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Die
Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Markierung von Koagulationsstellen
auf einer Retina mittels einer Lichtquelle sowie mit einem System
zur Koagulation der Retina zur Durchführung eines solchen
Verfahrens.
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Die
Verwendung von fokussiertem Licht einer axialen Hochdrucklampe zur
Behandlung verschiedener Erkrankungen der Netzhaut, beispielsweise
der diabetischen Retinopathie, mit Hilfe der Lichtkoagulation ist
seit Jahrzehnten bekannt. Bei der Lichtkoagulation wird heutzutage
mittels eines Laserstrahls die Netzhaut erwärmt beziehungsweise koaguliert,
indem die Energie des Laserstrahls durch den dunklen Farbstoff im
Pigmentepithel innerhalb der Netzhaut absorbiert wird. Dadurch wird
der Stoffwechsel auf die noch gesunden Bereiche der Netzhaut fokussiert.
Außerdem werden biochemische Kofaktoren stimuliert. Der
Krankheitsverlauf wird so deutlich verlangsamt oder gestoppt.
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Problematisch
ist hierbei jedoch, dass auch erhaltungswürdiges Gewebe,
insbesondere die in Strahlrichtung vor dem retinalen Pigmentepithel
befindliche Photorezeptorenschicht, zerstört wird. Deshalb
wurden Lösungen erdacht, bei denen die Zerstörung
dieses erhaltungswürdigen Gewebes minimiert wird, indem
bei Erreichen einer definierten Temperatur im Koagulationspunkt
die lokale Behandlung abgebrochen wird. Dies erfolgt durch ein temperaturgesteuertes
Koagulationssystem mit einem kontinuierlichen Koagulationslaser
und einem gepulsten Messlaser sowie einem Detektor, einer Steuerungseinrichtung
und einem Unterbrecher. Der Koagulationslaser ist dabei so eingerichtet,
dass ein Koagulationsstrahl emittiert wird und der Messlaser im
Zielgebiet des Koagulationslasers ein temperaturabhängiges
Messsignal für den Detektor generiert. Der Detektor weist dabei
einen Temperatursensor auf, der ein Sig nal detektiert, das Rückschlüsse
auf die Temperatur im Koagulationspunkt zulässt. Das vom
Detektor detektierte Signal wird an die Steuerungseinrichtung weitergeleitet,
die bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur den Unterbrecher
aktiviert, so dass der Strahl des Koagulationslasers unterbrochen
wird.
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Regelmäßig
werden die einzelnen Koagulationspunkte manuell vom Operator eingerichtet
und der Koagulationsstrahl von diesem einzeln ausgelöst.
Da dies sehr zeitaufwendig ist und der Erfolg der Behandlung stark
von den Fähigkeiten des Operators abhängt, wurde
beispielsweise in der
WO 2007/035855
A2 vorgeschlagen, ein System und ein Verfahren vorzusehen,
bei dem ein Pattern von Koagulationspunkten zur Verfügung
gestellt wird, aus denen der Operator vorab auswählen und
die verschiedenen Pattern auch miteinander kombinieren kann. Als
Pattern werden dabei zweidimensionale Anordnungen von Koagulationspunkten
angesehen, die beispielsweise eine Matrix von 2 × 2, 3 × 3,
4 × 4, 5 × 5 usw. aufweisen, wobei die Abstände
von zueinander benachbarten Koagulationspunkten gleichbleibend sind.
Dieser Stand der Technik stellt auch andere zweidimensionale Patterns
für Koagulationspunkte zur Verfügung, wie beispielsweise
Anordnungen auf einem Kreis bzw. auf konzentrischen Kreisen, elliptische
und sektorförmige Anordnungen.
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Solche
festen Pattern regulärer Geometrie sind jedoch nachteilig,
da sie häufig nicht den morphologischen Gegebenheiten der
physiologischen Anomalien entsprechen. Deshalb ist häufig
ein Nachkoagulieren mit einem zweiten oder dritten Koagulationsmuster
bis hin zur eigentlich durch ein solches Verfahren zu überwindenden
Einzelschuss-Koagulation notwendig, um eine vollständig
wirksame Panretinale Photokoagulation wirksam ausführen
zu können. Außerdem wird zwar durch den genannten Stand
der Technik die Möglichkeit gegeben, ein großflächiges
Muster zu erzielen, was zu einer Erhöhung der Behandlungsgeschwindigkeit
führt, allerdings ergibt sich hierbei auch das Risiko einer Über-
bzw. Unterkoagulation durch den veränderlichen Fokus aufgrund
der Netzhautkrümmung bzw. variierenden Absorptionsverhaltens
der vorliegenden okularen Medien.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, bei möglichst hoher Behandlungsgeschwindigkeit
eine Laserbehandlung, vorzugsweise Netzhautkoagulation oder Laser-Trabekuloplastie,
besonders bevorzugt eine optimierte Panretinale Photokoagulation
zu ermöglichen, bei der nur pathologische Areale, gesunde
Areale jedoch nicht, koaguliert werden. Hierzu soll zum einen für
den Operator sichtbar vor der Behandlung die Markierung von Koagulationsstellen mittels
eines Verfahrens gewährleistet werden und zum anderen ein
System zur Koagulation, mit dem eine solche Markierung durchgeführt
werden kann, zur Verfügung gestellt werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Markierung von Koagulationsstellen
auf einer Retina mittels einer Lichtquelle mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Hierbei erfolgt eine Projektion einer seriellen
Spotsequenz der Lichtquelle aus einer sequentiellen, eindimensionalen
Abfolge von Einzel-Spots auf die Retina mittels einer Strahlablenkeinheit,
wobei die Einzel-Spots die Koagulationsstellen bezeichnen. Damit
wird dem Operator vorab, also bevor die tatsächliche Koagulation
erfolgt, angezeigt, an welchen Stellen die Koagulation erfolgen soll.
Dadurch, dass eine Bestätigung der Abfolge dieser Einzel-Spots
abgewartet wird, die mittels einer Eingabe eines Bestätigungssignals
erfolgt, wird verhindert, dass Koagulationsstellen bearbeitet werden, die
ausgespart werden sollten, beispielsweise weil sie gesundes Gewebe,
betreffen. Erfindungsgemäß wird nach dem Vorliegen
der Bestätigung der Abfolge der Einzel-Spots eine Neuberechnung
einer automatisierten Schrittfolge mit einer weiteren seriellen
Spotsequenz und Projektion derselben auf die Retina durchgeführt.
Durch die Verwendung einer sequentiellen, eindimensionalen Abfolge
von Einzel-Spots, die automatisch kreiert werden, wird eine bedeutende
Geschwindigkeitszunahme im Gegensatz zur händischen Bestimmung
dieser Einzel-Spots durch den Operator erzielt. Im Gegensatz zu
der sehr komplexen zweidimensionalen und großflächigen
Pattern-Zurverfügungstellung hat das erfindungsgemäße
Verfahren den Vorteil, dass für jede einzelne sequentielle,
eindimensionale Abfolge eine Bestätigung durch den Operator
erfolgen muss, um daran anschließend – was nicht
Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens ist – die
Koagulation an diesen Stellen durchzuführen. Somit kann
vermieden werden, dass gesundes Gewebe koaguliert wird und nur solche
Koagulationsstellen akzeptiert werden, die tatsächlich
für den Heilungsprozess nötig sind. Durch die
erfindungsgemäße Wiederholung der vorgenannten
Schritte besteht die Möglichkeit, in kurzer Zeit einen
großen Bereich auf der Retina mit Koagulationspunkten zu
kennzeichnen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die sequentielle,
eindimensionale Abfolge von Einzel-Spots äquidistante Abstände
aufweist, deren Verlauf gerade oder gekrümmt sowie stetig
oder unterbrochen ist. Durch die verschiedenen angegebenen Möglichkeiten
der Platzierung der Einzel-Spots kann den Gegebenheiten hinsichtlich der
pathologischen Bereiche der Retina sowie der vorliegenden okulären
Medien, wie beispielsweise Hornhautverkrümmung oder andere
Fehlsichtigkeiten des zu behandelnden Auges, Rechnung getragen werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die zeitliche Abfolge der Spotsequenz zwischen 1 ns und 5 s liegt,
bevorzugt zwischen 1 μs und 1 s, besonders bevorzugt zwischen
40 ms und 0,5 s. Die vorgenannten zeitlichen Ober- und Untergrenzen
sind vorteilhaft, um eine zügige Durchführung
des Verfahrens bei gleichzeitig guter Überwachung durch
den Operator zu gewährleisten.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
eine automatisierte Schrittfolge eine äquidistante Translation
und/oder Rotation vorgibt. Dadurch kann eine Vielzahl von Mustern,
die sich aus einem sehr einfach gelagerten Grundmuster, nämlich
der sequentiellen, eindimensionalen Abfolge, herleiten lassen, erzeugt
werden. Auch hierdurch ist es möglich, die individuellen
Gegebenheiten der zu behandelnden Retina in Betracht zu ziehen.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Lichtquelle Laserlicht, insbesondere im roten Bereich, abstrahlt.
Die Verwendung von Laserlicht im roten Bereich hat den Vorteil,
dass dies zu Einzel-Spots führt, die vom Operator gut auf
der Retina erkannt werden können.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
eine aktive Einflussnahme des Operators durch Variation einer oder
mehrerer Laserparameter vor der Bestätigung der nächsten Spotsequenz
erfolgt. Dadurch kann eine optimale Einstellung der benötigten
Parameter in möglichst kurzer Zeit erreicht werden, ohne
dass der Operator abwarten muss, bis ihm vom System die gerade benötigte
Spotsequenz angezeigt wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Bestätigung mittels eines Joysticks, einer Spracherkennung
oder eines Fußschalters, insbesondere eines multimodalen Fußschalters,
erfolgt. Mittels der genannten Vorrichtung kann eine einfache und
genaue Eingabe zur Bestätigung der vom System vorgeschlagenen
Abfolge von Einzel-Spots durch den Operator erfolgen.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Bestätigung erst nach Änderung der Positionen
der neuberechneten Spotsequenz erfolgt. Dadurch kann den individuellen
Gegebenheiten der zu behandelnden Retina besonders gut entsprochen
werden, da einzelne der Abfolgen von Einzel-Spots, die vom System
vorgeschlagen werden, abgelehnt werden können, so dass
an den nicht gewollten Stellen keine Koagulation erfolgt, sondern
nur an neu berechneten Einzel-Spots, die die Voraussetzungen für
eine gewollte Koagulation erfüllen.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der Abstand der nächsten Spotsequenz von der vorherigen
Spotsequenz zwischen dem Null- und Zehnfachen des Spotdurchmessers,
besonders bevorzugt zwischen dem 0,8- und 1,5-fachen des Spotdurchmessers
des ersten Einzel-Spots der vorherigen Spotsequenz liegt. Dadurch
ist eine Variation möglich, die von einer Überlagerung
der Spots – also einer Vergrößerung der Spotfläche – bis
zu einem Abstand, der genügend Raum zwischen den Einzel-Spots
lässt, reicht. Eine gute individuelle Behandlung der Retina
ist damit möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
eine Änderung des Abstands der Startposition, der Orientierung,
der Länge, des Inner-Sequenz-Abstands, der Art der Spotsequenz,
der Rotation, der Translation und/oder der Schrittlänge
der Spotsequenz bezogen auf die vorhergehende Spotsequenz durch
einen Operator und/oder aufgrund von vorher gewonnenen Untersuchungsdaten
der Retina erfolgt. Durch diese sehr umfassende Möglichkeit,
die Einzel-Spots zu ändern – sowohl in ihrer einzelnen
Ausgestaltung als auch in ihrer räumlichen Anordnung zueinander –,
wird wiederum die bestmögliche Behandlung nur an den nötigen
Stellen ermöglicht. Dadurch, dass die konkrete Bestimmung
und Festlegung der oben genannten Merkmale der Spotsequenz aufgrund
vorher gewonnener Untersuchungsdaten der Retina möglich
ist, kann eine vollständig automatisierte und auf die gerade
behandelte Retina angepasste Koagulation ausschließlich
an den tatsächlich notwendigen Stellen automatisch durchgeführt
werden. Unter dem Inner-Sequenz-Abstand wird verstanden, dass der
Abstand zwischen zwei benachbarten Einzel-Spots innerhalb der Sequenz
nicht konstant gehalten wird, sondern sich dieser von Einzel-Spot
zu Einzel-Spot verändert.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
eine Temperaturbestimmung des Einzel-Spots während des
Einsatzes eines Therapiestrahls erfolgt. Damit wird erreicht, dass
nur eine kurzzeitige Koagulation des retinalen Pigmentepithels realisiert
wird, ohne dabei die darüberliegende Photorezeptorenschicht
zu schädigen. Bevorzugt wird dabei der Therapiestrahl abgeschaltet,
wenn eine vorbestimmte Temperatur erreicht wird, die insbesondere
für alle Einzel-Spots gleich ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Einzel-Spots die Koagulationsstellen umranden. Hiermit kann
der Operator genau sehen, wie das Behandlungsgebiet, das einer Koagulation
durch den Therapiestrahl unterzogen werden soll, aussieht und ob
eine Koagulation wirklich über das gesamte Gebiet stattfinden
soll.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein System zur Koagulation der Retina zur
Durchführung eines oben angegebenen Verfahrens mit den
Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Mittels der bildgebenden
Diagnoseeinheit kann der Operator vor Durchführung der Koagulation
erkennen, an welcher konkreten Stelle der Retina diese durchgeführt
werden soll, da damit die vom Pilotstrahl markierten Spotsequenzen
betrachtet werden können. Der Therapiestrahl dient zur Koagulation
der Koagulationsstellen, die vorab mit dem Pilotstrahl markiert
wurden. Sowohl Therapiestrahl als auch Pilotstrahl werden anhand
einer Strahlablenkeinheit so gesteuert, dass die Spotsequenzen des
Pilotstrahls auf die Retina projiziert werden und nach Freigabe
durch die Bestätigung mittels Bestätigungssignals
der Therapiestrahl an den gekennzeichneten Einzel-Spots die Koagulation
durchführt. Das gesamte Verfahren wird durch eine elektronische
Steuerungseinheit gesteuert, die insbesondere die Auslösung
des Therapiestrahls, sowie die Strahlablenkung innerhalb der Strahlablenkungseinheit
steuert. Das Ganze geschieht über ein Software-Interface.
Mittels der interaktiven Schnittstelle erfolgt die Bestätigung
mittels des Bestätigungssignals, das nötig ist,
um den Therapiestrahl auszulösen, nachdem mittels des Pilotstrahls
die Markierung der Einzel-Spots der Koagulationsstellen dem Operator angezeigt
wurde.
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Bevorzugt
ist die bildgebende Diagnoseeinheit eine Laserspaltlampe, eine Funduskamera
oder ein Scanning Laser Opthalmoskop.
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Als
Therapiestrahl eignet sich eine ganze Reihe von Lichtquellen, wie
beispielsweise LEDs, Superlumineszenzdioden, Gasentladungslampen und
insbesondere Laser. Bevorzugt wird dabei ein Multiwellenlängenlaser
verwendet, der im sichtbaren Bereich verschiedene Farben emittieren
kann. Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen Farben um Grün,
Gelb und Rot. Darüber hinaus wird auch noch bevorzugt,
wenn der Multiwellenlängenlaser im nahen Infrarotbereich
emittiert. Durch die angegebenen verschiedenen Wellenlängen
ist es möglich, verschiedene Koagulationstiefen zu erreichen.
Im grünen Wellenlängenbereich (von 514–550
nm) erfolgt nämlich die höchste Absorption durch
das Photopigment Melanin; im gelben Spektralbereich (550–580 nm)
wird die höchste Absorption des Blutfarbstoffes Hämoglobin
erreicht; dagegen erfolgt eine Koagulation bei hoher Eindringtiefe
anhand der roten Wellenlängen (630–690 nm) oder
mittels einer Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich (beispielsweise
bei 810 nm).
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der Pilotstrahl eine Laserdiode ist, die vorzugsweise im roten Bereich
strahlt. Die dadurch entstehenden Markierungen auf der Retina sind – wie
oben schon ausgeführt – durch den Operator gut
zu erkennen.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Strahlenablenkeinheit den Pilotstrahl und den Therapiestrahl
koaxial auf die Retina abbildet. Dadurch wird gewährleistet,
dass die Koagulation mittels des Therapiestrahls an exakt der Position
stattfindet, die vorab durch den Pilotstrahl dem Operator angezeigt
wurde und die dieser mittels eines Bestätigungssignals
freigegeben hat. Dadurch wird vermieden, dass die Retina an Stellen
koaguliert wird, an denen dies nicht erfolgen sollte, weil dort
beispielsweise noch intaktes Gewebe gegeben ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Strahlablenkeinheit bewegliche Linsen, Spiegel oder diffraktive
Strahlteiler im Strahlengang aufweist. Dies sind im Stand der Technik
gut bekannte zuverlässig arbeitende Vorrichtungen zur Strahlablenkung.
Bevorzugt erfolgt die Steuerung der Linsen oder Spiegel über
Motoren, insbesondere handelt es sich dabei um galvanometrisch getriebene
Spiegel, Piezo-Scanner oder Mikrospiegel-Arrays.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Steuerungseinheit ein Mikro-Controller ist, der mindestens eine
Eingabe- und eine Ausgabeschnittstelle aufweist und der programmierbar
ist. Damit ist es möglich, vorab ermittelte Werte über
die zu behandelnde Retina sowie die vorliegenden okulären
Medien in die Steuerungseinheit einzugeben, so dass diese die individuell
für die gerade anstehende Behandlung nötigen Daten
kennt und somit die jeweilige Abfolge von Einzel-Spots auf die konkret
vorliegenden Gegebenheiten einstellen kann. Dadurch wird es regelmäßig
nicht notwendig sein, dass der Operator die Freigabe der ihm angezeigten
Abfolge von Einzel-Spots verweigert und das System eine alternative
Abfolge berechnen und dem Operator anzeigen muss. Vielmehr wird
der Operator jede der angezeigten Abfolgen freigeben können, was
zu einer Beschleunigung der Behandlung sowie einer Steigerung der
Zuverlässigkeit der Behandlung führt.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
zusätzlich ein Unterbrecher vorhanden ist, der zumindest
einen bestimmten Wellenlängenbereich des Therapiestrahls
an der Koagulationsstelle nicht auftreffen lässt. Wie oben
schon ausgeführt, kann durch die Verwendung verschiedener
Wellenlängen die Eindringtiefe der Strahlung des Therapiestrahls
und somit der Koagulation gesteuert werden. Der Unterbrecher dient
somit dazu, an einem vorgegebenen Einzel-Spot oder auch an einer ganzen
Abfolge von Einzel-Spots verschiedene Eindringtiefen des Therapiestrahls
vorzugeben. Bevorzugt kann es sich bei dem Unterbrecher um ein Filter handeln,
das in den Therapiestrahl einbringbar ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der Unterbrecher eine Vorrichtung ist, die den Therapiestrahl abschaltet,
insbesondere in Form einer Blende in dem Bereich, durch den der
Therapiestrahl hindurchgeht. Damit kann die Koagulation insgesamt
beendet werden und nicht nur selektiv in einer oder verschiedenen
Tiefen, wie dies bei dem vorbeschriebenen Filter der Fall ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
es zusätzlich eine Temperaturbestimmungsvorrichtung aufweist
zur Bestimmung der Temperatur der Koagulationsstelle während
der Therapiestrahl auf diese gerichtet ist. Wie oben schon ausgeführt,
kann damit die über dem zu behandelnden Pigmentepithel
angeordnete Photorezeptorschicht von Schädigung ausgeschlossen
werden. Bevorzugt erfolgt die Temperaturbestimmung mittels eines
Detektors innerhalb der Temperaturbestimmungsvorrichtung, der Druckwellen
erfasst, die von der Koagulationsstelle stammen. Dadurch, dass die
Temperaturbestimmungsvorrichtung mit dem Unterbrecher verbunden
ist, kann sofort bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur der Therapiestrahl
abgeschaltet werden, so dass die oben angegebene Wirkung, dass die
Photorezeptorenschicht nicht geschädigt wird, erzielt wird.
Hierbei kann neben der unmittelbaren Verbindung der Temperaturbestimmungsvorrichtung
mit dem Unterbrecher auch eine mittelbare Verbindung über
die Steuerungseinheit vorgesehen sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das System vorbereitet ist, jeden Einzel-Spot der seriellen Spotsequenz
mit einer individuellen Größe, Form, Wellenlänge
und Dauer durch den Therapiestrahl zu bestrahlen. Auch damit kann
jede Stelle der Retina individuell behandelt werden. Mittels der
Größe und Form kann der an der jeweiligen Stelle
sich befindliche Behandlungsbereich genau auf die benötigte
Größe und Form eingestellt werden. Mittels der
Wellenlängeneinstellung kann eine bestimmte Tiefe der Koagulation
innerhalb der Retina erreicht werden, wie dies oben schon beschrieben
wurde. Somit ist über die gesamten Koagulationsstellen
eine tiefenmodulierte Laserkoagulation möglich. Durch die
Einstellung der Dauer kann die Temperatur der einzelnen Koagulationsstellen
variiert werden, was den Koagulationsgrad der Retina nach sich zieht.
Somit ist über die gesamten Koagulationsstellen eine Koagulationsgrad-modulierte
Laserkoagulation möglich. Die Größe der
Einzel-Spots kann in einem großem Bereich variiert werden,
bevorzugt liegen die Durchmesser im Bereich zwischen 50–1000 μm.
Die Größe der Einzel-Spots kann dabei innerhalb
einer Abfolge von Einzel-Spots (die insbesondere als eine gerade
Linie ausgebildet sein kann) oder auch durch eine Änderung
der Größen der Einzel-Spots von Linie zu Linie
moduliert werden.
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Neben
der möglichst homogenen Lasertherapie der Retina mit einem
vorbestimmten äquidistanten Raster, einer vorbestimmten
gleiche Temperatur und einer vorbestimmten gleichen Behandlungstiefe
infolge der eingesetzten Wellenlänge ist mit einem erfindungsgemäßen
System, das einen monochromatischen Laser oder ein polychromatisches
Lasersystem, ein ophthalmologisches Scansystem und ein Temperaturmeßsystem
aufweist, auch eine mehrdimensionale Modulation des Behandlungsgrades der
Retina möglich. Damit kann z. B. ein gleicher therapeutischer
Nutzen beim Patienten entstehen, ohne dass übermäßig
große A reale der Retina vollständig koaguliert
werden müssen und damit für das Sehvermögen
verloren gehen. Gleichzeitig wird jedoch ein Ablösen der
Retina und damit ein verschärfter Krankheitsverlauf vermieden.
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Das
wird z. B. dadurch möglich, dass in einem groben Raster
klassische Koagulationsspots gesetzt werden und in den Zwischenräumen
subkoagulativ ohne Schädigung der Photorezeptoren gearbeitet
wird. Dabei ist diese Arbeitsweise sowohl zeilenweise oder auch
innerhalb eines Patterns möglich.
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Eine
selektive Retina-Therapie kann auf der Basis von μ-Sekunden-Laserimpulsen
erfolgen. Dabei wird die selektive Absorption des insbesondere grünen
Laserlichts innerhalb des retinalen Pigmentepithels genutzt und
sorgt mittels der zeitlich begrenzten Exposition im μ-Sekunden-Zeitbereich
dafür, dass innerhalb der thermischen Relaxationszeit nahezu
die gesamte Wärme im selektiv absorbierenden Pigmentepithel
verbleibt und nicht in die Photorezeptorschicht gelangt. Damit wird
das geschädigte Pigmentepithel zur Regeneration angeregt,
ohne sichtbare Schäden auf dem Fundusbild erkennen zu können.
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Eine
andere selektive Retinatherapie erfolgt flächig mit Hilfe
eines gescannten CW-Laserstrahls. Dabei wird die Expositionszeit
durch die Scangeschwindigkeit entsprechend innerhalb der thermischen
Relaxationszeit begrenzt.
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Bei
einer geregelten selektiven Retinakoagulation werden unterschiedliche
Absorptionseigenschaften im retinalen Pigmentepithel und unterschiedliche
lokale Transmissionen der okulären Medien berücksichtigt.
Damit können lokal unterschiedliche Schädigungszonen
des retinalen Pigmentepithels behandelt werden.
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Als
Temperaturmesssystem wird beispielsweise ein optoakustisches Messsystem
oder auch ein optisches Messsystem verwendet. Durch die Wahl einer
Wellenlänge im gelben, grünen, roten oder infraroten
Spektralbereich kann dabei eine homogene Koagulations- oder Hyperthermietiefe
eingestellt werden. Durch die Wahl äquidistanter Einzel-Spotabstände
und deren Durchmesser kann die Homogenität innerhalb der
Fläche strukturiert werden.
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Es
kann eine gezielte Planung der Behandlung zur bestmöglichen
patientenindividuellen Therapie aufgrund vorab erhobener diagnostischer
Daten erfolgen. Solche Daten sind insbesondere aufgrund von Fundusbildern
(Farbbilder, Angiographiebilder, Autofluoreszenzbilder, usw.), OCT-Bildern
(Optische-Kohärenz-Tomographie) oder konfokal gescannten
Bildern erhoben worden. Die Behandlung erfolgt dann mittels teil-
oder vollautomatisierter Generierung von Behandlungsparametern und
einem teil- oder vollautomatisierten Ablauf der Behandlung.
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Als
Laser werden beispielsweise eingesetzt: Argonlaser, Dioden-Laser,
diodengepumpte Festkörperlaser, diodengepumpte Halbleiterlaser,
Faserlaser und frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser. Die Laser können
sowohl gepulst als auch als CW-Laser eingesetzt werden.
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Die
programmierte Steuerungseinheit ist vorzugsweise als eine verbindungsprogrammierte
oder speicherprogrammierte Steuerung ausgebildet. Die Steuerung
weist vorzugsweise eine Prozessarchitektur auf.
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Die
Positionierung des fokussierten Laserstrahls erfolgt automatisch
oder halbautomatisch mittels Ablenkelementen, die den Strahl zweidimensional
ablenken können. Dies geschieht beispielsweise durch galvanometrische
Spiegelscanner, piezogetriebene optische Elemente, akustooptische
Elemente, elektrooptische Elemente oder lateralbewegte Linsen. Dabei
können die Strahlpositionierelemente den Strahl translativ,
torsio nal, verkippt oder rotierend bewegen. Diese Elemente können
sowohl reflektierend als auch in Transmission brechend sein.
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Der
Therapiestrahl ist entweder parallel oder gebündelt ausgebildet.
Er weist beispielsweise eine elliptische, dann vorzugsweise zirkulare,
Polarisierung auf. Es ist jedoch genauso gut möglich, linear polarisierte
Therapiestrahlen oder auch unpolarisierte zu verwenden.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren
im Folgenden beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Folge von Mustern von Einzel-Spots, die durch Translation auseinander
hervorgehen,
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2 eine
Folge von Mustern von Einzel-Spots, die durch Rotation auseinander
hervorgehen,
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3 eine
Folge von Mustern von Einzel-Spots, die durch Translation und Änderung
der Anfangsposition sowie das Auslassen einer Spotsequenz hervorgehen,
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4 zwei
Muster von Einzel-Spots, die durch Translation und Änderung
der Sequenzlänge entstehen,
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5 ein
Muster von Einzel-Spots, das durch Translation, Änderung
des Anfangspunkts und der Sequenzlänge entsteht,
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6 ein
Muster von Koagulationsstellen, das durch laterale Änderung, Änderung
der Größe, Änderung der Sequenzlänge
und des Inner-Sequenz-Abstands entsteht,
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7 eine
Folge von Koagulationsstellen, die mit unterschiedlichen Wellenlängen
koaguliert werden,
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8 eine
Folge von Koagulationsstellen, die durch verschiedene Temperaturen
koaguliert werden.
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In 1 ist
in der ersten Darstellung von links die Grundform einer sequentiellen,
eindimensionalen Abfolge von Einzel-Spots dargestellt, die dann
als Ausgangspunkt für die weiteren Darstellungen der 1 und
deren mehrfache Anwendung – wie dies im Folgenden beschrieben
wird – dient.
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Die
Abfolge besteht aus acht Einzel-Spots, die äquidistant
zueinander angeordnet sind und in vertikaler Richtung verlaufen.
Der erste Einzel-Spot ist der an oberster Stelle dargestellte Einzel-Spot. Von
diesem ausgehend wird die Sequenz fortlaufend nach unten in der
dargestellten Reihenfolge erzeugt.
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Ausgehend
von dieser Grundform erhält man das in der mittleren Abbildung
dargestellte Muster einer im 7 × 8 Matrix von äquidistant
zueinander angeordneten Einzel-Spots durch eine Translation der
grundlegenden vertikal verlaufenden Abfolge der linken Darstellung.
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Die
rechte Darstellung wird aus der Grunddarstellung durch weitere horizontale,
mehrfache Translationen erreicht.
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In
der linken Darstellung der 2 ist eine gegenüber
der acht Einzel-Spots der 1 umfassenden
Grundsequenz verkürzte, vier Einzel-Spots umfassenden Ausgangssequenz
dargestellt. Das in der zweiten Darstellung von links wiedergegebene Muster
wird ausgehend von der in der linken Darstellung angegebenen Grundsequenz
dadurch erhalten, dass von links nach rechts fortschreitend jeweils
eine Rotation um ein nicht gezeigtes Rotationszentrum mit jeweils
alternierender Sequenzlänge zwischen drei und vier Einzel-Spots
erzielt wird, wobei die jeweiligen Sequenzen mit drei Einzel-Spots
auf Lücke zu den jeweils vier Einzel-Spots aufweisenden
Sequenzen stehen. Dies wird dadurch erreicht, dass neben der jeweiligen Rotation
auch eine Translation des Anfangseinzel-Spots in schräger
Richtung durchgeführt wird.
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In
der zweiten Darstellung von rechts der 2 wird dagegen
eine reine Rotation zwischen der ersten Abfolge von Einzel-Spots,
die in vertikaler Richtung verläuft, und der dadurch im
Gegenuhrzeigersinn leicht gedrehten zweiten Abfolge dargestellt. Die
Ausgangsabfolge weist – wie die in der 1 – ebenfalls
acht Einzel-Spots auf, die jedoch zwischen dem vierten und fünften
Einzel-Spot einen deutlich vergrößerten Abstand
aufweist. Dieser Abstand ist so gewählt, dass innerhalb
eines dargestellten Kreises keine Einzel-Spots vorhanden sind. Das
Rotationszentrum ist gleichzeitig der Mittelpunkt des dargestellten
Kreises. Bei einer fortdauernden und wiederholten Drehung um denselben
Drehwinkel, der in der zweiten Darstellung von rechts der 2 angegeben ist,
kommt man zu der strahlenförmigen rechten Darstellung der 2.
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In
der linken und mittleren Darstellung der 3 wird jeweils
eine unregelmäßige Translation (die man auch als
eine Modifikation der Anfangsposition bezeichnen kann) durchgeführt.
Dabei ist in der linken Darstellung eine vertikale Ausgangsabfolge von
fünf Einzel-Spots vorhanden.
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In
der mittleren Darstellung handelt es sich um eine vertikale Anfangsabfolge
von sechs Einzel-Spots, die – vergleichbar zu den beiden
rechten Darstellungen der 2 – einen
vergrößerten Abstand zwischen der oberen Hälfte
und der unteren Hälfte (Inner-Sequenz-Abstand) der jeweils
drei Einzel-Spots aufweist.
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In
der rechten Darstellung der 3 wird dagegen
eine vertikale Abfolge von sieben Einzel-Spots durch eine gleichmäßige
Translation zu einem Muster ergänzt, das jedoch hinsichtlich
der Form der Einzel-Spots zwischen der ersten und zweiten (ebenso der
fünften und sechsten) Abfolge gegenüber der dritten
und vierten (ebenso siebten) Abfolge dadurch verän dert
ist, dass die zweitgenannten Spot-Positionen vom Operator ausgelassen
werden können, also keine Koagulationen darstellen.
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In
den beiden Darstellungen der 4 sind jeweils
Translationen und Änderungen der Sequenzlänge
bei vertikaler Mittensymmetrie der Spotsequenz überlagert.
In der rechten Darstellung führt dies dazu, dass ein Muster
erreicht wird, das ein Dreieck mit abnehmender Sequenzlänge
von links nach rechts darstellt.
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In 5 ist
schließlich ein Muster dargestellt, das unregelmäßig
ausgebildet ist und durch die ganz links dargestellte Ausgangsabfolge
von vier vertikalen Einzel-Spots durch Variation der Sequenz-Länge, Translation
und Änderung der Anfangsorte erreicht wird.
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Die
in den 1 bis 5 dargestellten Muster sind
lediglich exemplarisch und können in jeder beliebigen Form
modifiziert werden, so dass ein beliebiges Muster erzeugt werden
kann. Dadurch ist es möglich, exakt auf den zur Behandlung
anstehenden Einzelfall einzugehen und das Muster genau so zu setzen,
dass eine Koagulation nur an den nötigen Koagulationspunkten
stattfindet. Die in den 1 bis 5 dargestellten
Einzel-Spots werden durch den Pilotstrahl erzeugt und an diesen
Stellen nimmt der Therapiestrahl danach die Koagulationen vor.
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In 6 ist
ausgehend von einer horizontal verlaufenden Abfolge von Einzel-Spots
ein Muster dargestellt, bei dem die oberste Reihe durch eine Modifikation
sowohl der Sequenz-Länge als auch der Inner-Sequenz-Abstände
geändert wurde. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um
die durch den Pilotstrahl markierten Punkte, sondern um die danach
mit dem Therapiestrahl vorgenommenen Koagulationsstellen. Die Koagulationsstellen
sind hierbei in ihrem Durchmesser in Abhängigkeit des jeweiligen,
für den Einzelfall nötigen Größe
der Koagula tionsstelle variiert. Bevorzugt liegen die Durchmesser
solcher Koagulationsstellen zwischen 50 und 500 μm.
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Zwischen
der untersten und der zweituntersten (bzw. dann auch zwischen der
zweituntersten und zweitobersten) Abfolge von Einzel-Spots wurde
zusammen mit der Translation in vertikaler Richtung auch eine Änderung
des Durchmessers des Einzel-Spots vorgenommen. Zwischen der zweiten
Abfolge von oben und der obersten Abfolge fand dagegen nicht nur
eine teilweise Änderung des Durchmessers der Einzel-Spots
(nämlich jeder zweite Einzel-Spot wurde von der Größe
in der zweiten Abfolge von oben auf eine Größe
gemäß der zweiten Abfolge von unten reduziert),
sondern hierbei wurde auch noch eine Verlängerung der Sequenz
von vier auf sieben Einzel-Spots sowie eine Änderung der
Inner-Sequenz-Abstände durchgeführt.
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7 zeigt
ein Raster von Koagulationspunkten mit gleichem Durchmesser, die
jedoch mit unterschiedlichen Wellenlängen bestrahlt wurden. Hierbei
wurden für gelbes Licht (550–580 nm) eine Wellenlänge
von 577 nm, für grünes Licht (514–550 nm)
eine Wellenlänge von 532 nm und für rotes Licht (630–680
nm) eine Wellenlänge von 659 nm verwendet. Die Abfolge
von links nach rechts ist: gelb, grün, rot, grün,
gelb, grün, rot. Aufgrund der verschiedenen verwendeten
Wellenlängen erfolgt die hauptsächliche Energieaufnahme
in der Retina in unterschiedlichen Tiefen. So erfolgt aufgrund der
höchsten Absorption des Blutfarbstoffes Hämoglobin
im gelben Spektralbereich die Koagulation im oberen Bereich der
Retina. Dagegen ist die höchste Absorption im grünen
Wellenlängenbereich durch das Photopigment Melanin gegeben,
und die Koagulation erfolgt in der mittleren Tiefe der Retina. Schließlich
dringen rote Wellenlängen am tiefsten in die Retina ein,
so dass dort der höchste Koagulationsgrad gegeben ist.
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Durch
die gezielte Bestrahlung verschiedener Koagulationsstellen mit unterschiedlichen
Wellenlängen (Farben) kann somit eine Tiefenmodulation
erreicht werden. Dadurch kann der individuell nötigen Behandlung
Rechnung getragen werden.
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In 8 ist
das gleiche Raster von Koagulationsstellen wie in 7 dargestellt.
Jedoch wird in 8 keine Modulation mit unterschiedlichen
Lichtwellenlängen vorgenommen, sondern mit unterschiedlichen
Koagulationstemperaturen. Die Koagulation findet hierbei monochromatisch
bei einer Wellenlänge von beispielsweise 532 nm (also im
grünen Wellenlängenbereich) statt. Aufgrund der
unterschiedlichen Koagulationstemperaturen von beispielsweise 45°,
50°, 60°, werden unterschiedliche Koagulationsgrade
innerhalb der dargestellten Koagulationsstellen erreicht. Die Länge
der Pfeile verdeutlicht dabei den Koagulationsgrad in der Retina, wobei
lange Pfeile einen höheren Koagulationsgrad darstellen
als kurze. Man erhält somit eine äquidistante,
monochromatische Koagulationsgrad-modulierte Laserkoagulation bzw.
Hyperthermie.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/035855
A2 [0004]