DE4430720A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Laser-Cyclophotokoagulation - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Laser-Cyclophotokoagulation.

Zur Glaukom-Behandlung, d. h. der Reduzierung des krankhaft erhöhten Augeninnendruckes sind mittlerweile verschiedenste medikamentöse und chirurgische Verfahren vorgeschlagen worden. Eine relativ neue chirurgische Methode zur Verbesserung des uveoskleralen Kammerwasserabflusses stellt die sogenannte Laser- Cyclophotokoagulation dar. Eine detaillierte Beschreibung dieses Verfahrens ist beispielsweise in der Veröffentlichung von D.E. Gaasterland et al. "A Multicenter Study of Contact Diode Laser Transscleral Cyclophoto-Coagulation in Glaucoma Patients" in Invest. Ophthalmol. and Visual Sci. vol. 33, 1992, S. 1644 ff. zu finden.

Bei diesem Verfahren werden mit Hilfe eines Faser- Applikators in spiral- oder kreisförmiger Form Laser- Koagulationsherde in der Augen-Sklera gesetzt. In den induzierten Nekrosezonen resultiert eine unmittelbare Zerstörung des kammerwasserproduzierenden Ziliar-Epithels mit der Folge einer reduzierten Kammerwasserproduktion und dem Absinken des Augeninnendruckes.

Geeignete Faser-Applikatoren für ein derartiges Verfahren werden etwa in der internationalen Patentanmeldung WO 92/16259 vorgeschlagen.

Als gravierendster Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch bislang anzusehen, daß dem behandelnden Arzt keinerlei Rückmeldungen über die gesetzten Koagulationsherde bzw. die erzielten Wirkungen in den Nekrosezonen zur Verfügung stehen. Somit ist eine gewisse Unsicherheit gegeben, inwieweit etwa die Anzahl der gesetzten Koagulationsherde und/oder die applizierte Laser-Leistung ausreicht oder gegebenenfalls im Verlauf der weiteren Behandlung verändert werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Laser-Cyclophoto­ koagulation zu schaffen, über das dem behandelnden Arzt zuverlässige Informationen über die erzielten Wirkungen möglichst on-line zur Verfügung gestellt werden. Angestrebt wird dabei eine gezieltere Dosierung der applizierten Laserstrahlung, als dies bislang möglich war, um so eine Risiko-Minimierung bei einer derartigen Behandlung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1.

Ein geeignetes Verfahren ist Gegenstand des Anspruches 14. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird die Laser-Cyclophotokoagulation nunmehr durch die simultane on-line Überwachung mittels eines Ultraschall-Biomikroskopes ergänzt, wobei aufgrund einer definierten Relativ-Orientierung zwischen dem Schallkopf eines Ultraschall-Biomikroskopes und dem verwendeten Faser-Applikator sichergestellt ist, daß auch immer der tatsächlich gerade behandelte Bereich visualierbar ist. Insbesondere eine derartige definierte Relativ-Anordnung bietet eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu bereits vorgeschlagenen Kombinationen aus ultraschall-gestützter Bildverarbeitung und Laser- Chirurgie. In diesem Zusammenhang sei etwa auf die Veröffentlichung von D.R. Wyman et al.: "Medical imaging systems for feedback control of interstitial laser photocoagulation" in Proceedings of IEEE, Vol. 80, No. 6, S.890-902 verwiesen.

Der behandelnde Arzt erhält nunmehr laufend Informationen über den aktuellen Behandlungsverlauf auf einem geeigneten Display dargeboten. Es ist somit möglich, anhand der mittels des Ultraschall-Biomikroskopes gelieferten Informationen zu entscheiden, ob der Koagulationsablauf bislang korrekt erfolgt ist, die Laser-Leistung anders dosiert werden muß oder aber wie die Behandlung anderweitig jeweils fortzusetzen ist.

Das verwendete Ultraschall-Biomikroskop kann dabei in verschiedenen Betriebsmodi, d. h. insbesondere entweder in der sogenannten A-Bild-Technik oder der B-Bild-Technik, eingesetzt werden. Der Arzt hat die Möglichkeit, im Behandlungsverlauf alternativ zwischen diesen beiden Betriebsmodi je nach Anforderung zu wählen.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren in Form der geeigneten Kombination dieser beiden Betriebsmodi ist Gegenstand des Anspruches 15. Während über den Betriebs­ modus B-Bild-Technik der Behandlungsort dabei möglichst exakt lokalisiert wird, erfolgt im anschließenden Verlauf der eigentlichen Cyclo-Photokoagulation die on-line- Überwachung und Kontrolle der gesetzten Koagulationsherde im Betriebsmodus der A-Bild-Technik.

Die mögliche visuelle Darstellung des behandelten Gebietes im Auge in der B-Bild-Technik zeigt hierbei gleichzeitig das distale Ende des Faser-Applikators sowie den gesetzten Koagulationsherd im Auge im Schnittbild. Vorteilhafterweise werden die Schnittbilder dabei z. B. über eine geeignete Falschfarben-Darstellung auf dem Display so aufbereitet, daß eine möglichst sichere Interpretation durch den behandelnden Arzt möglich ist.

Bei der Wahl der A-Bild-Technik wird dem Arzt dagegen eine graphische Darstellung in Form eines eindimensionalen Tiefenbildes mit den reflektierenden Grenzflächen im interessierenden Augenbereich angeboten.

Alternativ ist es aber auch insbesondere bei der A-Bild- Technik möglich, die gelieferten Informationen über die gesetzten Koagulationsherde automatisiert auszuwerten und geeignete Ausgangssignale zu generieren, die wiederum über einen Steuer- oder Regelkreis zur Regelung des verwendeten Lasers eingesetzt werden. Vor einer derart automatisierten Auswertung der A-Bild-Technik wird der Behandlungsort, respektive der Koagulationsherd, über die B-Bild-Technik möglichst exakt lokalisiert.

Es resultiert sowohl bei der Verwertung der Bildinforma­ tionen durch den Arzt als auch der automatisierten Auswertung über einen Regelkreis jeweils eine risikoärmere und gezieltere Dosierung der applizierten Laserstrahlung.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vorteilhafterweise eine mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllte Fixiervorrichtung vor, die auf dem Patientenauge aufgesetzt wird, wobei der Schallkopf des Ultraschall-Biomikroskopes in diese Flüssig­ keit eintaucht. Die verwendete Fixiervorrichtung dient sowohl zum Stabilisieren des Patientenauges im Verlauf der Behandlung als auch zum Zusammenhalten der Flüssigkeit auf dem Patientenauge.

In einer möglichen Ausführungsform der Fixiervorrichtung hingegen ist stets eine definierte räumliche Kopplung zwischen dem distalen Ende des Laser-Applikators und dem Schallkopf vorgesehen, so daß die vom Schallkopf z. B. in der B-Bild-Technik erfaßte Scan-Ebene in einer definierten Relativposition zum Faser-Applikator und dem Behandlungsort orientiert ist.

In einer alternativen weiteren Ausführungsform einer derartigen Fixiervorrichtung werden über die Fixiervorrichtung das distale Ende eines Faser-Applikators sowie das zu behandelnde Auge in definierter und reproduzierbarer Relativbeziehung zueinander angeordnet.

Das Ultraschall-Biomikroskop besitzt eine nachgeordnete Auswerte- und Bildverarbeitungseinheit inclusive Display, auf dem die Informationen über den betrachteten Augen­ bereich je nach gewähltem Betriebsmodus darstellbar sind.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ beispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen.

Dabei zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung inclusive wich­ tiger Komponenten in einer schematisierten Dar­ stellung;

Fig. 2a ein erstes Ausführungsbeispiel einer auf einem Patientenauge aufgesetzten Fixiervorrichtung mit dem Schallkopf des Ultraschall-Biomikroskopes und dem Faser-Applikator in einer seitlichen Ansicht;

Fig. 2b eine perspektivische Darstellung des in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbeispieles einer Fixier­ vorrichtung;

Fig. 2c eine seitliche Schnitt-Darstellung eines Teiles der Fixiervorrichtung aus den Fig. 2a und 2b;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fixier­ vorrichtung in einer seitlichen Darstellung;

Fig. 4a und 4b die visuelle Darstellung der vom Ultra­ schall-Biomikroskop gelieferten Informa­ tionen auf einem Display vor und nach dem Setzen einer Koagulation in der B-Bild- Technik;

Fig. 5a-5c jeweils die visuelle Darstellung der vom Ultraschall-Biomikroskop gelieferten Infor­ mationen auf einem Display in der A-Bild- Technik im Verlauf einer Behandlung;

Fig. 6 ein Flußdiagramm des möglichen Behandlungsablaufs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung inclusive der wichtigsten erforderlichen Komponenten schematisiert in Form eines Blockschaltbildes dargestellt.

Auf dem zu behandelnden Auge (1) ist eine Fixiervorrichtung (2) angeordnet, die einerseits zum Fixieren des Auges in einer definierten bzw. reproduzierbaren Position während der Eingriffes dient.

Desweiteren wird über die Fixiervorrichtung (2) eine Flüssigkeit zusammengehalten, die die akustische Kopplung zwischen dem Schallkopf (4b) des Ultraschall-Biomikroskopes und dem Auge (1) herstellt, wobei hierzu Wasser oder ein geeignetes Gel verwendet werden kann. Als insbesondere vorteilhaft erweist sich hierbei eine Flüssigkeit, die nur einen geringen Impedanzunterschied zum unmittelbar benachbarten Augengewebe aufweist, so daß die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Auge kein zu intensives Ultraschall-Signal liefert, das die eigentlich interessierenden Signale aus den tieferliegenden Augenbereichen überdeckt.

Alternativ zur dargestellten Ausführungsform in Fig. 1 kann die erforderliche akustische Kopplung auch durch direkten Kontakt oder die Verwendung einer abgeschlossenen Wasservorlaufstrecke zwischen Schallkopf und Augen-Hornhaut hergestellt werden.

Zwei verschiedene Ausführungsformen einer geeigneten Fixiervorrichtung werden im folgenden anhand der Fig. 2a, 2b, 2c und 3 noch näher beschrieben.

Der Schallkopf (4b) des Ultraschall-Biomikroskopes ist in einem geeigneten Gehäuse (4a) angeordnet, wobei die definierte Beweglichkeit des Schallkopfes (4b) im Gehäuse (4a) gewährleistet ist, um insbesondere das zur B-Bild- Erzeugung nötige Scannen des Schallkopfes (4b) in einer definierten Ebene zu ermöglichen.

Der Schallkopf (4b) wird erfindungsgemäß in einer definierten Relativposition zum distalen Ende des Faser- Appliktors (3) und dem zu bearbeitenden Bereich im Auge (1) angeordnet. Vorteilhafterweise erfolgt die Ausrichtung des Schallkopfes (4b), wie in Fig. 1 dargestellt, derart, daß insbesondere im Betriebsmodus der B-Bild-Technik das distale Ende des Faser-Applikators (3) als auch der gesetzte Koagulationsherd im Auge (1) auf dem Display (12) visualisiert werden können. Hierzu ist der Schallkopf (4b) im dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgerichtet, daß ein Scannen des Schallkopfes (4b) in einer Ebene möglich ist, die der Zeichenebene entspricht.

Der verwendete Faser-Applikator (3) wird über einen faser­ optischen Lichtleiter (5) von einem Laser (6) gespeist, dessen Ausgangsstrahlung in den faseroptischen Lichtleiter (5) eingekoppelt wird. Als geeignete Laser (6) kommen etwa Diodenlaser oder Festkörperlaser, z. B. Nd:YAG-Laser, in Frage, die vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 0.5 µm und 1.7 µm Laserstrahlung emittieren. Diese Wellen­ längen bewirken im Ziliarkörper des Patienten-Auges die erforderlichen Koagulationseffekte, d. h. letztlich die gewünschte Reduktion der Kammerwasserproduktion.

Geeignete Laserleistungen liegen dabei im Bereich 0,5W-3W.

Über eine zentrale Steuereinheit (7) werden verschiedenste Laser-Parameter, wie etwa die abgegebene Leistung oder die Zeitdauer der Einwirkung auf das Auge variiert. Die Steuereinheit (7) umfaßt hierzu vorzugsweise eine Eingabe- Schnittstelle (8) für den behandelnden Arzt, über die sowohl die oben erwähnten als auch verschiedene weitere Laser-Parameter definiert manuell variiert und eingestellt werden können.

Der Schallkopf (4b) des Ultraschall-Biomikroskopes ist über eine geeignete Signalleitung (9) mit einer Signalverar­ beitungseinheit (10) verbunden, die die registrierten Signale in bekannter Art und Weise in einer Bildverar­ beitungsstufe (11) in Bildinformationen auf einem Display (12) umwandelt.

Wie bereits mehrfach erwähnt, ist die Signalverarbeitungs­ einheit (10) in der Lage, verschiedene Betriebsmodi des Ultraschall-Biomikroskopes zu realisieren. Insbesondere vorteilhaft ist dabei mindestens eine Wahlmöglichkeit zwischen der A- und B-Bild-Technik und der entsprechenden Darstellung auf dem Display.

Hinsichtlich dieser Ultraschall-Auswertetechniken sei auf die Monographie "Ultraschall in der aphthalmologichen Diagnostik" von R. Guthoff, F. Enke Verlag Stuttgart 1988 verwiesen, wo z. B. im Kapitel 1 diese Auswerte-Techniken vorgestellt werden.

Zur Funktionsweise eines geeigneten Ultraschall-Biomikro­ skopes inclusive der hiermit möglichen Bildverarbeitung sei desweiteren auf die Veröffentlichungen Ch.J. Pavlin et al.: "Clinical Use of Ultrasound Biomicroscopy" in Ophthalmology 98, pp. 287-295, 1991 und Ch.J. Pavlin et al.: "Subsurface Ultrasound Microscopic Imaging of the Intact Eye" in Ophthalmology 97, pp. 244-250, 1990 verwiesen.

Während über den Betriebsmodus B-Bild-Technik sowohl der Faser-Applikator als auch der Behandlungsort im Gewebe im Schnittbild auf dem Display zweidimensional visualisiert werden können, ermöglicht die A-Bild-Technik eine graphische Darstellung von Abständen reflektierender Grenz­ flächen in einer gewählten Richtung. Die entsprechenden graphischen Darstellungen auf dem Display (12) werden im folgenden anhand der Fig. 4a-b und 5a-c noch detaillierter erläutert.

Das verwendete Ultraschall-Biomikroskop arbeitet in einem Frequenzbereich, der auf das zu betrachtende Gewebe bzw. die spezifischen Auge-Ultraschall-Kenngrößen abgestimmt ist. Geeignete Schall-Frequenzen liegen dabei im Bereich 25-75 MHz, wobei sich 50 MHz als besonders vorteilhaft hinsichtlich des erforderlichen Auflösungsvermögens erwiesen haben.

Erfindungsgemäß ist es nunmehr möglich, daß der behandelnde Arzt die auf dem Display (12) dargestellten Bildinforma­ tionen selbst auswertet und entsprechend den beobachteten Wirkungen im Auge (1) die Laser-Parameter geeignet variiert. So kann der Arzt etwa entscheiden, wenn die bislang erzielten Koagulationswirkungen im Auge noch nicht ausgeprägt genug sind, die Laser-Leistung zu erhöhen oder aber die Behandlungsdauer zu verlängern etc.

Alternativ zur Auswertung der visuellen Informationen auf dem Display kann jedoch auch ein Steuer- oder Regelkreis in Form einer direkten Signalverbindung (13) zwischen der Steuereinheit (7) des Lasers (6) und der Signalverar­ beitungseinheit (10) des Ultraschall-Biomikroskopes realisiert werden. Hierzu ist eine Auswertestufe (14) in der Signalverarbeitungseinheit (10) des Ultraschall- Biomikroskopes erforderlich, die die vom Schallkopf (4b) registrierten Ultraschall-Signale in entsprechende Steuer­ signale für die Steuereinheit (7) des Lasers (6) umwandelt. Dazu wird in der B-Bild-Technik zunächst der gewünschte Behandlungsort lokalisiert und anschließend die mittels A- Bild-Technik gelieferten Signale im Bereich des Behandlungsortes ausgewertet.

Die Auswertung der gelieferten Informationen aus diesem Bereich kann z. B. dergestalt erfolgen, daß anhand von abgespeicherten Referenz-Tabellen bei einem registriertem Ultraschall-Signal aus diesem Bereich eine entsprechende Laser-Parameter-Kombination an die Steuereinheit (7) übergeben wird etc.

Vorteilhafterweise besteht für den behandelnden Arzt die Möglichkeit zwischen den beiden beschriebenen Betriebsarten mit direkter Auswertung der Ultraschall-Signale über den Steuer- oder Regelkreis bzw. indirekter visueller Auswertung über die betrachteten Bilder auf dem Display (12) zu wählen. Hierfür weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine geeignete Umschaltmöglichkeit auf.

Insgesamt resultiert nunmehr eine zuverlässigere Behandlung mit unmittelbarer Rückkopplung zwischen Therapie und Diagnose. Dabei können auch patientenspezifische Besonderheiten jederzeit aufgrund der on-line-Überwachung berücksichtigt werden.

Anhand der Fig. 2a-2c wird im folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel einer geeigneten Fixiervorrichtung (2) innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Sofern die gleichen Komponenten wie in Fig. 1 darstellt sind, werden dabei auch die gleichen Bezugszeichen für diese Komponenten verwendet.

Fig. 2a zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der auf das Auge (1) aufgesetzten Fixiervorrichtung (2) zusammen mit dem Schallkopf (4b) des Ultraschall-Biomikroskopes, angeordnet in einem geeigneten Gehäuse (4a). Der Schallkopf (4b) taucht in die in der Fixiervorrichtung (2) befindliche Flüssigkeit ein und ist mit der Haupt-Keule des emittierten Schallstrahles in die Richtung des gesetzten Koagulations­ herdes (15) im Auge (1) ausgerichtet und ermöglicht damit z. B. eine Darstellung auf dem zugordneten Display, auf der sowohl das distale Ende des eingesetzten Faser-Applikators (3) als auch der jeweilige Koagulationsherd (15) im Auge in der B-Bild-Technik sichtbar sind. Der Schallkopf (4b) des Ultraschall-Biomikroskopes ist hierzu im Gehäuse (4a) derart angeordnet, daß ein Schwingen bzw. Scannen in der Zeichenebene möglich ist, was durch den entsprechenden Pfeil in Fig. 2a angedeutet werden soll.

Der aktuelle Ausschnitt, der einer möglichen visuellen Darstellung auf dem Display (12) in der B-Bild-Technik entspricht, ist in Fig. 2a gestrichelt dargestellt.

Um den verwendeten Faser-Applikator (3) im Ultraschallbild der B-Bild-Technik hinreichend sichtbar zu machen und eine eindeutige Unterscheidung vom umliegenden Gewebe zu gewährleisten ist es vorteilhaft, mindestens den distalen Teil des Faser-Applikators (3) geeignet zu codieren. Hierzu wird dieser Teil des Faser-Applikators (3) z. B. mit Streukörpern versehen, die eine diffuse Streuung der Ultraschallwellen bewirken und derart im Ultraschallbild deutlich sichtbar sind. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel wird etwa das Faser-Coating des eingesetzten Faser-Applikators (3) in diesem Bereich bei der Herstellung mit kleinen Luftblasen als Streukörpern versehen, die in Fig. 2a schematisiert angedeutet sind. Das Sichtbar-Machen des Faser-Applikators (3) über die entsprechende Codierung erweist sich auch deshalb als vorteilhaft, da bei einmal im Ultraschallbild lokalisiertem Faser-Appplikator (3) auch ein relativ einfaches Lokalisieren des gesetzten Koagula­ tionsherdes aufgrund der bekannten Faser-Abstrahlcharak­ teristik möglich ist.

Der Koagulationsherd ist hierbei üblicherweise wenige mm unterhalb der Augenoberfläche angeordnet.

Die verwendete Fixiervorrichtung (2) des dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 2a besteht im wesentlichen aus zwei kreisförmigen, ineinander angeordneten Zylindern (20a, 20b) mit jeweils konisch daran angesetzten Flanschen. Die beiden Zylinder (20a, 20b) sind relativ zueinander drehbar, wobei der äußere Zylinder (20a) fest auf dem zu behandelnden Auge (1) aufsitzt und der innere Zylinder (20b) hierzu drehbar angeordnet ist.

Im inneren, drehbaren Zylinder (20b) wird der verwendete Faser-Applikator (3) durch eine Bohrung geführt, so daß das distale Ende des Faser-Applikators (3) auf der Sklera in Richtung des Behandlungsortes orientiert aufsitzt.

Mit einem Verbindungs-Element (21) in Form einer Metall­ klammer werden die beiden Zylinder (20a, 20b) zusammen gehalten.

Das beschriebene erste Ausführungsbeispiel der Fixiervorrichtung (2) ermöglicht demnach ein kreisförmiges Positionieren des Faser-Applikators (3) relativ zum Auge in diskreten Einstrahl-Positionen. Das distale Ende des Faser- Applikators sowie das zu behandelnde Auge werden über diese Ausführungsform der Fixiervorrichtung somit in definierter und reproduzierbarer Relativbeziehung zueinander angeordnet.

Alternativ hierzu kann die Fixiervorrichtung konstruktiv auch jederzeit so ausgelegt werden, daß etwa ein spiralförmiges Positionieren des Faser-Applikators bzw. der gesetzten Koagulationsherde relativ zum Auge möglich ist.

Die Fixiervorrichtung (2) aus Fig. 2a ist in demontiertem Zustand perspektivisch in Fig. 2b noch einmal dargestellt. Deutlich erkennbar ist hierbei der Aufbau des äußeren Zylinders (20a), der aus einem auf dem Auge aufliegenden zylinderförmigen Teil (25) und einem sich konisch anschließenden Flansch (24) besteht. Der Flansch (24) besitzt über bestimmte Bereiche seines Umfangs eine zahnradförmige Struktur.

Der innere Zylinder (20b) besteht ebenfalls aus einem inneren zylinderförmigen Teil (27), an den sich konisch­ verbreiternd ein umlaufender Flansch (26) anschließt. Dieser Flansch (26) besitzt dabei den gleichen Außen-Durch­ messer wie der Flansch (24) des äußeren Zylinders (20a).

Über ein Fixier-Element (22) in Form einer geeignet gebogenen Feder (22) werden die beiden Zylinder (20a, 20b) zueinander in definierten und reproduzierbaren Relativ­ positionen gehalten. Das Fixierelement (22) ist hierzu mittels einer Schraube (23a) am inneren Zylinder (20b) befestigt und greift über eine V-förmige Aussparung im Flansch (26) dieses Zylinders (20b) in den zahnradförmigen Bereich des Flansches (24) des äußeren Zylinders (20a) ein. Damit wird jede mögliche diskrete Relativposition der beiden Zylinder (20a, 20b), d. h. damit auch jede mögliche Relativposition des Faser-Applikators (3) relativ zum Auge, reproduzierbar fixiert.

Durch eine geeignete Wahl der Größe der zahnradförmigen Bereiche des Flansches (24) des äußeren Zylinders (20a) kann somit auch die radiale Verteilung der möglichen Einstrahlpositionen des Faser-Applikators (3) definiert eingestellt werden. Es ist dabei etwa auch möglich, verschiedene derartige äußere Zylinder (20a) mit unter­ schiedlichen Dimensionen dieses zahnradförmigen Bereiches patientenspezifisch zur Verfügung zu stellen.

Ebenfalls dargestellt ist in Fig. 2b das Verbindungs- Element (21) in Form der gebogenen Metallklammer, die am inneren Zylinder (20b) mittels einer Schraube (23b) befestigt ist und die beiden Zylinder (20a, 20b) zusammen­ hält.

Eine seitliche Schnitt-Darstellung des inneren Zylinders (20b) zeigt schließlich Fig. 2c. Deutlich ersichtlich ist hierbei insbesondere, wie der Faser-Applikator (3) in Bohrungen des Flansches (26) und des zylinderförmigen Teiles (27) dieses Zylinders (20b) angeordnet ist.

Eine zweite mögliche Ausführungsform der Fixiervorrichtung, angeordnet auf dem Patientenauge, ist in Fig. 3 dargestellt.

Dieses Ausführungsbeispiel der auf dem Patientenauge (100) aufgesetzten Fixiervorrichtung (30) weist prinzipiell ebenfalls den zweiteiligen Aufbau aus zwei ineinander gesetzten, drehbaren Zylindern (30a, 30b) wie das erste beschriebene Ausführungsbeispiel auf. Im Gegensatz zum ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel aus den Fig. 2a-2c ist nunmehr jedoch keine feste Kopplung zwischen der Fixiervorrichtung (30) und dem distalen Ende des verwendeten Faser-Applikators (33) vorgesehen. Es ist dem Arzt nunmehr möglich, den Faser-Applikator (33) frei zu positionieren, wobei jedoch die Möglichkeit besteht, das distale Ende des Faser-Applikators (33) auf einer Auflagefläche (31) der Fixiervorrichtung (30) auf zulegen und so eine gewisse Fixierung und Reproduzierbarkeit einer Einstrahlposition gewährleistet ist. Die Auflagefläche (31) der Fixiervorrichtung (30) kann hierbei z. B. geeignete Einkerbungen aufweisen, in die der Faser-Applikator (33) eingelegt werden kann etc.

Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform der Fixiervorrichtung (30) eine mechanische Kopplung (35) zwischen dem distalen Ende des Faser-Applikators (33), und dem Gehäuse (40a) des Schallkopfes (40b) des Ultraschall- Biomikroskopes vorgesehen, die vorzugsweise starr und justierbar ausgeführt ist. Diese Kopplung (35) ist dabei als Verbindungsstrebe zwischen dem Faser-Applikator (33) und dem Gehäuse (40a) dargestellt, was die diversen möglichen Kopplungsvarianten lediglich schematisiert andeuten soll.

Aufgrund dieser Kopplung (35) ist nunmehr gewährleistet, daß nach einer erfolgten Vor-Justierung der Schallkopf (40b) immer in einer definierten Ebene schwingt und damit auf jeden Fall eine Schnittbild-Darstellung des interes­ sierenden Bereiches im Auge (100) inclusive des distalen Ende des Faser-Applikators (33) ermöglicht. Der Faser- Applikator (33) und der Behandlungsort (15) liegen damit in jeder möglichen Einstrahlposition in der Beobachtungsebene des Ultraschall-Biomikroskopes.

Beim Verändern der Einstrahlposition muß demnach nicht in jeder neuen Position erneut der Schallkopf (40b) relativ zum Faser-Applikator (33) ausgerichtet werden, vielmehr ist diese Ausrichtung aufgrund der nunmehr vorgesehenen Kopplung (35) in jeder möglichen Einstrahlposition nach einer einmal erfolgten Vor-Justierung der Vorrichtung gewährleistet.

Vom Schallkopf (40b) werden mit Hilfe dieser Fixier­ vorrichtung demnach immer Schnittbilder über das Ultra­ schall-Biomikroskop generiert, auf denen das distale Ende des Faser-Applikators (33) und damit auch der Koagulations­ ort (15) für den Arzt z. B. in der B-Bild-Technik sichtbar ist. Das distale Ende des Faser-Applikators (33) ist wie im vorab beschriebenen Ausführungsbeispiel wieder geeignet codiert, um eine möglichst gute Wahrnehmung im Ultraschall­ bild sicherzustellen.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung dem behandelnden Arzt die Wahl zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Ultraschall-Biomikroskopes und damit auch zwischen verschiedenen Darstellungen auf dem Display.

Anhand der Fig. 4a und 4b werden im folgenden mögliche visuelle Darstellungen der vom Ultraschall-Biomikroskop gelieferten Informationen auf dem Display (12) in der B- Bild-Technik beschrieben.

Fig. 4a zeigt dabei eine Darstellung des Displays (12) mit Bereichen des vorderen Augenabschnittes inclusive dem distalen Ende des verwendeten Faser-Applikators (40) vor einer Koagulation. Um den Faser-Applikator (40) auch hinreichend gut im Ultraschallbild sichtbar zu machen, wurde der distale Teil des Faser-Applikators (40) wie oben beschrieben codiert, d. h. das Coating mit geeigneten Streukörpern versehen.

Ebenfalls erkennbar für den Arzt ist in der Darstellung der B-Bild-Technik das Koagulationsgebiet im Auge, d. h. der Ziliarkörper (45) und dessen Dimensionen.

In Fig. 4a ist desweiteren eine Schnittlinie eingezeichnet, die durch das zu behandelnde Gebiet, d. h. den Ziliarkörper (45), gelegt ist und auf der verschiedene relevante Grenz­ flächen im Auge mit den Buchstaben A, B und C markiert sind. Über die im folgenden anhand der Fig. 5a-c skizzierte Auswertung in Form der A-Bild-Technik kann ein eindimen­ sionales Tiefenbild entlang dieser Linie generiert werden. Bei bekannter Schallgeschwindigkeit läßt sich die Lage der reflektierenden Grenzflächen dabei exakt bestimmen.

In Fig. 4b ist das gleiche Gebiet im zu behandelnden Auge wie in Fig. 4a nach mindestens teilweise erfolgter Laser­ behandlung zu sehen. Der gesetzte Koagulationsherd im Ziliarkörper (45) bewirkte dabei das gewünschte Schrumpfen des Ziliarkörpers (45), was über eine geeignete Falsch­ farben-Darstellung des geschrumpften Gebietes für den Arzt deutlich sichtbar gemacht wurde. Über eine geeignete Bild­ verarbeitungs-Software werden hierbei diejenigen Gebiete im behandelten Bereich des Auges markiert, in denen aufgrund der Koagulationseffekte eine Gewebe-Veränderung stattfand. Der geschrumpfte Bereich ist in der Darstellung von Fig. 4b schraffiert eingezeichnet.

Das Schrumpfen des Ziliarkörpers (45) kann vom Arzt während der on-line Beobachtung der Laser-Behandlung auf dem Display (12) somit deutlich verfolgt werden. Entsprechend den beobachteten Wirkungen variiert er jeweils die Laser- Parameter.

Weitere Möglichkeiten zur Darstellung des interessierenden Augenteiles auf dem Display (12) in der B-Bild-Technik sehen z. B. eine Falschfarben-Darstellung des behandelten Gebietes im Auge dergestalt vor, daß die Bilder verschiedener Behandlungsstadien sukzessive überlagert werden. Beispielsweise können etwa dem Bild, das dem unbehandelten Zustand entspricht, ein oder mehrere Bilder überlagert werden, die dem Gewebe-Zustand nach jeweils erfolgter Laser-Bestrahlung entsprechen. Für den behandelnden Arzt sind in dieser Differential-Darstellung explizit die resultierenden Wirkungen und Veränderungen aufgrund der Laser-Bestrahlung im Bereich des Koagulations­ herdes sichtbar.

Aus dieser Darstellung des behandelten Augenabschnittes ist es für den behandelnden Arzt wiederum möglich, die folgenden Therapie-Schritte zu planen, d. h. also ggf. die Laserleistung und/oder die Bestrahlungsdauer zu variieren. Daneben existieren eine Vielzahl weiterer Darstellungs­ möglichkeiten im Ultraschallbild der B-Bild-Technik, die mittels geeigneter Bildverarbeitungs-Software erfindungs­ gemäß realisiert werden können.

Mögliche graphische Darstellungen auf dem Display (12) bei gewählter A-Bild-Technik im Behandlungsverlauf werden anhand der Fig. 5a-c beschrieben.

Wie bereits oben angedeutet ist hierbei ein eindimensio­ nales Tiefenbild entlang der in Fig. 4a eingezeichneten Linie dargestellt.

Durch eine entsprechende Ausrichtung des Schallkopfes kann die Lage des hiermit generierten Tiefenbildes vom Arzt geeignet gewählt werden.

In der graphischen Darstellung der A-Bild-Technik ist in Richtung der Abszisse die Längenkoordinate entlang der Schnittlinie aufgetragen; entlang der Ordinate werden dagegen die reflektierten Ultraschallsignal-Amplituden aufgetragen. Mit den Buchstaben A, B und C sind die entsprechenden reflektierenden Grenzflächen aus der Fig. 4a bezeichnet. Der Behandlungsort, d. h. der Ziliarkörper, liegt dabei im Bereich B; die Begrenzungsflächen dieses Bereiches entlang des eindimensionalen Tiefenbildes sind in der Darstellung der Fig. 5a-c mit den Bezeichnungen X₁ und X₂ markiert.

Während Fig. 5a den Signalverlauf entlang der Schnittlinie vor der Laser-Behandlung zeigt, sind in den Fig. 5b und 5c verschiedene Stadien der anschließenden Laser-Behandlung und des entsprechenden Signalverhaltens zu sehen. Deutlich ist hierbei der gewünschte Schrumpfeffekt im Ziliarkörper- Bereich B zu erkennen, der eine signifikante Veränderung des reflektierten Ultraschall-Signales in diesem Bereich bewirkt. Die Veränderung der Signalamplitude in diesem Bereich ist u. a. auf die veränderten Ultraschall- Reflexionseigenschaften des geschrumpften Ziliarkörpers zurückzuführen.

Der Arzt kann demnach im Verlauf der Laser-Cyclophoto­ koagulation diesen Signalverlauf explizit auf dem Display mitverfolgen und bei der gewünschten Signalamplitude die Laser-Behandlung an diesem Einstrahlort beenden etc.

Wie bereits erwähnt kann der zeitliche Verlauf der Signalamplitude in diesem Bereich jedoch auch automatisiert in einem Steuer- oder Regelkreis zur unmittelbaren Regelung des eingesetzten Lasers verwendet werden.

In einem möglichen Behandlungsablauf wählt der behandelnde Arzt aus der zunächst betrachteten Darstellung der B-Bild- Technik ein oder mehrere derartige Schnittlinien aus; über ein entsprechendes elektronisches "Gating" des interessierenden Bereiches können im anschließenden Behandlungsverlauf genau in diesem Bereich in der A-Bild- Technik die resultierenden Änderungen erfaßt werden. Über den Steuer- oder Regelkreis werden die Signale aus diesem Bereich dazu eingesetzt, die Laser-Parameter entsprechend zu variieren.

Ein Flußdiagramm des möglichen Ablaufs des erfindungs­ gemäßen Verfahren ist in Fig. 5 dargestellt. Nach dem Aufsetzen der Fixiervorrichtung auf dem zu behandelnden Patientenauge wird zunächst der Schallkopf des Ultraschall-Biomikroskopes in einem ersten Justageschritt so ausgerichtet, daß der - vorzugsweise codierte - Faser- Applikator und der Behandlungsort mit dem zu setzenden Koagulationsherd in der Beobachtungsebene des Ultraschall- Biomikroskopes liegen. Gleichzeitig mit dieser Justierung kann dabei die erste gewünschte Einstrahlposition gewählt werden.

Bei Verwendung einer Fixiervorrichtung mit miteinander gekoppeltem Faser-Applikator und Schallkopf-Scanebene gemäß Fig. 3 muß vor der Behandlung lediglich einmal die Kopplung derart justiert werden, daß im Bild des Ultraschall- Biomikroskopes auf jeden Fall das distale Ende des Faser- Applikators sichtbar ist.

Anschließend setzt der Arzt durch Betätigen des Lasers eine gewünschte Anzahl von Koagulationen und überprüft in von ihm gewählten Intervallen auf dem Display visuell die erzielten Wirkungen im Gewebe. Aus den gelieferten Bildern des Ultraschall-Biomikroskopes erhält er demnach in jedem Verfahrensschritt die erforderlichen Dosis-Informationen für die weitere Laser-Behandlung. Dabei ist die Wahl zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Ultraschall- Biomikroskopes, d. h. insbesondere A- oder B-Bild-Technik als auch verschiedensten Darstellungen auf dem Display wie vorab beschrieben möglich.

Entspricht die jeweils gesetzte Koagulation den Anforde­ rungen, so wird anschließend die Position des Faser- Applikators relativ zum Auge variiert, d. h. also eine neue Einstrahlposition gewählt und das Verfahren in der beschriebenen Art und Weise für den neuen Koagulationsherd fortgesetzt usw . . Hierbei ist es je nach eingesetzter Fixiervorrichtung möglich, die verschiedenen Einstrahlpositionen über eine Fixiervorrichtung gemäß den Fig. 2a-2c auszuwählen oder aber die Einstrahlpositionen bei Verwendung einer Fixiervorrichtung gemäß dem zweiten beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 3 frei zu wählen.

Entspricht die für diese Einstrahlposition gesetzte Koagulation dagegen noch nicht den Anforderungen, so erfolgt eine weitere Applikation von Laser-Strahlung mit ggf. veränderter Leistung etc . .
Da der Arzt die Gewebe-Veränderungen im Verlauf der Laser- Behandlung zudem on-line auf dem Display mitverfolgt, kann er aus dem beobachteten Schrumpfen des Ziliarkörpers laufend die erforderlichen Rückschlüsse über den weiteren Behandlungsverlauf ziehen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Laser-Cyclophotokoagulation mit einem Faser-Applikator (3, 33, 40) sowie einem Schallkopf (4b, 40b) eines Ultraschall-Biomikroskopes, die in definierter Relativ-Orientierung zueinander angeordnet sind, so daß der Behandlungsort und der Faser- Applikator (3, 33, 40) in jeder möglichen Einstrahlposition in der Beobachtungsebene des Ultraschall-Biomikroskopes liegen und auf einem, dem Ultraschall-Biomikroskop zugeordneten Display (12) eine visuelle Darstellung des Behandlungsortes möglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch l, wobei ferner eine auf das Auge aufsetzbare Fixiervorrichtung (2, 30) zur Fixierung des Auges in einer definierten Position vorgesehen ist, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei dem Schallkopf (4b, 40b) des Ultraschall-Biomikroskopes eine Bildverarbei­ tungseinheit (11) inclusive eines Displays (12) zur Darstellung des untersuchten Gewebes nachgeordnet ist und dabei eine Umschaltmöglichkeit zwischen mindestens zwei Betriebsmodi des Ultraschall-Biomikroskopes vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens eine Umschaltmöglichkeit zwischen den beiden Betriebsmodi A-Bild-Technik und B-Bild-Technik des Ultraschall- Biomikroskopes inclusive der zugehörigen Darstellungen auf dem Display (12) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schallkopf (4b, 40b) derart relativ zum distalen Ende des Faser- Applikators (3, 33, 40) orientiert ist, daß auf dem nachgeordneten Display (12) in der B-Bild-Technik des Ultraschall-Biomikroskopes der Behandlungsort im Auge sichtbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Display (12) eine Differential-Darstellung des bearbeiteten Augen­ abschnittes mit überlagerten Bildern verschiedener Behandlungsstadien in der B-Bild-Technik des Ultra­ schall-Biomikroskopes ermöglicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Faser-Appli­ kator (3, 33, 40) derart codiert ist, daß eine optimale Wahrnehmung auf dem Display (12) des Ultra­ schall-Biomikroskopes möglich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Faser-Appli­ kator (3, 33, 40) mit einem Coating mit integrierten Streu-Elementen versehen ist, welche eine diffuse Streuung der vom Schallkopf (4b, 40b) emittierten Ultraschallwellen bewirken.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Laserdiode als Strahlungsquelle (6) für den Faser-Applikator (3, 33, 40) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die verwendeten Laser-Wellenlängen im Bereich 0,5 µm-1,7 µm liegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das distale Ende des Faser-Applikators (3, 33, 40) mittels der Fixiervorrichtung (2, 30) kreisförmig relativ zum Auge (1, 100) positionierbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Fixier­ vorrichtung (2, 30) aus zwei zueinander drehbaren Zylindern (20a, 20b) besteht, von denen ein äußerer Zylinder (20a) eine feste Relativposition zum behandelten Auge (1, 100) einnimmt und der innere Zylinder (20b) relativ hierzu drehbar ist und das distale Ende eines Faser-Applikators (3, 33, 40) fest mit dem drehbaren Zylinder (20b) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die definierte Relativ-Orientierung zwischen dem distalen Ende des Faser-Applikators (33) und dem Schallkopf (40b) des Ultraschall-Biomikroskopes, über eine mechanische Kopplung (35) herstellbar ist.

14. Verfahren zur Laser-Cyclophotokoagulation, wobei der Behandlungsverlauf im Auge (1, 100) auf einem Display (12) eines Ultraschall-Biomikroskopes kontrolliert wird, dessen Schallkopf auf den Behandlungsort ausgerichtet wird und die mittels des Ultraschall- Biomikroskopes gewonnenen Informationen zur Regelung der applizierten Laser-Strahlung während der Behandlung herangezogen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die gewonnen Informationen über einen Steuer- oder Regelkreis unmittelbar zur Regelung der applizierten Laser­ strahlung herangezogen werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei

• - in einem ersten Justageschritt ein Faser- Applikator (3, 33, 40) relativ zum Schallkopf (4b, 40b) justiert wird, so daß das distale Ende des Faser- Applikators (3, 33, 40) und der Behandlungsort gleichzeitig in einem Ultraschallbild in der B-Bild- Technik auf einem Display (12) sichtbar sind,
• - im folgenden ein oder mehrere Schnittlinien durch den zu behandelnden Bereich im Auge (1, 100) gelegt werden, entlang derer eine eindimensionale Darstellung in der A-Bild-Technik möglich ist und
• - anschließend im Behandlungsverlauf das zeitliche Verhalten der Signal-Amplitude im Bereich des Behandlungsortes in der Darstellung der A-Bild-Technik zur Regelung der applizierten Laser-Leistung herangezogen wird.