DE3688792T2

DE3688792T2 - Gerät zur Auswertung und Korrektur von Brechungsfehlern des Auges.

Info

Publication number: DE3688792T2
Application number: DE86304097T
Authority: DE
Inventors: Esperance Jun Francis A L
Original assignee: Visx Inc
Current assignee: AMO Manufacturing USA LLC
Priority date: 1985-01-16
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2006-05-30
Also published as: EP0247260A1; US4721379A; DE3688792D1; US4669466A; EP0247260B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine nicht eindringende ophthalmologische Ausrüstung und Technik zum Bestimmen der physischen Maße eines Auges und zum fundierten Gebrauch von auf diese Weise hergeleiteten die Maße betreffenden Daten bei der Durchführung von korrektiver Hornhautchirurgie.
Das menschliche Auge ist eine äußerst kraftvolle Fokussiereinrichtung, die ein Bild auf der Oberfläche der Netzhaut erzeugt. Die fokussierenden Bestandteile des Auges sind die Hornhaut und die Linse. Die Hornhaut ist für näherungsweise 80 Prozent der Fokussierfähigkeit (48 Dioptrien) und die Linse für näherungsweise 20 Prozent (12 Dioptrien) verantwortlich. Im Falle von Myopie wird angenommen, daß das Auge eine längere Eiähnliche Form hat, so daß das Lichtstrahlenbündel auf einen vor der Netzhaut liegenden Punkt fokussiert wird und daher unscharf ist. Bei Hypermetropie ist das fokussierende System unzureichend und der Punkt, auf den fokussiert wird, und das Bild liegen hinter der Netzhaut und sind ebenfalls unscharf. Im Falle von Astigmatismus werden gar kein Punkt oder scharfes Bild erzeugt, und das Auge fokussiert im Grunde auf zwei Bereiche hinter oder vor der Netzhautoberfläche. Zur Korrektur von Myopie, Hypermetropie oder Astigmatismus werden eine Brille oder Kontaktlinsen verwendet, wodurch das Bild direkt auf die Stäbchen und Zäpfchen der Netzhaut gebracht wird. Es wurde, wie schon früher festgestellt, gezeigt, daß als Alternative zur künstlichen Korrektur (d. h. Brille oder Kontaktlinsen) Brechungs-Keratoplastik, das operative Ändern der Hornhautgestalt, dasselbe Ergebnis erzielt.
Als mögliche Techniken der Brechungs-Keratoplastik sind radiale Keratotomie und Hornhautformgebung die beiden Arten der Hornhautchirurgie, die steigende Beachtung erfahren haben. Bei der radialen Keratotomie werden der Hornhaut mit einem Messer etwa 8 bis 32 radiale Einschnitte beigebracht, und es wurde gezeigt, daß die Krümmung der Hornhaut dadurch zu einem Grad abgeflacht wird, der den Brennpunkt weiter nach hinten in das Auge verlagert, hoffnungsvoll nah an die Netzhautoberfläche. Es wurde gezeigt, daß eine solche Operation das Sehvermögen durch Vermindern einer vorliegenden Myopie verbessert, wobei eine Verbesserung von bis zu 12 Dioptrien gemessen wurde. Zum Durchführen der Operation wird ein Diamant- oder Rubinmesser mit einem einstellbaren Band oder einer einstellbaren Hülse verwendet, wodurch die Einschnittiefe bis auf Bruchteile eines Millimeters gesteuert wird. Wie in der US-A-4 461 294 offenbart, wurde auch vorgeschlagen, die Einschnitte unter Verwendung eines Lasers zu machen.
Das Ausmaß der Korrektur der Myopie wird durch die Tiefe des Schneidens, die Zahl der radialen Einschnitte und die Nähe der Einschnitte zur Mitte der Hornhaut bestimmt. Um andere Korrektureffekte zu erreichen, sind verschiedene andere Einschnitte mit radialen Einschnitten kombiniert worden, und das Kombinieren von Umfangseinschnitten mit radialen Einschnitten in verschiedenen Abschnitten der Hornhaut ermöglicht ein charakteristisches Abflachen der Hornhaut, wodurch eine parallele Abnahme von Myopie und Astigmatismus erreicht wird.
Die Hornhautformgebung ist ein über die radiale Keratotomie hinaus weiterentwickeltes Verfahren, bei dem äußere Hornhautschichten in einer solchen Weise entfernt werden, daß der Krümmungsradius beeinflußt wird, um die Brechkraft der vorderen Oberfläche der Hornhaut zu erhöhen oder zu verringern. Durch Entfernen verschiedener Schichten der Hornhaut bis zu einem Ausmaß von 0,15 bis 0,25 Millimeter der 0,60 Millimeter betragenden Dicke einer Hornhaut können bis zu 12 Dioptrien an Myopie oder Hypermetropie korrigiert werden, zusammen mit der Korrektur von äußerst hohen Graden an Astigmatismus (oder Unebenheit der Hornhaut). Durch eine Hornhautformgebung in dieser Art kann die äußere Oberfläche der Hornhaut praktisch den Krümmungsradius einer korrigierenden Kontaktlinse haben, als ob die Kontaktlinse über der mißgebildeten Hornhaut eingesetzt worden wäre. Die äußere Oberfläche der Hornhaut mit ihrer Luft/Hornhaut- Grenzfläche führt also die Vergrößerung oder Verkleinerung der Brennweite (Brechkraft) der Hornhaut herbei, und verändert damit den Brechungszustand des Auges.
Eine Möglichkeit der Hornhautformgebung ist ein Verfahren mit dem Namen Keratomileusis, bei dem das Äußere der Hornhaut in Form eines plan-konvexen Knopfes entfernt, tiefgefroren, auf eine Mikrodrehbank gesetzt und durch die Drehbank computergesteuert geformt wird, bis eine vorbestimmte Krümmung der Hornhaut erreicht ist. Der Hornhautknopf wird dann aufgetaut und wieder auf dem Auge des Patienten angenäht. Auf diese Weise wird die Krümmung der äußeren Hornhaut durch einen Vorgang des mechanischen Eingreifens geändert.
Eine andere Möglichkeit der Hornhautformgebung besteht in der Verwendung eines Lasers, wie in meinem gleichzeitigen europäischen Patentanmeldung Nr. 84 307 972.4, veröffentlicht unter EP-A2-0 151 869 beschrieben ist. Unter dem Aspekt der Hornhautformgebung beschreibt diese Patentanmeldung eine Vorrichtung zum Verändern der vorderen Oberfläche der Hornhaut von einer anfänglichen Krümmung mit fehlerhaften optischen Eigenschaften hin zu einer folgenden Krümmung mit korrektiv verbesserten Eigenschaften unter Verwendung ultravioletter Laserstrahlung zum selektiven Abtragen der vorderen Oberfläche der Hornhaut mittels photochemischer Zersetzung, wobei ein Eindringen in das Grundgewebe und eine volumetrische formgebende Entfernung von Hornhautgewebe bis zu einer solchen Eindringtiefe und einem solchen Profil erfolgen, daß die vordere Oberfläche der Hornhaut durch diese folgende Krümmung charakterisiert wird.
Ganz gleich, um welches Verfahren zum Operieren auf der Hornhaut, mit dem Ziel, eine Brechungskorrektur zu erreichen, es sich handelt, es bleibt die Tatsache, daß das, was bisher getan worden ist, und das, was zu tun vorgeschlagen wird, weitgehend experimentell ist. Es gibt keinen Erfahrungsschatz, auf den bei einem gegebenen Verfahren, das auf eine gegebene Kategorie von Hornhautmaßen angewendet wird, für eine annehmbar genaue Vorhersage der endgültigen Brechungskorrektur im Auge zurückgegriffen werden könnte. Und insbesondere besteht im Falle von radialer Keratotomie immer die Gefahr, daß übermäßig tief eingeschnitten wird, wodurch die ansonsten nicht eindringende Natur der Operation aufgegeben wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Gerät zur Verwendung bei der nicht eindringenden Hornhautchirurgie zum Erreichen einer Brechungskorrektur eines Auges zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird ein ophthalmologisches Gerät zum korrektiven Verbessern der optischen Eigenschaften eines Auges, indem der zum Sehen verwendete mittlere Bereich der vorderen Oberfläche der Hornhaut modelliert wird, um eine notwendige Veränderung ihrer Krümmung zu erreichen geschaffen, wobei das Gerät folgendes enthält: einen Digitalcomputer und eine computergesteuerte automatische Laser-Formgebungsvorrichtung, die Laserstrahlung auf den zum Sehen verwendeten mittleren Bereich der vorderen Oberfläche der Hornhaut richtet, wobei die Laserstrahlung so beschaffen ist, daß sie die vordere Oberfläche der Hornhaut durch photochemische Zersetzung unter Eindringen in das Grundgewebe und volumetrischer Entfernung von Hornhautgewebe selektiv abtragen kann, wie beispielsweise aus der EP-A-0 151 869 bekannt ist, und wobei das erfindungsgemäße Gerät charakterisiert ist durch die Ausstattung mit einer Vorrichtung, die an den Computer angeschlossen ist, die tatsächliche Topographie der vorderen Oberfläche der Hornhaut bestimmt und entsprechende digitalisierte tatsächliche Topographiedaten in einen Computerspeicher eingibt; einer Vorrichtung, die an den Computer angeschlossen ist und ein Eingeben von digitalisierten, einer gewünschten Topographie der vorderen Oberfläche der Hornhaut entsprechenden Ausgangsdaten in den Computerspeicher ermöglicht; und einer Anzeigevorrichtung, die an den Computer angeschlossen ist und dazu dient, eine computergestützte und koordinierte Darstellung der tatsächlichen und der gewünschten Topographie zu liefern; und dadurch, daß die Anordnung so beschaffen ist, daß beim Betrieb des Gerätes die Laserstrahlung der Laser Formgebungsvorrichtung durch den Computer in Abhängigkeit von den im Computerspeicher befindlichen Daten der tatsächlichen und der gewünschten Topographie automatisch so gesteuert wird, daß ein formgebendes volumetrisches Entfernen von Gewebe des zum Sehen verwendeten mittleren Bereichs der vorderen Oberfläche der Hornhaut erfolgt, um eine Änderung ihrer Krümmung zu erreichen, die von ihrer tatsächlichen Topographie weg- und zu ihrer gewünschten Topographie hinführt.
Wie im folgenden beschrieben werden soll, rüstet die an Hand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels dargestellte Erfindung den Augenchirurgen mit die Dicke und Topographie der Hornhaut betreffenden Daten für ein bestimmtes abnormales Auge und in Form eines leicht interpretierbaren Hintergrundes aus, vor dem die Tiefe des chirurgischen Einschnitts und die Oberflächenverteilung von chirurgischem Einschneiden in die vordere Oberfläche der abnormen Hornhaut zu bestimmen ist, um eine gewünschte Brechungskorrektur zu erreichen. Es wird eine visuell wahrnehmbare CAD/CAM-Darstellung der Topographie und Dicke der Hornhaut geschaffen, wobei die Darstellung selektiv für verschiedene Stellungen verfügbar ist. Die visuell wahrnehmbare Darstellung kann auch für ausgewählte Stellungen das Ausmaß der zum Erreichen eines bestimmten Ergebnisses der Brechungskorrektur, z. B. Emmetropie (perfektes Sehen in der Ferne), erforderliche Hornhautentfernung anzeigen.
Die Erfindung schafft eine computergestützte Vorrichtung, die für ein gegebenes, einer Untersuchung unterzogenes Auge die Natur und das Ausmaß der die Brechung korrigierenden Hornhautchirurgie vorschreibt, die erforderlich ist, um für das untersuchte Auge Emmetropie ganz oder im wesentlichen zu erreichen, und darüberhinaus steuern die digitalen Meßdaten, die verfügbar gemacht werden, das automatisierte Laser-Formgebungsgerät zum Durchführen der die Brechung korrigierenden Operation.
Die vorstehenden und weitere Merkmale der Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen dargelegt und werden im folgenden mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaubild, das das erfindungsgemäße Gerät und zugehörige Bedienungsschritte schematisch zeigt;
Fig. 2, 3 und 4 sind vereinfachte Schaubilder, die verschiedene mögliche Darstellungen im Modul C nach Fig. 1 zeigen, und
Fig. 5 und 6 sind vereinfachte Schaubilder, die mögliche Alternativen einer CAD/CAM-Darstellung im Modul D nach Fig. 1 zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Diagramm von Fig. 1 stellt alle Komponenten für die Durchführung einer Auswertung und Untersuchung der Hornhaut dar, ebenso wie diejenigen, die an auf der Untersuchung beruhenden formgebenden keratoplastischen Operationen beteiligt sind.
Wie zu sehen ist, umfaßt der Auswertungsteil drei Module A, B und C. Das erste, Modul A, bestimmt die Topographie der Hornhautoberfläche des betrachteten Auges. Dieses Modul kann ein optischer Okularabtaster oder ein Photo-Keratometer sein, der/das für die Erzeugung von digitalisierten Topographiedaten in einem Ausgang 10 ausgerüstet ist. Das Modul A kann die Hornhaut schnell so scannen, daß die gesamte Topographie der äußeren Oberfläche der Hornhaut, von Limbus zu Limbus, bestimmt wird. In diesem Modul werden feine Unterschiede in der Krümmung der äußeren Hornhaut oder der inneren optischen Zone genau und klar definiert und das Modul enthält einen Analysator mit der Fähigkeit, die Daten von Tausenden von einzelnen Punkten auf der jeweiligen Hornhaut zu digitalisieren. Ein für die Verwendung im Modul A geeignetes Gerät ist das PKS-1000 Photo- Keratoskop, das von der japanischen Firma, Sun Contact Lens Co., Ltd., mit U.S.-Zweigstellen in Palo Alto, Kalifornien, kommerziell erhältlich ist. Das Photo- Keratoskop von Sun ist mit einem Photo-Analysator erhältlich, aus dessen Ausgangssignal, welches digitalisiert ist, eine visuell wahrnehmbare Darstellung erzeugt werden kann, um das Querschnittsprofil der Krümmung der vorderen Oberfläche für jeden die Zentralachse des Auges enthaltenden Querschnitt zu zeigen; der Anschluß 10 überträgt solch ein digitalisiertes Ausgangssignal.
Das zweite Modul B umfaßt eine pachymetrische Vorrichtung für vielfache Bestimmungen der genauen Dicke der Hornhaut bis auf tausendstel Millimeter an mehreren Stellen auf der Oberfläche der Hornhaut. Die Daten werden durch Ultraschall-Ausmessung erzeugt und zum Einspeisen in einen Ausgang 11 so digitalisiert, daß die gemessene Dicke mit den Daten der Ortskoordinaten korreliert ist. Die pachymetrischen Messungen können auf einer individuellen Punkt-für-Punkt-Basis manuell durchgeführt werden, wozu eine kommerziell erhältliche handgehaltene Meßwandlersonde, die freibeweglich an eine Spannungsversorgung und eine Anzeigevorrichtung angeschlossen ist, beispielsweise das bei Myocure, Inc., Los Angeles, Kalifornien, erhältliche Myopach Ultraschall-Pachymeter oder das CILCO, Inc. "Villasenor" Ultraschall-Pachymeter, das bei deren Standort in Huntington, West Virginia, erhältlich ist, verwendet werden kann. Bei der Verwendung eines solchen Geräts ermöglicht das Fixieren eines Zieles durch das nicht untersuchte Auge dem Patienten, die Stabilität der Zentralachse des untersuchten Auges aufrechtzuerhalten, wenn die Sonde zwischen zentraler optischer Achse und Peripherie auf die Hornhautoberfläche gebracht wird.
Vorzugsweise wird eine Darstellung gemäß Fig. 3 (d. h. eine Vorderansicht) gewählt, um für jeden Punkt, an dem das Pachymeter auf die Hornhaut gebracht wird, mit einem bedienbaren Kursor den Ort der geschätzten Koordinaten zu wählen und zu identifizieren, wobei für jede verschiedene mit dem Kursor identifizierte Stelle eine Eintragung der Dickenmessung in den Computerspeicher des Moduls C erfolgt. Normalerweise wird die Dickenmessung an fünf Punkten entlang eines jeden von mehreren ausgewählten Meridianverläufen durch die Zentralachse des Auges vorgenommen, und bei Vorliegen von Hornhautastigmatismus (der aus der Darstellung von durch das Modul A erzeugten Topographiedaten nach Fig. 3 erkennbar ist) ist es empfehlenswert, die beobachtete Orientierung der Astigmatismus-Achse als die Orientierung für einen Zentralmeridian bei den pachymetrischen Messungen zu wählen, während zweite und dritte Gruppen von pachymetrischen Messungen entlang Meridianen folgen, die jeweils um Winkel von 20 Grad in entgegengesetzter Richtung gegenüber dem Zentralmeridian der pachymetrischen Messung versetzt sind. Ferner ist es empfehlenswert, die fünf pachymetrischen Messungen auf dem Zentralmeridian (a) an jeder der beiden äußeren Grenzen, die etwa einen Millimeter innerhalb vom Schnittpunkt mit dem Limbus liegen, (b) im Zentrum (d. h. auf der optischen Achse des Auges) und (c) an den Mittelpunkten zwischen dem Zentrum und jeder der jeweiligen äußeren Grenzen vorzunehmen; für die beiden Meridiane, die jeweils um ±20 Grad gegenüber dem Zentralmeridian versetzt sind, werden nur vier Messungen empfohlen (nämlich die Messungen an den Außengrenzen und an den Mittelpunkten), da die Dickenmessung auf der Zentral- oder optischen Achse nur einmal gemacht zu werden braucht und es daher nur eine Wiederholung bedeuten würde, wenn sie bei mehr als einer Meridianabtastung vorgenommen werden würde.
Das dritte Modul C umfaßt einen Computer, dem die digitalen die Topographie betreffenden Daten (Anschluß 10 von Modul A) und die digitalen die Dicke betreffenden Daten (Anschluß 11 von Modul B) zugeführt werden. Dieser Computer, beispielsweise ein IBM PC Computer, weist die nötige Computerleistung auf, die ausgewertete Hornhaut in CAD/CAM-Form innerhalb des Blocks von Modul C darzustellen, wie in Fig. 2, 3 und 4 in drei Varianten schematisch gezeigt ist. Die schematische Darstellung nach Fig. 2 bezieht sich auf einen vollen Meridianschnitt der Hornhaut (wenigstens von Limbus zu Limbus), und es versteht sich von selbst, daß der Computer die Leistungsfähigkeit besitzt, den Maßstab der Querschnittsdarstellung so zu vergrößern, daß eine Untersuchung eines ausgewählten Fragmentes des Gesamtquerschnitts in "Nahaufnahme" ermöglicht wird, und damit die lokale Topographie und Dicke der Hornhaut genauer bestimmt wird.
Es ist klar, daß sich die über die Anschlüsse 10 und 11 dem Modul C zugeführten digitalen Daten für alternative Techniken der CAD/CAM-Darstellung, wie in Fig. 3 und 4 vorgeschlagen, eignen; in Fig. 3 ist die Hornhaut dargestellt, als ob sie von vorne nach hinten gesehen würde (d. h. in Vorderansicht mit wechselnden Ringen von in quantisierten Zuwächsen schrittweise zunehmender Dicke) und in Fig. 4 ist die Hornhaut dargestellt, als ob sie perspektivisch gesehen würde, mit den in ihrer richtigen Perspektive gezeigten Linien gleicher Dicke nach Fig. 3. Die perspektivische Ansicht nach Fig. 4 in Verbindung mit der Fähigkeit, dieselbe mittels geeigneter Computer-Software selektiv zu drehen, ermöglicht es dem Chirurgen, die Hornhaut, wie sie für die Auswertung am Bildschirm des Computers erzeugt wurde, direkt von vorne oder von hinten zu betrachten. Es versteht sich ferner, daß bei Vorhandensein geeigneter Software die verschiedenen Darstellungen nach Fig. 2, 3 und 4 numerische Daten enthalten können, die die Richtung oder den Winkel der Darstellung angeben, sowie Zahlen, die etwas über die lokale Hornhautdicke und/oder -krümmung (vordere und/oder hintere Oberfläche) und/oder die Brechkraft für jeden einzelnen Punkt oder eine Reihe von Punkten auf der Hornhautoberfläche aussagen. Solche numerischen Daten sind, ebenso wie jede der verschiedenen Darstellungen, für einen Hard-Copy-Ausdruck eines jeden Stadiums der Auswertung der Hornhaut verfügbar.
Das Modul D nach Fig. 1 liefert eine zusätzliche CAD/CAM- Darstellung (z. B. wie in Fig. 5 oder Fig. 6), die sowohl die dem Modul C zugeführten topographischen Meßdaten als auch die Dickenmeßdaten verwendet, sowie zusätzliche digitalisierte Informationen von einer weiteren Quelle, wie etwa die idealisierte Topographie betreffende digitalisierte Daten von einem Modul E und/oder digitalisierte Daten von einer Datenbank, die Betriebsauswertungsdaten enthält, dem Modul F.
Ein zum Modul E gehörender Computerspeicher, der sich auf einer Diskette befinden kann, die als Datenquelle für einen Teil der zum Modul D gehörenden Anzeige verwendbar ist, enthält gespeicherte digitalisierte Daten für die Hornhauttopographie eines idealisierten Auges, mit der bei dem Auge, das für die chirurgische Brechungs- Keratoplastik ausgewertet wird, Emmetropie herbeigeführt werden kann, wenn die mittels A-Raster-Ultrasonographie bestimmte axiale Länge des Auges, das Alter und Geschlecht des Patienten, der Innendruck des Auges und andere Faktoren berücksichtigt werden, die einen unmittelbaren Vergleich des ausgewerteten Auges mit dem projektierten idealisierten emmetropen Modellauge erlauben, das ähnliche oder identische meßbare Parameter aufweist, mit Ausnahme der zum Erreichen von Emmetropie beabsichtigten Änderung der Hornhautkrümmung. Und es ist durch Eingeben von gemessenen Parameterdaten für das betrachtete Auge, wie dem Alter und Geschlecht des Patienten, der axialen (vorne-hinten) Länge des Auges (zehntel Millimeter), dem Innendruck des Auges, dem gewünschten resultierenden Brechungszustand (z. B. -1,50 Dioptrien, -1,00 Dioptrien, Emmetropie, etc.), dem gewünschten, chirurgischen Lösungsweg und einer für das Auge gewählten Datenbank (eingegeben über geeignete, vom Modul E' angebotene Mittel), in das Modul E möglich, im Modul D aus den gespeicherten digitalisierten Daten für das idealisierte Auge eine zusätzliche Darstellung des Hornhautprofiles des idealisierten Auges entlang des für die Profildarstellung der gemessenen Daten im Modul D gewählten Meridians zu erzeugen. Dieses Merkmal erlaubt eine Auswertung des Meridianprofils für das idealisierte Auge im Vergleich mit der Darstellung des Meridianprofils für die Daten des ausgemessenen Auges (von den Anschlüssen 10 und 11).
Genaugenommen stellt Fig. 5 eine Darstellung im Modul D dar, bei der das ausgemessene Auge myop ist, d. h. bei der das Hornhautprofil 12 für den dargestellten Meridianschnitt des ausgemessenen Auges mehr gekrümmt und weniger abgeflacht als das Hornhautprofil 13 für den dargestellten Meridianschnitt des idealisierten Auges ist. Unter diesen Umständen wird die Plazierung des Profils 13 auf dem Profil 12 vorzugsweise so ausgerichtet, daß diese sich in Limbusnähe schneiden. Daher liegen in Fig. 5 die Schnittpunkte 14 und 15 der Profile 12 und 13 symmetrisch versetzt auf gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse 16, und die sichelförmige Querschnittsfläche zwischen den Profilen 12 und 13 repräsentiert den Teil, der entfernt werden muß, wenn die Keratoplastik in Form einer mittels Laser- Formgebung vorgenommenen Reduzierung der Hornhaut vom Profil 12 zum Profil 13 stattfinden soll.
Fig. 6 stellt dagegen eine Darstellung im Modul D dar, bei der das ausgemessene Auge hypermetrop ist, d. h. bei der das Hornhautprofil 12' für den dargestellten Meridianschnitt des ausgemessenen Auges flacher und weniger gekrümmt als das Hornhautprofil 13' für den dargestellten Meridianschnitt des idealisierten Auges ist. Unter diesen Umständen wird die Plazierung des Profils 13' auf dem Profil 12' vorzugsweise so ausgerichtet, daß diese sich nur beim Schnittpunkt 17 mit der optischen Achse 16 berühren, und der durch die Querschnittsfläche zwischen den Profilen 12' und 13' repräsentierte Kreisring bestimmt den Teil, der entfernt werden muß, falls die Hornhaut vom Querschnittsprofil 12' zum Querschnittsprofil 13' geformt werden soll.
Fig. 1 zeigt ferner, daß anstelle der vom Modul E zur Verfügung gestellten Daten einer idealisierten Topographie oder in geeignet gemittelter Verbindung damit ein zusätzliches Modul F als Datenbank genutzt werden kann, die die Aufzeichnung der eigenen Erfahrungen des Chirurgen aus seinen früheren Erfahrungsprotokollen repräsentiert und/oder die Gesamtheit solcher Protokolle von einer zentralen Datenbank, die die Krankenhäuser und ophtalmologischen Einrichtungen eines gegebenen geographischen Bereichs oder des gesamten Landes bedient. So kann er, wenn er (1) eine Operation durchgeführt hat, (2) zum erneuten Untersuchen des Auges nach dem chirurgischen Eingriff an der Hornhaut die Untersuchungsausrüstung nach Fig. 1 verwendet hat, und (3) findet, daß er für ausgewählte Meridianschnitte im wesentlichen- eine Anpassung des Profils 12 des ausgemessenen Auges an das Profil 13 des idealisierten Auges bewirkt hat, die relevanten Parameter des Auges vor und nach dem chirugischen Eingriff, sowie die relevanten Parameter seiner operativen Arbeitsweise in den zum Modul F gehörenden Speicher eingeben. Und nach einer späteren Kontrolle desselben Auges kann er in ähnlicher Weise alle weiteren Beobachtungen bezüglich längerfristiger, der Operation zuzuschreibender Auswirkungen in den zum Modul F gehörenden Speicher eingeben. Solche in Verbindung mit dem durch den Chirugen erfolgenden Gebrauch anderer Techniken, um das gleiche oder ein im wesentlichen ähnliches Ergebnis für einen anderen Patienten zu erreichen, aufgezeichneten Daten können auch in den zum Modul F gehörenden Speicher eingegeben werden, so daß die Datenbank im Laufe der Zeit einen Erfahrungsschatz ansammelt, von dem alternative Techniken und ihre Nachwirkungen einen Teil des für eine optimierte vorchirurgische Entscheidungsfindung verfügbaren Hintergrundes bilden können. Es versteht sich von selbst, daß der Aufruf von Daten von Modul E und/oder von Modul F für die Darstellung im Modul D eine graphische zweidimensionale Darstellung ausgewählter Meridianschnitte ebenso beeinhalten kann wie eine geschriebene Darstellung von (a) relevanten Parametern des betreffenden Auges (vor und nach dem chirurgischen Eingriff), (b) relevanten Parametern und Notizen zu der beteiligten operativen Arbeitsweise und (c) beobachteten langfristigen Nachwirkungen.
Falls der Chirurg beschließt, ein automatisiertes Abtast- Lasergerät von der Art, wie sie in meiner eingangs erwähnten gleichzeitigen Patentanmeldung beschrieben ist, zum Ausführen der Hornhautchirurgie zu verwenden, sind die gespeicherten Entscheidungsdaten für die relevanten Parameter der Operation, ob es sich bei der Korrektur nun um das Reduzieren oder Beseitigen einer Myopie oder einer Hypermetropie handelt, für eine völlige Übernahme (oder für eine Übernahme mit sorgfältiger Abwandlung) über Modul D verfügbar. Daher zeigt ein Anschluß 18, der einen Ausgang des Moduls D mit dem Modul G verbindet, den Gebrauch solcher Parameter als Steuerparameter für das automatisierte Durchführen von Laser-Formgebungsversetzungen über Modul G. Die gespeicherten und verfügbaren, über den Anschluß 18 eingespeisten Parameterdaten beinhalten solche Laserbetriebsdaten wie Leistungspegel, Expositionsrate (d. h. Laserimpulsfrequenz), Punktgröße und ähnliches; und natürlich können nach Ausführen der Operation die Daten der Betriebsparameter ebenso wie die Daten des Auges vorher/nachher in die Datenbank des Moduls F eingegeben werden, sollte der Chirurg beschließen, daß der Erfolg (oder ein anderes Ergebnis) der Operation eine solche Erhaltung der Daten verdient.
Wie zu ersehen ist, tragen das gewünschte Gerät und Verfahren allen genannten Aufgaben Rechnung und bedeuten eine größere Veränderung für die Möglichkeiten bei der Korrektur von Hornhaut-Brechungsfehlern. Das Ziel, die Augen auszumessen, wird durch Schaffen einer digitalisierten Datenbank realisiert, die Hornhautprofile beschreibt, welche erläuternd zur Darstellung für jeden einer Vielzahl von Meridianschnitten verfügbar sind. Diese Daten sind sowohl in graphischer als auch in geschriebener Darstellung verfügbar und können durch Erfahrungen verbessert werden, um eine viele Informationen umfassende Basis für die Entscheidungsfindung vor dem chirurgischen Eingriff zu ermöglichen; die digitalisierten Entscheidungsdaten sind direkt zum Erzeugen automatisierter Weisungen für die abtragende Formgebung nutzbar. Die Daten können auch als Vorlage für den Chirurgen auf einem Hard-Copy-Ausdruck oder einem Bildschirm dargestellt werden.
Selbstverständlich eignet sich der automatisierte Gebrauch von Modul G zum Ausführen eines einzigen operativen Verfahrens, um die gesamte durch eine Darstellung wie in Fig. 5 oder Fig. 6 angezeigte Brechungskorrektur zu erreichen. Alternativ dazu und natürlich bis der Chirurg volles Vertrauen in den Gebrauch der ihm zur Verfügung stehenden automatisierten chirurgischen Einrichtung entwickelt hat, wird er sich vielleicht dazu entscheiden, die Operation in konservativer Richtung abzuwandeln, indem er nur einen Bruchteil, beispielsweise die Hälfte, des zum Entfernen bestimmten Hornhautgewebes entfernt. In diesem letzteren Fall kann er eine weitere Auswertung des Auges durch Ausmessen vornehmen, bevor er sich entschließt, mit der abschließenden Hälfte der gesamten Operation fortzufahren. Mit anderen Worten kann er, indem er dem automatisierten Muster der Gewebeentfernung, aber nur bis zur Hälfte der programmierten veränderbaren Abtragungstiefe, folgt, sehen, welche Brechungskorrektur erreicht wurde, und daher die Fähigkeit zur Beurteilung besitzen, ob die verbleibende Hälfte des gesamten Verfahrens (d. h. die zweite Operation) bis zu (a) dem gleichen, (b) einem größeren oder (c) einem kleineren Bruchteil der programmierten veränderbaren Tiefe auszuführen ist.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Datenbank- Funktion, die eine Ergänzung der gemessenen Daten von den zur Hornhaut-Auswertung/Untersuchung dienenden Modulen A, B und C darstellt. Modul D ermöglicht die vergleichende Darstellung der Auswertungs/Untersuchungsdaten im Zusammenhang mit den vom Modul F erhältlichen Datenbank- Ausgangsdaten. Auf diese Art kann der Computer dem Chirurgen den Ablauf des chirurgischen Vorgehens vorschlagen, mit dem der Brechungsfehler - ob es sich nun um Myopie, Hypermetropie oder Astigmatismus handelt - reduziert werden kann, damit das Auge emmetrop oder ein wenig myop oder sogar ein wenig hypermetrop gemacht wird. Auf diese Art hat der Chirurg die Wahl, die Empfehlung des Computers, wie sie von einer landesweiten oder allgemeinen Datenbank erhalten wurde, für seinen chirurgischen Eingriff bei dieser speziellen Hornhaut anzunehmen. In dem Maße, wie das Können des Chirurgen und die Zahl der durchgeführten Fälle zunehmen, wird seine besondere manipulative chirurgische Technik als eine gänzlich getrennte und nur für ihn bestimmte Funktion in den Computer eingegeben. In dem Maße, wie seine individuelle Datenbank wächst, kann der Computer seine Tendenz zu einem etwas tieferen Einschnitt, breiteren Einschnitt oder andere Besonderheiten seiner individuellen Technik erkennen. Deshalb kann der Computer durch Einführen einer einer Kreditkarte ähnlichen Plastikkarte den einzelnen Chirurgen erkennen und seine spezielle Datenbank oder eine allgemeinere auf das Krankenhaus bezogene, stadtweite oder größere Datenbankpopulation aufrufen. Alle vom Computer stammenden Korrekturvorschläge zum Erzeugen eines bestimmten aus der Operation folgenden dioptrischen Endergebnisses können in CAD/CAM-Form dargestellt werden und eignen sich für einen Hard-Copy-Ausdruck. Verschiedene vom Computer stammende und vom Chirurgen übernommene und bestätigte Vorschläge können auch sofort zur Verwendung in der Chirurgie ausgedruckt werden.
Obwohl die angegebenen gegenwärtig erhältlichen Pachymeter Messungen der Hornhautdicke an einer Vielzahl von Stellen auf der Hornhautoberfläche, einschließlich mehrerer Stellen (z. B. fünf) entlang eines gegebenen Meridianschnittes, in Betracht ziehen, bildet selbst diese relativ kleine Zahl von auf einer Kurve liegenden Punkten eine nützliche Darstellung der Kurve, insbesondere in Bezug auf die viel genauer entwickelten Topographiedaten für die vordere Oberfläche der Hornhaut. So ermöglichen die genauen Daten über die Außenfläche zusammen mit den relativ wenigen Punkten von Pachymeterdaten eine ziemlich genaue digitalisierte Darbietung der konkaven Topographie der Hornhaut, was den Chirurgen in die Lage versetzen sollte, die Hornhaut in seiner CAD/CAM-Darstellung zu entwickeln, sei es im Meridianschnitt (Fig. 2), in Vorderansicht (Fig. 3) oder in drehbarer 3-D-Ausführung (Fig. 4). In letzterem Fall kann das Entwickeln nach Fig. 4 ein "drahtverbundenes" Entwickeln von sowohl der konkaven als auch der konvexen Topographie umfassen, die entweder um die maßstabsgetreue Dicke gegeneinander versetzt sind, oder entsprechend einer angezeigten Beziehung gegeneinander versetzt sind, wobei die gemessene Dicke vergrößert (aber maßstäblich), d. h. zweimal oder zehnmal so groß wie die gemessenen Werte dargestellt ist.

Claims

1. Ophthalmologisches Gerät zum korrektiven Verbessern der optischen Eigenschaften eines Auges, indem der zum Sehen verwendete mittlere Bereich der vorderen Oberfläche der Hornhaut modelliert wird, um eine notwendige Veränderung ihrer Krümmung zu erreichen, wobei das Gerät folgendes enthält:

(a) einen Digitalcomputer; und

(b) eine computergesteuerte automatische Laser- Formgebungsvorrichtung, die Laserstrahlung auf den zum Sehen verwendeten mittleren Bereich der vorderen Oberfläche der Hornhaut richtet, wobei die Laserstrahlung so beschaffen ist, daß sie die vordere Oberfläche der Hornhaut durch photochemische Zersetzung unter Eindringen in das Grundgewebe und volumetrischer Entfernung von Hornhautgewebe selektiv abtragen kann;

und wobei das Gerät durch folgende Ausstattung gekennzeichnet ist:

(c) eine Vorrichtung, die an den Computer angeschlossen ist, die tatsächliche Topographie der vorderen Oberfläche der Hornhaut bestimmt und entsprechende digitalisierte tatsächliche Topographiedaten in einen Computerspeicher eingibt;

(d) eine Vorrichtung, die an den Computer angeschlossen ist und ein Eingeben von digitalisierten, einer gewünschten Topographie der vorderen Oberfläche der Hornhaut entsprechenden Ausgangsdaten in den Computerspeicher ermöglicht; und

(e) eine Anzeigevorrichtung, die an den Computer angeschlossen ist und dazu dient, eine computergestützte und koordinierte Darstellung der tatsächlichen und der gewünschten Topographie zu liefern;

und dadurch, daß die Anordnung so beschaffen ist, daß beim Betrieb des Gerätes die Laserstrahlung der Laser- Formgebungsvorrichtung durch den Computer in Abhängigkeit von den im Computerspeicher befindlichen Daten der tatsächlichen und der gewünschten Topographie automatisch so gesteuert wird, daß ein formgebendes volumetrisches Entfernen von Gewebe des zum Sehen verwendeten mittleren Bereichs der vorderen Oberfläche der Hornhaut erfolgt, um eine Änderung ihrer Krümmung zu erreichen, die von ihrer tatsächlichen Topographie weg- und zu ihrer gewünschten Topographie hinführt.

2. Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Anzeigevorrichtung in der Lage ist, eine zweidimensionale Profildarstellung eines Meridianschnittes durch die vorgegebene Hornhaut zu erzeugen.

3. Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Anzeigevorrichtung selektiv betreibbare Einrichtungen zum Wechseln des Meridians, der der Darstellung zugrunde liegt, enthält.

4. Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Darstellung Identifikationszahlen von Daten aus dem Computerspeicher oder davon abgeleiteten Daten an vorbestimmten Abständen oder Orten auf dem dargestellten Profil aufweist.

5. Ophthalmologisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Vorrichtung zum Bestimmen der tatsächlichen Topographie der vorderen Oberfläche der Hornhaut ein Photo-Keratometer und/oder einen optischen Okularabtaster enthält.

6. Ophthalmologisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, das eine Dickenmeßvorrichtung enthält, die an den Computer angeschlossen ist, die Dicke der Hornhaut an verschiedenen vorbestimmten Stellen auf deren vorderer Oberfläche bestimmt und die entsprechenden digitalisierten Daten in den Computerspeicher eingibt.

7. Ophthalmologisches Gerät nach Anspruch 6, bei dem die Dickenmeßvorrichtung ein Ultraschall-Pachymeter enthält.

8. Ophthalmologisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Computer in der Lage ist, die Topographie und die Dicke betreffende, auf Erfahrung beruhende Daten als Funktion des Erreichens von Normalsichtigkeit zu integrieren, wobei der Computer so betrieben werden kann, daß er für eine bestimmte Hornhaut eine vergleichende Darstellung der gemessenen die Topographie und die Dicke betreffenden Daten im Verhältnis zu den entsprechenden auf Erfahrung beruhenden integrierten Daten bietet.

9. Ophthalmologisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Anzeigevorrichtung eine Vorrichtung enthält, die eine zweidimensionale Polarprojektionsdarstellung von Linien gleicher Krümmung auf Meridianschnittebenen und bei vorbestimmten quantisierten Krümmungszuwächsen und/oder von Linien gleicher Hornhautdicke bei vorbestimmten quantisierten Zuwächsen an Dicke erzeugt.

10. Ophthalmologisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Computer in der Lage ist, eine numerische Darstellung der tatsächlichen und der gewünschten Topographie der vorderen Oberfläche der vorgegebenen Hornhaut zu liefern.