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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Planungseinrichtung zum Bestimmen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten, eine entsprechende Behandlungsvorrichtung, sowie ein Verfahren zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten, sowie Verfahren zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges.
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Die Iris (Regenbogenhaut) ist ein anatomisches Gebilde im vorderen Augenabschnitt eines Menschen. Die wichtigste Funktion der Iris ist die Steuerung der Pupillengröße. Dieser Vorgang erfolgt unbewusst in Abhängigkeit von der Helligkeit des auf der Netzhaut erzeugten Bildes. Eine weniger bekannte Funktion besteht darin, dass die Pupillengröße auch beim Akkommodationsreflex (Nahsichtreflex) unbewusst verringert wird und gemeinsam mit der Akkommodation (Krümmungsänderung der Augenlinse) und der Konvergenz zum Nah-Visus beiträgt. Darüber hinaus weist die menschliche Iris eine individuelle Farbe und Struktur auf, wodurch ihr bekanntermaßen eine große ästhetische Bedeutung zukommt.
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Eine Abweichung von der normalen Funktion der Iris verursacht in der Regel auch eine funktionelle Störung des Sehvorgangs, insbesondere Blend-Phänomene. Aber auch eine Abweichung der visuellen Erscheinung der Iris vom Üblichen oder dem individuellen Schönheitsideal kann einen subjektiven Leidensdruck erzeugen.
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Eine Veränderung der Iris mit chirurgischen Verfahren gehört zu den anspruchsvollsten Aufgaben der Augenchirurgie. Solche Eingriffe erfolgen meist zum Zweck der Rekonstruktion nach Verletzungen und dann sowohl zum Zweck der funktionellen als auch der kosmetischen Korrektur. Die Iris-Chirurgie ist mit einer ganzen Reihe medizinscher Risiken verbunden und wird relativ selten und meist nur von spezialisierten Augenchirurgen durchgeführt, die über umfangreiche Kenntnisse und Ausrüstung für ein akzeptables Komplikationsmanagement verfügen.
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Die Iris-Chirurgie kann in vielen Fällen vermieden werden, wenn stattdessen eine geeignete Tätowierung in der Cornea vorgenommen wird. Hierzu werden im Zuge eines cornea-chirurgischen Verfahrens entsprechende Pigmente in die Hornhaut eingebracht. Dabei entsteht in der Hornhaut eine Pupille, die von der durch die Pigmente gebildeten Iris umgeben ist. Einer solche corneale Iris ähnelt der natürlichen Iris sowohl in funktioneller als auch kosmetischer Hinsicht. Ihre kosmetische Erscheinung ist nur bei sehr genauer Betrachtung von der einer natürlichen Iris zu unterscheiden.
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Es gibt „klassische“ Methoden für corneale Tattoos, wie beispielsweise das von Jorge L. Alio als Superficial Automatet Keratopigmentation (SAK) beschriebene und praktizierte Verfahren (J. L. Alio et al., „Femtosecond-assisted keratopigmentation for functional and cosmetic restoration in essential iris atrophy", Br J Ophthalmol 2010 94: 245-249). Das Pigment wird dabei mit einem mikropunktuierenden Gerät (Vissum Eye MP System, micropunctural device) in die Cornea, also die Hornhaut des Auges, appliziert. Diese Verfahren adaptiert die klassische Tattoo-Technik für die Erzeugung eines cornealen Tattoos und trägt dadurch deutlich handwerkliche und künstlerische Züge. Es mag sich um eine im medizinischen Sinne sichere und wirksame Methode handeln, aber die Vorhersagegenauigkeit in Bezug auf das kosmetische Ergebnis ist sehr vom Geschick des Chirurgen abhängig. Damit ist ein solches Verfahren nur für wenige Anwender und Patienten geeignet.
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Eine ähnliche Methode, die auch bei opaken Hornhäuten anwendbar ist, wird von Jin H. Park et al. beschrieben (Jin H. Park et al., Int J Ophthalmol. 2015; 8(5): 928-932). Dabei wird ein schwarzes Carbon enthaltender Suspensionsfarbstoff verwendet, der zunächst in einem Autoklaven sterilisiert wird. Der Farbstoff enthält 200 nm große schwarze Carbon-Pigmente. Unter Beobachtung mittels eines Operationsmikroskops wird der Farbstoff transepithelisch, d.h., ohne Entfernen des Epithels, mittels einer Injektionsspritze in das vordere Stroma injiziert. Dabei wird das Tattoo im klassischen Sinne gestochen mit Abständen der Einstichpunkte von ca. 1 mm, wobei an jedem Einstichpunkt eine Injektionsfläche mit einem Durchmesser von ca. 1,5 bis 2 mm gefüllt wird. Nach jedem Einstich wird dabei mit physiologischer Kochsalzlösung gespült. Die Zahl der Einstiche variiert dabei in Abhängigkeit von den Bedingungen die der Operator in der Hornhaut vorfindet, überschreitet aber nicht 30. Bei jedem Einstich muss sehr sorgfältig gearbeitet werden, um die Hornhaut nicht zu perforieren. Nach der Operation muss auf dem Auge zunächst eine therapeutische Kontaktlinse getragen werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Vorrichtungen und Verfahren zur Vorbereitung und Durchführung von cornealen Tattoos zur Erzeugung einer künstlichen Iris zu beschreiben, die die oben genannten Probleme vermeiden und eine im kosmetischen Sinne von der natürlichen Iris kaum unterscheidbare, sowie im medizinischen Sinne ein Maximum der natürlichen Iris-Funktionen übernehmende, nebenwirkungsarme, künstliche Iris in der Hornhaut erzeugen.
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Die Erfindung ist definiert durch den Anspruch 1 sowie durch die nebengeordneten Ansprüche.
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Die Aufgabe löst der Erfinder in einem von ihm praktizierten Verfahren zur cornealen Tätowierung: Hierbei wird in einem ersten Schritt mit einem fs-Lasersystem ein ringförmiger Schnitt im Inneren der Hornhaut und mindestens ein Zugangsschnitt (Inzision) erzeugt. Die noch bestehenden Gewebebrücken werden mithilfe eines chirurgischen Werkzeugs (z.B. Flap-Lifter) manuell getrennt, welches hierzu durch die Inzision in den ringförmigen Schnitt eingebracht wird. Dann wird eine flüssige Lösung eines geeigneten Pigmentfarbstoffs in den so präparierten ringförmigen Schnitt eingebracht. Die Pigmente verbleiben im Gewebe und bewirken eine dauerhafte Färbung, die mit den heute üblichen Farbstoffen durch späteres Ausspülen nur teilweise reversibel ist.
Es wird mindestens ein Zugangsschnitt mit dem Lasersystem angelegt. Typisch sind derzeit aber zwei Zugangsschnitte, die sich in radialer Richtung über die gesamte Breite des ringförmigen Schnittes vom diesem zur Oberfläche der Hornhaut hin erstrecken.
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Bei diesem der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Verfahren wird die ICR-Option des VisuMax (Femtosekunden-Lasertherapiegerät für refraktive Korrekturen von Carl Zeiss Meditec) - eine Möglichkeit zur Erzeugung präziser Schnitte im Inneren der Hornhaut (Cornea) eines Auges - dazu verwendet, eine ringförmige Schnittfläche und damit letztlich einen ringförmigen Tunnel im Innern der Cornea zu erzeugen. Diese ringförmige Schnittfläche ist durch einen inneren und einen äußeren Durchmesser sowie einen, ihre Tiefe in der Hornhaut charakterisierendenden, Abstand von und ihre Neigung zur Hornhautoberfläche charakterisiert. Die laterale Positionierung erfolgt unter Berücksichtigung optischer Erwägungen zentriert bezüglich eines ausgezeichneten Punktes auf der Cornea-Oberfläche, beispielsweise zum Durchstoßpunkt der visuellen Achse oder der Pupillenachse.
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Möchte man nun eine künstliche Iris in der Hornhaut eines Patientenauges erzeugen - aus kosmetischen Gründen, um eine gewünschte Farberscheinung der Iris zu realisieren, oder aus medizinischen Gründen, um bei einer beschädigten Iris deren Funktion möglichst vollständig zu ersetzen - und dabei so nah wie möglich an eine natürliche Iris herankommen, so ergeben sich eine Reihe von zu beachtenden Bedingungen:
Das menschliche Auge weist keinen exakt symmetrischen Aufbau auf, es gibt beispielsweise keine optische Achse im technischen Sinne. Die verschiedenen optischen Elemente des Auges sind stattdessen stets erheblich gegeneinander verschoben und geneigt, sie sind auch nicht exakt rund, d.h. es besteht keine exakte Dreh- oder Rotationssymmetrie. Bislang werden hingegen sowohl der innere als auch der äußere Rand der ringförmigen Schnittfläche, in der das Tattoo erzeugt werden soll, stets präzise kreisförmig ausgeführt. Das wirkt bei genauer Betrachtung des Auges unnatürlich.
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Die Iris ist nicht nur durch eine individuelle Farbe sondern auch eine individuelle Struktur gekennzeichnet. Die bisherigen Verfahren erlauben es praktisch nur, eine nahezu beliebige homogene Färbung zu erzielen, nicht aber, bei einem cornealen Tattoo die feine farbliche Strukturierung einer natürlichen Iris zu imitieren.
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Das corneale Tattoo ist im Gegensatz zur natürlichen Iris nicht beweglich. Einige ophthalmologische Untersuchungen oder Behandlungen (z.B. Iridotomie) gebrauchen aber die Beweglichkeit der natürlichen Iris, etwa um diese zum Zweck besserer Zugänglichkeit des hinteren Augenabschnittes zu öffnen. Meist erfolgt das mittels entsprechender Pharmazeutika (z.B. Atropin). Diese Möglichkeit besteht beim cornealen Tattoo nicht, wodurch insbesondere für den Fall einer Iridotomie ein Problem besteht, das Verfahren bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt regelgerecht durchzuführen.
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Die Zugangsschnitte erstrecken sich derzeit in radialer Richtung über die gesamte Breite des ringförmigen Schnittes. Sie liegen damit in der präoperativen optischen Zone und reichen von der durch das corneale Tattoo erzeugten Pupille radial auswärts. Sie tangieren damit sogar die operativ verkleinerte post-operative optische Zone.
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Soll die optische Wirkung einer künstlichen Pupille nutzbar gemacht werden, so wird derzeit eine solche corneale Pupille mit einem cornealen Inlay (z.B. KAMRA von AccuFocus) erzeugt. Dies erfolgt zum Zweck der Verbesserung der Nahsicht, wobei die Vergrößerung der Schärfentiefe durch eine unveränderliche, sehr kleine Pupille erzeugt wird. Die dabei verwendeten Implantate sind in ihrer Herstellung aufwendig und ihre Implantation bewirkt oft eine erhebliche Beeinträchtigung der cornealen Stoffwechselprozesse. Dies kann mitunter zu erheblichen gesundheitlichen Risiken führen. Als Folge dessen erfolgen dann häufig Explantationen aus solchen Gründen, wenn auch erst nach einiger Zeit.
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Die beschriebene Aufgabe wird gelöst durch eine Planungseinrichtung zum Bestimmen von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur Vorbereitung einer operativen Tätowierung der Hornhaut, auch Cornea genannt, eines Auges eines Patienten.
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Die Planungseinrichtung ist eingerichtet, die Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zu erzeugen, wobei die Behandlungsvorrichtung eine Lasereinrichtung aufweist, die durch Einstrahlen gepulster Laserstrahlung Hornhautgewebe trennt.
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Eine solche Behandlungsvorrichtung enthält hierfür vorzugsweise eine Laserstrahlungsquelle zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls, beispielsweise eines Femtosekunden- oder Pikosekunden-Laserstrahls, ein Objektiv zur Fokussierung der Laserpulse in die Hornhaut, ein x-y-Scansystem sowie ein z-Scansystem und ein Steuersystem, das Laserstrahlungsquelle, Objektiv und Scansysteme steuert. Dabei ist die Laserstrahlung auf in einem Muster in der Hornhaut liegende Zielpunkte fokussiert.
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Die Planungseinrichtung weist erfindungsgemäß eine Schnittstelle zum Zuführen von Messdaten zu Parametern des Auges und von Funktionsdaten der zu erfüllenden Funktionen der Tätowierung der Hornhaut des Auges auf. Funktionsdaten geben dabei an, welche kosmetischen und/oder medizinischen Funktionen bzw. Parameter mit der Erzeugung einer künstlichen Iris durch die operative Tätowierung der Hornhaut erzielt werden sollen, sie enthalten also auch geometrische Anforderungen bzw. geometrische Parameter, die aus angegebenen Funktionsdaten gewonnen werden.
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Die Planungseinrichtung definiert aus zugeführten Mess- und Funktionsdaten eine im Wesentlichen ringförmige Fläche, die innerhalb der Hornhaut liegt, und die begrenzt ist durch einen im Wesentlichen kreisförmigen inneren Rand mit einem inneren Durchmesser und einen im Wesentlichen kreisförmigen äußeren Rand mit einem äußeren Durchmesser, wobei der innere und der äußere Durchmesser zu einer ausgezeichneten Position und/oder zu einer ausgezeichneten Struktur auf der Hornhautoberfläche positioniert sind, und wobei die ringförmige Fläche einen Abstand von und eine Neigung zur Hornhautoberfläche aufweist. Die im Wesentlichen ringförmige Fläche kann dabei eben oder aber gekrümmt sein. Diese ringförmige Fläche soll nach Beendigung des Gesamtverfahrens die tätowierte Fläche darstellen, d.h. eine Pigment-Farbstoff enthalten.
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Die Planungseinrichtung erzeugt für diese im Wesentlichen ringförmige Fläche einen Steuerdatensatz zur Ansteuerung der Lasereinrichtung, der in der Hornhaut ein Muster der Zielpunkte festlegt, die in der ringförmigen Fläche liegen und so angeordnet sind, dass die ringförmige Fläche nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung gemäß dem Steuerdatensatz als Schnittfläche ausgebildet ist.
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Diese ringförmige Fläche enthält an jedem Zielpunkt einen Perforationsbereich, in dem bei Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung Hornhautgewebe voneinander getrennt wird. Dieser Perforationsbereich ist also ein Bereich, in dem - durch Photodisruptions-Wirkung des gepulsten Lasers im Fokusbereich seiner Laserstrahlung - Gewebe voneinander getrennt ist. Dieser Bereich wird auch Fokuswirkbereich genannt.
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Dabei können sich Perforationsbereiche benachbarter Zielpunkte teilweise oder vollständig überschneiden, wobei ein teilweises Überschneiden der Perforationsbereiche bedeutet, dass zwischen diesen Bereichen Gewebebrücken erhalten bleiben, während ein vollständiges Überschneiden keine solchen Gewebebrücken übrig lässt - so dass eine komplett durchgängige, großflächige Schnittfläche entsteht.
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Der äußere Rand der im Wesentlichen ringförmigen Fläche weist dabei einen im makroskopischen Sinne konstanten Abstand zum äußeren Rand der Iris auf. Der äußere Rand ist also bezüglich des Limbus zentriert. Der Abstand zum äußeren Rand der Iris kann dabei auch null sein: Für den kosmetischen Eindruck ist es wichtig, den Abstand des äußeren Randes des finalen Tattoos zum äußeren Rand der Iris ungefähr konstant zu halten. Deshalb wird der Schnitt vorzugsweise bezüglich des Limbus zentriert und der Abstand des äußeren Randes des Tattoos zum äußeren Rand der Iris im makroskopischen Sinne konstant gehalten, wobei damit in Summe der äußerer Rand von der idealrunden Form auch abweichen kann, also leicht elliptisch oder oval sein kann. Den Abstand im makroskopischen Sinne konstant zu halten heißt dabei, dass der äußere Rand durchaus eine mikroskopische Feinstruktur enthalten kann, deren Abstand zum äußeren Rand der Iris signifikant variiert. Aber wird eine Glättungsfunktion darüber gelegt, entsteht eine Struktur des äußeren Randes mit konstantem Abstand zum (makroskopischen) äußeren Rand der Iris.
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Diese Maßnahme führt zu einer visuellen Akzentuierung in den Augen des Betrachters und steigert die ästhetische Wirkung.
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Die von der Planungseinrichtung bestimmte (im Wesentlichen) ringförmige Fläche ist vorteilhaft weiterhin ausgebildet zur Aufnahme eines geeigneten Pigment-Farbstoffes nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung. Einsetzbare Pigment-Farbstoffe (Tatouage, Tattoo-Farbstoff) sind beispielsweise: BioChromaEyes ® des Herstellers Laboratoires BIOTIC Phocea (Marseille, France). Sie sind verfügbar in vielen Farbvarianten. Um eine optimale Tätowierung der ringförmigen Fläche zu garantieren, sollte die Erzeugung der ringförmigen Fläche, und damit der Steuerdatensatz zur Ansteuerung der Lasereinrichtung, der in der Hornhaut ein Muster der Zielpunkte festlegt, die in der ringförmigen Fläche liegen und so angeordnet sind, dass die ringförmige Fläche nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung gemäß dem Steuerdatensatz als Schnittfläche ausgebildet ist, an die Eigenschaften des Pigment-Farbstoffs, insbesondere an seine Verteilungseigenschaften in der erzeugten ringförmigen Schnittfläche, angepasst sein.
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In einer Ausgestaltung können die bei der Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung erzeugten Perforationsbereiche Pigment-Farbstoffe, vorzugsweise farbige Mikropartikel in flüssiger Lösung, ohne weitere Bearbeitung der ringförmigen Schnittfläche aufnehmen. In einer weiteren Ausgestaltung wird zunächst in der ringförmigen Fläche eine komplette Trennung von Gewebebereichen oberhalb und unterhalb der ringförmigen Fläche erzeugt durch mechanische Trennung noch bestehender Gewebebrücken zwischen den Perforationsbereichen. In einer dritten Ausgestaltung überschneiden sich die Perforationsbereiche so stark, dass keine Gewebebrücken zwischen diesen Gewebebereichen bestehen bleiben. Wenn eine manuelle Perforation erforderlich ist, kann dies mittels eines chirurgischen Werkzeuges wie einem Flap-Lifters erfolgen, der beispielsweise über einen Zugangsschnitt eingeführt wird.
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Die von der Planungseinrichtung bestimmte (im Wesentlichen) ringförmige Fläche weist in einer bevorzugten Ausführungsform nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung eine unterschiedliche Perforation in verschiedenen Bereichen der ringförmigen Fläche auf. Diese unterschiedliche Perforation ist dabei bevorzugt in Abhängigkeit vom gewünschten Färbungsgrad des Tattoos in verschiedenen Bereichen der ringförmigen Fläche bestimmt.
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Es hat sich gezeigt, dass die Färbung des Gewebes im Zusammenhang mit der Stärke der Perforation erfolgt. Ein weniger perforiertes Schnittgebiet, welches im Zuge einer manuellen Operation nach der Laserbehandlung mit dem Spatel intensiverer Bearbeitung beim Vollenden des Laserschnitts bedarf, um die Gewebeschichten vollständig voneinander zu trennen, zeigt eine andere Farbschattierung nach der Behandlung und Heilung. Die cornealen Schnitte werden deshalb von der Lasereinrichtung dieser Ausführungsform der Erfindung so erzeugt, dass die Perforation der Schnitte in verschiedenen Gebieten unterschiedlich erfolgt. Dadurch wird eine Feinstruktur des cornealen Tattoos erzielt, die es in den Augen des Betrachters besonders natürlich erscheinen lässt. Insbesondere eine radiale Musterstruktur soll auf diese Weise erzeugt werden.
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Die von der Planungseinrichtung bestimmte (im Wesentlichen) ringförmige Fläche ist in einer weiteren Ausführungsform so ausgebildet ist und der Pigment-Farbstoff derart beschaffen, dass nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung und nach Aufnahme des Pigment-Farbstoffs in der ringförmigen Fläche diese eine Absorption von größer oder gleich 50%, vorzugsweise eine Absorption von größer oder gleich 80% des sichtbaren Lichts aufweist. Hier wird also die ringförmige Schnittfläche, beispielsweise in ihrem Muster der Zielpunkte der fokussierten Laserstrahlung, aber auch in den Laserparametern selbst, auf den eingesetzten Pigment-Farbstoff abgestimmt, so dass eine gewünschte Absorptionswirkung im sichtbaren Spektralbereich erreicht wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die von der Planungseinrichtung bestimmte ringförmige Fläche eine Sparstelle, die bevorzugt am äußeren Rand der ringförmigen Fläche angeordnet ist; wobei die Sparstelle weiterhin bevorzugt eine Flächeninhalt größer 0,2mm2 und bevorzugt kleiner 5mm2 aufweist und idealerweise einen bogenförmigen Rand aufweist. Um vorsorglich die Zugänglichkeit der natürlichen Iris für den Laserstrahl eines therapeutischen Lasers zu gewährleisten, wird ein dafür notwendiges Areal ausgespart, also eine Sparstelle erzeugt. Dieses Areal liegt bevorzugt in superiorer Position der im Wesentlichen ringförmigen Fläche. Auf diese Weise kann zu einem späteren Zeitpunkt eine Iriditomie auf reguläre Weise durchgeführt werden.
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In einer Ausgestaltung der Planungseinrichtung, in der letztlich ein corneales Tattoo für kosmetische Zwecke und ohne Wirkung auf den Visus erzeugt werden soll, weist die von ihr durch entsprechende Steuerdaten erzeugte ringförmige Fläche einen inneren Rand mit einen inneren Durchmesser von größer 4 mm auf: Um visuelle Probleme, beispielsweise durch eine dezentrierte Pupille, zu vermeiden wird der innere Rand des cornealen Schnitts so groß gewählt, dass die durch das Tattoo gebildete Iris, und damit die korneale Pupille, keine Wirkung auf den Visus hat. Dieser Kompromiss erweist sich allerdings dann als problematisch, wenn gerade eine bestimmte visuelle Wirkung erzielt werden soll.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Planungseinrichtung, in der gerade eine visuelle Wirkung erzielt und eine künstliche Pupille geschaffen werden soll, weist die von ihr durch entsprechende Steuerdaten erzeugte ringförmige Fläche einen inneren Rand mit einem inneren Durchmesser von kleiner 3mm auf.
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Bei Verwendung eines geeigneten Farbstoffs, der in der Anwendung eine Absorption von vorzugsweise mindestens 50% der sichtbaren Strahlung bewirkt, wird auf diese Weise eine optische Wirkung in Form einer zusätzlichen künstlichen Pupille erzeugt: Diese corneale Pupille bewirkt eine Verbesserung des Visus durch vergrößerte Schärfentiefe. Der Effekt ähnelt dem eines cornealen Inlays zur Verbesserung der Nahsicht. Allerdings handelt es sich nicht um ein festes Implantat sondern um ein Tattoo aus einem geeigneten Pigment-Farbstoff (also farbiger Mikropartikel, die sich zunächst in flüssiger Lösung befinden), die den Stoffwechsel im Inneren der Hornhaut des Auges weniger beeinträchtigen als ein Festkörper. Die ringförmige Schnittfläche wird bei dieser Ausführung der Erfindung von der Lasereinrichtung so erzeugt, dass der innere Rand dieser ringförmigen Schnittfläche und damit - nach Einbringen des Pigment-Farbstoffs - der innere Rand des cornealen Tattoos eine im Wesentlichen runde Form hat. Die Fläche der Pupille beträgt, um eine entsprechende Wirkung auf den Visus zu entfalten, weniger als 7 mm2. Vorzugsweise hat die Pupille eine Fläche von etwa 2 mm2. Die Absorption der sichtbaren Strahlung durch das corneale Tattoo nach Einbringen des Pigment-Farbstoffs beträgt vorzugsweise mindestens 50%, insbesondere bevorzugt mindestens 80%.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die von der Planungseinrichtung bestimmte ringförmige Fläche dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des kreisförmigen inneren Rands und der Mittelpunkt des kreisförmigen äußeren Rands nicht zusammenfallen, und damit Mittelpunkt des inneren Randes also eine andere (laterale) Position als der Mittelpunkt des äußeren Randes hat. Der Mittelpunkt des inneren Randes wird also unter Gesichtspunkten eines optimierten Visus für den Patienten positioniert, vorzugsweise zentriert auf einen ausgezeichneten Punktes auf der Cornea-Oberfläche, beispielsweise zum Durchstoßpunkt der visuellen Achse oder der Pupillenachse. Der Mittelpunkt des äußeren Randes wird hingegen unter Gesichtspunkten eines kosmetischen Ergebnisses für den Patienten positioniert, beispielsweise mit einer gleichmäßigen Beabstandung zum Rand der natürlichen Iris.
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In einer Ausgestaltung ist die von der Planungseinrichtung bestimmte ringförmige Fläche dadurch gekennzeichnet, dass der äußere und/oder der innere Rand keine glatte Kurve aufweisen. Stattdessen weist der äußere und/oder innere Rand bevorzugt scheinbar zufällige Modulationen auf. Dadurch wird ein besonders natürliches Aussehen des äußeren und/oder innere Randes in den Augen des Betrachters erzielt.
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In einer weiter ausgestalteten Ausführungsform ist die Planungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zugeführten Mess- und Funktionsdaten mindestens eine weitere ringförmige Fläche definiert, die innerhalb der Hornhaut liegt, wobei die nun mindestens zwei ringförmigen Flächen einen unterschiedlichen Abstand zur Hornhautoberfläche aufweisen, und diese mindestens zwei ringförmigen Flächen einander überlappen, wobei bevorzugt die ringförmige Fläche, die den kleinsten Abstand zur Hornhautoberfläche aufweist, die kleinste Differenz zwischen äußerem und inneren Durchmesser aufweist und die mindestens zwei ringförmigen Flächen bezüglich innerer oder bezüglich äußerer Ränder zueinander zentriert sind.
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In dieser speziellen Ausgestaltung der Erfindung werden also von der Lasereinrichtung mindestens zwei ringförmige Schnittflächen in der Hornhaut eines Auges so erzeugt, dass sie einander überlappen. Einfallendes Licht muss dann mehr als eine Tattoo-Schicht durchdringen, um zur Netzhaut zu gelangen. Die Schichten können unterschiedlich geformt und unterschiedlich positioniert sein. Es können gleiche oder unterschiedliche Pigment-Farbstoffe für die Tätowierung verwendet werden. Die Tattoos bewirken dann eine gemeinsame optische Funktion, beispielsweise eine abgestufte oder eine spektral variable optische Absorption. In einer speziellen Ausführung kann beispielsweise ein Tattoo mit einem kreisförmigen inneren Rand von 1.5 mm Durchmesser und einer Absorption von 70% durch ein zweites Tattoo mit einem kreisförmigen inneren Rand von 2 mm Durchmesser und einer Absorption von 70% ergänzt werden. Das erste Tattoo befindet sich beispielsweise in einer Tiefe von 180 µm und das zweite Tattoo in 140 µm Tiefe unter der Kornea-Oberfläche. Durch die Überlagerung entsteht eine abgestufte Pupille mit 100% Transmission im inneren Bereich (Durchmesser 1.5mm), 70% Transmission zwischen 1.5 mm und 2 mm und 9% Transmission außerhalb von 2 mm.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Planungseinrichtung definiert zudem aus zugeführten Mess- und Funktionsdaten des Weiteren mindestens eine Zugangs-Fläche, die von der Hornhautoberfläche zur ringförmigen Fläche reicht,
und erzeugt für diese Zugangs-Fläche einen Steuerdatensatz zur Ansteuerung der Lasereinrichtung, der in der Hornhaut ein Muster der Zielpunkte festlegt, die in der Zugangs-Fläche liegen und so angeordnet sind, dass die Zugangs-Fläche nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung gemäß dem Steuerdatensatz als Zugangs-Schnittfläche ausgebildet ist, wobei die Zielpunkte der Zugangs-Fläche einen radialen Abstand vom Mittelpunkt des inneren Randes haben, der größer ist als der halbe innere Durchmesser der ringförmigen Fläche.
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Die Zugangsschnitte sollen also so angelegt werden, dass ihre innere Begrenzung nicht bis an den inneren Rand des cornealen Tattoos heran reicht, um nicht etwa eine Pupillenfunktion der in der Hornhaut eines Auges künstlich erzeugten Iris zu stören. Üblicherweise werden zwei Zugangsschnittflächen pro ringförmiger Fläche ausgebildet, in einer Variante der Erfindung werden mehr als zwei solcher ZugangsSchnittflächen perforiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Planungseinrichtung wird die Zugangs-Fläche radial ausgerichtet und ihre radiale Ausdehnung kleiner gehalten als die Differenz zwischen halben äußeren und halben inneren Durchmesser, oder aber die Zugangs-Fläche wird entlang des äußeren Randes oder parallel des äußeren Randes ausgerichtet. Zu diesem Zweck wird sie insbesondere entlang des äußeren Randes oder parallel zum äußeren Rand bogenförmig geschnitten.
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In einer Ausgestaltung ist die von der Planungseinrichtung bestimmte ringförmige Fläche dadurch gekennzeichnet, dass sie nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung ausgebildet ist zur Aufnahme eines Implantats.
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Eine weitere wichtige Variante der Planungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Fläche in einem Lentikel im Hornhautgewebe des Auges definiert wird, das nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung explantiert wird.
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In dieser Variante der Erfindung wird eine entsprechende ringförmige Schnittfläche in einem Lentikel eines zu transplantierendem Hornhautgewebes eines Auges präpariert, derart, dass sie im Inneren des Lentikels, also des zu explantierenden Gewebevolumens liegt. Diese im Inneren des Gewebevolumens befindliche ringförmige Schnittfläche weist vorzugsweise an einer bestimmten Stelle ein besonderes Merkmal auf, beispielsweise eine Aussparung. Wird die Position dann so gewählt, dass damit eine ansonsten für den Operateur schwer erkennbare Dickenmodulation des Transplantats gekennzeichnet wird, also beispielsweise bei einem im Zuge einer SMILE-Operation entnommenen Lentikels die Achse des Astigmatismus, so kann dadurch eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Orientierung des Transplantats im Empfängerauge erreicht werden. Zu diesem Zweck wird nachfolgend -beispielsweise nach der Explantation- ein Pigment-Farbstoff in den Schnitt eingebracht, der einem ästhetischen und/oder medizinischfunktionellen Zweck dienen kann. In einer solchen Ausführungsvariante der Erfindung kann also ein Lentikel, welches einem Patienten zum Zweck der Korrektur seiner Myopie mit Astigmatismus entnommen wurde, mit einer inneren ringförmigen Schnittfläche versehen werden, die beispielsweise einen inneren Durchmesser von ca. 2 mm und einen äußeren Durchmesser von 6 mm aufweist und am äußeren Umfang eine Aussparung dort besitzt, wo die optische Achse des Astigmatismus liegt. Bei der Implantation in ein passendes hyperopes Auge mit Astigmatismus wird das Lentikel so orientiert, dass die Aussparung passend zur Achse des zu korrigierenden Astigmatismus ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird die Präzision der Astigmatismus-Korrektur verbessert und die Pupillenwirkung des Tattoos vergrößert zudem auf einfache Weise die Schärfentiefe des Auges. Mit einer weiteren Markierung am Lentikel kann weiterhin eine Seitenerkennung des Lentikels im Zuge der Transplantation erreicht werden. Das kann insbesondere dann wichtig sein, wenn das Lentikel zwischen Explantation und Implantation bearbeitet wird, um es beispielsweise von Zellen zu befreien (z.B. durch Bestrahlung) oder eine Formveränderung (z.B. Ablation von der Oberfläche) vorzunehmen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Planungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Fläche anhand eines Registrierbilds positioniert wird. Um die korrekte Positionierung der ringförmigen Schnittflächen bzw. anderer mit der Lasereinrichtung zu erzeugende Schnittflächen zu steuern und einen Versatz zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die ringförmige Fläche bzw. andere zu erzeugende Schnittflächen anhand eines Registrierbildes zu positionieren. Hierzu bietet sich insbesondere die Registrierung anhand des Limbus bzw. anhand der Pupille an.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Planungseinrichtung an der Schnittstelle einer Messeinrichtung angeschlossen ist, welche die Messdaten aus einer Vermessung des Auges erzeugt und der Planungseinrichtung zuführt, wobei optional die Messeinrichtung eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen aufweist: Autorefraktor, Refraktometer, Keratometer, Aberrometer, Wellenfrontvermessungseinrichtung, optischer Kohärenztomograph (OCT).
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Auch ist es von Vorteil für die Planungseinrichtung, wenn eine Datenverbindung oder ein Datenträger zum Übertragen des Steuerdatensatzes von der Planungseinrichtung an die Lasereinrichtung bzw. an die gesamte Behandlungsvorrichtung vorgesehen ist. Damit wird eine systematische Übertragung der Daten, die letztlich die Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung in die Hornhaut des Auges durch die Behandlungsvorrichtung steuern sollen, sichergestellt.
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Eine Anzeigevorrichtung zur visuellen Darstellung von Steuerdaten des Steuerdatensatzes und eine Eingabeeinrichtung zum nachträglichen Verändern des Steuerdatensatzes, die in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Planungseinrichtung vorgesehen sind, erleichtern die Bestimmung der Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten.
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Eine bevorzugte Planungseinrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Planungseinrichtung bei der Erzeugung des Steuerdatensatzes, der das Muster der Zielpunkte enthält, eine Verformung der Hornhaut des Auges berücksichtigt, die während der Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung auftritt, insbesondere durch ein Patienteninterface, optional ein Kontaktglas oder ein Flüssigkeits-Patienteninterface, mittels dem die Lage des Auges eines Patienten zu einer Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung üblicherweise fixiert wird. Nach dem Lösen der Fixierung liegt dann die festgelegte ringförmige Fläche in der unverformten Hornhaut vor.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten, die eine Schnittstelle zum Zuführen von Messdaten über Parameter des Auges und von Funktionsdaten über die zu erfüllenden Funktionen der Tätowierung der Hornhaut des Auges, eine Lasereinrichtung welche durch Einstrahlen gepulster Laserstrahlung Hornhaut-Gewebe trennt, wobei die Laserstrahlung auf in einem Muster in der Hornhaut liegende Zielpunkte fokussiert ist, und eine oben beschriebene Planungseinrichtung aufweist.
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Insbesondere enthält eine solche Behandlungsvorrichtung hierfür vorzugsweise eine Lasereinrichtung, die eine Laserstrahlungsquelle zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls, beispielsweise eines Femtosekunden- oder Pikosekunden-Laserstrahls, ein Objektiv zur Fokussierung der Laserpulse in die Hornhaut, ein x-y-Scansystem sowie ein z-Scansystem sowie ein Steuersystem, das Laserstrahlungsquelle, Objektiv und Scansysteme steuert, aufweist.
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Die Behandlungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Femtosekunden-Laserkeratom zur Erzeugung von Schnitten im Inneren der Hornhaut eines Auges, mit einem Objektiv zur Fokussierung der Laserpulse in die Hornhaut und einem x-y-Scansystem und eine z-Scan-System. Die Behandlungsvorrichtung verfügt weiterhin über ein System zur Steuerung der Fokusablage, wobei vorzugsweise die Energie der Laserpulse gesteuert werden kann, insbesondere können die Pulse auf dem Scan-Weg ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, der Sparstelle eine nahezu beliebige Form und Größe zu geben. Durch Modulation in der Nachbarschaft des äußeren Randes der cornealen ringförmigen Schnittfläche gelingt es so beispielsweise auch, den äußeren Rand zu modulieren.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten, wobei die Behandlungsvorrichtung eine Lasereinrichtung aufweist, welche durch Einstrahlen gepulster Laserstrahlung Hornhaut-Gewebe trennt, und wobei die Lasereinrichtung im Betrieb die Laserstrahlung gemäß den Steuerdaten auf in einem Muster in der Hornhaut liegende Zielpunkte fokussiert. Dieses Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- - Ermitteln von Messdaten über Parameter des Auges und Funktionsdaten über die zu erfüllenden Funktionen der Tätowierung des Auges,
- - Definieren einer im Wesentlichen ringförmigen, ebenen oder ggf. auch gekrümmten, Fläche aus den Messdaten und den Funktionsdaten,
- = wobei die ringförmige Fläche innerhalb der Hornhaut liegt, und begrenzt ist durch einen im Wesentlichen kreisförmigen inneren Rand mit einem inneren Durchmesser und einen im Wesentlichen kreisförmigen äußeren Rand mit einem äußeren Durchmesser,
- = wobei der innere und der äußere Durchmesser zu einem ausgezeichneten Punkt und/oder zu einer ausgezeichneten Struktur auf der Hornhautoberfläche positioniert sind, und
- = wobei die ringförmige Fläche einen Abstand von und eine Neigung zur Hornhautoberfläche aufweist,
- - Festlegen eines Musters von Zielpunkten in der Hornhaut,
- = wobei die Zielpunkte in der im Wesentlichen ringförmigen Fläche liegen und so angeordnet sind, dass die ringförmige Fläche bei Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung gemäß der Steuerdaten als Schnittfläche ausgebildet wird,
- = wobei die ringförmige Fläche an jedem Zielpunkt einen Perforationsbereich enthält, in dem bei Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung Hornhautgewebe voneinander getrennt wird, wobei sich die Perforationsbereiche benachbarter Zielpunkte teilweise oder vollständig überschneiden können, und
- = wobei der äußere Rand der im Wesentlichen ringförmigen Fläche einen im makroskopischen Sinne konstanten Abstand zum äußeren Rand der Iris aufweist.
- - Erzeugen eines Steuerdatensatzes enthaltend das zwei- oder dreidimensionale Muster zur Ansteuerung der Lasereinrichtung.
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Wesentliche Eigenschaften der weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden bereits in der Beschreibung der Planungseinrichtung erläutert. Deshalb sollen sie hier nur zusammengefasst werden.
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In besonderen Ausgestaltungen ist also das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Fläche des Weiteren so definiert wird bzw. das Muster von Zielpunkten in der Hornhaut so festgelegt wird, dass mindestens eine der folgenden Aussagen auf sie zutreffend ist:
- - die Zielpunkte in der ringförmigen Fläche werden so angeordnet, dass die ringförmige Fläche nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung weiterhin ausgebildet ist zur Aufnahme eines geeigneten Pigment-Farbstoffes;
- - die Zielpunkte in der ringförmigen Fläche werden so angeordnet, dass die ringförmige Fläche nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung eine unterschiedliche Perforation in verschiedenen Bereichen der ringförmigen Fläche aufweist;
- - die ringförmige Fläche umfasst eine Sparstelle, die bevorzugt am äußeren Rand der ringförmigen Fläche angeordnet ist; wobei die Sparstelle bevorzugt eine Flächeninhalt größer 0,2mm2 und bevorzugt kleiner 5mm2 aufweist;
- - die ringförmige Fläche weist einen inneren Rand mit einem inneren Durchmesser von größer 4 mm auf, oder die ringförmige Fläche weist einen inneren Rand mit einem inneren Durchmesser von kleiner 3 mm auf;
- - der Mittelpunkt des kreisförmigen inneren Rands und der Mittelpunkt des kreisförmigen äußeren Rands fallen nicht zusammen;
- - der äußere und/oder der innere Rand weisen keine glatte Kurve auf.
- - die ringförmige Fläche ist nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung ausgebildet zur Aufnahme eines Implantats;
- - die ringförmige Fläche wird in einem Lentikel im Hornhautgewebe des Auges definiert, das nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung explantiert wird;
- - die ringförmige Fläche wird anhand eines Registrierbilds positioniert.
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Des Weiteren ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass aus den Mess- und Funktionsdaten mindestens eine weitere ringförmige Fläche definiert wird, die innerhalb der Hornhaut liegt, wobei die mindestens zwei ringförmige Flächen einen unterschiedlichen Abstand zur Hornhautoberfläche aufweisen, und die mindestens zwei ringförmigen Flächen einander überlappen, wobei bevorzugt die ringförmige Fläche, die den kleinsten Abstand zur Hornhautoberfläche aufweist, die kleinste Differenz zwischen äußerem und inneren Durchmesser aufweist und besonders bevorzugt die mindestens zwei ringförmigen Flächen bezüglich innerer oder bezüglich äußerer Ränder zueinander zentriert sind.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus den Mess- und Funktionsdaten des Weiteren mindestens eine Zugangs-Fläche definiert wird, die von der Hornhautoberfläche zur ringförmigen Fläche reicht, und für diese Zugangs-Fläche Steuerdaten zur Ansteuerung der Lasereinrichtung erzeugt werden, der in der Hornhaut ein Muster der Zielpunkte festlegen, die in der Zugangs-Fläche liegen und so angeordnet sind, dass die Zugangs-Fläche nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung gemäß dem Steuerdatensatz als Zugangs-Schnittfläche ausgebildet ist, wobei die Zielpunkte der Zugangs-Fläche einen radialen Abstand vom Mittelpunkt des inneren Randes haben, der größer ist als der halbe innere Durchmesser der ringförmigen Fläche.
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Optional ist das Verfahren auch dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangs-Fläche radial ausgerichtet ist und ihre radiale Ausdehnung kleiner als die Differenz zwischen halben äußeren und halben inneren Durchmesser ist, oder wobei die Zugangs-Fläche entlang des äußeren Randes oder parallel des äußeren Randes ausgerichtet ist.
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Vorteilhafterweise ist ein Verfahren zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
- - Messdaten aus einer Vermessung des Auges erzeugt werden, wobei optional als Messeinrichtung eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen verwendet werden:
- Autorefraktor, Refraktometer, Keratometer, Aberrometer, Wellenfrontvermessungseinrichtung, optischer Kohärenztomograph (OCT), und/oder
- - erzeugte Steuerdaten zur Behandlungsvorrichtung übertragen werden; wobei diese optional über eine Datenverbindung oder einen Datenträger an die Lasereinrichtung übertragen werden.
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Da die Lage des Auges eines Patienten zu einer Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung üblicherweise fixiert wird, wobei hierfür ein Patienteninterface, optional ein Kontaktglas oder ein Flüssigkeits-Patienteninterface, genutzt wird, das beim Andocken des Auges an die Behandlungsvorrichtung die Hornhaut des Auges verformt, ist ein bevorzugtes Verfahren zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung der Steuerdaten, die das Muster der Zielpunkte enthalten, eine Verformung der Hornhaut des Auges berücksichtigt wird, die während der Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung auftritt, so dass die festgelegte ringförmige Fläche in der hernach unverformten Hornhaut vorliegt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit Programm-Code, der bei Ausführung auf einem Computer das oben beschriebene Verfahren zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten ausführt, sowie durch einen Datenträger mit einem solchen Computerprogrammprodukt.
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Nicht zuletzt wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten, mit folgenden Schritten:
- - Durchführung des Verfahrens zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten, die eine Lasereinrichtung aufweist, welche durch Einstrahlen gepulster Laserstrahlung Hornhautgewebe trennt, nach dem oben genannten Verfahren zur Vorbereitung und Erzeugung von Steuerdaten für eine Behandlungsvorrichtung zur operativen Tätowierung der Hornhaut eines Auges eines Patienten,
- - operative Laserbehandlung der Hornhaut des Auges mit der Behandlungsvorrichtung unter Nutzung der erzeugten Steuerdaten,
- - optional mechanische Trennung von nach der Laserbehandlung verbleibenden Gewebebrücken in den bei der operativen Laserbehandlung erzeugten Flächen, beispielsweise mit einem chirurgischen Werkzeug wie einem Flap-Lifter;
- - Injektion mindestens eines Pigmente-Farbstoffs in die ringförmige Fläche, beispielsweise unter Nutzung der Zugangs-Flächen.
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Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigt:
- - die 1 schematisch die Behandlungsvorrichtung mit einer Planungseinrichtung
- - die 2 Elemente der Behandlungsvorrichtung, insbesondere der Lasereinrichtung
- - die 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo mit einer Sparstelle in einer Draufsicht
- - die 4a und 4b ein zweites Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo mit unterschiedlicher Zentrierung der Ränder in einer Draufsicht und einer Schnittansicht
- - die 5a und 5b ein drittes Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo mit zwei sich überlappenden ringförmigen Flächen in einer Draufsicht und einer Schnittansicht
- - die 6a und 6b ein viertes Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo in einem Lentikel in einer Seitenansicht und einer Draufsicht
- - die 7a sich teilweise überschneidende Penetrationsbereiche in einer Schnittfläche und 7b sich vollständig überschneidende Penetrationsbereiche in einer Schnittfläche.
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Die 1 zeigt schematisch die Behandlungsvorrichtung 1. Sie weist in dieser Variante mindestens zwei Einrichtungen oder Module auf. Eine Lasereinrichtung L gibt den Laserstrahl 2 auf das Auge 3 ab. Der Betrieb der Lasereinrichtung L erfolgt dabei vollautomatisch, d.h. die Lasereinrichtung L startet auf ein entsprechendes Startsignal hin die Ablenkung des Laserstrahls 2 und erzeugt dabei Schnittflächen in der Hornhaut 22, die auf noch zu beschreibende Art und Weise aufgebaut. Die den Betrieb erforderlichen Steuerdaten empfängt die Lasereinrichtung L zuvor von einer Planungseinrichtung P als Steuerdatensatz über nicht näher bezeichnete Steuerleitungen. Die Übertragung findet vorzugsweise vor dem Betrieb der Lasereinrichtung L statt. Natürlich kann die Kommunikation auch drahtlos erfolgen. Alternativ zu einer direkten Kommunikation ist es auch möglich, die Planungseinheit P räumlich getrennt von der Lasereinheit L anzuordnen und einen entsprechenden Datenübertragungskanal vorzusehen.
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Vorzugsweise wird der Steuerdatensatz zum Behandlungsgerät 1 übertragen und weiter vorzugsweise ist ein Betrieb der Lasereinrichtung L gesperrt, bis an der Lasereinrichtung L ein gültiger Steuerdatensatz vorliegt. Ein gültiger Steuerdatensatz kann ein Steuerdatensatz sein, der prinzipiell zur Verwendung mit der Lasereinrichtung L der Behandlungsvorrichtung 1 geeignet ist. Zusätzlich kann die Gültigkeit aber auch daran geknüpft werden, dass weitere Prüfungen bestanden werden, beispielsweise ob im Steuerdatensatz zusätzlich niedergelegte Angaben über das Behandlungsgerät 1, z. B. eine Geräteseriennummer, oder den Patienten, z.B. eine Patientenidentifikationsnummer, mit anderen Angaben übereinstimmen, die beispielsweise an der Behandlungsvorrichtung ausgelesen oder separat eingegeben wurden, sobald der Patient in der korrekten Stellung für den Betrieb der Lasereinrichtung L ist.
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Die Planungseinheit P erzeugt den Steuerdatensatz, der der Lasereinheit L zur Ausführung der Operation zur Verfügung gestellt wird, aus Messdaten, die für das zu behandelnde Auge ermittelt wurden, sowie Funktionsdaten der zu erfüllenden Funktionen der Tätowierung der Hornhaut des Auges - z.B. einer medizinischen Funktion zum Ersetzen einer natürlichen Iris und Erfüllung einer Pupillenfunktion. Sie werden der Planungseinheit P über eine Schnittstelle S zugeführt. Die Messdaten stammen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Messeinrichtung M, die das Auge des Patienten 4 zuvor vermessen hat. Natürlich kann die Messeinrichtung M auf beliebige Art und Weise die entsprechenden Messdaten an die Planungseinrichtung P übermitteln.
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Die Übertragung kann mittels Speicherchips (z.B. per USB oder memory stick), Magnetspeichern (z.B. Disketten), per Funk (z.B. WLAN, UMTS, Bluetooth) oder drahtgebunden (z.B. USB, Firewire, RS232, CAN-Bus, Ethernet etc.) erfolgen. Gleiches gilt natürlich hinsichtlich der Datenübertragung zwischen Planungseinrichtung P und Lasereinrichtung L.
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Eine direkte Funk- oder Draht-Verbindung der Messeinrichtung M mit der Behandlungseinrichtung 1 hinsichtlich der Datenübertragung, die in einer Variante verwendet werden kann, hat den Vorteil, dass die Verwendung falscher Messdaten mit größtmöglicher Sicherheit ausgeschlossen ist.
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In 2 sind Elemente der Behandlungsvorrichtung 1 nur insoweit eingetragen, als sie zum Verständnis der Fokusverstellung erforderlich sind. Die Laserstrahlung 2 wird in einem Fokus 7 in der Hornhaut 22 gebündelt, und die Lage des Fokus 7 in der Hornhaut 22 wird verstellt, so dass zur Schnittflächenerzeugung an verschiedenen Stellen fokussiert Energie aus Laserstrahlungspulsen in das Gewebe der Hornhaut 22 eintragen wird. Die Laserstrahlung 2 wird von einem Laser 8 als gepulste Strahlung bereitgestellt. Dabei wird die Hornhaut 22 des Auges 3 mittels eines Patienteninterfaces 13, hier insbesondere mit einem Kontaktglas, zur Behandlungsvorrichtung 1 fixiert. Ein x-y-Scanner 9, der in einer Variante durch zwei im Wesentlichen orthogonal ablenkende Galvanometerspiegel realisiert ist, lenkt den vom Laser 8 kommenden Laserstrahl zweidimensional ab, so dass nach dem x-y-Scanner 9 ein abgelenkter Laserstrahl 10 vorliegt. Der x-y-Scanner 9 bewirkt somit eine Verstellung der Lage des Fokus 7 im Wesentlichen senkrecht zur Haupteinfallsrichtung der Laserstrahlung 2 in die Hornhaut 22. Zur Verstellung der Tiefenlage ist neben dem x-y-Scanner 9 ein z-Scanner 11 vorgesehen, der beispielsweise als verstellbares Teleskop ausgebildet ist. Der z-Scanner 11 sorgt dafür, dass die z-Position der Lage des Fokus 7, d.h. dessen Position auf der optischen Achse des Einfalls verändert wird. Der z-Scanner 11 kann dem x-y-Scanner 9 nach- oder vorgeordnet sein. Die nachfolgend mit x, y, z bezeichneten Koordinaten beziehen sich also auf die Ablenkung der Lage des Fokus 7.
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Für das Funktionsprinzip der Behandlungsvorrichtung 1 ist die Zuordnung der einzelnen Koordinaten zu den Raumrichtungen nicht wesentlich, der einfacheren Beschreibung halber ist jedoch nachfolgend mit z immer die Koordinate entlang der optischen Achse des Einfalls der Laserstrahlung 2 bezeichnet, und x sowie y bezeichnen zwei zueinander orthogonale Koordinaten in einer Ebene senkrecht zur Einfallsrichtung des Laserstrahls. Dem Fachmann ist natürlich bekannt, dass eine dreidimensionale Beschreibung der Lage des Fokus 7 in der Hornhaut 22 auch durch andere Koordinatensysteme erfolgen kann, insbesondere muss es sich nicht um ein rechtwinkliges Koordinatensystem handeln. Dass der x-y-Scanner 9 um zueinander rechtwinklige Achsen ablenkt ist also nicht zwingend, vielmehr kann jeder Scanner verwendet werden, der in der Lage ist, den Fokus 7 in einer Ebene zu verstellen, in der die Einfallsachse der optischen Strahlung nicht liegt. Somit sind auch schiefwinklige Koordinatensysteme oder aber nicht-kartesische Koordinatensysteme möglich.
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Zur Steuerung der Lage des Fokus 7 werden der x-y-Scanner 9 sowie der z-Scanner 11, die gemeinsam ein konkretes Beispiel einer dreidimensionalen Fokusverstelleinrichtung realisieren, von einem Steuergerät 12 über nicht näher bezeichnete Leitungen angesteuert. Gleiches gilt für den Laser 8. Das Steuergerät 12 sorgt für einen geeignet synchronen Betrieb des Lasers 8 sowie der dreidimensionalen Fokusverstelleinrichtung, exemplarisch realisiert durch den x-y-Scanner 9 sowie den z-Scanner 11, so dass die Lage des Fokus 7 in der Hornhaut 22 so verstellt wird, dass letztendlich die ringförmige Schnittfläche, die auch gekrümmt sein kann, und die später die Pigment-Farbstoffe aufnehmen soll, durch Abrastern von vorgegebenen Zielpunkten und jeweils Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung an diesem Zielpunkt erreicht wird.
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Das Steuergerät 12 arbeitet nach vorgegebenen Steuerdaten, welche die Zielpunkte für die Fokusverstellung vorgeben. Die Steuerdaten sind in der Regel in einem Steuerdatensatz zusammengefasst. Dieser gibt in einer Ausführungsform die Koordinaten der Zielpunkte als Muster vor, wobei die Reihenfolge der Zielpunkte im Steuerdatensatz die Aneinanderreihung der Fokuslagen und damit letztlich eine Bahnkurve festlegt. Der Steuerdatensatz enthält in einer Ausführungsform die Zielpunkte als konkrete Stellwerte für den Fokuslagenverstellmechanismus, z.B. für den x-y-Scanner 9 und den z-Scanner 11. Zur Vorbereitung des augenchirurgischen Verfahrens, also bevor das eigentliche Operationsverfahren ausgeführt werden kann, werden die Zielpunkte und vorzugsweise auch deren Reihenfolge im Muster bestimmt. Es muss eine Vorplanung des operativen Eingriffes dahingehend erfolgen, dass die Steuerdaten für das Behandlungsgerät 1 ermittelt werden, deren Anwendung dann eine für den Patienten 4 optimale Tätowierung der Hornhaut erreicht.
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Die 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo das eine Sparstelle 17 enthält, die für eine Iridotomie mit einem YAG-Laser genutzt werden kann, in einer Draufsicht auf das Auge 3. In diesem Beispiel weist der innere Rand 15 einen großen Durchmesser von 5 mm auf und hat eine leicht unregelmäßige Kante, da das entsprechende corneale Tattoo 15 nur kosmetischen Zwecken dient. Der äußere Rand 16 weist eine stark unregelmäßige Kante auf, um eine natürliche Iris besonders detailgetreu nachzubilden. Nach Glättung dieser unregelmäßigen Kanten - also im makroskopischen Sinne - ist der Abstand des äußeren Randes 16 zum äußeren Rand der Iris und damit zum Limbus 14 konstant. Die Sparstelle wurde im oberen Bereich des Auges 3 erzeugt, der in der Regel vom Augenlid bedeckt ist, so dass die Sparstelle 17 für einen Beobachter schwer erkennbar ist.
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Die 4a und 4b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo in einer im Wesentlichen ringförmigen Fläche 32 mit unterschiedlicher Zentrierung von äußerem Rand 16 und inneren Rand 15 in einer Draufsicht und einer Schnittansicht. Die Zentrierung 36 des äußeren Randes 16 erfolgte zum Limbus 14, während der inneren Rand 15 zum Zentrum 37 der natürlichen photopischen Pupille 34 zentriert wurde. In der Schnittansicht ist zudem die Lage der Hornhautoberfläche 23, der Hornhautrückseite 24, der Epithels 25, des Endothels 26 und der Stroma 27 zu sehen. Eine Zugangs-Fläche 35 erstreckt sich von der Hornhautoberfläche 23 zur ringförmigen, mit Pigment-Farbstoff zu injizierenden Fläche 32. Diese Zugangs-Fläche 35 ist parallel und bogenförmig zum äußeren Rand 16 der ringförmigen Fläche 32 angeordnet.
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Die 5a und 5b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo mit zwei sich überlappenden, d.h. übereinander liegenden, mit unterschiedlichen Abstand zur Hornhautoberfläche 23 angeordneten ringförmigen Flächen 32, 33 in einer Draufsicht und einer Schnittansicht. Das corneale Tattoo setzt sich hier also zusammen aus einem ersten Tattoo in einer ersten ringförmigen Fläche 32 und einem zweiten Tattoo in einer zweiten ringförmigen Fläche 33, wobei beide Tattoos bezüglich ihrer äußeren Ränder 16 zueinander zentriert sind. Das zweite Tattoo liegt dabei näher zur Hornhautoberfläche 23, d.h. über dem ersten Tattoo - von Augeninneren nach außen gesehen - denn es ist das schmalere, das bei gleichem Durchmesser des äußeren Rands 16 einen wesentlich größeren Durchmesser des inneren Rands 15 aufweist als das erste Tattoo. Damit können auch in einfacher Weise unabhängige Zugangs-Flächen 35 (hier nicht gezeigt) sowohl zur ersten ringförmigen Fläche 32 als auch zur zweiten ringförmigen Fläche 33 erzeugt werden, denn beide Flächen 32, 33 bleiben zumindest noch teilweise in der Draufsicht sichtbar.
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Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel muss also einfallendes Licht mehr als eine Tattoo-Schicht durchdringen, um zur Netzhaut zu gelangen. Es können gleiche oder unterschiedliche Pigmente für die Tätowierung verwendet werden. Die beiden Tattoos bewirken eine gemeinsame optische Funktion, beispielsweise eine abgestufte oder eine spektral variable optische Absorption. Das hier gezeigte Tattoo mit einem kreisförmigen inneren Rand 15 eines ersten Tattoos mit einem sehr kleinen Durchmesser von 1.5 mm weist eine Absorption von 70% auf, das zweite Tattoo mit einem kreisförmigen inneren Rand 15 von 2 mm zeigt ebenfalls eine Absorption von 70%. Das erste Tattoo befindet sich dabei in einer Tiefe von 180 µm und das zweite Tattoo in einer Tiefe von 140 µm Tiefe unter der Hornhautoberfläche 23. Durch die Überlagerung entsteht eine abgestufte Pupille 34 mit 100% Transmission im inneren Bereich (Durchmesser 1.5mm), 70% Transmission zwischen 1.5 mm und 2 mm und 9% Transmission außerhalb von 2 mm.
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Die 6a und 6b zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines cornealen Tattoo, das in einem zu explantierendem Lentikel 28 erfolgte, in einer Seitenansicht und einer Draufsicht. Dieses Lentikel 28 kann nun in das Auge 3 eines Patienten implantiert werden, in dem es gleichzeitig eine entsprechende Fehlsichtigkeit korrigiert. Das Lentikel 28 enthält dabei ein ungefärbtes Zentrum 30 und ist im äußeren Bereich ringförmig gefärbt 29, wobei es eine farbliche Feinstruktur 31 aufweist, die durch eine entsprechende unterschiedliche Perforation 6 in verschiedenen Bereichen der ringförmigen Fläche 32 erzielt wurde.
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Die 7a zeigt, was unter sich teilweise überschneidende Penetrationsbereiche in einer Schnittfläche zu verstehen ist: Um die Zielpunkte 6 des Fokus 7 des gepulsten Laserstrahls entsteht bei Einstrahlung dieser Laserstrahlung 2 ein Perforationsbereich 4, dessen Ausdehnung unter anderem von der Pulsrate und Leistung des gepulsten Laserstrahls abhängig ist. Die Ränder der Perforationsbereiche überschneiden sich hier nur teilweise und es bleiben zwischen den Perforationsbereichen 4 Gewebebrücken 5 stehen.
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Die 7b zeigt hingegen sich vollständig überschneidende Penetrationsbereiche 4 in einer Schnittfläche, so dass keine Gewebebrücken 5 mehr stehen bleiben und nach Einstrahlung der gepulsten Laserstrahlung 2 eine durchgängige Schnittfläche, wenn auch mit variierendem durch Photodisruption getrennten Bereich zwischen über und unter dem Penetrationsbereich 4 befindlichen Hornhaut-Gewebe.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- J. L. Alio et al., „Femtosecond-assisted keratopigmentation for functional and cosmetic restoration in essential iris atrophy“, Br J Ophthalmol 2010 94: 245-249 [0006]
- Jin H. Park et al., Int J Ophthalmol. 2015; 8(5): 928-932 [0007]
