WO2013057098A1 - Vorrichtung und verfahren zur extrakapsulären chirurgischen kataraktbehandlung - Google Patents

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WO2013057098A1 PCT/EP2012/070477 EP2012070477W WO2013057098A1 WO 2013057098 A1 WO2013057098 A1 WO 2013057098A1 EP 2012070477 W EP2012070477 W EP 2012070477W WO 2013057098 A1 WO2013057098 A1 WO 2013057098A1
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Evangelos Papastathopoulos
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Definitions

  • the invention relates to a solution for the treatment of the human eye, adapted for surgical procedures on the cornea, the sclera, the vitreous body and in particular for the comminution of the lens nucleus for the extracapsular surgical cataract treatment.
  • a large part of the refractive errors can be corrected by tissue removal on the cornea, for example by the method known as LASIK.
  • a cover called “flap” is first formed on the surface of the cornea and, after it has been unfolded, tissue is removed from the now exposed inner area of the cornea, thereby altering the corneal curvature until the refractive error has been corrected a laser ablation device or a femtosecond laser device, the "flap" is folded back so that the wound is closed.
  • a cataract also referred to as a "cataract”
  • a turbidity of the eye lens that can not be treated by a tissue ablation, rather, the opacified lens is surgically removed and replaced with an artificial lens implant
  • the cause of cataract development is mostly unknown, however, it can be stated become that usually (with over 90%) the cataract occurs increasingly in the old age.
  • the cataract can be classified according to the localization of turbidity as follows:
  • the approximately 10-minute cataract surgery is one of the most commonly performed surgical procedures worldwide and can therefore already be described as routine. It is usually done only with local anesthesia. It is just to make sure that the eye is not only completely painless, but also can not be actively moved.
  • Phacoemulsification which is currently regarded as the most common technique for the surgical treatment of cataract, is the comminution of the lens nucleus by means of ultrasound and the subsequent extraction of the debris by means of a suction-irrigation device.
  • the posterior lens capsule stops, while the intracapsular cataract extraction removes the lens with the capsule.
  • the ultrasonic probe consists of a fine titanium tube, which oscillates at ultrasonic frequency in the longitudinal direction and in this way removes the lens core piece by piece like a round planer. At the same time, the core fragments are sucked through the tube while liquid flows through a collar.
  • a disadvantage in the case of phacoemulsification is that it is carried out manually and, therefore, careless handling of the ultrasound probe can lead to injuries to the capsular bag, such as, for example, perforation of the posterior capsule wall, the ciliary body or the corneal endothelium. Furthermore, the broad corneal tunneling can cause a postoperative flattening of the cornea, which interferes with the refractive outcome of the surgery (induced astigmatism).
  • the technique of irrigation / aspiration is used to remove the remains of the bark of the nucleus and the remaining cortex. This is done by simultaneous rinsing (irrigation) and aspiration (aspiration) of the capsular bag contents with two fine cannulas (with a diameter between 0.6 mm and 0.8 mm), which are respectively introduced into the eye through correspondingly broad corneal sections (paracenteses). Often, the irrigation and the aspiration are integrated into a coaxial instrument, which then for example has a diameter of about 1, 6mm. Since the larger lens fragments can not be removed by the fine cannulas, this technique is usually used only at the connection of phacoemulsification.
  • the technique of irrigation & aspiration can not replace phacoemulsification unless the lens nucleus is very soft (cataract grade 1) and / or already crushed by laser radiation or ultrasound.
  • pulsed laser radiation is focused in the lens. Due to the high laser power, the effect of photodisruption occurs at the focal point, severing the tissue by generating small gas bubbles. Through the targeted placement of several of these small gas bubbles, a kind of cuts can be made, which allow the fragmentation of the lens. Such a process is described, for example, in US Pat. Nos. 4,538,608.
  • a special contact lens is placed on the eye, which represents the opto-mechanical interface between the laser system and the patient.
  • a liquid-felt suction ring can be used according to the solution described in US 2010/0022994 A1.
  • the guidance of the laser beam is carried out automatically by a pre-programmed scanning unit, wherein the exact coordinates of the cut on the basis of a, z. B. by means of an OCT method, a Scheimpflug camera or a confocal microscope recorded, three-dimensional recording of the lens and corneal topography are defined.
  • the laser-induced photodisruption is usually controlled automatically and is therefore considered safer and more reliable than manual phacoemulsification more precise.
  • the use of this method is severely limited in hard cataract by the scattering of the laser light in the cloudy lens.
  • the laser-induced photodisruption is used sequentially, i. H. First, the eye is pretreated with the laser radiation and only then the lens is completely destroyed with an ultrasonic probe and aspirated.
  • switching between the laser system and the ultrasound device is very time consuming and still requires a wide corneal tunnel cut.
  • femtosecond lasers remain only a supplementary method for phacoemulsification in cataract treatment, ie lenses with a cataract grade of 2 to 4 are first "chopped" with a femtosecond laser and then completely destroyed and aspirated with a phaco probe
  • the femtosecond laser pre-treatment can reduce the ultrasound energy required to emulsify the lens.
  • the object of the invention is to develop a solution for extracapsular surgical cataract treatment which overcomes the disadvantages of the prior art solutions and which is based on the advantages of a non-invasive treatment on a femtosecond laser optical method.
  • the solution should be implemented as quickly as possible with a simple structure and be suitable for lens opacities with a high cataract grade.
  • an apparatus and a method for comminution (emulsification) of the lens are introduced on the basis of the combination of ultrasound and laser radiation, wherein the laser power and the ultrasound energy are introduced through the same interface into the eye.
  • a contact glass or a funnel filled with liquid with suction ring attached which represents the opto-mechanical interface to the patient.
  • the main advantage of the proposed solution for surgical procedures on the human eye, and in particular for crushing the lens core for extracapsular surgical cataract treatment solution is that a complete disintegration and removal of the opaque eye lens with only one device is possible without repositioning the patient between the individual process steps is required.
  • the proposed solution is also suitable for ophthalmic lenses of various catas- raktgrade equally suitable. Since an automated process is provided, manual errors of the operator are no longer possible.
  • the device according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment is based on an optical laser treatment unit with corresponding control unit, wherein the optical laser treatment unit has a femtosecond laser.
  • an ultrasonic treatment unit a coupling element for coupling the respective energy of the successive treatment units used in the eye available.
  • the coupling element in this case represents an interface to the patient's eye, through which both the laser radiation and the ultrasonic waves can propagate.
  • the ultrasound treatment unit has a number of piezoelectric elements which are arranged in the form of a two-dimensional or an annular phased array for generating corresponding ultrasound waves.
  • the device according to the invention has a coupling element for coupling the respective energy of the treatment units to be used successively into the eye.
  • the coupling element preferably has a conical shape and is for example a contact glass or a liquid-filled funnel with suction ring.
  • the cone-shaped geometry of the coupling element favors the propagation of the ultrasonic waves generated by the arranged in the form of an array piezo elements.
  • the symmetry axis of the array extends through the center of the optical window of the coupling element.
  • the coupling element For deflecting the laser radiation or the ultrasonic waves, the coupling element has an element with at least one reflector surface.
  • Vorzugswei- se is the element with at least one reflector surface of glass or crystal, such as. As quartz.
  • the ultrasonic waves or the laser radiation are deflected by means of an element with at least one reflector to be coupled into the coupling element.
  • the generated ultrasound wave may preferably be injected into the eye by the sclera to reduce the loading of the corneal endothelium.
  • the existing piezoelectric elements for generating the ultrasonic waves may be arranged annularly.
  • the eye lens is comminuted by an optical laser treatment in a first method step.
  • the eye lens is completely shattered by a treatment with ultrasound.
  • the eye lens including the cortex can be removed from the capsular bag by means of irrigation and aspiration.
  • irrigation and aspiration can be done by the simultaneous rinsing (irrigation) and aspiration (aspiration) of the capsular bag contents with two fine needles or even a coaxial instrument.
  • the acquisition of the three-dimensional topography of the eye can be carried out optically on the basis of an OCT method, with the aid of a disk plow camera or by means of confocal principles.
  • the piezo elements provided for the emulsification of the eye lens could be used as ultrasound receivers.
  • Figure 1 a schematic diagram of the inventive device for extracapsular surgical cataract treatment
  • Figure 2 detailed views of the coupling element in the form of a contact glass and a liquid-filled funnel with suction ring.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention for extracapsular surgical cataract treatment, which is based on an optical laser treatment unit with a femtosecond laser and a corresponding control unit and has an additional ultrasound treatment unit. Both the two treatment units and the control unit are located in a common housing 1.
  • the device For coupling ment of the respective energy of the treatment units successively used in the eye 2, the device has a movable, exactly positionable arm 3, at the end of a coupling element 4 is present.
  • an input unit 5 may be present.
  • a monitor 6 is provided which, for the purpose of use as a user interface, can also be designed as a "touch screen”.
  • the device according to the invention is optionally supported against its footprint by means of rollers 7, which simplify its manual transport to and from the place of use.
  • a parking brake can be provided (not shown in the drawing), which is then advantageously coupled to the pivotal movement of the laser arm, that the pivoting of the laser arm exclusively after Successful location stabilization is possible on site.
  • FIG. 2 shows detailed views of the coupling element in the form of a contact glass and of a liquid-filled funnel with suction ring.
  • the coupling element 4 for coupling the respective energy of the treatment units successively used into the eye 2 for this purpose has a conical shape and has the deflection of the laser radiation 8 via an element with a reflector surface 9.
  • the coupling element 4 is a contact glass 4 'or a liquid-filled funnel 4 "with suction ring 10, wherein the liquid level 13 should be shown with the dashed line.
  • the laser radiation 8 generated by a laser source (not shown) in the form of a femtosecond laser is directed onto the eye 2 by an objective 11 via the element with the reflector surface 9 and the contact lens 4 '.
  • a number of piezo elements 13 is present.
  • the piezo elements 13 are transmitted through the element with the reflector surface 9 and the contact glass 4 'or the liquid-filled funnel 4 "with suction ring 10 into the eye lens 2' of the eye 2 focused.
  • the eye lens to be removed is comminuted by optical laser treatment in a first method step
  • ultrasound treatment is carried out completely by ultrasound treatment.
  • the completely smashed eye lens can be removed from the capsular bag in an additional method step including the cortex by means of irrigation & aspiration.
  • both the positioning and the modulation of the required amount of energy for the laser radiation and the ultrasonic waves automatically.
  • the solution also offers the possibility that the positioning and modulation of the amount of energy required in the first process step is such that defined "defect sites" are generated in the eye lens, which absorb the ultrasound energy in the second process step particularly effectively extremely effective fragmentation of the eye lens with a smaller amount of energy.
  • the power of the ultrasonic waves must be so low that the corneal endothelium is not damaged. Since the ultrasound waves in the area of the cornea are unfocussed, the load on the endothelium by the ultrasound waves is anyway very low in the context of this arrangement.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lösung zur Behandlung des menschlichen Auges, ausgebildet für chirurgische Eingriffe an der Kornea, der Sklera, dem Glaskörper und insbesondere zur Zerkleinerung des Linsenkerns für die extrakapsuläre chirurgische Kataraktbehandlung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit, die über einen Femtosekunden-Laser verfügt. Zusätzlich sind in der Vorrichtung eine Ultraschall-Behandlungseinheit, ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge vorhanden. Das Koppelelement stellt hierbei eine Schnittstelle zum Patientenauge dar, durch welches sich sowohl die Laserstrahlung als auch die Ultraschallwellen ausbreiten können. Der Vorteil besteht darin, dass eine vollständige Zertrümmerung und Entfernung der getrübten Augenlinse mit einem Gerät möglich ist und zwar ohne dass eine Neupositionierung des Patienten zwischen den Verfahrensschritten erforderlich ist. Die vorgeschlagene Lösung ist für Augenlinsen unterschiedlichster Kataraktgrade geeignet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lösung zur Behandlung des menschlichen Auges, ausgebildet für chirurgische Eingriffe an der Kornea, der Sklera, dem Glaskörper und insbesondere zur Zerkleinerung des Linsenkerns für die extrakapsuläre chirurgische Kataraktbehandlung.
Zu einer Fehlsichtigkeitskorrektur durch chirurgische Eingriffe am Auge sind beispielsweise verschiedenartige Geräte erforderlich, deren Auslegung ihrem jeweiligen Verwendungszweck entspricht. So werden zu Beginn einer solchen Behandlung Geräte benutzt, die zur Diagnose am Auge geeignet sind, wie beispielsweise Operationsmikroskope, optische Anordnungen zur 3D-Messung an der Kornea oder Anordnungen zur optischen Kohärenztomographie. In Abhängigkeit vom Diagnoseergebnis werden dann die Therapiemaßnahmen festgelegt und durchgeführt.
Ein Großteil der Fehlsichtigkeiten kann durch Gewebeabtrag an der Kornea beispielsweise mit dem als LASIK bekannten Verfahren korrigiert werden. Dabei wird zunächst an der Oberfläche der Kornea ein als„Flap" bezeichneter Deckel ausgebildet und nach dessen Aufklappen von dem nun freiliegenden inneren Bereich der Kornea Gewebe abgetragen und dadurch die Augenhornhaut- krümmung verändert, bis die Fehlsichtigkeit korrigiert ist. Nach Abtragung des Gewebes mit Hilfe eines Laserablationsgerätes bzw. eines Femtosekunden- Lasergerätes wird der„Flap" zurück geklappt, so dass die Wunde verschlossen ist.
Im Gegensatz dazu handelt es sich bei einem Katarakt, der auch als„grauer Star" bezeichnet wird, um eine Trübung der Augenlinse, die nicht durch einen Gewebeabtrag behandelt werden kann. Vielmehr ist die getrübte Linse operativ zu entfernen und durch ein künstliches Linsenimplantat zu ersetzen. Obwohl die Ursache der Kataraktentwicklung meist unbekannt ist, kann jedoch festgestellt werden, dass in der Regel (mit über 90 %) der graue Star zunehmend im hohen Alter auftritt.
Im Allgemeinen kann der Katarakt nach der Lokalisation der Trübung wie folgt eingeteilt werden:
- Trübungen in der Linsenrinde (Cataracta corticalis),
- Trübungen der hinteren subkapsulären Bereiche (Cataracta subcapsula- ris posterior) und
- Trübungen des Linsenkernes, auch Kernkatarakt (Cataracta nuclearis).
Die etwa 10 Minuten dauernde Kataraktoperation ist eine der am häufigsten durchgeführten chirurgischen Eingriffe weltweit und kann deshalb bereits als routinemäßig bezeichnet werden. Sie erfolgt in der Regel lediglich bei örtlicher Betäubung. Es ist lediglich sicher zu stellen, dass das Auge nicht nur völlig schmerzfrei ist, sondern auch nicht mehr aktiv bewegt werden kann.
Allerdings haben sich im Stand der Technik zur Durchführung des operativen Eingriffes, insbesondere zum Entfernen der getrübten Augenlinse unterschiedliche Techniken durchgesetzt, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.
Unter Phakoemulsifikation, die als die derzeit gängigste Technik der chirurgischen Behandlung des grauen Stars gilt, versteht man die Zerkleinerung des Linsenkerns mittels Ultraschall und die anschließende Absaugung der Trümmer mittels einer Saug-Spül-Vorrichtung. Während bei der extrakapsulären Kataraktextraktion die hintere Linsenkapsel stehen bleibt, wird bei der intrakapsulä- ren Kataraktextraktion die Linse mit der Kapsel zusammen entfernt.
Durch die klare Hornhaut eröffnet man einen sogenannten kornealen Tunnelschnitt (Inzision), der ca. 3 mm breit ist, durch den anschließend der Linsenkern mit einer Ultraschall-Sonde zerkleinert (emulsifiziert) und abgesaugt wird. Dabei besteht die Ultraschall-Sonde aus einem feinen Titanrohr, das mit Ultraschallfrequenz in Längsrichtung schwingt und auf diese Weise den Linsenkern Stück für Stück wie ein Rundhobel abträgt. Gleichzeitig werden die Kernbruchstücke durch das Rohr abgesaugt, während Flüssigkeit über eine Manschette zufließt.
Nach Entfernung der Linse muss ihre Brechkraft entweder durch das Einsetzen einer Intraokularlinse oder mittels einer Brille ausgeglichen werden. Meist wird heute eine Hinterkammerlinse eingesetzt, wobei oft postoperativ keine Brille mehr nötig wird. Sollte eine Brillenanpassung nötig sein, so erfolgt diese etwa 3-4 Wochen postoperativ. Bei der extrakapsulären Kataraktextraktion kann sich hinter der Kunstlinse durch Proliferation von verbliebenen Linsenepithelzellen eine dichte, als„Nachstar" bezeichnete Membran bilden, die mittels Laserbehandlung wieder entfernt werden kann.
Als nachteilig wirkt sich bei der Phakoemulsifikation aus, dass diese manuell durchgeführt wird und es deshalb durch unachtsame Handhabung der Ultraschall-Sonde zu Verletzungen des Kapselsacks, wie beispielsweise Perforation der hinteren Kapselwand, der Ziliarkörper oder des kornealen Endothels kommen kann. Weiterhin kann der breite korneale Tunnelschnitt eine postoperative Abflachung der Kornea hervorrufen, welche das refraktive Ergebnis der Operation (induzierter Astigmatismus) beeinträchtigt.
Die Technik der Irrigation/Aspiration (kurz: l/A) wird eingesetzt um die Rindenreste des Nukleus und den verbleibenden Kortex zu entfernen. Dies erfolgt durch das gleichzeitige Spülen (Irrigation) und Absaugen (Aspiration) des Kapselsackinhalts mit zwei feinen Kanülen (mit einem Durchmesser zwischen 0,6mm und 0,8mm), welche jeweils durch entsprechend breite korneale Schnitte (Parazentesen) ins Auge eingeführt werden. Oft werden die Irrigation und die Aspiration in einem koaxialen Instrument integriert, welches dann beispielsweise einen Durchmesser von ca. 1 ,6mm aufweist. Da die größeren Linsenfragmente durch die feinen Kanülen nicht abgetragen werden können, wird dieser Technik in der Regel nur am Anschluss der Phakoemulsifikation eingesetzt.
Die Technik der Irrigation & Aspiration kann die Phakoemulsifikation nicht ersetzen, außer wenn der Linsenkern sehr weich (Katarakt-Grad 1 ) und/oder mit Hilfe von Laserstrahlung oder Ultraschall bereits zerkleinert ist.
Bei dem Verfahren der laserinduzierten Photodisruption wird gepulste Laserstrahlung in der Linse fokussiert. Aufgrund der hohen Laserleistung tritt im Fokuspunkt der Effekt der Photodisruption auf, womit das Gewebe durch die Erzeugung von kleinen Gasbläschen durchtrennt wird. Durch die gezielte Platzierung mehreren von diesen kleinen Gasbläschen können eine Art Schnitte zustande kommen, welche die Fragmentierung der Linse ermöglichen. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der US 4,538, 608 A beschreiben.
Damit der Laserstrahl in exakter Tiefe und mit möglichst wenigen Abberation fokussiert werden kann, wird ein spezielles Kontaktglas auf das Auge aufgesetzt, welches die opto-mechanische Schnittstelle zwischen dem Lasersystem und dem Patient darstellt. Alternativ zum Kontaktglas kann ein mit Flüssigkeit gefühlter Saugring, gemäß der in der US 2010/ 0022994 A1 beschriebenen Lösung eingesetzt werden.
Die Führung des Laserstrahls erfolgt automatisch durch eine vorprogrammierte Scanneinheit, wobei die genauen Koordinaten des Schnittes auf der Basis einer, z. B. mittels eines OCT-Verfahrens, einer Scheimpflug-Kamera oder eines Konfokal-Mikroskops aufgenommenen, dreidimensionalen Aufnahme der Linsen- und Kornea-Topographie definiert werden.
Die laserinduzierte Photodisruption wird in der Regel automatisch gesteuert und gilt deshalb im Vergleich zur manuellen Phakoemulsifikation als sichererer und präziser. Jedoch ist der Einsatz dieser Methode bei hartem Katarakt durch die Streuung des Laserlichtes in der trüben Linse stark eingeschränkt.
So hat sich beispielsweise gezeigt, dass die laserinduzierte Photodisruption bei Kataraktgraden von 2 bis 4 lediglich unterstützend dazu benutzt werden kann, um die erforderliche Ultraschallenergie bei der Phakoemulsifikation reduzieren zu können.
Gemäß dem heutigen Stand der Technik wird die laserinduzierte Photodisruption sequenziell eingesetzt, d. h. erst wird das Auge mit dem Laserstrahlung vorbehandelt und erst danach wird die Linse mit einer Ultraschall-Sonde komplett zerstört und abgesaugt. Allerdings ist das Umschalten zwischen dem Lasersystem und dem Ultraschallgerät sehr zeitaufwändig und benötigt nach wie vor einen breiten kornealen Tunnelschnitt.
Obwohl die Phakoemulsifikation mit einer Komplikationsrate von unter 3%, allgemein als eine sehr sichere Methode akzeptiert ist, führt der nicht-invasive Charakter der Laserbehandlung mittels Femtosekunden-Technologie dazu, dass diese Technologie zunehmend attraktiver für die Patienten wird.
Obwohl der nicht-invasive Aspekt der Femtosekunden-Laser sehr vorteilhaft ist, musste auch her festgestellt werden, dass eine komplette Emulgierung der Linse nur mit optischen Methoden insbesondere für Linsentrübungen mit einem Kataraktgrad von 2 bis 4 nicht möglich ist, da die benötigten Intensitäten der Laser die Sicherheitsstandards (DIN EN 15004-2:2007 und DIN EN 60825- 1 :2008) überschreiten würde.
Deshalb bleiben auch Femtosekunden-Laser bei der Kataraktbehandlung nur eine ergänzende Methode zur Phakoemulsifikation, d. h. Linse mit einem Kataraktgrades von 2 bis 4 werden erst mit einem Femtosekunden-Laser„zerhackt" und danach mit einer Phako-Sonde komplett zerstört und abgesaugt. Allerdings kann aufgrund der Vorbehandlung mittels Femtosekunden-Laser die für die Emulgierung der Linse erforderliche Ultraschallenergie reduziert werden.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung zu entwickeln, die die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik beseitigt und die ausgehend von den Vorteilen einer nicht-invasiven Behandlung, auf einem optischen Verfahren mittels Femtosekunden-Laser basiert. Dabei soll die Lösung bei einem einfachen Aufbau eine möglichst schnelle Behandlung realisieren und auch für Linsentrübungen mit hohem Kataraktgrad geeignet sein.
Die erfindungsgemäße Lösung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung weist die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebenen technischen Merkmale und Verfahrensschritte auf. Ausgestaltungsmerkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 5 und 7 bis 10 angegeben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zerkleinerung (Emulsifikation) der Linse auf der Basis der Kombination von Ultraschall und Laserstrahlung eingeführt, wobei die Laserleistung und die Ultraschall Energie durch dieselbe Schnittstelle ins Auge geführt werden. Zur Fokussierung der Laserstrahlung aufs Auge ein Kontaktglas oder ein mit Flüssigkeit gefüllter Trichter mit Saugring aufgesetzt, der die opto-mechanische Schnittstelle zum Patienten darstellt.
Der wesentliche Vorteil der für chirurgische Eingriffe am menschlichen Auge und dabei insbesondere zur Zerkleinerung des Linsenkerns für die extrakapsuläre chirurgische Kataraktbehandlung vorgesehenen Lösung besteht darin, dass eine vollständige Zertrümmerung und Entfernung der getrübten Augenlinse mit nur einem Gerät möglich ist und zwar ohne dass eine Neupositionierung des Patienten zwischen den einzelnen Verfahrensschritten erforderlich ist. Die vorgeschlagene Lösung ist zudem für Augenlinsen unterschiedlichster Kata- raktgrade gleichermaßen geeignet. Da ein automatisierter Ablauf vorgesehen ist, sind manuelle Fehler der Bediener nicht mehr möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung basiert auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit entsprechender Steuereinheit, wobei die optische Laser-Behandlungseinheit über einen Femtosekunden-Laser verfügt. Zusätzlich sind in der Vorrichtung eine Ultraschall-Behandlungseinheit, ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge vorhanden. Das Koppelelement stellt hierbei eine Schnittstelle zum Patientenauge dar, durch welches sich sowohl die Laserstrahlung als auch die Ultraschallwellen ausbreiten können.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung verfügt die Ultraschall-Behandlungseinheit zur Erzeugung entsprechender Ultraschallwellen über eine Anzahl von Piezo-Elementen, die in Form eines zweidimensionalen oder eines Annular- Phased-Arrays angeordnet sind.
Um eine Neupositionierung zwischen den einzelnen Verfahrensschritten zu vermeiden verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge. Das Koppelelement weist dafür vorzugsweise eine Kegelform auf und ist beispielsweise ein Kontaktglas oder ein flüssigkeitsgefüllter Trichter mit Saugring. Die Kegelförmige Geometrie des Koppelelementes begünstigt die Ausbreitung der Ultraschallwellen, die von den in der Form eines Arrays angeordneten Piezo-Elementen erzeugt werden. Die Symmetrieachse des Arrays verläuft dabei durch die Mitte des optischen Fensters des Koppelelementes.
Zur Umlenkung der Laserstrahlung oder der Ultraschallwellen verfügt das Koppelelement über ein Element mit mindestens einer Reflektorfläche. Vorzugswei- se ist das Element mit mindestens einer Reflektorfläche aus Glas oder Kristall, wie z. B. Quarz.
Die Ultraschallwellen oder die Laserstrahlung werden mit Hilfe von einem Element mit mindestens einem Reflektor umgelenkt um ins Koppelelement eingekoppelt zu werden. Die generierte Ultraschallwelle kann vorzugsweise durch die Sklera ins Auge eingekoppelt werden, um die Belastung des Hornhautendothels zu verringern. Dazu können die zur Erzeugung der Ultraschallwellen vorhandenen Piezo-Elemente ringförmig angeordnet sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung wird in einem ersten Verfahrensschritt die Augenlinse durch eine optische Laserbehandlung zerkleinert. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Augenlinse durch eine Behandlung mit Ultraschall vollständig zertrümmert.
Erfindungswesentlich ist hierbei, dass sowohl die Positionierung als auch die Modulation der in den beiden ersten Verfahrensschritten erforderlichen Energiemengen automatisch erfolgt.
Gemäß dem in der US 6,391 ,020 B1 beschriebenen Prinzip wirkt sich hierbei besonders vorteilhaft aus, dass die Positionierung und Modulation der im ersten Verfahrensschritt erforderlichen Energiemenge so erfolgen kann, dass definierte„Defektstellen" in der Augenlinse erzeugt werden, die die Ultraschall-Energie im zweiten Verfahrensschritt besonders effektiv absorbieren. Dadurch ist eine effektivere Zertrümmerung der Augenlinse bei geringeren Energiemengen für die Ultraschallwellen möglich.
Nach der im zweiten Verfahrensschritt erfolgten vollständigen Zertrümmerung der Augenlinse durch eine Behandlung mit Ultraschall kann in einem zusätzlichen Verfahrensschritt die Augenlinse inklusive des Kortex mittels Irrigation und Aspiration aus dem Kapselsack entfernt werden. Wie bereits zuvor beschrieben, kann dies durch das gleichzeitige Spülen (Irrigation) und Absaugen (Aspiration) des Kapselsackinhalts mit zwei feinen Kanülen oder auch nur einem koaxialen Instrument erfolgen.
Die Erfassung der dreidimensionalen Topographie des Auges kann hierbei zum Beispiel optisch auf der Basis eines OCT-Verfahrens, mit Hilfe einer Schei- mpflug-Kamera oder mittels konfokaler Prinzipien erfolgen.
Es ist aber auch möglich die dreidimensionale Topographie des Auges akustisch auf der Basis von Ultraschall-Imaging zu realisieren. Für das Ultraschall- Imaging könnten die für die Emulsifikation der Augenlinse vorgesehenen Piezo- Elemente als Ultraschall-Empfänger benutzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Figur 1 : eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung und
Figur 2: Detailansichten des Koppelelementes in Form eines Kontaktglases sowie eines flüssigkeitsgefüllten Trichters mit Saugring.
Die Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung, die auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit einem Femtosekunden-Laser und einer entsprechender Steuereinheit basiert und über eine zusätzliche Ultraschall-Behandlungseinheit verfügt. Sowohl die beiden Behandlungseinheiten als auch die Steuereinheit befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse 1. Zur Einkopp- lung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge 2 weist die Vorrichtung einen beweglichen, exakt positionierbaren Arm 3 auf, an dessen Ende ein Koppelelement 4 vorhanden ist.
Zur Bedienung der im Gehäuse 1 befindlichen Steuereinheit kann eine Eingabeeinheit 5 vorhanden sein. Um die Behandlung verfolgen zu können, ist ein Monitor 6 vorgesehen, der zum Zweck der Verwendung als User-Interface auch als„Touch-Screen" ausgebildet sein kann.
Wie des weiteren aus der Figur 1 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen seine Aufstandsfläche optional mittels Rollen 7 abgestützt, die dessen manuellen Transport zum und vom Einsatzort vereinfachen. Um die Vorrichtung trotz der Rollen 7 am Einsatzort in eine stabile Lage und Ausrichtung bringen zu können, kann eine Feststellbremse vorgesehen sein (zeichnerisch nicht dargestellt), die dann auch vorteilhaft so an die Schwenkbewegung des Laserarms gekoppelt ist, dass das Ausschwenken des Laserarms ausschließlich nach erfolgter Lagestabilisierung am Einsatzort möglich ist.
Die Figur 2 zeigt Detailansichten des Koppelelementes in Form eines Kontaktglases sowie eines flüssigkeitsgefüllten Trichters mit Saugring.
Das Koppelelement 4 zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge 2 weist hierzu eine Kegelform auf und verfügt zur Umlenkung der Laserstrahlung 8 über ein Element mit einer Reflektorfläche 9. Im einfachsten Fall ist das Koppelelement 4 ein Kontaktglas 4' oder ein flüssigkeitsgefüllter Trichter 4" mit Saugring 10, wobei der Flüssigkeitsstand 13 mit der gestrichelten Linie dargestellt sein soll.
Die von einer nicht dargestellten Laserquelle in Form eines Femtosekunden- Lasers erzeugte Laserstrahlung 8 wird von einem Objektiv 11 über das Element mit der Reflektorfläche 9 und das Kontaktglas 4' auf das Auge 2 gelenkt. Zur Erzeugung der entsprechenden Ultraschallwellen 12 ist eine Anzahl von Piezo- Elementen 13 vorhanden. Durch die Anordnung der Piezo-Elementen 13 in Form eines zweidimensionalen oder eines Annular-Phased-Arrays werden die Ultraschallwellen durch das Element mit der Reflektorfläche 9 und das Kontaktglas 4' oder den flüssigkeitsgefüllter Trichter 4" mit Saugring 10 in die Augenlinse 2' des Auges 2 fokussiert.
Während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung die zu entfernende Augenlinse einem ersten Verfahrensschritt durch eine optische Laserbehandlung zerkleinert wird, erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt durch eine Behandlung mit Ultraschall deren vollständig Zertrümmerung.
Danach kann die vollständig zertrümmerte Augenlinse in einem zusätzlichen Verfahrensschritt inklusive des Kortex mittels Irrigation & Aspiration aus dem Kapselsack entfernt werden.
Vorzugsweise erfolgt sowohl die Positionierung als auch die Modulation der in erforderlichen Energiemengen für die Laserstrahlung sowie die Ultraschallwellen automatisch.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin möglich, durch die Modulierung der Treibersignale der einzelnen Piezo-Elemente die genaue Position des Fokus- sierpunktes der Ultraschallwellen zu steuern, wodurch auch eine scannende Bewegung realisierbar ist.
Mit der vorgeschlagenen Lösung können mit Hilfe der Laserstrahlung gezielte Schnitte im Kapselsack (Kapsulorhexis) und in der Linse erzeugt werden, während insbesondere bei der Behandlung von hartem Katarakt (Grad 2 bis 4) die fokussierten Ultraschallwellen die Emulsifikation der Linse vervollständigt. Da die genaue Lage der Fokussierpunkte sowohl der Laserleistung als auch der Ultraschallenergie im Auge automatisch gesteuert wird, ist das vorgeschlagene Verfahren präziser und sicherer als die manuelle Phakoemulsifikation. Anders als bei herkömmlichen laserinduzierten Photodisruptions-Systemen können mit der hier eingeführten Vorrichtungen Augenlinsen mit Kataraktgraden bis zu 4 vollständig emulsifiziert werden.
Im Gegenteil zur Phakoemulsifikation wird im Rahmen der hier eingeführten Methode keine Ultraschallsonde ins Auge eingebracht. In der Kornea werden nur kleine Parazentesen geschnitten (0,1 ... 0,6 mm), die keinen Postoperativen Astigmatismus hervorrufen.
Die Lösung bietet weiterhin die Möglichkeit, dass die Positionierung und Modulation der im ersten Verfahrensschritt erforderlichen Energiemenge so erfolgt, dass definierte„Defektstellen" in der Augenlinse erzeugt werden, die die Ultraschall-Energie im zweiten Verfahrensschritt besonders effektiv absorbieren. Dies hat den Vorteil, einer äußerst effektiven Zertrümmerung der Augenlinse bei einer geringeren Energiemenge.
Dabei ist ohnehin zu berücksichtigen, dass die Leistung der Ultraschallwellen so gering sein muss, dass das Hornhautendothel nicht beschädigt wird. Da die Ultraschallwellen im Bereich der Kornea unfokussiert sind, ist im Rahmen dieser Anordnung die Belastung des Endothels durch die Ultraschallwellen ohnehin sehr gering.

Claims

Patentansprüche
1 . Vornchtung zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung, basierend auf einer optischen Laser-Behandlungseinheit mit entsprechender Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Laser- Behandlungseinheit über einen Femtosekunden-Laser verfügt und dass eine zusätzliche Ultraschall-Behandlungseinheit sowie ein Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge vorhanden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Behandlungseinheit zur Erzeugung entsprechender Ultraschallwellen über eine Anzahl von Piezo-Elementen verfügt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Elemente der Ultraschall-Behandlungseinheit in Form eines zweidimensionalen oder eines Annular-Phased-Arrays bzw. ringförmig angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement zur Einkopplung der jeweiligen Energie der nacheinander zur Anwendung kommenden Behandlungseinheiten ins Auge eine Kegelform aufweist und ein Kontaktglas oder ein flüssigkeitsgefüllter Trichter mit Saugring ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement über mindestens ein Element mit einer Reflektorfläche zur Um- lenkung der Laserstrahlung oder der Ultraschallwellen verfügt.
6. Verfahren zur extrakapsulären chirurgischen Kataraktbehandlung, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt die Augenlinse durch eine optische La- serbehandlung zerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenlinse in einem zweiten Verfahrensschritt durch eine Behandlung mit Ultraschall vollständig zertrümmert wird, wobei die Einkopp- lung der jeweiligen Energie ins Auge gemäß der beiden Verfahrensschritte über ein und das Selbe Koppelelement erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Zerkleinerung der Augenlinse erforderliche optische Energie, gemäß dem ersten Verfahrensschritt von einem Femtosekunden-Laser erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur vollständigen Zertrümmerung der Augenlinse erforderliche Ultraschall- Energie, gemäß dem zweiten Verfahrensschritt von Piezo-Elementen erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Positionierung als auch die Modulation der in den beiden ersten Verfahrensschritten erforderlichen Energiemengen automatisch erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung und Modulation der im ersten Verfahrensschritt erforderlichen Energiemenge so erfolgt, dass definierte„Defektstellen" in der Augenlinse erzeugt werden, die die Ultraschall-Energie im zweiten Verfahrensschritt besonders effektiv absorbieren.
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