WO2024125880A1 - Augenchirurgie-operationssystem, computerprogramm und verfahren für das bereitstellen einer bewertungsinformation betreffend das führen eines operationswerkzeugs - Google Patents

Augenchirurgie-operationssystem, computerprogramm und verfahren für das bereitstellen einer bewertungsinformation betreffend das führen eines operationswerkzeugs Download PDF

Info

Publication number
WO2024125880A1
WO2024125880A1 PCT/EP2023/080286 EP2023080286W WO2024125880A1 WO 2024125880 A1 WO2024125880 A1 WO 2024125880A1 EP 2023080286 W EP2023080286 W EP 2023080286W WO 2024125880 A1 WO2024125880 A1 WO 2024125880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
eye
model
surgical
patient
surgical tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/080286
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Hacker
Christoph Hauger
Karlheinz Rein
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Meditec Ag filed Critical Carl Zeiss Meditec Ag
Publication of WO2024125880A1 publication Critical patent/WO2024125880A1/de

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/00736Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/102Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/117Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for examining the anterior chamber or the anterior chamber angle, e.g. gonioscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/13Ophthalmic microscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A61B2034/104Modelling the effect of the tool, e.g. the effect of an implanted prosthesis or for predicting the effect of ablation or burring
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046Tracking techniques
    • A61B2034/2065Tracking using image or pattern recognition
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/373Surgical systems with images on a monitor during operation using light, e.g. by using optical scanners
    • A61B2090/3735Optical coherence tomography [OCT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0016Operational features thereof
    • A61B3/0025Operational features thereof characterised by electronic signal processing, e.g. eye models
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0016Operational features thereof
    • A61B3/0041Operational features thereof characterised by display arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/20Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361Image-producing devices, e.g. surgical cameras

Definitions

  • Eye surgery operating system computer program and method for providing evaluation information regarding the guidance of a surgical tool
  • the invention relates to an eye surgery operating system for carrying out a surgical operation in an operation site on a patient's eye with a surgical tool that enables an effect on tissue structures of the patient's eye that are arranged in an area of effect, which is a spatially extended area of possible effects of the surgical tool within an effective time window, with a computer unit that contains a program memory with a computer program that has an operation site model program routine for providing a model of the operation site, and that is designed for the continuous acquisition of reference measurement data on the patient's eye and the surgical tool.
  • the invention also relates to a computer program for providing evaluation information relating to the guidance of a surgical tool in a surgical operation on a patient's eye and a computer-implemented method for providing evaluation information relating to the guidance of a surgical tool in a surgical operation on a patient's eye.
  • An eye surgery operating system of the type mentioned above is known from DE 10 2020 102 011 A1.
  • This eye surgery operating system contains an OCT device that is used to detect the position of a surgical tool in a model of a patient's eye, which can be displayed to a surgeon as a 3D reconstruction of an area of the patient's eye.
  • the display unit enables the display of an actual and a target position for the surgical tool.
  • WO 2019/170669 A1 describes the generation of control data for an ophthalmological laser therapy device which serves to create a structure in the tissue of the patient's eye which reduces the intraocular pressure and by means of which the cornea is bridged.
  • US 10 842 573 B2 describes an eye surgery operating system that includes a computer unit for generating a calculation model to assist eye surgeons, which enables an estimation of the load on the retina during membrane peeling.
  • US 2018/000339 A1 states that in an ophthalmological operation, the model of a patient's eye can be determined based on data recorded intraoperatively in order to display information about the model to a surgeon during the ophthalmological operation.
  • surgical tool guide templates are known which are aligned with markings applied preoperatively to a patient's eye and which assist a surgeon in guiding surgical tools.
  • the object of the invention is to provide an eye surgery operating system and to specify a computer program and a method that increases the precision of surgical interventions on a patient's eye.
  • An eye surgery operating system for carrying out a surgical operation in an operation site on a patient's eye contains a surgical tool that enables an effect on tissue structures of the patient's eye that are arranged in an area of action, the area of action being a spatially extended area of possible effects of the surgical tool within an effective time window.
  • the eye surgery operating system has a computer unit that contains a program memory with a computer program that has an operation site model program routine for providing a model of the operation site.
  • the computer unit is designed for the continuous acquisition of reference measurement data for the patient's eye and for the surgical tool.
  • the computer program has an operation tool program routine for providing a model of the area of action.
  • the computer program contains a routine for determining the spatial position of the model of the operation site in relation to the model of the area of action from the reference measurement data.
  • the computer program has a prognosis routine which is designed to determine a continuously adjusted model of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye, i.e. a model which is valid for a time interval including the time window of action, from the spatial position of the model of the surgical site to the spatial position of the model of the area of action, about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye, i.e. a model which is valid for a time interval including the time window of action.
  • the computer program contains a routine for the continuous provision of evaluation information relating to the guidance of the surgical tool in the surgical operation, which takes into account the model of the area of action and the model of the surgical site and the continuously recorded referencing measurement data provided, as well as the model of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye, e.g. by Evaluation information is determined from the model of the impact area and the model of the surgical site and the provided, continuously recorded reference measurement data as well as the model of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye.
  • a basic idea of the invention is to provide the surgeon with information at any time during an eye operation as to whether or how well the surgical tool application would deliver the desired surgical result in the current position of the surgical tool in relation to the surgical site.
  • An advantage of the invention lies in the consideration of the dynamics of the existing system consisting of surgical site and surgical tool.
  • a surgical tool within the meaning of the invention is, for example, a lancet, a laser, a needle, a stabilized needle, a drill, a puncture injector, a plasma cutter, an endoscope with a laser for tissue ablation or tissue coagulation, an endoscopic laser probe for tissue ablation or coagulation, an implant injector, a cutting tool for goniotomy, a trabecular meshwork trephine, a dilatation catheter penetrating the trabecular meshwork for Schlemm's canal or a laser system for LASIK (laser in situ keratomelesis).
  • LASIK laser in situ keratomelesis
  • An effective time window in the sense of the invention is a time window in which the surgical tool acts on tissue structures in the patient's eye.
  • An effective time window can, for example, have a length Iw for which the following applies: 16ps ⁇ Iw ⁇ 0.4s, preferably 1 ps ⁇ Iw ⁇ 0.3s or 1 ms ⁇ Iw ⁇ 0.2s or 10ms ⁇ Iw ⁇ 0.1 s.
  • An effective time window in the sense of the invention is, for example, the time window in which sections of the cornea in a patient's eye are exposed to the laser light of a laser system for LASIK in order to correct the patient's eye.
  • An effective time window can, however, also be the time window in which a surgeon carries out a pricking movement into the cornea of the patient's eye with a lancet or a needle.
  • An effective time window can also be the time window in which a surgeon uses an implant injector in a patient's eye an implant is injected.
  • an effective time window can be the time window in which a surgeon makes a goniotomy cut in the cornea of a patient's eye using a cutting tool for goniotomy when the cutting tool is applied to the cornea.
  • the invention defines a model of an object as a construct that describes only those properties of a model that are considered important in order to use this simplification to arrive at an abstracted idea of the model that is easy to understand or mathematically calculable or suitable for experimental investigations.
  • a model within the meaning of the invention always describes at least the geometric shape of the object.
  • a model of an object within the meaning of the invention can describe properties of the object from the group of local blood flow in the object, course of tissue in the object, in particular blood vessels, spectral absorption of light in the object, blood circulation in the object, tissue types in the object, mechanical properties of the object or mechanical properties such as pressure, tension or elasticity in parts of the object.
  • a model of the surgical site within the meaning of the invention can be, for example, a point cloud describing the surgical site.
  • the model of the surgical site can also describe the surface shape of a cornea of the patient's eye.
  • a model of the surgical site can be a CAD model and/or a height profile of a section of the patient's eye and/or a distance profile of the patient's eye and/or a depth profile of the patient's eye and/or a three-dimensional surface representation of a section of the patient's eye and/or a two-dimensional surface representation of a section of the patient's eye.
  • a model of the area of action of the surgical tool on the patient's eye can be a point cloud or a CAD model or a three-dimensional line as the description of a particularly spatially extended zone in which the surgical tool is applied to Body tissue in the patient's eye and/or media located in the patient's eye.
  • a valid model for the predicted result of the surgical operation on the patient's eye for a time interval that includes the effective time window is understood to mean a model that describes the predicted result of the surgical operation in a meaningful way, i.e. with sufficient accuracy, at least for a time interval that includes the effective time window.
  • a valid model can take into account predetermined tolerances, for example for guiding the surgical tool, particularly during an effective time window.
  • the predicted result can take into account predetermined possible deviations when guiding the surgical tool, particularly during the effective time window.
  • the invention is based on the finding that the precise location of the area of action of a surgical tool used by a surgeon during a surgical procedure on a patient's eye is decisive for the success of the surgical operation performed with it, i.e. for whether and to what extent the postoperative result corresponds to expectations.
  • translimbal drainage stents for glaucoma treatment which are positioned within a translimbal or transcorneal incision in the patient's eye.
  • the position and angle of the incision to be made in the patient's eye largely determine the resulting position of the implant in the anterior chamber between the iris and the cornea.
  • the length Iz of the effective time window comprising the time interval and the length Iw of the effective time window are as follows:
  • the surgical site model program routine is designed for continuous adaptation of the surgical site model based on the continuously recorded reference measurement data. In this way, a surgeon can be provided with a predicted surgical result that can predict a change in the surgical site during the operation.
  • the model of the predicted outcome of the surgical operation on the patient's eye can in particular be a model for the position of an implant in the patient's eye.
  • the routine for continuously providing the evaluation information may further take into account the model of the predicted outcome of the surgical operation on the patient's eye.
  • the evaluation information relating to the guidance of the surgical tool can contain evaluation information or be evaluation information that results from a comparison of the model for the predicted result of the surgical operation with a reference. The evaluation information is then a measure of the expected success of the operation.
  • the evaluation information can be binary information, e.g. “Move on” or “Pull back” or traffic light information “red”, “green” etc., for example depending on whether the evaluation of the predicted surgical outcome falls below or exceeds an acceptance threshold
  • the eye surgery operating system can have a device for displaying the evaluation information, which for example displays the evaluation information as an acoustic and/or an optical and/or a haptic display signal.
  • the reference can be a model created for the patient's eye for an optimal surgical result.
  • the model created for the patient's eye can be based on patient data recorded preoperatively.
  • a further idea of the invention is to show the surgeon for an eye operation in an operation scenario, on the one hand, the spatial position of the impact section of a surgical tool in an object area on or in a patient's eye with the patient's eye in a three-dimensional coordinate system, e.g. in the form of a point cloud, wherein the coordinate system is referenced to the patient's eye.
  • a further aspect of the invention is to display planning information for an incision to the surgeon in the operation scenario.
  • This planning information can be planning information determined preoperatively for a patient's eye, whereby it is advantageous if during the operation The planning information is adjusted based on data obtained from the patient’s eye.
  • the data preferably comprise three-dimensional image data containing depth information.
  • the computer program can be designed to adapt the planning information depending on structures in the three-dimensional image data detected by means of image analysis.
  • the three-dimensional image data can be captured, for example, using a stereo camera system, a confocal scanner and/or an OCT system and/or a Scheimpflug camera and/or an ultrasound system.
  • the three-dimensional image data can be composed of image data that cover spatial areas of different widths and/or depths and/or different spatial resolutions and/or different spectral ranges.
  • the computer program for determining the position of the active portion of the surgical tool can contain a tracking routine that detects characteristic surgical tool features from the group of opacity, shadows, edge shape, surface shape and light signals by means of image recognition and/or markings on the surgical tool.
  • the three-dimensional data covers the entire eye socket.
  • the position of the eye in the eye socket represents degrees of freedom or parameters that must be taken into account during planning.
  • eyes can be positioned and fixed in relation to the eye socket during eye surgery, for example using tools in access ports, but sometimes also using temporarily sewn-on threads.
  • the planning information can be based on patient data determined preoperatively. It is advantageous if the computer program for determining the position of the effective portion of the surgical tool in the three-dimensional coordinate system from continuously acquired three-dimensional image data on the object area and the patient's eye as well as the surgical tool uses a registration routine which takes into account light refraction at interfaces in the patient's eye and/or index gradients in the patient's eye.
  • the computer program can contain a referencing routine with a tracking routine that evaluates characteristic surgical tool features from the group of opacity, shadows, edge or surface shape, light signals by means of image recognition and/or markings on the surgical tool.
  • Three-dimensional image data are preferably provided as reference measurement data, wherein the computer program uses a registration routine that takes into account light refraction at interfaces in the patient's eye and/or index gradients in the patient's eye.
  • the eye surgery operating system may comprise a magnetic tracking system, wherein the referencing measurement data includes location data acquired by means of the magnetic tracking system to the surgical tool.
  • the model of the surgical site can in particular be a model from the group of point cloud describing the surgical site, surface shape of a cornea of the patient's eye, CAD model, height profile of a section of the patient's eye, distance profile of the patient's eye, depth profile of the patient's eye, three-dimensional surface representation of a section of the patient's eye, two-dimensional surface representation of a section of the patient's eye or a model that is a combination of the models specified above.
  • the model of the impact area can also be a point cloud that describes a zone in which the surgical tool can act on body tissue in the patient's eye and/or media arranged in the patient's eye.
  • the points of the point cloud can also describe properties of the impact area, such as the color of tissue, tissue annotation, calculated or measured mechanical properties, such as tension, pressure, etc.
  • the computer program may contain a routine for continuously providing displacement information relating to the guidance of the surgical tool in the surgical operation, which is determined from the model of the area of impact and the model of the surgical site and the provided, continuously recorded referencing measurement data.
  • the displacement information for guiding the surgical tool can be information from the group of spatial position of the surgical tool and direction for displacing the surgical tool in the coordinate system of the eye surgery operating system or relative to the model of the surgical site.
  • the eye surgery operating system can have a device for displaying the information from the group of spatial position of the surgical tool and direction for displacing the surgical tool in the coordinate system of the eye surgery operating system or relative to the model of the surgical site as an acoustic and/or an optical and/or a haptic display signal.
  • Another aspect of the invention is to use preoperatively acquired data with image information on the patient’s eye to To carry out surgical planning, in which a preferred application position for the surgical tool or a preferred location range for the surgical tool is determined for this image information.
  • one idea of the invention is to register intraoperatively obtained image information on eye structures with preoperatively acquired image information on eye structures in order to adapt the preferred application position for the surgical tool or the preferred location range for the surgical tool and to track deviations from a preferred application position and to display them to a surgeon.
  • the registration of the pre- and intra-operatively acquired image information can be carried out, for example, by a non-linear coordinate transformation, through which the positional deviation of corresponding landmarks in the eye structures is minimized.
  • a pre-operative application position for a surgical tool to a non-linear coordinate transformation, it is possible to display the application position for the surgical tool in a position-corrected manner in relation to intra-operatively acquired image information.
  • One aspect of the invention is to display the displacement information to the surgeon as a movement to be carried out with the surgical tool, e.g. a cutting movement of a lancet, based on a current position of the active portion of the surgical tool.
  • an intra-operatively tracked position of a surgical tool to determine a hypothetical position for the surgical tool or a hypothetical position range for the surgical instrument that is to be expected for a certain movement of the surgical tool starting from its actual position.
  • the invention proposes that a hypothetical application situation for a surgical tool is displayed to a surgeon as evaluation information or relocation information compared to a preoperatively planned application situation.
  • the invention proposes that, in order to determine the evaluation information, a hypothetical surgical result based on a hypothetical movement of the surgical tool is determined and evaluated.
  • the limbal relaxation incision that can be realized from a current position and orientation of a surgical tool designed as a scalpel during hypothetical forward movement can be evaluated with regard to the resulting astigmatism correction, e.g. whether the strength and angle are within the tolerance range around the target values.
  • the evaluation information is also possible according to the invention to display the evaluation information as information on the continuously adjusted model about the predicted result of the operation on the patient's eye in the form of an evaluation of an implant placement resulting from a hypothetical puncture position and puncture direction of a translimbal drainage implant inserted by means of a surgical tool in the form of an implant injector with regard to sufficient distances from sensitive eye structures such as corneal endothelium or iris.
  • the evaluation information is also possible to display the evaluation information as an evaluation of the refractive results of the expected placement of scleral-fixed IOLs based on an evaluation of hypothetical puncture sites for the attachment of fixation threads.
  • the display of the evaluation information is also based on an evaluation of the expected mechanical relief of the Retina for hypothetical local vitreous transection in vitreotractions possible.
  • the display of the evaluation information is also possible based on an evaluation of the expected reduction in the intraocular pressure IOP of the patient's eye due to a hypothetical application of a surgical tool designed as a needle or an endoscopic excimer laser probe or a Schlemm canal stent or trabecular meshwork shunt injector for a specific tool position, for example in relation to collector vessel positions or collector vessel alignments or in relation to the trabecular meshwork position.
  • a surgical tool designed as a needle or an endoscopic excimer laser probe or a Schlemm canal stent or trabecular meshwork shunt injector for a specific tool position, for example in relation to collector vessel positions or collector vessel alignments or in relation to the trabecular meshwork position.
  • the display of the evaluation information is also possible based on an evaluation of the expected IOP reduction based on the application strength of a hypothetical application of a surgical tool designed as a needle or an endoscopic excimer laser probe, i.e. the expected size of holes created in the trabecular meshwork by ablation.
  • One aspect of the invention is, for generating the guidance information, to further analyze post-operatively acquired data with image information on a patient's eye with pre-operatively and/or intra-operatively acquired image information on the patient's eye for finding deviations between a planned result of an operation and an actual result of an operation by registering the image information.
  • the deviation of a planned from an actual incision-induced astigmatism or the deviation of a planned from an actual position of a translimbal implant can be better determined and this information can be used for further pre- or intra-operative outcome predictions.
  • One aspect of the invention is also to use pairs of pre- and post-operative image information in a machine learning algorithm in the computer unit of the eye surgery operating system for result projections to generate the evaluation information.
  • the evaluation information predicts the result of a movement of the surgical tool and evaluates it using data that contains information about structures of the patient's eye.
  • the invention proposes that, in order to predict the result of the movement of the surgical tool, forces exerted by the surgical tool on the patient's eye or mechanical stresses caused to the patient's eye are taken into account, e.g. a stress in membranes or in the retina during so-called membrane peeling.
  • the eye surgery operating system can contain a device coupled to the computer unit for detecting a force exerted by the surgical tool on the patient's eye, wherein the routine for the continuous provision of the displacement information takes this force into account for the provision of the further displacement information.
  • Forces exerted by surgical instruments on eye structures can be determined using force sensors, for example. Forces in the axial direction can be determined using force-dependent compressible elements, such as a spring in conjunction with displacement measuring systems that detect its compression. Lateral forces or torsional forces can be determined using bending measuring strips attached to or integrated into the surgical instrument, for example. It is also possible to design the surgical instrument in such a way that a force-dependent deformation that can be detected using the imaging systems of the surgical microscope can be detected, for example the extended length of a spring-mounted surgical instrument part or the lateral deflection of an elastic surgical instrument.
  • Forces exerted on eye structures can be approximated, for example, by determining local surface deformations, e.g. by determining strong surface normal changes caused, for example, by denting the cornea of a patient's eye shortly before a puncture or lifting a retinal membrane using tweezers or as a result of vitreotraction.
  • OCE optical coherence elastography
  • OCT optical coherence tomography
  • biomechanical tissue properties can be determined by measuring local Sample deformations can be detected as a function of artificially induced compressions.
  • tissue properties such as elasticity
  • spatially resolved mechanical compressions and tensions in tissues can be determined.
  • the required induced compressions can be generated in a variety of ways, for example by external mechanical squeezing, mechanical vibration, ultrasound excitation or by varying intraocular pressure, as described in Kling et al. "Optical Coherence Elastography-Based Corneal Strain Imaging During Low-Amplitude Intraocular Pressure Modulation", https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00453.
  • One idea of the invention is in particular to warn the surgeon if there is a risk of injury to structures of the patient's eye or if there is a risk that minimum distances of the effective section of the surgical tool or of an implant to certain structures of the patient's eye are not maintained, e.g. a distance of the effective section of the surgical tool to the iris of the patient's eye or the distance of an implant in the patient's eye to its iris.
  • the invention proposes to indicate such a danger to the surgeon during an operation by means of a warning signal, e.g. by means of an acoustic, optical or haptic warning signal. It is also possible to change the configuration and/or setting of the surgical tool, in particular automatically, based on the displacement information provided, for example to deactivate an active cutting function, e.g. by switching off the cutting function of a mechanical cutter or a laser or plasma cutter or by folding in a lancet tip or by modifying a focus setting of a laser in order to change the geometric extent of the laser's area of action or the preselected power of a laser or plasma cutter, whereby the effective time window can also change and the model of the area of action can change.
  • a warning signal e.g. by means of an acoustic, optical or haptic warning signal.
  • a surgical tool designed as a blade or injector on the basis of the guidance information provided with regard to a range for forces to be applied and penetration depths or the provision of a mechanical stopper in order to mechanically limit penetration of the surgical tool to certain tissue layers.
  • Another idea of the invention is to ensure the penetration of the surgical tool into a specific tissue layer, e.g. penetration into the conjunctiva or dermis or into the suprachoroidal space, for example in order to inject a substance there.
  • the invention also proposes limiting the force exerted by the surgical tool depending on the evaluation information provided, e.g. by electromechanically releasing a mechanical lock.
  • the force exerted by the surgical tool can also be limited by actively retracting the surgical tool, e.g. by means of an electromechanical, pneumatic or hydraulic drive that acts on a movable lancet tip in order to avoid undesired tissue contact.
  • the continuously recorded data on the object area and the patient's eye as well as the surgical tool can in particular contain location data recorded by means of a magnetic tracking system for the surgical tool.
  • the eye surgery operating system can contain a warning signal generator which serves to generate a warning signal dependent on the determined position of the active section of the surgical tool.
  • the computer program for determining the evaluation information or the displacement information for the surgical tool takes into account a force exerted on structures of the patient's eye. It is also advantageous if the computer program for determining the evaluation information or the displacement information takes into account a continuously recorded intraocular pressure.
  • One idea of the invention is in particular to record intra-operatively not only image information about the structures of the patient's eye but also the intraocular pressure over time.
  • the eye surgery operating system can contain a device coupled to the computer unit for detecting the intraocular pressure of the patient's eye, wherein the routine for the continuous provision of the evaluation information takes the detected intraocular pressure into account.
  • the intraocular pressure can be measured using an intraocular pressure probe or an extraocular tonometer, such as a contact glass tonometer, an air puff, a rebound or a shock wave tonometer.
  • an intraocular pressure probe or an extraocular tonometer such as a contact glass tonometer, an air puff, a rebound or a shock wave tonometer.
  • the time intervals for recording the intraocular pressure between the recording of intra-operative image information can vary. It is possible, for example, that the recording of intra-operative image information is triggered when predetermined values for the intraocular pressure are recorded or equidistantly or non-equidistantly at certain times.
  • One idea of the invention is also to trigger the recording of image information at predetermined intraocular pressure (IOP) or time values.
  • IOP intraocular pressure
  • a change in the position of the eye structure can be projected for values of the intraocular pressure that have not yet been recorded or for time values. For example, on the basis of a mechanical eye model, conclusions can be drawn about the intraocular pressure or its development over time from a change in the position of the eye structure.
  • the mechanical eye model has parameters that are determined from geometry-pressure combinations determined pre- and intraoperatively, e.g. parameter values from the group of eye size and eye shape at certain different intraocular pressures, in order to then draw conclusions about the intraocular pressure IOP for a certain geometry of the patient's eye.
  • the eye surgery operating system may include a device for irrigating the patient's eye depending on the acquired data about the patient's eye.
  • the eye surgery operating system may include a microrobot with a control unit that receives the provided evaluation information or the provided displacement information from the computing unit for controlling the microrobot.
  • the computer program according to the invention for providing evaluation information relating to the guidance of a surgical tool in a surgical operation on a patient's eye contains a Operation site model program routine for providing a model of an operation site and an operation tool program routine for providing a model of an area of action of an operation tool, which describes a spatially extended area of possible effects of the operation tool within an effective time window.
  • the computer program has a routine for determining the spatial position of the model of the operation site in relation to the model of the area of action from continuously recorded referencing measurement data.
  • the computer program contains a prognosis routine which is designed to determine a continuously adjusted model, which is valid for a time interval comprising the effective time window, about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye from the spatial position of the model of the operation site in relation to the spatial position of the model of the area of action.
  • the computer program has a routine for continuously providing the evaluation information regarding the guidance of the surgical tool, which takes into account the model of the area of impact and the model of the surgical site and the continuously recorded referencing measurement data as well as the model of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye.
  • a computer-implemented method according to the invention for providing evaluation information for guiding a surgical tool in a surgical operation on a patient's eye includes the following steps:
  • the invention is particularly suitable for the following operations:
  • Anterior vitrectomy i.e. the removal of the front part of the vitreous body to prevent vitreous loss during cataract or corneal surgery or to remove slipped vitreous bodies in diseases such as aphakia or pupillary block glaucoma;
  • Pars plana vitrectomy or trans-pars plana vitrectomy i.e. the removal of vitreous opacities and membranes through an incision in the pars plana;
  • a scleral buckle for retinal detachment repair to depress or buckle the sclera inward, usually by sewing a piece of preserved sclera or a piece of silicone rubber to the surface; Laser photocoagulation or photocoagulation therapy to close a retinal tear;
  • Posterior sclerotomy i.e. the creation of an opening in the vitreous through the sclera, e.g. for a retinal detachment or the removal of a foreign body;
  • Fig. 1 an eye surgery operating system with a device for visualizing an operating area, with a display and with an operating tool for a surgical operation;
  • Fig. 2 the display of the eye surgery operating system with a digital model of the surgical site on the patient's eye, a digital model of the area of impact of the surgical tool and a digital model of the predicted result of the surgical operation;
  • Fig. 3 a three-dimensional digital model of the surgical site with a three-dimensional digital model of the area of impact of the surgical tool and a three-dimensional digital model of the predicted result of the operation in the form of a drainage implant arranged in a desired position in the surgical site;
  • Fig. 4 shows a possible movement path on which a surgeon moves the tip of a surgical tool designed as a lancet from a starting position to an intervention position in a surgical operation
  • Fig. 5 is a flow chart with program routines of a computer program loaded into a program memory of a computer unit in the eye surgery operating system;
  • Fig. 6 shows an effective time window in a time interval at a point in time in which a continuously adjusted model of the predicted outcome of the surgical operation on the patient's eye is valid;
  • Fig. 7 an observation image for a surgeon looking into the binocular tube
  • Fig. 8 shows a possible movement path on which a surgeon moves a surgical tool designed as a laser from a starting position to an intervention position in a surgical operation
  • Fig. 9 shows another eye surgery operating system with a device for visualizing an operating area, with a display and with an operating tool for a surgical operation;
  • Fig. 10 the display of the eye surgery operating system
  • Fig. 11 A to Fig. 11 E show a representation of a patient's eye in different stages of an ophthalmological operation
  • Fig. 12 is a flow chart with program routines of a computer program loaded into a program memory of a computer unit in the further eye surgery operating system;
  • Fig. 13 the display of the further eye surgery operating system with a digital model of the operation site, a digital model of the area of action of the surgical tool and a digital model of the result of the surgical operation;
  • Fig. 14 shows another eye surgery operating system with a device for visualizing an operating area, with a display and with an operating tool for a surgical operation;
  • Fig. 15 is a curve describing the change of the intraocular pressure IOP in an ophthalmological operation over time t;
  • Fig. 16A and Fig. 16B show a representation of a patient's eye in different stages of an ophthalmological operation
  • Fig. 17 is a flow chart with program routines of a computer program loaded into a program memory of a computer unit in the further eye surgery operating system;
  • Fig. 18 the display of the further eye surgery operating system with a digital model of the operation site, a digital model of the area of action of the surgical tool and display information to the surgeon via an evaluation display for the surgical operation;
  • Fig. 19 shows another eye surgery operating system with a device for visualizing an operating area, with a display and with an operating tool for a surgical operation;
  • Fig. 20 is a flow chart with program routines of a computer program loaded into a program memory of a computer unit in the further eye surgery operating system;
  • Fig. 21 is a view of a section of a patient’s eye after trabeculectomy.
  • the eye surgery operating system 10 shown in Fig. 1 contains a surgical microscope 12 as a device for visualizing the object area 14, which serves for the stereoscopic viewing of an object area 14 on a patient's eye 15 with an operation site 11.
  • the surgical microscope 12 has an imaging optics with a microscope main objective system 16, which is accommodated in a base body.
  • an illumination device 18 which enables the object area 14 to be illuminated with an illumination beam path that passes through the microscope main objective system 16.
  • the surgical microscope 12 has an afocal magnification system 20, through which a first stereoscopic partial observation beam path 22 and a second stereoscopic partial observation beam path 24 are guided.
  • the surgical microscope 12 has a binocular tube 26 connected to an interface of the base body, which has a first eyepiece view and a second eyepiece view for a left and a right eye of a surgeon.
  • the microscope main objective system 16 in the surgical microscope 12 is penetrated by the first stereoscopic partial observation beam path 22 and the second stereoscopic partial observation beam path 24.
  • the eye surgery operating system 10 includes an operating unit 28 for device settings and a surgical tool 30 designed as a lancet, which has an active section 32 designed as a scalpel. It should be noted that the surgical tool 30 can also be designed as a scalpel or as a plasma cutter or even as a laser.
  • a computer unit 36 which is connected to a device 38 for providing stereoscopic images with first spatial image data of the object area 14, to an OCT device 40 and to a Scheimpflug camera 42.
  • the device 38 for providing stereoscopic images with first spatial image data of the object area 14 has a first image capture device 44 with an objective lens system 46 and with an image sensor 48 and is used to capture data with image information from the first stereoscopic partial observation beam path 22 in the surgical microscope 12.
  • a second image capture device 50 by means of which corresponding image information from the second stereoscopic partial observation beam path 24 in the surgical microscope 12 can be captured.
  • the second image capture device 50 also has an objective lens system 46 and an image sensor 48 for this purpose.
  • an image calculation stage 52 which converts data with image information from the first image capture device 44 and the second image capture device 50 into spatial image data.
  • the OCT device 40 is designed for scanning an object area volume 54 with an A, B and C scan on the patient's eye 15. To scan the object area volume 54, the OCT device 40 generates an OCT scanning beam 56 with short-coherent light that can be moved over the object area volume 54.
  • the OCT scanning beam 56 is used to capture data with spatial image information in the form of image data for layer recordings of the object area volume 54, as described, for example, in A. Ehnes, "Development of a layer segmentation algorithm for the automatic analysis of individual retinal layers in optical coherence tomography - B scans", thesis at the University of Giessen (2013) in Chapter 3 on pages 45 to 82.
  • the OCT device 40 has adjustable scanning mirrors 58, 60 for moving the OCT scanning beam 56.
  • the OCT scanning beam 56 is guided via beam splitters 62 and 64 and the microscope main objective system 16 into the object area volume 54 on the patient's eye 15.
  • the light of the OCT scanning beam 56 scattered in the object area volume 54 reaches at least partially with the same light path to the OCT device 40.
  • the path of the scanning light is then compared with a reference distance. This allows the precise position of scattering centers in the object area volume 54, in particular the position of optically effective surfaces, to be recorded with an accuracy that corresponds to the coherence length Ic of the short-coherent light in the OCT scanning beam 56.
  • control device 66 for controlling the OCT scanning beam 56 provided by the OCT device 40.
  • the control device 66 enables the spatial position and orientation of the object area volume 54 scanned with the OCT scanning beam 56 in the object area 14 to be set.
  • the OCT device can also be designed as a so-called SS-OCT device, which is used to scan the object area with quasi-short-coherent light.
  • the Scheimpflug camera 42 enables the acquisition of image data in a displaceable Scheimpflug camera plane 68.
  • the Scheimpflug camera 42 can be moved by means of a motor drive about the optical axis 25 of the microscope main objective system 16 in the direction of the arrows 70.
  • the surgical tool 30 has a first marking 72 and a second marking 74.
  • the first and second markings 72, 74 are resolved as geometric structures in both the image information of the object region 14 acquired by means of the first image acquisition device 44 and the image information of the second image acquisition device 50 when the active section 32 of the surgical tool 30 is located in the operating region 14.
  • the surgical tool 30 enables an effect on tissue structures of the patient's eye 15 that are arranged in an area of effect 76, which is an area of possible effects of the surgical tool 54 within an effective time window that has a device-specific temporal extension determined by the handling of the surgical tool 30 by the surgeon, which is assumed here to be independent of time.
  • the effective time window can have a length Iz, for example, for which the following applies: Iz ⁇ 0.4s. However, the following can also apply for the length of the effective time window: Iz ⁇ 0.3s or Iz ⁇ 0.2s or Iz ⁇ 0.1 s.
  • the computer unit 36 in the eye surgery operating system 10 is used to control the device 38 for providing stereoscopic images and the OCT device 40 as well as the Scheimpflug camera 42. It is connected to a device 77, 77' for reflecting data into the stereoscopic partial observation beam paths 22, 24 of the surgical microscope 12 in order to enable the display of information and/or, for example, preoperatively obtained image data in this partial observation beam path.
  • the computer unit 36 has a program memory and is connected to a display 78 for displaying a user interface 79.
  • Fig. 2 shows the display 78 of the eye surgery operating system 10 with a first representation 84', 86', 88' displayed therewith and a second representation 84", 86", 88" displayed therewith, of a three-dimensional digital model 84 of the operation site shown in Fig. 3, a three-dimensional digital model 86 of the area of action of the surgical tool 30 in the surgical operation shown in Fig. 3 and a three-dimensional digital model 88 shown in Fig. 3 of the predicted result of the operation in the form of a drainage implant arranged in a desired position in the operation site.
  • Fig. 2 shows the display 78 of the eye surgery operating system 10 with a first representation 84', 86', 88' displayed therewith and a second representation 84", 86", 88" displayed therewith, of a three-dimensional digital model 84 of the operation site shown in Fig. 3, a three-dimensional digital model 86 of the area of action of the surgical tool 30 in the surgical operation shown in Fig. 3 and a three-
  • a movement path 90 can be seen on which a surgeon moves the tip 92 of the active portion 32 of the surgical tool 30 designed as a lancet in a surgical operation from a starting position 94 into an intervention position 96 as a favorable starting position for the surgical instrument 30 in an acceptance area 98 for performing a surgical procedure in the patient's eye.
  • the initial position 94 there is the digital model 86 of the area of impact of the surgical tool, in which a puncture could be carried out within a time interval with the typical length of 0.1 s to 0.25 s.
  • the puncture starting from the initial position 94 would not reach the tissue and no digital model 88 of an acceptable surgical result can be predicted.
  • the intervention position 96 is a favorable starting position for the surgical instrument 30, in which, due to the spatial displacement, the displaced digital model 86 of the area of action of the surgical tool there exists, in which in turn a puncture could be carried out within a time interval with the typical length of 0.1 s to 0.25 s.
  • a surgeon can perform a surgical intervention in the patient's eye 15 using the surgical tool 30 in the form of a stabbing movement corresponding to the arrow 99, in order to thereby produce an incision in the surgical site 11 in a desired position in the digital model 88 based on the predicted result of the operation. If the surgical tool 30 is arranged in the acceptance area 98, the intervention in the patient's body tissue can be carried out with a high probability of success within the effective time window with the length or duration Iw.
  • the positioning of the surgical tool 30 in the acceptance area 98 can be supported in particular by the use of displacement information which is determined from a digital model 86 of the area of impact and a digital model of the surgical site and provided, continuously recorded reference measurement data as well as a model of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye.
  • the computer unit 36 in the eye surgery operating system 10 has a program memory with a computer program that has an operation site model program routine for providing the digital model 84 of the operation site 11 shown in Fig. 3.
  • the digital model 84 of the operation site is a CAD data model of a section of the patient's eye in which a surgical operation is to be performed.
  • the computer program also includes a surgical tool program routine that serves to provide the digital model 86 of the area of action 76 of the surgical tool 30 shown in Fig. 3.
  • the digital model of the area of action 76 of the surgical tool 30 is a CAD data model of the spatially extended area of possible effects of the surgical tool 30 on tissue structures arranged in the area within the effective time window in which a surgeon uses the surgical tool 30.
  • the computer unit 36 receives first spatial image data of the object area 14 acquired by means of the device 38 for providing stereoscopic images, second spatial image data of the object area 14 acquired by means of the OCT device 40 and third spatial image data of the object area 14 acquired by means of the Scheimpflug camera 42 as referencing measurement data with a sampling rate rt, which enables continuous referencing of the spatial position of the provided digital model of the operation site 84 and the provided digital model of the impact area 86 in the surgical operation in a coordinate system 110 of the eye surgery operating system 10.
  • Fig. 5 shows a flow chart 101 with program routines of the computer program that is loaded into the program memory of the computer unit 36 in the eye surgery operating system 10.
  • the digital model 84 of the surgical site 11 provided in the surgical site model program routine 100 is fed to a surgical site positioning routine 102 and the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 provided in the surgical tool program routine 104 is fed to a surgical tool positioning routine 106.
  • the spatial position of the digital model 84 of the surgical site provided by the surgical site model program routine 100 is determined from the continuously recorded referencing measurement data 108 in the coordinate system 110 of the eye surgery operating system 10.
  • the spatial position of the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 is determined from the provided, continuously recorded referencing measurement data in the coordinate system 110 of the eye surgery operating system 10.
  • the relative spatial actual position of the digital model 84 of the surgical site to the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 is then continuously determined in a referencing routine 112.
  • the operation site position routine 102 and the operation tool storage routine 106 form, with the referencing routine 112, a routine 111 for determining the spatial position of the model 84 of the operation site in relation to the model 86 of the impact area 76 from the referencing measurement data 108.
  • a target state position routine 114 a target state for the spatial position of the digital model 86 of the impact area 76 of the operation tool 30 in relation to the digital model 84 of the operation site is determined.
  • the target state for the spatial position of the digital model 86 of the action area 76 of the surgical tool 30 in relation to the digital model 84 of the surgical site from the target state position routine 114 and the relative spatial actual position of the digital model 84 of the surgical site to the digital model 86 of the action area 76 of the surgical tool 30 is then continuously processed in a displacement information routine 116 to form displacement information for the surgeon who moves the surgical tool 30.
  • the displacement information is information about a sensible displacement of the surgical tool 30.
  • a distance of the target state for the spatial position of the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 in relation to the digital model 84 of the surgical site from the relative spatial actual position of the digital model 84 of the surgical site to the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 is determined in order to determine from this distance displacement information which contains the direction in which the surgical tool 30 must be moved in order to bring about the target state for the spatial position of the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30.
  • a prognosis routine 118 the spatial position of the digital model 84 of the operation site determined in the routine 111 is converted into the spatial position of the digital model 86 of the impact area 76 of the A continuously adjusted model 88 of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 is determined using the surgical tool 30.
  • the surgical tool 30 enables an effect on tissue structures of the patient's eye 15, which are arranged in an area of effect 76, wherein the area of effect is a spatially extended area of possible effects of the surgical tool 30 within an effective time window 124, which can be seen in Fig. 6.
  • Fig. 6 shows the effective time window 124 and the time interval 126 comprising it at a point in time 128 at which the continuously adjusted model 88 on the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 is valid, wherein the effective time window 124 and the time interval 126 move with an increment corresponding to the sampling rate rt on the time axis 130 in which the referencing measurement data are provided to the computer unit 36.
  • the model 88 determined in the prognosis routine 118 regarding the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 is valid in a time interval 126 in which the effective time window 124 lies.
  • the effective time window 124 and the time interval 126 move on the time axis 130 with an increment corresponding to the sampling rate rt.
  • a routine 122 is used for the continuous provision of evaluation information relating to the guidance of the surgical tool 30. Evaluation information relating to the guidance of the surgical tool 30 in the surgical operation is determined. In the routine 122, this evaluation information is determined by comparing it with the criterion that the surgical tool 30 is arranged in the acceptance area 98 relative to the digital model 84 of the surgical site, from which the intervention in the patient's body tissue can be carried out with a satisfactory probability of success within the effective time window with the duration Iw. In the routine 122, an evaluation metric is used for this purpose, which determines evaluation information that contains the evaluation information that the surgical intervention can now be carried out using the surgical instrument 30 with a high chance of success.
  • the displacement information from the displacement information routine 116 is fed to a first display routine 120 which causes the displacement information to be displayed on the display 78 in the eye surgery operating system 10.
  • the evaluation information from the prognosis routine is given to a second display routine 123 in order to display the evaluation information to the surgeon on the display 78 in the eye surgery operating system 10.
  • the displacement information is a direction indicator on the display 78, which shows the surgeon the direction in which the surgical tool 30 must be moved in order to achieve the greatest possible surgical success.
  • the evaluation information is an evaluation of the expected surgical result on the display 78.
  • the routine 118 continuously references the spatial position of the provided digital model 84 of the operation site 11 to the spatial position of the provided digital model 86 of the impact area 76 based on the reference measurement data 108 supplied at reference times 132. in the surgical operation at a rate corresponding to the sampling rate rt in the coordinate system 110 of the eye surgery operating system 10.
  • the model 88 is determined from the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15.
  • the model 88 is thus continuously adapted at a rate corresponding to the sampling rate based on the supplied reference data, whereby the model 88 can change over time.
  • the time interval 126 in which the model 88 regarding the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 is valid is understood here to be a time interval in which the relative deviations of characteristic quantities of the model 88 with respect to the model at the beginning of the time interval are less than 10%.
  • the time interval is thus longer than the latency time L of the provision of the model 88, which is understood to be the period of time required by the routine 118 to specify the model 88 about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 from a supplied data set of recorded reference data for the digital model 84 of the surgical site 11 and for the digital model 86 of the area of impact 76 in the surgical operation.
  • the extent of the time interval 126 in which the model 88 about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 is valid according to the above definition can vary over time t.
  • the extent of the effective time window 126 as a specific size of the surgical tool 30 is fundamentally invariant.
  • the evaluation information is provided to a surgeon as information on the continuously adjusted model 88 about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 in the eye surgery Surgical system 10 in the form of a model 88 about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye is displayed on the display 78.
  • Fig. 7 shows an observation image for a surgeon looking into the binocular tube 26 of the eye surgery operating system 10.
  • the surgeon is shown a representation 88' of the model 88, which is dependent on the position and orientation, of the predicted surgical result in the left and right stereoscopic observation channels 22', 24' together with the displacement information 89 for the surgeon, which indicates to the surgeon into which position the surgical tool 30 must be displaced for the model 91 for an optimal surgical result.
  • Fig. 8 shows a movement path 90 for a surgical tool 30 designed as a laser, which is moved in a surgical operation from a starting position 94 with the digital model 86 into an intervention position 96 as a favorable starting position for the surgical instrument 30 in an acceptance area 98.
  • a displaced model 86 of the area of action of the surgical tool exists in the intervention position 96.
  • a surgeon performs a surgical intervention in the patient's eye 15 using the surgical tool 30 by emitting a laser light pulse 103 within a characteristic effective time window with the duration Iw, in order to thereby produce a digital model 88 of the predicted result of the operation in the form of a drainage implant arranged in the surgical site 11 in a desired position.
  • the surgical tool 30 is arranged in the acceptance area 98, the intervention in the patient's eye can still be carried out within the effective time window with the duration Iw.
  • the patient's body tissue can be examined with a high probability of success.
  • Fig. 9 shows a further eye surgery operating system 10'.
  • components and elements of the further eye surgery microscopy system correspond to components and elements of the eye surgery microscopy system 10 described above with reference to Fig. 1 to Fig. 8, these are identified by the same numbers as reference symbols.
  • the eye surgery operating system 10' contains a lancet as a surgical tool 30 for making an incision in a connection area of the sclera and the cornea of the patient's eye 15, in which an implant can be arranged through which fluid can be drained from the anterior chamber of the patient's eye in order to thereby reduce the intraocular pressure.
  • the computer unit 36 is connected to a device 38 for providing stereoscopic images with first spatial image data of the object area 14 and to an OCT device 40, which provide the computer unit with reference measurement data.
  • the computer unit 36 receives the referencing data at a sampling rate rt, which enables continuous referencing of the spatial position of the provided digital model of the surgical site and the provided digital model of the area of impact in the surgical operation in a coordinate system 110 of the eye surgery operating system.
  • Fig. 10 shows the display 78 of the eye surgery operating system 10' with a first view 80 displayed therewith and a second view 82 displayed therewith of a digital model 84 of the operation site as well as a digital model 86 of the area of action of the operation tool 30 in the surgical operation and a digital model 88 about the predicted result of the operation.
  • the digital model 88 about the predicted result of the operation contains the position of the implant in relation to the incision in the patient's eye 15, which corresponds to the digital model 86 of the area of action of the surgical tool 30 from its current position.
  • the image information from the device 38 for providing stereoscopic images and the image information from the OCT device 40 are calculated with image information from preoperatively determined image data, which includes a predetermined position of the implant.
  • the computer unit 36 calculates the stereoscopic images from the device 38 with the image information from the OCT device 40 using a registration method which evaluates geometric structures of the patient's eye 15 in the form of a section of the sclera and in the form of a section of the cornea for the registration.
  • this registration can basically be carried out by recording and evaluating as geometric structures the structures of a partial area of the patient's eye 15 from the group of vessels, sclera, section of the cornea, limbus, conjunctival vessels.
  • Fig. 11 A to Fig. 11 D explain the procedure of an ophthalmological operation in which an incision for positioning the implant is made in the patient's eye 15 by means of the surgical tool 30.
  • Fig. 11A shows a top view of a portion of a patient's eye 15 with an intervention path 97 for making an incision in a connection area of the sclera 136 to the cornea 138.
  • the incision enables the placement of the implant in the patient's eye 15 through which fluid can be drained from the anterior chamber of the patient's eye 15 in order to reduce the intraocular pressure.
  • Fig. 11 B is a partial section of the patient's eye 15 with the intervention path 97.
  • the position intended for the implant during the ophthalmological operation is indicated here by means of a dashed structure 125. In order to enable this position, it is necessary for a surgeon to align the active section 32 of the surgical tool 30 with the intervention path 97 when making the cut.
  • Fig. 11 C shows a partial section of the patient's eye 15 with the surgical tool 30.
  • Fig. 11 D shows the partial section of the patient's eye 15 with an incision 140 made therein and the implant 134.
  • the geometry and position of the incision 140 in the patient's eye 15 defines the position of the implant 134 therein.
  • the surgeon inserts the implant 134 into the patient's eye 15 using a manipulation tool.
  • Fig. 11 E is a partial section of the patient's eye 15 with the implant 134 arranged therein.
  • An operating mode can be set for the eye surgery operating system 10' which serves to make it easier for a surgeon who guides the surgical instrument 30 to make an ideal incision in the patient's eye 15.
  • the computer unit 36 contains a computer program in its program memory which, when this operating mode is set, enables the determination of an actual position of the surgical tool 30 in the object area 14 with the surgical site 11 on the patient's eye 15 and a target location of the effective section 56 of the surgical tool 54 in the coordinate system 110 referential to the patient's eye 15 from recorded and predetermined surgical system data in order to display this on the display 78.
  • Fig. 12 shows a flow chart 101 with program routines of a computer program that is loaded into a program memory of a computer unit in the eye surgery operating system 10'.
  • the digital model 84 of the surgical site 11 provided in the surgical site model program routine 100 and the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 provided in the surgical tool program routine 104 are fed directly to a routine 111 which determines a spatial position of the model 84 of the surgical site in relation to the model of the impact area 86 from referencing measurement data 108 relating to the patient's eye 15 and to the surgical tool 30.
  • the spatial position of the model 84 of the surgical site in relation to the model of the impact area 86 determined in the routine 111 is given a prognosis routine 118.
  • the prognosis routine 118 calculates from the spatial position of the model 84 of the surgical site in relation to the spatial position of the model of the impact area 86 a continuously adjusted model 88 that is valid in a time interval that includes an impact time window in which the surgical tool 30 acts on tissue structures in the patient's eye 15.
  • the continuously adjusted model 88 is evaluated via the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 and, based on the evaluation, is provided as information about the continuously adjusted model 88 in the form of evaluation information 142 for positioning the surgical tool 30 by a surgeon, which is position evaluation information.
  • Fig. 13 shows the display 78 with a first and second image 144, 146 of the object area 14 in this operating mode.
  • the digital model 88 of the predicted result of the operation in the form of the position of the implant 134 to the incision in the patient's eye 15 is displayed, which corresponds to the position of the digital model 86 of the area of action of the surgical tool corresponds to the digital model of the patient's eye 15.
  • the evaluation information is provided as information to the model 88 about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 in the form of a surgical tool positioning signal.
  • the surgical tool positioning signal here is a graphic marking 135 that indicates an undesirable surgical result or a negative assessment of a probable surgical result.
  • This graphic marking can, for example, indicate in color the degree of an undesirable approach, e.g. yellow, or also a conflicting space-occupying area, e.g. red, between the implant and tissue, e.g. the tissue of the cornea or the tissue of the iris, and the implant to be implanted in the incision potentially created by the surgical tool 30 in its effective section 76.
  • the surgical tool 30 is guided by the surgeon by varying the surgical tool position to intuitively reduce the negative assessment until an acceptable level is indicated, e.g. until it is indicated that there is no longer any predicted undesirable approach.
  • the computer unit 36 in the eye surgery system 10' shown in Fig. 9 contains a signal generator that converts the surgical tool positioning signal into an acoustic signal for a loudspeaker 148. In this way, a surgeon can be shown the placement of the surgical tool 30 from a target position during a surgical operation.
  • the eye surgery operating system 10 alternatively or in addition to the signal generator which converts the surgical tool positioning signal into an acoustic signal for a loudspeaker 148, can also contain a signal generator that converts the surgical tool positioning signal into a vibration signal.
  • the vibration signal can, for example, trigger the vibration of a handle of the surgical tool 30. In this way, it is possible to haptically indicate to a surgeon that the surgical tool 30 has been moved from a target position during a surgical operation.
  • Fig. 14 shows a further eye surgery operating system 10".
  • components and elements of the further eye surgery microscopy system correspond to the components and elements of the eye surgery microscopy systems 10, 10' described above with reference to Fig. 1 to Fig. 13, they are identified by the same numbers as reference symbols.
  • the eye surgery operating system 10" contains a device 150 connected to the computer unit 36 for continuously recording the intraocular pressure of the patient's eye 15.
  • a device 152 for irrigating the patient's eye 15.
  • the eye surgery operating system 10" has a surgical tool 30 designed as a surgical needle for a surgical intervention in the chamber angle and has a mirror gonioscope 154 attached to the patient's eye 15.
  • Fig. 15 shows a curve 156 of the change in intraocular pressure IOP in an ophthalmological operation over time t.
  • the intraocular pressure decreases as a function of time t between irrigations or injections due to aqueous humor outflow.
  • the curve is an idealized representation, since the intraocular pressure can be modulated depending on the heartbeat (typical amplitude 2-4 mm Hg). However, this can be taken into account by recording the heartbeat in surgical situations using electrodes and using it to trigger tonometric measurements with fixed references to the heartbeat.
  • Fig. 16A shows the patient's eye 15 with an intraocular pressure IPO above the threshold value S indicated in Fig. 14. Intervention in the chamber angle is possible here.
  • Fig. 16B shows the patient's eye 15 with an intraocular pressure IOP below the threshold value S.
  • IOP intraocular pressure
  • Fig. 17 is a flow chart 101 with program routines of a computer program that is loaded into a program memory of a computer unit in the eye surgery operating system 10".
  • the digital model 84 of the surgical site 11 provided in the surgical site model program routine 100 and the digital model 86 of the impact area 76 of the surgical tool 30 provided in the surgical tool program routine 104 are again fed to a routine 111.
  • the routine 111 continuously receives reference measurement data 108 for the patient's eye 15 and for the surgical tool 30 as well as the intraocular pressure IOP in the form of intraocular pressure measurement data 158 from the device 150 for the continuous recording of the intraocular pressure of the patient's eye 15.
  • the spatial position of the provided digital model 84 of the operation site 11 is referenced in the routine 111 to the spatial position of the provided digital model 86 of the impact area 76 in the surgical operation in a coordinate system 110 of the eye surgery operating system 10 in order to determine therefrom in a prognosis routine 118 the continuously adjusted model 88 about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15, which is valid for a time interval comprising the impact time window 124.
  • the computer program has a routine 122 which evaluates the continuously adjusted model 88 on the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15 from the prediction routine 118 taking into account the detected intraocular pressure IOP and, based on the evaluation, provides as information on the continuously adjusted model 88 a display 162 of evaluation information which indicates to the surgeon whether the surgical procedure on the patient's eye 15 can be performed or not.
  • Fig. 18 shows the display 78 of the further eye surgery operating system 10" with a digital model of the operation site 11, a digital model of the area of action of the surgical tool 30 and the display information 162 about the performance of the surgical operation to the surgeon.
  • a surgeon in the eye surgery microscopy system 10" has the option of supplying an irrigation fluid to the patient's eye 15 by means of the device 152 for irrigating the patient's eye 15.
  • a program routine of the computer program for the computer unit uses a mechanical eye model to draw conclusions about the intraocular pressure or its development over time from a change in the positions of the eye structure.
  • the mechanical eye model it is possible for the mechanical eye model to have parameters that are determined from geometry-pressure combinations determined pre- and intraoperatively, e.g. parameter values from the group of eye size and eye shape at certain different intraocular pressures, in order to draw conclusions about the intraocular pressure IOP for a certain geometry of the patient's eye 15.
  • Fig. 19 shows a further eye surgery operating system 10'".
  • components and elements of the further eye surgery microscopy system correspond to the components and elements of the eye surgery microscopy systems 10, 10' and 10" described above with reference to Fig. 1 to Fig. 17, they are identified by the same numbers as reference symbols.
  • microrobot 164 for moving the surgical tool 30.
  • the microrobot 164 has a control unit 166 that is connected to the computer unit 36.
  • a movement path can be specified for the active section 32 of the surgical tool 30 in a coordinate system 110 referenced to the patient's eye 15, on which the microrobot 164 moves the active section 32 of the surgical tool 30 from an initial position to a start position for a target position in order to automatically carry out the surgical operation from there using the surgical tool 30 in the active time window, a trabeculectomy.
  • Fig. 20 shows a flow chart 101 with program routines of a computer program that is loaded into a program memory of the computer unit 36 in the eye surgery operating system 10'".
  • the digital model 84 of the operation site 11 provided in the operation site model program routine 100 and the digital model 86 of the impact area 76 of the operation tool 30 provided in the operation tool program routine 104 are in turn fed to a routine 111 which determines a spatial position of the model 84 of the operation site in relation to the model of the impact area 86 from reference measurement data 108 for the patient's eye 15 and for the operation tool 30.
  • the calculated spatial position of the model 84 of the operation site in relation to the model of the impact area 86 is given a prognosis routine 118 in which the a continuously adjusted model 88 is determined on the basis of the spatial position of the provided digital model 86 of the area of action 76 regarding the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 15, which model is valid for a time interval encompassing the effective time window.
  • the routine 122 of the computer program evaluates the predicted result of the surgical operation and, if there is evaluation information that corresponds to a positive evaluation of the predicted result of the surgical operation based on an evaluation criterion, provides the release signal FS to the control unit 166 as a guide signal that controls the microrobot 164 such that it automatically performs the trabeculectomy as a surgical procedure specified for it on the patient's eye 15.
  • Fig. 21 is a representation of a section of a patient's eye 15 after a trabeculectomy with a relief channel 170 automatically prepared by means of the eye surgery operating system 10'", in which eye fluid can flow from the interior of the patient's eye 15 in the direction of the arrows 172 into a relief volume 174 ("bleb").
  • An eye surgery operating system 10 for carrying out a surgical operation in an operation site 11 on a patient's eye 15 contains a surgical tool 30 that enables an effect on tissue structures of the patient's eye 15 that are arranged in an area of action 76, which is a spatially extended area of possible effects of the surgical tool 30 within an effective time window 124.
  • the eye surgery operating system 10, 10', 10", 10'" has a computer unit 36 that contains a program memory with a computer program that has an operation site model program routine 84 for providing a model of the operation site 11.
  • the computer unit 36 is for the continuous acquisition of reference measurement data 108 for the patient's eye 15 and to the surgical tool 30.
  • the computer program has a prediction routine 118 which is designed to determine a continuously adjusted model, which is valid for a time interval 126 comprising the effective time window 124, about the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 88 from the spatial position of the model 84 of the surgical site 84 to the spatial position of the model of the impact area 86.
  • the computer program contains a routine 122 relating to the continuous provision of evaluation information for guiding the surgical tool 30 in the surgical operation, which takes into account the model of the impact area 86 and the model of the surgical site 84 and the continuously recorded referencing measurement data 108 provided, as well as the model of the predicted result of the surgical operation on the patient's eye 88.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

Ein Augenchirurgie-Operationssystem (10) für das Durchführen einer chirurgischen Operation in einem Operationssitus (11) an einem Patientenauge (15) enthält ein Operationswerkzeug (30), das ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges (15) ermöglicht, die in einem Einwirkbereich (76) angeordnet sind, der ein räumlich ausgedehnte Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs (30) innerhalb eines Wirkzeitfensters ist. Erfindungsgemäß gibt es in einem Computerprogramm eine Operationswerkzeug-Programmroutine zum Bereitstellen eines Modells des Einwirkbereichs und eine Routine zum Bestimmen der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs aus den Referenzierungs-Messdaten, wobei das Computerprogramm eine Prognoseroutine aufweist, die dazu ausgebildet ist, aus der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs ein fortlaufend angepasstes und für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall valides Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge zu bestimmen.

Description

Augenchirurgie-Operationssystem, Computerprogramm und Verfahren für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen eines Operationswerkzeugs
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Augenchirurgie-Operationssystem für das Durchführen einer chirurgischen Operation in einem Operationssitus an einem Patientenauge mit einem Operationswerkzeug, das ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges ermöglicht, die in einem Einwirkbereich angeordnet sind, der ein räumlich ausgedehnte Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs innerhalb eines Wirkzeitfensters ist, mit einer Rechnereinheit, die einen Programmspeicher mit einem Computerprogramm enthält, das eine Operationssitus-Modell-Programmroutine zum Bereitstellen eines Modells des Operationssitus aufweist, und die für das fortlaufende Erfassen von Referenzierungs-Messdaten zu dem Patientenauge und zu dem Operationswerkzeug ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen eines Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation an einem Patientenauge und ein computerimplementiertes Verfahren für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen eines Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation an einem Patientenauge.
Ein Augenchirurgie-Operationssystem der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2020 102 011 A1 bekannt. Dieses Augenchirurgie-Operationssystem enthält eine OCT-Vorrichtung, die für das Erfassen der Lage eines Operationswerkzeugs in einem Modell eines Patientenauges dient, das einem Operateur als eine 3D-Rekonstruktion eines Bereichs des Patientenauges zur Anzeige gebracht werden kann. Die Anzeigeeinheit ermöglicht das Anzeigen einer Ist- und einer Sollposition für das Operationswerkzeug. In der WO 2019/170669 A1 ist das Erzeugen von Steuerdaten für ein ophthal- mologisches Lasertherapiegerät beschrieben, das dazu dient, in dem Gewebe des Patientenauges eine den Augeninnendruck senkende Struktur zu erzeugen, mittels der die Cornea überbrückt wird.
Aus der DE 10 2018 124 065 A1 ist es bekannt, in einem Augenchirurgie-Operationssystem einem Operateur eine zu einem Patientenauge referenzierte Lageinformation zu einem chirurgischen Schnitt oder zu chirurgischen Schnitten zur Anzeige zu bringen.
Die US 10 842 573 B2 beschreibt ein Augenchirurgie-Operationssystem, das eine Rechnereinheit für das Erzeugen eines Berechnungsmodells zur Unterstützung von Augenchirurgen enthält, das ein Abschätzen der Belastung der Netzhaut beim Membranpeeling ermöglicht.
In der US 2018/000339 A1 ist angegeben, in einer ophthalmologischen Operation aufgrund von intraoperativ erfassten Daten das Modell eines Patientenauges zu ermitteln, um einem Operateur in der ophthalmologischen Operation Informationen zu dem Modell anzuzeigen.
Für das Einsetzen von Intraokularlinsen in ein Patientenauge sind Operationswerkzeug-Führungsschablonen bekannt, die an präoperativ an einem Patientenauge angebrachten Markierungen ausgerichtet werden und die einen Operateur bei einem Führen von Operationswerkzeugen unterstützen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Augenchirurgie-Operationssystem bereitzustellen und ein Computerprogramm sowie in Verfahren anzugeben, das die Präzision operativer Eingriffe an einem Patientenauge erhöht.
Diese Aufgabe wird durch ein Augenchirurgie-Operationssystem für das Durchführen einer chirurgischen Operation in einem Operationssitus an einem Patientenauge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 24 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Augenchirurgie-Operationssystem für das Durchführen einer chirurgischen Operation in einem Operationssitus an einem Patientenauge enthält ein Operationswerkzeug, das ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges ermöglicht, die in einem Einwirkbereich angeordnet sind, wobei der Einwirkbereich ein räumlich ausgedehnter Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs innerhalb eines Wirkzeitfensters ist. Das Augenchirurgie-Operationssystem hat eine Rechnereinheit, die einen Programmspeicher mit einem Computerprogramm enthält, das eine Operati- onssitus-Modell-Programmroutine zum Bereitstellen eines Modells des Operationssitus aufweist. Die Rechnereinheit ist für das fortlaufende Erfassen von Referenzierungs-Messdaten zu dem Patientenauge und zu dem Operationswerkzeug ausgebildet. Das Computerprogramm hat eine Operationswerk- zeug-Programmroutine zum Bereitstellen eines Modells des Einwirkbereichs. Das Computerprogramm enthält eine Routine zum Bestimmen der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs aus den Referenzierungs-Messdaten. Das Computerprogramm weist eine Prognoseroutine auf, die dazu ausgebildet ist, aus der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs ein fortlaufend angepasstes und für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall valides Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge, d.h. ein Modell zu bestimmen, das für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall gültig ist. Das Computerprogramm enthält eine Routine für das fortlaufende Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs in der chirurgischen Operation, die das Modell des Einwirkbereichs sowie das Modell des Operationssitus und die bereitgestellten, fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten sowie das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge berücksichtigt, z.B. indem die Bewertungsinformation aus dem Modell des Einwirkbereichs sowie dem Modell des Operationssitus und den bereitgestellten, fortlaufend erfassten Refe- renzierungs-Messdaten sowie dem Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge ermittelt ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist, dem Operateur während einer Augenoperation jederzeit die Information bereitzustellen, ob bzw. wie gut die Operationswerkzeuganwendung in der momentanen Lage des Operationswerkzeuges zum Operationssitus das angestrebte Operationsergebnis liefern würde. Ein Vorteil der Erfindung liegt dabei in der Berücksichtigung der Dynamik des vorliegenden Systems aus Operationssitus und Operationswerkzeug.
Ein Operationswerkzeug im Sinne der Erfindung ist z.B. eine Lanzette, ein Laser, eine Nadel, eine stabilisierte Nadel, ein Bohrer, ein Einstichinjektor, ein Plasmaschneider, ein Endoskop mit Laser für Gewebeablation oder Gewebekoagulation, eine endoskopische Laserprobe für Gewebeablation oder -koa- gulation, ein Implantat-Injektor, ein Schneidwerkzeug für Goniotomie, ein Tra- bekelwerkstrepan, ein das Trabekelwerk durchdringender Dilatationskatheter für den Schlemm’schen Kanal oder auch ein Lasersystem für LASIK (Laser-in Situ-Keratomeleusis).
Ein Wirkzeitfenster im Sinne der Erfindung ist ein Zeitfenster, in dem das Operationswerkzeug auf Gewebestrukturen in dem Patientenauge einwirkt. Ein Wirkzeitfenster kann z.B. eine Länge Iw haben, für die gilt: 16ps < Iw < 0,4s, vorzugsweise 1 ps < Iw < 0,3s oder 1 ms < Iw < 0,2s oder 10ms < Iw < 0, 1 s. Ein Wirkzeitfenster im Sinne der Erfindung ist z.B. das Zeitfenster, in dem Abschnitte der Hornhaut in einem Patientenauge dem Laserlicht eines Lasersystems für LASIK ausgesetzt sind, um so das Patientenauge zu korrigieren. Ein Wirkzeitfenster kann aber auch das Zeitfenster sein, in dem ein Operateur mit einer Lanzette oder mit einer Nadel eine Stichbewegung in die Hornhaut des Patientenauges ausführt. Ein Wirkzeitfenster kann auch das Zeitfenster sein, in dem ein Operateur mittels eines Implantat-Injektors in einem Patientenauge ein Implantat injiziert. Insbesondere kann ein Wirkzeitfenster das Zeitfenster sein, in dem von einem Operateur mittels eines Schneidwerkzeugs für Gonio- tomie in die Hornhaut eines Patientenauges ein goniotomischer Schnitt eingebracht wird, wenn das Schneidwerkzeug an die Hornhaut angelegt ist.
Unter einem Modell eines Objekts versteht die Erfindung ein Konstrukt, das nur die als wichtig angesehenen Eigenschaften eines Vorbilds beschreibt, um durch diese Vereinfachung zu einer übersehbaren oder mathematisch berechenbaren oder zu experimentellen Untersuchungen geeigneten abstrahierten Vorstellung des Vorbilds zu kommen. Ein Modell im Sinne der Erfindung beschreibt in jedem Fall mindestens die geometrische Form des Objekts. Zusätzlich kann ein Modell eines Objekts im Sinne der Erfindung Eigenschaften des Objekts aus der Gruppe lokale Blutflüsse in dem Objekt, Verlauf von Gewebe in dem Objekt, insbesondere von Blutgefäßen, spektrale Absorption von Licht in dem Objekt, Durchblutung des Objekts, Gewebetypen in dem Objekt, mechanische Eigenschaften des Objekts oder mechanische Eigenschaften, wie Drücken, Spannungen oder Elastizität in Partien des Objekts beschreiben.
Ein Modell des Operationssitus im Sinne der Erfindung kann z.B. eine den Operationssitus beschreibende Punktewolke sein. Das Modell des Operationssitus kann auch die Oberflächenform einer Hornhaut des Patientenauges beschreiben. Insbesondere kann ein Modell des Operationssitus ein CAD- Modell und/oder ein Höhenprofil eines Abschnitts des Patientenauges und/oder ein Abstandsprofil des Patientenauges und/oder ein Tiefenprofil des Patientenauges und/oder eine dreidimensionale Oberflächendarstellung eines Abschnitts des Patientenauges und/oder eine zweidimensionale Oberflächendarstellung eines Abschnitts des Patientenauges sein.
In entsprechender Weise kann ein Modell des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs an dem Patientenauge eine Punktewolke oder ein CAD-modell oder ein dreidimensionaler Linienzug als die Beschreibung einer insbesondere räumlich ausgedehnten Zone sein, in der das Operationswerkzeug auf Körpergewebe in dem Patientenauge und/oder in dem Patientenauge angeordnete Medien einwirken kann.
Unter einem für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall valides Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge wird vorliegend ein Modell verstanden, das wenigstens für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation sinnvoll, d.h. mit einer hinreichenden Genauigkeit beschreibt. Insbesondere können bei einem validen Modell vorgegebene Toleranzen beispielsweise für das Führen des Operationswerkzeugs insbesondere während eines Wirkzeitfensters berücksichtigt sein. Mit anderen Worten: Bei einem validen Modell kann das prognostizierte Ergebnis vorgegebene mögliche Abweichungen beim Führen des Operationswerkzeugs insbesondere während des Wirkzeitfensters berücksichtigen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die genaue Lage des Einwirkbereichs eines von einem Operateur bei einem chirurgischen Eingriff an einem Patientenauge eingesetzten Operationswerkzeugs für den Erfolg der damit vorgenommenen chirurgischen Operation maßgeblich ist, d.h. dafür, ob und in wie weit das postoperative Ergebnis den Erwartungen entspricht.
Etwa bei der sogenannten Limbal Relaxing Incision, bei der im Rahmen einer Katarakt-Operation durch einen Schnitt in den Limbus des Patientenauges eine Veränderung des Astigmatismus erreicht werden soll, zeigt sich, dass das Vornehmen von Einschnitten ohne Bewertungsinformation lediglich auf Basis der Erfahrung eines Operateurs oder anhand einer Stiftmarkierung auf der Augenoberfläche bei unerfahrenen Chirurgen oftmals zu unbefriedigenden Ergebnissen führt.
Entsprechendes gilt auch für das Einsetzten sogenannter translimbaler Drainage-Stents zur Glaukombehandlung, die innerhalb eines translimbalen oder transcornealen Einschnitts in dem Patientenauge positioniert werden. Hier bestimmen die Position und der Winkel der in das Patientenauge vorzunehmenden Inzision maßgeblich die resultierende Lage des Implantats in der Vorderkammer zwischen Iris und Hornhaut.
Vorzugsweise gilt für die Länge Iz des das Zeitintervall umfassenden Wirkzeitfensters und die Länge Iw des Wirkzeitfensters:
Iz > Iw + 0,1 s
Besonders bevorzugt gilt für die Länge Iz des das Wirkzeitfenster umfassenden Zeitintervalls:
Iz > L, wobei L die Latenzzeit für das Bereitstellen des Modells über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge ist.
Von Vorteil ist es, wenn die Operationssitus-Modell-Programmroutine für ein fortlaufendes Anpassen des Modells des Operationssitus anhand der fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten ausgelegt ist. Auf diese Weise kann einem Operateur in der Operation ein prognostiziertes Ergebnis der Operation zugeführt werden, das eine Veränderung des Operationssitus während der Operation Vorhersagen kann.
Das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge kann insbesondere ein Modell für die Lage eines Implantats in dem Patientenauge sein.
Die Routine für das fortlaufende Bereitstellen der Bewertungsinformation kann ferner das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge berücksichtigen. Insbesondere kann die Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs eine Bewertungsinformation enthalten oder eine Bewertungsinformation sein, die aus einem Vergleich des Modells für das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation mit einer Referenz resultiert. Die Bewertungsinformation ist dann ein Maß für einen zu erwartenden Operationserfolg.
Insbesondere kann die Bewertungsinformation eine binäre Information sein, z.B. „Move on“ oder „Pull back“ oder eine Ampelinformation „rot“, „grün“ etc., beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob die Bewertung des prognostizierten Operationsergebnisses eine Akzeptanzschwelle unter- oder überschreitet
Das Augenchirurgie-Operationssystem kann eine Einrichtung für das Anzeigen der Bewertungsinformation aufweisen, die beispielsweise die Bewertungsinformation als ein akustisches und/oder ein optisches und/oder ein haptisches Anzeigesignal anzeigt. Die Referenz kann ein zu dem Patientenauge erstelltes Modell für ein optimales Operationsergebnis sein. Das zu dem Patientenauge erstellte Modell kann auf präoperativ erfassten Patientendaten basieren.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung ist, dem Operateur für eine Augenoperation in einem Operationsszenario zum einen die räumliche Lage des Einwirkabschnitts eines Operationswerkzeugs in einem Objektbereich an oder in einem Patientenauge mit dem Patientenauge in einem dreidimensionalen Koordinatensystem z.B. in Form einer Punktewolke anzuzeigen, wobei das Koordinatensystem zu dem Patientenauge referenziert ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, dem Operateur in dem Operationsszenario Planungsinformation zu einer Schnittführung anzuzeigen. Diese Planungsinformation kann für ein Patientenauge präoperativ ermittelte Planungsinformation sein, wobei es von Vorteil ist, wenn während der Operation aufgrund von zu dem Patientenauge gewonnener Daten ein Anpassen der Planungsinformation erfolgt.
Bevorzugt umfassen die Daten dreidimensionale Bilddaten, die eine Tiefeninformation enthalten. Das Computerprogram kann für das Anpassen der Planungsinformation in Abhängigkeit von mittels Bildauswertung erfassten Strukturen in den dreidimensionalen Bilddaten ausgelegt sein.
Die dreidimensionalen Bilddaten können z.B. mittels eines Stereokamerasystems, mittels eines konfokalen Scanners und/oder mittels eines OCT-Systems und/oder mittels einer Scheimpflugkamera und/oder mittels eines Ultraschallsystems erfasst werden. Insbesondere können die dreidimensionalen Bilddaten aus Bilddaten zusammengesetzt sein, die verschieden weite und/oder verschieden tiefe und/oder verschieden räumlich aufgelöste und/oder verschieden spektral erfasste Raumbereiche abdecken.
Insbesondere kann das Computerprogramm zum Ermitteln der Lage des Wirkabschnitts des Operationswerkzeugs eine Nachverfolgungsroutine enthalten, die charakteristische Operationswerkzeug-Merkmale aus der Gruppe Opazität, Schattenwurf, Kantenform, Oberflächenform und Lichtsignale mittels Bilderkennung und/oder Markierungen an dem Operationswerkzeug erfasst.
Von Vorteil ist es, wenn die dreidimensionalen Daten die gesamte Augenhöhle abdecken. Hierbei ist zu beachten, dass die Lage des Auges in der Augenhöhle bei der Planung zu berücksichtigende Freiheitsgrade oder Parameter darstellen. Zu beachten ist auch, dass Augen gegenüber der Augenhöhle während Augenoperationen beispielsweise mittels der Werkzeuge in Zugangs- Ports, z.T. aber auch durch temporär angenähte Fäden positioniert und fixiert werden können. Die Planungsinformation kann auf präoperativ ermittelten Patientendaten beruhen. Von Vorteil ist es, wenn das Computerprogramm zum Ermitteln der Lage des Wirkabschnitts des Operationswerkzeugs in dem dreidimensionalen Koordinatensystem aus fortlaufend erfassten dreidimensionalen Bilddaten zu dem Objektbereich und das Patientenauge sowie das Operationswerkzeug eine Registrierungsroutine nutzt, die eine Lichtbrechung an Grenzflächen in dem Patientenauge und/oder Indexgradienten in dem Patientenauge berücksichtigt.
Das Computerprogramm kann zum Referenzieren der räumliche Lage des Modells des Wirkbereichs zu dem Modell des Operationssitus in einem Koordinatensystem eine Referenzierungsroutine mit einer Nachverfolgungsroutine enthalten, die charakteristische Operationswerkzeug-Merkmale aus der Gruppe Opazität, Schattenwurf, Kanten- oder Oberflächenform, Lichtsignale mittels Bilderkennung und/oder Markierungen an dem Operationswerkzeug bewertet.
Als Referenzierungs-Messdaten werden bevorzugt dreidimensionale Bilddaten bereitgestellt, wobei das Computerprogramm eine Registrierungsroutine nutzt, die eine Lichtbrechung an Grenzflächen in dem Patientenauge und/oder Indexgradienten in dem Patientenauge berücksichtigt.
Das Augenchirurgie-Operationssystem kann ein magnetisches Trackingsystem aufweisen, wobei die Referenzierungs-Messdaten mittels des magnetischen Trackingsystems zu dem Operationswerkzeug erfasste Ortsdaten enthalten.
Das Modell des Operationssitus kann insbesondere ein Modell aus der Gruppe den Operationssitus beschreibende Punktewolke, Oberflächenform einer Hornhaut des Patientenauges, CAD-Modell, Höhenprofil eines Abschnitts des Patientenauges, Abstandsprofil des Patientenauges, Tiefenprofil des Patientenauges, dreidimensionale Oberflächendarstellung eines Abschnitts des Patientenauges, zweidimensionale Oberflächendarstellung eines Abschnitts des Patientenauges sein oder ein Modell sein, das aus den vorstehend angegebenen Modellen kombiniert ist.
Das Modell des Einwirkbereichs kann auch eine Punktewolke sein, die eine Zone beschreibt, in der das Operationswerkzeug auf Körpergewebe in dem Patientenauge und/oder in dem Patientenauge angeordnete Medien einwirken kann. Die Punkte der Punktewolke können neben den Koordinaten des Einwirkbereichs grundsätzlich auch Eigenschaften des Einwirkbereichs beschreiben, wie z.B. Farbe von Gewebe, Gewebeannotation, berechnete oder gemessene mechanische Eigenschaften, wie z.B. Spannungen, Druck etc.
Das Computerprogramm kann eine Routine für das fortlaufende Bereitstellen einer Verlagerungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs in der chirurgischen Operation enthalten, die aus dem Modell des Einwirkbereichs sowie dem Modell des Operationssitus und den bereitgestellten, fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten ermittelt ist.
Die Verlagerungsinformation für das Führen des Operationswerkzeugs kann eine Information aus der Gruppe räumliche Lage des Operationswerkzeugs und Richtung für das Verlagern des Operationswerkzeugs in dem Koordinatensystem des Augenchirurgie-Operationssystems oder relativ zu dem Modell des Operationssitus sein.
Das Augenchirurgie-Operationssystem kann eine Einrichtung für das Anzeigen der Information aus der Gruppe räumliche Lage des Operationswerkzeugs und Richtung für das Verlagern des Operationswerkzeugs in dem Koordinatensystem des Augenchirurgie-Operationssystems oder relativ zu dem Modell des Operationssitus als ein akustisches und/oder ein optisches und/oder ein haptisches Anzeigesignal aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es auch, auf der Grundlage von präoperativ erfassten Daten mit Bildinformation zu dem Patientenauge eine Operationsplanung vorzunehmen, bei der zu dieser Bildinformation eine bevorzugte Anwendungslage für das Operationswerkzeug oder ein bevorzugter Lagebereich für das Operationswerkzeug festgelegt wird. Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, intraoperativ gewonnene Bildinformation zu Augenstrukturen mit präoperativ erfasster Bildinformation über Augenstrukturen zu registrieren, um die bevorzugte Anwendungslage für das Operationswerkzeug oder den bevorzugten Lagebereich für das Operationswerkzeug anzupassen und Abweichungen von einer bevorzugten Anwendungslage nachzuverfolgen und einem Operateur anzuzeigen.
Die Registrierung der prä- und intra-operativ erfassten Bildinformation kann dabei z.B. durch eine nichtlineare Koordinatentransformation erfolgen, durch welche die Lageabweichung korrespondierender Landmarken in den Augenstrukturen minimiert werden. Insbesondere indem eine prä-operative Anwendungslage für ein Operationswerkzeug einer nichtlinearen Koordinatentransformation unterworfen wird, ist es möglich, die Anwendungslage für das Operationswerkzeug zu intra-operativ erfasster Bildinformation lagekorrigiert darzustellen.
Ein Aspekt der Erfindung ist es, dem Operateur ausgehend von einer aktuellen Lage des Wirkabschnitts des Operationswerkzeugs die Verlagerungsinformation als eine mit dem Operationswerkzeug auszuführende Bewegung, z.B. eine Schnittbewegung einer Lanzette anzuzeigen.
Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, hierfür eine intra-operativ nachverfolgte Lage eines Operationswerkzeugs zu verwenden, um eine hypothetische Lage für das Operationswerkzeug oder einen hypothetischen Lagebereich für das Operationsinstrument zu bestimmen, die bei einer bestimmten Bewegung des Operationswerkzeugs ausgehend von dessen Ist-Position zu erwarten ist. Die Erfindung schlägt vor, dass als Bewertungsinformation oder Verlagerungsinformation einem Operateur eine hypothetische Anwendungslage für ein Operationswerkzeug gegenüber einer präoperativ geplanten Anwendungslage angezeigt wird.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, für das Ermitteln der Bewertungsinformation eine Bestimmung und Bewertung eines auf einer hypothetischen Bewegung des Operationswerkzeuges basierenden hypothetischen Operationsergebnisses vorzunehmen.
Beispielsweise kann der aus einer momentanen Position und Ausrichtung eines als ein Skalpell ausgebildeten Operationswerkzeugs bei hypothetischer Vorwärtsbewegung realisierbare limbale Entspannungsschnitt hinsichtlich der resultierenden Astigmatismuskorrektur bewertet werden, z.B. ob bezüglich Stärke und Winkel im Toleranzbereich um die Zielwerte.
Auch die Anzeige der Bewertungsinformation als eine Information zu dem fortlaufend angepassten Modell über das prognostizierte Ergebnis der Operation an dem Patientenauge in Form einer Bewertung einer aus einer hypothetischen Einstichposition und Einstichrichtung resultierenden Implantatablage eines mittels eines Operationswerkzeugs in Form eines Implantat-Injektors eingebrachten translimbalen Drainageimplantats hinsichtlich ausreichender Abstände von empfindlichen Augenstrukturen, wie Hornhautendothel oder Iris ist erfindungsgemäß möglich.
Insbesondere ist auch die Anzeige der Bewertungsinformation als eine Bewertung hinsichtlich der refraktiven Ergebnisse der zu erwartende Ablage skleral- fixierter lOLs basisierend auf einer Bewertung von hypothetischen Einstichstellen für das Anbringen von Fixierfäden möglich.
Im Rahmen der Erfindung ist die Anzeige der Bewertungsinformation auch aufgrund einer Bewertung der zu erwartenden mechanischen Entlastung der Netzhaut für die hypothetische lokale Glaskörperdurchtrennung bei Vitreotrak- tionen möglich.
Im Rahmen der Erfindung möglich ist die Anzeige der Bewertungsinformation auch aufgrund einer Bewertung der zu erwartenden Senkung des Augeninnendrucks IOP des Patientenauges aufgrund einer hypothetischen Anwendung eines als eine Nadel oder eine endoskopische Excimerlaser-Probe oder einen Schlemmkanal Stent- oder Trabekelwerk-Shunt-Injektor ausgebildeten Operationswerkzeugs für eine bestimmte Werkzeugposition, etwa in Bezug auf Kollektorgefäßpositionen oder Kollektorgefäßausrichtungen oder in Bezug auf die Trabekelwerksposition.
Im Rahmen der Erfindung möglich ist die Anzeige der Bewertungsinformation auch aufgrund einer Bewertung der zu erwartenden IOP-Senkung aufgrund der Anwendungsstärke einer hypothetischen Anwendung eines als eine Nadel oder eine endoskopische Excimerlaser-Probe ausgebildeten Operationswerkzeugs, d.h. der zur erwarteten Größe von im Trabekelwerk durch Ablation erzeugten Löcher.
Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Bewertungsinformation basierend auf einer momentanen, ggf. ungünstigen Position des Operationswerkzeugs und dessen Ausrichtung zu erzeugen, indem vor einem Membranriss bei einer hypothetischen Capsularrhexisausführung basierend auf einer momentanen, ggf. ungünstigen Position des Operationswerkzeugs und dessen Ausrichtung gewarnt und ein Warnsignal erzeugt wird.
Darüber hinaus ist es möglich, die Bewertungsinformation basierend auf einer momentanen, ggf. ungünstigen Position und Ausrichtung eines als eine Pinzette ausgebildeten Operationswerkzeugs zu erzeugen, um damit z.B. vor einem Netzhauteinriss mit Blutung bei einer hypothetischen Membranpeeling- Bewegung basierend auf einer momentanen, ggf. ungünstigen Position und Ausrichtung eines als eine Pinzette ausgebildeten Operationswerkzeugs zu warnen.
Ein Aspekt der Erfindung ist es für das Erzeugen der Führungsinformation darüber hinaus auch, post-operativ erfasste Daten mit Bildinformation zu einem Patientenauge mit prä-operativ und/oder intra-operativ erfasster Bildinformation zu dem Patientenauge für das Auffinden von Abweichungen eines geplanten Ergebnisses einer Operation zu einem tatsächlichen Ergebnis einer Operation zu analysieren, indem die Bildinformation registriert wird.
Auf diese Weise kann z.B. die Abweichung eines geplanten von einem tatsächlichen inzisionsinduzierten Astigmatismus oder die Abweichung einer geplanten von einer tatsächlichen Lage eines translimbalen Implantats besser ermittelt und diese Information für weitere prä- oder intra-operative Ergebnisprognosen genutzt werden.
Ein Aspekt der Erfindung ist es auch, für das Erzeugen der Bewertungsinformation Paare mit prä- und post-operativer Bildinformation in einem Machine- Learning-Algorithmus in der Rechnereinheit des Augenchirurgie-Operationssystems für Ergebnisprojektionen zu verwenden.
Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, dass die Bewertungsinformation das Ergebnis einer Bewegung des Operationswerkzeugs prognostiziert und anhand von Daten bewertet, die Information über Strukturen des Patientenauges enthalten. Die Erfindung schlägt vor, für die Prognose des Ergebnisses der Bewegung des Operationswerkzeugs insbesondere durch das Operationswerkzeug auf das Patientenauge ausgeübte Kräfte oder an dem Patientenauge hervorgerufene mechanische Spannungen zu berücksichtigen, z.B. eine Spannung in Membranen oder in der Retina beim sogenannten Membranpeeling. Das Augenchirurgie-Operationssystem kann hierfür eine mit der Rechnereinheit gekoppelte Einrichtung für das Erfassen einer von dem Operationswerkzeug auf das Patientenauge ausgeübten Kraft enthalten, wobei die Routine für das fortlaufende Bereitstellen der Verlagerungsinformation diese Kraft für das Bereitstellen der weiteren Verlagerungsinformation berücksichtigt.
Von Operationswerkzeugen auf Augenstrukturen ausgeübte Kräfte können beispielsweise durch Kraftsensoren ermittelt werden. Kräfte in axiale Richtung können beispielsweise mittels kraftabhängig komprimierbarer Elemente, etwa einer Feder in Verbindung mit deren Kompression detektierenden Wegmes- systemen ermittelt werden. Laterale Kräfte oder Torsionskräfte können beispielsweise mittels am Operationswerkzeug angebrachter oder darin integrierter Biegemessstreifen ermittelt werden. Auch ist es möglich, das Operationswerkzeug so zu gestalten, dass eine mit den Bildgebungssystemen des Operationsmikroskops detektierbare kraftabhängige Deformation detektieren zu können, beispielsweise die ausgeschobene Länge eines federnd gelagerten Operationswerkzeugteils oder die seitliche Durchbiegung eines elastischen Operationswerkzeugs.
Auf Augenstrukturen ausgeübte Kräfte können beispielsweise näherungsweise durch Bestimmung von lokalen Oberflächendeformationen, z.B. durch Bestimmung von starken Oberflächennormalenänderungen erfolgen, die beispielsweise durch das Eindellen der Hornhaut eines Patientenauges kurz vor einem Durchstich oder dem Anheben einer Netzhautmembran mittels Pinzette oder infolge einer Vitreotraktion hervorgerufen werden.
Eine weitere Möglichkeit der Bestimmung von Kräften in Geweben besteht in der ortsaufgelösten Bestimmung von Kompressionen und Spannungen, d.h. der Kraft pro Fläche, mittels Optischer Kohärenz Elastographie („Optical Coherence Elastography“, OCE). Dabei handelt es sich um eine Unterart der Optical Coherence Tomography (OCT), bei der biomechanische Gewebseigenschaften bestimmt werden können, indem tiefenaufgelöst lokale Probendeformationen in Abhängigkeit von künstlich induzierten Kompressionen detektiert werden. Neben Gewebseigenschaften, wie Elastizität, können daraus ortsaufgelöst mechanische Kompressionen und Spannungen in Geweben bestimmt werden. Die benötigten induzierten Kompressionen können so auf vielfältige Weise erzeugt werden, beispielsweise durch äußeres mechanisches Quetschen, mechanisches Vibrieren, Ultraschallanregung oder auch durch Variation eines Augeninnendrucks, wie dies in Kling et al. „Optical Coherence Elastography-Based Corneal Strain Imaging During Low-Amplitude Intraocular Pressure Modulation“, https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00453 beschrieben ist.
Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, den Operateur zu warnen, wenn die Gefahr einer Verletzung von Strukturen des Patientenauges besteht oder wenn die Gefahr besteht, dass Mindestabstände des Wirkabschnitts des Operationswerkzeugs oder eines Implantats zu bestimmten Strukturen des Patientenauges nicht eingehalten werden, z.B. ein Abstand des Wirkabschnitts des Operationswerkzeugs zur Iris des Patientenauges oder des Abstands eines Implantats in dem Patientenauge zu dessen Iris.
Die Erfindung schlägt vor, dem Operateur in einer Operation eine solche Gefahr mittels eines Warnsignals anzuzeigen, z.B. mittels eines akustischen, eines optischen oder eines haptischen Warnsignals. Es ist weiterhin möglich, aufgrund der bereitgestellten Verlagerungsinformation die Konfiguration und/oder Einstellung des Operationswerkzeugs insbesondere automatisch zu verändern, beispielsweise eine aktive Schnittfunktion zu deaktivieren, z.B. indem die Schnittfunktion eines mechanischen Cutters oder eines Laser- oder Plasmaschneiders abgeschaltet wird oder indem eine Lanzettenspitze eingeklappt wird oder indem eine Fokussierungseinstellung eines Lasers modifiziert wird, um die geometrische Ausdehnung des Einwirkbereichs des Lasers oder die vorgewählte Leistung eines Laser- oder Plasmaschneiders abzuändern, wobei sich auch das Wirkzeitfenster verändern und das Modell des Einwirkbereichs verändern kann. Es ist insbesondere möglich, aufgrund der bereitgestellten Bewertungsinformation ein als Klinge oder Injektor ausgebildetes Operationswerkzeug aufgrund der bereitgestellten Führungsinformation hinsichtlich eines Bereichs für anzuwendende Kräfte und Eindringtiefen oder das Vorsehen eines mechanischen Stoppers zu konfigurieren, um damit ein Eindringen des Operationswerkzeugs mechanisch auf bestimmte Gewebsschichten zu begrenzen.
Eine Idee der Erfindung ist es auch, das Eindringen des Operationswerkzeugs in eine bestimmte Gewebeschicht zu gewährleisten, z.B. das Eindringen in die Binde- oder Lederhaut oder in den Suprachoroidalraum, etwa um dort eine Substanz zu injizieren.
Die Erfindung schlägt außerdem vor, in Abhängigkeit von der bereitgestellten Bewertungsinformation die durch das Operationswerkzeug ausübbare Kraft zu limitieren, z.B. durch ein elektromechanisches Lösen einer mechanischen Verriegelung. Die durch das Operationswerkzeug ausübbare Kraft kann jedoch auch dadurch limitiert werden, dass das Operationswerkzeug aktiv zurückgezogen wird, z.B. mittels eines elektromechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Antriebs, der auf eine bewegliche Lanzettenspitze wirkt, um damit einen unerwünschten Gewebekontakt zu vermeiden.
Die fortlaufend erfassten Daten zu dem Objektbereich und dem Patientenauge sowie dem Operationswerkzeug können insbesondere mittels eines magnetischen Trackingsystems zu dem Operationswerkzeug erfasste Ortsdaten enthalten. Das Augenchirurgie-Operationssystem kann einen Warnsignalgenerator enthalten, der für das Erzeugen eines von der ermittelten Lage des Wirkabschnitts des Operationswerkzeugs abhängigen Warnsignals dient.
Von Vorteil ist es, wenn das Computerprogramm zum Bestimmen der Bewertungsinformation oder der Verlagerungsinformation für das Operationswerkzeug eine auf Strukturen des Patientenauges ausgeübte Kraft berücksichtigt. Von Vorteil ist es auch, wenn das Computerprogramm zum Bestimmen der Bewertungsinformation oder der Verlagerungsinformation einen fortlaufend erfassten Augeninnendruck berücksichtigt.
Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, intra-operativ nicht nur Bildinformation über Strukturen des Patientenauges sondern auch den Augeninnendruck über die Zeit zu erfassen.
Das Augenchirurgie-Operationssystem kann hierfür eine mit der Rechnereinheit gekoppelte Einrichtung für das Erfassen des Augeninnendrucks des Patientenauges enthalten, wobei die Routine für das fortlaufende Bereitstellen der Bewertungsinformation den erfassten Augeninnendruck berücksichtigt.
Das Erfassen des Augeninnendrucks kann z.B. mittels einer intraokularen Druckmesssonde oder eines extra-okularen Tonometers erfolgen, etwa mittels eines Kontaktglastonometers, eines Airpuffs, eines Rebounds oder eines Schockwellen-Tonometers. Darüber hinaus ist es möglich, den Augeninnendruck zumindest relativ durch Messung einer vom Augeninnendruck beinfluss- ten Größe zu bestimmen, etwa durch Messung der Cornea- oder Skleraspannung mittels OCE oder durch Messung der Sklerakrümmung oder von korne- alen Speckleverteilungsänderungen mittels eines OCT-Systems, wie es in der Publikation Niemczyk „The effect of intraocular pressure elevation and related ocular biometry changes on corneal OCT speckle distribution in porcine eyes“, https://doi.Org/10.1371/iournal. pone.0249213 M beschrieben ist.
Zu bemerken ist, dass die zeitlichen Abstände für das Erfassen des Augeninnendrucks zwischen dem Erfassen von intra-operativer Bildinformation variieren können. Es ist z.B. möglich, dass das Erfassen von intra-operativer Bildinformation bei einem Erfassen von vorgegebenen Werten für den Augeninnendruck oder äquidistant oder nicht-äquidistant zu bestimmten Zeiten ausgelöst wird. Eine Idee der Erfindung ist es auch, das Erfassen von Bildinformation bei vorgegebenem Augeninnendruck (IOP)- oder Zeitwerten auszulösen. Zu bemerken ist auch, dass eine Veränderung von Augenstrukturlagen für noch nicht erfasste Werte des Augeninnendrucks oder Zeitwerte projiziert werden kann. Z.B. kann auf der Grundlage eines mechanischen Augenmodells aus einer Veränderung von Augenstrukturlagen auf den Augeninnendruck oder dessen zeitliche Entwicklung geschlossen werden. Dabei ist es möglich, dass das mechanische Augenmodell Parameter hat, die aus prä- und intraoperativ ermittelten Geometrie-Druck-Kombinationen bestimmt sind, z.B. Parameterwerte aus der Gruppe Augengröße und Augenform bei bestimmten unterschiedlichen Augeninnendrücken, um daraus dann bei einer bestimmten Geometrie des Patientenauges auf den Augeninnendruck IOP zu schließen.
Zu bemerken ist außerdem, dass das Eintreten von neuen geometrischen Situationen abgeschätzt und dem Operateur zur Kenntnis gebracht werden kann, z.B. die Situation, dass bei dem Patientenauge nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne, z.B. nach Ablauf von 30s ein gefährlich niedriger Augeninnendruck erreicht wird, oder die Situation, dass das Patientenauge zu tief in die Augenhöhle eingesunken sein wird, so dass bestimmte Strukturen in dem Patientenauge für Operationswerkzeuge nicht mehr zugänglich sind.
Das Augenchirurgie-Operationssystem kann eine Einrichtung für das Irrigieren des Patientenauges in Abhängigkeit von den erfassten Daten zu dem Patientenauge enthalten.
Das Augenchirurgie-Operationssystem kann einen Mikroroboter mit einer Steuereinheit enthalten, die für das Steuern des Mikroroboters von der Rechnereinheit die bereitgestellte Bewertungsinformation oder die bereitgestellte Verlagerungsinformation erhält.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen eines Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation an einem Patientenauge enthält eine Operationssitus-Modell-Programmroutine zum Bereitstellen eines Modells eines Operationssitus und eine Operationswerkzeug-Programmroutine zum Bereitstellen eines Modells eines Einwirkbereichs eines Operationswerkzeugs, der einen räumlich ausgedehnten Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs innerhalb eines Wirkzeitfensters beschreibt. In dem Computerprogramm gibt es eine Routine zum Bestimmen der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs aus fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten. Das Computerprogramm enthält eine Prognoseroutine, die die dazu ausgebildet ist, aus der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs ein fortlaufend angepasstes und für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall valides Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge zu bestimmen. Das Computerprogramm weist eine Routine für das fortlaufende Bereitstellen der Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs auf, die das Modell des Einwirkbereichs sowie das Modell des Operationssitus und die fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten sowie das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge berücksichtigt.
Ein erfindungsgemäßes computerimplementiertes Verfahren für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation für das Führen eines Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation an einem Patientenauge enthält folgende Schritte:
Bereitstellen eines Modells eines Operationssitus und Bereitstellen eines Modells eines Einwirkbereichs eines Operationswerkzeugs, der einen räumlich ausgedehnten Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs innerhalb eines Wirkzeitfensters beschreibt, Bestimmen der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs aus fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messda- ten,
Bestimmen eines fortlaufend angepassten, für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall valides Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge aus der räumlichen Lage des Modells des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs,
Bereitstellen der Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs unter Berücksichtigung des Modells des Einwirkbereichs sowie des Modells des Operationssitus und der fortlaufend erfassten Referenzie- rungs-Messdaten sowie des Modells über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für folgende Operationen:
Anteriore Vitrektomie, d.h. die Entfernung des vorderen Teils des Glaskörpers um Glaskörperverlusten bei Katarakt- oder Hornhautoperationen vorzubeugen oder verrutschte Glaskörper bei Erkrankungen wie Aphakie oder Pupillenblockglaukom zu entfernen;
Pars-plana-Vitrektomie oder Trans-pars-plana-Vitrektomie, d.h. die Entfernung von Glaskörpertrübungen und -membranen durch einen Schnitt in der Pars Plana;
Panretinale Photokoagulation;
Reparatur einer Netzhautablösung;
Anwendung einer Skleralschnalle für die Reparatur einer Netzhautablösung, um die Sklera nach innen einzudrücken oder zu schnallen, in der Regel durch Aufnähen eines Stücks konservierter Sklera oder eines Stücks Silikonkautschuks auf die Oberfläche; Laserphotokoagulation oder Photokoagulationstherapie zum Verschließen eines Netzhautrisses;
Pneumatische Retinopexie;
Netzhautkryopexie oder Kryotherapie, um eine chorioretinale Narbe zu erzeugen und Netzhaut- oder Aderhautgewebe zu zerstören;
Reparatur des Makulaforamens;
Partielle lamellare Sklerovektomie;
Partielle lamellare Sklerozyklochoridektomie;
Partielle lamellare Sklerochoroidektomie;
Hintere Sklerotomie, d.h. das Einbringen einer Öffnung in den Glaskörper durch die Sklera, z. B. für eine Netzhautablösung oder die Entfernung eines Fremdkörpers;
Radiale Optikusneurotomie;
Makulatranslokationschirurgie durch 360°-Retinotomie oder durch sklerale Imbrikationstechnik;
Refraktive Chirurgie und Hornhautchirurgie;
Penetrierende Keratoplastik;
Keratoprothese;
Phototherapeutische Keratektomie;
Pterygium-Entfernung;
Hornhaut-Tätowierung;
Osteo-Odonto-Keratoprothese;
Operationen zur Veränderung der Augenfarbe durch ein Iris-Implantat, das so genannte Brightocular, oder durch das Abtragen der obersten Pigmentschicht des Auges, das so genannte Stroma-Verfahren;
Katarakt-Chirurgie;
Glaukom-Chirurgie;
Augenmuskel-Chirurgie;
Okuloplastische Chirurgie;
Operationen am Tränenapparat. Im Folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Augenchirurgie-Operationssystem mit einer Einrichtung für das Visualisieren eines Operationsbereichs, mit einem Display und mit einem Operationswerkzeug für eine chirurgische Operation;
Fig. 2 das Display des Augenchirurgie-Operationssystems mit einem digitalen Modell des Operationssitus an dem Patientenauge, einem digitalen Modell des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs und einem digitalen Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation;
Fig. 3 ein dreidimensionales digitales Modell des Operationssitus mit einem dreidimensionalen digitalen Modell des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs und einem dreidimensionalen digitalen Modell über das prognostizierte Ergebnis der Operation in Form eines in dem Operationssitus in einer gewünschten Lage angeordneten Drainage-Implantats;
Fig. 4 einen möglichen Bewegungspfad, auf dem ein Operateur die Spitze eines als eine Lanzette ausgebildeten Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation aus einer Ausgangsposition in eine Eingriffsposition bewegt;
Fig. 5 ein Flussdiagramm mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher einer Rechnereinheit in dem Augenchirurgie-Operationssystem geladen ist; Fig. 6 ein Wirkzeitfenster in einem Zeitintervall zu einem Zeitpunkt, in dem ein fortlaufend angepasstes Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge valide ist;
Fig. 7 ein Beobachtungsbild für einen Operateur beim Blick in den Binokulartubus;
Fig. 8 einen möglichen Bewegungspfad, auf dem ein Operateur ein als ein Laser ausgebildetes Operationswerkzeug in einer chirurgischen Operation aus einer Ausgangsposition in eine Eingriffsposition bewegt;
Fig. 9 ein weiteres Augenchirurgie-Operationssystem mit einer Einrichtung für das Visualisieren eines Operationsbereichs, mit einem Display und mit einem Operationswerkzeug für eine chirurgische Operation;
Fig. 10 das Display des Augenchirurgie-Operationssystems;
Fig. 11 A bis Fig. 11 E eine Darstellung eines Patientenauges in unterschiedlichen Stadien einer ophthalmologischen Operation;
Fig. 12 ein Flussdiagramm mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher einer Rechnereinheit in dem weiteren Augenchirurgie-Operationssystem geladen ist;
Fig. 13 das Display des weiteren Augenchirurgie-Operationssystems mit einem digitalen Modell des Operationssitus, einem digitalen Modell des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs und einem digitalen Modell über das Ergebnis der chirurgischen Operation; Fig. 14 ein weiteres Augenchirurgie-Operationssystem mit einer Einrichtung für das Visualisieren eines Operationsbereichs, mit einem Display und mit einem Operationswerkzeug für eine chirurgische Operation;
Fig. 15 eine die Veränderung des Augeninnendrucks IOP in einer ophthal- mologischen Operation über die Zeit t beschreibende Kurve;
Fig. 16A und Fig. 16B eine Darstellung eines Patientenauges in unterschiedlichen Stadien einer ophthalmologischen Operation;
Fig. 17 ein Flussdiagramm mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher einer Rechnereinheit in dem weiteren Augenchirurgie-Operationssystem geladen ist;
Fig. 18 das Display des weiteren Augenchirurgie-Operationssystems mit einem digitalen Modell des Operationssitus, einem digitalen Modell des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs und einer Anzeigeinformation an den Operateur über eine Bewertungs-Anzeige zu der chirurgischen Operation;
Fig. 19 ein weiteres Augenchirurgie-Operationssystem mit einer Einrichtung für das Visualisieren eines Operationsbereichs, mit einem Display und mit einem Operationswerkzeug für eine chirurgische Operation;
Fig. 20 ein Flussdiagramm mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher einer Rechnereinheit in dem weiteren Augenchirurgie-Operationssystem geladen ist; und
Fig. 21 eine Darstellung eines Abschnitts eines Patientenauges nach einer Trabekulektomie. Das in der Fig. 1 gezeigte Augenchirurgie-Operationssystem 10 enthält als Einrichtung für das Visualisieren des Objektbereichs 14 ein Operationsmikroskop 12, das für das stereoskopische Betrachten eines Objektbereichs 14 an einem Patientenauge 15 mit einem Operationssitus 11 dient. Das Operationsmikroskop 12 hat eine Abbildungsoptik mit einem Mikroskophauptobjektivsystem 16, die in einem Grundkörper aufgenommen ist. In dem Augenchirurgie- Operationssystem 10 gibt es eine Beleuchtungseinrichtung 18, die das Beleuchten des Objektbereichs 14 mit einem Beleuchtungsstrahlengang ermöglicht, der das Mikroskophauptobjektivsystem 16 durchsetzt. Das Operationsmikroskop 12 weist ein afokales Vergrößerungssystem 20 auf, durch das ein erster stereoskopischer Teilbeobachtungsstrahlengang 22 und ein zweiter stereoskopischer Teilbeobachtungsstrahlengang 24 geführt ist. Das Operationsmikroskop 12 hat einen an eine Schnittstelle des Grundkörpers angeschlossenen Binokulartubus 26, der einen ersten Okulareinblick und einen zweiten Okulareinblick für ein linkes und ein rechtes Auge eines Operateurs aufweist. Das Mikroskophauptobjektivsystem 16 in dem Operationsmikroskop 12 wird von dem ersten stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengang 22 und dem zweiten stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengang 24 durchsetzt.
Zu dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 gehört eine Bedieneinheit 28 für Gereäteeinstellungen und ein als eine Lanzette gestaltetes Operationswerkzeug 30, das einen als ein Skalpell ausgebildeten Wirkabschnitt 32 hat. Zu bemerken ist, dass das Operationswerkzeug 30 auch als ein Skalpell oder als ein Plasmaschneider oder auch als ein Laser ausgebildet sein kann.
In dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 gibt es eine Rechnereinheit 36, die mit einer Vorrichtung 38 für das Bereitstellen von stereoskopischen Bildern mit ersten räumlichen Bilddaten des Objektbereichs 14, mit einer OCT- Vorrichtung 40 und mit einer Scheimpflug-Kamera 42 verbunden ist. Die Vorrichtung 38 für das Bereitstellen von stereoskopischen Bildern mit ersten räumlichen Bilddaten des Objektbereichs 14 weist eine erste Bilderfassungseinrichtung 44 mit einem Objektivlinsensystem 46 und mit einem Bildsensor 48 auf und dient für das Erfassen von Daten mit Bildinformation aus dem ersten stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengang 22 in dem Operationsmikroskop 12. In der Vorrichtung 38 gibt es eine zweite Bilderfassungseinrichtung 50, mittels der entsprechend Bildinformation aus dem zweiten stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengang 24 in dem Operationsmikroskop 12 erfasst werden kann. Auch die zweite Bilderfassungseinrichtung 50 weist hierfür ein Objektivlinsensystem 46 und einen Bildsensor 48 auf. In der Vorrichtung 38 gibt es eine Bildberechnungsstufe 52, die Daten mit Bildinformation aus der ersten Bilderfassungseinrichtung 44 und der zweiten Bilderfassungseinrichtung 50 in räumliche Bilddaten überführt.
Die OCT-Vorrichtung 40 ist für das Abtasten eines Objektbereichsvolumens 54 mit einem A-, B- und C-Scan an dem Patientenauge 15 ausgelegt. Für das Abtasten des Objektbereichsvolumens 54 wird mittels der OCT-Vorrichtung 40 ein OCT-Abtaststrahl 56 mit kurzkohärentem Licht erzeugt, der über das Objektbereichsvolumen 54 bewegt werden kann. Der OCT-Abtaststrahl 56 dient für das Erfassen von Daten mit räumlicher Bildinformation in Form von Bilddaten zu Schichtaufnahmen des Objektbereichsvolumens 54, wie dies z. B. in A. Ehnes, „Entwicklung eines Schichtsegmentierungsalgorithmus zur automatischen Analyse von individuellen Netzhautschichten in optischen Kohärenztomographie - B Scans“, Dissertation Universität Gießen (2013) in dem Kapitel 3 auf S. 45 bis 82 beschrieben ist.
Die OCT-Vorrichtung 40 hat für das Bewegen des OCT-Abtaststahls 56 verstellbare Scanspiegel 58, 60. In dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 ist der OCT-Abtaststrahl 56 über Stahlteiler 62 und 64 und das Mikroskophauptobjektivsystem 16 in das Objektbereichsvolumen 54 an dem Patientenauge 15 geführt. Das in dem Objektbereichsvolumen 54 gestreute Licht des OCT- Abtaststrahls 56 gelangt wenigstens teilweise mit dem gleichen Lichtweg zu der OCT-Vorrichtung 40 zurück. In der OCT-Vorrichtung 40 wird dann der Laufweg des Abtastlichts mit einer Referenzstrecke verglichen. Damit kann die genaue Lage von Streuzentren in dem Objektbereichsvolumen 54, insbesondere die Position von optisch wirksamen Flächen mit einer Genauigkeit erfasst werden, welche der Kohärenzlänge Ic des kurzkohärenten Lichts im OCT- Abtaststrahl 56 entspricht. In dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 gibt es eine Steuereinrichtung 66 für das Steuern des mittels der OCT-Vorrichtung 40 bereitgestellten OCT-Abtaststrahls 56. Die Steuereinrichtung 66 ermöglicht das Einstellen der räumlichen Lage und Orientierung des mit dem OCT- Abtaststrahl 56 in dem Objektbereich 14 abgetasteten Objektbereichsvolumens 54.
Zu bemerken ist, dass die OCT-Vorrichtung auch als eine sogenannte SS- OCT-Vorrichtung ausgebildet sein kann, die für das Abtasten des Objektbereichs mit mit quasi-kurzkohärentem Licht dient.
Die Scheimpflug-Kamera 42 ermöglicht das Erfassen von Bilddaten in einer verlagerbaren Scheimpflug-Kameraebene 68. Die Scheimpflug-Kamera 42 ist mittels eines motorischen Antriebs um die optische Achse 25 des Mikroskophauptobjektivsystems 16 in der Richtung der Pfeile 70 bewegbar. Durch Bewegen der Scheimpflug-Kamera 42 um die optische Achse 25 des Mikroskophauptobjektivsystems 16 ist es möglich, räumliche Bilddaten zu dem Objektbereich 14 mit Bildinformation aufzunehmen, die einen Teil des Inneren des Patientenauges 15 abdeckt.
Das Operationswerkzeug 30 hat eine erste Markierung 72 und eine zweite Markierung 74. In dem Augenchirurgie-Operationssystem sind die erste und zweite Markierung 72, 74 sowohl in mittels der ersten Bilderfassungseinrichtung 44 als auch in mittels der zweiten Bilderfassungseinrichtung 50 erfasster Bildinformation des Objektbereichs 14 sind als geometrische Strukturen aufgelöst, wenn sich der Wirkabschnitt 32 des Operationswerkzeugs 30 in dem Operationsbereich 14 befindet. Das Operationswerkzeug 30 ermöglicht ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges 15, die in einem Einwirkbereich 76 angeordnet sind, der ein Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs 54 innerhalb eines Wirkzeitfensters ist, das eine gerätespezifische und von der Handhabung des Operationswerkzeugs 30 durch den Operateur bestimmte zeitliche Ausdehnung hat, die vorliegend als von der Zeit unabhängig angenommen wird. Das Wirkzeitfenster kann z.B. eine Länge Iz haben, für die gilt: Iz < 0,4s. für die Länge des Wirkzeitfensters kann aber z.B. auch gelten: Iz < 0,3s oder Iz < 0,2s oder Iz < 0,1 s.
Die Rechnereinheit 36 in dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 dient für das Steuern der Vorrichtung 38 für das Bereitstellen von stereoskopischen Bildern und der OCT-Vorrichtung 40 sowie der Scheimpflug-Kamera 42. Sie ist an eine Einrichtung 77, 77' für das Einspiegeln von Daten in die stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengänge 22, 24 des Operationsmikroskops 12 angeschlossen, um das Anzeigen von Informationen und/oder z.B. präoperativ gewonnener Bilddaten in diesem Teilbeobachtungstrahlengang zu ermöglichen. Die Rechnereinheit 36 hat einen Programmspeicher und ist mit einem Display 78 für das Anzeigen einer Benutzeroberfläche 79 verbunden.
Die Fig. 2 zeigt das Display 78 des Augenchirurgie-Operationssystems 10 mit einer damit zur Anzeige gebrachten ersten Darstellung 84‘, 86‘, 88' und einer damit zur Anzeige gebrachten zweiten Darstellung 84“, 86“, 88“ eines in der Fig. 3 gezeigten dreidimensionalen digitalen Modells 84 des Operationssitus, eines in der Fig. 3 gezeigten dreidimensionalen digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs 30 in der chirurgischen Operation und eines in der Fig. 3 gezeigten dreidimensionalen digitalen Modells 88 über das prognostizierte Ergebnis der Operation in Form eines in dem Operationssitus in einer gewünschten Lage angeordneten Drainage-Implantats. In der Fig. 4 ist ein Bewegungspfad 90 zu sehen, auf dem ein Operateur die Spitze 92 des Wirkabschnitts 32 des als eine Lanzette ausgebildeten Operationswerkzeugs 30 in einer chirurgischen Operation aus einer Ausgangslage 94 in eine Eingriffslage 96 als eine günstige Ausgangslage für das Operationsinstrument 30 in einem Akzeptanzgebiet 98 bewegt zur Vornahme eines chirurgischen Eingriffs in dem Patientenauge.
In der Ausgangslage 94 besteht das digitale Modell 86 des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs, in dem hier ein Einstich innerhalb eines Zeitintervalls mit der typischen Länge 0.1 s bis 0.25s durchgeführt werden könnte. In diesem konkreten Beispiel würde der Stich von der Ausgangslage 94 ausgehend das Gewebe nicht erreichen und es kann kein digitales Modell 88 eines akzeptablen Operationsergebnis prognostiziert werden,
Die Eingriffslage 96 ist eine günstige Ausgangsposition für das Operationsinstrument 30, in der aufgrund der räumlichen Verlagerung das verlagerte digitale Modell 86 des dortigen Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs besteht, in dem wiederum hier ein Einstich innerhalb eines Zeitintervalls mit der typischen Länge 0.1 s bis 0.25s durchgeführt werden könnte.
Aus der Eingriffslage 96 kann ein Operateur einen chirurgischen Eingriff in dem Patientenauge 15 mittels des Operationswerkzeugs 30 in Form einer dem Pfeil 99 entsprechenden Stichbewegung vornehmen, um damit ein dem digitalen Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der Operation in Form einer in dem Operationssitus 11 in einer gewünschten Lage ausgerichteten Inzision herbeizuführen. Wenn das Operationswerkzeug 30 in dem Akzeptanzgebiet 98 angeordnet ist, kann damit noch innerhalb des Wirkzeitfensters mit der Länge bzw. Dauer Iw der Eingriff in das Körpergewebe des Patienten mit einer hohen Erfolgswahrscheinlichkeit vorgenommen werden.
Die Positionierung des Operationswerkzeuges 30 im Akzeptanzgebiet 98 kann insbesondere durch die Nutzung einer Verlagerungsinformationen unterstützt werden, die aus einem digitalen Modell 86 des Einwirkbereichs sowie einem digitalen Modell des Operationssitus und bereitgestellten, fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten sowie einem Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge ermittelt ist.
Die Rechnereinheit 36 in dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 hat hierzu einen Programmspeicher mit einem Computerprogramm, das eine Operati- onssitus-Modell-Programmroutine zum Bereitstellen des in der Fig. 3 gezeigten digitalen Modells 84 des Operationssitus 11 aufweist. Vorliegend ist das digitale Modell 84 des Operationssitus ein CAD-Datenmodell eines Abschnitts des Patientenauges, in dem eine chirurgische Operation durchgeführt werden soll.
In dem Computerprogramm gibt es darüber hinaus eine Operationswerkzeug- Programmroutine, die zum Bereitstellen des in der Fig. 3 gezeigten digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 dient. Hier ist das digitale Modell des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 ein CAD-Datenmodell des räumlich ausgedehnten Bereichs möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs 30 auf in dem Bereich angeordnete Gewebestrukturen innerhalb des Wirkzeitfensters, in dem ein Operateur das Operationswerkzeug 30 zur Anwendung bringt.
Die Rechnereinheit 36 erhält mittels der Vorrichtung 38 für das Bereitstellen von stereoskopischen Bildern erfasste erste räumliche Bilddaten des Objektbereichs 14, mittels der OCT-Vorrichtung 40 erfasste zweite räumliche Bilddaten des Objektbereichs 14 und mittels der Scheimpflug-Kamera 42 erfasste dritte räumliche Bilddaten des Objektbereichs 14 als Referenzierungs-Messdaten mit einer Abtastrate rt, die ein fortlaufendes Referenzieren der räumlichen Lage des bereitgestellten digitalen Modells des Operationssitus 84 und des bereitgestellten digitalen Modells des Einwirkbereichs 86 in der chirurgischen Operation in einem Koordinatensystem 110 des Augenchirurgie-Operationssystems 10 ermöglicht. Die Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm 101 mit Programmroutinen des Computerprogramms, das in den Programmspeicher der Rechnereinheit 36 in dem Au- genchirugie-Operationssystem 10 geladen ist.
Das in der Operationssitus-Modell-Programmroutine 100 bereitgestellte digitale Modell 84 des Operationssitus 11 wird einer Operationssitus-Lageroutine 102 und das in der Operationswerkzeug-Programmroutine 104 bereitgestellte digitale Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 wird einer Operationswerkzeug-Lageroutine 106 zugeführt.
In der Operationssitus-Lageroutine 102 wird die räumliche Lage des mittels der Operationssitus-Modell-Programmroutine 100 bereitgestellten digitalen Modells 84 des Operationssitus aus den fortlaufend erfassten Referenzie- rungs-Messdaten 108 in dem Koordinatensystem 110 des Augenchirurgie- Operationssystems 10 bestimmt.
Entsprechend wird in einer Operationswerkzeug-Lageroutine 106 die räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 aus den bereitgestellten, fortlaufend erfassten Referenzierungs- Messdaten in dem Koordinatensystem 110 des Augenchirurgie-Operationssystems 10 bestimmt.
Aus der mittels der Operationssitus-Lageroutine 102 bestimmten räumlichen Lage des digitalen Modells 84 des Operationssitus und aus der mittels der Operationswerkzeug-Lageroutine 106 bestimmten räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 wird dann in einer Referenzierungsroutine 112 fortlaufend die relative räumliche Ist-Lage des digitalen Modells 84 des Operationssitus zu dem digitalen Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 ermittelt. Die Operationssitus-Lageroutine 102 und die Operationswerkzeug-Lagerou- tine 106 bilden auf diese Weise mit der Referenzierungsroutine 112 eine Routine 111 zum Bestimmen der räumlichen Lage des Modells 84 des Operati- onssitus zu dem Modell 86 des Einwirkbereichs 76 aus den Referenzierungs- Messdaten 108. In einer Sollzustands-Lageroutine 114 wird ein Soll-Zustand für die räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 in Bezug auf das digitale Modell 84 des Operations- situs bestimmt.
Der Soll-Zustand für die räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 in Bezug auf das digitale Modell 84 des Operationssitus aus der Sollzustands-Lageroutine 114 und die relative räumliche Ist-Lage des digitalen Modells 84 des Operationssitus zu dem digitalen Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 wird dann in einer Verlagerungsinformationsroutine 116 fortlaufend zu einer Verlagerungsinformation für den Operateur verarbeitet, der das Operationswerkzeug 30 bewegt. Die Verlagerungsinformation ist eine Information über eine sinnvolle Verlagerung des Operationswerkzeugs 30. In der Verlagerungsinformationsroutine 116 wird hierzu ein Abstand des Soll-Zustands für die räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 in Bezug auf das digitale Modell 84 des Operationssitus von der relativen räumlichen Ist-Lage des digitalen Modells 84 des Operationssitus zu dem digitalen Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 bestimmt, um aus diesem Abstand eine Verlagerungsnformation zu ermitteln, welche die Richtung enthält, in die das Operationswerkzeug 30 bewegt werden muss, um damit den Soll-Zustand für die räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 herbeizuführen.
In einer Prognoseroutine 118 wird aus den in der Routine 111 bestimmten räumlichen Lage des digitalen Modells 84 des Operationssitus zu der räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 ein fortlaufend angepasstes Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 bestimmt.
Das Operationswerkzeug 30 ermöglicht das ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges 15, die in einem Einwirkbereich 76 angeordnet sind, wobei der Einwirkbereich ein räumlich ausgedehnter Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs 30 innerhalb eines Wirkzeitfensters 124 ist, das in der Fig. 6 zu sehen ist.
Die Fig. 6 zeigt das Wirkzeitfenster 124 und das dieses umfassende Zeitintervall 126 zu einem Zeitpunkt 128, in dem das fortlaufend angepasstes Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 valide ist, wobei sich das Wirkzeitfenster 124 und das Zeitintervall 126 mit einer der Abtastrate rt entsprechenden Inkrementierung auf der Zeitachse 130 bewegen, in der die Referenzierungs-Messdaten an die Rechnereinheit 36 bereitgestellt werden.
Das in der Prognoseroutine 118 bestimmte Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 ist in einem Zeitintervall 126 valide, in dem das Wirkzeitfenster 124 liegt. Indem das Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 fortlaufend angepasst wird, bewegen sich das Wirkzeitfenster 124 und das Zeitintervall 126 mit einer der Abtastrate rt entsprechenden Inkrementierung auf der Zeitachse 130.
Aus der mittels der Operationssitus-Lageroutine 102 bestimmten räumlichen Lage des digitalen Modells 84 des Operationssitus und aus der mittels der Operationswerkzeug-Lageroutine 106 bestimmten räumliche Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 wird in einer Routine 122 für das fortlaufende Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs 30 eine Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs 30 in der chirurgischen Operation bestimmt. In der Routine 122 erfolgt das Bestimmen dieser Bewertungsinformation durch Abgleich mit dem Kriterium, dass das Operationswerkzeug 30 zu dem digitalen Modell 84 des Operationssitus in dem Akzeptanzgebiet 98 angeordnet ist, aus dem noch innerhalb des Wirkzeitfensters mit der Dauer Iw der Eingriff in das Körpergewebe des Patienten mit einer zufriedenstellenden Erfolgswahrscheinlichkeit vorgenommen werden kann. In der Routine 122 wird hierfür eine Bewertungsmetrik zur Anwendung gebracht, die eine Bewertungsinformation ermittelt, welche die Bewertungsinformation enthält, dass jetzt der chirurgische Eingriff mittels des Operationsinstruments 30 mit großer Erfolgschance durchgeführt werden kann.
Die Verlagerungsinformation der Verlagerungsinformationsroutine 116 wird einer ersten Anzeigeroutine 120 zugeführt, die das Anzeigen der Verlagerungsinformation an dem Display 78 in dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 bewirkt.
Die Bewertungsinformation aus der Prognoseroutine erhält eine zweite Anzeigeroutine 123, um dem Operateur die Bewertungsinformation an dem Display 78 in dem Augenchirurgie-Operationssystem 10 zur Anzeige zu bringen.
Die Verlagerungsinformation ist eine Richtungsanzeige an dem Display 78, die dem Operateur die Richtung anzeigt, in der das Operationswerkzeug 30 bewegt werden muss, damit sich ein größtmöglicher Operationserfolg einstellt.
Die Bewertungsinformation ist eine Bewertung des zu erwartenden Operationsergebnisses an dem Display 78.
Die Routine 118 referenziert die räumliche Lage des bereitgestellten digitalen Modells 84 des Operationssitus 11 aufgrund der zu Referenzierungs-Zeitpunk- ten 132 zugeführten Referenzierungs-Messdaten 108 fortlaufend zu der räumlichen Lage des bereitgestellten digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 in der chirurgischen Operation m it einer der Abtastrate rt entsprechenden Rate in dem Koordinatensystem 110 des Augenchirurgie-Operationssystems 10.
In der Prognoseroutine wird daraus das Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 ermittelt. Das Modell 88 wird so mit einer der Abtastrate entsprechenden Rate fortlaufend aufgrund der zugeführten Referenzierungsdaten angepasst, wodurch sich das Modell 88 über die Zeit verändern kann.
Unter dem Zeitintervall 126, in dem das Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 valide ist, wird vorliegend ein Zeitintervall verstanden, in dem die relativen Abweichungen charakteristischer Größen des Modells 88 in Bezug auf das Modell zu Beginn des Zeitintervalls weniger als 10% betragen.
Das Zeitintervall ist damit länger als die Latenzzeit L der Bereitstellung des Modells 88, unter der die Zeitdauer verstanden wird, die von der Rroutine 118 benötigt wird, um aus einem zugeführten Datensatz von erfassten Referenzierungsdaten zu dem digitalen Modell 84 des Operationssitus 11 und zu dem digitalen Modell 86 des Einwirkbereichs 76 in der chirurgischen Operation das Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 anzugeben.
Die Ausdehnung des Zeitintervalls 126, in dem das Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 entsprechend der vorstehenden Definition valide ist, kann über die Zeit t variieren. Demgegenüber ist die Ausdehnung des Wirkzeitfensters 126 als eine spezifische Größe des Operationswerkzeugs 30 grundsätzlich invariant.
Die Bewertungsinformation wird einem Operateur als eine Information zu dem fortlaufend angepassten Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 in dem Augenchirurgie- Operationssystem 10 in Form eines Modells 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge an dem Display 78 zur Anzeige gebracht.
Die Fig. 7 zeigt ein Beobachtungsbild für einen Operateur bei einem Blick in den Binokulartubus 26 des Augenchirurgie-Operationssystems 10. Mittels der Einrichtungen 77, 77' für das Einspiegeln von Daten in die stereoskopischen Teilbeobachtungsstrahlengänge 22, 24 des Operationsmikroskops 12 wird dem Operateur in dem linken und rechten stereoskopische Beobachtungskanal 22‘, 24' jeweils eine Darstellung 88' des von der Lage und Orientierung abhängigen Modells 88 über das prognostizierte Operationsergebnis zusammen mit der Verlagerungsinformation 89 für den Operateur dargestellt, die diesem anzeigt, in welche Position das Operationswerkzeug 30 für einen dem Modell 91 für ein optimales Operationsergebnis verlagert werden muss.
In der Fig. 8 ist ein Bewegungspfad 90 für ein als ein Laser ausgebildetes Operationswerkzeug 30 gezeigt, das in einer chirurgischen Operation aus einer Ausgangslage 94 mit dem digitalen Modell 86 in eine Eingriffslage 96 als eine günstige Ausgangsposition für das Operationsinstrument 30 in einem Akzeptanzgebiet 98 bewegt wird.
Aufgrund der räumlichen Verlagerung besteht in der Eingriffslage 96 ein verlagertes Modell 86des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs. Aus der Eingriffslage 96 führt ein Operateur einen chirurgischen Eingriff in dem Patientenauge 15 mittels des Operationswerkzeugs 30 durch Abgeben eines Laserlichtpulses 103 innerhalb eines charakteristischen Wirkzeitfensters mit der Dauer Iw durch, um damit eine dem digitalen Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der Operation in Form eines in dem Operationssitus 11 in einer gewünschten Lage angeordneten Drainage-Implantats herbeizuführen. Wenn das Operationswerkzeug 30 in dem Akzeptanzgebiet 98 angeordnet ist, kann damit noch innerhalb des Wirkzeitfensters mit der Dauer Iw der Eingriff in das Körpergewebe des Patienten mit einer hohen Erfolgswahrscheinlichkeit vorgenommen werden.
Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Augenchirurgie-Operationssystem 10‘. Soweit Baugruppen und Elemente des weiteren Augenchirurgie-Mikroskopiesystems Baugruppen und Elementen des anhand der Fig. 1 bis Fig. 8 vorstehend beschriebenen Augenchirurgie-Mikroskopiesystems 10 entsprechen, sind diese durch gleiche Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Das Augenchirurgie-Operationssystem 10' enthält als ein Operationswerkzeug 30 eine Lanzette für das Einbringen eines Schnitts in einem Anschlussbereich der Lederhaut and die Hornhaut des Patientenauges 15, in dem ein Implantat angeordnet werden kann, durch das sich Flüssigkeit aus der Vorderkammer des Patientenauges abführen lässt, um damit den Augeninnendruck zu verringern.
Die Rechnereinheit 36 ist mit einer Vorrichtung 38 für das Bereitstellen von stereoskopischen Bildern mit ersten räumlichen Bilddaten des Objektbereichs 14 und mit einer OCT-Vorrichtung 40 verbunden, die der Rechnereinheit Re- ferenzierungs-Messdaten zur Verfügung stellen.
Die Rechnereinheit 36 erhält auch hier die Referenzierungsdaten mit einer Abtastrate rt, die ein fortlaufendes Referenzieren der räumlichen Lage des bereitgestellten digitalen Modells des Operationssitus und des bereitgestellten digitalen Modells des Einwirkbereichs in der chirurgischen Operation in einem Koordinatensystem 110 des Augenchirurgie-Operationssystems ermöglicht.
Die Fig. 10 zeigt das Display 78 des Augenchirurgie-Operationssystems 10' mit einer damit zur Anzeige gebrachten ersten Ansicht 80 und einer damit zur Anzeige gebrachten zweiten Ansicht 82 eines digitalen Modells 84 des Operationssitus sowie eines digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs 30 in der chirurgischen Operation und eines digitalen Modells 88 über das prognostizierte Ergebnis der Operation. Das digitale Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der Operation enthält hier die Lage des Implantats zu dem Schnitt in das Patientenauge 15, der dem digitalen Modell 86 des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs 30 aus dessen momentaner Lage entspricht.
In der Rechnereinheit 36 wird hierzu die Bildinformation aus der Vorrichtung 38 für das Bereitstellen von stereoskopischen Bildern und der Bildinformation der OCT-Vorrichtung 40 mit Bildinformation aus präoperativ ermittelte Bilddaten verrechnet, welche eine vorgegebene Lage des Implantats umfasst.
Die Rechnereinheit 36 verrechnet die stereoskopischen Bilder aus der Vorrichtung 38 mit der Bildinformation aus der OCT-Vorrichtung 40 unter Anwendung eines Registrierungsverfahrens, das für das Registrieren geometrische Strukturen des Patientenauges 15 in Form eines Abschnitts der Sklera und in Form eines Abschnitts der Hornhaut auswertet.
Zu bemerken ist, dass dieses Registrieren grundsätzlich erfolgen kann, indem als geometrische Strukturen die Strukturen eines Teilbereichs des Patientenauges 15 aus der Gruppe Gefäß, Sklera, Abschnitt der Hornhaut, Limbus, Konjunktivagefäß erfasst und ausgewertet werden.
Die Fig. 11 A bis Fig. 11 D erläutern den Ablauf einer ophthalmologischen Operation, bei der mittels des Operationswerkzeugs 30 in das Patientenauge 15 eine Inzision für das Anordnen des Implantats eingebracht wird.
Die Fig. 11A zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Patientenauges 15 mit einem Eingriffspfad 97 für das Einbringen eines Schnitts in einem Anschlussbereich der Lederhaut 136 an die Hornhaut 138. Der Schnitt ermöglicht das Anordnen des Implantats in dem Patientenauge 15, durch das Flüssigkeit aus der Vorderkammer des Patientenauges 15 abgeführt werden kann, um damit den Augeninnendruck zu verringern. Die Fig. 11 B ist ein Teilschnitt des Patientenauges 15 mit dem Eingriffspfad 97. Die bei der ophthalmologischen Operation für das Implantat vorgesehene Lage ist hier mittels einer gestrichelt gezeichneten Struktur 125 kenntlich gemacht. Um diese Lage zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass ein Operateur beim Einbringen des Schnitts den Wirkabschnitt 32 des Operationswerkzeug 30 auf den Eingriffspfad 97 hin ausrichtet.
Die Fig. 11 C zeigt einen Teilschnitt des Patientenauges 15 mit dem Operationswerkzeug 30. In der Fig. 11 D ist der Teilschnitt des Patientenauges 15 mit einem darin eingebrachten Schnitt 140 und dem Implantat 134 zu sehen. Die Geometrie und Lage des Schnitts 140 in dem Patientenauge 15 definiert die Position des Implantats 134 darin. Der Operateur führt das Implantat 134 nach Einbringen des Schnitts 140 mit einem Manipulationswerkzeug in das Patientenauge 15 ein. Die Fig. 11 E ist ein Teilschnitt des Patientenauges 15 mit dem darin angeordneten Implantat 134.
Für das Augenchirurgie-Operationssystem 10' kann ein Betriebsmodus eingestellt werden, der dazu dient, einen Operateur, der das Operationsinstrument 30 führt, das Einbringen eines idealen Schnitts in das Patientenauge 15 zu erleichtern.
Die Rechnereinheit 36 enthält hierfür in ihrem Programmspeicher ein Computerprogramm, das bei Einstellen dieses Betriebsmodus das Ermitteln einer Istposition des Operationswerkzeugs 30 in dem Objektbereich 14 mit dem Operationssitus 11 an dem Patientenauge 15 und eines Zielorts des Wirkabschnitts 56 des Operationswerkzeugs 54 in den zu dem Patientenauge 15 referenziellen Koordinatensystem 110 aus erfassten und vorgegebenen Operationssystem-Daten ermöglicht, um dies an dem Display 78 zur Anzeige zu bringen. Die Fig. 12 zeigt ein Flussdiagramm 101 mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher einer Rechnereinheit in dem Augenchirugie-Operationssystem 10' geladen ist.
Das in der Operationssitus-Modell-Programmroutine 100 bereitgestellte digitale Modell 84 des Operationssitus 11 und das in der Operationswerkzeug- Programmroutine 104 bereitgestellte digitale Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 werden hier direkt einer Routine 111 zugeführt, die eine räumliche Lage des Modells 84 des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs 86 aus Referenzierungs-Messdaten 108 zu dem Patientenauge 15 und zu dem Operationswerkzeug 30 bestimmt.
Die in der Routine 111 bestimmte räumliche Lage des Modells 84 des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs 86 erhält eine Prognoseroutine 118. Die Prognoseroutine 118 berechnet aus der räumlichen Lage des Modells 84 des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs 86 ein fortlaufend angepasstes Modell 88, das in einem Zeitintervall valide ist, der ein Wirkzeitfenster umfasst, in dem das Operationswerkzeug 30 auf Gewebestrukturen in dem Patientenauge 15 einwirkt.
In der Routine 122 wird das fortlaufend angepassten Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 bewertet und aufgrund der Bewertung als eine Information zu dem fortlaufend angepassten Modell 88 in Form einer Bewertungsinformation 142 für das Positionieren des Operationswerkezugs 30 durch einen Operateur bereitgestellt, die eine Lagebewertungsinformation ist.
Die Fig. 13 zeigt das Display 78 mit einem ersten und zweiten Bild 144, 146 des Objektbereichs 14 in diesem Betriebsmodus. Zu den Bildern 144, 146 des Objektbereichs 14 werden hier jeweils das digitale Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der Operation in Form der Lage des Implantats 134 zu dem Schnitt in das Patientenauge 15 zu Anzeige gebracht, welcher der Lage des digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs zu dem digitalen Modell des Patientenauges 15 entspricht.
An dem Display 78 des Augenchirurgie-Operationssystem 10' wird die Bewertungsinformation als eine Information zu dem Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 in Form eines Operationswerkzeug-Positionierungssignals bereitgestellt.
Das Operationswerkzeug-Positionierungssignal ist hier eine grafische Markierung 135, die ein unerwünschtes Operationsergebnis bzw. eine negative Bewertung eines wahrscheinlichen Operationsergebnisses anzeigt. Diese grafische Markierung kann beispielsweise farbig den Grad einer unerwünschte Annäherung, z.B. gelb, oder auch eine in Konflikt stehenden Raumforderung, z.B. rot, zwischen Implantat und Geweben, z.B. dem Gewebe der Cornea oder dem Gewebe der Iris, und dem in dem durch das Operationswerkzeug 30 in seinem Wirkabschnitt 76 potentiell erzeugten Einschnitt zu implantierenden Implantat anzeigen. Die Führung des Operationswerkzeugs 30 erfolgt durch den Operateur durch Variieren der Operationswerkzeugposition zur intuitiven Verringerung der negativen Bewertung bis ein akzeptables Maß angezeigt wird, z.B. bis angezeigt wird, dass keine prognostizierte unerwünschte Annäherung mehr vorliegt.
Die Rechnereinheit 36 in dem in der Fig. 9 gezeigten Augenchirurgie-Operationssystem 10' enthält hier einen Signalgenerator, der das Operationswerkzeug-Positionierungssignal in ein akustisches Signal für einen Lautsprecher 148 wandelt. Auf diese Weise kann einem Operateur in einer chirurgischen Operation eine Ablage des Operationswerkzeugs 30 von einer Soll-Position zur Anzeige gebracht werden.
Zu bemerken ist, dass das Augenchirurgie-Operationssystem 10' alternativ oder zusätzlich zu dem Signalgenerator, der das Operationswerkzeug-Positionierungssignal in ein akustisches Signal für einen Lautsprecher 148 wandelt, auch einen Signalgenerator enthalten kann, der das Operationswerkzeug-Positionierungssignal in ein Vibrationssignal überführt. Das Vibrationssignal kann z.B. das Vibrieren eines Griffs des Operationswerkzeugs 30 auslösen. Auf diese Weise ist es möglich, einem Operateur eine Ablage des Operationswerkzeugs 30 von einer Soll-Position in einer chirurgischen Operation haptisch zur Anzeige zu bringen.
Die Fig. 14 zeigt ein weiteres Augenchirurgie-Operationssystem 10“. Soweit Baugruppen und Elemente des weiteren Augenchirurgie-Mikroskopiesystems den Baugruppen und Elementen der anhand der Fig. 1 bis Fig. 13 vorstehend beschriebenen Augenchirurgie-Mikroskopiesysteme 10, 10' entsprechen, sind diese durch gleiche Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Das Augenchirurgie-Operationssystem 10“ enthält eine mit der Rechnereinheit 36 verbundene Einrichtung 150 für das fortlaufende Erfassen des Augeninnendrucks des Patientenauges 15. In dem Augenchirurgie-Operationssystem 10“ gibt es eine Einrichtung 152 für das Irrigieren des Patientenauges 15. Das Augenchirurgie-Operationssystem 10“ hat ein als eine chirurgische Nadel ausgebildetes Operationswerkzeug 30 für einen chirurgischen Eingriff in den Kammerwinkel und weist ein an das Patientenauge 15 angelegtes Spiegelgo- nioskop 154 auf.
Die Fig. 15 zeigt ein Kurve 156 zu der Veränderung des Augeninnendrucks IOP in einer ophthalmologischen Operation über die Zeit t. Typischerweise nimmt bei ophthalmologischen Operationen der Augeninnendruck infolge von Kammerwasserausfluß als eine Funktion der Zeit t zwischen Irrigationen oder Injektionen ab. Zu beachten ist, dass die Kurve eine idealisierte Darstellung ist, da der Augeninnendruck in Abhängigkeit des Herzschlages moduliert sein kann (typische Amplitude 2-4mm Hg). Dies kann aber berücksichtigt werden, indem in operativen Situationen der Herzschlag per Elektroden erfasst und zur Triggerung tonometrischer Messungen mit festgelegten Bezügen zum Herzschlag verwendet wird. Die Fig. 16A zeigt das Patientenauge 15 bei einem Augeninnendruck IPO oberhalb des in der Fig. 14 kenntlich gemachten Schwellwerts S. Der Eingriff in den Kammerwinkel ist hier möglich. In der Fig. 16B ist das Patientenauge 15 bei einem Augeninnendruck IOP unterhalb des Schwellwerts S zu sehen. Hier ist der Kammerwinkel des Patientenauges 15 für das als eine chirurgische Nadel ausgebildete Operationswerkzeug 30 nicht mehr zugänglich, weil das Patientenauge 15 hier in die Augenhöhle eingesunken ist.
Die Fig. 17 ist ein Flussdiagramm 101 mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher einer Rechnereinheit in dem Au- genchirugie-Operationssystem 10“ geladen ist.
Das in der Operationssitus-Modell-Programmroutine 100 bereitgestellte digitale Modell 84 des Operationssitus 11 und das in der Operationswerkzeug- Programmroutine104 bereitgestellte digitale Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 werden hier wieder einer Routine 111 zugeführt. Die Routine 111 erhält fortlaufend Referenzierungs-Messdaten 108 zu dem Patientenauge 15 und zu dem Operationswerkzeug 30 sowie den Augeninnendruck IOP in Form von Augeninnendruck-Messdaten 158 aus der Einrichtung 150 für das fortlaufende Erfassen des Augeninnendrucks des Patientenauges 15.
Aus den zugeführten Referenzierungs-Messdaten 108 wird in der Routine 111 die räumliche Lage des bereitgestellten digitalen Modells 84 des Operationssitus 11 zu der räumlichen Lage des bereitgestellten digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 in der chirurgischen Operation in einem Koordinatensystem 110 des Augenchirurgie-Operationssystems 10 referenziert, um hieraus in einer Prognoseroutine 118 das fortlaufend angepasste Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 zu bestimmen, das für ein das Wirkzeitfenster 124 umfassendes Zeitintervall valide ist. Das Computerprogramm hat eine Routine 122, die hier das fortlaufend angepassten Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 aus der Prognoseroutine 118 unter Berücksichtigung des erfassten Augeninnendrucks IOP bewertet und aufgrund der Bewertung als eine Information zu dem fortlaufend angepassten Modell 88 eine Anzeige 162 einer Bewertungsinformation bereitstellt, die dem Operateur anzeigt, ob der chirurgische Eingriff an dem Patientenauge 15 durchgeführt werden kann oder nicht.
Die Fig. 18 zeigt das Display 78 des weiteren Augenchirurgie-Operationssystems 10“ mit einem digitalen Modell des Operationssitus 11 , einem digitalen Modell des Einwirkbereichs des Operationswerkzeugs 30 und der Anzeigeinformation 162 über das Durchführen der chirurgischen Operation an den Operateur. Um einem Absinken des Augeninnendrucks IOP des Patientenauges 15 entgegenzuwirken hat ein Operateur bei dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 10“ die Möglichkeit, mittels der Einrichtung 152 für das Irrigieren des Patientenauges 15 dem Patientenauge 15 eine Irrigationsflüssigkeit zuzuführen.
Zu bemerken ist, dass bei einer modifizierten Ausführungsform des Augenchirurgie-Operationssystems 10“ vorgesehen sein kann, in einer Programmroutine des Computerprogramms für die Rechnereinheit auf der Grundlage eines mechanischen Augenmodells aus einer Veränderung von Augenstrukturlagen auf den Augeninnendruck oder dessen zeitliche Entwicklung zu schließen. Dabei ist es möglich, dass das mechanische Augenmodell Parameter hat, die aus prä- und intraoperativ ermittelten Geometrie-Druck-Kombinationen bestimmt sind, z.B. Parameterwerte aus der Gruppe Augengröße und Augenform bei bestimmten unterschiedlichen Augeninnendrücken, um daraus bei einer bestimmten Geometrie des Patientenauges 15 auf den Augeninnendruck IOP zu schließen. Die Fig. 19 zeigt ein weiteres Augenchirurgie-Operationssystem 10‘“. Soweit Baugruppen und Elemente des weiteren Augenchirurgie-Mikroskopiesystems den Baugruppen und Elementen der anhand der Fig. 1 bis Fig. 17 vorstehend beschriebenen Augenchirurgie-Mikroskopiesysteme 10, 10' und 10“entspre- chen, sind diese durch gleiche Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
In dem Augenchirurgie-Operationssystem 10‘“ gibt es für das Bewegen des Operationswerkzeugs 30 einen Mikroroboter 164. Der Mikroroboter 164 hat eine Steuereinheit 166, die mit der Rechnereinheit 36 verbunden ist. Mittels der Rechnereinheit 36 kann für den Wirkabschnitt 32 des Operationswerkzeugs 30 ein Bewegungspfad in einem zu dem Patientenauge 15 referenzier- ten Koordinatensystem 110 vorgegeben werden, auf dem der Mikroroboter 164 den Wirkabschnitt 32 des Operationswerkzeugs 30 aus einer Ausgangsposition in eine Startposition für einen Zielposition bewegt, um von dort aus bei Vorliegen eines Freigabesignals FS die chirurgische Operation automatisch mittels des Operationswerkezugs 30 in dem Wirkzeitfenster eine Trabekulektomie durchzuführen.
Die Fig. 20 zeigt ein Flussdiagramm 101 mit Programmroutinen eines Computerprogramms, das in einen Programmspeicher der Rechnereinheit 36 in dem Augenchirurgie-Operationssystem 10‘“ geladen ist.
Das in der Operationssitus-Modell-Programmroutine 100 bereitgestellte digitale Modell 84 des Operationssitus 11 und das in der Operationswerkzeug- Programmroutine 104 bereitgestellte digitale Modell 86 des Einwirkbereichs 76 des Operationswerkzeugs 30 werden wiederum einer Routine 111 zugeführt, die eine räumliche Lage des Modells 84 des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs 86 aus Referenzierungs-Messdaten 108 zu dem Patientenauge 15 und zu dem Operationswerkzeug 30 bestimmt. Die berechnete räumliche Lage des Modells 84 des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs 86 erhält eine Prognoseroutine 118, in der die aus der räumlichen Lage des bereitgestellten digitalen Modells 84 des Operationssitus 11 zu der räumlichen Lage des bereitgestellten digitalen Modells 86 des Einwirkbereichs 76 ein fortlaufend angepasstes Modell 88 über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 15 bestimmt, das für ein das Wirkzeitfenster umfassendes Zeitintervall valide ist.
Die Routine 122 des Computerprogramms bewertet das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation und stellt bei Vorliegen einer Bewertungsinformation, die einer positiven Bewertung des prognostizierten Ergebnisses der chirurgischen Operation aufgrund eines Bewertungskriteriums entspricht, das Freigabesignal FS an die Steuereinheit 166 als ein Führungssignal bereit, das den Mikroroboter 164 derart steuert, dass dieser die Trabekulektomie als einen ihm vorgegebenen chirurgischen Eingriff an dem Patientenauge 15 automatisch durchführt.
Die Fig. 21 ist eine Darstellung eines Abschnitts eines Patientenauges 15 nach einer Trabekulektomie mit einem mittels des Augenchirurgie-Operationssystems 10‘“ automatisch präparierten Entlastungskanal 170, in dem Augenflüssigkeit aus dem inneren des Patientenauges 15 in der Richtung der Pfeile 172 in ein Entlastungsvolumen 174 („Bleb“) strömen kann.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Ein Augenchirurgie-Operationssystem 10 für das Durchführen einer chirurgischen Operation in einem Operationssitus 11 an einem Patientenauge 15 enthält ein Operationswerkzeug 30, das ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges 15 ermöglicht, die in einem Einwirkbereich 76 angeordnet sind, der ein räumlich ausgedehnte Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs 30 innerhalb eines Wirkzeitfensters 124 ist. Das Augenchirurgie-Operationssystem 10, 10‘, 10“, 10‘“ hat eine Rechnereinheit 36, die einen Programmspeicher mit einem Computerprogramm enthält, das eine Operationssitus-Modell-Programmroutine 84 zum Bereitstellen eines Modells des Operationssitus 11 aufweist. Die Rechnereinheit 36 ist für das fortlaufende Erfassen von Referenzierungs-Messdaten 108 zu dem Patientenauge 15 und zu dem Operationswerkzeug 30 ausgebildet. Das Computerprogramm weist eine Prognoseroutine 118 auf, die dazu ausgebildet ist, aus der räumlichen Lage des Modells 84 des Operationssitus 84 zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs 86 ein fortlaufend angepasstes und für ein das Wirk- Zeitfenster 124 umfassendes Zeitintervall 126 valides Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 88 zu bestimmen. Das Computerprogramm enthält eine Routine 122 betreffend das fortlaufende Bereitstellen einer Bewertungsinformation für das Führen des Operationswerkzeugs 30 in der chirurgischen Operation, die das Modell des Einwirkbereichs 86 sowie das Modell des Operationssitus 84 und die bereitgestellten, fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten 108 sowie das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge 88 berücksichtigt.
Bezuqszeichenliste
10, 10‘, 10“, 10‘“ Augenchirurgie-Operationssystem
11 Operationssitus
12 Operationsmikroskop
14 Objektbereich
15 Patientenauge
16 Mikroskophauptobjektivsystem
18 Beleuchtungseinrichtung
20 Vergrößerungssystem
22 erster stereoskopischer Teilbeobachtungsstrahlengang
22' linker stereoskopsicher beobachtungskanal
24 zweiter stereoskopischer Teilbeobachtungsstrahlengang
24' rechter stereoskopischer Beobachtungskanal
25 optische Achse
26 Binokulartubus
28 Bedieneinheit
30 Operationswerkzeug
32 Wirkabschnitt
36 Rechnereinheit
38 Vorrichtung zum Bereitstellen stereoskopischer Bilder
40 OCT-Vorrichtung
42 Scheimpflug-Kamera
44 erste Bilderfassungseinrichtung
46 Objektivlinsensystem
48 Bildsensor
50 zweite Bilderfassungseinrichtung
52 Bildberechnungsstufe
54 Objektbereichvolumen
56 OCT-Abtaststrahl
58, 60 Scanspiegel
62, 64 Strahlteiler 66 Steuereinrichtung
68 Scheimpflug-Kameraebene
70 Pfeil
72, 74 Markierung
76 Einwirkbereich
77, 77‘ Einrichtung für das Einspiegeln von Daten
78 Display
79 Benutzeroberfläche
80, 82 Ansicht
84 Modell des Operationssitus
84‘ Darstellung Modell des Operationssitus
86 Modell des Einwirkbereichs
86‘, 86“ Darstellung Modell des Einwirkbereichs
88 Modell über das prognostizierte Operationsergebnis
88‘, 88“ Darstellung Modell prognostiziertes Operationsergebnis
89 Verlagerungsinformation
90 Bewegungspfad
91 Modell für optimales Operationsergebnis
92 Spitze
94 Ausgangslage
96 Eingriffslage
97 Eingriffspfad
98 Akzeptanzgebiet
99 Pfeil
100 Operationssitus-Modell-Programmmroutine
101 Flussdiagramm
102 Operationssitus-Lageroutine
104 Operationswerkzeug-Programmroutine
106 Operationswerkzeug-Lageroutine
108 Referenzierungs-Messdaten
110 Koordinatensystem
111 Routine relative Lage Modelle 112 Referenzierungsroutine
114 Sollzustands-Lageroutine
116 Verlagerungsinformationsroutine
118 Prognoseroutine
122 Routine Bewertungsinformation
120, 123 Anzeigeroutine
124 Wirkzeitfenster
125 Struktur
126 Zeitintervall
128 Zeitpunkt
130 Zeitachse
132 Referenzierungs-Zeitpunkt
134 Implantat
135 Markierung
136 Lederhaut
138 Hornhaut
140 Schnitt
142 Lagebewertungsinformation
144, 146 Bild
148 Lautsprecher
150 Einrichtung für Erfassen des Augeninnendrucks
152 Einrichtung für Irrigieren
154 Spiegelgonioskop
156 Kurve
158 Augeninnendruck-Messdaten
162 Anzeige
164 Mikroroboter
166 Steuereinheit
170 Entlastungskanal
172 Pfeile
174 Entlastungsvolumen
Iz Länge Zeitintervall, das Wirkzeitfenster umfasst Iw Länge Wirkzeitfenster

Claims

Patentansprüche
1. Augenchirurgie-Operationssystem (10, 10‘, 10“, 10“‘) für das Durchführen einer chirurgischen Operation in einem Operationssitus (11 ) an einem Patientenauge (15), mit einem Operationswerkzeug (30), das ein Einwirken auf Gewebestrukturen des Patientenauges (15) ermöglicht, die in einem Einwirkbereich (76) angeordnet sind, wobei der Einwirkbereich ein räumlich ausgedehnter Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs (30) innerhalb eines Wirkzeitfensters (124) ist, mit einer Rechnereinheit (36), die einen Programmspeicher mit einem Computerprogramm enthält, das eine Operationssitus-Modell-Pro- grammroutine (100) zum Bereitstellen eines Modells (84) des Operationssitus (11 ) aufweist, und die für das fortlaufende Erfassen von Refe- renzierungs-Messdaten (108) zu dem Patientenauge (15) und zu dem Operationswerkzeug (30) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Operationswerkzeug-Programmroutine (104) zum Bereitstellen eines Modells des Einwirkbereichs (86) und eine Routine (111 ) zum Bestimmen der räumlichen Lage des Modells (84) des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs (86) aus den fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten (108) hat, wobei das Computerprogramm eine Prognoseroutine (118) aufweist, die dazu ausgebildet ist, aus der räumlichen Lage des Modells (84) des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs (86) ein fortlaufend angepasstes und für ein das Wirkzeitfenster (124) umfassendes Zeitintervall (126) valides Modell (88) über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (15) zu bestimmen, und wobei das Computerprogramm eine Routine (122) für das fortlaufende Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs (30) in der chirurgischen Operation enthält, die das Modell des Einwirkbereichs (86) sowie das Modell des Operations- situs (84) und die fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten (108) sowie das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (88) berücksichtigt. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkzeitfenster (124) eine Länge Iw hat, für die gilt: 16ps < Iw < 0,4s, vorzugsweise 1 ps < Iw < 0,3s oder 1 ms < Iw < 0,2s oder 10ms < Iw < 0,1 s. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Länge Iz des das Wirkzeitfenster (124) umfassenden Zeitintervalls (126) und die Länge Iw des Wirkzeitfensters (101 ) gilt: Iz > Iw + 0,1 s Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Länge Iz des das Wirkzeitfenster (124) umfassenden Zeitintervalls (126) gilt:
Iz > L, wobei L die Latenzzeit für das Bereitstellen des Modells über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (15) ist.
5. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Operationssitus-Modell-Pro- grammroutine (100) für ein fortlaufendes Anpassen des Modells des Operationssitus (11 ) anhand der fortlaufend erfassten Referenzierungs- Messdaten (108) ausgelegt ist.
6. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (88) ein Modell für die Lage eines Implantats (134) in dem Patientenauge (15) ist.
7. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs (30) eine Bewertungsinformation über ein zu erwartendes Operationsergebnis enthält oder eine Bewertungsinformation über ein zu erwartendes Operationsergebnis ist, die aus einem Vergleich des Modells für das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation mit einer Referenz ermittelt ist.
8. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung für das Anzeigen der Bewertungsinformation als ein akustisches und/oder ein optisches und/oder ein haptisches Anzeigesignal.
9. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz ein zu dem Patientenauge (15) erstelltes Modell für ein optimales Operationsergebnis ist.
10. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu dem Patientenauge (15) erstellte Modell für ein optimales Operationsergebnis auf präoperativ erfassten Patientendaten basiert. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell des Operationssitus (84) eine den Operationssitus beschreibende Punktewolke und/oder die Oberflächenform einer Hornhaut des Patientenauges (15) und/oder ein CAD-Modell und/oder ein Höhenprofil eines Abschnitts des Patientenauges (15) und/oder ein Abstandsprofil des Patientenauges (15) und/oder ein Tiefenprofil des Patientenauges (15) und/oder eine dreidimensionale Oberflächendarstellung eines Abschnitts des Patientenauges (15) und/oder eine zweidimensionale Oberflächendarstellung eines Abschnitts des Patientenauges (15) ist. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Modell des Einwirkbereichs (86) eine Punktewolke ist, die eine Zone beschreibt, in der das Operationswerkzeug (30) auf Körpergewebe in dem Patientenauge (15) und/oder in dem Patientenauge (15) angeordnete Medien einwirken kann. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Routine (120) für das fortlaufende Bereitstellen einer Verlagerungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs (30) in der chirurgischen Operation enthält, die aus dem Modell des Einwirkbereichs (84) sowie dem Modell des Operationssitus (84) und den bereitgestellten, fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten ermittelt ist. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs (30) eine Information aus der Gruppe räumliche Lage des Operationswerkzeugs (30) und Richtung für das Verlagern des Operationswerkzeugs (30) in dem Koordinatensystem (110) des Augenchirurgie-Operationssystems oder relativ zu dem Modell des Operationssitus (84) ist. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung für das Anzeigen der Verlagerungsinformation als ein akustisches und/oder ein optisches und/oder ein haptisches Anzeigesignal. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine mit der Rechnereinheit (36) gekoppelte Einrichtung (150) für das Erfassen des Augeninnendrucks des Patientenauges (15), wobei die Routine (118) für das fortlaufende Bereitstellen der Bewertungsinformation den erfassten Augeninnendruck berücksichtigt Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine mit der Rechnereinheit (36) gekoppelte Einrichtung (150) für das Erfassen des Augeninnendrucks des Patientenauges (15), wobei die Routine (120) für das fortlaufende Bereitstellen einer Verlagerungsinformation den erfassten Augeninnendruck berücksichtigt. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch einen Mikroroboter (164) mit einer Steuereinheit (166), die von der Rechnereinheit (36) die Verlagerungsinformation erhält. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch einen Mikroroboter (164) mit einer Steuereinheit (166), die von der Rechnereinheit (36) die Verlagerungsinformation erhält. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zum Referenzieren der räumliche Lage des Modells des Einwirkbereichs (86) zu dem Modell des Operationssitus (84) in einem Koordinatensystem (110) des Augenchirurgie-Operationssystems eine Referenzie- rungsroutine (112) mit einer Nachverfolgungsroutine enthält, die charakteristische Operationswerkzeug-Merkmale aus der Gruppe Opazität, Schattenwurf, Kanten- oder Oberflächenform, Lichtsignale mittels Bilderkennung und/oder Markierungen an dem Operationswerkzeug (30) bewertet. Augenchirurgie-Operationssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Registrierungsroutine nutzt, die eine Lichtbrechung an Grenzflächen in dem Patientenauge (15) und/oder Indexgradienten in dem Patientenauge (15) berücksichtigt. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , gekennzeichnet durch ein magnetisches Trackingsystem, wobei die Referenzierungs-Messdaten (108) mittels des magnetischen Trackingsystems zu dem Operationswerkzeug (30) erfasste Ortsdaten enthalten. Augenchirurgie-Operationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Operationswerkzeug (30) ein Operationswerkzeug aus der Gruppe Lanzette, Laser, Nadel, stabilisierte Nadel, Bohrer, Einstichinjektor, Endoskop mit Laser für Gewebeablation oder Gewebekoagulation, Implantat-Injektor, Schneidwerkzeug für Goniotomie, Trabekelwerkstrepan, Plasmaschneider ist. Computerprogramm für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen eines Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation an einem Patientenauge (15), gekennzeichnet durch eine Operationssitus-Modell-Programmroutine (100) zum Bereitstellen eines Modells eines Operationssitus (84) und eine Operationswerkzeug-Programmroutine (104) zum Bereitstellen eines Modells eines Einwirkbereichs eines Operationswerkzeugs (86), der einen räumlich ausgedehnten Bereich möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs (30) innerhalb eines Wirkzeitfensters (124) beschreibt, eine Routine (111 ) zum Bestimmen der räumlichen Lage des Modells (84) des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs (86) aus fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten (108), eine Prognoseroutine (118), die die dazu ausgebildet ist, aus der räumlichen Lage des Modells (84) des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells (86) des Einwirkbereichs ein fortlaufend angepasstes und für ein das Wirkzeitfenster (124) umfassendes Zeitintervall (126) valides Modell (88) über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (15) zu bestimmen, und eine Routine (122) für das fortlaufende Bereitstellen der Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs (30), die das Modell des Einwirkbereichs (86) sowie das Modell des Operationssitus (84) und die fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten (106) sowie das Modell über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (88) berücksichtigt. Computerimplementiertes Verfahren für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation für das Bewerten eines Operationswerkzeugs in einer chirurgischen Operation an einem Patientenauge (15), gekennzeichnet durch Bereitstellen eines Modells (84) eines Operationssitus (11 ) und Bereitstellen eines Modells (86) eines Einwirkbereichs (76) des Operationswerkzeugs (30), der einen räumlich ausgedehnten Bereich (76) möglicher Einwirkungen des Operationswerkzeugs (30) innerhalb eines Wirkzeitfensters (124) beschreibt,
Bestimmen der räumlichen Lage des Modells (84) des Operationssitus zu dem Modell des Einwirkbereichs (86) aus fortlaufend erfassten Re- ferenzierungs-Messdaten (108),
Bestimmen eines fortlaufend angepassten, für ein das Wirkzeitfenster (124) umfassendes Zeitintervall (126) validen Modells (88) über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (15) aus der räumlichen Lage des Modells (84) des Operationssitus zu der räumlichen Lage des Modells des Einwirkbereichs (86),
Bereitstellen der Bewertungsinformation betreffend das Führen des Operationswerkzeugs (30) unter Berücksichtigung des Modells des Einwirkbereichs (86) sowie des Modells des Operationssitus (84) und der fortlaufend erfassten Referenzierungs-Messdaten (106) sowie des Modells über das prognostizierte Ergebnis der chirurgischen Operation an dem Patientenauge (88).
PCT/EP2023/080286 2022-12-12 2023-10-30 Augenchirurgie-operationssystem, computerprogramm und verfahren für das bereitstellen einer bewertungsinformation betreffend das führen eines operationswerkzeugs WO2024125880A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022133005.2 2022-12-12
DE102022133005.2A DE102022133005A1 (de) 2022-12-12 2022-12-12 Augenchirurgie-Operationssystem, Computerprogramm und Verfahren für das Bereitstellen einer Bewertungsinformation betreffend das Führen eines Operationswerkzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024125880A1 true WO2024125880A1 (de) 2024-06-20

Family

ID=88689992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/080286 WO2024125880A1 (de) 2022-12-12 2023-10-30 Augenchirurgie-operationssystem, computerprogramm und verfahren für das bereitstellen einer bewertungsinformation betreffend das führen eines operationswerkzeugs

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022133005A1 (de)
WO (1) WO2024125880A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180000339A1 (en) 2016-06-29 2018-01-04 Ace Vision Group, Inc. System and methods using real-time predictive virtual 3d eye finite element modeling for simulation of ocular structure biomechanics
WO2018037357A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 Novartis Ag Predictive apparatus for assisting a physician during ophthalmic surgery
WO2019170669A1 (de) 2018-03-07 2019-09-12 Carl Zeiss Meditec Ag Planungseinrichtung und -verfahren zur erzeugung von steuerdaten für ein ophthalmologisches lasertherapiegerät für strukturen zur drucksenkenden überbrückung der kornea
DE102018124065A1 (de) 2018-09-28 2020-04-02 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren zum Erzeugen einer Referenzinformation eines Auges, insbesondere einer optisch angezeigten Referenzrhexis, sowie ophthalmochirurgische Vorrichtung
DE102020102011A1 (de) 2020-01-28 2021-07-29 Carl Zeiss Meditec Ag Augenchirurgie-Operationssystem mit einer OCT-Einrichtung sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren für das fortlaufende Ermitteln einer Lage eines Chirurgie-Gegenstands
DE102020102012A1 (de) * 2020-01-28 2021-07-29 Carl Zeiss Meditec Ag Anordnung mit einer OCT-Einrichtung für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion eines Objektbereichsvolumens sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren hierfür

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180000339A1 (en) 2016-06-29 2018-01-04 Ace Vision Group, Inc. System and methods using real-time predictive virtual 3d eye finite element modeling for simulation of ocular structure biomechanics
WO2018037357A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 Novartis Ag Predictive apparatus for assisting a physician during ophthalmic surgery
US10842573B2 (en) 2016-08-24 2020-11-24 Alcon Inc. Predictive apparatus for assisting a physician during ophthalmic surgery
WO2019170669A1 (de) 2018-03-07 2019-09-12 Carl Zeiss Meditec Ag Planungseinrichtung und -verfahren zur erzeugung von steuerdaten für ein ophthalmologisches lasertherapiegerät für strukturen zur drucksenkenden überbrückung der kornea
DE102018124065A1 (de) 2018-09-28 2020-04-02 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren zum Erzeugen einer Referenzinformation eines Auges, insbesondere einer optisch angezeigten Referenzrhexis, sowie ophthalmochirurgische Vorrichtung
DE102020102011A1 (de) 2020-01-28 2021-07-29 Carl Zeiss Meditec Ag Augenchirurgie-Operationssystem mit einer OCT-Einrichtung sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren für das fortlaufende Ermitteln einer Lage eines Chirurgie-Gegenstands
DE102020102012A1 (de) * 2020-01-28 2021-07-29 Carl Zeiss Meditec Ag Anordnung mit einer OCT-Einrichtung für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion eines Objektbereichsvolumens sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren hierfür

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KLING ET AL., OPTICAL COHERENCE ELASTOGRAPHY-BASED CORNEAL STRAIN IMAGING DURING LOW-AMPLITUDE INTRAOCULAR PRESSURE MODULATION, Retrieved from the Internet <URL:https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00453>
NIEMCZYK, THE EFFECT OF INTRAOCULAR PRESSURE ELEVATION AND RELATED OCULAR BIOMETRY CHANGES ON CORNEAL OCT SPECKLE DISTRIBUTION IN PORCINE EYES, Retrieved from the Internet <URL:https:/Idoi.org/10.1371/journal.pone.0249213M>

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022133005A1 (de) 2024-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2729099B1 (de) Vorrichtung und verfahren für ein lasergestütztes augenchirurgisches behandlungssystem
EP2337534B1 (de) Vorrichtung, verfahren und steuerprogramm für ophthalmologische, insbesondere refraktive laserchirurgie
EP2986259B1 (de) Korneale topografiemessung und chirurgische verfahren zur ausrichtung der kornea
EP1933693B1 (de) Ophthalmo-operationsmikroskop mit messeinrichtung
EP4041151A1 (de) Anordnung zur laser-vitreolyse
KR101476760B1 (ko) 굴절교정 안과 수술용 시스템
AU2012272677B2 (en) Ophthalmic range finding
AU2022215184B2 (en) Systems for opthalmic measurements and laser surgery and systems for surgical planning based thereon
WO2013017513A2 (de) Ophthalmologische laservorrichtung und verfahren zur prävention und zur behandlung von nachstar
WO2010070020A2 (de) Ophthalmologisches lasersystem und betriebsverfahren
DE112008002511T5 (de) Verfahren und Vorrichtungen für integrierte Kataraktchirurgie
DE102011103181A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Glaskörperchirurgie
EP2306949A1 (de) Vorrichtung zur ophthalmologischen, insbesondere refraktiven laserchirurgie
CN112587306B (zh) 一种眼科激光治疗***
CA2965004A1 (en) Corneal topography measurements and fiducial mark incisions in laser surgical procedures
DE102020102011A1 (de) Augenchirurgie-Operationssystem mit einer OCT-Einrichtung sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren für das fortlaufende Ermitteln einer Lage eines Chirurgie-Gegenstands
CN111407508B (zh) 一种眼科切割***及眼科切割方法
WO2024125880A1 (de) Augenchirurgie-operationssystem, computerprogramm und verfahren für das bereitstellen einer bewertungsinformation betreffend das führen eines operationswerkzeugs
US20240041654A1 (en) Assembly for laser treatment of ocular opacities
US20230301727A1 (en) Digital guidance and training platform for microsurgery of the retina and vitreous
WO2022058606A1 (de) Vorrichtung zur positionierung eines implantats in einem zielgebiet eines auges
EP3943052A1 (de) System zur in-vivo-behandlung von endothel und / oder descemet-membran eines patienten
DE102021210661A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Rekalibrierung des Fokus eines ophthalmologischen Systems zur intraokularen Laserbehandlung
WO2023235629A1 (en) A digital guidance and training platform for microsurgery of the retina and vitreous
DE112021004605T5 (de) Steuervorrichtung, steuerungsverfahren, programm und ophthalmisches chirurgisches system