WO2021239601A1 - Uv-laser basiertes system zur fehlsichtigkeitskorrektur und kontaktinterface - Google Patents

Uv-laser basiertes system zur fehlsichtigkeitskorrektur und kontaktinterface Download PDF

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WO2021239601A1 PCT/EP2021/063607 EP2021063607W WO2021239601A1 WO 2021239601 A1 WO2021239601 A1 WO 2021239601A1 EP 2021063607 W EP2021063607 W EP 2021063607W WO 2021239601 A1 WO2021239601 A1 WO 2021239601A1
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Hartmut Vogelsang
Dan Z. Reinstein
Wolfgang Kern
Christian Deutsch
Claus Goder
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Carl Zeiss Meditec Ag
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Definitions

  • the present invention relates to ultra violet laser (UVL) based laser vision correction (LVC) systems, i.e. systems for ametropia correction by means of laser radiation, the corresponding treatment laser emitting in the ultraviolet range, such as excimer lasers or solid-state lasers with wavelengths between approx. 193 nm and 213nm. These systems are typically pulsed systems, i.e. systems that do not emit continuous waves.
  • UVL-LVC systems are used to process the cornea of a patient's eye starting from its surface by means of photoablation, or to process a volume starting from the exposed area under a folded-away surface of the cornea of the patient's eye.
  • the invention also relates to corresponding methods for UVL-LVC systems and a contact interface for such UVL-LVC systems.
  • UVL-LVC systems such as the MEL systems from Carl Zeiss Meditec AG, the Amaris systems from Schwind eye-tech Solutions GmbH or the Micron systems from Excelsius Medical GmbH, have long been successfully used systems for ametropia correction. Nevertheless, they have a number of inadequacies or disadvantages, for which solutions are to be shown here.
  • a rigid laser beam guidance system is provided in today's UVL-LVC systems. Although this facilitates safe laser beam guidance, it makes it necessary to move the patient on a patient bed by means of this patient bed below a fixed system aperture in x, y, z coordinates until the patient's eye intended for treatment is correctly positioned relative to the optical axis of the system.
  • An exception is the system described in US 2013/0226157 A1, in which the laser arm, which is rigid per se, is positioned as a whole over the patient, but in such a way that it is still necessary to position the patient over the patient bed.
  • the latter often requires the patient to lie down for safety reasons are electrically and / or mechanically connected to the basic laser unit, which in turn enforces system approval and requires a large space.
  • eye trackers do not work for all eyes due to problematic eye color and / or a lack of contrast. Failure rates of the eye tracker in the percentage range occur in practice. The only option left for eye surgeons is to decide between aborting the operation or switching off the eye tracker, which then goes hand in hand with the risk of inaccurate correction.
  • a flap is typically only 100 ⁇ m thick and after the LASIK incision is only attached to the cornea by a very narrow "hinge", the hinge. Maintaining the hydration of the flap is very important for pathological reasons, but also to maintain the shape of the flap, since dehydrated flaps shrink within seconds.
  • a shrunk flap no longer “fits” well into the stromal bed (which of course is also due to the change in shape of the stroma surface due to the ablation), which in turn can lead to post-operative complications (eg “epithelial ingrowth”). If possible, flaps should not be folded, pulled or otherwise stressed.
  • Pulse ablation shape corresponds to the fluence distribution of the irradiated ablation laser pulse on a plane perpendicular to the direction of incidence
  • the pulse ablation shape is deformed by the geometry of the radiation on the cornea to the "Pulse ablation footprint on cornea” and thus changes Fluence distribution compared to the irradiated "Pulse ablation shape”.
  • Fresnel losses can be calculated with the help of the Fresnel equations with knowledge of the refractive indices of air and cornea (or stroma) and the angle of incidence.
  • the polarization of the light must also be taken into account.
  • Decentering will usually lead to a shift in the physiological visual axis.
  • the eye is "rotated” by the eye muscles so that the light continues to fall into the point of sharpest vision, which basically compensates for the prismatic offset ("tip / tilt”).
  • This can lead to problems with binocular vision (stereopsis), for example, which are known from examinations on badly centered spectacle lenses.
  • Aberrations couple with decentering. Due to the coupling of the sphere and cylinder to higher-order aberrations (coma, spherical aberration, higher-order astigmatism), including those that occur in natural (aspherical) eyes, decentering in real eyes, but also with purely spherical-cylindrical corrections, is critical . E.g. when decentered, coma couples to astigmatism and defocus or spherical aberration couples to coma, astigmatism and defocus. A few examples are to be given here which initially only show the effects for the primary aberrations (up to the 4th order).
  • transition zones have not yet been mentioned.
  • decentering also means that transition zones can extend into the optically active zone, especially in the case of hyperopia corrections. This then leads to disturbances ("night vision complaints post surgery", here is not meant night myopia) in mesopic to scotopic light conditions and thus to patient dissatisfaction.
  • Pupil centering (centering to the CSC, “Corneal Sighting Center”) can be achieved well and safely in refractive surgery using eye tracking systems (“eye trackers”) as integrated pupil recognition.
  • eye trackers eye tracking systems
  • this type of centering is not the preferred choice, as it is now undisputed in the professional world that centering to the ophthalmic pole (visual axis, coaxially sighted corneal light reflex, "CSCLR", condition, see below) would be correct.
  • CSCLR coaxially sighted corneal light reflex
  • Hyperopic eyes are typically characterized by a non-negligible angle between the pupillary axis and the visual axis ("angle kappa"). Corneal Sighting Center and Ophthalmie Pole are no longer close enough to one another, which leads to a difference between "angle lambda” and "angle kappa”. In addition, the pupil and the pupil center are not a fixed mark. Both fluctuates with the lighting conditions.
  • the user moves the treatment center manually based only on the visual comparison to a topography measurement. Or he enters displacement coordinates into the system, which are usually given in relation to the center of the pupil (CSC) and which are taken from a topography measurement, for example.
  • CSC center of the pupil
  • the problem is that the pupil diameter during the topography measurement does not match the pupil diameter under the laser due to the differences in illumination.
  • the frequently occurring displacement of the pupil center with the pupil size then results in not optimal centering, since the corneal vertex is not correctly determined.
  • UVL-LVC systems do not offer a method of tomographic alignment of the anterior chamber and tomographic centering. This can become important, e.g. in the case of corneal irregularities (e.g. caused by trauma or brief swelling of the corneal surface due to bubbles after femtosecond laser flap generation), which lead to the corneal vertex and / or the Purkinje reflex not being found correctly or otherwise In other words, a position is identified as a vertex which does not correspond to the normal physiological vertex position. The pure “surface information” of the cornea is then not, or not sufficiently, suitable for determining the optimal centering.
  • corneal irregularities e.g. caused by trauma or brief swelling of the corneal surface due to bubbles after femtosecond laser flap generation
  • the pure “surface information” of the cornea is then not, or not sufficiently, suitable for determining the optimal centering.
  • the object of the present invention is therefore to describe devices and a method which address the above-mentioned problems of currently used UVL-LVC systems.
  • the object of the invention is to propose a coupling and fixation between the patient's eye and the UVL-LVC system by means of a contact interface in order to prevent eye movements when using UVL-LVC systems, even with fast UVL-LVC systems.
  • This contact interface is intended to solve the above-described specific problems of a UVL-LVC system, which arise from the application to ablate a cornea of a patient's eye and in UVL-LVC systems according to the prior art that are actually sold in large numbers Use of a contact interface.
  • UV-LVC system UV laser based system for ametropia correction
  • contact interface contact interface
  • a UV laser based system according to the invention for ametropia correction comprises, in addition to a base unit, an application arm with an application part at its distal end with a laser exit aperture through which a treatment laser beam exits the UVL-LVC system in order to Edit the cornea of a patient's eye.
  • This is done by means of a contact interface with which the patient's eye is coupled and usually fixed to the UVL-LVC system, and in particular to the laser exit aperture for the treatment laser beam in the application part at the distal end of the application arm.
  • a contact interface adapter is arranged on the applied part, the axis of which runs coaxially to the optical axis of the applied part at its laser exit aperture.
  • the contact interface adapter is set up to accommodate a contact interface.
  • the UVL-LVC system also includes a UV laser source, which preferably emits pulsed laser radiation in the UV range.
  • a UV laser source which preferably emits pulsed laser radiation in the UV range.
  • This can be, for example, an excimer laser or a solid-state laser with wavelengths between approx. 193 nm and 213 nm.
  • the UVL-LVC system comprises a scanning system for at least lateral scanning of the laser radiation in the x and y directions and preferably also for scanning in the z direction, as well as imaging optics for focusing (at least with regard to its lateral extent) the preferably pulsed Laser radiation on the cornea of a patient's eye. This leads to a process of photoablation of the cornea.
  • focusing the laser radiation means that the laser radiation is severely limited in terms of its lateral extent by appropriate optics, so that a cross-section through this laser radiation at a location where the patient's eye would be located is very small, yes even coincides with a point.
  • this “focus” can, however, extend over a wide area.
  • the UVL-LVC system includes a control unit for controlling all units of this system, in particular the UV laser source, the scanning system and moving parts of the imaging optics, and also for controlling moving parts of the application arm and the positioning of the contact interface.
  • the control unit can be designed as a central control unit, or it can be composed of several sub-units that are connected to one another.
  • a special planning unit for planning operations can also be part of the control unit.
  • the contact interface adapter is set up to accommodate a contact interface in such a way that the contact interface can be rotated and fixed in any way relative to the contact interface adapter.
  • the contact interface adapter is floatingly mounted in the application part of the application arm, which is preferably an articulated arm.
  • the contact interface adapter is floatingly mounted in the application part of the application arm, which is preferably an articulated arm.
  • UVL-LVC system according to the invention with an application arm are to be described here.
  • the application arm is preferably designed in such a way that tilting with respect to the horizontal orientation of the handpiece is not possible. To do this, it works according to the SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) principle.
  • SCARA Selective Compliance Assembly Robot Arm
  • the system has a rigid structure with regard to possible tilting. The alignment of the eye is crucial here. This results from the centering of the patient's eye under the contact interface until the moment of suction.
  • the application arm of the UVL-LVC system is therefore preferably an articulated arm, which, however, can essentially only be moved in the x-y direction, but with full freedom with regard to its lateral movement.
  • a preferred UVL-LVC system has a pressure sensor and / or a displacement transducer between the contact interface adapter and the application part.
  • the UVL-LVC system comprises imaging optics that have microscope optics for focusing the preferably pulsed laser radiation on the cornea of a patient's eye, the optical opening of which is designed so that an acceptance angle for through the UVL-LVC system detectable back reflections XMax of greater than 15 °, preferably greater than 25 ° and particularly preferably greater than or equal to 37 ° can be achieved.
  • the optical opening of the UVL-LVC system according to the invention is greater than 50mm, preferably even greater than or equal to 60mm and a working distance of the UVL-LVC system is less than 50mm, preferably even less than or equal to 40mm.
  • a preferred embodiment of the UVL-LVC system also has a transparent protective element, in particular a protective glass, behind the laser exit aperture of the application part of the application arm.
  • a contact interface according to the invention for positioning and fixing a patient's eye to a UVL-LVC system has a conical wall and a suction ring for sucking into a patient's eye by means of negative pressure, but does not include an optical element, in particular no lens element.
  • Contact interfaces such as those used for working with lasers that separate tissue by means of photodisruption (e.g. femtosecond lasers) and have a contact glass for this purpose, which is placed on a wide surface of the cornea of the patient's eye in the region that is to be processed, would be a hindrance here:
  • the UVL-LVC laser processing should finally use photoablation on a surface of the cornea or on an area, which, after folding away a flap, forms a (upper) surface to be processed as described above.
  • the contact interface is therefore designed in such a way that this surface to be processed remains free and accessible.
  • the suction to the patient's eye therefore only takes place via a suction ring, that is to say via a continuous or segment-like interrupted circumferential "channel".
  • the conical wall of a particularly preferred contact interface according to the invention also has an access opening which enables access to the patient's eye while it is being fixed to a UVL-LVC system.
  • This means that manual manipulation for example, preparing and folding away a flap forwards and folding back a flap after the treatment) is possible in a simple manner while the patient's eye is fixed, i.e. without it, both before a treatment with the UVL-LVC system and after such a treatment that the patient's eye must be separated from the UVL-LVC system.
  • the contact interface according to the invention has an access opening, but also a cover element for the reversible closability of the access opening. If manual manipulation of the patient's eye is to take place, the cover element is in such a position that the access opening is released for this. However, if the treatment is to take place with the UVL-LVC system, then the cover element is in a position in which it covers the access opening. In this way, particularly homogeneous process conditions can be achieved because the access opening then does not represent a possible disruption of the gas flows.
  • the cover element is rotatably arranged on an outside of the conical wall, preferably by means of a clip mechanism, in such a way that the access opening is in a first state by rotating the cover element is at least largely covered or is largely open in a second state.
  • a particularly preferred embodiment of the contact interface according to the invention has a flap holder at its end facing the patient's eye. This allows a controlled application of the above-mentioned flap, which is to be folded to the side for treatment, so that it no longer has to be put down in a disordered manner: Disordered putting down or "folding away to the side” harbors the risk of tearing and, when folded back, leads to the Troubleshoot problems with coverage of the treated area.
  • the contact interface according to the invention also has a contact interface adapter partition, which preferably runs at a constant distance from the conical wall of the contact interface and is set up to be fixed on a contact interface adapter of the UVL-LVC system.
  • a contact interface adapter partition protects the contact interface adapter, which is fixed (preferably floating) at an exit aperture of the application part of an application arm in the UVL-LVC system, from the deposition of waste products produced during the treatment.
  • the contact interface adapter partition - as part of the contact interface, but only optionally firmly connected to the conical wall of this contact interface - is then disposed of after each treatment, so it is a so-called “disposable”, ie a part intended for single use.
  • this contact interface adapter partition is glued to the conical wall of the contact interface on its upper side facing away from the patient's eye via edge elements.
  • this contact interface adapter partition is glued to the conical wall of the contact interface on its upper side facing away from the patient's eye via edge elements.
  • Such a contact interface system preferably has a connection for connection to a pump for generating the negative pressure in the suction ring for fixing to the patient's eye, which is arranged on the contact interface, and also a connection for suctioning air or another gas from its interior, which is preferred is arranged on the contact interface.
  • the contact interface system according to the invention has a connection for connection to a pump for generating the negative pressure for fixing the contact interface on the contact interface adapter, which is preferably arranged on the contact interface adapter, or a mechanical turning and fixing system for turning and Has fixing the contact interface on the contact interface adapter. This ensures simple connections between the contact interface and the contact interface adapter for the purpose of fixing the contact interface on the contact interface adapter.
  • the contact interface system according to the invention has a connection for the supply of air or another gas, which is preferably arranged on the contact interface adapter, this supply preferably is set up to ensure cleaning, sterilization, cooling and / or hydrogenation of the air or the other gas.
  • the contact interface system has a contact interface with a first conical wall and with a first upper and a first lower diameter, and a contact interface adapter with a second conical wall with a second upper and a second lower diameter, which are smaller than the first diameter, in such a way that the two walls run essentially parallel to one another.
  • a supply or suction of the air or the other gas is set up centrally through the second conical wall of the contact interface adapter and a suction or supply of the air or the other gas is set up between the first and second conical wall, preferably in such a way that a cycloid flow course occurs when the contact interface is fixed to the UVL-LVC system and the patient's eye.
  • the air or the other gas is supplied centrally, then it is supplied from above into the cone formed by the contact interface adapter, which protects the laser exit aperture and in particular the optics from deposits of process waste, as they are caused by the direction of the Gas flow moved away from the optics and sucked off between the first and second conical walls. If the gas flow is selected in the other direction, there is a certain risk of process waste being deposited, which must then be counteracted by other means (see below). However, in this case it is easier to regulate the humidity of the patient's eye accordingly.
  • the intention is to create a kind of mini-cylon inside the contact interface adapter, through which the process waste can be effectively removed.
  • a contact interface system according to the invention is preferred, in particular a contact interface system, in the interior of which a mini-cyclone is to be produced, the supply of which with air or another gas is a Has pressurization of greater than 10 mbar, but preferably greater than 20 mbar.
  • An alternative embodiment of the contact interface system according to the invention contains two opposing chamber dividing walls that run essentially over the entire height of the contact interface between the conical wall and the contact interface adapter partition or the contact interface adapter, which contain the space between the conical wall and the contact interface. Divide the adapter partition or the contact interface adapter into two chambers, the first chamber having a connection for the supply of air or another gas and the second chamber having a connection for the suction of air or another gas, and preferably the contact interface adapter Intermediate wall or the contact interface adapter has perforations at least over part of its surface.
  • Such a system enables air or gas flows that move essentially (at least centrally over the cornea of the patient's eye to be processed) parallel to the surface of the patient's eye, the first chamber having an inlet function and the second chamber having an outlet function.
  • Corresponding perforations (depending on the embodiment) in the contact interface adapter partition wall or in the contact interface adapter allow the air or gas flows to be further parallelized or homogenized.
  • perforations on the contact interface adapter partition or the contact interface adapter are particularly preferably adapted in number and diameter so that the air or gas flow in the contact interface system can be modeled, in particular has stronger and weaker airflow areas.
  • the contact interface system according to the invention also has a transparent protective element for the device optics, in particular a protective glass, which is arranged in the contact interface adapter so that the laser radiation emitted by the UVL-LVC system can pass through without any obstacles.
  • a transparent protective element offers additional protection against deposits of process waste on the optics of the UVL-LVC system, in particular on its last optical element.
  • a UVL-LVC system according to the invention as described above is set up in particular to receive a contact interface according to the invention that is also described above and / or it has a contact interface system as described above.
  • FIG. 2 shows an example of a basic structure of a UVL-LVC system according to the invention with an application arm;
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the UVL-LVC system according to the invention: application part at the distal end of the application arm with contact interface;
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of the contact interface system according to the invention;
  • FIG. 5 shows a contact interface adapter integrated on the laser exit aperture of the applied part of the UVL-LVC system
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of the contact interface system according to the invention with connections for the supply or extraction of air or gases;
  • FIG. 7 shows a third exemplary embodiment of the contact interface system according to the invention comprising a contact interface adapter and contact interface with connections for hose lines and an associated function; 8 shows a fourth exemplary embodiment of the contact interface system according to the invention comprising a contact interface adapter and a contact interface with a contact interface adapter partition;
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of the contact interface according to the invention with a contact interface adapter partition and a cover element
  • FIG. 10 shows individual parts of the exemplary embodiment of the contact interface according to the invention with a contact interface adapter partition and a cover element;
  • FIG. 11 a and 11 b a fifth embodiment of a contact interface system according to the invention with a cover element in the open and in the closed state on a patient's eye;
  • FIG. 12 shows the illustration of gas dynamics with a cycloidal flow profile in a sixth exemplary embodiment of a contact interface system according to the invention
  • 13a and 13b show the representation of gas dynamics with a cycloid flow profile in a seventh embodiment of a contact interface system according to the invention.
  • FIG. 14a and 14b show the representation of an alternative gas dynamics with a flow course parallel to the cornea of the patient's eye in an eighth embodiment of a contact interface system according to the invention
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the geometry on the eye 110 when the patient is fixed in a “wrong” direction.
  • the patient's eye 110 does not look at the center of a fixation cloud 120.
  • an ablation profile 150 is not correctly applied along the necessary treatment axis, for example along a visual axis 130 (also called “visual axis”).
  • the visual axis 130 is defined by the ophthalmic pole OP and fixation of the patient.
  • the ablation profile 150 is therefore not applied normal to the visual axis 130.
  • the relationships are shown greatly exaggerated in FIG.
  • FIG. 1 also shows a fovea 140 of the eye, an eye lens 145, a scanner 160 (rotatable; represented by a curved arrow) of the UVL-LVC system for the lateral deflection of laser radiation 170, an axis of symmetry 180 of the eye 110 and an optical axis 190 of the UVL-LVC system is shown.
  • an ablation profile 150 is not applied in the correct plane (that is, not on the surface normal, that is, perpendicular to the visual axis 130). This can happen when the patient fixes in a largely fixed, but “wrong” direction, for example permanently looking in a fixed direction that does not correspond to the center of the “fixation cloud” 120. This can occur if the patient can no longer see the fixation target clearly during the operation, depending on the refraction deficit and the duration of the treatment. The wrong fixation results in a prismatic correction error (tip / tilt).
  • FIG. 2 shows an example of a basic structure of a UVL-LVC system 50 according to the invention with an application arm 55, which here is an articulated arm with three swivel joints DG1, DG2, DG3 in a Scara arrangement for the x, y movement.
  • the flea adjustment (z) of the articulated (laser) arm is done by adjusting the entire laser system (spindle, scissor table, ...) and is not shown here.
  • the application part 60 with laser exit aperture 65 is located at the distal end of the articulated arm.
  • the laser head for the ablation laser used here, power supplies, etc. are housed in the mobile laser base unit.
  • the treatment laser beam is guided to the patient's eye 110 via deflecting balls, among others in the swivel joints DG1 to DG3 (by means of suitable optics).
  • the placement of the contact interface 10 attached to the application part 60 (application part) onto the patient's eye 110 should also be supported, for example, by a horizontal stripe projection (for example, by scanning a suitable laser).
  • the application part 60 with the contact interface 10 can be aligned with the patient's eye 110 - e.g. the eyelid angles - under control of the projected strip by rotating the application part 60 itself (swivel joint DG3), in order to avoid a static cyclic rotation of the patient's eye 110 to the system 50. This is an advantage compared to all prior art UVL-LVC systems 50.
  • a cycotation correction and the avoidance of the risk of turning the patient's head during the treatment takes place in the UVL-LVC system 50 according to the invention by coupling and fixing the patient's eye 110 on the contact interface 10.
  • Registration data from diagnostic devices that enable automatic cyclic rotation correction are preferably used.
  • a reference image obtained after contact interface adaptation is used, which is compared with the registration data of the diagnosis in order to calculate a transformation of the pulse coordinates to compensate for the cyclic rotation, similar to other systems for UV laser-based ametropia correction.
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the UVL-LVC system 50 according to the invention with an application part 60 at the distal end of the application arm 55 with contact interface 10 with operating units for flea setting (z), lighting, control elements for the contact interface 10 (for suctioning the ablation products suction of the patient's eye, etc.).
  • the controls are not shown in full.
  • a display 62 for simple representation and operation is an optional component.
  • the contact interface 10 itself is adapted by the user (surgeon) via a corresponding interface.
  • the contact interface 10 is of decisive importance for the use of the UVL-LVC system 50 according to the invention. This solves a number of problems and improves the prior art UVL-LVC systems.
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of the contact interface system 1 according to the invention.
  • the contact interface 10 is constructed in a conical shape; it has a conical wall 11. It is adapted and fixed by the user directly under the optical exit, the so-called laser exit aperture 65, of the application part 60 via a contact interface adapter 40.
  • the actual contact interface 10 is preferably used as a sterile consumable part ("disposable"), preferably made of a biocompatible plastic (part shown in blue) utilized. This is attached by the user to the contact interface adapter 40 of the application part 60 of the UVL-LVC system 50 according to the invention before the treatment.
  • the contact interface 10 is equipped with a suction ring 12 so that the patient's eye 110 is fixed in the event of negative pressure.
  • a LASIK flap can be placed on a dedicated flap. Shelf 15 can be placed.
  • the contact interface 10 remains rotatable to determine the flap-flinge position.
  • the suction ring 12 enables the contact interface 10 to be firmly connected to the patient's eye 110 and a possible LASIK flap can be positioned on the flap holder 15.
  • the flap manipulation takes place via an access opening 14 in the contact interface 10, which enables access for instruments.
  • the height of the contact interface 10 is preferably in the range from approximately 20 to 40 mm (corresponds to the distance between the eyes of the patient's eye 110 and the contact interface adapter 40). It results from the overall optical concept of the UVL-LVC system 50 according to the invention with a small working distance from the patient's eye 110.
  • the induction of prismatic errors by the eye tracker should also be mentioned (see FIG. 1).
  • the ablation profiles are not applied in the correct plane, i.e. not on the surface normal, i.e. perpendicular to the visual axis. This can happen if the patient fixes his eye 110 preferably in a largely fixed, but “wrong” direction, for example permanently looking in a fixed direction that does not correspond to the center of the “fixation cloud” 120 (during the operation the patient can Depending on the refraction deficit and the duration of the treatment, the fixation target can no longer be seen clearly).
  • the contact interface 10 according to the invention in interaction with the UVL-LVC system 50 according to the invention either eliminates the above-described problems caused by the ambient conditions or at least mitigates the consequences, since a direct air flow to the eye and thus dehydration is avoided, debris (i.e. process waste products) can be removed effectively and in a controlled manner and hydrogenated, temperature-controlled and purified air can be supplied.
  • the conical contact interface 10 (disposable)
  • the surgical site is also largely shielded from the environmental conditions in the operating area (e.g. from directed air currents caused by air conditioning units in the operating theaters).
  • the contact interface 10 can also be designed as an eyelid lock and / or include an integrated tear film suction to support constant hydration.
  • the flap shelf 15 offers an integrated solution to a general user problem: In the absence of a solution integrated into today's UVL-LVC systems 50, users sometimes cut their own flap shelves from sterile foam spatulas (or similar material), which then be moistened and serve as a safe and sterile storage for the delicate flap. However, these can slip or have to be held in some other way. This is where the flap holder 15 is used, which is fixedly arranged at the end of the contact interface facing the patient's eye 110, preferably under the access opening 14. Such a flap tray 15 closes the described gap in the course of a LASIK Treatment effective and safe.
  • the contact interface 10 preferably consists of two components: A contact interface adapter 40 fixedly (floating) mounted on the laser exit aperture 65 of the application part 60 and a preferably conical actual contact interface 10 (“disposable”, consumable, new for every patient).
  • the contact interface 10 is preferably made of suitable biocompatible material, since it comes into direct contact with the patient's eye 110.
  • a correspondingly transparent plastic is preferably used.
  • the contact interface adapter 40 can be made of one or more materials such as metal, plastic or Teflon.
  • This access opening 14 is designed in such a way that the flap can be loosened and folded over (“lifting”) with instruments. This makes it possible to carry out the flap manipulation steps even after the contact interface 10 has been placed and sucked onto the patient's eye 110. Nevertheless, due to the largely closed cone of the patient interface 10, the area above the operating site is effectively shielded from the surroundings of the operating environment (and thus, for example, preferential currents in the operating area are prevented by air conditioning). In one embodiment of the contact interface 10, the access opening 14 can be closed reversibly, see below.
  • FIG. 5 shows a contact interface adapter 40 integrated in the laser exit aperture 65 of the application part 60 of the UVL-LVC system 50.
  • the contact interface adapter 50 is similarly conical in structure to the contact interface 10.
  • the contact interface adapter 40 is attached centered to the defined optical axis 190 of the laser exit aperture 65 of the application part 60.
  • An important feature of this arrangement is that the contact interface adapter 40 is “floating” mounted on the application part 60. This is necessary so that the contact interface 10 is not rigid when it is placed on the patient's eye 110, but rather yields to the contact pressure and can move “upwards” in the positive z-direction.
  • the evasive movement is preferably measured by displacement transducers and a pressure sensor is also preferably implemented (safety concept).
  • the signals from the displacement transducer and pressure sensor are fed to the control system of the UVL-LVC system 50 according to the invention, that is to say processed in the control unit of the ULV-LVC system 50 according to the invention. If certain limit values are exceeded, a further lowering of the application arm 55, here the articulated arm, of the UVL-LVC system 50 according to the invention, i.e. a height adjustment in the z-direction, is interrupted or the system is moved slightly upwards. In the case of a sucked-in patient's eye 110, the negative pressure for the suction ring 12 is automatically eliminated, so that the contact interface 10 detaches itself from the patient's eye 110.
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of the contact interface system 1 according to the invention with connections 25 for the supply or extraction of air or gases.
  • the connections 25 of the contact interface system 1, that is to say of the contact interface adapter 40 and the contact interface 20, are described in more detail.
  • the tubes (not shown) belonging to these connections 25 are made of suitable material and preferably run within the application part 60 and from there into the application arm 55, i.e. the articulated arm, and finally into the base unit 52 of the UVL-LVC system 50 according to the invention , which is also designed to be mobile, that is, the UVL-LVC system 50 can be displaced in a simple manner - here by means of wheels or rollers.
  • the contact interface 10 it is the hose connections 25 “A2” and “A3”.
  • the hoses to be connected to it are preferably made of flexible and suitable material, which should be biocompatible. These tubes run away from the contact interface 10, specifically outside the application part 60 in the patient area.
  • the tubes, together with the contact interface 10 itself, are preferably part of a “disposable kit” for the user and are supplied fully configured in a blister per patient's eye 110.
  • the opposite side of the hose ends are provided with appropriate adapters and are preferably provided for connection to the base unit 52 of the UVL-LVC system 50 according to the invention (not shown).
  • the functional features connected to the hose connections (and hoses) are explained in more detail with reference to FIGS. 6 and 7.
  • A1 Suction of the contact interface 10 to the contact interface adapter 40
  • A2 Suction for negative pressure of the suction ring 12 for fixation on the patient's eye 110
  • A3 Suction in the compartment between the contact interface adapter 40 and the contact interface 10 ("space")
  • connection 25 labeled “Z1” in FIG. 6 is therefore designed for the supply of air.
  • This air is preferably cleaned, sterilized, cooled and / or hydrogenated.
  • the air is appropriately prepared via the associated hose (see above) and supplied under pressure from the base unit 52 of the UVL-LVC system 50 according to the invention.
  • This air flows under pressure into the "inflow channel", see Fig. 7.
  • the inflow is designed in terms of gas dynamics, for example, in such a way that there is a cycloid vortex field (“mini cyclone”, see FIGS. 12 and 13b) in the center of which the pupil of the patient's eye 110 to be treated is located. This is intended to ensure that the debris, i.e.
  • FIG. 7 shows a third exemplary embodiment of the contact interface system 1 according to the invention comprising contact interface adapter 40 and contact interface 10 with connections 25 for hose lines and an associated function, namely:
  • A1 suction of the contact interface 10 to the contact interface adapter 40 by generating negative pressure in the rotationally symmetrical area U 1, which holds the contact interface 10;
  • A2 suction for the negative pressure of the suction ring 12 and thus generation of the negative pressure U2 for the fixation of the patient's eye 110;
  • a suitable pump in the base unit 52 of the UVL-LVC system 50 according to the invention generates negative pressure at connection 25 “A1” via the associated hose. Air suction takes place via the connection 25 “A1”, which is conveyed to the negative pressure “U1” when the contact interface 10 is placed (or pushed) onto the contact interface adapter 40. This mediation is created by a self-centering form fit between the contact interface 10 and the contact interface adapter 40, which is designed accordingly.
  • the negative pressure is imparted rotationally symmetrically over the entire rounding of the contact interface 10.
  • a special feature is that the contact interface 10 can be rotated with respect to the contact interface adapter 40, and thus the application part 60, during and after the suction. As a result, the user can align the position of the flap holder 15 according to the requirements of the flap generated in advance (“hinge position”), for example.
  • connection 25 “A2” there is a negative pressure which is generated via the associated hose (see above) by a suitable pump in the base unit 52 of the UVL-LVC system 50 according to the invention.
  • this pump can be the same that generates the negative pressure at "A1".
  • the negative pressure “U2” is conveyed via the connection 25 “A2” and leads to the suction of the suction ring 12 on the patient's eye 110.
  • the negative pressure at connection 25 “A2” is controlled in one variant by the user, in another variant it is controlled by the user auto-centering is also controlled automatically by the control unit of the UVL-LVC system 50 according to the invention when the suction ring 12 is on the patient's eye 110 lies.
  • a preferred embodiment of the suction ring 12 is designed to implement suction on the transparent cornea 111 and / or in the transition region between the cornea 111 and the sclera (limbus). In one embodiment, an additional, supporting suction is provided on the sclera. In a further embodiment, the suction ring 12 comprises support facets opposite the patient's eye 110, that is to say it contains a series of individual “suction holes” instead of a continuous “suction channel” connected to one another.
  • the flap holder 15 already mentioned above. This is intended for the safe and sterile storage of the LASIK flap. After being released by the user, the flap is folded over in a known manner and safely deposited on the flap tray 15.
  • the flap shelf 15 is preferably equipped with a soft and sterile foam layer that can be moistened by the user.
  • the contact interface 10 is not in one embodiment through the Held under pressure on the contact interface adapter 40, but pushed onto the contact interface adapter 40 and mechanically fixed on the contact interface adapter 40 in the desired position (for example by means of a ball catch).
  • FIG. 8 shows a fourth exemplary embodiment of the contact interface system 1 according to the invention comprising contact interface adapter 40 and contact interface 10 with a contact interface adapter partition wall 30.
  • a vacuum is used here for suctioning off the debris in an intermediate space (compartment) between the conical wall 11 of the contact interface 10 and the contact interface adapter Partition 30 is generated.
  • This contact interface adapter partition 30, which is placed directly on the conical wall 41 of the contact interface adapter 40, is part of the contact interface 10 that has been used once, so it is replaced by a new one for each treatment of a patient's eye 110 and then disposed of. In this way it is prevented that process waste products can settle on the conical wall 41 of the contact interface adapter 40 during suction - the latter is not exchanged after each treatment of a patient's eye 110 and would otherwise have to be cleaned if necessary.
  • a cover element 20 is shown for closing the access opening 14 in the conical wall 11 of the contact interface 10 during a treatment of the patient's eye 110 with the UVL-LVC system 50, which of course also in a similar form on a contact interface system 1 as in FIG 7 can be used - this cover element 20 is not dependent on the presence of a contact interface adapter partition wall 30.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the contact interface 10 according to the invention with a contact interface adapter partition 30 and a cover element 20.
  • FIG. 10 the individual parts of the embodiment of the contact interface 10 according to the invention are then shown with a contact interface adapter partition 30 and a cover element 20 shown.
  • the contact interface 10 is planned here as a three-part disposable product, with two parts - the contact interface and the contact interface adapter partition 40 - being glued together (blue parts) over the edge element 13 of the conical wall 11 of the contact interface 10 and the edge element 41 of the contact interface -Adapter partition wall 40, and a part - the cover element 20 - is attached via a clip mechanism (gray part).
  • This cover element 20 serves to close the access opening 14 in the conical wall 11 of the contact interface 10 during the treatment of a patient's eye 110 with the UVL-LVC system 50.
  • the conical wall 11 of the contact interface 10 and the contact interface adapter partition 40 thus form a double-walled concept of a contact interface 10 to protect the contact interface adapter 40 from the deposition of process waste products during suction.
  • a protective glass is optionally also provided in this context, which is located at the docking point to the contact interface 10.
  • This (expensive) protective glass is part of the application part 60 (located on the laser exit aperture 65) and is regularly cleaned or, if necessary, replaced by the service.
  • FIG. 11a and 11b show a fifth embodiment of a contact interface system 1 according to the invention with a cover element 20 in the open and closed state on a patient's eye 110 (the parts and functions not described here correspond to those of the previous examples).
  • the cover element 20 which has been brought into a second position by rotation on the outside of the conical wall 11 of the contact interface 10, releases an access opening 14 in the conical wall 11 of the contact interface 10 and the cornea 111 of the patient's eye 110 to be treated can be manipulated by the surgeon without the contact interface 10 having to be detached from the patient's eye 110.
  • a flap can be opened in the corneal surface and placed on the flap tray 15.
  • the cover element 20 which has been brought into a first position by rotation on the outside of the conical wall 11 of the contact interface 10, covers the access opening 14 in the conical wall 11 of the contact interface 10.
  • the cornea 111 of the patient's eye 110 can thus be processed in a homogeneous manner by means of the UVL-LVC system 50.
  • FIG. 12 the illustration of gas dynamics with a cycloid flow profile (“mini-cyclone”) in a sixth exemplary embodiment of a contact interface system 1 according to the invention is sketched.
  • a special feature of the gas dynamics is the tactile pocket that the “eye of the cyclone” is located above the pupil area of the patient's eye 110, so that in this area of the cornea 111 of the patient's eye 110 there is little air flow that could dry it out. This air is effectively removed via the negative pressure “U3” (see FIG. 7) in the “compartment” between the contact interface 10 and the contact interface adapter 40.
  • the arrangement is three-dimensional and thus the compartment extends over the entire space between contact interface adapter 40 and contact interface 10 (or, if a contact interface system 1 is used, as shown in FIGS. 8 to 10, between contact interface adapter partition 30 and contact interface 10 ).
  • connection 25 “A3”, which leads to the negative pressure “U3”, is used to remove the air contaminated with debris.
  • the extracted air is guided via the hoses (see above) to the base unit 52 of the UVL-LVC system 50 according to the invention and filtered there in a suitable manner to avoid biohazard in the environment.
  • the direction of the air flow can also be configured in the opposite direction.
  • I. E. the inlet of the air flow is arranged close to the patient's eye 110, the suction at the end of the contact element 10 facing the objective.
  • This embodiment is advantageous in three essential aspects: First, an intended hydration and cooling effect of the cornea 111 of the patient's eye 110 is made more direct by the controlled supply air achieved because the tissue to be checked is close to the inlet.
  • the kinetic energy of the plume particles is used to transport the overburden of the ablation (i.e. the process waste products) in the direction of the flow, the particles do not have to be slowed down before they are transported in the direction of the outlet.
  • these ablation products are no longer transported in the direction of the cornea 111 of the patient's eye 110, where they could be deposited again.
  • 13a and 13b show gas dynamics with a cycloidal flow profile in a seventh exemplary embodiment of a contact interface system 1 according to the invention comprising contact interface adapter 40 and contact interface 10 with a contact interface adapter partition wall 30.
  • Corresponding arrows show the essential feeds and discharges of air or gas, as well as their courses within the contact interface system 1, as well as the associated pressure conditions.
  • S1 denotes the supply of purified, cooled and hydrated air or gas through a connection 25 on the contact interface adapter 40 into the interior of the contact interface system 1
  • Contact interface system 1 generates a “mini cyclone” S3, which moves from above towards the cornea 111 of the patient's eye 110.
  • a slight lower pressure and thus a slight vacuum S4 is created by the suction of warm and polluted air or gas (debris) S5 is generated.
  • Such a flow course creates the important balance between air or gas supply and suction and prevents a loss of air or gas through the access opening 14 in the conical wall 11 of the contact interface 10, which occurs during the processing of the patient's eye 110 by the UVL LVC system 50 in this exemplary embodiment is almost completely closed by a cover element 20, effectively guaranteed, and at the same time the process waste products (debris) are effectively transported away.
  • FIG. 14a and 14b show an alternative gas dynamics with a flow path parallel to the cornea 111 of the patient's eye 110 in an eighth embodiment of a contact interface system 1 according to the invention, FIG. 14a showing this in a side view (SA) and FIG. 14b in a view from above (AO) shows.
  • SA side view
  • AO view from above
  • a double-walled funnel for implementing a horizontal laminar flow is formed between the conical wall 11 of the contact interface 10 and the contact interface adapter partition wall 30 or the contact interface adapter 40.
  • two chamber partition walls 35 which preferably run over the entire height of the contact interface 10 and are arranged on opposite sides of the double-walled funnel.
  • two chambers 37 are formed, one of which is used to flow in and the other to suck in air or another gas through corresponding connections 25 on the chambers 37.
  • a funnel through which there is a laminar flow perpendicular to the optical axis 190 is formed.
  • the air is brought into the double-walled funnel via a supply line 25.
  • This double-walled funnel has on its inside, i.e. preferably in the contact interface adapter partition, if one is used (with a correspondingly adapted, usually much shorter contact interface adapter) or in the contact interface adapter 40 preferably at least over part of these surfaces perforations 36 at suitable intervals.
  • the Chamber partition walls 35 separate the funnel into two symmetrical halves - that is, in two chambers 37.
  • An overpressure is built up in the first chamber 37, through which the air or gas flows in, and a negative pressure is generated in the second, opposite chamber 37.
  • the advantage of such a design is a laminar air flow that effectively transports the material away without generating zones with particle accumulation in eddies.
  • the removal takes place essentially perpendicular to the direction of propagation of the plume and the direction of propagation of the ablation laser, so that dirt is transported away quickly and efficiently from the ablation zone.
  • the area of the instrument access i.e. the access opening 14 in the conical wall 11 of the contact interface 10, should in this embodiment be in the area of one of the chamber dividing walls 35, i.e. between the inlet and outlet, since here the flow field flows approximately tangentially to the funnel wall and the cover of the instrument access hardly any turbulence.
  • the number and the diameter of the perforations 36 are adapted in order to realize a stronger air flow in certain areas. These areas are preferably adapted to the expansion of the plume, so that accumulations of process waste products are efficiently avoided, or alternatively or additionally to control the tissue temperatures and hydration in the area of the corneal surface of the patient's eye 110 by means of the supply air.
  • the flow velocity perpendicular to the plume spread should be greater than 2.5 m / s, preferably 5 m / s and particularly preferably greater than 10 m / s.
  • the volume flow should be in the range 2.5 to 101 / s (corresponds to 10 m / s). In the design as a laminar, horizontal flow-through funnel, this means one Pressurization of 10 to 20 mbar in the supply line, in designs in which a "mini-cyclone" is to be generated, the pressure should be even higher, as more friction is generated in these embodiments.
  • pipes or feed lines with a diameter of approx> 20mm may be used to transport the air.
  • a description of a device based on method features applies analogously to the corresponding method with regard to these features, while method features correspondingly represent functional features of the device described.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Ultra Violet Laser (UVL) basierte Laser Vision Correction (LVC) Systeme (50), also Systeme zur Fehlsichtigkeitskorrektur mittels Laserstrahlung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kontaktinterface (10) sowie ein Kontaktinterfacesystem (1) für ein solches UVL-LVC-System (50). Ihre Aufgabe ist es, zur Verhinderung von Augenbewegungen beim Einsatz von UVL-LVC-Systemen (50) eine Kopplung und Fixierung zwischen dem Patientenauge (110) und dem UVL-LVC-System (50) mittels eines Kontaktinterfaces (10) vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein UVL-LVC-System (50) mit einer Grundeinheit (52) und einem Applikationsarm (55), das einen Kontaktinterface-Adapter (40) am Anwendungsteil (60) des Applikationsarms aufweist, an dem ein Kontaktinterface (10) fixierbar ist, mit dem ein Patientenauge (110) zum UVL-LVC-System fixiert werden kann. Des Weiteren wird sie gelöst durch ein Kontaktinterface (10) mit konischer Wandung (11) und Saugring (12), aber ohne Linsenelement, und bevorzugt mit einer Zugangsöffnung (14) bzw. mit einem entsprechenden Kontaktinterfacesystem (1) aus Kontaktinterface-Adapter (40) und Kontaktinterface (10).

Description

UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur und Kontaktinterface
Die vorliegende Erfindung betrifft Ultra Violet Laser (UVL) basierte Laser Vision Correction (LVC) Systeme, also Systeme zur Fehlsichtigkeitskorrektur mittels Laserstrahlung, wobei der entsprechend enthaltene Behandlungs-Laser im Ultraviolettbereich emittiert, wie beispielsweise Excimer-Laser oder Festkörperlaser mit Wellenlängen zwischen ca. 193nm und 213nm. Diese Systeme sind typischerweise gepulste Systeme, also nicht kontinuierliche Wellen emittierende Systeme. Derartige UVL-LVC-Systeme werden eingesetzt, um mittels Photoablation die Cornea eines Patientenauges von deren Oberfläche ausgehend zu bearbeiten, bzw. unter einer weggeklappten Oberfläche der Cornea des Patientenauges ein Volumen ausgehend von der freigelegten Fläche aus zu bearbeiten. Die Erfindung betrifft weiterhin entsprechende Verfahren für UVL-LVC-Systeme und ein Kontaktinterface für solche UVL-LVC-Systeme.
Gegenwärtig eingesetzte UVL-LVC-Systeme, wie beispielsweise die MEL-Systeme der Carl Zeiss Meditec AG, die Amaris-Systeme der Schwind eye-tech Solutions GmbFI oder die Micron-Systeme der Excelsius Medical GmbFI sind seit langem erfolgreich genutzte System zur Fehlsichtigkeitskorrektur. Nichtsdestotrotz weisen sie eine Reihe von Unzulänglichkeiten bzw. Nachteilen auf, für die hier Lösungen aufgezeigt werden sollen.
Fast ausnahmslos ist in heutigen UVL-LVC-Systemen ein starres Laserstrahlführungssystem vorgesehen. Dies erleichtert zwar die sichere Laserstrahlführung, aber macht es nötig, den Patienten auf einer Patientenliege mittels dieser Patientenliege unterhalb einer festen Systemapertur in x,y,z Koordinate zu verschieben, bis das zur Behandlung vorgesehene Patientenauge korrekt zur optischen Achse des Systems positioniert ist. Eine Ausnahme bildet das in US 2013/0226157 A1 beschriebene System, in dem der an sich starre Laserarm als Ganzes über dem Patienten positioniert wird, jedoch in einer Art und Weise, dass nach wie vor die Positionierung des Patienten über die Patientenliege erforderlich ist. Letzteres erfordert jedoch aus Sicherheitsgründen häufig, dass die Patientenliegen elektrisch und/oder mechanisch mit der Lasergrundeinheit verbunden sind, was wiederum eine Systemzulassung erzwingt und einen großen Stellplatz erfordert.
Auch erfolgt in solchen UVL-LVC-Systemen eine übliche manuelle statische Ausrichtung des Auges bzgl. Zyclorotation, d.h. ohne automatische Korrektur mit Hilfe von Registrierdaten, durch Drehen des Patientenkopfes auf der Liege unter Sichtkontrolle. Dies ist in der Regel nicht sehr genau möglich und eine Drehung des Kopfes des Patienten während der Behandlung ist auch nicht ausgeschlossen, was kritisch ist für die Behandlungsergebnisse ist, wenn keine automatische Zyclorotationskorrektur erfolgt.
In einzelnen heutigen UVL-LVC-Systemen sind zudem Kontaktinterfaces zur Fixierung des Auges bekannt. Sie werden jedoch in solchen UVL-LVC-Systemen, wie beispielsweise in US 2013/0226157 A1 und US 9592156 B2, beschrieben nur zur Stabilisierung des Auges implementiert, und übernehmen keine wirklich aktive Rolle. In vielen Systemen wird ganz ohne Kontaktinterfaces gearbeitet.
Mit der Einführung von spot-scanning UVL-LVC-Systemen wurden große Arbeitsabstände zwischen Laseraustritts-Apertur und Auge realisiert. Dies geschah auch vor dem Hintergrund der Verwendung von Mikrokeratomen, die mit dem Patienten auf dem Patientenbett des Systems verwendet wurden, um den LASIK Flap, also eine wegklappbare Öffnung der Cornea, zu schneiden. U.a. auch dadurch wurden große Arbeitsabstände gefordert. Später wurden Eye-Tracker zur Registrierung und Kompensation der Augenbewegungen eingeführt, und damit die Augenbewegungen während der Ablation kompensiert, da das Auge nicht fixiert ist. Auch das damit einhergehende optische System-Gesamtkonzept - welches bei den verschiedenen Systemen im Grunde sehr ähnlich ist - kann als ungünstig betrachtet werden.
In der Anwendung ergeben sich für das Eye-Tracking verschiedene Probleme. Insgesamt ist die Registrierungsgeschwindigkeit der Augenbewegung limitiert und die Einstellung der Scanner-Spiegel zur Korrektur der Pulskoordinate zeitlich endlich. Im Zusammenhang mit der System performance ist die Reaktion auf die Augenbewegung („response time“) immer verzögert und damit niemals exakt. Bei heutigen, schnellen Eye-Tracker Systemen (ca. 1000 Hz Repetitionsrate) ist dies kein Problem für die lateral-Korrektur (x,y Verschiebung, „1. und 2. Eye-Tracking Dimension“). Allerdings reagiert das heute schnellste System bereits auf die Limitierungen, da die Eye-Tracker Geschwindigkeit sogar unter dem Limit für die Abtastfrequenz liegt. Basierend auf den vorhergehenden Bewegungs-Trajektorien wird sozusagen eine Prognose darüber gemacht, wohin das Auge sich bewegen wird („7. Eye-Tracking Dimension“). Dies ist natürlich eine grobe Vereinfachung, da Augen- Sakkaden/Nystagmen im weitesten Sinne statistischen Bewegungen des Auges entsprechen. Dies zeigt auch, dass mit heutiger Technologie eine Erhöhung der Repetitionsrate kaum sinnvoll ist, obwohl diese für bestimmte Applikationen und in bestimmten Ablationszeitfenstern interessant wäre (thermal controlled/mild ablation).
Des Weiteren ist ein rein laterales Tracking eine Limitierung, da die Rotation des Auges um die z-Achse („dynamische Zyclorotation“; 6. Eye-Tracking Dimension“) und die Rollbewegungen um die horizontale und vertikale Augenachse (3. und 4. Eye- Tracking Dimension“) berücksichtigt werden müssen. Schlussendlich kann auch der Abstand (z-Distanz) zur Laser-Austrittsapertur variieren, was durch entsprechendes Tracking ebenfalls kompensiert werden kann (6. Eye-Tracker Dimension).
Trotz aller technischer Feinheiten und Korrekturmöglichkeiten sind diese Systeme jedoch nicht in der Lage, exakt auf die Augenposition zu reagieren: Die limitierte Güte der Registrierung und die Geschwindigkeit der Registrierung und Korrektur lassen dies nicht zu. Der Einfluss auf die refraktiven Ergebnisse ist im Normalfall sehr gering und kaum nachweisbar.
Im Zusammenhang mit dem Eye-Tracking ergeben sich aber bei unkooperativen Patienten, bei denen Fixationsinstabilität, Nervosität, kognitive Defizite oder Wahrnehmungsprobleme des Fixationstargets bestehen, weitere Probleme. Die Augenchirurgen müssen die Augen während der Ablation dann manuell mittels einer Klammer oder eines Schaumspatels fixieren, um eine Ablation überhaupt möglich zu machen. Dies kommt relativ häufig vor und das liegt daran, dass die Augenbewegung aus der sog. (limitierten) „Eye-Tracker Hotzone“ herausgeführt werden und das System dann stoppen muss. In diesem Zusammenhang ist auch die Erzeugung prismatischer Fehler durch den Eye-Tracker zu nennen. Die Ablationsprofile werden nicht in der korrekten Ebene, d.h. nicht auf die Oberflächennormale, also senkrecht zur visuellen Achse, appliziert. Dies kann passieren, wenn der Patient bevorzugt in eine weitgehend feste, aber „falsche“ Richtung fixiert, also z.B. permanent in eine feste Richtung schaut, die nicht dem Zentrum der „Fixationswolke“ entspricht (während der Operation kann der Patient das Fixationstarget je nach Refraktionsdefizit und Behandlungsdauer nicht mehr scharf sehen).
Auch funktionieren Eye-Tracker nicht bei allen Augen wegen problematischer Augenfarbe und/oder mangelndem Kontrast. Ausfallraten des Eye-Trackers im Prozentbereich treten in der Praxis auf. Augenchirurgen bleibt dann nur die Entscheidung zwischen Abbruch der Operation oder Ausschalten des Eye-Trackers, was dann mit dem Risiko einer ungenauen Korrektur einhergeht.
Bei heutigen Systemen können nicht, oder nur sehr bedingt, konstante Umgebungsbedingungen über dem Operations-Situs eingestellt werden.
Es ist bekannt, dass der Einfluss variierender Umgebungsbedingungen, wie Luftfeuchtigkeit und damit einhergehende Änderungen im Hydrierungszustand der Cornea, die Zusammensetzung der Luft (bei Ausdünstungen z.B. von Lösungsmitteln) oder die Temperatur erheblich sein können auf die refraktiven Ergebnisse. Es ist auch bekannt, dass es von Vorteil ist, für die Erhaltung des Hydratationszustands der Hornhaut während der Ablation zu sorgen, bzw. deren Austrocknung zu vermeiden. Für die Hydrierung müssen zwei Effekte unterschiedenen werden: a) die physiologischen Unterschiede der Hydrierung der Hornhaut als Streuung zwischen verschiedenen Patienten, und b) die Erhaltung der Hydratation während der Ablation selber. Beide Einflüsse führen zu einer erhöhten Streuung des refraktiven Ergebnisses (über beispielsweise eine erhöhte Streuung in der Vorhersage „attempted vs. achieved“). In der Fachliteratur gibt es hier vielfältige Untersuchungen. Insbesondere der Einfluss der Hydration der Hornhaut ist demnach signifikant.
Ein weiterer, sehr wichtiger Einflussfaktor auf die refraktiven Ergebnisse hängt mit der Menge und Ansammlung von Ablationsprodukten („Debris“) über der ablatierten Hornhaut, also dem Operations-Situs, zusammen. Es ist hinlänglich bekannt, dass es zur Absorption und Streuung der eingestrahlten UV Ablationspulse im Debris kommt. Dadurch wird die effektive Pulse-Fluence, die den Ablationsprozess maßgeblich steuert, in unkontrollierter Art und Weise modifiziert. Dies kann zu erheblichen Fluence-Abweichungen in der Abfolge der Ablationspulse führen. Bei Myopie- Behandlungen ist z.B. die Gefahr für die Entstehung zentraler Aufstellungen der Hornhaut post-operativ (central Islands) gegeben. Heutige Systeme verfügen daher meistens über eine Absaugung oder kombinierte Luftzuführung und Absaugung für das Debris. Durch den großen Abstand der Zu- bzw. Abführungen ist aber eine wirklich effektive Entfernung des Debris in der Praxis nur bedingt machbar. Im Prinzip wäre hierzu ein Austausch des gesamten Luftvolumens über der behandelten Hornhaut zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen bei 500 Hz bis 1000 Hz Pulsrepetitionsrate erforderlich. Im schlimmsten Fall kann es - vor allem bei nicht optimaler oder gerichteter Absaugung der Ablationsprodukte - zu „schiefen“ Ablationen und somit z.B. induziertem Koma oder SIA (surgically induced astigmatism) kommen.
Bei Systemen, die zusätzlich Luft zuführen, besteht darüber hinaus die Gefahr der Dehydrierung der Hornhaut. Dies kann ebenfalls nur bedingt verhindert werden. Insgesamt kann der Operations-Situs durch die offene Anordnung in heutigen Systemen auch nicht vom restlichen operativen Umfeld entkoppelt werden (z.B. Raumluftströmungen).
Die sterile und sichere Ablage des Flaps ist von herausragender Wichtigkeit für eine LASIK Prozedur. Ein Flap ist typischerweise nur 100pm dick und nach dem LASIK Schnitt nur durch ein sehr schmales „Scharnier“, dem Hinge, an der Hornhaut befestigt. Die Erhaltung der Hydrierung des Flaps ist sehr wichtig aus pathologischen Gründen aber auch zum Erhalt der Form des Flaps, da dehydrierte Flaps innerhalb von Sekunden schrumpfen. Ein geschrumpfter Flap „passt“ nach der Behandlung nicht mehr gut in das stromale Bett (was natürlich auch der Formänderung der Stroma-Oberfläche durch die Ablation geschuldet ist), was wiederum zu post operativen Komplikationen führen kann (z.B. „epithelial ingrowth“). Flaps sollten auch möglichst nicht gefaltet, gezogen oder anderweitig gestresst werden. Die früher verwendete „Calzone-Technik“ ist daher bei Experten heute kaum noch in Verwendung. Außerdem muss unbedingt vermieden werden, dass der Flap in möglicherweise nicht-sterilen Bereichen des Auges zu liegen kommt. Dies kann trotz der sterilen Vorbereitung des Auges z.B. durch Tränenfilm oder Kontakt zu nicht sterilen Teilen der Lider geschehen.
In Ermangelung einer in die heutigen Systeme integrierten Lösung schneiden sich Anwender teilweise selber Flap-Ablagen aus sterilen Schaumspateln (oder ähnlichem Material), die dann befeuchtet werden und als sichere und sterile Ablage für den empfindlichen Flap dienen. Es wird also eine Lösung gesucht, um diese Situation zu beenden.
Aufgrund der relativ großen Arbeitsabstände D von bestehenden UVL-LVC- Systemen gibt es dort kaum einen Unterschied in der Fokussierungsebene. Diese ULV-LVC-Systeme können daher als nahezu bildseitig telezentrisch angesehen werden. Bei üblichen UVL-LVC-Systemen treffen die Strahlen also unter einem erheblichen Winkel auf die Hornhaut auf, da der typische Krümmungsradius RC des menschlichen Auges bei etwa 7.86 mm liegt. Für diese Systeme ist auch der Arbeitsabstand D von typischerweise 250 mm relativ groß (eigentlich ist der Abstand der Geräteaustritts-Apertur-Kontur zum Auge gemeint, also nicht direkt die Größe D selber). Dies führt auch dazu, dass der optische Akzeptanzwinkel für die Rückführung von Hornhautreflexen in das optische System sehr gering ist, was zu zusätzlichen Einschränkungen heutiger Systeme führt.
Es werden nun die Nachteile der auf dem Markt befindlichen Systeme beschrieben, die sich weitgehend direkt aus den optischen Konzepten und der daraus resultierenden Geometrie der Ablation ergeben.
Durch den schrägen Einfall der Strahlen auf die Hornhaut kommt es bei allen bekannten Systemen zu Verlusten in der Fluence, also der Energiedichte des Laserpulses, die für die Ablation maßgeblich ist. Hier müssen besonders zwei Effekte berücksichtigt werden: Die Verluste aus Abweichungen des Pulse Ablations- Abdrucks („ablation footprint) durch die lokale Geometrie der Hornhaut am Ort des Ablations-Pulses („Geometriefaktor“) und die Fresnel-Verluste bei Einstrahlung von Licht an Grenzflächen mit unterschiedlichem Brechungsindex (Luft, Hornhaut), die durch die Fresnel-Gleichungen berechnet werden können. Diese Effekte sind hinlänglich bekannt und beschrieben.
Die Pulse Ablations-Form („Pulse ablation shape“; entspricht ablationswirksamer Fluenceverteilung des eingestrahlten Ablationslaser-Pulses auf einer Ebene senkrecht zur Einfallsrichtung) wird durch die Geometrie der Einstrahlung auf der Flornhaut verformt zum „Pulse ablation footprint on cornea“ und damit ändert sich die Fluence-Verteilung gegenüber der eingestrahlten „Pulse ablation shape“.
Die Fresnel-Verluste können mit Hilfe der Fresnel-Gleichungen unter Kenntnis der Brechungsindexe von Luft und Hornhaut (bzw. Stroma) und der Einfallswinkel berechnet werden. Zu berücksichtigen ist noch die Polarisation des Lichts.
Aufgrund des relativ großen Arbeitsabstands bekannter UVL-LVC-Systeme zum Patientenauge ist es schwierig bis unmöglich, Rückreflexe von der Hornhaut des Patientenauges zur Analyse zu nutzen, und macht in Folge auch eine Zentrierung schwierig. Der Einfluss ungenauer Zentrierung ist bekannt und vielfach in der Literatur diskutiert. Das „landläufige“ Argument, dass Zentrierungsfehler, also Abweichungen des Ablationszentrums von den Sollpositionen auf der Hornhaut, wie typischerweise durch den „Ophthalmie Pole“ für Zentrierung auf der visuellen Achse gegeben, die im Folgenden Dezentrierungen genannt werden, keinen Einfluss auf sphärische Korrekturen haben, ist physikalisch nur in bestimmten Fällen wie sphärische Korrekturen auf sphärischen Hornhäuten richtig. Dabei wird aber u.a. die Sehphysiologie nicht berücksichtigt. Dezentrierungen werden i.d.R. zu einer Verschiebung der physiologischen Sehachse führen. Das Auge wird bei der Verarbeitung des Seheindrucks im Gehirn durch die Augenmuskeln so „gedreht“, dass das Licht weiterhin in den Punkt des schärfsten Sehens fällt, was im Grunde den prismatischen Versatz kompensiert („tip/tilt“). Dies kann z.B. beim binokularen Sehen (Stereopsis) zu Problemen führen, die z.B. aus Untersuchungen zu schlecht zentrierten Brillengläsern bekannt sind.
Spätestens bei asphärischen Korrekturen auf ellipsotorischen Hornhäuten, was dem realen, tatsächlichen Szenario entspricht, führt eine Dezentrierung auch rein physikalisch zu einem Nichterreichen der angestrebten Korrektur. Es braucht nicht weiter erörtert werden, dass Dezentrierungen einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse von „Customized Ablation“ haben, da es dadurch zur Induktion höherer Aberrationen („Nachtsehprobleme“, etc.) und damit auch zum Einfluss auf das refraktive Ergebnis kommt. Eine möglichst exakte Zentrierung ist absolute Grundvoraussetzung für ein gutes Ergebnis bei Topographie- als auch bei Wellenfront-Korrekturen.
Aberrationen (oder optische Moden) koppeln unter Dezentrierung. Durch die Kopplung von Sphäre und Zylinder an Aberrationen höherer Ordnung (Coma, Sphärische Aberration, Astigmatismen höherer Ordnung), auch jene, die in natürlichen (asphärischen) Augen Vorkommen, sind Dezentrierungen in realen Augen, aber auch bei rein sphäro-zylindrischen Korrekturen, kritisch. Z.B. koppelt Coma bei Dezentrierung an Astigmatismus und Defokus oder sphärische Aberration an Coma, Astigmatismus und Defokus. Es sollen hier einige Beispiele gegeben werden, die zunächst nur die Effekte für die primären Aberrationen (bis 4. Ordnung) aufzeigen.
Die Berechnungen erfolgen aus der Koordinatentransformation von optischen Moden:
- eine Verschiebung von 0.25 pm mit Coma Z(3,1) um 0.3 mm führt zu ca. -1/8 D Defokus
- eine Verschiebung von 0.25 pm mit Coma Z(3,1) um 0.3 mm (horizontal/vertikal) führt zu 1/8 D Kardinal Astigmatismus (Z(2,2) / Z(2,-2))
- eine Verschiebung von 0.5 pm mit Coma Z(3,1) um 0.5 mm führt zu ca. -0.3 D Defokus
- eine Verschiebung von 0.4 pm mit Coma Z(3,1) um 0.5 mm (horizontal/vertikal) führt zu 0.3 D Kardinal Astigmatismus (Z(2,2) / Z(2,-2))
- eine Verschiebung von 0.6 pm mit Sphärischer Aberration Z(4,0) um 0.4 mm führt zu ca. -1/8 D Defokus
- eine Verschiebung von 0.6 pm mit Sphärischer Aberration Z(4,0) um 0.4 mm (horizontal/vertikal) führt zu ca. 1/8 D Kardinal Astigmatismus (Z(2,2) / Z(2,-2))
Bisher wurden nur Betrachtungen für optische Moden gemacht, welche sich in Ablationsprofilen in der optischen Zone manifestieren. Die Übergangszonen wurden noch nicht erwähnt. Dezentrierungen bedeuten in diesem Zusammenhang aber auch, dass Übergangszonen in die optisch aktive Zone hineinreichen können, insbesondere bei Hyperopie-Korrekturen. Dies führt dann zu Störungen („night Vision complaints post surgery“, hier ist nicht Nachtmyopie gemeint) bei mesopischen bis skotopischen Lichtbedingungen und damit zur Patientenunzufriedenheit.
Pupillenzentrierungen (Zentrierung zum CSC, „Corneal Sighting Center“) lassen sich in der refraktiven Chirurgie mittels Augenverfolgungssystemen („Eye-Tracker“) als integrierter Pupillenerkennung gut und sicher bewerkstelligen. Allerdings ist diese Art der Zentrierung nicht die bevorzugte Wahl, da es in der Fachwelt mittlerweile unstrittig ist, dass eine Zentrierung zum Ophthalmie Pole (visuelle Achse, Coaxially Sighted Corneal Light Reflex, „CSCLR“, Bedingung, s.u.) korrekt wäre. Kleine und mittlere Myopie-Korrekturen sind hier erfahrungsgemäß sehr unkritisch. Schwieriger wird es bei größeren Astigmatismen und Myopie-Korrekturen und insbesondere Hyperopie-Korrekturen. Hyperope Augen sind nämlich typischerweise durch einen nicht zu vernachlässigbaren Winkel zwischen Pupillarachse und visueller Achse („angle kappa“) charakterisiert. Corneal Sighting Center und Ophthalmie Pole liegen hier nicht mehr ausreichend nah beieinander, was zu einem Unterschied zwischen „angle lambda“ und „angle kappa“ führt. Außerdem ist die Pupille und das Pupillenzentrum keine feste Markierung. Beides schwankt mit den Beleuchtungsverhältnissen.
Eine Zentrierung auf die visuelle Achse erfolgt bei heutigen Lasersystemen durch Suchen des ersten Purkinje-Reflexes des Fixationslasers („Target“). Unter Patientenfixation ist dann die empfohlene CSCLR Bedingung erfüllt, wenn der Purkinje Reflex in das Zentrum der System-Optik kommt und die optische Systemachse und die Sehachse koaxial werden. Durch die optische Geometrie heutiger Systeme, mit sehr kleiner Akzeptanzwinkel für den Eintritt des Reflexes in den optischen Strahlengang wie oben beschrieben, ist ein Finden dieses Reflexes nicht trivial. Dies wird bei weniger kooperativen Patienten, z.B. mit Fixationsschwäche noch erschwert, da der Reflex dann dauernd verschwindet. Darüber hinaus erschwert der „Parallaxenfehler“ des Operationsmikroskops, also unterschiedliche Richtungen für den Reflex im rechten und linken Beobachterauge durch binokulare Anordnung, eine korrekte Ausrichtung. Eine automatische Zentrierung gemäß CSCLR durch Purkinje-Reflex gibt es in heutigen Systemen nicht und ist auch nicht in Aussicht, bedingt durch die o.g. „unvorteilhafte“ optische Geometrie heutiger Systeme. Das ist mutmaßlich einer der Gründe, warum die Pupillenzentrierung trotz der mit ihr einhergehenden Probleme heute von vielen Anwendern bevorzugt wird, da diese im Unterschied zur CSCLR Zentrierung mittels Purkinje-Reflex sicher und automatisch durch die Systeme vollzogen wird.
Eine manuelle Zentrierung auf den Vertex, der i.d.R. Bezugszentrum für die Topographie darstellt, durch Eingabe von Verschiebungskoordinaten wird häufig für Topographie-geführte Korrekturen eingesetzt, aber auch bei sphäro-zylindrischen Standardkorrekturen. Letzteres ist möglich, da für normale Augen die Positionen des CV („corneal Vertex“, also der Durchstoßpunkt der keratometrischen Achse auf der Hornhaut unter Patientenfixation) mit dem Ophthalmie Pole, also der visuellen Achse, ausreichend nah beieinander liegen. Dies wiederum liegt daran, dass der Krümmungsmittelpunkt der Hornhaut etwa mit dem zweiten bildseitigen optischen Knotenpunkt des Auges zusammenfällt (vergleiche Gullstrand, Liou-Brennan Augenmodelle). Eine automatische Zentrierung zum Vertex findet man heute nicht. Häufig verschiebt der Anwender das Behandlungszentrum manuell nur basierend auf dem visuellen Vergleich zu einer Topographiemessung. Oder er gibt Verschiebungskoordinaten in das System ein, die i.d.R. in Bezug zur Pupillenmitte (CSC) gegeben sind und die z.B. einer Topographie-Messung entnommen werden.
In beiden Fällen ist das Problem, dass der Pupillendurchmesser während der Topographie-Messung nicht mit dem Pupillendurchmesser unter dem Laser aufgrund der Beleuchtungsunterschiede übereinstimmt. Durch die häufig auftretende Verschiebung des Pupillenzentrums mit der Pupillengröße kommt es dann zu nicht optimaler Zentrierung, da der Hornhaut-Vertex nicht korrekt bestimmt ist.
Heutige UVL-LVC-Systeme bieten keine Methode der tomographischen Ausrichtung der Vorderkammer und der tomographischen Zentrierung an. Dies kann wichtig werden, z.B. bei Hornhaut-Irregularitäten (z.B. bedingt durch Traumen oder kurzzeitige Schwellungen der Hornhautoberfläche durch Blasen nach Femtosekunden-Laser Flap Generierung), die dazu führen, dass der Hornhaut- Vertex und/oder der Purkinje-Reflex nicht korrekt gefunden wird oder anders ausgedrückt, eine Position als Vertex identifiziert wird, die nicht der normalen physiologischen Vertex-Position entspricht. Die reine „Oberflächeninformation“ der Hornhaut ist dann nicht oder nicht hinreichend gut geeignet für eine Bestimmung der optimalen Zentrierung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Vorrichtungen und ein Verfahren zu beschreiben, die die oben genannten Probleme gegenwärtig eingesetzter UVL- LVC-Systeme adressieren. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, zur Verhinderung von Augenbewegungen beim Einsatz von UVL-LVC-Systemen, auch bei schnellen UVL-LVC-Systemen, eine Kopplung und Fixierung zwischen dem Patientenauge und dem UVL-LVC-System mittels eines Kontaktinterfaces vorzuschlagen. Dieses Kontaktinterface soll dabei die oben beschriebenen spezifischen Probleme eines UVL-LVC-Systems, die aus der Anwendung zur Ablation einer Hornhaut eines Patientenauges heraus entstehen und in tatsächlich in hohen Stückzahlen verkauften UVL-LVC-Systemen nach dem Stand der Technik mehrheitlich zu einer Lösung ohne Nutzung eines Kontaktinterfaces geführt haben, lösen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (UVL-LVC-System), ein Kontaktinterface und ein Kontaktinterfacesystem wie im Folgenden beschrieben.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen.
Ein erfindungsgemäßes UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (ULV-LVC-System) umfasst neben einer Grundeinheit einen Applikationsarm mit einem Anwendungsteil an seinem distalen Ende mit einer Laseraustritts-Apertur, durch den ein Behandlungslaserstrahl aus dem UVL-LVC-System austritt, um die Hornhaut eines Patientenauges zu bearbeiten. Dies erfolgt mittels eines Kontaktinterfaces mit dem das Patientenauge an das UVL-LVC-System, und insbesondere an die Laseraustritts-Apertur für den Behandlungslaserstrahl im Anwendungsteil am distalen Ende des Applikationsarms gekoppelt, und in der Regel fixiert wird. Hierzu ist auf dem Anwendungsteil ein Kontaktinterface-Adapter angeordnet, dessen Achse koaxial verläuft zur optischen Achse des Anwendungsteils an dessen Laseraustritts-Apertur. Der Kontaktinterface-Adapter ist eingerichtet, ein Kontaktinterface aufzunehmen.
Das UVL-LVC-System umfasst weiterhin eine UV-Laserquelle, die eine bevorzugt gepulste Laserstrahlung im UV-Bereich emittiert. Dies kann beispielsweise ein Excimer-Laser oder ein Festkörperlaser mit Wellenlängen zwischen ca. 193nm und 213nm sein. Des Weiteren umfasst das UVL-LVC-System ein Scansystem zum mindestens lateralen Scannen der Laserstrahlung in x- und y- Richtung sowie bevorzugt auch zum Scannen in z-Richtung, sowie eine Abbildungsoptik für die Fokussierung (zumindest bezüglich ihrer lateralen Ausdehnung) der bevorzugt gepulsten Laserstrahlung auf die Hornhaut (Kornea) eines Patientenauges. Dies führt zu einem Prozess der Photoablation der Hornhaut.
Eine Fokussierung der Laserstrahlung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Laserstrahlung bezüglich ihrer lateralen Ausdehnung durch eine entsprechende Optik stark begrenzt wird, so dass ein Querschnitt durch diese Laserstrahlung an einem Ort, an dem sich im Einsatzfall des Patientenauge befinden würde, sehr gering ist, ja gar einen Punkt zusammenfällt. In z-Richtung, also parallel zur Laserstrahlung, kann sich dieser „Fokus“ jedoch über einen weiten Bereich erstrecken. Hier ist eine punktgenaue Fokussierung in der Regel nicht nötig, da entsprechende UV-Laser auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Augengewebes wirken, und nicht etwa das Gewebe durchdringen, um erst in tiefer liegenden Schichten aktiv zu werden: Augengewebe wird also „von oben, also von der Kornea-Oberfläche, nach unten (weiter ins Auge hinein) abgetragen - wobei für bestimmte Behandlungen dazu erst einmal ein Flapschnitt durchgeführt wird, mit dem Gewebe, hier also der obere Teil der Hornhaut des Patientenauges, der nicht behandelt werden soll und nach der Behandlung wieder auf den behandelten Teil abgelegt werden soll, so abgetrennt wird, dass dieser Flap zur Seite geklappt werden kann. Dies erfolgt in vielen Fällen manuell, kann aber auch mit einem anderen Laser, wie beispielsweise einem Femtosekundenlaser, erwirkt werden. Nicht zuletzt umfasst das UVL-LVC-System eine Steuereinheit zum Steuern aller Einheiten dieses Systems, insbesondere der UV-Laserquelle, des Scansystems sowie beweglicher Teile der Abbildungsoptik, des Weiteren auch zum Steuern beweglicher Teile des Applikationsarms, sowie der Positionierung des Kontaktinterfaces. Die Steuereinheit kann als eine zentrale Steuereinheit ausgebildet sein, oder aber sich aus mehreren Teileinheiten zusammensetzen, die miteinander in Verbindung stehen. Auch eine spezielle Planungseinheit zur Operationsplanung kann Teil der Steuereinheit sein.
Dabei ist der Kontaktinterface-Adapter eingerichtet, ein Kontaktinterface so aufzunehmen, dass das Kontaktinterface zum Kontaktinterface-Adapter beliebig drehbar und fixierbar ist.
Idealerweise ist dabei der Kontaktinterface-Adapter schwimmend im Anwendungsteil des Applikationsarms, der bevorzugt ein artikulierter Arm ist, gelagert. Dadurch können während der Kopplung eines Patientenauges an das UVL-LVC-System mittels eines Kontaktinterfaces Momente hoher Druckbelastung abgefangen werden.
Des Weiteren sollen hier einige weiter Aspekte des erfindungsgemäßen UVL-LVC- Systems mit einem Applikationsarm beschrieben werden.
Der Applikationsarm ist bevorzugt so ausgestaltet, dass eine Verkippung gegenüber der horizontalen Ausrichtung des Handstücks nicht möglich ist. Er arbeitet hierfür nach dem SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) -Prinzip. Das System ist bezüglich möglichen Verkippungen also starr aufgebaut. Die Ausrichtung des Auges ist hier entscheidend. Diese ergibt sich aus der Zentrierung des Patientenauges unter dem Kontaktinterface bis zum Moment des Ansaugens.
Der Applikationsarm des UVL-LVC-Systems ist also bevorzugt ein artikulierter Arm, der jedoch im Wesentlichen nur in x-y-Richtung bewegt werden kann, dies aber mit allen Freiheiten bzgl. seiner lateralen Bewegung.
Um den Druck entsprechend nachverfolgen zu können, im Notfall aber auch bevorzugt automatische, ggf. auch manuelle, Gegenmaßnahmen einleiten zu können weist ein bevorzugtes erfindungsgemäßes UVL-LVC-System einen Drucksensor und/oder einen Wegaufnehmer zwischen dem Kontaktinterface-Adapter und dem Anwendungsteil auf.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das erfindungsgemäße UVL-LVC-System eine Abbildungsoptik umfasst, die eine Mikroskop-Optik für die Fokussierung der bevorzugt gepulsten Laserstrahlung auf die Hornhaut eines Patientenauges aufweist, deren optische Öffnung so gestaltet ist, dass ein Akzeptanzwinkel für durch das UVL- LVC-System erfassbare Rückreflexe XMax von größer 15°, bevorzugt größer 25° und besonders bevorzugt von größer oder gleich 37° erreichbar ist. Ein Konzept eines UVL-LVC-Systems, in dem das Patientenauge - um Augenbewegungen und Fehlausrichtungen des Patientenauges während der Behandlung wirksam entgegenzuwirken - mittels eines Kontaktinterfaces an das UVL-LVC-System fixiert ist, arbeitet vorteilhafterweise mit einem geringeren Anstand zwischen dem Patientenauge und der Laseraustrittsapertur des UVL-LVC-Systems. Deswegen sind derartige Öffnungswinkel bevorzugt, damit eine entsprechende Sichtbarkeit über den gesamten zu behandelnden Bereich der Hornhaut des Patientenauges besteht.
Aus den genannten Gründen ist es von Vorteil, wenn die optische Öffnung des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems größer 50mm, bevorzugt sogar größer oder gleich 60mm und ein Arbeitsabstand des UVL-LVC-Systems kleiner 50mm, bevorzugt sogar kleiner oder gleich 40mm ist.
Um die Optik des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems vor Verunreinigungen zu schützen, weist eine bevorzugte Ausführungsform des UVL-LVC-Systems des Weiteren ein transparentes Schutzelement, insbesondere ein Schutzglas, hinter der Laseraustritts-Apertur des Anwendungsteils des Applikationsarms auf.
Ein erfindungsgemäßes Kontaktinterface zur Positionierung und Fixierung eines Patientenauges an ein UVL-LVC-System, weist eine konische Wandung und einen Saugring zum Ansaugen an ein Patientenauge mittels Unterdrucks auf, umfasst jedoch kein optisches Element, insbesondere kein Linsenelement.
Kontaktinterfaces, wie sie für Arbeiten mit Lasern, die mittels Photodisruption Gewebe trennen (also beispielsweise Femtosekundenlaser), genutzt werden und hierfür ein Kontaktglas aufweisen, das auf einer weiten Oberfläche der Hornhaut des Patientenauges in der Region aufgesetzt wird, die bearbeitet werden soll, wären hier hinderlich: Die UVL-LVC-Laserbearbeitung soll schließlich mittels Photoablation an einer Oberfläche der Hornhaut oder aber auf einer Fläche, die nach Wegklappen eines Flaps wie oben beschrieben eine zu bearbeitende (Ober-)Fläche bildet, erfolgen. Das Kontaktinterface ist deshalb so gestaltet, dass diese zu bearbeitende Oberfläche frei und zugänglich bleibt. Die Ansaugung an das Patientenauge erfolgt deshalb nur über einen Saugring, also mithin über einen durchgehenden oder aber segmentartig unterbrochenen umlaufenden „Kanal“.
Die konische Wandung eines besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Kontaktinterface weist zudem eine Zugangsöffnung aufweist, die einen Zugang zum Patientenauge während dessen Fixierung an einem UVL-LVC-System ermöglicht. Damit ist sowohl vor einer Behandlung mit dem UVL-LVC-System als auch nach einer solchen Behandlung eine manuelle Manipulation (beispielsweise Vorbereiten und Wegklappen eines Flaps vor und Zurückklappen eines Flaps nach der Behandlung) in einfacher Weise im fixierten Zustand des Patientenauges möglich, also ohne dass das Patientenauge von UVL-LVC-System getrennt sein muss.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung in der das erfindungsgemäßen Kontaktinterfaces eine Zugangsöffnung, jedoch zudem auch ein Abdeckelement zur reversiblen Verschließbarkeit der Zugangsöffnung aufweist. Soll eine manuelle Manipulation des Patientenauges erfolgen, befindet sich das Abdeckelement in einer solchen Stellung, dass die Zugangsöffnung hierfür freigegeben wird. Soll jedoch die Behandlung mit dem UVL-LVC-System erfolgen, do befindet sich das Abdeckelement in einer Stellung, in der es die Zugangsöffnung abdeckt. Dadurch können besonders homogene Prozessbedingungen erreicht werden, weil die Zugangsöffnung dann keine eventuelle Störung der Gasflüsse darstellt.
In einer solchen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktinterface ist das Abdeckelement, bevorzugt mittels einer Klip-Mechanik, rotierbar auf einer Außenseite der konischen Wandung derart angeordnet, dass die Zugangsöffnung durch Drehen des Abdeckelements in einen ersten Zustand zumindest weitestgehend abgedeckt ist bzw. in einen zweiten Zustand weitestgehend geöffnet ist.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktinterfaces weist an seinem dem Patientenauge zugewandten Ende eine Flap- Ablage auf. Diese gestattet eine kontrollierte Auflage des oben erwähnten, für eine Behandlung zur Seite zu klappenden Flaps, so dass dieses nicht mehr ungeordnet abgelegt werden muss: Ungeordnetes Ablegen bzw. „zur Seite wegklappen“ birgt die Gefahr eines Reißens und führt ggf. beim Zurückklappen nach der Behandlung zu Problemen bei der Abdeckung des behandelten Bereichs.
In einer weiteren vorteilhalten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Kontaktinterface des Weiteren eine Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung auf, die vorzugsweise im konstanten Abstand zur konischen Wandung des Kontaktinterfaces verläuft und eingerichtet ist, auf einem Kontaktinterface-Adapter des UVL-LVC-Systems fixiert zu werden. Eine solche Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung schützt den Kontaktinterface-Adapter, der ja fest (bevorzugt schwimmend) an einer Austrittsapertur des Anwendungsteils eines Applikationsarmes des im UVL-LVC-System angeordnet ist, vor der Ablagerung von während der Behandlung entstehenden Abprodukten. Die Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung wird - als Teil des Kontaktinterfaces, aber nur optional fest mit der konischen Wandung dieses Kontaktinterfaces verbunden - dann nach jeder Behandlung entsorgt, ist also ein sogenanntes „Disposable“, also ein zur Einmalnutzung gedachtes Teil.
Bevorzugt ist es wiederum, wenn in einem erfindungsgemäßen Kontaktinterface mit Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung, diese Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung mit der konischen Wandung des Kontaktinterfaces an deren oberer dem Patientenauge abgewandten Seite über Randelemente miteinander verklebt ist. In diesem Fall muss dann nur ein Teil manipuliert werden, wenn das Patientenauge am UVL-LVC-System fixiert werden soll, was beispielsweise eine Manipulation mit nur einer Hand ermöglicht. Alternativ kann jedoch auch mit zwei voneinander getrennten Teilen gearbeitet werden, die erst zur Fixierung des Patientenauges am UVL-LVC-System miteinander in Kontakt gebracht werden und dann beispielsweise mittels eines Vakuums bzw. Unterdrucks zwischen entsprechenden Randelementen der konischen Wandung und der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung zusammengehalten werden.
Ein erfindungsgemäßes Kontaktinterfacesystem zur Positionierung und Fixierung eines Patientenauges an ein UVL-LVC-System umfasst einen Kontaktinterface- Adapter und ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes, wobei der Kontaktinterface-Adapter auf einem Anwendungsteil des Applikationsarms des UVL-LVC-Systems mit einer Laseraustritts-Apertur so anordenbar ist, dass dessen Achse koaxial verläuft zur optischen Achse des Anwendungsteils an dessen Laseraustritts-Apertur, und das Kontaktinterface auf ein Patientenauge aufsetzbar und dort fixierbar ist und das Kontaktinterface zum Kontaktinterface-Adapter beliebig drehbar und fixierbar ist.
Bevorzugt weist ein solches erfindungsgemäßes Kontaktinterfacesystem einen Anschluss zur Verbindung mit einer Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks im Saugring zur Fixierung an Patientenauge auf, der am Kontaktinterface angeordnet ist, und des Weiteren einen Anschluss zur Absaugung von Luft oder einem anderen Gas aus seinem Innenraum, der bevorzugt am Kontaktinterface angeordnet ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Kontaktinterfacesystem einen Anschluss zur Verbindung mit einer Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks zur Fixierung des Kontaktinterfaces am Kontaktinterface-Adapter aufweist, der bevorzugt am Kontaktinterface-Adapter angeordnet ist, oder aber ein mechanisches Dreh- und Fixiersystem zum Drehen und Fixieren des Kontaktinterfaces auf dem Kontaktinterface-Adapter aufweist. Dies gewährleistet einfache Verbindungen zwischen Kontaktinterface und Kontaktinterface-Adapter zwecks Fixierung des Kontaktinterface am Kontaktinterface-Adapter.
Auch ist es günstig, wenn das erfindungsgemäße Kontaktinterfacesystem einen Anschluss zur Zuführung von Luft oder einem anderen Gas aufweist, der bevorzugt am Kontaktinterface-Adapter angeordnet ist, wobei diese Zuführung vorzugsweise eingerichtet ist, dabei eine Reinigung, Sterilisierung, Kühlung und/oder Hydrierung der Luft oder des anderen Gases zu gewährleisten.
Des Weiteren ist es günstig, wenn das erfindungsgemäße Kontaktinterfacesystem ein Kontaktinterface mit einer ersten konischen Wandung und mit einem ersten oberen und einen ersten unteren Durchmesser aufweist, und einen Kontaktinterface- Adapter mit einer zweiten konischen Wandung mit einem zweiten oberen und einem zweiten unteren Durchmesser aufweist, die kleiner als die ersten Durchmesser sind, derart dass beide Wandungen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dabei ist eine Zuführung oder Absaugung der Luft oder des anderen Gases zentral durch die zweite konische Wandung des Kontaktinterface-Adapters und eine Absaugung oder Zuführung der Luft oder des anderen Gases zwischen erster und zweiter konischer Wandung eingerichtet, und zwar bevorzugt so, dass ein zykloidischer Strömungsverlauf entsteht, wenn das Kontaktinterface an UVL-LVC-System und Patientenauge fixiert ist.
Erfolgt die Zuführung der Luft oder des anderen Gases also zentral, dann wird dieses von oben in den vom Kontaktinterface-Adapter gebildeten Konus zugeführt, was die Laser-Austrittsapertur und insbesondere die Optik vor Ablagerungen von Prozess- Abprodukten schützt, da sie durch die Richtung des Gasflusses von der Optik wegbewegt und zwischen dem der ersten und der zweiten konischen Wandung abgesaugt werden. Wird der Gasfluss in die andere Richtung gewählt, so besteht eine gewisse Gefahr der Ablagerung von Prozess-Abprodukten, der dann durch andere Mittel (s.u.) entgegengewirkt werden muss. Jedoch ist eine entsprechende Feuchtigkeitsregulierung des Patientenauges in diesem Fall einfacher.
In beiden Fällen ist dabei beabsichtigt im Inneren des Kontaktinterface-Adapters eine Art Mini-Zylon zu erzeugen, durch den die Prozess-Abprodukte effektiv entfernt werden können.
Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Kontaktinterfacesystem, insbesondere eines Kontaktinterfacesystems, in dessen Inneren ein Mini-Zyklon erzeugt werden soll, dessen Zuführung der Luft oder eines anderen Gases eine Druckbeaufschlagung von größer 10mbar, bevorzugt jedoch von größer 20mbar aufweist.
Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems enthält zwei einander gegenüberliegende und im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Kontaktinterfaces verlaufende Kammertrennwände zwischen der konischen Wandung und der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung oder dem Kontaktinterface-Adapter enthält, die den Raum zwischen der konischen Wandung und der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung oder dem Kontaktinterface- Adapter in zwei Kammern teilen, wobei die erste Kammer einen Anschluss zur Zuführung von Luft oder einem anderen Gas und die zweite Kammer einen Anschluss zur Absaugung von Luft oder einem anderen Gas aufweist, und wobei vorzugsweise die Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung oder der Kontaktinterface-Adapter zumindest über einen Teil ihrer bzw. seiner Fläche Perforationen aufweist. Durch ein solches System sind Luft- bzw. Gasströme möglich, die sich im Wesentlichen (zumindest zentral über der zu bearbeitenden Hornhaut des Patientenauges) parallel zur Oberfläche des Patientenauges bewegen, wobei der ersten Kammer eine Einlassfunktion und der zweiten Kammer eine Auslassfunktion zukommt. Durch entsprechende Perforationen (je nach Ausführungsform) in der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung oder im Kontaktinterface-Adapter lassen sich der Luft- bzw. Gasströme weiter parallelisieren bzw. homogenisieren.
Besonders bevorzugt sind in einem solchen erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystem, in dem parallele Luft- bzw. Gasströme hergestellt werden sollen, Perforationen auf der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung oder dem Kontaktinterface-Adapter in Anzahl und Durchmesser so angepasst, dass der Luft- bzw. Gasstrom im Kontaktinterfacesystem modellierbar ist, insbesondere stärkere und schwächere Luftstrom-Bereiche aufweist.
Dabei ist es in einem solchen erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystem besonders günstig, wenn in einer augennächsten Zone Strömungsgeschwindigkeiten senkrecht zur Plume-Ausbreitung, also zur Ausbreitung der Abluftfahne, größer 2,5m/s, vorzugsweise größer 5m/s und besonders bevorzugt größer als 10m/s ermöglichbar sind. Dies dient in dieser Variante einer effektiven Abführung von Prozess- Abprodukten.
In einer besonderen Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Kontaktinterfacesystem weiterhin ein transparentes Schutzelement für die Geräteoptik, insbesondere ein Schutzglas, auf, das im Kontaktinterface-Adapter so angeordnet ist, dass die vom UVL-LVC-System ausgesendete Laserstrahlung hindernisfrei hindurchtreten kann. Ein solches transparentes Schutzelement bietet einen zusätzlichen Schutz vor Ablagerungen von Prozess-Abprodukten an der Optik des UVL-LVC-Systems, insbesondere an seinem letzten optischen Element.
Ein erfindungsgemäßes UVL-LVC-System wie oben beschrieben ist insbesondere eingerichtet, ein ebenfalls oben beschriebenes erfindungsgemäßes Kontaktinterface aufzunehmen und/oder es weist ein oben beschriebenes Kontaktinterfacesystem auf.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Geometrie am Auge, wenn der Patient in eine falsche Richtung fixiert;
Fig. 2 ein Beispiel eines prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen UVL-LVC- Systems mit einem Applikationsarm;
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems: Anwendungsteil am distalen Ende des Applikationsarms mit Kontaktinterface Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems;
Fig. 5 einen Kontaktinterface-Adapter integriert an der Laseraustritts-Apertur des Anwendungsteils des UVL-LVC-Systems;
Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems mit Anschlüssen für die Zuführung oder Absaugung von Luft oder Gasen;
Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems aus Kontaktinterface-Adapter und Kontaktinterface mit Anschlüssen für Schlauchleitungen und zugeordneter Funktion; Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems aus Kontaktinterface-Adapter und Kontaktinterface mit einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung;
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfaces mit einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung und einem Abdeckelement;
Fig. 10 Einzelteile des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktinterfaces mit einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung und einem Abdeckelement;
Fig. 11 a und 11 b ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems mit einem Abdeckelement in geöffnetem und in geschlossenem Zustand auf einem Patientenauge;
Fig. 12 die Darstellung einer Gasdynamik mit zykloidischen Strömungsverlauf in einem sechsten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems;
Fig. 13a und 13b die Darstellung einer Gasdynamik mit zykloidischen Strömungsverlauf in einem siebten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems; und
Fig. 14a und 14b die Darstellung einer alternativen Gasdynamik mit zur Flornhaut des Patientenauges parallelem Strömungsverlauf in einem achten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems;
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Geometrie am Auge 110 gezeigt, wenn der Patient in eine „falsche“ Richtung fixiert. Im gezeigten Beispiel schaut das Auge 110 des Patienten nicht auf das Zentrum einer Fixationswolke 120. In diesem Fall wird ein Ablationsprofil 150 nicht korrekt entlang der notwendigen Behandlungsachse appliziert z.B. entlang einer visuellen Achse 130 (auch „visual axis“ genannt). Die visuelle Achse 130 ist definiert durch den Ophthalmie Pole OP und Fixation des Patienten. Damit wird das Ablationsprofil 150 nicht normal zur visuellen Achse 130 appliziert. Die Verhältnisse sind in Fig. 1 stark übertrieben dargestellt. In Fig. 1 sind weiterhin eine Fovea 140 des Auges, eine Augenlinse 145, ein Scanner 160 (drehbar; dargestellt durch gebogenen Pfeil) des UVL-LVC-Systems zur lateralen Ablenkung von Laserstrahlung 170, eine Symmetrieachse 180 des Auges 110 und eine optische Achse 190 des UVL-LVC-Systems gezeigt. Durch die „falsche“ Fixation des Patientenauges 110 wird ein Ablationsprofil 150 nicht in der korrekten Ebene (d.h. nicht auf die Oberflächennormale, also senkrecht zur visuellen Achse 130) appliziert. Dies kann passieren, wenn der Patient bevorzugt in eine weitgehend feste, aber „falsche“ Richtung fixiert, also z.B. permanent in eine feste Richtung schaut, die nicht dem Zentrum der „Fixationswolke“ 120 entspricht. Dies kann auftreten, wenn der Patient während der Operation das Fixationstarget je nach Refraktionsdefizit und Behandlungsdauer nicht mehr scharf sehen kann. Durch die falsche Fixation ergibt sich ein prismatischer Korrekturfehler (Tip/Tilt).
Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 mit einem Applikationsarm 55, der hier ein artikulierter Arm ist mit drei Drehgelenken DG1 , DG2, DG3 in Scara-Anordnung für die x,y Bewegung.
Die Flöhenverstellung (z) des artikulierten (Laser-)Arms erfolgt über eine Verstellung des gesamten Lasersystems (Spindel, Scherentisch, ...) und wird hier nicht gezeigt. Am distalen Ende des artikulierten Arms befindet sich das Anwendungsteil 60 mit Laseraustritts-Apertur 65.
Der Laserkopf für den hier verwendeten Ablationslaser, Stromversorgungen, etc. sind in der mobilen Lasergrundeinheit untergebracht. Von der Laserquelle ausgehend wird der Behandlungs-Laserstrahl über Umlenkspielgel u.a. in den Drehgelenken DG1 bis DG3 (mittels einer geeigneten Optik) bis zum Patientenauge 110 geführt.
Das Aufsetzen des am Anwendungsteil 60 (Applikationsteil) angebrachten Kontaktinterfaces 10 auf das Patientenauge 110 soll des Weiteren z.B. durch eine horizontalen Streifenprojektion (z.B. durch Scannen eines geeigneten Lasers) unterstützt werden. Das Anwendungsteil 60 mit dem Kontaktinterface 10 kann unter Kontrolle des projizierten Streifens durch Drehen des Anwendungsteils 60 selbst (Drehgelenk DG3) am Patientenauge 110 - z.B. den Lidwinkeln - ausgerichtet werden, um eine statische Zyclorotation des Patienteauges 110 zum System 50 zu vermeiden. Dies ist ein Vorteil verglichen mit allen UVL-LVC-Systemen 50 nach dem Stand der Technik. Eine Zykorotationskorrektur und die Vermeidung der Gefahr des Drehens des Kopfes des Patienten während der Behandlung erfolgt im erfindungsgemäßen UVL-LVC-System 50 durch Kopplung und Fixierung des Patientenauges 110 am Kontaktinterface 10. Bevorzugt werden Registrierdaten von Diagnosegeräten verwendet, die eine automatische Zyklorotationskorrektur ermöglichen. Dazu wird ein nach Kontaktinterface-Adaption gewonnenes Referenzbild verwendet, welches mit den Registrierdaten der Diagnose verglichen wird, um damit, ähnlich wie in anderen Systemen zur UV-Laser basierten Fehlsichtigkeitskorrektur, eine Transformation der Pulskoordinaten zur Kompensation der Zyclorotation zu errechnen.
Die Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 mit einem Anwendungsteil 60 am distalen Ende des Applikationsarms 55 mit Kontaktinterface 10 mit Bedieneinheiten für die Flöheneinstellung (z), Beleuchtungen, Steuerelementen für das Kontaktinterface 10 (für die Absaugung der Ablationsprodukte, die Ansaugung des Patientenauges, etc.). Die Bedienelemente sind nicht vollständig dargestellt. Ein Display 62 für eine einfache Darstellung und Bedienung ist eine optionale Komponente. Das Kontaktinterface 10 selbst wird durch den Anwender (Chirurgen) über ein entsprechendes Interface adaptiert.
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 ist das Kontaktinterface 10 von entscheidender Bedeutung. Damit werden mehrere Probleme gelöst bzw. Verbesserungen gegenüber UVL-LVC-Systemen nach dem Stand der Technik realisiert.
Zunächst sollen die prinzipiellen Aspekte des Kontaktinterfaces 10 und des gesamten Kontaktinterfacesystems 1 des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems kurz erläutert werden, siehe dazu die Fig. 4, die ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 zeigt.
Das Kontaktinterface 10 ist in konischer Form aufgebaut, es weist eine konische Wandung 11 auf. Es wird direkt unter dem optischen Austritt, der sogenannten Laseraustritts-Apertur 65, des Anwendungsteils 60 über einen Kontaktinterface- Adapter 40 vom Anwender adaptiert und fixiert.
Vorzugsweise wird dazu das eigentliche Kontaktinterface 10 als steriles Verbrauchteil („Disposable“) bevorzugt aus einem biokompatiblen Kunststoff (blau dargestellter Teil) genutzt. Dieses wird vor der Behandlung vom Anwender am Kontaktinterface- Adapter 40 des Anwendungsteils 60 des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 befestigt. Das Kontaktinterface 10 ist mit einen Saugring 12 ausgestattet, so dass bei Unterdrück die Fixierung des Patientenauges 110 realisiert wird. Ein LASIK-Flap kann auf einer dafür vorgesehenen Flap. Ablage 15 abgelegt werden.
Das Kontaktinterface 10 bleibt dabei zur Festlegung der Flap-Flinge-Position drehbar. Der Saugring 12 ermöglicht die feste Verbindung des Kontaktinterfaces 10 mit dem Patientenauge 110 und ein möglicher LASIK Flap kann auf der Flap-Ablage 15 positioniert werden.
Die Flapmanipulation (Lösen, Umklappen) erfolgt über eine Zugangsöffnung 14 im Kontaktinterface 10, die den Zugang für Instrumente ermöglicht.
Die Höhe des Kontaktinterfaces 10 liegt bevorzugt im Bereich vom ca. 20 bis 40 mm (entspricht dem Augenabstand des Patientenauges 110 zum Kontaktinterface- Adapter 40). Sie ergibt sich aus dem optischen Gesamtkonzept des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 mit einem geringen Arbeitsabstand zum Patientenauge 110.
In diesem Zusammenhang ist auch die Induktion prismatischer Fehler durch den Eye-Tracker zu nennen (siehe Fig. 1). Die Ablationsprofile werden nicht in der korrekten Ebene, d.h. nicht auf die Oberflächennormale, also senkrecht zur visuellen Achse, appliziert. Dies kann passieren, wenn der Patient mit seinem Auge 110 bevorzugt in eine weitgehend feste, aber „falsche“ Richtung fixiert, also z.B. permanent in eine feste Richtung schaut, die nicht dem Zentrum der „Fixationswolke“ 120 entspricht (während der Operation kann der Patient das Fixationstarget je nach Refraktionsdefizit und Behandlungsdauer nicht mehr scharf sehen).
Dies gestaltet sich anders, wenn das Patientenauge 110 am erfindungsgemäßen UVL-LVC-System 50 durch das Kontaktinterface 10 fixiert wird. Damit treten keine Augenbewegungen mehr auf, und es entfällt insbesondere die Notwendigkeit eines Eye-Trackers (bzw. im Vergleich zu heutigen Systemen damit auch die erforderliche dynamische Zylcorotationskorrektur). Dabei können Probleme bei einem moderaten Verrutschen („slippage“) des Kontaktinterfaces 10, die z.B. mit einer fehlerhaften Korrektur (Verschiebung des Behandlungszentrums, Zyclorotation des Patientenauges 110 etc.) einhergehen würden, bei erfindungsgemäßen UVL-LVC- Systemen 50 im Unterschied zu Systemen nach dem Stand der Technik sogar kompensiert werden.
Des Weiteren werden durch das erfindungsgemäße Kontaktinterface 10 im Zusammenspiel mit dem erfindungsgemäßen UVL-LVC-System 50 die oben beschrieben durch die Umgebungsbedingungen erzeugten Probleme entweder beseitigt oder die Folgen zumindest abgemildert, da ein direkter Luftstrom auf das Auge und damit Dehydrierung vermieden, Debris (also die Prozess-Abprodukte) effektiv und kontrolliert entfernt und hydrierte, temperierte und gereinigte Luft zugeführt werden kann. Durch das konische Kontaktinterface 10 (Disposable) wird der Operations-Situs dabei von den Umgebungsbedingungen im Operationsumfeld zusätzlich weitgehend abgeschirmt (z.B. von gerichteten Luftströmungen bedingt durch Klimageräte in den Operationssälen). Optional kann das Kontaktinterface 10 auch als Lidsperrer ausgestaltet sein und/oder eine integrierte Tränenfilmabsaugung zur Unterstützung einer konstanten Hydrierung umfassen.
In Summe führt dies zu verbesserten refraktiven Ergebnissen, die sich insbesondere in einer Verringerung der Streuung bei der Vorhersehbarkeit („attempted vs. achieved“) zeigen. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Kontaktinterface 10, und damit die Augenfixierung, auch ganz neue Möglichkeiten der Autozentrierung.
Und nicht zuletzt bietet die Flap-Ablage 15 eine integrierte Lösung eines allgemeinen Anwender-Problems: In Ermangelung einer in die heutigen UVL-LVC-Systeme 50 integrierten Lösung schneiden sich Anwender teilweise selber Flap-Ablagen aus sterilen Schaumspateln (oder ähnlichem Material), die dann befeuchtet werden und als sichere und sterile Ablage für den empfindlichen Flap dienen. Diese können jedoch verrutschen bzw. müssen anderweitig gehalten werden. Hier kommt die Flap- Ablage 15 zum Einsatz, die am dem Patientenauge 110 zugewandten Ende des Kontaktinterfaces, bevorzugt unter der Zugangsöffnung 14 fest angeordnet ist. Eine solche Flap-Ablage 15 schließt die beschriebene Lücke in Ablauf einer LASIK Behandlung effektiv und sicher.
Durch das erfindungsgemäße Kontaktinterface 10, das erfindungsgemäße UVL-LVC- System 50 und das erfindungsgemäße Kontaktinterfacesystem 1 werden die erläuterten Nachteile gelöst. Wie oben bereits erläutert, besteht das Kontaktinterfacesystem 1 bevorzugt aus zwei Komponenten: Ein an der Laseraustritts-Apertur 65 des Anwendungsteils 60 fest (schwimmend) montierter Kontaktinterface-Adapter 40 und ein vorzugsweise konisch ausgelegtes eigentliches Kontaktinterface 10 („Disposable“, Verbrauchsmaterial, neu für jeden Patienten). Das Kontaktinterface 10 ist vorzugsweise aus geeignetem biokompatiblem Material hergestellt, da es in direkten Kontakt mit dem Patientenauge 110 kommt. Bevorzugt kommt ein entsprechend transparenter Kunststoff zum Einsatz. Der Kontaktinterface- Adapter 40 hingegen kann aus einem oder mehreren Materialien hergestellt werden wie beispielsweise Metall, Kunststoff oder Teflon.
Ein wichtiges Merkmal des Kontaktinterfaces 10 ist die Zugangsöffnung 14 für die Flapmanipulation in seiner Wandung 11. Diese Zugangsöffnung 14 ist so ausgelegt, dass ein Lösen und Umklappen („lifting“) des Flaps mit Instrumenten ermöglicht wird. Dadurch ist es möglich, die Schritte der Flapmanipulation auch nach Aufsetzen und Ansaugen des Kontaktinterfaces 10 auf das Patientenauge 110 durchzuführen. Dennoch wird durch den weitgehend geschlossenen Konus des Patienteninterfaces 10 der Bereich über dem Operations-Situs von der Umgebung des Operationsumfelds effektiv abgeschirmt (und damit z.B. Vorzugströmungen im Operationsbereich durch Klimaanlagen unterbunden). In einer Ausgestaltung des Kontaktinterfaces 10 ist die Zugangsöffnung 14 reversibel verschließbar, siehe unten.
Die Fig. 5 zeigt einen Kontaktinterface-Adapter 40 integriert an der Laseraustritts- Apertur 65 des Anwendungsteils 60 des UVL-LVC-Systems 50. Der Kontaktinterface- Adapter 50 ist ähnlich konisch aufgebaut wie das Kontaktinterface 10. Es sind aber auch Variationen möglich. Selbstredend ist der Kontaktinterface-Adapter 40 zentriert zur definierten optischen Achse 190 der Laseraustritts-Apertur 65 des Anwendungsteils 60 befestigt. Ein wichtiges Merkmal dieser Anordnung ist, dass der Kontaktinterface-Adapter 40 „schwimmend“ am Anwendungsteil 60 montiert ist. Dies ist erforderlich, damit das Kontaktinterface 10 beim Auflegen auf das Patientenauge 110 nicht starr ist, sondern dem Auflagedruck nachgeben und nach „oben“ in positive z-Richtung ausweichen kann. Die Ausweichbewegung wird bevorzugt durch Wegaufnehmer gemessen und ebenfalls bevorzugt ist noch ein Drucksensor implementiert (Sicherheitskonzept). Die Signale von Wegaufnehmer und Drucksensor werden dem Regelsystem des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 zugeführt, also in der Steuereinheit des erfindungsgemäßen ULV-LVC-Systems 50 verarbeitet. Bei Überschreiten bestimmter Grenzwerte, wird ein weiteres Absenken des Applikationsarms 55, hier des artikulierten Arms, des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50, also eine Höhenverstellung in z-Richtung, unterbrochen bzw. das System geringfügig nach oben verfahren. Im Fall eines angesaugten Patientenauges 110 wird dabei auch automatisch der Unterdrück für den Saugring 12 aufgehoben, so dass sich das Kontaktinterface 10 vom Patientenauge 110 löst.
In der Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 mit Anschlüssen 25 für die Zuführung oder Absaugung von Luft oder Gasen dargestellt. Dabei sind die Anschlüsse 25 des Kontaktinterfacesystems 1 , also des Kontaktinterface-Adapters 40 und des Kontaktinterfaces 20 näher beschrieben. Für den Kontaktinterface-Adapter 40 wie auch für das Kontaktinterface 10 gibt es in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Schlauchanschlüsse.
Für den Kontaktinterface-Adapter 40 sind das „Z1“ und „A1“. Die zu diesen Anschlüssen 25 gehörigen Schläuche (nicht gezeigt) werden aus geeignetem Material hergestellt und verlaufen bevorzugt innerhalb des Anwendungsteils 60 und von dort in den Applikationsarm 55, also den artikulierten Arm, und schließlich in die Grundeinheit 52 des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50, die im Übrigen mobil ausgestaltet ist, d.h., das UVL-LVC-System 50 ist - hier mittels Rädern bzw. Rollen - in einfacher Art und Weise deplatzierbar.
Für das Kontaktinterface 10 sind es die Schlauchanschlüsse 25 „A2“ und „A3“. Die daran anzuschließenden Schläuche (nicht gezeigt) sind vorzugsweise aus biegsamem und geeignetem Material, welches biokompatibel sein sollte. Diese Schläuche laufen vom Kontaktinterface 10 weg und zwar außerhalb des Anwendungsteils 60 im Patientenbereich.
Die Schläuche sind zusammen mit dem Kontaktinterface 10 selbst bevorzugt Teil eines „Disposable Kits“ für den Anwender und werden voll konfiguriert in einem Blister pro Patientenauge 110 geliefert. Die Gegenseite der Schlauchenden sind mit entsprechenden Adaptern versehen und vorzugsweise zum Anschluss an die Grundeinheit 52 des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 vorgesehen (nicht gezeigt). Die mit den Schlauchanschlüssen (und Schläuchen) verbunden Funktionsmerkmale werden anhand von Fig. 6 und Fig. 7 näher erklärt.
Zusammengefasst sind also folgende Anschlüsse vorgesehen:
Z1 : Zuführung von Luft
A1 : Ansaugung des Kontaktinterfaces 10 an den Kontaktinterface-Adapter 40 A2: Ansaugung für Unterdrück des Saugrings 12 zur Fixierung an Patientenauge 110 A3: Absaugung im Compartment zwischen Kontaktinterface-Adapter 40 und Kontaktinterface 10 („Zwischenraum“)
Der in Fig. 6 mit „Z1“ bezeichnete Anschluss 25 ist also für die Zuführung von Luft ausgelegt. Bevorzugt wird diese Luft gereinigt, sterilisiert, gekühlt und/oder hydriert. Die Luft wird über den zugehörigen Schlauch (siehe oben) entsprechend vorbereitet aus der Grundeinheit 52 des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 unter Druck zugeführt. Diese Luft strömt unter Druck in den „Einströmkanal“, siehe Fig. 7, ein. Die Einströmung wird gasdynamisch beispielsweise so gestaltet, dass sich ein zykloidisches Wirbelfeld („mini Zyklon“, siehe Fig. 12 und 13b) ergibt in dessen Zentrum sich die Pupille des zu behandelnden Patientenauges 110 befindet. Damit soll erreicht werden, dass sich der Debris, also die Prozessabprodukte, genauer die Ablations(ab)produkte, möglichst schnell und effektiv vom Ablationszentrum in die Peripherie begibt. In einer Ausführungsvariante wird anstelle von Luft ein anderes Gas einer gewünschten Zusammensetzung zugeführt. Die Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 aus Kontaktinterface-Adapter 40 und Kontaktinterface 10 mit Anschlüssen 25 für Schlauchleitungen und zugeordneter Funktion, und zwar:
A1 : Ansaugung des Kontaktinterfaces 10 an den Kontaktinterface-Adapter 40 durch Erzeugung von Unterdrück im rotationssymmetrischen Bereich U 1 , der das Kontaktinterface 10 hält;
A2: Ansaugung für den Unterdrück des Saugrings 12 und damit Erzeugung des Unterdrucks U2 für die Fixation des Patientenauges 110;
U3: Unterdrück im „Compartment“ für die Absaugung von Debris.
Über den zugehörigen Schlauch wird am Anschluss 25 „A1“ ein Unterdrück durch eine geeignete Pumpe in der Grundeinheit 52 des erfindungsgemäßen UVL-LVC- Systems 50 erzeugt. Über den Anschluss 25 „A1“ erfolgt dadurch eine Luftabsaugung, die beim Aufsetzen (bzw. Aufschieben) des Kontaktinterfaces 10 auf den Kontaktinterface-Adapter 40 zum Unterdrück „U1“ vermittelt wird. Diese Vermittlung entsteht durch einen selbstzentrierenden Formschluss zwischen dem Kontaktinterface 10 und dem Kontaktinterface-Adapter 40, welcher entsprechend konstruktiv ausgelegt ist. Der Unterdrück wird dabei rotationsymmetrisch vermittelt, über die gesamte Rundung des Kontaktinterfaces 10. Ein besonderes Merkmal ist es, dass sich das Kontaktinterface 10 bei und nach der Ansaugung gegenüber dem Kontaktinterface-Adapter 40, und damit dem Anwendungsteil 60, verdrehen lässt. Dadurch kann der Anwender die Position der Flap-Ablage 15 entsprechend den Erfordernissen des beispielsweise im Vorfeld erzeugten Flaps („hinge-position“) ausrichten.
Am Anschluss 25 „A2“ liegt ein Unterdrück an, der über den zugehörigen Schlauch (siehe oben) durch eine geeignete Pumpe in der Grundeinheit 52 des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 erzeugt wird. Diese Pumpe kann in einer Variante dieselbe sein, die den Unterdrück an „A1“ erzeugt. Der Unterdrück „U2“ wird über den Anschluss 25 „A2“ vermittelt und führt zur Ansaugung des Saugrings 12 auf dem Patientenauge 110. Der Unterdrück am Anschluss 25 „A2“ wird in einer Variante durch den Anwender gesteuert, in einer anderen Variante wird er bei einer Autozentrierung auch automatisch durch die Steuereinheit des erfindungsgemäßen UVL-LVC-Systems 50 gesteuert, wenn der Saugring 12 auf dem Patientenauge 110 liegt. Hierdurch wird nun eine feste Verbindung des Patientenauges 110 zum Anwendungsteil 60 und damit letztlich zum erfindungsgemäßen UVL-LVC-System 50 geschaffen. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Saugrings 12 ist eingerichtet, eine Ansaugung auf der transparenten Hornhaut 111 und/oder im Übergangsbereich Hornhaut 111 zu Sklera (Limbus) zu realisieren. In einer Ausgestaltung ist eine zusätzliche, unterstützende Ansaugung auf der Sklera vorgesehen. Der Saugring 12 umfasst in einer weiteren Ausgestaltung Stützfacetten gegenüber dem Patientenauge 110, enthält also eine Reihe einzelner „Sauglöcher“ anstatt verbundene einer durchgehenden „Saugrinne“.
Ein wichtiges Element ist die bereits oben erwähnte Flap-Ablage 15. Diese ist zur sicheren und sterilen Ablage des LASIK Flap gedacht. Der Flap wird nach dem Lösen durch den Anwender in bekannter Weise umgelegt und auf der Flap-Ablage 15 sicher deponiert. Die Flap-Ablage 15 ist dazu vorzugsweise mit einerweichen und sterilen Schaumschicht ausgestattet, die vom Anwender befeuchtet werden kann.
Die o.g. Drehbarkeit des Kontaktinterfaces 10 gegen den Kontaktinterface-Adapter 40 erlaubt es, die Flap-Ablage 15 korrekt zur aktuellen Hinge-Position des Flaps auszurichten.
Um die Drehbarkeit des Kontaktinterfaces 10 und damit die Ausrichtbarkeit der Öffnung wie auch der Flap-Ablage 15 vor Beginn der Operation, also der Fehlsichtigkeitskorrektur durch die UV-Laser-Behandlung, noch einfacher zu gewährleisten, wird in einer Ausführungsform das Kontaktinterface 10 nicht durch den Unterdrück auf den Kontaktinterface-Adapter 40 gehalten, sondern auf den Kontaktinterface-Adapter 40 geschoben und mechanisch am Kontaktinterface- Adapter 40 in der gewünschten Position fixiert (z.B. durch eine Kugelrastung).
Die Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 aus Kontaktinterface-Adapter 40 und Kontaktinterface 10 mit einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 7 wird hier ein Unterdrück zur Absaugung der Debris in einem Zwischenraum (Compartment) zwischen der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 und der Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung 30 erzeugt. Diese Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30, die direkt auf die konische Wandung 41 des Kontaktinterface-Adapters 40 gesetzt wird, ist Teil des einmalgenutzten Kontaktinterfaces 10, wird also für jede Behandlung eines Patientenauges 110 durch ein neues ersetzt und danach entsorgt. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass sich Prozess-Abprodukte während des Absaugens auf der konischen Wandung 41 des Kontaktinterface-Adapters 40 absetzen können - letzteres wird ja nicht nach jeder Behandlung eines Patientenauges 110 ausgetauscht und müsste ansonsten ggf. gereinigt werden.
Zudem wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Abdeckelement 20 zum Verschließen der Zugangsöffnung 14 in der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 während einer Behandlung des Patientenauges 110 mit dem UVL-LVC-System 50 gezeigt, die in ähnlicher Form natürlich auch auf einem Kontaktinterfacesystem 1 wie in der Fig. 7 gezeigt genutzt werden kann - dieses Abdeckelement 20 ist nicht vom Vorhandensein einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30 abhängig.
Alle anderen Teile und Funktionen entsprechen jedoch denen des Ausführungsbeispiels der Fig. 7.
Die Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktinterfaces 10 mit einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30 und einem Abdeckelement 20. In der Fig. 10 sind dann die Einzelteile des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktinterfaces 10 mit einer Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung 30 und einem Abdeckelement 20 dargestellt.
Das Kontaktinterface 10 ist hier als ein dreiteiliges Einwegprodukt geplant, wobei zwei Teile - das Kontaktinterface und die Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung 40 - miteinander verklebt werden (blaue Teile) über das Randelement 13 der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 und das Randelement 41 der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 40, und ein Teil - das Abdeckelement 20 - über eine Klips-Mechanik befestigt wird (graues Teil).
Dieses Abdeckelement 20 dient zum Verschließen der Zugangsöffnung 14 in der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 während der Behandlung eines Patientenauges 110 mit dem UVL-LVC-System 50. Die konische Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 und die Kontaktinterface- Adapter-Zwischenwandung 40 bilden also ein doppelwandiges Konzept eines Kontaktinterfaces 10 zum Schutz des Kontaktinterface-Adapters 40 vor einer Ablagerung von Prozess-Abprodukten während des Absaugens.
Zum Schutz der Geräteoptik ist in diesem Zusammenhang optional des Weiteren ein Schutzglas vorgesehen, welches sich an der Andocke-Stelle zum Kontaktinterface 10 befindet. Dieses (teure) Schutzglas ist Teil des Anwendungsteils 60 (an der Laseraustritts-Apertur 65 befindlich) und wird regelmäßig durch den Service gereinigt oder ggf. ausgetauscht.
In der Fig. 11a und 11b ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 mit einem Abdeckelement 20 in geöffnetem und in geschlossenem Zustand auf einem Patientenauge 110 dargestellt (Die hier nicht beschriebenen Teile und Funktionen entsprechen denen der vorangegangenen Beispiele).
In geöffnetem Zustand, wie in der Fig. 11a gezeigt, gibt das Abdeckelement 20, das durch Rotation an der Außenseite der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 in eine zweite Stellung gebracht wurde, eine Zugangsöffnung 14 in der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 frei und die Flornhaut 111 des zu behandelten Patientenauges 110 kann durch den Chirurgen manipuliert werden, ohne dass das Kontaktinterface 10 vom Patientenauge 110 gelöst werden muss. Insbesondere kann dabei ein Flap in der Hornhautoberfläche geöffnet und auf der Flap-Ablage 15 abgelegt werden.
Im geschlossenen Zustand wie in der Fig. 11b dargestellt, deckt das Abdeckelement 20, das durch Rotation an der Außenseite der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 in eine erste Stellung gebracht wurde, die Zugangsöffnung 14 in der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 ab. Damit kann die Hornhaut 111 des Patientenauges 110 mittels des UVL-LVC-Systems 50 in homogener Art und Weise bearbeitet werden. In der Fig. 12 ist die Darstellung einer Gasdynamik mit zykloidischen Strömungsverlauf („mini-Zyklon“) in einem sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 skizziert.
Ein besonderes Merkmal an der Gasdynamik ist die Tastasche, dass sich das „Auge des Zyklons“ über dem Pupillenbereich des Patientenauges 110 befindet, so dass in diesem Bereich der Hornhaut 111 des Patientenauges 110 wenig Luftströmung vorliegt, die dieselbe austrocknen könnte. Diese Luft wird über den Unterdrück „U3“ (siehe Fig. 7) im „Compartment“ zwischen dem Kontaktinterface 10 und dem Kontaktinterface-Adapter 40 effektiv entfernt. Die Anordnung ist dreidimensional und somit erstreckt sich das Compartment über den gesamten Zwischenraum zwischen Kontaktinterface-Adapter 40 und Kontaktinterface 10 (bzw. bei einem Einsatz eines Kontaktinterfacesystems 1 wie in den Fig. 8 bis 10 gezeigt zwischen Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30 und Kontaktinterface 10). Die über den Anschluss 25 „A3“ vermittelte Absaugung, die zum Unterdrück „U3“ führt, dient zur Entfernung der mit Debris verunreinigten Luft. Die abgesaugte Luft wird über die Schläuche (siehe oben) zur Grundeinheit 52 des erfindungsgemäßen UVL-LVC- Systems 50 geführt und dort zur Vermeidung einer Biogefährdung in der Umwelt in geeigneter Weise gefiltert.
Die Richtung der Luftströmung kann in einerweiteren Ausführung auch in umgekehrter Richtung ausgestaltet werden. D. h. der Einlass der Luftströmung ist nahe am Patientenauge 110 angeordnet, die Absaugung am zum Objektiv zugewandten Ende des Kontaktelementes 10. Diese Ausführung ist in drei wesentlichen Aspekten vorteilhaft: Erstens wird ein beabsichtigter Hydratations- und Kühlungseffekt der Hornhaut 111 des Patientenauges 110 durch die kontrollierte Zuluft direkter erreicht, da sich das zu kontrollierende Gewebe nah am Einlass befindet. Außerdem wird so die kinetische Energie der Plume-Partikel verwendet, um den Abraum der Ablation (also die Prozess-Abprodukte) in Richtung der Strömung weiter zu transportieren, die Partikel müssen nicht erst verlangsamt werden, bevor sie in Richtung Auslass transportiert werden. Drittens werden diese Ablationsprodukte nicht mehr in Richtung der Hornhaut 111 des Patientenauges 110 transportiert, wo sie sich wieder anlagern könnten.
In den Fig. 13a und 13b ist eine Gasdynamik mit zykloidischen Strömungsverlauf in einem siebten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 aus Kontaktinterface-Adapter 40 und Kontaktinterface 10 mit einer Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30 dargestellt.
Durch entsprechende Pfeile werden die wesentlichen Zuführungen und Abführungen von Luft oder Gas, sowie deren Verläufe innerhalb des Kontaktinterfacesystems 1 gezeigt, sowie die zugehörigen Druckverhältnisse.
S1 bezeichnet die Zuführung von gereinigter, gekühlter und hydradierter Luft oder Gas durch einen Anschluss 25 am Kontaktinterface-Adapter 40 ins Innere des Kontaktinterfacesystems 1. Durch einen leichten Überdruck S2 im Inneren des Kontaktinterfacesystems (und in Zusammenarbeit mit der Absaugung S5) wird im Inneren des Kontaktinterfacesystems 1 ein „Mini-Zyklons“ S3 erzeugt, der sich von oben auf die Hornhaut 111 des Patientenauges 110 zubewegt. Im Zwischenraum („Compartment“) zwischen konischer Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 und Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung 30, die direkt auf dem Konus des Kontaktinterface-Adapters 40 aufliegt, wird ein leichter Unterdurck und damit ein leichtes Vakuum S4 durch die Absaugung von warmer und verunreinigter Luft oder Gas (Debris) S5 erzeugt. Diese Absaugung und damit der Abtransport der Prozess- Abprodukte erfolgt also über einen quasi rotationssymmetrischen Raum zwischen konischer Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 und Kontaktinterface-Adapter 40 bzw. der auf dem Kontaktinterface-Adapter 40 aufliegenden Kontaktinterface- Adapter-Zwischenwandung 30. Im Ergebnis führt dies am Ort des Behandlungsgeschehens S6 zu stabilen Temperatur-, Druck-, Luft- bzw. Gasreinheits- und Feuchtigkeitsverhältnissen auf der Hornhaut 111 des Patientenauges 110. Durch den Mini-Zyklon werden dabei die Prozess-Abprodukte (Debris) durch die zentrifugalen Drehbewegungen nach Außen gedrückt, wo sie über den oben beschriebenen Zwischenraum abgesaugt werden. Durch einen solchen Strömungsverlauf wird das wichtige Gleichgewicht zwischen Luft- bzw. Gaszuführung und Absaugung hergestellt und die Verhinderung eines Verlusts von Luft oder Gas durch die Zugangsöffnung 14 in der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10, die während der Bearbeitung des Patientenauges 110 durch das UVL-LVC-System 50 in diesem Ausführungsbeispiel fast vollständig durch ein Abdeckelement 20 verschlossen ist, effektiv garantiert, und zugleich werden die Prozess-Abprodukte (Debris) effektiv abtransportiert.
In den Fig. 14a und 14b ist eine alternative Gasdynamik mit zur Hornhaut 111 des Patientenauges 110 parallelem Strömungsverlauf in einem achten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktinterfacesystems 1 dargestellt, wobei die Fig. 14a dies in einer Seitenansicht (SA) und die Fig. 14b in einer Ansicht von oben (AO) zeigt.
In der Ansicht von Oben ist dabei ein doppelwandigen Trichter für eine Umsetzung einer horizontalen laminaren Strömung zu erkennen, der zwischen der konischen Wandung 11 des Kontaktinterface 10 und der Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung 30 oder dem Kontaktinterface-Adapter 40 gebildet wird. Zwischen beiden befindet sich zwei bevorzugt über die gesamte Höhe des Kontaktinterface 10 verlaufende Kammertrennwände 35, die an sich gegenüberliegenden Seiten des doppelwandigen Trichters angeordnet sind. Dadurch werden zwei Kammern 37 gebildet, von denen die eine zum Einströmen und die andere zum Absaugen von Luft oder einem anderen Gas durch entsprechende Anschlüsse 25 an den Kammern 37 eingesetzt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel eines Kontaktinterfacesystems 1 wird also ein laminar senkrecht zur optischen Achse 190 durchströmter Trichter gebildet. Die Luft wird über eine Zuleitung 25 in den doppelwandigen Trichter gebracht. Dieser doppelwandige Trichter weist auf seiner Innenseite, also bevorzugt in der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwand, sofern eine solche eingesetzt wird (mit einem entsprechend angepassten, i.d.R. wesentlich kürzerem Kontaktinterface- Adapter) oder aber im Kontaktinterface-Adapter 40 bevorzugt zumindest über einen Teil dieser Flächen in geeigneten Abständen Perforationen 36 auf. Die Kammertrennwände 35 trennen den Trichter in zwei symmetrische Hälften - also in zwei Kammern 37 - auf. In der ersten Kammer 37, über die die Luft oder das Gas einströmt, wird ein Überdruck aufgebaut, in der zweiten, gegenüberliegenden Kammer 37 wird ein Unterdrück erzeugt. Durch Wahl der Perforationsgröße und die Abstände der Perforationen 36 lässt sich ein gleichmäßiges Strömungsmuster erzeugen.
Vorteil einer solchen Ausführung ist ein laminarer Luftstrom, der den Abtrag effektiv abtransportiert, ohne Zonen mit Partikelansammlung in Wirbeln zu generieren. Der Abtransport geschieht im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Plume und der Ausbreitungsrichtung des Ablationslasers, womit Verschmutzungen schnell und effizient aus der Ablationszone abtransportiert werden.
Der Bereich des Instrumentenzugangs, also die Zugangsöffnung 14 in der konischen Wandung 11 des Kontaktinterfaces 10 soll in dieser Ausführung im Bereich einer der Kammertrennwände 35 liegen, also zwischen Zu- und Ableitung, da hier das Strömungsfeld näherungsweise tangential zur Trichterwand fließt und die Abdeckung des Instrumentenzuganges kaum Verwirbelungen einträgt.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Zahl und der Durchmesser der Perforationen 36 angepasst, um in bestimmten Arealen einen stärkeren Luftstrom zu realisieren. Diese Areale sind vorzugsweise angepasst auf die Ausbreitung des Plumes, so dass Ansammlungen von Prozess-Abprodukten effizient vermieden werden, oder alternativ oder ergänzend im Bereich der Hornhautoberfläche des Patientenauges 110 die Gewebetemperaturen und die Hydratation mittels der Zuluft zu steuern.
Ganz allgemein ist zu den Strömungsverhältnissen und Druckverläufen zu sagen, dass in der Ablationszone die Strömungsgeschwindigkeit senkrecht zur Plume- Ausbreitung größer 2,5m/s, vorzugsweise 5m/s und besonders bevorzugt größer als 10m/s betragen sollte.
Der Volumenstrom sollte im Bereich 2,5 bis 101/s (entspricht 10 m/s) liegen. In der Ausführung als laminar horizontal durchströmter Trichter bedeutet dies eine Druckbeaufschlagung von 10 bis 20 mBar in der Zuleitung, in Ausführungen, in denen ein „Mini-Zyklon“ erzeugt werden soll, sollte die Druckbeaufschlagung noch höher sein, da in diesen Ausführungsformen mehr Reibung erzeugt wird.
Wegen des zu erwartenden Druckverlusts über den Verlauf von Rohrleitungen werden ggf. Rohre bzw. Zuleitungen mit Durchmessern von ca > 20mm eingesetzt, um die Luft zu transportieren.
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 Verfahrensmerkmale bezogene Beschreibung einer Vorrichtung gilt bezüglich dieser Merkmale analog für das entsprechende Verfahren, während Verfahrensmerkmale entsprechend funktionelle Merkmale der beschriebenen Vorrichtung darstellen.

Claims

Patentansprüche
1. UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur (UVL-LVC-System) (50), das eine Grundeinheit (52) und einen Applikationsarm (55) aufweist, an dessen distalem Ende ein Anwendungsteil (60) mit einer Laseraustritts-Apertur (65) angeordnet ist, umfassend
- eine UV-Laserquelle, die eine bevorzugt gepulste Laserstrahlung emittiert,
- ein Scansystem zum lateralen Scannen der Laserstrahlung in x- und y- Richtung sowie bevorzugt auch senkrecht dazu in z-Richtung,
- eine Steuereinheit,
- eine Abbildungsoptik für die Fokussierung der bevorzugt gepulsten Laserstrahlung auf die Flornhaut (111) eines Patientenauges (110), wobei auf dem Anwendungsteil (60) ein Kontaktinterface-Adapter (40) angeordnet ist, dessen Achse koaxial verläuft zur optischen Achse des Anwendungsteils (60) an dessen Laseraustritts-Apertur (65), und der Kontaktinterface-Adapter (40) eingerichtet ist, ein Kontaktinterface (10) so aufzunehmen, dass das Kontaktinterface (10) zum Kontaktinterface-Adapter (40) beliebig drehbar und fixierbar ist.
2. UVL-LVC-System (50) nach Anspruch 1, dessen Kontaktinterface-Adapter (40) schwimmend im Anwendungsteil (60) des Applikationsarms (55), bevorzugt ein artikulierter Arm, gelagert ist.
3. UVL-LVC-System (50) nach Anspruch 1 oder 2, das einen Drucksensor und/oder einen Wegaufnehmer zwischen dem Kontaktinterface-Adapter (40) und dem Anwendungsteil (60) aufweist.
4. UVL-LVC-System (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das eine Abbildungsoptik umfasst, die eine Mikroskop-Optik für die Fokussierung der bevorzugt gepulsten Laserstrahlung auf die Hornhaut eines Patientenauges (110) aufweist, deren optische Öffnung so gestaltet ist, dass ein Akzeptanzwinkel für durch das UVL-LVC-System (50) erfassbare Rückreflexe XMax von größer 15°, bevorzugt größer 25° und besonders bevorzugt von größer oder gleich 37° erreichbar ist.
5. UVL-LVC-System (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren optische Öffnung größer 50mm, bevorzugt größer oder gleich 60mm und dessen Arbeitsabstand kleiner 50mm, bevorzugt kleiner oder gleich 40mm ist.
6. UVL-LVC-System (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das des Weiteren ein transparentes Schutzelement (66), insbesondere ein Schutzglas, hinter der Laseraustritts-Apertur (65) des Anwendungsteils (60) des Applikationsarms (55) aufweist.
7. Kontaktinterface (10) zur Positionierung und Fixierung eines Patientenauges an ein UVL-LVC-System (50), das eine konische Wandung (11) und einen Saugring (12) zum Ansaugen an ein Patientenauge (110) mittels Unterdrucks aufweist, jedoch kein optisches Element, insbesondere kein Linsenelement umfasst.
8. Kontaktinterface (10) nach Anspruch 7, dessen konische Wandung (11) eine Zugangsöffnung (14) aufweist, die einen Zugang zum Patientenauge (110) während dessen Fixierung an einem UVL-LVC-System (50) ermöglicht.
9. Kontaktinterface (10) nach Anspruch 8, das ein Abdeckelement (20) zur reversiblen Verschließbarkeit der Zugangsöffnung (14) aufweist.
10. Kontaktinterface (10) nach Anspruch 9, dessen Abdeckelement (20), bevorzugt mittels einer Klip-Mechanik, rotierbar auf einer Außenseite der konischen Wandung (11) derart angeordnet ist, dass die Zugangsöffnung (14) durch Drehen des Abdeckelements (20) in einen ersten Zustand zumindest weitestgehend abgedeckt ist bzw. in einen zweiten Zustand weitestgehend geöffnet ist.
11. Kontaktinterface (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, das an seinem dem Patientenauge (110) zugewandten Ende eine Flap-Ablage (15) aufweist.
12. Kontaktinterface (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, das des Weiteren eine Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung (30) aufweist, die vorzugsweise im konstanten Abstand zur konischen Wandung (11) des Kontaktinterfaces (10) verläuft und eingerichtet ist, auf einem Kontaktinterface-Adapter (40) des UVL-LVC-Systems (50) fixiert zu werden.
13. Kontaktinterface (10) nach Anspruch 14, dessen Kontaktinterface-Adapter- Zwischenwandung (30) mit der konischen Wandung (11) des Kontaktinterfaces (10) an deren oberer dem Patientenauge (110) abgewandten Seite über Randelemente (13, 33) miteinander verklebt ist.
14. Kontaktinterfacesystem (1) zur Positionierung und Fixierung eines Patientenauges (110) an ein UVL-LVC-System (50), das einen Kontaktinterface-Adapter (40) und ein Kontaktinterface (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 13 umfasst, wobei der Kontaktinterface-Adapter (40) auf einem Anwendungsteil (60) des Applikationsarmes (55) des UVL-LVC-Systems (50) mit einer Laseraustritts-Apertur (65) so anordenbar ist, dass dessen Achse koaxial verläuft zur optischen Achse (61) des Anwendungsteils (60) an dessen Laseraustritts-Apertur (65), das Kontaktinterface (10) auf ein Patientenauge (110) aufsetzbar und dort fixierbar ist, und das Kontaktinterface (10) zum Kontaktinterface-Adapter (40) beliebig drehbar und fixierbar ist.
15. Kontaktinterfacesystem (1) nach Anspruch 14,
- das einen Anschluss (25) zur Verbindung mit einer Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks im Saugring (12) zur Fixierung an Patientenauge (110) aufweist, der am Kontaktinterface (10) angeordnet ist, und
- das einen Anschluss (25) zur Absaugung von Luft oder einem anderen Gas aus seinem Innenraum aufweist, der bevorzugt am Kontaktinterface (10) angeordnet ist.
16. Kontaktinterfacesystem (1) nach Anspruch 14 oder 15,
- das einen Anschluss (25) zur Verbindung mit einer Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks zur Fixierung des Kontaktinterfaces (10) am Kontaktinterface-Adapter (40) aufweist, der bevorzugt am Kontaktinterface-Adapter (40) angeordnet ist, oder - ein mechanisches Dreh- und Fixiersystem zum Drehen und Fixieren des Kontaktinterfaces (10) auf dem Kontaktinterface-Adapter (40) aufweist.
17. Kontakti nterfacesystem (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
- das einen Anschluss (25) zur Zuführung von Luft oder einem anderen Gas aufweist, der bevorzugt am Kontaktinterface-Adapter (40) angeordnet ist, wobei diese Zuführung vorzugsweise eingerichtet ist, dabei eine Reinigung, Sterilisierung,
Kühlung und/oder Hydrierung der Luft oder des anderen Gases zu gewährleisten.
18. Kontaktinterfacesystem (1) nach Anspruch 16 oder 17,
- dessen Kontaktinterface (10) eine erste konische Wandung (11) mit einem ersten oberen und einen ersten unteren Durchmesser aufweist, und dessen Kontaktinterface-Adapter (40) eine zweite konische Wandung (41) mit einem zweiten oberen und einem zweiten unteren Durchmesser aufweist, die kleiner als die ersten Durchmesser sind, so dass beide Wandungen (11, 41) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen,
- wobei eine Zuführung oder Absaugung der Luft oder des anderen Gases zentral durch die zweite konische Wandung (41) des Kontaktinterface-Adapters (40) und eine Absaugung oder Zuführung der Luft oder des anderen Gases zwischen erster (11) und zweiter (41) konischer Wandung eingerichtet ist, und bevorzugt so eingerichtet ist, dass ein zykloidischer Strömungsverlauf entsteht, wenn das Kontaktinterface (10) an UVL-LVC-System (50) und Patientenauge (110) fixiert ist.
19. Kontaktinterfacesystem (1) nach Anspruch 18, dessen Zuführung der Luft oder eines anderen Gases eine Druckbeaufschlagung von größer 10mbar, bevorzugt jedoch von größer 20mbar aufweist.
20. Kontaktinterfacesystem (1) nach Anspruch 16 oder 17, das zwei einander gegenüberliegende und im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Kontaktinterfaces (10) verlaufende Kammertrennwände (35) zwischen der konischen Wandung (11) und der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung (30) oder dem Kontaktinterface-Adapter (40) enthält, die den Raum zwischen der konischen Wandung (11) und der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung (30) oder dem Kontaktinterface-Adapter (40) in zwei Kammern (37) teilen, wobei die erste Kammer einen Anschluss zur Zuführung von Luft oder einem anderen Gas und die zweite Kammer einen Anschluss zur Absaugung von Luft oder einem anderen Gas aufweist, und wobei vorzugsweise die Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung (30) oder der Kontaktinterface-Adapter (40) zumindest über einen Teil ihrer bzw. seiner Fläche Perforationen (36) aufweist.
21. Kontakti nterfacesystem (1) nach Anspruch 20, dessen Perforationen (36) auf der Kontaktinterface-Adapter-Zwischenwandung (30) oder dem Kontaktinterface-Adapter (40) in Anzahl und Durchmesser so angepasst sind, dass der Luftstrom im Kontaktinterfacesystem (1) modellierbar ist, insbesondere stärkere und schwächere Luftstrom-Bereiche aufweist.
22. Kontaktinterfacesystem (1 ) nach Anspruch 20 oder 21 , in dem in einer augennächsten Zone Strömungsgeschwindigkeiten senkrecht zur Plume-Ausbreitung größer 2,5m/s, vorzugsweise größer 5m/s und besonders bevorzugt größer als 10m/s ermöglichbar sind.
23. Kontaktinterfacesystem (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 22, das weiterhin ein transparentes Schutzelement (66) für die Geräteoptik, insbesondere ein Schutzglas, aufweist, das im Kontaktinterface-Adapter (40) so angeordnet ist, dass die vom UVL-LVC-System (50) ausgesendete Laserstrahlung hindernisfrei hindurchtreten kann.
24. UVL-LVC-System (50), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das eingerichtet ist, ein Kontaktinterface (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 13 aufzunehmen und/oder ein Kontaktinterfacesystem (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 23 aufweist.
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