WO2016156190A1 - Ophthalmologische lasertherapievorrichtung - Google Patents

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scan
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Beate BÖHME
Marco Hanft
Thomas Nobis
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Carl Zeiss Meditec AG
Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss Meditec AG
Carl Zeiss AG
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Definitions

  • the invention relates to an ophthalmic laser therapy device having a laser system for generating a therapy laser beam, an x-y scanning unit for deflecting the therapy laser beam perpendicular to the optical axis of the
  • ophthalmic laser therapy device a collecting optics for
  • the invention also relates to a method for processing a tissue of the eye or another material in an eye, in particular for producing a cut in a tissue of the eye, by means of a
  • DE 10 201 1 006 085 A1 describes an ophthalmic laser therapy system for the application of the radiation of a femtosecond (Fs) laser to the eye.
  • the laser therapy system described contains an objective from which a focused beam emerges in the direction of the eye. Furthermore, the objective is either able to displace the focal point or the focal plane from the cornea into the eye lens, ie to bring about a z displacement of the focal plane along the optical axis, or else the objective is part of a collecting optical system. which contains at least one lens group whose position variation brings about such a z shift of the focal plane.
  • Another displaceable z-scan lens allows a further z-scan, with the respective possible scan range of the z-scan for one work step determining the respective possible defocus range
  • an xy-deflecting unit of the laser therapy system which lies between the displaceable z-scan Lens and the lens is arranged, allows a corresponding displacement in the x and y direction, ie a displacement perpendicular to the optical axis.
  • Such an xy-deflection unit may, for example, contain two mutually tiltable mirrors, between which, in one embodiment, a pupil optics consisting of two converging lenses is arranged.
  • the z-displacement through the lens or by a
  • the lens remains fixed and the focal point of the laser is moved with the x-y deflecting unit and the z-scan lens in the respective area of the eye.
  • the laser beam still has a certain amount at the focal point
  • Laser beam is described, this of course has a corresponding extent and thus represents a laser spot.
  • spot diameter of only a few micrometers must be achieved for each xy position of the laser spot, typically a spot diameter of less than 3 ⁇ in the cornea or 5 ⁇ in the lens tissue of the eye.
  • Projection optics relative to the light source of the laser takes place.
  • the laser light coming from a light source is thereby changed via a variable telescope in its divergence, which allows a z-scan.
  • a large beam diameter it is focused on a decentered optic and a dichroic mirror on the eye.
  • adjusting elements are used on the dichroic mirror to move the laser spot in the x and y direction.
  • the eye is illuminated either directly or via a contact lens.
  • a aiming beam is directed at the eye to align the therapy radiation with respect to the eye.
  • Illuminating light is shaded, resulting in power loss on the eye and stray light in the device leads.
  • the components to be moved are so large and heavy that a scan speed in the hertz or kilohertz range requires an extremely high technical effort, so that cutting times of less than 10s, especially below 3s and ideally cutting times of less than or equal to 1 s, as they are hardly attainable for a treatment without fixed coupling between the eye and the treatment device and without a constant alignment to a target beam are necessary.
  • Object of the present invention is therefore an ophthalmic
  • an ophthalmic laser therapy device according to claim 1 and a method for processing a tissue of an eye and / or an in-eye mate as by means of a
  • Tissue region of an eye and / or an in-eye material by means of a laser beam has a laser system for generating a
  • Laser beam so that a generation of correspondingly high energies in the focus range of the laser beam is possible, for example, a cut in the desired tissue area of the eye by separating the tissue by means of photodisruption, ablation of tissue or other material in the eye by ablation or a bond or other change tissue and / or material by coagulation.
  • the ophthalmic laser therapy device also has an optical axis, which defines as the axis of rotation symmetry of the lens elements used between two deflecting elements, such as scanner or mirror, or between the laser source and the first deflecting element or between the last deflecting element and "target object"
  • the tilting of the deflecting elements, in particular of scanners or tilting mirrors, out of their basic position causes a deflection of the therapeutic laser beam out of this optical axis.
  • the beam path of the therapy laser beam includes the ophthalmic
  • Laser therapy device an x-y scan unit, set up to deflect the therapy laser beam perpendicular to the optical axis.
  • the x-y scanning unit thus allows a deflection of the therapy laser beam, and in particular the focal point of the therapy laser beam within a working plane, which is spanned by an x and a y-direction perpendicular to the optical axis.
  • Machining plane is then usually in a tissue of an eye or in an eye material, which is in particular a
  • the plane spanned by the x and y direction processing plane runs approximately parallel to a pupil plane of the eye to be treated, wherein of a exact deviations from the pupil plane can be deviated by a few degrees, if the use of the solution according to the invention deviates from a basic position of the components.
  • the x-y scanning unit thus shifts or scans the laser spot parallel to this pupil plane of the eye to be treated.
  • the x-y scan unit may be implemented as an overall system. Alternatively, it may also contain subsystems that may be spatially separated.
  • the beam path of the therapy laser beam includes the ophthalmic
  • the collecting optic contains one or more lens elements and is arranged to image the therapy laser beam into an image field. This image field is arranged in the working plane. The size of this image field is determined by the collecting optics.
  • Lens elements in one or more lens groups summarized.
  • these lens groups can also be arranged spatially separated from each other.
  • the collecting optics on an axis of symmetry, which is identical to the optical axis of the ophthalmic laser therapy device in the collecting optics.
  • the collecting optics themselves are not movable in the x or y direction.
  • the ophthalmic laser therapy device in the beam path of the therapy laser beam comprises a z-scan device for shifting the
  • Such a z-scan device may be designed as a self-contained device or be contained in one of the aforementioned or following elements. The order of arrangement of the elements described so far in the
  • Beam path of the therapy laser beam of the ophthalmic laser therapy device is not fixed or not essential.
  • the ophthalmic laser therapy device now also contains a device for adjustably deflecting the laser beam, which is subsequently arranged in the beam path of the therapy laser beam of the collecting optics
  • the device for adjustable deflection of the laser beam is also arranged downstream of the z-scan device
  • the device for adjustable deflection of the laser beam is preferably made in one piece, but may also contain a plurality of optical elements, which cooperate in their interaction with each other
  • the device for adjustable deflection of the laser beam has the function to change the course of the therapy laser beam in his direction. For this is the
  • the device is thus in a desired
  • Redirecting moved and directs the concentrated by the collecting optics therapy laser beam, or possibly also a further laser beam such as a target beam for adjustment or an OCT beam to investigate a desired
  • the ophthalmic laser therapy device is thus characterized in that the image field of the collecting optics using the device for adjustably deflecting the laser beam in an edit field, which is larger in size than the image field of the collecting optics, is positionable.
  • the set deflection of the laser beam is preferably fixed.
  • the device for adjustable deflection of the laser beam preferably contains means for fixing the set deflection of the laser beam, so that during a laser therapy step or a Lasertherapieteil intimids the area of the tissue of the eye is processed, the over the respective frame of the collecting optics and a fixed set deflection can be achieved.
  • the ophthalmic laser therapy device according to the invention achieved by the use of
  • Lenses or lens groups need to be moved.
  • a capsulorhexis in times of less than one second is possible. Furthermore, it allows fragmentation of the eye lens and other cuts on the cornea, so the cornea of the eye, in similar times. Because of the high speeds, "docking" of the eye, that is fixing the eye to the ophthalmic laser therapy device, is unnecessary. In this case, usual maximum spot diameter of the laser spot in the image field of the collecting optics, for example from 3 to 5 ⁇ m, can be maintained. In addition, in sum of the individual image fields of the collecting optics at each fixedly set deflection of the therapy laser beam through the device for adjustable
  • the (single) field of view of the collecting optics variably placeable and thus optimally on the area to be machined
  • Eye tissue is adjustable, and additional movements of the optics or optical systems during laser therapy can be avoided in many cases, which are unavoidable, for example, in US 2012/0316544 A1 because of the fixed there movement requirements to reach the entire area to be processed eye tissue at all ,
  • control unit In order to coordinate the various movements of the x-y scanning unit, the z-scan device, the device for adjustable deflection of the laser beam and possibly other movable units to each other, the use of a control unit is advantageous.
  • This control unit can be made in one or more parts.
  • the ophthalmic laser therapy device has access to all mobile units as well as other units of the ophthalmic laser therapy device that require control, and may also be able to control the movements with other therapy parameters, such as laser system parameters for generating the laser
  • the device for adjustable deflection of the laser beam contains a partially or fully reflecting surface, preferably a partially or fully reflecting flat surface, and two mutually perpendicular axes, wherein the partially or fully reflecting surface to one or, preferably to both of the mutually perpendicular axes is pivotable.
  • pivoting the partially or fully reflecting surface is a shift of the laser spot in x and / or y direction independently of and in addition to the possibilities of the xy scanning unit and the collecting optics.
  • an ophthalmic laser therapy device in which the partially or fully reflecting surface which causes an adjustable deflection of the laser beam, a beam splitter plate, in particular a dichroic beam splitter plate, or a mirror, in particular a dichroic mirror comprises.
  • the ophthalmic laser therapy device may further include at least one refractive optical element having spherical surfaces downstream of the partially or fully reflecting surface.
  • this may be a lens element which, however, is not associated with the collecting optics.
  • this optical element can serve to form a defined interface with the eye or to optimize the optical transition to the eye.
  • such a refractive optical element can also fulfill the function of a z-scan.
  • the refractive optical element is necessarily displaceable in the z-direction, ideally also a mobility in the x-y plane is provided.
  • Such a refractive optical element is preferably coupled directly to the pivoting of the partially or fully reflecting surface. Particularly favorable is a mechanically strong connection between the part or
  • control of these movements is preferably carried out by a control unit.
  • the laser system is a femtosecond (Fs) laser system.
  • it may be a femtosecond (Fs) laser system with a wavelength of about 1 ⁇ , which generates pulses with pulse durations of a few 100 femtoseconds and with pulse energies in the J range, preferably between 3 and 10 ⁇ , the pulse energy being sufficient, to destroy a material in the eye at the selected position of the laser spot, so usually by means To separate or modify photodisruption.
  • Fs femtosecond
  • Ocular tissue e.g. the cornea, lens capsule, lens or other parts, or even a previously implanted material, e.g. Be IOL material.
  • the laser system can also radiate narrow band in a different wavelength range, and by absorption, for example, of a previously injected dye in the eye
  • the ophthalmic laser therapy device contains a collecting optic which is displaceable as a whole unit in the z-direction.
  • the ophthalmic laser therapy device comprises a collecting optics which contains one or more lenses displaceable in the z-direction, ie along the optical axis, wherein these several displaceable lenses can be displaced independently of each other or as a common lens group in the z-direction. This in the z direction
  • a collecting optical system displaceable in the z-direction as a whole or as a single lens or lens group, in addition to a further z-scanning device.
  • a further z-scanner or a scanning objective is arranged, which only scans the laser spot by a very small z-area which is smaller than 0.25 mm or in particular smaller than 0.1 mm. moved on the eye.
  • the collecting optics for a field of view with a diameter of less than 7mm, in particular for a field of view with a diameter in a range between 4 and 7 mm, corrected.
  • collecting optics can be designed for example as a double Gauss lens type, and be configured such that the high-aperture side facing the eye.
  • the image field can be both flat and curved, so that the Focus on the axis at a larger z-value than the diameter between 4mm and 7mm.
  • the x-y scanning unit of an ophthalmic laser therapy device can advantageously contain, in a first alternative, two galvanometer scanners arranged directly behind one another or, in a second alternative, a two-axis scanner, or in another alternative two scanners with pupil imaging.
  • These advantageous alternatives of an xy scanning unit have in common that they can direct the therapy laser beam with simple means: There is no displacement or movement of structurally heavy systems, such as the collecting optics, necessary, so that such xy-scan units much faster and more precise can work, and scan frequencies around 100Hz are easily accessible.
  • Therapielaserstrahls is adapted to generate an intermediate image of the image field in an intermediate image plane between the collecting optics and the scan lens, wherein the scan lens focuses the coming of the x-y scan unit light in the intermediate image plane.
  • the course of the main rays in this intermediate image can deviate from the telecentricity.
  • the collecting optics is set up to produce an image field in the working plane, for example a plane in a tissue of the eye, at least twice the size of the intermediate image.
  • An image field in quadruple reduction of this intermediate image is preferred.
  • the magnification between the intermediate image and the image field of the collecting optics changes in the working plane, ie the image field on Eye.
  • a variation of the reduction scale from 4x to 4.5x is possible.
  • at least one scan angle the xy-scan unit can be acted upon by a correction factor. This is achieved by a corresponding control of the scanner.
  • the scanners are then controlled by a control unit, which calculates the corresponding correction factors and the scan angles
  • the observation beam path can contain, for example, an observation unit such as a slit lamp or a surgical microscope and allows the direct
  • the device for the adjustable deflection of the laser beam may include a beam splitter, in particular a dichroic beam splitter.
  • Laser therapy device means for generating a target beam, which serves for focusing and lateral alignment of the therapy laser beam.
  • a target beam for example, a target beam, with the light of a second wavelength from the
  • Therapy laser beam also experiences, by its wavelength but on its way as well as in the target area is visible.
  • an ophthalmic laser therapy device For a better alignment of the therapy laser beam by means of a target beam, which works with light from the wavelength range of visible light, in an ophthalmic laser therapy device according to the invention the
  • Target beam focus and the Therapielaserstrahlfokus in the eye have an axial offset from each other.
  • the axial offset is thus an offset in the z-direction, ie along the optical axis.
  • the thickness of the lens capsule can be compensated so that the
  • Therapielaserstrahls for example, to produce a cut in one
  • the opthalmological laser therapy device is first fixed with the therapy laser beam turned off the device for adjustable deflection of the laser beam in a position which deflects the therapy laser beam so that a first portion of the tissue to be processed of the eye and / or the material in the eye is in the field of the collecting optics , If required, additional diagnostic steps can now also be carried out in this image field, e.g. in order to determine and adjust the necessary depth of cut using OCT. Then, with the therapy laser beam turned on, by means of a series of fast x-y scans by the x-y scan unit and a one-time slow z scan, this first becomes
  • the device During these rapid x-y scanning operations, ie during the processing of the respective accessible portion of the tissue of the eye and / or the material in the eye, the device usually remains adjustable
  • Deflection of the laser beam It is used only to position the part of the tissue or material to be treated prior to initiation of therapy irradiation.
  • switched on therapy laser beam means that the therapy laser beam, during the processing step, in principle has the corresponding focus and energy for processing, for example, a cut through To be able to effect photodisruption in the tissue of the eye or in the material present in an eye or to ablate the tissue or material or to modify tissue or materials by coagulation, and that the therapy laser beam depending on the treatment program in this
  • Partial area according to its xy positioning as well as its z-positioning also causes, but during the fast xy-scans as well as in certain z-positions of the slow z-scan can be interrupted for a short time, provided that at a corresponding position in x, y and z, which the therapy laser beam has to go through during its scan, no cut is to be generated or at this position no other processing should take place.
  • Fixing this changed position brought a further portion of the tissue to be processed of the eye and / or of the material in the eye in the field of view of the collecting optics.
  • this next fixed position of the device for adjustable deflection of the laser beam then this further portion of the tissue to be processed of the eye and / or of the material in the eye is processed with activated therapy laser beam.
  • adjustable deflection of the laser beam and the processing of a portion of the tissue to be processed eye and / or material in the eye by fast xy scans and a slow z-scan with fixed position of the device for adjustable deflection of the laser beam are used for other parts of the tissue the eye and / or the material in the eye until the tissue of the eye and / or the material in the eye has been completely processed in the intended manner, for example until the cuts in the lens, capsule and cornea tissues of the eye Eye are completely made.
  • the partially or fully reflecting surface can also be moved quasistatically by a very slow pivoting compared to the xy scanning movement of the xy scanning unit, the control unit corresponding to the movements of the scanning unit Correction factors applied, so that a desired processing pattern is created in the eye, or wherein the control unit interrupts the therapy laser beam temporarily.
  • the control unit corresponding to the movements of the scanning unit Correction factors applied, so that a desired processing pattern is created in the eye, or wherein the control unit interrupts the therapy laser beam temporarily.
  • ophthalmic laser therapy device sufficient.
  • a ophthalmic laser therapy device sufficient.
  • Multi-step solution can be avoided by having a maximum
  • the means for adjustable deflection of the laser beam is fixed in a position such that the entire tissue to be processed or other material of the eye is simultaneously and completely in the field of view of the collecting optics.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an inventive
  • ophthalmic laser therapy device 1 a shows a modification of the first embodiment of an ophthalmic laser therapy device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an inventive
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of an inventive
  • FIG. 5 shows a first application example of the use of an ophthalmic laser therapy device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a second application example of the use of an ophthalmic laser therapy device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an ophthalmic laser therapy device 1 according to the invention.
  • a femtosecond laser system 2 generates the therapy laser beam 3, which contains an xy-scan unit 4, the two directly successively arranged galvanometer scanner 4-1, 4-2, and one of which for the x-scan and the other for the y scan is directed to a scan lens 5.
  • the scan lens 5 focuses the
  • Machining plane in the eye 20 wherein means for adjustably deflecting the laser beam 9, 9-1, which includes a pivoting mirror and behind the
  • collecting optics 7 is arranged by a selected accordingly
  • Galvanometer scanner 4-1, 4-2, in the desired area of the edit box 17 for processing the eye 20 steers.
  • the pivoting mirror is pivotable about two axes 10. By pivoting about one or both axes 10 and then fixing the pivoting mirror in this position, the desired deflection of the therapy laser beam 3 before the beginning of the Laser therapy step on this desired portion of the tissue to be processed of the eye 20 set.
  • the collecting optics 7, 8, 8-2 is movable in this simplest embodiment in total in the z-direction, whereby the focal point of
  • Therapy laser beam 3 in the eye 20 along the optical axis 16, ie in the z direction, can be moved, and thus the image field 17-1 of the collecting optics 7 can be moved from an inner tissue of the eye 20 into an outer tissue of the eye 20.
  • the collecting optics simultaneously forms the z-scan device. This possibility of a shift of the focal point of the therapy laser beam 3 in the z-direction is before the laser therapy step for
  • both the Lagrange invariant and the "3-dimensional" Lagrangian invariant specified above are reduced to a minimum since the optic 5 is used only in exactly one z-plane. and the axial displacement of the spot by the movement of the optics 7 corresponds to the depth image scale, so that here as well, similar to the focusing of a camera lens, only one z-plane is used.
  • a z-scan between therapy laser source and x-y scanners can also be used during the therapy.
  • the optics 5 and 7 must also be designed for the corresponding z-region and the thus enlarged "3-dimensional" Lagrangian invariant.
  • Device for adjustable deflection of the laser beam 9, 9-1, and thus the pivoting mirror, fixed it is only used for positioning of the treated portion of the tissue before triggering the therapy irradiation.
  • “Hovering" of the image field 17-1 of the collecting optics 7 can be achieved lies, but is larger than the first processed image field 17-1, is after
  • FIG. 1 a shows in an enlarged detail of FIG. 1 now a
  • Ophthalmic laser therapy device 1 While at the arrangement of the laser system 2, the galvanometer scanner 4-1, 4-2, the scanning lens 5, the collecting optics 7, by their overall mobility along the optical axis, ie, in the z-direction, a z-scanning device 8, 8-2 contains, and the pivoting mirror 9, 9-1 no changes were made, the pivoting mirror was subsequently arranged an additional refractive optical element in the form of a lens element 21, which as well as the Swivel mirror 9-1 part of the device for adjustable deflection of the laser beam 9 is.
  • This lens element 21 is movable in the z-direction as well as in an x-y plane.
  • Control unit 22 coordinated.
  • the movements of the lens element 21 can be coordinated with the movements of the pivoting mirror 9-1.
  • the pivoting mirror 9-1 and the lens element 21 are firmly connected to each other.
  • the lens element 21 can be pivoted together with a connection in which the optical axis of the lens element 21 intersects the pivot point of the pivoting mirror upon rotation of the pivoting mirror. Due to the mobility of the lens element 21 in the z-direction, the possibility of an additional z-scan is given.
  • 2 shows a second embodiment of an ophthalmic laser therapy device 1 according to the invention. Again, a generated
  • this z-scan device 8, 8-1 is the only device which enables a scan along the z-direction, ie along the optical axis. Following comes the
  • the x-y scanning unit 4 initially directs the therapy laser beam 3 through a second lens group 7-2 of the collecting optics 7, which is likewise fixedly arranged in the beam path, to a device for adjustable deflection of the laser beam 9, 9-2.
  • the device for adjustable deflection of the laser beam 9, 9-2 deflects the therapy laser beam 3 in turn by a patient on the eye 20 only placed contact glass or filled with a liquid only superimposed patient interface 18, thus the eye 20 is not the ophthalmic laser therapy device 1 is fixed, in the desired portion of the eye 20, which is to be processed with the therapy laser beam 3.
  • the device for adjustable deflection of the laser beam 9 contains a dichroic beam splitter 9-2. This allows - as in the first embodiment, the deflection of the therapy laser beam 3 in the desired portion of the eye 20, on the other hand, it allows one from the eye 20th
  • Observation beam 1 1 to be decoupled.
  • the observation radiation is transmitted from an observation unit 12, in this case a surgical microscope, recorded, so that the laser therapy step can be observed in the course.
  • an observation unit 12 in this case a surgical microscope, recorded, so that the laser therapy step can be observed in the course.
  • another wavelength range deviating from the therapy laser beam eg a wavelength range between 700 nm and 900 nm, can be used for co-observation, if instead of the visual one
  • the examination radiation in this case, for example, an OCT laser beam 19-1 from the near-infrared region, can be coupled into the beam path of the therapy laser beam 3 via a dichroic mirror used as a beam splitter 15 in order to move the eye 20 before the
  • the eye 20 can be observed with the surgical microscope, provided with a
  • a target laser beam 19-2 of a wavelength from the range of visible light is generated, and in turn coupled via a beam splitter 15, here also a dichroic mirror, into the beam path of the therapy laser beam 3.
  • the therapy laser beam 3 the wavelength of which lies in the infrared range in this second exemplary embodiment, can be aligned.
  • adjustments may be made to the depth of the focus point of the therapy laser beam 3 in the eye 20, the origin of the xy scans and the z scan for the laser therapy step and the desired portion of the eye 20 , be made. This setting is then realized via the corresponding positioning of the device for adjustable deflection of the laser beam 9, 9-2 before the start of the laser therapy step.
  • FIG. 3 describes a third exemplary embodiment of an ophthalmic laser therapy device 1 according to the invention, which essentially corresponds to the first exemplary embodiment.
  • a collecting optics 7 is used, the lenses are not arranged in a lens group:
  • the collecting optics 7 contains in this case, a first lens element 7-1, which is located in the beam path of the therapy laser beam 3 at a significant distance in front of a lens group 7-2 and is fixed. Between the lens element 7-1 and the lens group 7-2, the therapeutic laser beam is collimated or with low divergence.
  • the lens group 7-2 again contains only a single z-directionally displaceable lens element 8, 8-2 for a z-scan, while the other lenses of the lens group 7-2 are fixedly arranged in the beam path of the therapy laser beam 3.
  • the displacement of the lens element 8, 8-2 causes a change in the focal length of the collecting optics 7 and in turn an axial
  • Opthalmic laser therapy device 1 which is not shown here, in addition, the entire lens group 7-2 may be slidably disposed.
  • An additional z-scanner may be inserted between the laser system 2 and the x-y scanner 4, but this is less preferred because of the higher "3-dimensional" Lagrange invariant.
  • a contact lens 18 is used, but it is only applied to the eye 20 of a patient.
  • the eye 20 is not fixed to the ophthalmic laser therapy device 1 by this contact lens 18.
  • the contact glass 18, or a different optical element fulfilling the same function at this point, serves solely to form a defined interface and thus to produce optimal optical transitions to the eye 20.
  • FIG. 4 again shows a fourth exemplary embodiment of an ophthalmic laser therapy device 1 according to the invention, which has significant differences from the above-described exemplary embodiments.
  • the xy-scan unit 4 includes two spatially separated scanner 4-1, 4-2 with two-part pupil image, which by the
  • Lens groups 23-1 and 23-2 is realized, and an intermediate image of the
  • the therapy laser beam 3 which is generated in the laser system 2, first encounters a y-scanner 4-1, then passes through the pupil relay from the two lens groups 23-1 and 23-2 with the intermediate image 24, and strikes the x Scanner 4-2, by which it is directed to the collecting optics 7, which contains at least one axially displaceable lens 8, 8-2, and thus designed as a zoom lens.
  • the device for adjustable deflection of the laser beam 9 which in turn includes a pivotable about two axes 10 mirror 9-1 in this case, the therapy laser beam 3 is finally in the
  • FIG. 5 shows a capsulorhexis, ie an opening of the front lens capsule 20-4, the generation of the access cuts and further cuts for astigmatism correction on the Cornea 20-1 described.
  • the therapy laser beam 3 usually a femtosecond laser beam, turned on, it can be assumed that in the short treatment time eye movements remain so small that they in contrast to a Kapsulorhexis with a ophthalmic laser therapy system according to the prior art have no effect on the result, and no fixed coupling - so no "Docking" - of the eye 20 to the ophthalmic laser therapy system 1 according to the invention is necessary.
  • a fast x-y scan is performed with the galvanometer scanners 4-1, 4-2, which form the x-y scan unit 4 of the laser therapy device 1 according to the invention.
  • the Kapsulorhexis they are particularly offset in phase-shifted sinusoidal oscillations, so that the laser spots in the lens capsule 20-4 of the eye 20 are circular orbits, which are described at frequencies above 20 Hz, for example, with a frequency of 100Hz.
  • an axially displaceable lens 8, 8-1 of the collecting optics 7 is moved once at a lower speed in z, so that the laser spots cover the z-range of ⁇ 250 ⁇ m required for a capsulorhexis.
  • the image field 17-1 of the collecting optics 7 is displaced by pivoting the mirror 9-1 about its axes 10 within the processing field 17 into an off-axis corneal tissue region for the access slices 20-3.
  • the new position of the image field 17-1 can now turn by the movement of the scanner 4-2 and 4-1 and by the axial displacement of the lens 8-1 of the collecting optics 7 carried out a laser therapy.
  • the corneal tissue region 20-3 in which the xy scan must be for access cuts for intraocular lens implantation, has a significantly smaller diameter than 7mm, with a corresponding initial positioning of the device for adjustable deflection of the laser beam 9th , here a about two axes 10 pivotable dichroic mirror 9-1, the
  • Diameter of the image field 17-1 of the collecting optics 7 sufficient to perform the access cuts in a single step.
  • the therapy laser beam 3 used may also be a pulse laser with pulses in the ms range for ablation or coagulation.
  • the "Lens Fragmentation" by means of laser radiation is in a second application example for the use of a laser ophthalmic device according to the invention, which is shown in FIG. 6, a similar procedure as for the Kapsulorhexis described in FIG. 6
  • the focus of the collecting optics 7, which is corrected for a picture field 17-1 of 7 mm, is now first determined before the start of the laser therapy treatment to the desired
  • Start position in the lens tissue 20-2 of the eye 20 is set, which is in this case in close proximity to the posterior lens capsule.
  • the therapy laser beam 3 is turned on, which in turn is generated by a femtosecond laser system 2, and a fast xy scan is set in motion by the galvano scanners 4-1, 4-2 of the xy-scan.
  • Scan unit 4 individually or together, or with a suitable
  • Phase shift can be controlled so that generated by photodisruption sections in any direction, ie in the x-z direction, y-z direction, diagonal or similar. can be done.
  • the focus position of the therapy laser beam 3 is again driven through a slow z-scan to the anterior lens capsule.
  • a one-time slow z-adjustment means only slowly compared to the x-y-scans.
  • the z variation can thus take place in 1 s. Since higher x-scan speeds are technically possible, the lens 20-2 can thus be cut in particular under 1 s.
  • Edge region 20-3 of the cornea 20-1 of the eye 20 in the image field 17-1 of collecting optics 7 passes.
  • the pivotable about two axes 10 dichroic mirror 9-1 is tilted, and after a targeting, ie a corresponding orientation or checking the orientation of the therapy laser beam 3, in turn triggered a quick scan.
  • frame 17-1 may be moved to other locations in eye 20 to be processed.
  • the collecting optics 7 on the cornea 20-1 does not have to illuminate a field of 1 1 mm: that for the eye lens 20-2 or for the capsulorhexis
  • This reduced image field 17-1 is positioned by the surgeon as needed, before the therapy radiation is triggered.
  • the cornea 20-1 it is also possible to reach places which are e.g. are on a diameter of 13mm, ie, ultimately achievable processing field 17 even further than in solutions from the prior art, which reach a large single image field 17-1 with greater technical effort, but which is not displaced and thus the Processing field 17 is reduced to the size of the image field 17-1 of the collecting optics 7.
  • a lens that is formed in a z-variation by a z-scan or by the one-time shift of a focus position along the optical axis 16 on the scan angle at the xy scan unit 4 compensate, at least one of the scan angle is applied with a correction factor. If for the first embodiment of the invention ophthalmological
  • the collecting optics 7, for example, has a focal length of 45mm, and reduced in scale 4 to 1 from the intermediate image 6 into the eye, then with a focal length change by 1%, i. a change of
  • Focal length from 45mm to 46mm a variation of the z-position on the eye 20 of 2mm can be achieved.
  • the scale between the intermediate image 6 and the image field 17-1 on the eye 20 changes from -4 to -3.9.
  • Focal length 70mm changes the necessary deflection angle at the xy scanning unit 4 of 1 1, 36 degrees to 1 1, 08 degrees, which is compensated by a corresponding change in the control of the xy scan unit 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1) mit einem Lasersystem (2) zur Erzeugung eines Therapielaserstrahls (3), einer x-y-Scaneinheit (4) zur Ablenkung des Therapielaserstrahls (3) senkrecht zur optischen Achse (16) der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung (1), eine sammelnde Optik (7) zur Abbildung des Therapielaserstrahls (3) in ein Bildfeld (17-1) und eine z-Scan-Einrichtung (8) zur Verschiebung des Fokuspunktes des Therapielaserstrahls (3) in eine z-Richtung entlang der optischen Achse (16). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bearbeitung eines Gewebes eines Auges (20) mittels eines Therapielaserstrahls (3) einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung (1). Ihre Aufgabe ist es, eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1) und ein entsprechendes Verfahren zu beschreiben, die bei geringem technischen Aufwand eine sehr schnelle Positionierung des Laserspots in einem großen Volumenbereich, insbesondere in einem großen x-y-Bereich senkrecht zur optischen Achse (16), erlauben. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1) mit einer Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls (9), die im Strahlengang des Therapielaserstrahls (3) der sammelnden Optik (7) nachfolgend angeordnet ist. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines Gewebes des Auges (20) bzw. eines in einem Auge (20) befindlichen Materials mit einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung (1), in dem jeweils Teilbereiche des Gewebes des Auges (20) mit einer entsprechenden Positionierung der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls (9) in einem Bildfeld (17-1) der sammelnden Optik (7) bearbeitet werden.

Description

Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung
Die Erfindung betrifft eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung mit einem Lasersystem zur Erzeugung eines Therapielaserstrahls, einer x-y-Scaneinheit zur Ablenkung des Therapielaserstrahls senkrecht zur optischen Achse der
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, einer sammelnden Optik zur
Abbildung des Therapielaserstrahls in ein Bildfeld und einer z-Scan-Einrichtung zur Verschiebung des Fokuspunktes des Therapielaserstrahls in eine z-Richtung entlang der optischen Achse. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bearbeitung eines Gewebes des Auges oder eines anderem Materials in einem Auge, insbesondere zur Herstellung eines Schnittes in einem Gewebe des Auges, mittels eines
Therapielaserstrahls durch Photodisruption, Ablation oder Koagulation mit einer solchen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
Die DE 10 201 1 006 085 A1 beschreibt ein ophthalmologisches Lasertherapiesystem zur Anwendung der Strahlung eines Femtosekunden(Fs)-Lasers am Auge. Das beschriebene Lasertherapiesystem enthält ein Objektiv, aus dem ein fokussiertes Strahlenbündel in Richtung Auge austritt. Des Weiteren ist das Objektiv entweder selbst in der Lage, den Fokuspunkt bzw. die Fokusebene von der Hornhaut in die Augenlinse zu verschieben, also eine z-Verschiebung der Fokusebene entlang der optischen Achse zu bewirken, oder aber das Objektiv ist Teil einer sammelnden Optik, die mindestens eine Linsengruppe enthält, deren Lage-Variation eine solche z- Verschiebung der Fokusebene bewirkt. Eine weitere verschiebbare z-Scan-Linse ermöglicht einen weiteren z-Scan, wobei der jeweils mögliche Scanbereich des z- Scans für einen Arbeitsschritt den jeweils möglichen Defokus-Bereich bestimmt, und eine x-y-Ablenkeinheit des Lasertherapiesystems, die zwischen der verschiebbaren z-Scan-Linse und dem Objektiv angeordnet ist, ermöglicht eine entsprechende Verschiebung in x und y-Richtung, also eine Verschiebung senkrecht zur optischen Achse. Eine solche x-y-Ablenkeinheit kann beispielsweise zwei zueinander kippbare Spiegel enthalten, zwischen denen in einer Ausführungsvariante eine Pupillenoptik aus zwei Sammellinsen angeordnet ist. Um den Fokuspunkt des Lasers von der Hornhaut des Auges in die Linse des Auges zu bringen, wird die z-Verschiebung durch das Objektiv bzw. durch eine
verschiebbare Linsengruppe des Objektivs genutzt. Während der unmittelbaren Behandlung in der Hornhaut oder der Linse des Auges bleibt das Objektiv jedoch fest, und der Fokuspunkt des Lasers wird mit der x-y-Ablenkeinheit und der z-Scan-Linse im jeweiligen Bereich des Auges bewegt.
Aus technischen Gründen gelingt es jedoch nicht, den Laser am gewünschten
Arbeitsort, also der Hornhaut oder der Linse des Auges exakt auf einen Punkt zu fokussieren: Der Laserstrahl hat am Fokuspunkt immer noch eine gewisse
Ausdehnung, die Spotgröße bzw. Spot-Durchmesser. In diesem Zusammenhang wird auch vom Laserspot gesprochen. Hier folgend werden beide Begriffe quasi synonym gebraucht mit dem Wissen, dass auch wenn der Fokuspunkt eines
Laserstrahls beschrieben wird, dieser natürlich eine entsprechende Ausdehnung aufweist und damit einen Laserspot darstellt.
Für die gewünschten Zwecke, wie der Bearbeitung der Hornhaut oder der Linse eines Auges durch Photodisruption, müssen für jede x-y-Position des Laserspots Spot-Durchmesser von nur wenigen Mikrometern erreicht werden, typisch ist ein Spot-Durchmesser von kleiner als 3μηη in der Hornhaut bzw. 5μηη im Linsengewebe des Auges. Dies erfordert für das Objektiv einen beträchtlichen technischen Aufwand: Es ist bekannt, dass der technische Aufwand bei sonst gleichen Anforderungen an die Abbildungsgüte mit der Lagrange-Invariante steigt, die proportional zum Produkt aus der numerischen Apertur und dem Durchmesser des Bildfeldes ist, das über die Optik mit guter Qualität gleichzeitig beleuchtet werden muss.
Um einen Spot-Durchmesser D ~ λ/ΝΑ von 3μηη an der Hornhaut des Auges zu erreichen, muss mit λ ~ 1 μιτι eine Mindest-Apertur von ca. NAH = 0.33 erreicht werden. Mit einem für die Bearbeitung der Hornhaut des Auges wünschenswerten Durchmesser des über die Optik gleichzeitig zu beleuchtenden Bildfeldes von
FH=14mm ergibt sich die Lagrange-Invariante aus dem Produkt aus Mindest-Apertur und Bildfeld-Durchmesser zu LWH ~ NAHFH = 4,62. Für die Bearbeitung der Linse des Auges mit einer NAL = 0.33 ergibt sich hingegen eine Lagrange-Invariante von LWL ~ 2,3 aus einem für die Linse typischen Bildfeld-Durchmesser FL = 7mm. Mit einer Mindest-Apertur von NAL = NAH = 0.2, die aus einem weniger kritischen maximalen Spot-Durchmessers von 5μηη resultiert, erhält man Lagrange-Invarianten für die Bearbeitung der Hornhaut bzw. der Linse von LWH = 2.8 und LWL = 1 .4.
Die Variation des Fokus in z, also der z-Scan-Bereich bzw. Defokus-Bereich, um die Beträge ZL = 2mm für eine Bearbeitung der Linse eines Auges und ZH = 0.5mm für eine Bearbeitung der Hornhaut eines Auges verursacht zusätzlichen Aufwand. Wenn man diesen Aufwand durch einen weiteren Faktor beschreibt, und eine
„dreidimensionale" Lagrange-Invariante LRH ~ NAHFHZH definiert, dann erhält man für NAH=NAL=0.2 LRH=1 ,4 für die Bearbeitung der Hornhaut und für die Linse eine dreidimensionale Lagrange-Invariante von LRL= 2,8. Für eine numerische Apertur von 0.33 erhält man die„dreidimensionalen" Lagrange-Invarianten LRH=2.31 bzw. LRL=4,6. Der technische Aufwand für eine Optik, die das betreffende Volumen beugungsbegrenzt abbildet, steigt nun mit der Lagrange-Invariante. Soll der technische Aufwand verringert werden, ist dies möglich durch eine Reduktion des Defokus-Bereiches und/oder eine Verringerung des Durchmessers des Bildfeldes, das gleichzeitig beleuchtet werden muss.
Dieses Problem wird in US 2012/0316544 A1 durch ein Femtosekunden- Lasersystem zur Behandlung des Auges gelöst, in dem eine Bewegung der
Projektionsoptik relativ zur Lichtquelle des Lasers erfolgt. Das von einer Lichtquelle kommende Laserlicht wird dabei über ein variables Teleskop in seiner Divergenz verändert, was einen z-Scan ermöglicht. Mit großem Strahl-Durchmesser wird es auf eine dezentriert angebrachte Optik und über einen dichroitischen Spiegel auf das Auge gerichtet. Durch die Rotation der in einer Fassung befindlichen Optik um eine Achse der Fassung, die parallel zur Symmetrieachse der Optik ist, jedoch nicht identisch mit dieser ist, beschreibt der Laserspot am Auge eine Kreisbahn. Weiterhin werden Stellelemente am dichroitischen Spiegel eingesetzt, um den Laserspot in x- und y-Richtung zu bewegen. Das Auge wird dabei entweder direkt oder über ein Kontaktglas beleuchtet. Mit einer zusätzlichen Einheit wird ein Zielstrahl auf das Auge gerichtet, um die Therapie-Strahlung in Bezug auf das Auge auszurichten.
Diese Anordnung hat verschiedene Nachteile: Zum einen wird ein Teil des
Beleuchtungslichtes abgeschattet, was zu Leistungsverlusten am Auge und Störlicht im Gerät führt. Zum anderen sind die zu bewegenden Komponenten so groß und schwer, dass eine Scangeschwindigkeit im Hertz oder Kilohertz-Bereich einen extrem hohen technischen Aufwand erfordert, so dass Schnittzeiten unter 10s, insbesondere unter 3s und idealerweise Schnittzeiten von kleiner bzw. gleich 1 s, wie sie für eine Behandlung ohne feste Kopplung zwischen Auge und Behandlungsgerät und ohne eine ständige Ausrichtung an einem Zielstrahl notwendig sind, kaum erreichbar sind.
Deshalb werden in Lasertherapiesystemen, beispielsweise für die Katarakt-Chirurgie, Kontaktgläser als Adapter zur Ausrichtung und Fixierung des Auges zum
Behandlungsgerät, also zum Lasertherapiesystem, benutzt, wie beispielhaft in der DE 103 49 296 A1 beschrieben. Dabei wird das Auge mittels Unterdruck angesaugt, und damit zum Gerät fixiert. Auf diese Weise sind wesentlich längere
Behandlungszeiten des Auges möglich, die Systeme werden aber zum einen komplizierter, zum anderen ist für einen Patienten eine Lasertherapiebehandlung ohne einen solchen Adapter und die zugehörige Kopplung angenehmer und schonender. Insbesondere würde das Entfallen dieser Ankopplung zwischen Auge und Therapiesystem auch das Handling für den Arzt erleichtern.
Ähnliche Lösungen wie in der US 2012/0316544 A1 werden auch in der EP 2 664 309 A1 und in der DE 10 201 1 085 046 A1 beschrieben, um die Lagrange-Invariante der Optik zu minimieren. Diese Lösungen erfordern stets eine Lateral-Bewegung der Optik vor dem Auge, um alle für die jeweilige Behandlung notwendigen Positionen des Laserspots zu erreichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine ophthalmologische
Lasertherapievorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zu beschreiben, um bei geringem technischen Aufwand eine sehr schnelle Positionierung des Laserspots in einem großen Bearbeitungs-Volumenbereich zu erlauben, insbesondere aber eine Bearbeitung in einem großen x-y-Bereich senkrecht zur optischen Achse zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein ophthalmologische Lasertherapievorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Bearbeitung eines Gewebes eines Auges und/oder eines in einem Auge befindlichen Mate als mittels eines
Therapielaserstrahls nach Anspruch 15.
Eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung zur Therapie eines
Gewebebereichs eines Auges und/oder eines in einem Auge befindlichen Materials mittels eines Laserstrahls weist ein Lasersystem zur Erzeugung eines
Therapielaserstrahls auf. Üblicherweise handelt es sich um einen gepulsten
Laserstrahl, so dass eine Erzeugung entsprechend hoher Energien im Fokusbereich des Laserstrahls möglich ist, die beispielsweise eine Schnittbildung im gewünschten Gewebebereich des Auges durch Trennung des Gewebes mittels Photodisruption, eine Abtragung von Gewebe oder anderem Material im Auge durch Ablation oder aber eine Verklebung oder sonstige Veränderung von Gewebe und/oder Material durch Koagulation ermöglicht.
Die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung weist zudem eine optische Achse auf, die als die Achse der Rotations-Symmetrie der verwendeten Linsen-Elemente zwischen zwei Umlenkelementen, wie beispielsweise Scanner oder Spiegel, oder aber zwischen Laserquelle und erstem Umlenkelement bzw. zwischen letztem Umlenkelement und„Zielobjekt" definiert ist, und an den Umlenkelementen in einer Grundstellung ihre Richtung ändert. Die Kippung der Umlenkelemente, insbesondere von Scannern oder Kippspiegeln, aus ihrer Grundstellung heraus bewirkt eine Ablenkung des Therapielaserstrahles aus dieser optischen Achse heraus.
Im Strahlengang des Therapielaserstrahls umfasst die ophthalmologische
Lasertherapievorrichtung eine x-y-Scaneinheit, eingerichtet zur Ablenkung des Therapielaserstrahls senkrecht zur optischen Achse. Die x-y-Scaneinheit erlaubt also eine Ablenkung des Therapielaserstrahls, und insbesondere des Fokuspunktes des Therapielaserstrahls innerhalb einer Bearbeitungsebene, die von einer x- und einer y-Richtung senkrecht zur optischen Achse aufgespannt wird. Diese
Bearbeitungsebene wird dann üblicherweise in einem Gewebe eines Auges oder in einem im Auge befindlichen Material, bei dem es sich insbesondere um ein
Fremdmaterial handeln kann, positioniert. Bei entsprechender Positionierung verläuft dann die von der x- und y-Richtung aufgespannte Bearbeitungsebene in etwa parallel zu einer Pupillenebene des zu behandelnden Auges, wobei von einer exakten Parallelität zur Pupillenebene um wenige Grad abgewichen werden kann, wenn durch die Nutzung der erfindungsgemäßen Lösung von einer Grundstellung der Komponenten abgewichen wird.
Die x-y-Scaneinheit verschiebt bzw. scannt also den Laserspot parallel zu dieser Pupillenebene des zu behandelnden Auges. Vorteilhafterweise ermöglicht sie durch einen entsprechenden Aufbau, der es vermeidet, komplexe und auch schwere Systeme zu bewegen, eine hohe Scangeschwindigkeit. Die x-y-Scaneinheit kann als ein Gesamtsystem ausgeführt sein. Alternativ kann sie aber auch Teilsysteme enthalten, die räumlich voneinander getrennt sein können.
Im Strahlengang des Therapielaserstrahls umfasst die ophthalmologische
Lasertherapievorrichtung weiterhin eine sammelnde Optik. Die sammelnde Optik enthält ein oder mehrere Linsenelemente und ist eingerichtet zur Abbildung des Therapielaserstrahls in ein Bildfeld. Dieses Bildfeld ist in der Bearbeitungsebene angeordnet. Die Größe dieses Bildfelds wird durch die sammelnde Optik bestimmt.
Enthält die sammelnde Optik mehrere Linsenelemente, was vorteilhaft für die Abbildungseigenschaften, insbesondere für ihre Variabilität ist, so sind diese
Linsenelemente in einer oder mehreren Linsengruppen zusammengefasst. Für eine sammelnde Optik, die mehrere Linsengruppen enthält, können diese Linsengruppen auch räumlich getrennt voneinander angeordnet sein.
Dabei weist die sammelnde Optik eine Symmetrieachse auf, die im Bereich der sammelnden Optik identisch mit der optischen Achse der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung ist. Die sammelnde Optik selbst ist nicht in x- oder y Richtung beweglich.
Zudem umfasst die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung im Strahlengang des Therapielaserstrahls eine z-Scan-Einrichtung zur Verschiebung des
Fokuspunktes des Therapielaserstrahls in eine z-Richtung entlang der optischen Achse. Eine solche z-Scan-Einrichtung kann als selbständige Einrichtung ausgeführt sein oder aber in einem der vorgenannten oder nachgenannten Elemente enthalten sein. Die Reihenfolge der Anordnung der hier bislang beschriebenen Elemente im
Strahlengang des Therapielaserstrahls der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung ist dabei nicht fest bzw. nicht wesentlich.
Erfindungsgemäß enthält die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung nun weiterhin eine Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls, die im Strahlengang des Therapielaserstrahls der sammelnden Optik nachfolgend angeordnet ist.„Nachfolgend angeordnet" ist dabei zu verstehen als im Strahlengang vom Lasersystem kommend hinter der sammelnden Optik angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls auch der z-Scan-Einrichtung nachfolgend angeordnet. Die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls ist bevorzugt einteilig ausgeführt, kann aber auch mehrere optische Elemente enthalten, die in ihrem Zusammenwirken zur
gewünschten Umlenkung des Laserstrahls führen.
Die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls hat die Funktion, den Verlauf des Therapielaserstrahls in seiner Richtung zu ändern. Hierzu ist die
Einstellung der Umlenkung wählbar, beispielsweise durch die Wahl eines
Ablenkwinkels. Üblicherweise wird die Einrichtung also in eine gewünschte
Umlenkposition gebracht und lenkt den durch die sammelnde Optik fokussierten Therapielaserstrahl, bzw. ggf. auch einen weiteren Laserstrahl wie einen Zielstrahl zur Einstellung oder einen OCT-Strahl zur Untersuchung eines gewünschten
Therapie-Gebietes am Auge um den gewünschten Ablenkwinkel ab. Im Resultat verschiebt sie damit das Einzelbildfeld der sammelnden Optik in der
Bearbeitungsebene. Damit erweitert sich das mögliche Bearbeitungsfeld der sammelnden Optik, das durch ein Einzelbildfeld der sammelnden Optik und dessen möglichen Ablenkungsbereich durch die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls erzielt werden kann, und in dem folglich ein Gewebe des Auges oder ein anderes im Auge befindliches Material bearbeitet werden kann, signifikant.
Die erfindungsgemäße ophthalmologische Lasertherapievorrichtung zeichnet also sich dadurch aus, dass das Bildfeld der sammelnden Optik unter Verwendung der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls in einem Bearbeitungsfeld, das in seiner Ausdehnung größer ist als das Bildfeld der sammelnden Optik, positionierbar ist.
Während des jeweiligen Lasertherapieschritts bzw. des Lasertherapieteilschritts wird die eingestellte Umlenkung des Laserstrahls vorzugsweise fixiert. Hierfür enthält die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls vorzugsweise Mittel zur Fixierung der eingestellten Umlenkung des Laserstrahls, so dass während eines Lasertherapieschritts bzw. eines Lasertherapieteilschritts der Bereich des Gewebes des Auges bearbeitet wird, der über das jeweilige Einzelbildfeld der sammelnden Optik und eine feste eingestellte Umlenkung erreicht werden kann.
Wie oben ausgeführt, erfolgt eine Minimierung des technischen Aufwands
erfindungsgemäß durch eine Reduzierung der Lagrange-Invariante des Systems, also einer Vereinfachung des Objektivs, ein entsprechend im Durchmesser kleines Bildfeld des Objektives oder allgemeiner ein kleines Bildfeld der Abbildungsoptik bzw. sammelnden Optik. Dies führt wiederum zu einer Notwendigkeit einer zusätzlichen Bewegung, um den Laserspot im gesamten zur Behandlung eines Auges
notwendigen Volumenbereich positionieren zu können. Die erfindungsgemäße ophthalmologische Lasertherapievorrichtung erreicht durch den Einsatz der
Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls hinter der sammelnden Optik im Zusammenspiel mit der x-y-Scaneinheit, dass die jeweils für eine Ablenkung in x- und/oder y-Richtung zu bewegenden Komponenten klein und im Vergleich zu Lösungen nach dem Stand der Technik mit sehr hohen Geschwindigkeiten bewegbar sind. Diese hohen Geschwindigkeiten sind möglich, da mit ihnen nicht ganze
Objektive oder Linsengruppen bewegt werden müssen.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist beispielsweise eine Kapsulorhexis in Zeiten unter einer Sekunde möglich. Weiterhin ermöglicht sie eine Fragmentierung der Augenlinse und weitere Schnitte an der Cornea, also der Hornhaut des Auges, in ähnlichen Zeiten. Wegen der hohen Geschwindigkeiten ist ein„Andocken" des Auges, also ein Fixieren des Auges an der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, unnötig. Dabei können übliche maximale Spot-Durchmesser des Laserspots im Bildfeld der sammelnden Optik, beispielsweise von 3 bis 5μηη, eingehalten werden. Zudem ist in Summe der Einzelbildfelder der sammelnden Optik bei jeweils fest eingestellter Ablenkung des Therapielaserstrahls durch die Einrichtung zur einstellbaren
Umlenkung des Laserstrahls ein Bearbeitungsfeld möglich, das mit Größen von Bildfeldern ophthalmologischer Lasertherapievorrichtungen nach dem Stand der Technik mindestens vergleichbar ist.
Auch ist besonders vorteilhaft, dass mit Hilfe der Einrichtung zur einstellbaren
Umlenkung des Laserstrahls das (Einzel-)Bildfeld der sammelnden Optik variabel platzierbar und somit optimal auf den zu bearbeitenden Bereich eines
Augengewebes einstellbar ist, und zusätzliche Bewegungen der Optik bzw. optischer Systeme während der Lasertherapie in vielen Fällen vermieden werden können, die beispielsweise in US 2012/0316544 A1 wegen der dort festen Bewegungsvorgaben unvermeidlich sind, um den gesamten zu bearbeitenden Bereich des Augengewebes überhaupt zu erreichen.
Um die verschiedenen Bewegungen der x-y-Scaneinheit, der z-Scan-Einrichtung, der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls und ggf. anderer beweglicher Einheiten zueinander zu koordinieren, ist der Einsatz einer Steuereinheit vorteilhaft. Diese Steuereinheit kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
Idealerweise hat sie Zugriff auf allen beweglichen Einheiten wie auch zu anderen Einheiten der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, die einer Steuerung bedürfen, und kann die Bewegungen ggf. auch mit anderen Therapieparametern, wie beispielsweise Parametern des Lasersystems zur Erzeugung des
Therapielaserstrahls, verknüpfen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung enthält die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls eine teil- oder vollreflektierende Fläche, vorzugsweise eine teil- oder vollreflektierende ebene Fläche, und zwei zueinander senkrecht stehende Achsen, wobei die teil- oder vollreflektierende Fläche um eine oder, vorzugsweise, um beide der zueinander senkrecht stehenden Achsen schwenkbar ist. Durch das Schwenken der teil- oder vollreflektierenden Fläche wird eine Verschiebung des Laserspots in x und/oder y- Richtung unabhängig von und zusätzlich zu den Möglichkeiten der x-y- Scaneinheit und der sammelnden Optik bewirkt.
Vorteilhaft ist eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung bei der die teil- oder vollreflektierende Fläche, die eine einstellbare Umlenkung des Laserstrahls bewirkt, eine Strahlteiler-Platte, insbesondere eine dichroitische Strahlteiler-Platte, oder einen Spiegel, insbesondere einen dichroitischen Spiegel, umfasst.
Die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls der
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung kann des Weiteren mindestens ein refraktives optisches Element mit sphärischen Flächen enthalten, das der teil- oder vollreflektierenden Fläche nachgeordnet ist. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Linsenelement handeln, das jedoch nicht der sammelnden Optik zugehörig ist. Dieses optische Element kann einerseits der Bildung einer definierte Grenzfläche zum Auge dienen bzw. den optischen Übergang zum Auge optimieren. Ein solches refraktives optisches Element kann andererseits aber auch die Funktion eines z- Scans erfüllen. In diesem Falle ist das refraktive optische Element notwendigerweise in z-Richtung verschiebbar, idealerweise ist auch eine Beweglichkeit in der x-y- Ebene vorgesehen.
Die Bewegung eines solchen refraktiven optischen Elements ist vorzugsweise direkt an das Schwenken der teil- oder vollreflektierenden Fläche gekoppelt. Insbesondere günstig ist eine mechanisch feste Verbindung zwischen der teil- oder
vollreflektierenden Fläche und dem refraktiven optischen Element, so dass das refraktive Element mitgeschwenkt wird. Die Steuerung dieser Bewegungen erfolgt vorzugsweise durch eine Steuereinheit.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung ist das Lasersystem ein Femtosekunden(Fs)-Lasersystem.
Beispielsweise kann es sich um ein Femtosekunden(Fs)-Lasersystem mit einer Wellenlänge von zirka 1 μηη handeln, das Pulse mit Pulsdauern von einigen 100 Femtosekunden und mit Pulsenergien im J-Bereich, vorzugsweise zwischen 3 und 10μϋ, erzeugt, wobei die Pulsenergie ausreicht, um ein Material im Auge an der gewählten Position des Laserspots zu zerstören, also in der Regel mittels Photodisruption zu trennen oder zu modifizieren. Dieses Material kann
Augengewebe, z.B. die Hornhaut, Linsenkapsel, Linse oder andere Teile sein, oder auch ein zuvor implantiertes Material, z.B. IOL-Material sein. Alternativ kann das Lasersystem auch schmalbandig in einem anderen Wellenlängen-Bereich abstrahlen, und durch Absorption, z.B, auch eines zuvor injizierten Farbstoffes im Auge
Veränderungen im Material verursachen.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung in einer ersten Alternative eine sammelnde Optik enthält, die als gesamte Einheit in z- Richtung verschiebbar ist. In einer zweiten Alternative umfasst die ophthalmologische Lasertherapievorrichtung eine sammelnde Optik, die eine oder mehrere in z-Richtung, also entlang der optischen Achse, verschiebbare Linsen enthält, wobei diese mehreren verschiebbaren Linsen unabhängig voneinander oder als gemeinsame Linsengruppe in z-Richtung verschiebbar sein können. Diese in z-Richtung
insgesamt oder als einzelne Linsen oder Linsengruppen verschiebbare sammelnde Optik erfüllt entweder die Funktion der z-Scan-Einrichtung allein, so dass es keiner weiteren Elemente für die z-Scan-Einrichtung bedarf, oder wird zusätzlich zu einer weiteren in z-Richtung verschiebbaren Optik zwischen Lasersystem und Scannern ausgeführt.
Bevorzugt ist es aber, eine in z-Richtung insgesamt oder als einzelne Linsen oder Linsengruppen verschiebbare sammelnde Optik neben einer weiteren z-Scan- Einrichtung verfügbar zu haben. In diesem Fall ist vor oder nach der x-y-Scaneinheit ein weiterer z-Scanner bzw. ein Scanobjektiv angeordnet, der den Laserspot nur um einen sehr geringen z-Bereich, der kleiner als 0,25mm oder insbesondere kleiner als 0,1 mm ist, am Auge bewegt.
In einer kostengünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung ist die sammelnde Optik für ein Bildfeld mit einem Durchmesser von kleiner als 7mm, insbesondere für ein Bildfeld mit einem Durchmesser in einem Bereich zwischen 4 und 7 mm, korrigiert. Die
sammelnde Optik kann dabei beispielsweise als Doppel-Gauss-Objektiv-Typ ausgelegt sein, und derart ausgestaltet sein, dass die hochaperturige Seite zum Auge weist. Das Bildfeld kann sowohl eben als auch gekrümmt sein, so dass der Fokus auf der Achse bei einem größeren z-Wert als beim Durchmesser zwischen 4mm und 7mm liegen kann.
Die x-y-Scaneinheit einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung kann vorteilhafterweise in einer ersten Alternative zwei direkt hintereinander angeordnete Galvanometer-Scanner oder in einer zweiten Alternative einen 2-achsiger Scanner, oder aber in einer weiteren Alternative zwei Scanner mit Pupillenabbildung enthalten. Diese vorteilhaften Alternativen einer x-y-Scaneinheit haben einander gemeinsam, dass sie mit einfachen Mitteln den Therapielaserstrahl lenken können: Es ist keine Verschiebung bzw. Bewegung baulich schwerer Systeme, wie beispielsweise der sammelnden Optik, notwendig, so dass derartige x-y-Scaneinheiten wesentlich schneller und präziser arbeiten können, und Scanfrequenzen um 100Hz gut erreichbar sind.
Die erfindungsgemäße ophthalmologische Lasertherapievorrichtung enthält in den meisten Ausführungsformen ein Scanobjektiv zur Fokussierung des
Therapielaserstrahls und ist eingerichtet zur Erzeugung eines Zwischenbildes des Bildfeldes in einer Zwischenbildebene zwischen der sammelnden Optik und dem Scanobjektiv, wobei das Scanobjektiv das von der x-y-Scaneinheit kommende Licht in die Zwischenbildebene fokussiert. Insbesondere kann dabei der Verlauf der Hauptstrahlen in diesem Zwischenbild von der Telezentrie abweichen.
Wird in einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung ein Zwischenbild erzeugt, so ist die sammelnde Optik eingerichtet zur Erzeugung eines Bildfeldes in der Bearbeitungsebene, also beispielsweise einer Ebene in einem Gewebe des Auge, in mindestens zweifacher Verkleinerung des Zwischenbildes. Bevorzugt ist ein Bildfeld in vierfacher Verkleinerung dieses Zwischenbildes.
Bei einer axialen Verschiebung dieser sammelnden Optik, oder aber von Teilen der sammelnden Optik, zwecks z-Scan, also einer Verschiebung in z-Richtung, ändert sich der Abbildungsmaßstab zwischen dem Zwischenbild und dem Bildfeld der sammelnden Optik in der Bearbeitungsebene, also dem Bildfeld am Auge. So ist beispielsweise eine Variation des Maßstabs der Verkleinerung von 4x bis 4,5x möglich. Um den Maßstab der Abbildung des Zwischenbildes korrigieren zu können und damit die Änderung der Verkleinerung des Zwischenbildes durch die sammelnde Optik während eines z-Scans bzw. während der Änderung der z-Position des Laserspots zu kompensieren, ist in einer bevorzugten ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung mindestens ein Scanwinkel der x-y-Scaneinheit mit einem Korrekturfaktor beaufschlagbar. Dies wird durch eine entsprechende Ansteuerung der Scanner erreicht. Die Ansteuerung der Scanner erfolgt dann über eine Steuereinheit, die entsprechende Korrekturfaktoren berechnen und die Scanwinkel damit
beaufschlagen kann.
Besonders bevorzugt ist eine ophthalmologische Lasertherapievorrichtung
eingerichtet zur Auskopplung von Licht in einen Beobachtungs-Strahlengang. Der Beobachtungsstrahlengang kann beispielsweise eine Beobachtungseinheit wie eine Spaltlampe oder ein Operationsmikroskop enthalten und erlaubt die direkte
Beobachtung der Lasertherapie des Auges ohne zeitliche Verzögerung. Um die Auskopplung des Lichts in den Beobachtungsstrahlengang zu realisieren, kann die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls einen Strahlteiler, insbesondere einen dichroitischen Strahlteiler, enthalten.
Bevorzugt enthält eine erfindungsgemäße ophthalmologische
Lasertherapievorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Zielstrahls, der zur Fokussierung und lateralen Ausrichtung des Therapielaserstrahls dient. Hierzu wird beispielsweise ein Zielstrahl, der mit Licht einer zweiten Wellenlänge aus dem
Bereich des sichtbaren Lichtes erzeugt wird, kollinear mit dem Therapielaserstrahl überlagert, so dass er alle Ablenkungs- bzw. Umlenkungsschritte des
Therapielaserstrahls ebenfalls erfährt, durch seine Wellenlänge jedoch auf seinem Weg wie auch im Zielgebiet sichtbar ist.
Zur besseren Ausrichtung des Therapielaserstrahls mit Hilfe eines Zielstrahls, der mit Licht aus dem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts arbeitet, können in einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung der
Zielstrahlfokus und der Therapielaserstrahlfokus im Auge einen axialen Versatz zueinander aufweisen. Bei dem axialen Versatz handelt es sich also um einen Versatz in z-Richtung, also entlang der optischen Achse. Durch einen solchen axialen Versatz kann
beispielsweise die Dicke der Linsenkapsel kompensiert werden, so dass die
Fokussierung auf die trübe, streuende Augenlinse möglich ist, aber die Linsenkapsel therapiert wird, was wiederum eine bessere Sichtbarkeit und damit eine leichtere Ausrichtung ermöglicht.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung eines Gewebes eines Auges und/oder eines in einem Auge befindlichen Materials mittels eines
Therapielaserstrahls, beispielsweise zur Herstellung eines Schnittes in einem
Gewebe des Auges durch Photodisruption, mit einer erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung wird zunächst mit ausgeschaltetem Therapielaserstrahl die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls in einer Position fixiert, die den Therapielaserstrahl so umlenkt, dass sich ein erster Teilbereich des zu bearbeitenden Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials im Bildfeld der sammelnden Optik befindet. Bedarfsweise können nun in diesem Bildfeld auch zusätzliche Diagnose-Schritte erfolgen, z.B. um mittels OCT die notwendige Schnitttiefe zu bestimmen und einzustellen. Dann wird mit eingeschaltetem Therapielaserstrahl mittels einer Serie schneller x-y-Scans durch die x-y-Scaneinheit und eines einmaligen langsamen z-Scans dieser erste
Teilbereich des Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials bearbeitet.
Während dieser schnellen x-y-Scan-Vorgänge, also während der Bearbeitung des jeweils zugänglichen Teilbereichs des Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials, bleibt üblicherweise die Einrichtung zur einstellbaren
Umlenkung des Laserstrahls fest. Sie wird lediglich zur Positionierung des zu behandelnden Teilbereichs des Gewebes oder des Materials vor Auslösung des Therapie-Bestrahlung benutzt.
Dabei bedeutet„eingeschalteter Therapielaserstrahl", dass der Therapielaserstrahl während des Bearbeitungsschritts prinzipiell die entsprechende Fokussierung und Energie zur Bearbeitung aufweist, beispielsweise um einen Schnitt durch Photodisruption im Gewebe des Auges oder aber im in einem Auge befindlichen Material bewirken zu können oder das Gewebe oder Material durch Ablation abtragen bzw. Gewebe oder Materialien durch Koagulation verändern zu können, und dass der Therapielaserstrahl dies je nach Therapieprogramm in diesem
Teilbereich entsprechend seiner x-y-Positionierung sowie seiner z-Positionierung auch bewirkt, aber während der schnellen x-y-Scans sowie in bestimmten z- Positionen des langsamen z-Scans auch kurzzeitig unterbrochen werden kann, sofern an einer entsprechenden Position in x, y und z, die der Therapielaserstrahl bei seinem Scan durchlaufen muss, kein Schnitt erzeugt werden soll bzw. an dieser Position keine anderweitige Bearbeitung stattfinden soll.
Nach Abschluss der Bearbeitung des ersten Teilbereichs des zu bearbeitenden Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials wird der
Therapielaserstrahl wieder ausgeschaltet und durch Änderung der Position der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls und der erneuten
Fixierung dieser geänderten Position ein weiterer Teilbereich des zu bearbeitenden Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials in das Bildfeld der sammelnden Optik gebracht. In dieser nächsten fixierten Position der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls wird dann dieser weitere Teilbereich des zu bearbeitenden Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials mit eingeschaltetem Therapielaserstrahl bearbeitet.
Die beiden vorgenannten Schritte der Positionierung der Einrichtung zur
einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls und der Bearbeitung eines Teilbereichs der zu bearbeitenden Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials durch schnelle x-y-Scans und einen langsamen z-Scan mit fixierter Position der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls werden für weitere Teilbereiche des Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials durchgeführt, bis das Gewebe des Auges und/oder das im Auge befindliche Material vollständig in vorgesehener Art und Weise bearbeitet ist, also beispielsweise bis die Schnitte in Linsen-, Kapsel- und Hornhaut- Gewebe des Auges vollständig hergestellt sind. Um ein größeres Bearbeitungsfeld durch aufeinander folgende Bearbeitungsschritte in mehreren Teilbereichen zu bearbeiten, kann die teil-oder vollreflektierende Fläche auch durch ein im Vergleich zur x-y-Scanbewegung der x-y-Scaneinheit sehr langsames Schwenken quasistatisch weiterbewegt werden, wobei die Steuereinheit die Bewegungen der Scaneinheit mit entsprechenden Korrekturfaktoren beaufschlagt, so dass ein gewünschtes Bearbeitungs-Muster im Auge entsteht, oder wobei die Steuereinheit den Therapielaserstrahl zeitweise unterbricht. Auf diese Weise wird zwar eine erhöhte Bearbeitungs-Geschwindigkeit für das zu bearbeitende Gebiet erreicht. Aufgrund einer höheren Fehleranfälligkeit bei der Positionierung der
Teilbereiche und die höhere Anfälligkeit gegen Augenbewegungen ist diese Variante zwar möglich, aber nicht bevorzugt. Zudem sind in diesem Modus auch keine zwischenzeitlichen zusätzlichen Untersuchungsschritte, wie beispielsweise eine Kontroll-Untersuchung mittels OCT, möglich.
Viele Schnitte bzw. andere Bearbeitungsformen in einem Gewebe des Auges und/oder in einem im Auge befindlichen Material erfordern nur kleine
Bearbeitungsfelder, da sie in einem sehr begrenzten lokalen Umfeld durchgeführt werden. Damit ist ein kleines Bildfeld der sammelnden Optik einer
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung ausreichend. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in diesen Fällen eine
Mehrschrittlösung dadurch vermieden werden, dass bei einer maximalen
Ausdehnung des zu bearbeitenden Gewebes des Auges und/oder des im Auge befindlichen Materials, also beispielsweise bei einer maximalen Ausdehnung eines Schnitts in diesem Gewebe des Auges, die kleiner als ein Durchmesser des
Bildfeldes der sammelnden Optik ist, die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls derart in einer Position fixiert wird, dass sich das gesamte zu bearbeitende Gewebe oder anderweitige Material des Auges gleichzeitig und vollständig im Bildfeld der sammelnden Optik befindet.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigt:
- die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung. - die Fig. 1 a eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
- die Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
- die Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
- die Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
- die Fig. 5 ein erstes Anwendungsbeispiel der Nutzung einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
- die Fig. 6 ein zweites Anwendungsbeispiel der Nutzung einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung.
In der Fig. 1 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 dargestellt. Ein Femtosekunden- Lasersystem 2 erzeugt den Therapielaserstrahl 3, der über eine x-y-Scaneinheit 4, die zwei direkt hintereinander angeordnete Galvanometer-Scanner 4-1 , 4-2 enthält, und von denen der eine für den x-Scan und der andere für den y-Scan genutzt wird, auf ein Scanobjektiv 5 gelenkt wird. Das Scanobjektiv 5 fokussiert den
Therapielaserstrahl 3 auf ein Zwischenbild 6 in einer Zwischenbildebene. Über eine sammelnde Optik 7, die hier aus einer Vielzahl von Linsen besteht, die in einer Linsengruppe angeordnet sind, erfolgt eine Abbildung vom Zwischenbild 6 in ein (Einzel-)Bildfeld 17-1 des (Gesamt)Bearbeitungsfeldes 17 in einer
Bearbeitungsebene im Auge 20, wobei eine Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-1 , die einen Schwenkspiegel enthält und hinter der
sammelnden Optik 7 angeordnet ist, durch einen entsprechend gewählten
Ablenkwinkel das Bildfeld 17-1 der sammelnden Optik 7, in dem sich der
Therapielaserstrahl 3 während der schnellen x-y-Scans durch die beiden
Galvanometer-Scanner 4-1 , 4-2 bewegen kann, in den gewünschten Bereich des Bearbeitungsfeldes 17 zur Bearbeitung des Auges 20 lenkt. Der Schwenkspiegel ist um zwei Achsen 10 schwenkbar. Durch das Schwenken um eine oder beide Achsen 10 und das anschließende Fixieren des Schwenkspiegels in dieser Position wird die gewünschte Ablenkung des Therapielaserstrahls 3 vor Beginn des Lasertherapieschritts auf diesen gewünschten Teilbereich des zu bearbeitenden Gewebes des Auges 20 eingestellt.
Die sammelnde Optik 7, 8, 8-2 ist dabei in dieser einfachsten Ausführungsvariante insgesamt in z-Richtung beweglich, wodurch der Fokuspunkt des
Therapielaserstrahls 3 im Auge 20 entlang der optischen Achse 16, also in z- Richtung, verschoben werden kann, und damit das Bildfeld 17-1 der sammelnden Optik 7 von einem inneren Gewebe des Auges 20 in ein äußeres Gewebe des Auges 20 verschoben werden kann. Damit bildet die sammelnde Optik gleichzeitig die z- Scan-Einrichtung. Diese Möglichkeit einer Verschiebung des Fokuspunktes des Therapielaserstrahls 3 in z-Richtung wird vor dem Lasertherapieschritt zur
Einstellung einer Starttiefe in einem Gewebe des Auges 20 genutzt, sowie
gleichzeitig zur z-Verschiebung des Spots während der Therapie. Hierbei erfolgt die z-Positionierung des Laserspots langsam im Vergleich zur x-y-Bewegung infolge der schnellen Bewegung der x-y-Scanner, so dass der Laserspot am Auge 20 eine spiralförmige Bahn beschreibt, z.B. mit einem Durchmesser von 6mm und einer Tiefe von 0,25mm für eine Kapsulorhexis. In dieser Ausführungsvariante mit nur einem z- Scan der sammelnden Optik ist sowohl die Lagrange-Invariante als auch die oben angegebene„3-dimensionale" Lagrange-Invariante auf ein Minimum reduziert, da die Optik 5 nur in genau einer z-Ebene benutzt wird, und die axiale Verschiebung des Spots durch die Bewegung der Optik 7 dem Tiefenabbildungs-Maßstab entspricht, so dass auch hier, ähnlich wie bei der Fokussierung eines Fotoobjektives, jeweils nur eine z-Ebene benutzt wird.
Alternativ kann während der Therapie auch ein z-Scan zwischen Therapielaserquelle und x-y-Scannern benutzt werden, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Allerdings müssen die Optiken 5 und 7 in diesem Falle auch für den entsprechenden z-Bereich und die damit vergrößerte„3-dimensionale" Lagrange-Invariante ausgelegt sein.
Während der schnellen x-y-Scan-Vorgänge des Lasertherapieschritts innerhalb des Bildfeldes 17-1 der sammelnden Optik 7 in der Bearbeitungsebene bleibt die
Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-1 , und damit der Schwenkspiegel, fixiert, sie wird lediglich zur Positionierung des zu behandelnden Teilbereichs des Gewebes vor Auslösung der Therapie-Bestrahlung benutzt. Sofern der räumliche Bereich, in dem ein Material des Auges 20 bearbeitet werden soll, im möglichen Bearbeitungsfeld 17, das über den Schwenkspiegel durch
„Hinschwenken" des Bildfeldes 17-1 der sammelnden Optik 7 erreicht werden kann, liegt, aber größer ist als das zunächst bearbeitete Bildfeld 17-1 , wird nach
Bearbeitung dieser ersten Position des Bildfeldes 17-1 der Schwenkspiegel neu positioniert und ein nächstes Bildfeld, das ebenfalls Teil des Bearbeitungsfeldes 17 ist, bearbeitet.
Die Fig. 1 a zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 nun eine
Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 : Während an der Anordnung des Lasersystems 2, der Galvanometer-Scanner 4-1 , 4-2, des Scanobjektivs 5, der sammelnden Optik 7, die durch ihre Gesamtbeweglichkeit entlang der optischen Achse, d.h., in z-Richtung, eine z-Scan-Einrichtung 8, 8-2 enthält bzw. darstellt, und des Schwenkspiegels 9, 9-1 keine Änderungen vorgenommen wurden, wurde dem Schwenkspiegel nachfolgend ein zusätzliches refraktives optisches Element in Form eines Linsen-Elements 21 angeordnet, das wie auch der Schwenkspiegel 9-1 Teil der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9 ist. Dieses Linsen- Element 21 ist in z-Richtung wie auch in einer x-y-Ebene beweglich. Die
Bewegungen des Linsen-Elements 21 werden, wie auch die Bewegungen des Schwenkspiegels 9, 9-1 und die Bewegungen anderer beweglicher Teile der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 , wie beispielsweise die Bewegung der sammelnden Optik 7, 8, 8-2 entlang der optischen Achse, über eine
Steuereinheit 22 koordiniert. Dadurch können die Bewegungen des Linsen-Elements 21 auf die Bewegungen des Schwenkspiegels 9-1 abgestimmt ablaufen.
Besonders einfach und vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Schwenkspiegel 9-1 und das Linsen-Element 21 fest miteinander verbunden sind. Insbesondere kann das Linsen-Element 21 mit einer Verbindung, bei der die optische Achse des Linsen- Elementes 21 den Drehpunkt des Schwenkspiegels schneidet, bei Drehung des Schwenkspiegels mitgeschwenkt werden. Durch die Beweglichkeit des Linsen- Elements 21 in z-Richtung ist die Möglichkeit eines zusätzlichen z-Scans gegeben. Die Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 . Auch hier erzeugt ein
Femtosekunden-Lasersystem 2 den Therapielaserstrahl 3. Dieser trifft zunächst auf eine z-Scan-Einrichtung 8, 8-1 . Diese z-Scan-Einrichtung 8, 8-1 ist in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die einzige Einrichtung, die einen Scan entlang der z-Richtung, also entlang der optischen Achse, ermöglicht. Im Anschluss gelangt der
Therapielaserstrahl 3 über eine erste Linsengruppe 7-1 der sammelnden Optik 7, die fest im Strahlengang angeordnet ist, auf die x-y-Scaneinheit 4, hier ein zweiachsiger Scanner, der demnach beide Scanrichtungen x und y gleichzeitig bedient. Die x-y- Scaneinheit 4 lenkt den Therapielaserstrahl 3 zunächst weiter durch eine zweite Linsengruppe 7-2 der sammelnden Optik 7, die ebenfalls fest im Strahlengang angeordnet ist, auf eine Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-2. Die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-2 lenkt den Therapielaserstrahl 3 wiederum durch ein auf das Auge 20 eines Patienten nur aufgelegtes Kontaktglas oder ein mit einer Flüssigkeit befülltes nur aufgelegtes Patienten interface 18, mit dem folglich das Auge 20 nicht zur ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 fixiert wird, in den gewünschten Teilbereich des Auges 20, der mit dem Therapielaserstrahl 3 bearbeitet werden soll.
Hierzu enthält die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-2 wiederum zwei Schwenkachsen 10. Nach Einstellung der Position mittels Drehung um eine oder beide Schwenkachsen 10, die die Beleuchtung des gewünschten Teilbereichs des Auges 20 dadurch erlaubt, dass das Bildfeld 17-1 der sammelnden Optik 7, 7-1 , 7-2 mit dem gewünschten zu bearbeitenden Teilbereich in
Übereinstimmung gebracht wird, wird diese Position fixiert, und ein entsprechender Lasertherapieschritt wird ausgeführt. Im Fall dieses zweiten Ausführungsbeispiels enthält die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9 einen dichroitischen Strahlteiler 9-2. Diese ermöglicht zum einen - wie schon im ersten Ausführungsbeispiel, die Umlenkung des Therapielaserstrahls 3 in den gewünschten Teilbereich des Auges 20, zum anderen erlaubt sie einer aus dem Auge 20
kommenden Beobachtungsstrahlung aus einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, den Strahlteiler 9-2 ohne Reflexion zu durchlaufen und somit in einen
Beobachtungsstrahlengang 1 1 ausgekoppelt zu werden. Die Beobachtungstrahlung wird von einer Beobachtungseinheit 12, in diesem Fall ein Operationsmikroskop, aufgenommen, so dass der Lasertherapieschritt im Verlauf mitbeobachtet werden kann. Statt des sichtbaren Lichtes kann auch ein anderer, vom Therapielaserstrahl abweichender Wellenlängen-Bereich, z.B. ein Wellenlängenbereich zwischen 700nm und 900nm, zur Mitbeobachtung verwendet werden, wenn statt der visuellen
Beobachtung eine Detektion mit einer CCD-Kamera erfolgt.
Aufgrund der hohen Geschwindigkeit ist dies jedoch nicht das vordergründige
Anliegen der Beobachtungseinheit 12. Sie dient vielmehr auch der Vorbereitung der Lasertherapieschritte. So kann aus einer OCT-Einheit 13 die Untersuchungsstrahlung, hier beispielsweise ein OCT-Laserstrahl 19-1 aus dem Nahinfrarotbereich, über einen als Strahlteiler 15 genutzten dichroitischen Spiegel in den Strahlengang des Therapielaserstrahls 3 eingekoppelt werden, um das Auge 20 vor dem
Lasertherapieschritt zu untersuchen. Während dieser Untersuchung kann das Auge 20 mit dem Operationsmikroskop beobachtet werden, sofern mit einer
Untersuchungsstrahlung aus dem Bereich des sichtbaren Lichts gearbeitet wird.
Des Weiteren kann mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Ziellaserstrahls 14 ein Ziellaserstrahl 19-2 einer Wellenlänge aus dem Bereich des sichtbaren Lichts erzeugt, und wiederum über einen Strahlteiler 15, auch hier ein dichroitischer Spiegel, in den Strahlengang des Therapielaserstrahls 3 eingekoppelt werden. Mit Hilfe des Ziellaserstrahls 19-2 und unter Beobachtung mit dem Operationsmikroskop kann der Therapielaserstrahl 3, dessen Wellenlänge in diesem zweiten Ausführungsbeispiel im Infrarotbereich liegt, ausgerichtet werden. Auch können mit Hilfe des Ziellaserstrahls 19-2 Einstellungen bezüglich der Tiefe des Fokuspunktes des Therapielaserstrahls 3 im Auge 20, bezüglich des Ausgangspunktes der x-y-Scans und des z-Scans für den Lasertherapieschritt und bezüglich des gewünschten Teilbereichs, der am Auge 20 zu bearbeiten ist, vorgenommen werden. Diese Einstellung wird dann über die entsprechende Positionierung der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-2 vor Beginn des Lasertherapieschritts realisiert.
Die Fig. 3 beschreibt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 , das im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Allerdings wird hier eine sammelnde Optik 7 eingesetzt, deren Linsen nicht in einer Linsengruppe angeordnet werden: Die sammelnde Optik 7 enthält in diesem Fall ein erstes Linsenelement 7-1 , das sich im Strahlengang des Therapielaserstrahls 3 in einem wesentlichen Abstand vor einer Linsengruppe 7-2 befindet und fest angeordnet ist. Zwischen dem Linsenelement 7-1 und der Linsengruppe 7-2 verläuft der Therapielaserstrahl hier kollimiert oder mit geringer Divergenz. Die Linsengruppe 7-2 enthält wiederum nur ein einzelnes in z- Richtung verschiebbares Linsenelement 8, 8-2 für einen z-Scan, während die anderen Linsen der Linsengruppe 7-2 fest im Strahlengang des Therapielaserstrahls 3 angeordnet sind. Hier bewirkt die Verschiebung des Linsenelementes 8, 8-2 eine Änderung der Brennweite der sammelnden Optik 7 und wiederum eine axiale
Verschiebung des Laserspots am Auge 20.
In einer Variante des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 , die hier nicht dargestellt ist, kann zusätzlich die gesamte Linsengruppe 7-2 verschiebbar angeordnet sein. Zwischen dem Lasersystem 2 und dem x-y-Scanner 4 kann ein weiterer z-Scanner eingefügt sein, was jedoch wegen der höheren„3-dimensionalen" Lagrange-Invariante weniger bevorzugt ist.
Zudem wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 mit einem Kontaktglas 18 gearbeitet, dass jedoch nur auf das Auge 20 eines Patienten aufgelegt wird: Das Auge 20 wird durch dieses Kontaktglas 18 nicht an der ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 fixiert. Das Kontaktglas 18, bzw. ein dieselbe Funktion erfüllendes anderes optisches Element an dieser Stelle, dient allein der Ausbildung einer definierten Grenzfläche und damit der Erzeugung optimaler optischer Übergänge zum Auge 20.
Die Ablenkung in den gewünschten Teilbereich des Auges 20 durch die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-1 erfolgt, im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel, nur in eine x-Richtung, da die Einrichtung zur
einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, die wie im ersten Ausführungsbeispiel einen dichroitischen Spiegel 9-1 enthält, nur über eine Schwenkachse 10 verfügt.
Die Fig. 4 zeigt wiederum ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 , das wesentliche Unterschiede zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel enthält die x-y-Scaneinheit 4 zwei räumlich voneinander getrennte Scanner 4-1 , 4-2 mit zweiteiliger Pupillenabbildung, die durch die
Linsengruppen 23-1 und 23-2 realisiert wird, und ein Zwischenbild der
Pupillenabbildung 24. Der Therapielaserstrahl 3, der im Lasersystem 2 erzeugt wird, trifft zunächst auf einen y-Scanner 4-1 , durchläuft anschließend das Pupillenrelay aus den beiden Linsengruppen 23-1 und 23-2 mit dem Zwischenbild 24, und trifft auf den x-Scanner 4-2, durch den es auf die sammelnde Optik 7 gelenkt wird, die mindestens eine axial verschiebbare Linse 8, 8-2 enthält, und damit als Zoom- Objektiv ausgelegt ist. Mittels der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, die in diesem Fall wiederum einen um zwei Achsen 10 schwenkbaren Spiegel 9-1 enthält, wird der Therapielaserstrahl 3 schließlich in den zu
bearbeitenden Teilbereich des Auges 20 gelenkt, wobei hier wiederum
kontaktglasfrei gearbeitet wird.
In einem ersten Anwendungsbeispiel für die Nutzung einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung 1 mittels eines entsprechenden Verfahrens wird in der Fig. 5 eine Kapsulorhexis, also eine Öffnung der vorderen Linsen-Kapsel 20-4, die Erzeugung der Zugangsschnitte sowie weiterer Schnitte zur Astigmatismus-Korrektur an der Hornhaut 20-1 beschrieben.
Nachdem das Auge 20 eines Patienten in eine Behandlungsposition gebracht ist, ein Kontaktglas 18 aufgelegt wurde, das Auge 20 jedoch hierdurch nicht fixiert wurde, wird nun zunächst der Fokus der sammelnden Optik 7, die für ein Bildfeld 17-1 von 7mm korrigiert ist, vor Beginn der Lasertherapiebehandlung auf die gewünschte Startposition eingestellt, z.B. symmetrisch zur optischen Achse des Auges 50μηη hinter die Linsen-Kapsel 20-4.
Nach Einstellung dieser Fokus-Position wird der Therapielaserstrahl 3, üblicherweise ein Femtosekunden-Laserstrahl, eingeschaltet, wobei man aufgrund der hohen Scan-Geschwindigkeit davon ausgehen kann, dass in der kurzen Behandlungszeit Augenbewegungen so klein bleiben, dass sie im Gegensatz zu einer Kapsulorhexis mit einem ophthalmologischen Lasertherapiesystem nach dem Stand der Technik keine Auswirkungen auf das Ergebnis haben, und keine feste Kopplung - also kein „Andocken" - des Auges 20 an das erfindungsgemäße ophthalmologische Lasertherapiesystem 1 notwendig ist.
Nach Einschaltung des Therapielaserstrahls 3 erfolgt ein schneller x-y-Scan mit den Galvanometer-Scannern 4-1 , 4-2, die die x-y-Scaneinheit 4 der erfindungsgemäßen Lasertherapievorrichtung 1 bilden. Für die Kapsulorhexis werden sie insbesondere in phasenverschobene sinusförmige Schwingungen versetzt, so dass die Laserspots in der Linsen-Kapsel 20-4 des Auges 20 auf Kreisbahnen liegen, die mit Frequenzen über 20Hz, beispielsweise mit einer Frequenz von 100Hz, beschrieben werden. Um nun eine Kapsulorhexis zu erreichen, wird beispielsweise eine axial verschiebbare Linse 8, 8-1 der sammelnden Optik 7 einmalig mit einer niedrigeren Geschwindigkeit in z bewegt, so dass die Laserspots den für eine Kapsulorhexis notwendigen z- Bereich von < 250μηη überstreichen.
Im nächsten Schritt wird das Bildfeld 17-1 der sammelnden Optik 7 durch das Schwenken des Spiegels 9-1 um seine Achsen 10 innerhalb des Bearbeitungsfelds 17 in einen außeraxialen Hornhaut-Gewebe-Bereich für die Zugangsschnitte 20-3 verschoben. In der neuen Position des Bildfelds 17-1 kann nun wiederum durch die Bewegung der Scanner 4-2 und 4-1 sowie durch die axiale Verschiebung der Linse 8-1 der sammelnden Optik 7 eine Lasertherapie erfolgen.
Da der Hornhaut-Gewebe-Bereich 20-3, in dem der x-y-Scan für Zugangs-Schnitte für die Intraokularlinsen-Implantation erfolgen muss, einen signifikant kleineren Durchmesser als 7mm aufweist, ist bei einer entsprechenden Ausgangspositionierung der Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, hier eines um zwei Achsen 10 schwenkbaren dichroitischen Spiegels 9-1 , der
Durchmesser des Bildfeldes 17-1 der sammelnden Optik 7 ausreichend, um die Zugangsschnitte in einem einzigen Schritt durchzuführen.
In gleicher weise können weitere Bearbeitungs-Schritte ausgeführt werden, z.B. an anderen Teilen der Cornea, im Trabekel, an der hinteren Linsen-Kapsel, oder auch im Glaskörper. Hierbei kann als Therapielaserstrahl 3 auch ein Puls-Laser mit Pulsen im ms-Bereich zur Ablation oder Koagulation verwendet werden. Für eine Linsenzertrümmerung, die„Lens Fragmentation", mittels Laserstrahlung wird in einem zweiten Anwendungsbeispiel für die Nutzung einer erfindungsgemäßen ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung, das in der Fig. 6 dargestellt ist, ein ähnliches Vorgehen wie für die in der Fig. 5 beschriebene Kapsulorhexis und
Zugangsschnitt-Herstellung gewählt.
Nachdem das Auge 20 eines Patienten wiederum in eine Behandlungsposition gebracht ist, das Auge 20 jedoch nicht fixiert wurde und kontaktglasfrei bleibt, wird nun zunächst der Fokus der sammelnden Optik 7, die für ein Bildfeld 17-1 von 7mm korrigiert ist, vor Beginn der Lasertherapiebehandlung auf die gewünschte
Startposition im Linsen-Gewebe 20- 2 des Auges 20 eingestellt, die sich in diesem Fall in nächster Nähe zur hinteren Linsen-Kapsel befindet.
Nach Einstellung dieser Fokus-Position wird der Therapielaserstrahl 3 eingeschaltet, der wiederum durch ein Femtosekunden-Lasersystem 2 erzeugt wird, und ein schneller x-y-Scan wird dadurch in Gang gesetzt, dass die Galvano-Scanner 4-1 , 4-2 der x-y-Scaneinheit 4 einzeln oder gemeinsam, oder mit einer geeigneten
Phasenverschiebung angesteuert werden, so dass durch Photodisruption erzeugte Schnitte in beliebigen Richtungen, also in x-z-Richtung, y-z-Richtung, diagonal o.ä. erfolgen können. Während des schnellen x-y-Scans wird die Fokusposition des Therapielaserstrahls 3 durch einen langsamen z-Scan wiederum bis zur vorderen Linsenkapsel gefahren. Dabei bedeutet eine einmalige langsame z-Verstellung nur langsam im Vergleich zu den x-y-Scans. Bei einer x-y-Scangeschwindigkeit von beispielsweise 100Hz und 100 notwendigen x-Scandurchläufen in der Linse 20-2 des Auges 20 kann die z-Variation damit in 1 s erfolgen. Da auch höhere x- Scangeschwindigkeiten technisch möglich sind, kann die Linse 20-2 damit insbesondere in Zeiten unter 1 s geschnitten werden.
Um nun beispielsweise nach einer Kapsulorhexis oder einer Linsen-Zertrümmerung einen Randbereich 20-3 der Hornhaut 20-1 des Auges 20 zu erreichen,
beispielsweise um zusätzliche Schnitte mit dem Femtosekunden-Therapielaserstrahl 3 für eine Astigmatismuskorrektur durchzuführen, wird die Einrichtung zur
einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls 9, 9-1 so positioniert, dass der
Randbereich 20-3 der Hornhaut 20-1 des Auges 20 in das Bildfeld 17-1 der sammelnden Optik 7 gelangt. Dazu wird der um zwei Achsen 10 schwenkbare dichroitische Spiegel 9-1 gekippt, und nach einer Zielung, also einer entsprechenden Ausrichtung bzw. Überprüfung der Ausrichtung des Therapielaserstrahls 3, wiederum ein schneller Scanvorgang ausgelöst. Gleichermaßen kann das Bildfeld 17-1 an andere zu bearbeitende Orte im Auge 20 verschoben werden.
Damit muss also die sammelnde Optik 7 an der Hornhaut 20-1 nicht ein Feld von 1 1 mm beleuchten: Das für die Augenlinse 20-2 bzw. für die Kapsulorhexis
notwendige Bildfeld von 5mm bis 7mm Durchmesser reicht aus, was den
technischen Aufwand für die sammelnde Optik 7 erheblich verringert. Dieses verkleinerte Bildfeld 17-1 wird vom Operateur je nach Bedarf positioniert, bevor die Therapie-Strahlung ausgelöst wird. An der Hornhaut 20-1 sind damit auch Orte erreichbar, die z.B. auf einem Durchmesser von 13mm liegen, d.h., letztlich ist das damit erreichbare Bearbeitungsfeld 17 sogar weiter als bei Lösungen aus dem Stand der Technik, die mit größerem technischen Aufwand ein großes Einzel-Bildfeld 17-1 erreichen, das jedoch nicht verschiebbar ist und somit das Bearbeitungsfeld 17 auf die Größe des Bildfeldes 17-1 der sammelnden Optik 7 reduziert.
Um die Änderung des Abbildungsmaßstabs der sammelnden Optik 7, beispielsweise eines Objektivs, die bei einer z-Variation durch einen z-Scan oder auch durch die einmalige Verschiebung einer Fokusposition entlang der optischen Achse 16 über die Scanwinkel an der x-y-Scaneinheit 4 entsteht, zu kompensieren, wird mindestens einer der Scanwinkel mit einem Korrekturfaktor beaufschlagt. Wenn für das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen ophthalmologischen
Lasertherapievorrichtung 1 die sammelnde Optik 7 beispielsweise eine Brennweite von 45mm aufweist, und im Maßstab 4 zu 1 vom Zwischenbild 6 ins Auge verkleinert, dann kann mit einer Brennweitenänderung um 1 %, d.h. einer Änderung der
Brennweite von 45mm auf 46mm, eine Variation der z-Position am Auge 20 von 2mm erreicht werden. Der Maßstab zwischen dem Zwischenbild 6 und dem Bildfeld 17-1 am Auge 20 ändert sich dabei von -4 auf -3.9. Mit einem Scanobjektiv 5 der
Brennweite 70mm ändert sich der notwendige Ablenkwinkel an der x-y-Scaneinheit 4 von 1 1 ,36 Grad auf 1 1 ,08 Grad was durch eine entsprechende Änderung in der Ansteuerung der x-y-Scaneinheit 4 kompensiert wird. Die vorstehend genannten und in verschiedenen Ausführungsbeispielen erläuterten Merkmale der Erfindung sind dabei nicht nur in den beispielhaft angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder allein einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Eine auf Vorrichtungsmerkmale bezogen Beschreibung gilt bezüglich dieser Merkmale analog für das entsprechende Verfahren, während Verfahrensmerkmale entsprechend funktionelle Merkmale der beschriebenen Vorrichtung darstellen.

Claims

Patentansprüche
1 . Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) mit einer optischen Achse (16), die ein Lasersystem (2) zur Erzeugung eines Therapielaserstrahls (3) aufweist und im Strahlengang des Therapielaserstrahls (3) weiterhin enthält:
- eine x-y-Scaneinheit (4, 4-1 , 4-2) eingerichtet zur Ablenkung des
Therapielaserstrahls (3) senkrecht zur optischen Achse (16),
- eine sammelnde Optik (7), die ein oder mehrere Linsenelemente (7-1 , 7-2) umfasst und die eine Symmetrieachse aufweist, die identisch mit der optischen Achse (16) ist, eingerichtet zur Abbildung des Therapielaserstrahls (3) in ein Bildfeld (17-1 ),
- eine z-Scan-Einrichtung (8, 8-1 , 8-2) zur Verschiebung des Fokuspunktes des Therapielaserstrahls (3) in eine z-Richtung entlang der optischen Achse (16),
- gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des
Laserstrahls (9, 9-1 , 9-2), die im Strahlengang des Therapielaserstrahls (3) der sammelnden Optik (7) nachfolgend angeordnet ist.
2. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , in der die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls (9) eine teil- (9-2) oder vollreflektierende Fläche (9-1 ) und zwei zueinander senkrecht stehende Achsen (10) enthält, wobei die teil- (9-2) oder vollreflektierende Fläche (9-1 ) um eine oder beide der zueinander senkrecht stehenden Achsen (10) schwenkbar ist.
3. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, wobei die teil- (9-2) oder vollreflektierende Fläche (9-1 ) eine Strahlteiler-Platte oder einen Spiegel umfasst.
4. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls (9, 9-1 , 9-2)
mindestens ein refraktives optisches Element 21 mit sphärischen Flächen enthält, das der teil- oder vollreflektierenden Fläche (9-1 , 9-2) nachgeordnet ist.
5. Ophthalmologische Lasertherapievornchtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
4, wobei das Lasersystem (2) ein Femtosekunden(Fs)-Lasersystem ist.
6. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
5, gekennzeichnet durch eine sammelnde Optik (7, 7-1 , 7-2), die in einer Einheit in z- Richtung verschiebbar ist oder eine oder mehrere in z-Richtung verschiebbare Linsen (8, 8-2) enthält, und die die Funktion der z-Scan-Einrichtung (8) erfüllt oder zusätzlich zur z-Scan-Einrichtung (8, 8-1 ) vorgesehen ist.
7. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
6, wobei die sammelnde Optik (7, 7-1 , 7-2) für ein Bildfeld (17-1 ) mit einem
Durchmesser von kleiner als 7mm, insbesondere für ein Bildfeld (17-1 ) mit einem Durchmesser in einem Bereich zwischen 4 und 7 mm, korrigiert ist.
8. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
7, wobei die x-y-Scaneinheit (4) zwei direkt hintereinander angeordnete
Galvanometer-Scanner (4-1 , 4-2) oder einen 2-achsigen Scanner (4), oder zwei Scanner (4-1 , 4-2) mit Pupillenabbildung enthält.
9. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
8, die ein Scanobjektiv (5) enthält, eingerichtet zur Erzeugung eines Zwischenbildes (6) des Bildfeldes (17-1 ) in einer Zwischenbildebene zwischen der sammelnden Optik (7, 7-1 , 7-2) und dem Scanobjektiv (5), wobei das Scanobjektiv (5) das von x-y- Scaneinheit (4, 4-1 , 4-2) kommende Licht in die Zwischenbildebene fokussiert.
10. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach Anspruch 9, wobei die sammelnde Optik (7, 7-1 , 7-2) eingerichtet ist zur Erzeugung eines Bildfeldes (17-1 ) in mindestens zweifacher Verkleinerung, insbesondere in vierfacher Verkleinerung ihres Zwischenbildes (6).
1 1 . Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, wobei zur Kompensierung der Änderung der Verkleinerung des Zwischenbildes (6) durch die sammelnde Optik (7, 7-1 , 7-2) während eines z-Scans mindestens ein Scanwinkel der x-y-Scaneinheit (4, 4-1 , 4-2) mit einem Korrekturfaktor
beaufschlag bar ist.
12. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis
1 1 , eingerichtet zur Auskopplung von Licht in einen Beobachtungs-Strahlengang (1 1 ).
13. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis
12, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines Zielstrahls (14) zur Fokussierung und lateralen Ausrichtung des Therapielaserstrahls (3) enthält.
14. Ophthalmologische Lasertherapievorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, wobei der Zielstrahl- und der Therapielaserstrahlfokus (3) einen axialen Versatz zueinander aufweisen.
15. Verfahren zur Bearbeitung eines Gewebes eines Auges (20) und/oder eines in einem Auge (20) befindlichen Materials mittels eines Therapielaserstrahls (3) mit einer ophthalmologischen Lasertherapievorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei
- mit ausgeschalteten Therapielaserstrahl (3) die Einrichtung zur einstellbaren
Umlenkung des Laserstrahls (9, 9-1 , 9-2) in einer Position fixiert wird, die den
Therapielaserstrahl (3) so umlenkt, dass sich ein erster Teilbereich des Gewebes des Auges (20) und/oder des im Auge (20) befindlichen Materials im Bildfeld (17-1 ) der sammelnden Optik (7, 7-1 , 7-2) befindet,
- mittels eines oder einer Serie schneller x-y-Scans durch die x-y-Scaneinheit (4, 4-1 , 4-2) und eines einmaligen langsamen z-Scans mit eingeschaltetem
Therapielaserstrahl (3) der erste Teilbereich des Gewebes des Auges (20) und/oder des im Auge (20) befindlichen Materials bearbeitet wird,
- die beiden vorgenannten Schritte für weitere Teilbereiche des Gewebes des Auges (20) und/oder des im Auge (20) befindlichen Materials durchgeführt werden, bis das Gewebe des Auges (20) und/oder oder des im Auge (20) befindlichen Materials vollständig bearbeitet ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei bei einer maximalen Ausdehnung des zu bearbeitenden Gewebes des Auges (20) und/oder oder des im Auge (20) befindlichen zu bearbeitenden Materials, die kleiner als ein Durchmesser des Bildfeldes (17-1 ) der sammelnden Optik (7, 7-1 , 7-2) ist, die Einrichtung zur einstellbaren Umlenkung des Laserstrahls (9, 9-1 , 9-2) derart in einer Position fixiert wird, dass sich das zu bearbeitende Gewebe des Auges (20) und/oder oder das im Auge (20) befindliche zu bearbeitende Material gleichzeitig und vollständig im Bildfeld (17-1 ) der sammelnden Optik (7, 7-1 , 7-2) befindet.
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