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WO2011151064A1 - Vorrichtung und verfahren zur glaskörperchirurgie - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur glaskörperchirurgie Download PDF

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Publication number
WO2011151064A1
WO2011151064A1 PCT/EP2011/002710 EP2011002710W WO2011151064A1 WO 2011151064 A1 WO2011151064 A1 WO 2011151064A1 EP 2011002710 W EP2011002710 W EP 2011002710W WO 2011151064 A1 WO2011151064 A1 WO 2011151064A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
eye
geometric
laser system
vitreous
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/002710
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Dick
Matthias Reich
Marcus Blum
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
Priority to DE112011101866T priority Critical patent/DE112011101866A5/de
Priority to US13/701,470 priority patent/US9579153B2/en
Publication of WO2011151064A1 publication Critical patent/WO2011151064A1/de
Priority to US15/433,666 priority patent/US11540944B2/en

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    • A61F9/00821—Methods or devices for eye surgery using laser for coagulation

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for femtosecond laser surgery of tissue, in particular in the vitreous body of the eye.
  • Energy densities can also achieve a photodisruption in particular optical materials or tissue.
  • the laser system is equipped with an fs laser beam source whose pulse energy at a given repetition frequency (eg 500 kHz) of the laser pulses in a relevant range of, for example, 50 nJ - 5 ⁇ is set in advance to always sure one
  • a given repetition frequency eg 500 kHz
  • a minimum focus diameter in the 1 ⁇ m range can be achieved with a comparatively large numerical aperture of the focusing optics (approximately 0.3).
  • coagulation lasers for example frequency-doubled Nd: YAG, wavelength 532 nm, and also 561 and 659 nm
  • YAG frequency-doubled Nd
  • 532 nm wavelength 532 nm
  • 561 and 659 nm coagulation lasers
  • the vitreous body is the largest structure of the eye with about 80% volume fraction. It consists of a gel-like complex of hyaluronic acid, water and a collagen scaffold. In the course of life the vitreous goes through one
  • retinal detachment A common serious complication is retinal detachment, which can occur at the edge of an incomplete vitreous detachment. It is often induced by tensile forces of vitreous strands connecting the partially detached vitreous to the retina.
  • the cornea and the lens of the eye have become known and can not be applied to vitreous surgery due to geometrical and applicative boundary conditions.
  • the device according to the invention consists of an ultrashort pulse laser
  • Pulse lengths in the range of about 10fs-1ps, in particular about 300fs, pulse energies in the range of about 5nJ-5pJ, in particular about 1-2 ⁇ and pulse repetition rates of about 10kHz- 10MHz, in particular 500 kHz.
  • the laser system according to the invention is coupled to a scanner system which allows the spatial variation of the focus in three dimensions (x, y and z). Furthermore, a beam guide is provided by an optical system that the scanner mirror for the lateral
  • Focus shift (x, y) in the immediate vicinity of the pupil of the eye to be treated maps (so-called conjugate plane).
  • the bundle diameter of the laser beam in the eye pupil is preferably between 2 and 4 mm.
  • the beam divergence can be varied in order to realize a shift of the focus position in the axial direction (z-scan).
  • a mechanical coupling of the eye to be treated via a contact glass which is sucked by vacuum to the cornea or the sclera of the eye.
  • the laser radiation is coupled into the eye via the contact glass.
  • the erfindungsgzeße device exists in addition to the outlined therapeutic
  • Laser scanner optics system continues from a coupled with it
  • Navigation system which e.g. consists of a confocal optical detection and / or the optical coherence tomography (OCT) and / or further optical measuring method.
  • OCT optical coherence tomography
  • further measuring methods are triangulation, fringe projection,
  • a calibration procedure is preferably provided in order to control the navigation device and the
  • Therapy device to balance. It is provided in a version of the calibration, by means of the therapy laser spots and / or spot lines preferably in To put glass body in front of the retina, which lead to local disruption bubbles, which can then be located with the navigation system. A calibration algorithm then provides a comparison of therapy and navigation data. Thus, a local laser surgery in the vitreous body and / or the retina is possible after the calibration procedure.
  • the device is equipped with a control system which provides control data for the laser radiation and the scanner system.
  • FIGS. 2a and 2b Ultrashort pulsed laser radiation, which sever the vitreous body strands and thus increase the metabolic exchange.
  • FIGS. 2a and 2b Examples of cutting geometries according to the invention are shown in FIGS. 2a and 2b. They correspond to flat sections that are substantially perpendicular to the optical axis of the eye, or a structure similar to onion skins. It is advantageous to distribute the cuts relatively uniformly in the volume of the glass body, with a
  • a navigation device is included in the device for this purpose, which detects at least the rear boundary surfaces of the eye lens and the retina.
  • Glass body lifts is provided according to the invention, the causative To identify vitreous body structures and to reduce the tensile forces by means of adapted relief cuts.
  • the strand structures of the vitreous body have certain places in the eye where they adhere particularly strongly. These sites are the Wieger's ligament on the
  • a contact glass with integrated deflecting mirrors can preferably be used in order to be able to focus the laser radiation in the extreme periphery of the eye.
  • an adaptive contact glass for the section in the area of the Salzmann glass body base, a contact glass with integrated deflecting mirrors (so-called mirror contact glass) can preferably be used in order to be able to focus the laser radiation in the extreme periphery of the eye.
  • Mirror system can be used in the beam path to the wavefront distortions that are pointed when focusing the laser radiation under the required
  • an anterior vitreous detachment By cutting in the vicinity of the weighing ligament, an anterior vitreous detachment can be induced according to the invention. This may be useful, for example, in connection with a cataract surgery and the rate of
  • a vitreous incision in combination with other laser incisions is made in the course of a cataract surgery and is performed with the same device.
  • the other cuts are, for example, a capsulorrhexis and a segmentation of the cataract, as described, inter alia, by Z. Nagy [Z. Nagy et al., "Initial Clinical Evaluation of Intraocular Femtosecond Lasers in Cataract Surgery", Journal of Refractive Surgery, 25, 1053-1059, 2009].
  • the corresponding device therefore contains a navigation device for the region of the eye lens, which is particularly preferably based on the principle of confocal detection.
  • An example of highly localized retinal detachment caused by the pulling action of strands in vitreous detachment is shown in FIG. In such a clinical picture according to the invention, the severing of the corresponding strand along the marked severely limited
  • an OCT measuring system is preferably integrated into the laser device.
  • the OCT measuring beam is particularly preferably coaxially superimposed on the beam axis of the processing laser and scanned the area to be treated immediately before the therapy section.
  • Floaters also called mouches volantes
  • Measuring methods such as OCT, detect and selective by the
  • the laser emission is preferably carried out in the near infrared spectral range, more preferably between 800 nm and 1100 nm.
  • a minimally invasive therapy is possible with the device according to the invention by producing a fine channel from the vitreous body into the cyst with focused fs laser radiation (FIG. 6). In this way, the liquid in the
  • an integrated navigation system which is preferably based on the principle of optical coherence tomography (OCT) is used to visualize the structure of the edema.
  • OCT optical coherence tomography
  • the physician defines, via suitable input devices, the geometry of the channel for the puncture, which is subsequently performed with the laser radiation.
  • a coagulating acting laser as it is known from Ophthalmology is integrated into the device whose laser beam is coaxially superimposed on the fs laser beam. In this way, small ones can
  • Bleeding which can occur during the puncture, when blood vessels are hit, be immediately refilled.
  • Macular rotation is another known invasive retinal surgery
  • photodisruptive sections are minimally-invasively performed with the help of the treatment system for marginal transection of the macula.
  • the actual macular rotation can be performed invasively, whereby the overall invasiveness can be greatly reduced.
  • Macular degeneration is known with the help of coagulation lasers or ps lasers for selective retinal therapy (SRT).
  • SRT retinal therapy
  • the fs laser system in the yellow spectral range (approximately 560-590 nm) in order to loosen the RPE layer within the macula, through the macular pigment, by spots, lines and structures and to stimulate regeneration of this layer.
  • grating structures with approximately 10-50 pm laser spots and distances of 200-500 ⁇ m are provided.
  • the invention may also be summarized as follows: Device and method for 3d-scanner-guided focusing of fs laser radiation, wherein a calibration of an OCT system by means of fs-laser introduced test spots in front of the retina, a layer-resolved laser surgery in the retina is performed.
  • the invention is characterized by an apparatus for surgically manipulating the posterior segment of the eye with ultrashort laser radiation, the apparatus comprising an imaging optical system and a scanner system enabling the laser beam to focus in three dimensions in the posterior segment, the device providing an optical system Beam delivery system that images the scanner mirror or mirrors that cause a lateral shift of the focus position in the vicinity of the eye pupil, and the eye is coupled to a contact lens via a vacuum suction system to the device.
  • Another aspect of the invention is an apparatus for surgically manipulating the posterior segment of the eye with ultrashort laser radiation, the apparatus including an imaging optical system and superimposed on the ultrashort laser radiation a second laser radiation having a coagulating effect.
  • Fig. 1 a schematic representation of the device according to the invention
  • Fig. 2 an illustration of the glass body with preferred cutting lines
  • Fig. 3 the effect of vitreous detachment
  • Fig. 4 preferred cut lines in vitreous detachment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a treatment device 1 according to the present invention.
  • the treatment device 1 comprises a detection device 10 which is equipped with an optical confocal and / or optical coherence tomography device in the form of the sensor system 15.
  • a processing device 20 is provided.
  • the detection device 10 and the processing device 20 are connected to a control device 40.
  • One The corresponding optical path can be directed by the detection device 10 and by the processing device 20 via scanner mirrors into the eye 2.
  • the processing device 20 is an fs laser with a pulse duration of 300 fs, whose laser beam 60 can be guided 3-dimensionally by a deflection device 70 and thus focused on structures in the fundus.
  • the inner structure of the eye 1 is detected.
  • a sensor system 15 supports and is thus able to determine a three-dimensional image of this internal structure again. This information will be sent to the
  • Control means 40 pass, in the example. About a finite element model shot coordinates (and thus the spot distances) are calculated for the processing device 20. Most preferably, the data is first sent to the
  • Transfer control device to calculate here preferred cutting geometries that achieve the desired change in the vitreous or retinal tissue. After the calculation is completed thus
  • the control device transmits this data to the processing device 20 and from there, the correspondingly predetermined processing is carried out.
  • therapeutic sections can be carried out, which with the help of disruptive bladder fields of a
  • Ultra short pulse laser system can be generated as a processing device 20.
  • the irradiated total energy is monitored by the control device 40 in order to prevent exceeding the permissible dose.
  • the eye 2 is coupled via a contact glass 80 to the treatment device 1, which is sucked by means of negative pressure on the cornea 3 to prevent movement of the eye during the treatment.
  • the eye 2 as essential components nor the glass body 5 and the retina 6.
  • the focusing optics, not shown here, for the laser beam 60 has a numerical aperture of 0.1, so that in conjunction with the deflection unit 70 a very precise guidance of the focus of the treatment laser 20 in the area behind the eye lens 40 is made possible.
  • FIG. 2 shows various cutting geometries 7 within the glass body 5, which serve for the liquefaction of the glass body.
  • FIG. 3 shows the conditions in the eye 2, when it came to a vitreous detachment, resulting forces on the retina 6, which to a Retinal detachment can lead are shown schematically.
  • FIG. 4 again shows preferred sectional geometries 7 which cause the vitreous body 5 (or the vitreous body strands 8) to be cut, thus causing a relief of the retina 6.
  • FIG. 5 shows an OCT cross-sectional image of the retina 6, in which a vitreous body strand 8 has led to detachment 9 of the retina 6.
  • FIG. 6 shows an OCT cross-sectional image of a cystoid macular edema in which an accumulation 11 of fluid below the retina 6 occurs.
  • a channel 12 is generated by the retina 6 by means of the treatment laser through which the liquid can escape into the glass body.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Femtosekunden-Laserchirurgie von Gewebe, insbesondere im Glaskörper des Auges. Die Vorrichtung besteht aus einem Ultrakurzpulslaser mit Pulslängen im Bereich von ca. 10fs-1ps, insbesondere ca. 300fs, Pulsenergien im Bereich von ca. 5nJ-5μJ, insbesondere ca. 1-2 μJ und Pulsrepetitionsraten von ca. 10kHz- 10MHz, insbesondere 500 kHz. Das Lasersystem ist mit einem Scannersystem gekoppelt, das die räumliche Variation des Fokus in drei Dimensionen ermöglicht (x, y und z). Die Vorrichtung besteht neben diesem therapeutischen Laser-Scanner-Optik-System weiterhin aus einem damit gekoppelten Navigationssystem.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Glaskörperchirurgie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Femtosekunden- Laserchirurgie von Gewebe, insbesondere im Glaskörper des Auges.
Es ist bekannt, dass man mit Hilfe fokussierter Femtosekunden -Laserstrahlung zunächst nichtlineare Wechselwirkungen und bei höheren Pulsenergien bzw.
Energiedichten auch eine Photodisruption in insbesondere optischen Materialien bzw. Gewebe erzielen kann.
Dies wird z.B. bei augenchirugischen Medizinlasern, wie dem„Visumax" der Carl Zeiss Meditec AG im klinischen Alltag genutzt. Dabei ist das Lasersystem mit einer fs-Laserstrahlquelle ausgestattet, dessen Pulsenergie bei einer vorgegebenen Wiederholfrequenz (z.B. 500 kHz) der Laserpulse in einem relevanten Bereich von beispielsweise 50nJ - 5 μϋ vorab eingestellt wird, um immer sicher eine
Photodisruption im Gewebe zu erzielen. Bei einer Bearbeitung der Cornea des Auges ist bei einer vergleichsweise großen Numerischen Apertur der Fokussieroptik (ca. 0,3) ein minimaler Fokusdurchmesser im 1 pm Bereich erzielbar.
Bei der fs-Lasertherapie der Augenlinse sind optimale Parameter bekannt geworden, die eine schnelle Behandlung und geringe kollaterale Schäden sicherstellen (EP 1212022 B1). Dabei kann man mit Aperturen von ca. 0,2 Fokusdurchmesser von ca. 5pm erreichen. Eine solche Anordnung ist auch aus der EP 1663087 oder aus der WO 2008/017428 der Anmelderin, deren kompletten Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird, bekannt.
Zur Behandlung des Augenhintergrundes bzw. der Netzhaut sind bisher nur Koagulationslaser (z.B. frequenzverdoppelter Nd:YAG, Wellenlänge 532 nm, bzw. auch 561 und 659 nm) bekannt, welche durch Wärmewirkung Augengewebe, insbesondere der Retina, koagulieren und auch Ausblutungen veröden können.
Der Glaskörper ist mit etwa 80% Volumenanteil die größte Struktur des Auges. Er besteht aus einem gelartigen Komplex aus Hyaluronsäure, Wasser und einem Kollagengerüst. Im Laufe des Lebens durchläuft der Glaskörper einen
Alterungsprozess, in dem signifikante Strukturveränderungen auftreten. Diese bestehen im Wesentlichen in einer Art Verflüssigung des Glaskörpers, in dessen Folge es zu Abhebungen des Glaskörpers von den umgebenden Schichten des Auges, insbesondere von der Retina und des Kapselsacks der Linse, kommen kann, die medizinische Komplikationen nach sich ziehen können.
Eine häufige ernste Komplikation ist eine Netzhautablösung, die am Randbereich einer unvollständigen Glaskörperabhebung auftreten kann. Sie wird oftmals durch Zugkräfte von Glaskörpersträngen, die den teilweise abgelösten Glaskörper mit der Retina verbinden, induziert.
Derartige Komplikationen werden im Allgemeinen durch eine Vitrektomie behandelt, bei der das Auge geöffnet und der Glaskörper chirurgisch entfernt wird. Dieses operative Verfahren ist jedoch mit einer hohen Belastung für den Patienten, hohen Kosten durch den erforderlichen stationären Klinikaufenthalt und mit Risiken beim Eingriff verbunden.
Es ist gezeigt worden, dass in Ausnahmefällen eine Durchtrennung schädlicher Glaskörperstränge durch Anwendung von fokussierter Strahlung eines Nd:YAG- Lasers erzielt und somit eine Vitrektomie vermieden werden kann [D. Schmidt, „Macular-threatening traction detatchment of the retina in a diabetic proliferative retinopathy, treated by laser", International Ophthalmology, 21, 99 -106, 1997]. Die Durchtrennung erfolgt hierbei durch die Druckwelle von Photodisruptionen, die durch die hohen Pulsenergien im mJ-Bereich bei Pulsdauern von einigen ns entstehen. Diese Druckwellen schädigen auch das umliegende Gewebe, wodurch eine Anwendung dieses Verfahrens in unmittelbarer Nähe der Retina nicht möglich ist. Weiterhin erfolgt die Platzierung der Laserspots manuell durch den Arzt nach Sicht durch ein Spaltlampen-Mikroskop.
Andererseits ist bekannt, dass mit ultrakurzen Laserpulsen präzise Schnitte in transparenten Medien ohne Schädigung des umgebenden Gewebes durchgeführt werden können. Entsprechende Vorrichtungen und Verfahren sind bislang in der Augenheilkunde nur für die Behandlung des vorderen Augenabschnittes,
insbesondere der Kornea und der Augenlinse, bekannt geworden und lassen sich aufgrund von geometrischen und applikativen Randbedingungen nicht auf die Glaskörperchirurgie anwenden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren für eine minimalinvasiven Glaskörper- und Retinachirurgie aufzuzeigen. Die erfindungsgemäßen Merkmale werden in den folgenden Punkten näher beschrieben:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Ultrakurzpulslaser mit
Pulslängen im Bereich von ca. 10fs-1ps, insbesondere ca. 300fs, Pulsenergien im Bereich von ca. 5nJ-5pJ, insbesondere ca. 1-2 μϋ und Pulsrepetitionsraten von ca. 10kHz- 10MHz, insbesondere 500 kHz. Das Lasersystem ist erfindungsgemäß mit einem Scannersystem gekoppelt, das die räumliche Variation des Fokus in drei Dimensionen ermöglicht (x, y und z). Weiterhin ist eine Strahlführung durch ein optisches System vorgesehen, das die Scannerspiegel für die laterale
Fokusverschiebung (x, y) in unmittelbare Nähe der Pupille des zu behandelnden Auges abbildet (sogenannte konjugierte Ebene). Der Bündeldurchmesser des Laserstrahls beträgt in der Augenpupille vorzugsweise zwischen 2 und 4 mm. Die Strahldivergenz kann dabei variiert werden, um eine Verschiebung der Fokusposition in axialer Richtung zu realisieren (z-Scan).
Bevorzugt erfolgt eine mechanische Ankopplung des zu behandelnden Auges über ein Kontaktglas, das mittels Vakuum an die Kornea oder die Sklera des Auges festgesaugt wird. Im diesem Fall erfolgt die Einkopplung der Laserstrahlung in das Auge über das Kontaktglas.
Bei Verwendung eines Kontaktglases ist eine Fokussieroptik mit einer numerischen
Apertur von ca. 0,05-0,2, insbesondere ca. 0,1 , vorgesehen.
Die erfindungsgmäße Vorrichtung besteht neben dem skizzierten therapeutischen
Laser-Scanner-Optik-System weiterhin aus einem damit gekoppelten
Navigationssystem, welches z.B. aus einer konfokalen optischen Detektion und/oder der optischen Kohärenztomografie (OCT) und/oder weiterer optischen Meßverfahren besteht. Beispiele für weitere Messverfahren sind Triangulation, Streifenprojektion,
Funduskameras und ophthalmologische Mikroskope.
Diese Detektionsverfahren liefern Ortsinformationen von den therapeutischen
Zielgebieten in der Retina oder des Glaskörpers des Auges.
Dabei ist bei der Verwendung einer konfokalen Detektion eine Selbstkalibrierung der
Navigations- und Therapiedaten vorgesehen.
Bei einer OCT und/oder anderen optischen Navigationsverfahren ist bevorzugt eine Kalibrierprozedur vorgesehen, um die Navigationsvorrichtung und die
Therapievorrichtung abzugleichen. Dabei ist in einer Version der Kalibrierung vorgesehen, mittels des Therapielasers Spots und/oder Spotlinien vorzugsweise im Glaskörper vor der Retina zu setzen, die zu lokalen Disruptionsblasen führen, welche dann mit dem Navigationssystem lokalisiert werden können. Ein Kalibrieralgorithmus sorgt dann für einen Abgleich der Therapie und Navigationsdaten. Damit ist im Anschluss an die Kalibrierprozedur eine ortsgenaue Laserchirurgie im Glaskörper und/oder der Retina möglich.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung mit einem Steuerungssystem ausgestattet, das Steuerdaten für die Laserstrahlung und das Scannersystem bereit stellt.
Bei der Erstellung dieser Steuerdaten wird berücksichtigt, dass bei Schnitten im Glaskörper die Strahlungsbelastung der Retina nicht die bekannten Grenzwerte für die Schädigung überschreitet. Dazu werden anhand eines optischen Modells die Energie- bzw. Leistungsdichte lokal auf der Retina berechnet und der zeitliche und räumliche Ablauf der applizierten Pulse bei der Schnittführung variiert, bis die
Strahlungsbelastung für jeden Ort der Retina unter den Schädigungsgrenzen liegt.
Bei der fortschreitende Verflüssigung und der damit verbundenen zunehmenden Abhebung des Glaskörpers mit dem Alter können medizinische Probleme auftreten, wenn durch Glaskörperstränge Zugbelastungen auf kleine Abschnitte der Retina ausgeübt werden. Bei einer vollständigen Verflüssigung ist diese Gefahr nicht mehr gegeben. Es ist daher ein Ziel der in dieser Erfindung aufgezeigten Verfahren und Vorrichtungen, eine Verflüssigung des Glaskörpers zu induzieren oder zu fördern. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch Schnitte oder Perforationen mit der
Ultrakurzpulslaserstrahlung, die Glaskörperstränge durchtrennen und somit den Stoffwechselaustausch erhöhen. Beispiele für erfindungsgemäße Schnittgeometrien sind in den Abbildungen 2a und 2b dargestellt. Sie entsprechen ebenen Schnitten, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des Auges ausgerichtet sind, oder einer Struktur, die Zwiebelschalen ähnlich ist. Es ist vorteilhaft, die Schnitte relativ gleichmäßig im Volumen des Glaskörpers zu verteilen, wobei ein
Sicherheitsabstand zur Retina einzuhalten ist. Erfindungsgemäß ist dazu in der Vorrichtung eine Navigationseinrichtung enthalten, die mindestens die hintere Grenzflächen der Augenlinse und die Retina detektiert.
Bei bereits bestehenden Zugbelastungen an der Retina durch partielle
Glaskörperabhebungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, die verursachenden Glaskörperstrangstrukturen zu identifizieren und die Zugkräfte durch angepasste Entlastungsschnitte zu reduzieren.
Die Strangstrukturen des Glaskörpers besitzen bestimmte Stellen im Auge, an denen sie besonders stark haften. Diese Stellen sind das Wieger-Ligamentum am
Randbereich der posterioren Linsenkapsel, die Salzmannsche Glaskörperbasis im Bereich der Ora serrata und der Martegiani-Ring nahe der Papille. Diese Bereiche stellen oftmals Ausgangspunkte für die Zugbelastungen in dar. Daher ist es ein weiteres Ziel der in dieser Erfindung aufgezeigten Verfahren und Vorrichtungen, minimalinvasive Entlastungsschnitte im Bereich dieser drei Zonen vorzunehmen. Entsprechende erfindungsgemäße Schnittgeometrien sind beispielhaft in Fig. 4 dargestellt. Die abgebildeten drei Schnitte können einzeln oder in Kombination miteinander ausgeführt werden.
Für den Schnitt im Bereich der Salzmannschen Glaskörperbasis kann bevorzugt ein Kontaktglas mit integrierten Umlenkspiegeln (sogenanntes Spiegelkontaktglas) verwendet werden, um die Laserstrahlung in die extreme Peripherie des Auges fokussieren zu können. Weiterhin kann erfindungsgemäß ein adaptives
Spiegelsystem im Strahlengang eingesetzt werden, um die Wellenfrontverzerrungen, die beim Fokussieren der Laserstrahlung unter dem erforderlichen spitzen
Einstrahlwinkel in das Auge entstehen, zu kompensieren und somit die
Schnittqualität zu erhöhen.
Durch einen Schnitt in der Nähe des Wieger-Ligamentum kann erfindungsgemäß eine vordere Glaskörperabhebung induziert werden. Dies kann beispielsweise in Zusammenhang mit einer Katarakt-Operation sinnvoll sein und die Rate der
Netzhautablösungen reduzieren. Besonders bevorzugt kann ein derartiger
Glaskörperschnitt in Kombination anderen Laserschnitten im Rahmen einer operativen Therapie des Grauen Stars erfolgen und mit der gleichen Vorrichtung erfolgen. Die anderen Schnitte sind dabei beispielsweise eine Kapsulorrhexis und eine Segmentierung der Katarakt, wie sie unter anderem von Z. Nagy beschrieben werden [Z. Nagy et al., "Initial Clinical Evaluation of an Intraocular Femtosecond Laser in Cataract Surgery", Journal of Refractive Surgery, 25, 1053 - 1059, 2009]. Die entsprechende Vorrichtung enthält daher eine Navigationsvorrichtung für den Bereich der Augenlinse, die besonders bevorzugt auf dem Prinzip der konfokalen Detektion basiert. Ein Beispiel für eine stark lokalisierte Netzhautablösung, die durch die Zugwirkung von Strängen bei der Glaskörperabhebung verursacht wird, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei einem derartigen Krankheitsbild ist erfindungsgemäß die Durchtrennung des entsprechenden Stranges entlang der eingezeichneten stark begrenzten
Schnittgeometrie vorgesehen. Zur Lokalisierung derartiger Strukturen wird bevorzugt ein OCT-Messsystem in die Laservorrichtung integriert. Der OCT-Messstrahl wird dabei besonders bevorzugt koaxial mit der Strahlachse des Bearbeitungslasers überlagert und das zu behandelnde Gebiet unmittelbar vor dem Therapieschnitt abgerastert.
Floaters (auch Mouches volantes genannt) sind im Allgemeinen harmlose
Inhomogenitäten im Glaskörper, die jedoch von den Betroffenen manchmal als sehr störend wahrgenommen werden. Floaters werden kaum therapiert, da sie nur durch invasive Eingriffe (Vitrektomie) beseitigt werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, größere Inhomogenitäten ortsaufgelöst mit einem geeigneten
Messverfahren, beispielsweise OCT, zu detektieren und selektive durch die
Applikation von Laserdisruptionen zu zerkleinern bzw. aufzulösen.
Für die beschriebenen laserchirurgischen Applikationen im Glaskörper erfolgt die Laseremission bevorzugt im nahen infraroten Spektralbereich, besonders bevorzugt zwischen 800 nm und 1100 nm.
Im Bereich der Retina gibt es das Krankheitsbild des zystoiden Makulaödems, das derzeit schlecht behandelt werden kann. Dabei kommt es zu einer Ansammlung von Flüssigkeit im Bereich des Gelben Flecks, die das Sehvermögen beeinträchtigt. Eine minimalinvasive Therapie ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, indem mit fokussierter fs-Laserstrahlung ein feiner Kanal vom Glaskörper bis in die Zyste hinein erzeugt wird (Fig. 6). Auf diese Weise kann die Flüssigkeit in den
Glaskörperraum entweichen und die Schwellung reduziert werden. Erfindungsgemäß wird ein integriertes Navigationssystem, das bevorzugt auf dem Prinzip der optischen Kohärenztomographie (OCT) basiert, verwendet, um die Struktur des Ödems zu visualisieren. Der Arzt definiert über geeignete Eingabevorrichtungen die Geometrie des Kanals für die Punktion, die anschließend mit der Laserstrahlung ausgeführt wird. Vorteilhafterweise kann ein koagulierend wirkender Laser, wie er aus der Ophthalmologie bekannt ist, in die Vorrichtung integriert werden, dessen Laserstrahl koaxial mit dem fs-Laserstrahl überlagert wird. Auf diese Weise können kleine
Blutungen, die bei der Punktion entstehen können, wenn Blutgefäße getroffen werden, sofort wieder gestillt werden.
Die Makularotation ist eine weiteres bekanntes invasives retinachirurgisches
Verfahren bei AMD, bei dem das Makulaareal der Retina ausgeschnitten und gedreht wird, um noch intakte Photorezeptoren wieder in die Sehachse des Auges zu positionieren und die Sehfähigkeit des Patienten zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach Navigation der Makula z.B. im OCT Bild Photodisruptionsschnitte mit Hilfe des Therapiesystems zur Randdurchtrennung der Makula minimalinvasiv durchgeführt werden. Nach diesem minimalinvasiven Eingriff kann invasiv die eigentliche Makularotation durchgeführt werden, wobei insgesamt die Invasivität stark reduziert werden kann.
Zur Schnittführung in der Retina sind unterschiedliche Wellenlängen der fs- Laserstrahlung vorgesehen.
Mit einer Wellenlänge im grünen Spektralbereich, z.B. 532nm, ist mithilfe der starken Absorption dieser Wellenlänge im retinalen Pigmentepithel (RPE), insbesondere ein guter Schnitt in dieser Schicht zu erzielen. So kann man in einem ersten
Arbeitsschritt bei Fokussierung auf das RPE dieses durchtrennen und das
davorliegende transparente retinale Nervengewebe bei ständigem xy-Scan durch Verkürzen des z-Scanabstandes sukzessive infolge der Photodisruption
durchtrennen.
Eine Stimulation des retinalen Pigmentepithels bei Altersbedingter
Makuladegeneration (AMD) ist mit Hilfe von Koagulationslasern bzw. ps-Lasern zur selektiven Retinatherapie (SRT) bekannt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, mit dem fs-Lasersystem im gelben Spektralbereich zu arbeiten (ca. 560-590nm), um innerhalb der Makula, durch das Makulapigment hindurch, die RPE -Schicht durch Spots, Linien und Strukturen aufzulockern und eine Regeneration dieser Schicht anzuregen. Beispielhaft sind Gitterstrukturen mit ca. 10-50pm Laserspots und Abständen von 200-500 pm vorgesehen.
Die Erfindung kann auch wie folgt zusammengefasst werden: Vorrichtung und Verfahren zur 3d-scannergeführten Fokussierung von fs- Laserstrahlung, wobei durch eine Kalibrierung eines OCT-Systems mit Hilfe von mittels fs-Laser eingebrachten Testspots vor der Retina eine schichtaufgelöste Laserchirurgie in der Retina durchgeführt wird.
Alternativ ist die Erfindung charakterisiert durch eine Vorrichtung zur chirurgischen Manipulation des hinteren Augenabschnitts mit ultrakurzer Laserstrahlung, wobei die Vorrichtung ein bildgebendes optisches System und ein Scannersystem enthält, das die Positionierung des Fokus der Laserstrahlung in drei Dimensionen im hinteren Augenabschnitt ermöglicht, wobei die Vorrichtung ein optisches Strahlführungssystem enthält, das den oder die Scannerspiegel, der oder die eine laterale Verschiebung der Fokusposition bewirken, in die Nähe der Augenpupille abbildet, und das Auge mit einem Kontaktglas über ein Vakuum-Ansaugsystem an die Vorrichtung angekoppelt wird.
Ein anderer Aspekt der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zur chirurgischen Manipulation des hinteren Augenabschnitts mit ultrakurzer Laserstrahlung, wobei die Vorrichtung ein bildgebendes optisches System enthält und der ultrakurzen Laserstrahlung eine zweite Laserstrahlung, die eine koagulierende Wirkung besitzt, überlagert wird.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 2: eine Darstellung des Glaskörpers mit bevorzugten Schnittlinien
Fig. 3: die Wirkung einer Glaskörperablösung
Fig. 4: bevorzugte Schnittlinien bei Glaskörperablösung
Fig. 5: ein OCT-Bild einer Netzhautablösung
Fig. 6: ein OCT-Bild eines zystoiden Makulaödems
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Behandlungsvorrichtung 1 umfasst eine Detektionseinrichtung 10, die mit einer optischen konfokalen und/oder optischen Kohärenz Tomografieeinrichtung in Form der Sensorik 15 ausgestattet ist. Daneben ist eine Bearbeitungseinrichtung 20 vorgesehen. Die Detektionseinrichtung 10 sowie die Bearbeitungseinrichtung 20 sind mit einer Steuereinrichtung 40 verbunden. Ein entsprechender optischer Pfad kann von der Detektionseinnchtung 10 sowie von der Bearbeitungseinrichtung 20 über Scannerspiegel in das Auge 2 gerichtet werden. Die Bearbeitungseinrichtung 20 ist ein fs-Laser mit einer Pulsdauer von 300fs, dessen Laserstrahl 60 von einer Ablenkeinrichtung 70 3-dimensional geführt und so auf Strukturen im Augenhintergrund fokussiert werden kann.
Über die Detektionseinnchtung 10 wird die innere Struktur des Auges 1 detektiert. Hierbei unterstützt eine Sensorik 15 und vermag so nochmals ein dreidimensionales Bild dieser inneren Struktur zu ermitteln. Diese Informationen werden an die
Steuereinrichtung 40 übergeben, in der bspw. über ein Finite-Elemente-Modell Schusskoordinaten (und damit die Spot-Abstände) für die Bearbeitungseinrichtung 20 berechnet werden. Besonders bevorzugt werden die Daten zuerst an die
Steuereinrichtung übergeben, um hier bevorzugte Schnittgeometrien zu berechnen, die die gewünschte Veränderung des Glaskörpers oder des retinalen Gewebes erreichen. Nachdem die Berechnung abgeschlossen ist werden somit
Schussparameter bereit gestellt, um dann über den Laser diese Schnittgeometrien in das Augengewebe zu applizieren. Die Steuereinrichtung gibt diese Daten an die Bearbeitungseinrichtung 20 weiter und von dort wird die entsprechend vorbestimmte Bearbeitung vorgenommen. Es können so therapeutische Schnitte durchgeführt werden, die mit Hilfe von durch Disruptionen erzeugten Blasenfeldern eines
Ultrakurzpuls-Lasersystem als Bearbeitungseinrichtung 20 erzeugt werden.
Außerdem wird durch die Steuereinrichtung 40 die eingestrahlte Gesamtenergie überwacht um ein Überschreiten der zulässigen Dosis zu verhindern.
Das Auge 2 ist über ein Kontaktglas 80 an die Behandlungsvorrichtung 1 angekoppelt, welches mittels Unterdruck an der Kornea 3 angesaugt ist um Bewegungen des Auges während der Behandlung zu verhindern.
Neben der Augenlinse 4 weist das Auge 2 als wesentliche Bestandteile noch den Glaskörper 5 und die Retina 6 auf. Die hier nicht dargestellte Fokussieroptik für den Laserstrahl 60 weist eine Numerische Apertur von 0,1 auf, so dass in Verbindung mit der Ablenkeinheit 70 eine sehr präzise Führung des Fokus des Behandlungslasers 20 auch im Bereich hinter der Augenlinse 40 ermöglicht wird. In der Fig. 2 sind verschiedene Schnittgeometrien 7 innerhalb des Glaskörpers 5 dargestellt, welche der Verflüssigung des Glaskörpers dienen.
Fig. 3 zeigt die Verhältnisse im Auge 2, wenn es zu einer Glaskörperablösung gekommen ist, entstehende Kräfte auf die Retina 6, welche zu einer Netzhautablösung führen können sind schematisch eingezeichnet. In Fig. 4 sind wiederum bevorzugte Schnittgeometrien 7 dargestellt, welche ein Zerschneiden des Glaskörpers 5 (oder der Glaskörperstränge 8) bewirken und so eine Entlastung der Retina 6 bewirken.
Fig. 5 zeigt ein OCT-Querschnittsbild der Retina 6, bei dem ein Glaskörperstrang 8 zur Ablösung 9 der Netzhaut 6 geführt hat. Mittels Durchtrennung des Glaskörperstrangs 8 entlang der Schnittgeometrie 7 wird die Kraft auf die Netzhaut verringert und sie kann ggf. wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren.
Fig. 6 zeigt ein OCT-Querschnittsbild eines zystoiden Makulaödems, bei dem es zu einer Ansammlung 11 von Flüssigkeit unterhalb der Netzhaut 6 kommt. Hier wird mittels des Behandlungslasers ein Kanal 12 durch die Netzhaut 6 erzeugt, durch welchen die Flüssigkeit in den Glaskörper entweichen kann.

Claims

Vorrichtung zur Glaskörperchirurgie mit Hilfe eines Lasersystems, wobei das Lasersystem einen fs-Laser und eine Ablenkeinheit zur Führung des
Laserstrahls aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass weiterhin eine
Detektionseinrichtung zur Bestimmung geometrischer Größen im hinteren Augenabschnitt vorgesehen ist, und wobei die Detektionseinrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden ist und diese dafür ausgelegt ist, aus den geometrischen Größen eine gewünschte Schnittgeometrie für das
Lasersystem zu bestimmen und den Laser und die Ablenkeinheit
entsprechend anzusteuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet, dadurch, dass die Detektion der geometrischen Größen 3-dimensional erfolgt und die Ansteuerung diese 3-Dimensionalität berücksichtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet, dadurch, dass ein Kontaktglas zur Ankopplung des Auges an das Lasersystem vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet, dadurch, dass eine
Fokussieroptik für das Lasersystem vorgesehen ist, welche eine numerische Apertur von 0,05 bis 0,2, bevorzugt 0,1 , aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet, dadurch, dass die
Steuereinrichtung bei der Ansteuerung die optischen Abbildungseigenschaften von Kornea und Linse des Auges berücksichtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet, dadurch, dass dem
schneidenden fs-Laser ein koagulierender kontinuierlich emittierender Laser im grünen, gelben oder roten Spektralbereich überlagert wird, um eine schneidende Wirkung unter Verhinderung von z.B. Ausblutungen
durchführen zu können.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung ein optisches Strahlführungssystem enthält, das den oder die Scannerspiegel, der oder die eine laterale Verschiebung der Fokusposition bewirken, in die Nähe der Augenpupille abbildet
Verfahren zur Glaskörperchirurgie mit Hilfe eines Lasersystems, wobei das Lasersystem einen fs-Laser und eine Ablenkeinheit zur Führung des
Laserstrahls aufweist, gekennzeichnet dadurch, eine Bestimmung
geometrischer Größen im hinteren Augenabschnitt erfolgt, aus den geometrischen Größen eine gewünschte Schnittgeometrie für das
Lasersystem bestimmt wird und der Laser und die Ablenkeinheit entsprechend angesteuert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Detektion der geometrischen Größe 3-dimensional erfolgt und die Ansteuerung des
Lasersystems diese 3-Dimensionalität berücksichtigt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Detektion der geometrischen Größen vor der Behandlung oder während der Behandlung erfolgt.
11. Vorrichtung zur chirurgischen Manipulation des hinteren Augenabschnitts mit ultrakurzer Laserstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass
• die Vorrichtung ein bildgebendes optisches System enthält,
• die Vorrichtung ein Scannersystem enthält, das die Positionierung des Fokus der Laserstrahlung in drei Dimensionen im hinteren Augenabschnitt ermöglicht,
• die Vorrichtung ein optisches Strahlführungssystem enthält, das den oder die Scannerspiegel, der oder die eine laterale Verschiebung der Fokusposition bewirken, in die Nähe der Augenpupille abbildet, und
• das Auge mit einem Kontaktglas über ein Vakuum-Ansaugsystem an die Vorrichtung angekoppelt wird.
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