控制眼外科手术激光器的方法及治疗装置与流程

[0001]
本发明涉及用于控制眼外科手术激光器的方法，用于将具有预定的后界面和预定的前界面的体积体与人或动物角膜分离。此外，本发明涉及治疗装置，其具有至少一个外科手术激光器，用于通过光致破坏分离具有人眼或动物眼的预定界面的体积体，并且具有至少一个用于一个或多个激光器的控制装置。此外，本发明涉及计算机程序以及计算机可读介质。


背景技术：

[0002]
可能炎症、受伤或自然疾病引起的角膜内不透明和疤痕会损害视力。特别是在角膜的这些病理和/或不自然改变的区域位于眼睛的视轴中的情况下，清晰的视力会受到很大干扰。以已知的方式，借助于所谓的光治疗性角膜切除术(ptk)，通过消融有效的激光，例如准分子激光，消除了如此改变的区域。但是，这仅在角膜的病理和/或不自然改变的区域位于角膜的浅层中时才是可能的。不能通过烧蚀激光方法到达下面的区域，特别是在基质内的区域。在此，必须借助于附加的角膜切口来采取附加措施，例如暴露于下面的区域。通过附加措施，治疗持续时间不利地大大增加。另外，存在通过另外的角膜切口发生进一步的并发症，例如在切口位置发生炎症的风险。
[0003]
发明概述
[0004]
因此，本发明的目的是提供用于控制眼外科手术激光器的方法和治疗装置，该方法和治疗装置用于将具有预定的后界面和预定的前界面的体积体与人或动物角膜分离，通过该方法和治疗装置克服了现有技术的缺点。
[0005]
该任务通过根据独立权利要求的方法、治疗装置、计算机程序以及计算机可读介质来解决。在相应的从属权利要求中说明了本发明的具有方便发展的有利构造，其中，该方法的有利构造被认为是治疗装置、计算机程序以及计算机可读介质的有利构造，反之亦然。
[0006]
本发明的一个方面涉及用于控制眼外科手术激光器的方法，该方法用于将具有预定的后界面和预定的前界面的体积体与人或动物角膜分离，其中该方法包括借助控制装置控制激光器，使得其以预定图案以击发序列的方式将脉冲式激光脉冲发射到角膜中，其中，待分离的体积体的界面由预定的图案限定，并且通过产生由光致破坏而产生的多个空化气泡，通过各个激光脉冲与角膜的相互作用产生所述界面，其中，通过所发射的激光脉冲的网状引导来生成预定图案，并且控制装置控制激光的击发序列，从而在相邻的空化气泡之间产生空化气泡的公共重叠区域。
[0007]
由此，可以提高用于产生体积体的“切口”的平滑度。平滑度也可以称为所谓的“平滑度”。特别地，由此可以显著缩短治疗持续时间，避免了通常需要的额外角膜切口可能引起的并发症。因此，平滑度尤其表示产生体积体更平滑，在体积体处产生更清洁的切口表面和更清洁的切口边缘。因此，平滑度值尤其描述了产生的体积体的切口边缘和切口表面有多清洁。特别地，例如可以设置为切口越平滑，则选择的预设平滑度值越大。
[0008]
特别地，平滑度可以例如被称为不存在粗糙度。粗糙度可以例如以长度为单位指
定，例如微米。当前，例如可以规定，粗糙度可以在纳米和几微米之间。粗糙度越小，平滑度越好。粗糙度例如可以被计算为偏差的均方根值或轮廓的标准偏差。粗糙度也可以被认为是绝对偏差的平均值。
[0009]
因此，尤其规定，至少在所产生的击发序列之后，与空化气泡的相应几何形状无关地在相邻的空化气泡之间产生公共重叠区域。由此，尤其可以防止在各个空化气泡之间的桥接。因此，特别是发射激光脉冲，使得至少在击发序列之后在空化气泡之间产生公共重叠区域。
[0010]
然后，通过根据本发明的方法，例如，允许可靠地去除角膜基质中的病理和/或不自然改变的区域，即在角膜的下层区域，其被称为角膜。基本上，不需要通过额外的角膜切口额外暴露角膜。
[0011]
换句话说，特别地规定，空化气泡重叠并且在空化气泡之间不形成桥接，但是空化气泡彼此远离，因为可以更快地进行处理并且以还防止了角膜的能量形式的不必要应力。因此，通过空化气泡的重叠，可以产生具有预设的平滑度或预设的平滑度值的融合气泡。由此，可以产生体积体，然后可以将其移除。
[0012]
此外可以规定，控制激光器，使得在角膜上以预定的角度并且以预定的几何形状产生至少一个切口或至少一个开口，其中，切口或开口与体积体的界面相交并且形成至角膜的表面，从而可通过切口或开口将体积体从角膜上取下。
[0013]
通过术语“界面”，还应理解，体积体可任选地通过位于角膜中的单个界面限定和分离。因此，通过根据本发明的方法，一方面可以在角膜，特别是角膜的深部区域，特别是基质的深部区域中进行光治疗性角膜切除术。另一方面，用于分离体积体的治疗持续时间缩短，此外，也显著减少了输入患者角膜的能量。
[0014]
进一步优选地，可以规定，如果基于一个或多个控制数据集定义了预定图案，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦各个激光脉冲的控制数据。控制数据集的确定是已知的，并且它们尤其是由例如待治疗的角膜的形貌和/或速测测量以及例如角膜基质内的病理和/或不自然改变的区域的类型、位置和程度得出。特别地，至少通过提供未治疗的角膜的形貌和/或速测和/或形态学数据并提供角膜内要去除的病理和/或不自然改变的区域的形貌和/或速测和/或形态学数据来生成控制数据集。
[0015]
根据一种有利的设计形式，进行激光器的控制，使得借助于预定的图案产生多个空化气泡的网状结构。因此，特别是由激光器产生纵横交错的结构作为网状结构。由此，特别地实现了用于发射击发序列的简化变体。特别是通过叠加空化气泡，从而产生纵横交错的图案。因此，取决于网格状的引导，以简单且粗糙的光栅进行击发序列的发射，其中特别是由此产生多个空化气泡，其尤其是至少在击发序列之后具有公共重叠区域，使得可以符合或生成相应的平滑度值。因此，允许以简单而可靠的方式产生具有公共重叠区域的相应的空化气泡，从而可以达到平滑度值。
[0016]
在有利的设计形式中，实现对激光器的控制，使得透镜状的体积体被分离。换句话说，可以在其中将体积体形成为双凸透镜状，由此可以通过所述切口或所述开口简单地移除。因为要分离的体积体仅由界面描述和限定，并且这些界面一方面例如包围病理和/或不自然改变的组织或相应改变的区域，另一方面通过光致破坏产生，因此，可以省略体积体的全表面或全体积消融。仅通过光致破坏产生界面，使得随后可以将预定的体积体从角膜上
移除。
[0017]
如果进行激光器的控制使得至少在击发序列之后的时间产生公共重叠区域，则是进一步有利的。由此，可以认识到，至少在击发序列之后，在空化气泡之间形成了相应的公共重叠区域。特别地，由此至少在击发序列之后允许遵守或产生相应的平滑度值。
[0018]
如果进行激光器的控制使得沿着预定图案的空化气泡路径产生多个空化气泡，则是进一步有利的。换句话说，规定沿着空化气泡路径一个接一个地产生相应的空化气泡。由此，特别地产生预定图案。换句话说，空化气泡的产生是沿着该路径一个接一个地实现的。由此，可以可靠地生成预定图案。
[0019]
在另一有利的构造形式中，进行激光器的控制，使得沿着预定图案的多个空化气泡路径产生多个空化气泡，其中，在各个空化气泡路径之间分别产生重叠区域。因此，特别地规定，重叠区域分别形成在空化气泡之间以及各个空化气泡路径之间。由此，允许以预设的平滑度值产生体积体。例如，在空化气泡的预设距离的情况下，连续的空化气泡路径可横向偏移一半的距离，并平行移动三分之二的距离的根。因此，允许以缩短的治疗持续时间产生体积体。
[0020]
此外，已经证明有利的是，进行激光器的控制，使得产生弯曲的空化气泡路径或螺线形的空化气泡路径或网格状的空化气泡路径或环形的空化气泡路径或三角形的空化气泡路径或螺旋形的空化气泡路径。在此，由各个激光脉冲引起的光致破坏的开始可以在相应界面的定心或者还在相应界面的边缘进行。因此，尤其允许通过不同的击发序列产生不同的空化气泡路径。因此，可以高度灵活地产生体积体。
[0021]
在另一有利的构造形式中，进行激光器的控制，使得用于产生预定图案的多个空化气泡路径至少部分重叠。换句话说，尤其规定，在击发序列之后，至少空化气泡路径以纵横交错的方式重叠。因此，允许至少在击发序列之后产生空化气泡之间的对应重叠区域。由此，可以以简单而可靠的方式产生透镜状的体积体。
[0022]
还有利的是，实现激光器的控制，使得为了产生预定图案，以曲折或螺线形或环形或网格状或三角形或或螺旋形的方式产生多个空化气泡路径中的空化气泡路径中的第一个，多个空化气泡路径中的至少第二空化气泡路径以曲折或螺线形或网格状或环形或三角形或螺旋形的方式不同于第一空化气泡路径而产生。特别是通过空化气泡路径的不同产生，尤其可以在击发序列之后实现，它们“纵横交错”定位并因此可以可靠地形成界面。因此，允许以简单的方式产生用于体积体的界面。
[0023]
还有利的是，实现激光器的控制，使得取决于界面的预设平滑度值，产生许多空化气泡路径。特别地，平滑度值也可以被称为“平滑度”。由此，可以特别地大大缩短治疗持续时间，避免了通常需要的额外角膜切口可能引起的并发症。特别地，平滑度描述了清洁的切口，特别是清洁的切口表面和清洁的切口边缘。特别是为了产生平滑度，避免了空化气泡之间的桥接。
[0024]
在另一有利的构造形式中，实现激光器的控制，使得多个空化气泡路径中的至少第一空化气泡路径的定心不同于多个空化气泡路径中的第二空化气泡路径的定心。特别地，通过空化气泡路径的不同定心允许相应的空化气泡路径至少在某些区域中重叠。此外，通过不同的定心可以防止在处理之后发生衍射效应。
[0025]
如果进行激光器控制使得考虑角膜的形貌和/或速测和/或形态学数据，则是进一
步有利的。因此，尤其可以考虑待治疗的角膜的形貌和/或速测测量以及角膜基质内例如病理和/或不自然改变的区域的类型、位置和程度。特别地，至少通过提供未治疗的角膜的形貌和/或速测和/或形态学数据并提供角膜内要去除的病理和/或不自然改变的区域的形貌和/或速测和/或形态学数据来生成控制数据集。
[0026]
根据配置的另一有利形式，实现对激光器的控制，使得激光器以在1fs和1ns之间，特别是在10fs和10ps之间的相应脉冲持续时间以及大于10khz，特别是在100khz和100mhz之间的重复频率纳米发射在300纳米至1400纳米之间，特别是700纳米至1200纳米之间的波长范围内的激光脉冲。这种激光已经在眼外科手术中用于光致破坏方法。随后通过角膜上的切口去除产生的小孔。然而，在光治疗性角膜切除术ptk中使用这种光致破坏激光器代替消融作用的激光器是新的，并且从现有技术中是未知的。在根据本发明的方法中使用光致破坏激光器还具有以下优点：在低于300nm的波长范围内不进行角膜的照射。该范围在激光技术中被术语“深紫外线”所涵盖。因此，有利地避免了通过这种非常短的波长和高能量的光束对角膜的意外损坏。在此使用的类型的光致破坏激光器通常将脉冲持续时间在1fs和1ns之间的脉冲激光辐射输入到角膜组织中。由此，可以在空间上狭窄地限制光学穿透所需的各个激光脉冲的功率密度，从而确保在界面的产生中的高切口精度。
[0027]
本发明的另一方面涉及治疗装置，该治疗装置具有至少一个外科手术激光器，该至少一个手术激光器用于通过光致破坏将具有预定界面的体积体与人眼或动物眼分离，并且具有至少一个用于一个或多个激光器的控制装置，其被形成为执行根据前述方面的方法的步骤。根据本发明的治疗装置允许可靠地避免在使用常规烧蚀治疗装置时出现的缺点，即相对较长的治疗时间和由激光输入到角膜的相对较高的能量。这些优点特别是通过将眼外科手术激光器形成为光致破坏激光器来实现的。
[0028]
其中，激光器适合于以在1fs与1ns之间，优选在10fs与10ps之间的相应脉冲持续时间以及大于10khz，优选在100khz至100mhz之间的重复频率，发射在300nm与1400nm之间，优选在700nm与1200nm之间的波长范围内的激光脉冲。
[0029]
在治疗装置的有利构造形式中，治疗装置包括用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦各个激光脉冲的控制数据，并且包括至少一个用于对激光器的激光束进行光束引导和/或光束整形和/或光束偏转和/或光束聚焦的光束装置。其中，通常基于测量的要治疗的角膜的形貌和/或速测和/或形态以及角膜内要去除的病理和/或不自然改变的区域的类型来生成提及的控制数据集。
[0030]
其他特征及其优点可以从第一发明方面的描述中得出，其中，每个发明方面的有利构造应被认为分别是另一个发明方面的有利构造。
[0031]
本发明的第三方面涉及一种包括指令的计算机程序，所述指令使根据第二发明方面的治疗装置执行根据第一发明方面的方法步骤。本发明的第四方面涉及一种计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储了根据第三发明方面的计算机程序。可以从第一和第二发明方面的描述中获得其他特征及其优点，其中，每个发明方面的有利构造应被视为分别是另一个发明方面的有利构造。
[0032]
根据权利要求、附图和附图说明，其他特征是显而易见的。在说明书中上面提到的特征和特征组合以及在附图说明中下面提到的特征和特征组合和/或仅在附图中示出的特
征和特征组合不仅可以在分别规定的组合中使用，而且可以在不脱离本发明的范围的情况下以其他组合使用。因此，实施方式也应被认为是本发明所包含和公开的，其未在附图中明确示出和说明，而是由与所说明的实施方式分离的特征组合产生并生成的。实施方式和特征组合也应被认为是公开的，因此不包括最初制定的独立权利要求的所有特征。此外，实施方式和特征组合应被认为是公开的，特别是通过以上阐述的实施方式，其超出或偏离权利要求的关系中阐述的特征组合。
附图说明
[0033]
示出了：
[0034]
图1是根据本发明的治疗装置的示意图；
[0035]
图2是要分离的体积体的产生的示意图；并且
[0036]
图3是体积体的示意性俯视图。
[0037]
发明详述
[0038]
图1示出了具有眼外科手术激光器18的治疗装置10的示意图，该治疗装置10借助于光致破坏来将预定界面14、16的预定角膜体积或体积体12与人或动物眼睛的角膜分离。人们认识到，除了激光器18之外还形成了用于激光器18的控制装置20，使得其以预定图案将脉冲式激光脉冲发射到角膜中，其中，待分离的体积体12的界面14、16通过通过光致破坏以预定图案产生。在所示的实施方案中，界面14、16形成透镜状的体积体12，其中在该实施方案中选择体积体12的位置，使得角膜的基质36内的病理和/或不自然改变的区域32(见图2)被封闭。此外，从图1显而易见的是，在基质36和上皮28之间形成了所谓的鲍曼氏膜(bowman's membrane)38。
[0039]
此外，人们认识到由激光器18产生的激光束24借助于光束装置22，即光束偏转装置，例如扫描仪，朝着角膜的表面26偏转。光束偏转装置22也由控制装置20控制，以在角膜中产生上述预定图案。
[0040]
示出的激光器18是光致破坏激光器，其被形成为以1fs和1ns之间，优选在10fs和10ps之间的相应脉冲持续时间以及大于10khz，优选在100khz和100mhz之间的重复频率发射在300nm和1400nm之间，优选在700nm和1200nm之间的波长范围内的激光脉冲。
[0041]
另外，控制装置20包括用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置(未示出)，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦各个激光脉冲的控制数据。各个激光脉冲的位置数据和/或聚焦数据是基于先前测量的角膜的形貌和/或测厚法和/或形态以及例如将在眼睛的基质36内去除的病理和/或不自然改变的区域32而产生的。
[0042]
图2示出了根据本方法的实施方案的待分离的体积体12的产生的示意图。人们认识到，界面14、16是借助于脉冲激光束24产生的，该脉冲激光束24通过光束偏转装置22指向角膜或朝向角膜的表面26。其中，界面14、16形成透镜状的体积体12，其例如将基质36内的病理和/或不自然改变的区域22封闭。此外，在所示的实施方案中，激光器18产生另一切口34，其以预定角度以及预定的几何形状与体积体12相交，并形成到角膜的表面26。然后可以通过切口34将由界面14、16限定的体积体12从角膜移除。在所示的实施方案中，病理和/或不自然改变的区域32形成在基质36内并且在眼睛的光轴30的外部。
[0043]
在所示的实施方案中，界面14，即位于眼睛或基质36中较深的界面，首先通过激光
束24形成，其中其然后对应于后界面14。根据预定图案至少部分地圆形和/或螺线形地引导激光束24来实现。随后，以可比较的方式生成界面16，其然后对应于前界面16，使得界面14、16形成透镜状的体积体12(也参见图1)。随后，由激光器18也产生切口34。然而，界面14、16和切口34的产生顺序也可以改变。
[0044]
图3以示意性俯视图示例性地示出了体积体12。特别地，图3示出，为了通过控制装置20控制激光器18，控制激光器18，使得其以预定的图案以击发序列的方式将脉冲式激光脉冲发射到角膜中，其中待分离的体积体12的界面14、16由预定的图案限定，并且通过光致破坏而产生多个空化气泡40的产生，通过各个激光脉冲与角膜的相互作用而产生界面14、16，其中通过发射的激光脉冲的网状引导来产生预定图案，并且控制装置20控制激光器18的击发序列，使得在相邻的空化气泡40之间产生空化气泡40的公共重叠区域46。
[0045]
特别地，图3示出了对激光器18的控制，使得借助于预定图案产生多个空化气泡40的网状结构。此外，特别规定，进行激光器18的控制，使得至少在击发序列之后的时间产生公共重叠区域46。此外，图3尤其示出了对激光器18的控制，使得沿着预定图案的空化气泡路径42、44产生多个空化气泡40。在本实施方案中，沿着第一空化气泡路径42形成多个空化气泡40。在该实施方案中，第一空化气泡路径42特别是螺线形地形成的。此外，图3示出了可以沿着第二空化气泡路径44产生空化气泡40。在本实施方案中，第二空化气泡路径44特别地形成为曲折的。换句话说，图3示出了对激光器18的控制，使得沿着预定图案的多个空化气泡路径42、44产生多个空化气泡40，其中，在相应的空化气泡路径42、44之间分别产生重叠区域46。特别地，图3进一步示出了对激光器18的控制，使得产生曲折的空化气泡路径42、44或螺线形的空化气泡路径42、44或环形的空化气泡路径42、44或网格状的空化气泡路径42、44或三角形的空化气泡路径42、44或螺旋形的空化气泡路径42、44。进一步实现激光器18的控制，使得多个空化气泡路径42、44至少部分地重叠以产生预定图案。特别地，这也由重叠区域46示出。
[0046]
此外，尤其可以规定，对激光器18进行控制，使得为了产生预定的图案，多个空化气泡路径42、44中的第一空化气泡路径42以曲折或螺线形或环形或网格状或三角形或螺旋形的方式产生，并且多个空化气泡路径42、44中的至少第二空化气泡路径44以曲折或螺线形或网格状或环形或三角形或螺旋形的方式不同于第一空化气泡路径42地形成。
[0047]
尤其可以进一步规定，对激光器18进行控制，使得根据界面的预设的平滑度值产生多个空化气泡路径42、44。特别地，平滑度值例如可以通过空化气泡路径的数量来生成，其中，平滑度值例如可以通过空化气泡路径的数量n确定为n
0.5
。
[0048]
此外，在图3中看到，实现激光器18的控制，使得多个空化气泡路径42、44中的至少第一空化气泡路径42具有不同于多个空化气泡路径42、44中的第二空化气泡路径44的定心。
[0049]
特别地，图3仅示出了中间步骤，使得可以特别地设置成，为了分别产生预设的平滑度并为了产生体积体12，还产生了未示出的另外的空化气泡40。为了清楚起见，相应地示出了图3，但是不应将其视为穷举的。