegel (138a, 138b) unter Beibehaltung ihrer Lage im Raum linear verschieblich sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40,42), welche die Umlenkspiegel (38;138a,138b) bewegen, Elektromotoren umfassen, welche über Getriebe und/oder Stangen die Bewegungen bewirken.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40,42) , welche die Umlenkspiegel (38;138a, 138b) bewegen, Linear-Stell- motoren (z.B. Tauchspulenantriebe) umfassen, welche die Bewegungen bewirken.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40,42) , welche die Umlenkspiegel (38; 138a, 138b) bewegen, in die Lager eingebaute Rotations-Stellmotoren (Schrittmotoren) umfassen, welche die Bewegungen bewirken.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (44) umfaßt, welche die augenblickliche Stellung der Umlenkspiegel (38; 138a, 138b) erfassen und entsprechende Signale an die Steuereinheiten (52,54) weiterleiten.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (44) , welche die augenblickliche Stellung der Umlenkspiegel (38;138a, 138b) erfassen, in die Bewegungsmittel (40,42) integriert sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Augenpositions-Erfas- sungseinrichtung (50) eine Videokamera umfaßt.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkspiegel (38;
138a, 138b) halbdurchlässig ausgeführt sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zwischen Augenpositions-Erfassungseinrichtung (50) und Steuereinheiten (52,54) und zwischen Nachführ-Einrichtung (8) und Steuereinheit (52) mittels Glasfaserkabeln ge¬ schieht.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Strahl-Formsystem (6) umfaßt, welches die Kontur des Strahlquerschnitts und die Energieverteilung über den Querschnitt verändern kann.
14. Verfahren zur photorefraktiven Korrektur von Fehl- sichtigkeiten, bei welchem eine vorzugsweise veränder¬ liche Projektionsflache eines Abtragungs-Laserstrahls auf einem Auge eine Abtragung der Hornhaut am Auge bewirkt und die Stellung des Auges, welche der Position des Durchstoßungspunktes der Gesichtsfeldlinie durch die Fläche der Hornhaut an einem Auge entspricht, kontinuier¬ lich erfaßt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Position des Durchstoßungspunktes (16) der Bezugsachse (12) des Abtragungs-Laserstrahls (10;110) durch die Fläche der Hornhaut (18) des Auges (20) der Position des Durch¬ stoßungspunktes (26) der Gesichtsfeldlinie (24) durch die Hornhaut (18) des Auges (20) nachgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Abtragungs-Laserstrahls (10;110) solange unterbrochen wird, wie die Differenz zwischen der Position des Durchstoßungspunktes (16) der Bezugsachse (12) des Abtragungs-Laserstrahls (10;110) und der Position des Durchstoßungspunktes (26) der Gesichtsfeldlinie (24) jeweils durch die Hornhaut (18) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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