Behandlungssystem

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Einsatz in einem lasergestützten augenchirurgischen Behandlungssystem.

In der refraktiven ophthalmologischen Chirurgie werden durch Eingriffe am Auge eines Patienten die Brechungs- und damit die Abbildungseigenschaften des Auges verändert, um Sehfehler zu lindern oder zu korrigieren. Eine bekannte Operationsform ist beispielsweise die LASIK (Laser in-situ Keratomileusis). Hierbei wird ein flacher Hornhautschnitt erzeugt, durch den ein als Deckel dienendes Scheibchen (in der Fachwelt üblicherweise mit dem englischen Begriff Flap bezeichnet) erzeugt wird, das an einer Stelle fest mit der Hornhaut verbunden bleibt und dort ein Scharnier (üblicherweise als Hinge bezeichnet) bildet. An diesem Scharnier kann der Flap aufgeklappt werden. Dadurch kann das unter dem Flap liegende Hornhautgewebe freigelegt werden, in dem dann mittels geeigneter Laserstrahlung - üblicherweise Strahlung eines Excimerlasers - eine Gewebeablation nach Maßgabe eines abhängig vom Sehfehler bestimmten Abtragsprofils vorgenommen werden kann. Anschließend wird der Flap zurückgeklappt. Da das Epithel weitgehend unverletzt bleibt, erfolgt der Heilungsprozess relativ kurz und schmerzfrei.

Bei der klassischen LASIK wird der Flap mittels eines mechanischen Mikrokeratoms geschnitten. Es ist allerdings auch bekannt, den Flap mittels geeigneter Laserstrahlung zu schneiden. Diese Variante ist in der Fachwelt üblicherweise unter dem Begriff Femto-LASIK oder Fs-LASIK bekannt, weil dort bisher üblicherweise gepulste Laserstrahlung mit Pulsdauern im Bereich von Femtosekunden eingesetzt wird. Es ist freilich darauf hinzuweisen, dass Gewebeschnitte in der humanen Kornea auch mit kürzeren oder längeren Pulsdauern angebracht werden können, etwa im Atto- oder Pikosekundenbereich. Deshalb wird nachfolgend der Begriff lasergestützte LASIK verwendet, wenn es um eine LASIK-Form geht, bei welcher der Flapschnitt lasertechnisch erzeugt wird.

Die hier offenbarte Erfindung ist grundsätzlich bei verschiedenen Behandlungsformen einsetzbar, bei denen Laserstrahlung in Bezug auf das Auge in definierter Weise zu positionieren ist. Darunter fallen nicht nur die lasergestützte LASIK, sondern beispielsweise auch die lasergestützte Keratoplastik (lamellär oder perforierend), die lasergestützte korneale Lentikelextraktion und weitere Operationsformen, welche die Anbringung intrakornealer Schnitte erfordern.

Lasersysteme, mit denen Schnitte im humanen Auge erzeugt werden können, weisen typischerweise einen sogenannten Applikator auf, der ein für die verwendete Laserstrahlung transparentes Kontaktelement umfasst, welches eine Kontaktfläche zur flächigen Anlage des zu behandelnden Auges bereitstellt. Solche Applikatoren werden oftmals auch als Patienteninterface bezeichnet, weil sie eine (mechanische) Schnittstelle des Lasersystems zum Auge bieten. Der Applikator kann seinerseits lösbar beispielsweise mit einem Fokussierobjektiv des Lasersystems gekoppelt sein. Indem der Applikator so in Eingriff mit dem Auge gebracht wird, dass sich die Augenoberfläche an die Kontaktfläche anschmiegt, kann das Auge gegenüber dem Koordinatensystem der für die räumliche Steuerung des Strahlungsfokus verantwortlichen Komponente des Lasersystems referenziert werden. Auf diese Weise ist eine präzise Schnitterzeugung an der gewünschten Stelle im Auge möglich.

Vor der Durchführung einer der Erzeugung eines Schnitts (oder allgemeiner ausgedrückt einer Schnittfigur) im Auge dienenden Laserbehandlung stellt sich das generelle Problem, dass der Patient mit seinem zu behandelnden Auge gegenüber dem Lasersystem ausgerichtet werden muss. Die Schnittfigur soll in der Regel an einer bestimmten Position im Auge und auch - soweit es sich nicht um eine rotationssymmetrische Figur handelt - in einer bestimmten Orientierung zum Auge erzeugt werden. Für einen Flapschnitt im Rahmen einer LASIK-Behandlung beispielsweise gilt die Maßgabe, dass er dort im Auge erzeugt werden soll, wo später Gewebe ablatiert werden soll, d.h. der Flap muss das zu ablatierende Gebiet überdecken. Zugleich besitzt ein Flapschnitt eine Unsymmetrie in Form des Scharniers. Vor allem wenn das zu ablatierende Gebiet ebenfalls rotationsunsymmetrisch ist, beispielsweise weil ein Astigmatismus behoben werden soll, ist es leicht nachvollziehbar, dass das Flapscharnier in einer bestimmten optimalen Lage gegenüber dem vorgesehenen Ablationsgebiet liegen sollte, um bei kleinstmöglicher Flapgröße dennoch ungehindert die Ablation in allen vorgesehenen Bereichen durchführen zu können. Im Fall des Astigmatismus beispielsweise kann es erwünscht und notwendig sein, das Flapscharnier in bestimmter Weise gegenüber dem astigmatischen Teil der Hornhautoberfläche, d.h. gegenüber der Achse des Astigmatismus, auszurichten. Die erforderliche Ausrichtung des Patientenauges gegenüber dem Lasersystem kann sich daher nicht nur auf die Position, sondern auch auf die Orientierung des Auges relativ zu dem Lasersystem beziehen. Orientierung meint hier ganz generell die Ausrichtung einer ersten Achse, welche eine Ausdehnungsrichtung eines ersten ausgedehnten Objekts kennzeichnet, gegenüber einer zweiten Achse, welche eine Ausdehnungsrichtung eines zweiten ausgedehnten Objekts kennzeichnet, oder gegenüber einem gegebenen Koordinatensystem.

Bisher ist es in der Regel üblich, dass diese Ausrichtung des Patienten gegenüber dem Lasersystem händisch und nach Augenmaß, ggf. unter Zuhilfenahme eines Mikroskops, vom behandelnden Arzt durchgeführt wird. Er versucht dabei üblicherweise, den Applikator möglichst zentrisch in Bezug auf bestimmte Konturen des Auges anzuordnen und ihn in seiner Orientierung in Bezug auf bestimmte Konturen des Auges auszurichten. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Ausrichtung einer Patientenliege, auf welcher der Patient liegt, oder/und durch entsprechende Manövrierung eines den Applikator tragenden Strahlarms des Lasersystems geschehen. Weil der Applikator seinerseits nur in einer bestimmten Orientierung an dem Lasersystem anbringbar ist, bedeutet diese Orientierungsausrichtung des Applikators gegenüber dem Auge zugleich eine Orientierungsausrichtung des Lasersystems als Ganzes gegenüber dem Auge.

Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass die Qualität der Ausrichtung von der Erfahrung und den Fähigkeiten des Arztes abhängt und damit mehr oder weniger starken Schwankungen unterliegen kann. Außerdem erfordert die manuelle Ausrichtung durch den Arzt eine vergleichsweise lange Zeit. Ziel ist es jedoch generell, die gesamte Operationszeit möglichst kurz zu halten, um die Unannehmlichkeiten für den Patienten möglichst gering zu halten. Je länger der Vorgang des Andockens des Auges an den Applikator dauert, weil in dieser Phase der Arzt mühsam die richtige Ausrichtung des Applikators gegenüber dem Auge einstellen und überwachen muss, desto länger dauert die Operation insgesamt.

Eine Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, bei einem für die lasergestützte Anbringung intraokularer Schnitte geeigneten Lasersystem den Andockvorgang eines Applikators des Lasersystems an das Auge zu verkürzen. Erfindungsgemäß sind eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 16 vorgesehen.

Die Vorrichtung ist zum Einsatz in einem lasergestützten augenchirurgischen

Behandlungssystem vorgesehen und umfasst eine erste Bilderfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Bild eines zu behandelnden Auges zu erfassen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Rechneranordnung, die dazu eingerichtet ist, die Durchführung der folgenden Schritte zu bewirken:

(i) durch Bildverarbeitung des ersten Bilds mindestens ein erstes Merkmal des Auges zu erkennen und eine Position und eine Orientierung des ersten Merkmals in einem Koordinatensystem des Behandlungssystems zu ermitteln,

(ii) eine Position und eine Orientierung einer in dem Auge zu erzeugenden Schnittfigur in dem Koordinatensystem des Behandlungssystems abhängig von der ermittelten Position und Orientierung des ersten Merkmals in dem Koordinatensystem sowie abhängig von einer vorab ermittelten relativen Position und Orientierung mindestens eines zweiten Merkmals des Auges gegenüber dem ersten Merkmal zu ermitteln.

Das erste Merkmal kann sich beispielsweise auf eine durch Bilderfassung detektier- bare Augenstruktur wie etwa die Iris, die Pupille, das Pupillenzentrum, den Limbus, eine sklerale Blutgefäßanordnung und/oder eine korneale Dickenverteilung beziehen. Das zweite Merkmal kann sich beispielsweise auf einen astigmatisch verformten Hornhautbereich beziehen, der durch eine Astigmatismusachse repräsentierbar ist. Das zweite Merkmal kann gewünschtenfalls von Eigenschaften des ersten Merkmals abhängen. Beispielsweise ist es vorstellbar, aus einer kornealen Dickenverteilung einen astigmatisch verformten Hornhautbereich zu ermitteln. Dies sind

selbstverständlich nur Beispiele, die keinesfalls beschränkend zu verstehen sind. Es sind auch andere detektierbare Augenmerkmale als erstes bzw. zweites Merkmal vorstellbar. Insbesondere sind mittels optischer Kohärenztomographie (optical coherence tomography, OCT) erfasste Schichtmerkmale des Auges denkbar.

Im Fall einer LASIK-Operation kann präoperativ an einer Diagnosestation beispielsweise ein Irisbild des zu behandelnden Auges erfasst werden und aus dem Irisbild eine geeignete Augenstruktur (z.B. ein bestimmtes sklerales Blutgefäß oder eine korneale Dickenverteilung) als erstes Merkmal erkannt werden. Zugleich können an der Diagnosestation mit einem Keratometer die Topographie der Korneavorderfläche untersucht werden und Keratometerwerte ermittelt werden, welche die Achslage und Stärke eines kornealen Astigmatismus repräsentieren. Zusätzlich oder alternativ kann an der Diagnosestation mittels optischer Kohärenztomographie (optical coherence tomography, OCT) oder mittels einer Scheimpflugmessung eine pachymetrische Aufnahme des Auges gemacht werden, aus der die korneale Dickenverteilung ermittelt wird. Das astigmatische Gebiet der Kornea kann als zweites Merkmal dienen. Soweit die Irisaufnahme, die Keratometrie und die Pachymetrie an der gleichen Diagnosestation vorgenommen werden, ist davon auszugehen, dass das Irisbild in einem bekannten Bezug zu der bei der Keratometrie und/oder Pachymetrie ermittelten Achslage des Astigmatismus liegt. Es können daher

Referenzinformationen ermittelt werden, welche die relative Position und die relative Orientierung des Astigmatismusgebiets gegenüber dem ersten Merkmal

repräsentieren, beispielsweise in vektorieller Form.

Für die eigentliche LASIK-Operation kann der Patient von der Diagnosestation an eine Behandlungsstation verlegt werden, die sich beispielsweise in einem anderen Raum der ärztlichen Praxis befindet. Die LASIK-Operation soll in diesem Beispielfall das Ziel haben, eine durch den oben gemessenen Astigmatismus verursachte Sehschwäche des Auges zu korrigieren. Das bedeutet, dass der Flap so geschnitten werden muss, dass er das Astigmatismusgebiet überdeckt, so dass nach Zurückklappen des Flaps das Astigmatismusgebiet mittels Laserstrahlung ablatierend behandelt werden kann. Hierbei kommt es insbesondere auf eine geeignete relative Lage des Flapscharniers zum Astigmatismusgebiet an. Es sollte insbesondere sichergestellt sein, dass das Flapscharnier außerhalb desjenigen Bereichs liegt, der ablatiert werden müsste, um den Sehfehler zu korrigieren. Das heißt, der Flap muss hinsichtlich seiner Position und Orientierung (ggf. auch hinsichtlich seiner Größe) an die Lage des Astigmatismusgebiets angepasst werden.

Im Fall eines Flaps kann es wünschenswert sein, dass die Schnittfigur einen mit einer Schnittfläche des Flaps in Verbindung stehenden Hilfskanal definiert, der durch einen entsprechenden Hilfsschnitt als Teil der Schnittfigur gebildet wird. Ein solcher

Hilfskanal, der vorzugsweise im Bereich des Flapscharniers mit besagter Schnittfläche des Flaps in Verbindung steht, kann zur Abführung von Gasen dienen, welche bei der photodisruptiven Schnitterzeugung im Augengewebe entstehen. Der Hilfskanal erstreckt sich weg von dem Flap und kann beispielsweise bis mindestens in den Bereich des Limbus des behandelten Auges reichen. An seinem Flap-fernen Ende kann er an der Augenoberfläche austreten oder er kann in der Tiefe des

Augengewebes enden. Beispielsweise kann er bis unter die Bindehaut des Auges reichen oder sich die Sklera des Auges hinein erstrecken.

Um sicherzustellen, dass der Hilfskanal stets die Forderung erfüllt, bis mindestens in den Bereich des Limbus sich zu erstrecken, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Rechneranordnung dazu eingerichtet ist, abhängig von der ermittelten Position und Orientierung zumindest solcher Teile der Schnittfigur, die den Flap definieren, Steuerdaten für die Erzeugung des Hilfskanals derart zu erzeugen, dass sich der Hilfskanal bis mindestens in den Bereich des Limbus des Auges und vorzugsweise sogar bis jenseits des Limbus erstreckt. Dies ermöglicht es, die nötigen Steuerdaten für die Steuerung der Laserstrahlung stets in Anpassung an die ermittelte Position und Orientierung des Flaps, genauer die ermittelte Position und Orientierung derjenigen Elemente der Schnittfigur, die den Flap definieren, zu erzeugen. Dies kann insbesondere eine geeignete Anpassung der Länge des Hilfskanals erfordern, so dass sich dieser sicher bis zum Limbus oder darüber hinaus erstreckt.

Der Hilfskanal kann beispielsweise von einem im wesentlichen ebenen Schnitt gebildet werden. Er kann über seine Länge im wesentlichen gleichbleibende Breite besitzen, kann aber hinsichtlich seiner Breite auch variieren, beispielsweise vom Flap aus in Richtung zu seinem anderen Ende zunehmend breiter oder alternativ zunehmend schmaler werden.

Zweckmäßigerweise wird der Hilfskanal erzeugt, bevor die den Flap definierenden Elemente der Schnittfigur geschnitten werden.

Alternativ zu einem LASIK-Flap kann die Schnittfigur ein zu extrahierendes korneales Lentikel definieren. Durch Extraktion eines geeignet geformten Gewebestücks aus dem Inneren der Kornea kann ebenfalls eine refraktive Korrektur von

Fehlsichtigkeiten des Auges erzielt werden. Weil dieses Gewebestück typischerweise annähernd linsenförmig ist, wird es auch als Lentikel bezeichnet. Da sich die

Geometrie des Lentikels nach der zu behebenden Fehlsichtigkeit des Auges richtet und diese oftmals nicht exakt rotationssymmetrisch ist, sondern beispielsweise einen Astigmatismus beinhaltet, eignet sich auch die korneale Lentikelextraktion zur Anwendung der Erfindung, indem die das Lentikel definierende Schnittfigur hinsichtlich Position und Orientierung, ggf. auch hinsichtlich Form oder/und Größe, an einem geeigneten zweiten Merkmal, etwa einem astigmatisch verformten

Hornhautbereich, ausgerichtet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Position, Orientierung und/oder Größe der Lentikel-Schnittfigur an der - bildtechnisch erfassten - Lage des Pupillenzentrums des Auges und/oder der kornealen

Dickenverteilung des Auges ausgerichtet werden.

An der Behandlungsstation kann das zu behandelnde Auge des Patienten in Kontakt mit einem Applikator des Lasersystems gebracht werden, so dass das Auge gegenüber dem Applikator fixiert ist. Mittels einer Kamera des Lasersystems kann sodann ein Bild des Auges erfasst werden, wobei ein Rechner des Lasersystems mittels geeigneter Bildverarbeitungssoftware dieses Bild auswerten und darin das erste Merkmal, etwa ein bestimmtes sklerales Blutgefäß oder eine korneale

Dickenverteilung, erkennen kann. Sobald das erste Merkmal erkannt ist, kann der Rechner die Position und Orientierung dieses Merkmals in einem Koordinatensystem des Lasersystems ermitteln. Anhand der erwähnten Referenzinformationen kann der Rechner sodann die Position und Orientierung des zweiten Merkmals in dem

Koordinatensystem des Lasersystems ermitteln. Basierend auf der so erworbenen Kenntnis über die Position und Orientierung des zweiten Merkmals

(Astigmatismusgebiet) in dem Koordinatensystem des Lasersystems kann der Rechner daraufhin eine geeignete Schnittfigur für den Flap und ggf. den Hilfskanal bestimmen. Insbesondere kann er die Position und Orientierung des Flapscharniers in dem Koordinatensystem des Lasersystems geeignet festlegen und er kann auch eine geeignete Form oder/und Größe des Flaps bestimmen.

Weil bei dieser Vorgehensweise kein händisches Ausrichten des Patientenauges gegenüber dem Lasersystem durch den Operateur erforderlich ist, sondern stattdessen die Position und Orientierung der Schnittfigur rechnergestützt in

automatischer Weise angepasst werden können, kann die Phase vom Andocken des Applikators an das Auge bis zum tatsächlichen Beginn des Schneidvorgangs der Schnittfigur kurz gehalten werden. Dies verringert die für den Patienten mit der Operation verbundenen Unannehmlichkeiten.

Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung beispielsweise bei LASIK-Operationen Anwendung finden. Hierfür kann die Schnittfigur einen kornealen Flap mit einem Flapscharnier und ggf. einem als Gasentlüftungskanal dienenden Hilfskanal definieren. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Rechneranordnung dazu eingerichtet sein, die Position und Orientierung eines das Fiapscharnier definierenden Figurelements der Schnittfigur abhängig von der Position und Orientierung des ersten Merkmals in dem Koordinatensystem des Behandlungssystems sowie abhängig von der relativen Position und Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal zu ermitteln.

Soweit das mindestens eine zweite Merkmal einen astigmatisch gekrümmten Hornhautbereich umfasst, kann die Rechneranordnung dazu eingerichtet sein, die Position und Orientierung der Schnittfigur unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Soll- Lagebedingung zwischen dem Flap und dem astigmatisch gekrümmten Hornhautbereich zu ermitteln.

Beispielsweise kann dem Fiapscharnier eine Scharnierachse zugeordnet sein und es kann dem astigmatisch gekrümmten Hornhautbereich eine Astigmatismusachse zugeordnet sein. Die Rechneranordnung kann dann dazu eingerichtet sein, die Position und Orientierung der Schnittfigur unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Soll- Lagebedingung zwischen der Scharnierachse und der Astigmatismusachse zu ermitteln. Diese Soll-Lagebedingung zwischen der Scharnierachse und der Astigmatismusachse kann beispielsweise eine zueinander im wesentlichen senkrechte Lage der beiden Achsen vorgeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein Diagnosegerät mit einer zweiten Bilderfassungseinheit zur Erfassung eines zweiten Bilds des zu behandelnden Auges umfassen. Dieses Diagnosegerät kann dazu eingerichtet sein, in dem zweiten Bild durch Bildverarbeitung das mindestens eine Merkmal zu erkennen und Merkmalsinformationen betreffend eine Position und Orientierung jedes der beiden Merkmale zu erzeugen. Daten hinsichtlich Position und Orientierung des zweiten Merkmals kann das Diagnosegerät beispielsweise anhand von topographischen Messungen der Korneavorderfläche und/oder -rückfläche mittels eines Keratometers oder anhand einer Messung der kornealen Dickenverteilung mittels optischer

Kohärenztomographie (OCT) oder einer mittels einer Scheimpflug-Kamera gewinnen. Die Rechneranordnung oder schon das Diagnosegerät selbst kann dazu eingerichtet sein, auf Grundlage der Merkmalsinformationen die relative Position und Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal zu ermitteln.

Es ist vorstellbar, dass das Diagnosegerät und die erste Bilderfassungseinheit verschiedenen Arbeitsstationen in einer ärztlichen Praxis zugeordnet sind.

Dem Diagnosegerät kann eine Datenbank zugeordnet sein, um darin die Merkmalsinformationen oder/und hiervon abgeleitete Informationen in Zuordnung zu Patien- tenkenninformationen abzulegen. Die Rechneranordnung kann dabei Zugang zu der Datenbank besitzen, so dass sie anhand der Merkmalsinformationen die relative Position und Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal ermitteln kann. Es ist gleichermaßen vorstellbar, dass das Diagnosegerät selbst dazu eingerichtet ist, die relative Position und Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal anhand der Merkmalsinformationen zu ermitteln. In diesem Fall kann eine Ausgestaltung vorgesehen sein, bei welcher das Diagnosegerät entsprechende Informationen über die relative Position und Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal in einer Datenbank ablegt, auf welche die Rechneranordnung zugreifen kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Rechneranordnung dazu eingerichtet sein, eine bildliche Darstellung der Schnittfigur zu bewirken, welche die ermittelte Position und Orientierung der Schnittfigur in Relation zu dem ersten Merkmal oder/und dem zweiten Merkmal oder/und einem zu ablatierenden Korneabereich veranschaulicht. Die bildliche Darstellung ermöglicht es einem Operateur, vor Operationsbeginn anhand der eigenen Anschauung zu überprüfen, ob die von der Rechneranordnung vorgeschlagene Position und Orientierung der Schnittfigur im konkreten Fall geeignet ist. Beispielsweise kann die Rechneranordnung dazu eingerichtet sein, die bildliche Darstellung auf einem Monitor oder/und durch Einblendung in einen Beobachtungsstrahlengang eines Operationsmikroskops zu bewirken.

Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass der Operateur mit dem Vorschlag für die Position und Orientierung der Schnittfigur nicht einverstanden ist und Modifikationen vornehmen möchte. Zu diesem Zweck kann die Rechneranordnung dazu eingerichtet sein, die ermittelte Position oder/und Orientierung der Schnittfigur nach Maßgabe einer Benutzereingabe zu modifizieren und die bildliche Darstellung der Schnittfigur gemäß der modifizierten Position oder/und Orientierung zu modifizieren.

Es ist vorteilhaft, wenn die Rechneranordnung dazu eingerichtet ist, eine benutzer- seitig eingegebene Bestätigung für die Position und die Orientierung der Schnittfigur zu empfangen und abhängig vom Empfang dieser Bestätigung Steuerdaten für eine Lasereinrichtung zu erzeugen und die Lasereinrichtung nach Maßgabe dieser Steuerdaten zur Erzeugung der Schnittfigur in dem Auge zu steuern.

Das erste Merkmal oder/und das zweite Merkmal können, jedenfalls was die Ermittlung ihrer Position und Orientierung anbelangt, beispielsweise jeweils durch mehrere (beispielsweise zwei oder drei) Punkte repräsentiert werden, die man auch als Pixel oder Vektor bezeichnen kann. Beide Merkmale sind vorzugsweise nicht-punktförmige, wiedererkennbare Objekte/Strukturen, die eine Strecke oder eine Fläche in einem kameratechnisch, topographisch oder anderweitig erzeugten Bild aufspannen und beispielsweise eine Vorzugsausdehnung besitzen. Jedes Pixel eines solchen Bilds kann beispielsweise durch zwei oder drei Koordinatenwerte und/oder durch

mindestens einen Grauwert oder einen Farbwert definiert sein.

Die Merkmalsinformationen können beispielsweise für das erste und das zweite Merkmal jeweils einen Datensatz umfassen, der eine Mehrzahl (beispielsweise drei) charakteristischer Punkte des ersten bzw. des zweiten Merkmals in einem beliebigen Koordinatensystem beschreibt. Die Punkte des ersten Merkmals können dabei durch drei Vektoren dargestellt sein, wobei zwei relative Vektoren zwischen einem ersten und einem zweiten dieser charakteristischen Punkte sowie zwischen dem ersten und einem dritten der charakteristischen Punkte zwei linear unabhängige Koordinatenvektoren darstellen können, die ein augeninternes Koordinatensystem des Auges aufspannen und als dessen Repräsentanten dienen können. Jeder charakteristische Punkt des zweiten Merkmals kann durch die Position des ersten charakteristischen Punkts des ersten Merkmals und durch eine Linearkombination der beiden erwähnten Koordinatenvektoren eindeutig innerhalb des augeninternen Koordinatensystems festgelegt werden. Dies ermöglicht es, die Positionen der charakteristischen Punkte des zweiten Merkmals auf das durch das erste Merkmal definierte, augeninterne Koordinatensystem des Auges zu referenzieren. Somit ist es möglich, eine relative Position sowie eine relative Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal eindeutig festzulegen. An der Behandlungsstation genügt es, wenn in dem von der ersten Bilderfassungseinheit erfassten Bild lediglich das erste Merkmal erkannt und dessen Position und Orientierung in einem gegebenen Koordinatensystem des Behandlungssystems ermittelt werden. Vorab gewonnene Informationen über die relative Position und Orientierung des zweiten Merkmals gegenüber dem ersten Merkmal erlauben es dann der Rechneranordnung, die Position und Orientierung des zweiten Merkmals in dem Koordinatensystem des Behandlungssystems eindeutig zu ermitteln, ohne dabei das zweite Merkmal selbst erkennen zu müssen. Die Merkmalsinformationen erlauben es mithin, die Position und Orientierung des zweiten Merkmals in dem Koordinatensystem des Behandlungssystems rein rechnerisch zu bestimmen, ohne eine besondere Bilderfassung (etwa mit einer Kamera oder einem

Topographiemessgerät) für das zweite Merkmal an der Behandlungsstation durchführen zu müssen. Dies führt zu einem Zeitgewinn bei der operativen

Behandlung, da die Erkennung des zweiten Merkmals im Rahmen einer

Voruntersuchung an einer Diagnosestation stattfinden kann, bei der Behandlung selbst eine solche Erkennung aber nicht erforderlich ist.

Vorteilhafterweise werden die Position und Orientierung (gewünschtenfalls auch die geometrische Form oder/und die Größe) der Schnittfigur von der Rechneranordnung abhängig von der ermittelten Position und Orientierung des zweiten Merkmals in dem Koordinatensystem des Behandlungssystems geeignet bestimmt, damit mittels der Schnittfigur direkt (z.B. bei einer intrakornealen Lentikelextraktion oder einer Keratoplastik) oder indirekt (etwa bei einer lasergestützten LASIK-Behandlung) eine Behandlung zu ermöglichen, die eine mit dem zweiten Merkmal verbundene

Sehschwäche erfolgreich korrigiert.

Die Rechneranordnung kann dazu eingerichtet sein, die Position und Orientierung (gegebenenfalls auch die Form oder/und Größe) der Schnittfigur derart zu ermitteln, dass im Fall einer Flaperzeugung ein kürzester Abstand der Scharnierachse des Flapscharniers von einem Zentrum des Auges einen vorgegebenen, von Null verschiedenen Wert aufweist. Dieser kürzeste Abstand bzw. dessen vorgegebener Wert kann an die geometrische Form einer Ablationszone angepasst sein, in welcher eine korneale Ablation von Augengewebe durchgeführt werden soll. Das Zentrum des Auges kann beispielsweise durch das Pupillenzentrum oder durch eine andere Struk- tur des Auges definiert sein bzw. auf eine solche Struktur referenziert sein und von der Rechneranordnung aus dem von der ersten Bilderfassungseinheit erfassten ersten Bild ermittelt werden.

Das Diagnosegerät kann mit einem Kamerasystem zur Erfassung des zweiten Bilds sowie mit einer Topographiemesseinrichtung ausgestattet sein, die es erlaubt, die Topographie der Kornea zu ermitteln und anhand der so ermittelten Topographiedaten die Position und Orientierung eines bestimmten Hornhautbereichs, etwa eines astigmatisch verformten Hornhautbereichs, zu bestimmen. Die Position und Orientierung dieses Hornhautbereichs (zweites Merkmal) können dabei vorteilhafterweise auf ein augeninternes Koordinatensystem referenziert werden, welches durch das erste Merkmal des Auges definiert ist. Dieses erste Merkmal kann anhand der Bilder des Kamerasystems erkannt und positions- und orientierungsmäßig erfasst werden.

Die bildliche Darstellung der Schnittfigur gemäß ihrer ermittelten Position und Orientierung (und gegebenenfalls ihrer ermittelten Form und Größe) kann beispielsweise die Umrisskontur eines Flaps (d.h. Flapscharnier und Flaprand) veranschaulichen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die bildliche Darstellung nicht nur die Schnittfigur oder jedenfalls relevante Teile der Schnittfigur veranschaulicht, sondern auch das zweite Merkmal. Eine solche Veranschaulichung des zweiten Merkmals kann beispielsweise im Fall eines astigmatisch verformten Hornhautbereichs durch eine linienhafte Darstellung der Umrisskontur des astigmatischen Bereichs oder/und durch eine Darstellung einer Astigmatismusachse bewirkt werden. Dies ermöglicht dem Operateur eine besonders einfache Überprüfung, ob die von der Rechneranordnung ermittelte Schnittfigur angesichts der Lage des astigmatischen Hornhautbereichs (oder allgemein: angesichts der Lage des zweiten Merkmals) geeignet ist. Die bildliche Darstellung kann beispielsweise in ein Bild des Auges eingeblendet werden, wobei dieses Bild eines sein kann, das von einer Kamera an der Behandlungsstation aufgenommen wird, oder es kann eines sein, das der Operateur durch ein Operationsmikroskop sieht. Im ersteren Fall ist eine Visualisierung der bildlichen Darstellung auf einem Monitor zweckmäßig, im letzteren Fall kann die bildliche Darstellung durch eine geeignete Einblendeinrichtung (nach Art eines Head-Up-Displays, HUD) in den Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops eingeblendet werden.

Es kann eine Eingabevorrichtung vorgesehen sein, über welche der Operateur oder ein Assistent durch manuelle Eingabe die zuvor von der Rechneranordnung ermittelte Schnittfigur modifizieren kann. Zweckmäßigerweise wird eine solche Modifikation der Schnittfigur in der bildlichen Darstellung derselben reflektiert, d.h. die bildliche Darstellung wird angepasst, sobald der Benutzer über die Eingabevorrichtung Modifikationen der Schnittfigur vornimmt. Die von der Rechneranordnung ermittelte Position und Orientierung der Schnittfigur kann mithin vom Operateur als Vorschlag

aufgefasst werden, den er nach eigenem Wunsch modifizieren kann. Eine Freigabe des Lasersystems zur Erzeugung der Schnittfigur kann dabei eine

Bestätigungseingabe seitens des Operateurs erfordern, gleichgültig ob der Operateur den Vorschlag der Rechneranordnung unmittelbar übernehmen möchte oder ob er zuvor noch Modifikationen anbringen möchte. Die vom Operateur vornehmbaren Modifikationen können sich nicht nur auf die Position und Orientierung der

Schnittfigur beziehen, es kann darüber hinaus denkbar sein, dass der Operateur über die Eingabevorrichtung auch die geometrische Form oder/und die Größe der

Schnittfigur individuell modifizieren kann.

Vorstehend wurde ein astigmatisch verformter Hornhautbereich als Beispiel für ein zweites Merkmal im Sinne der Erfindung angegeben. Es versteht sich, dass andere Strukturen oder Bereiche des Auges als zweites Merkmal dienen können, etwa ein Katarakt in der humanen Linse, falls die Erfindung im Rahmen einer Katarakt-Operation eingesetzt werden soll, bei der die Schnittfigur eine lasertechnisch zu erzeugende Inzision in der humanen Linse und/oder dem Kapselsack umfassen soll, die etwa als Zugang zur Linse dient. Insoweit ist die Erfindung keineswegs auf korneale Schnittfiguren beschränkt und auch nicht auf korneale Merkmale beschränkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert, von denen

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer Vorrichtung für ein augenchirurgisches

Behandlungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines von einer Bilderfassungseinheit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erzeugten Bildes zeigt, in das mehrere von einer Rechneranordnung der Vorrichtung erzeugte Abbildungen eingeblendet sind, Fig. 2b eine schematische Darstellung eines von einem Diagnosegerät der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erzeugten Diagnosebildes zeigt,

Fig. 3 eine Übersichtsdarstellung eines Verfahrens für eine augenchirurgische

Behandlung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 4 eine weitere Darstellung eines von einem Diagnosegerät der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erzeugten Diagnosebilds zeigt,

Fig. 5 eine weitere Darstellung eines von einer Bilderfassungseinheit der in

Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erzeugten Bilds zeigt, in das mehrere von einer Rechneranordnung der Vorrichtung erzeugte Abbildungen eingeblendet sind,

Fig. 6 eine Darstellung eines von einem Diagnosegerät der in Fig. 1

dargestellten Vorrichtung erzeugten Schnittprofils zur Erzeugung eines Diagnosebildes zeigt,

Fig. 7 eine Darstellung eines von einer Bilderfassungseinheit der in Fig. 1

dargestellten Vorrichtung erzeugten Schnittprofils zur Erzeugung eines Bilds zeigt, und

Fig. 8 eine weitere Darstellung eines von einem Diagnosegerät der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erzeugten Diagnosebilds zeigt.

In Fig. 1 sind schematisch Komponenten eines lasergestützten augenchirurgischen Behandlungssystems 10 dargestellt. Dieses Behandlungssystem 10 umfasst einen Laser 12, welcher einen Laserstrahl 14 aus kurzpulsiger Laserstrahlung, beispielsweise mit Pulsdauern im Bereich von Atto-, Femto- oder Pikosekunden, bereitstellt. Der Laserstrahl 14 wird über weiter unten näher beschriebene Mittel zur Strahlführung und -formung auf ein zu behandelndes humanes Auge 16 gerichtet. Das Auge 16 wird mit Hilfe eines Applikators 18 in einem x^y^z'-Koordinatensystem S' des Behandlungssystems 10 fixiert. Der Applikator 18 umfasst ein hier beispielhaft als planparallele Applanationsplatte dargestelltes, für die Laserstrahlung transparentes Kontaktelement 20, das beispielsweise gegen das Auge 16 gedrückt wird, so dass sich das Auge 16 mit seiner Vorderfläche an das Kontaktelement 20 anschmiegt. Der Applikator 18 umfasst ferner einen Trägerkörper 21 für das Kontaktelement 20, wobei der Trägerkörper 21 hier beispielhaft als ein sich konisch erweiternder Hülsenkörper dargestellt ist, der im Bereich seines breiteren Hülsenendes lösbar an ein nicht näher dargestelltes Fokussierobjektiv ankoppelbar ist.

Der Laserstrahl 14 wird über mehrere Spiegel 22, 24, 26 in das erwähnte Fokussierobjektiv (beispielsweise ein F-Theta-Objektiv) gerichtet. Im gezeigten Beispielfall sind die Spiegel 22, 24 um zueinander senkrechte Kippachsen schwenkbar, so dass durch entsprechende Ansteuerung der Spiegel 22, 24 der Fokusort des Laserstrahls 14 in der x',y'-Ebene (d.h. transversal zur Strahlausbreitungsrichtung am Auge 16) verstellt werden kann. Zur longitudinalen Ortssteuerung des Fokusorts (d.h. in z'-Rich- tung) kann beispielsweise eine längs des Strahlengangs des Laserstrahls 14

verstellbare Linse, eine brechkraftvariable Linse oder ein adaptiv-optischer Spiegel (adaptive optical mirror, ao-mirror) vorgesehen sein (nicht näher dargestellt), mit der/dem sich die Divergenz des Laserstrahls 14 und damit die z'-Position des

Strahlfokus beeinflussen lässt. Der Spiegel 26 ist im gezeigten Beispielfall als unbeweglicher, dichroitischer Umlenkspiegel ausgebildet.

Als Steuereinheit des Behandlungssystems 10 dient eine programmgesteuerte

Rechneranordnung 28 mit einem Datenspeicher 30, einem Scan-Softwaremodul 32 für die zeitabhängige Ortssteuerung des Strahlungsfokus des Laserstrahls 14 in dem Koordinatensystem S' des Behandlungssystems 10 und einem Bildverarbeitungs- Softwaremodul 34.

Eine erste Bilderfassungseinheit 36 ist hinter dem dichroitischen Spiegel 26 angeordnet. Bei der Bilderfassungseinheit 36 handelt es sich beispielsweise um eine digitale CCD-Kamera, eine OCT-Bilderfassungseinheit und/oder eine Scheimpflug- Bilderfassungseinheit mit jeweils geeigneter Abbildungsoptik. Der

Bilderfassungseinheit 36 ist eine Grünlichtquelle 38 zugeordnet, welche grünes Licht auf das Auge 16 wirft. Die Bilderfassungseinheit 36 erfasst ein zweidimensionales ( ^χ '- y'-Ebene im Koordinatensystem S^, digitales und maßstabsgetreues Bild 39 (vgl. Fig. 2a und Fig. 5) des Auges 16. Das in Fig. 2a und Fig. 5 gezeigte Bild 39 ist eine Draufsicht auf das Auge 16. Das Bild 39 umfasst mindestens eine Abbildung mindestens eines ersten Merkmals des Auges 16. Im Bild 39 in Fig. 2a sind als beispielhafte Merkmale sklerale Blutgefäße 40', 40a' der Sklera 4Γ, die Iris 42' mit Strukturmerkmalen 44a', 44b', der Limbus 46' mit einem Strukturmerkmal 48' und der Pupillenrand 50' mit einem Strukturmerkmal 52' gezeigt. Im Bild 39 in Fig. 5 sind als beispielhafte Merkmale, die Iris 42' mit einem Strukturmerkmal 44a', der Limbus 46' und der Pupillenrand 50' mit dem Pupillenzentrum 5Γ gezeigt. Im Folgenden wird beispielhaft davon ausgegangen, dass das sklerale Blutgefäß 40' als erstes Merkmal verwendet wird.

Die Bilderfassungseinheit 36 liefert Bilddaten, welche das Bild 39 repräsentieren, an die Rechneranordnung 28. Das Bildverarbeitungs-Softwaremodul 34 verarbeitet diese Bilddaten und wertet sie in noch zu erläuternder Weise aus.

In dem Speicher 30 können diagnostisch ermittelte Referenzdaten vorab gespeichert werden. Zur Ermittlung der Referenzdaten ist im gezeigten Beispielfall der Fig. 1 ein Diagnosegerät 54 vorgesehen, das eine zweite Bilderfassungseinheit 56 umfasst, mittels der in einer zeitlich vor der Laserbehandlung stattfindenden Voruntersuchung des Auges 16 ein zweidimensionales, digitales und maßstabsgetreues Diagnosebild 55 (vgl. Fig. 2b, Fig. 4 und Fig. 8) des zu behandelnden Auges 16 in einem x,y,z- Koordinatensystem S des Diagnosegeräts erfasst werden kann. Wie beispielsweise in Fig. 4 und Fig. 6 zu erkennen ist, ist das Auge 16 während der Voruntersuchung nicht durch externe Einwirkung belastet oder deformiert, so dass der Innendruck des Auges 16 seinen natürlichen Wert aufweist. Die Bilderfassungseinheit 56 umfasst beispielsweise eine digitale Kamera sowie einen Topographen (Ophthalmometer, Keratometer oder Videokeratograph), der dazu eingerichtet ist, eine Topographie der Kornea des Auges 16 zu erfassen und daraus jedem Bildpunkt des Diagnosebildes 55 einen Krümmungswert zuzuordnen, der für eine Oberflächenkrümmung der Kornea an einer dem Bildpunkt entsprechenden lateralen Position der Kornea repräsentativ ist. Die von der Kamera und dem Topographen erfassten Daten fließen gemeinsam in das Diagnosebild 55 ein.

Das Diagnosebild 55 gemäß Fig. 2b, Fig. 4 und Fig. 8 ist eine z-Draufsicht auf das Auge 16. Auch das Diagnosebild 55 (Fig. 2b) enthält Abbildungen derselben

Strukturen, die auch im Bild 39 (Fig. 2a) zu sehen sind. Diese Strukturen sind in Fig. 2b mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 2a, jedoch ohne Zusatzstrich. Daher enthält das Diagnosebild 55 gemäß Fig. 2b eine Skleraabbildung 41, sklerale Blutgefäßabbildungen 40, 40a, eine Irisabbildung 42 mit Strukturmerkmalen 44a, 44b, eine Limbusabbildung 46 mit einem Strukturmerkmal 48 sowie eine Abbildung des Pupillenrands 50 mit einem Strukturmerkmal 52. Zum Zwecke der besseren Erkennung der augeninternen Merkmale weist das Diagnosegerät 54 eine Grünlichtquelle 58 auf. Ferner umfasst das Diagnosegerät 54 eine Bildverarbeitungseinheit 60, welche zwei bestimmte ausgewählte Merkmale des Auges 16 anhand der von der Bilderfassungseinheit 56 gelieferten Daten erkennen kann. Als erstes Merkmal dient im vorliegenden Beispiel das sklerale Blutgefäß 40. Als zweites Merkmal dient ein astigmatisch gekrümmter Hornhautbereich 64, der durch zwei sich in Fig. 2b in der Pupillenmitte kreuzende Astigmatismusachsen 64a, 64b gekennzeichnet ist.

Die Bildverarbeitungseinheit 60 ist dazu eingerichtet, das erste Merkmal 40 im

Diagnosebild 55 durch drei charakteristische, nicht auf einer gemeinsamen Gerade liegende Punkte Ri, R ₂ , R3 des ersten Merkmals 40 zu erkennen. Die drei Punkte Ri, R ₂ , R3 stellen im vorliegenden Beispiel die Enden von drei sich von einem zentralen Punkt erstreckenden Adern des skleralen Blutgefäßes 40 dar. Die Positionen der Punkte R R ₂ , R3 werden in dem Koordinatensystem S des Diagnosegeräts 54 ermittelt und durch drei entsprechende Vektoren Ri, R ₂ , R ₃ eindeutig festgelegt (Vektoren sind hier durch Fettsetzung dargestellt).

Die Position des ersten Merkmals 40 ist im Koordinatensystem S durch die Vektoren Ri, R2, R3 eindeutig festgelegt. Ebenso ist die Orientierung des ersten Merkmals 40 im Koordinatensystem S durch die Vektoren Ri, R ₂ , R ₃ oder durch zwei der drei Relatiwektoren R ₂ -Ri, R3-Ri, R3-R2 eindeutig festgelegt. Beispielsweise sind dies die zwei Vektoren r ₁₂ und ri3, wobei

Γ12 = R2 - Ri

r13 = 3 ~ Rl

Auch die Größe und die Form des ersten Merkmals werden durch die Punkte Ri, R2, R ₃ eindeutig charakterisiert. Da die Punkte Ri, R2, R3 nicht auf einer Gerade liegen, sind die Vektoren r _i2 und r ₁₃ linear unabhängig und spannen im Diagnosebild 55 ein augeninternes und für das Auge 16 individuelles Koordinatensystem auf.

Die Bildverarbeitungseinheit 60 ist ferner dazu eingerichtet, das zweite Merkmal 64 im Diagnosebild 55 durch drei charakteristische, gleichermaßen nicht auf einer Gerade liegende Punkte Pi, P ₂ , P3 zu erkennen und diese drei Punkte Pi, P2, P3 durch drei entsprechende Vektoren Pi, P ₂ , P3 in dem durch die Vektoren ri ₂ und r ₁₃ aufgespannten augeninternen Koordinatensystem darzustellen. Wie in Fig. 2b zu erken- nen ist, liegen die Punkte Pi und P ₂ beispielhaft auf einer der beiden

Astigmatismusachsen 64a, 64b. Das Diagnosegerät kann so die Position, die Orientierung, die Größe und die Form des zweiten Merkmals 64 anhand der Bestimmung der Koeffizienten a _1; a ₂ , a ₃ , i, b ₂ , b3 in

P ₃ = a ₃ x r ₁₂ + b ₃ x r ₁₃ ermitteln.

Die Punkte Pi, P ₂ , P ₃ des zweiten Merkmals 64 sind folglich auf das durch das erste Merkmal 40 definierte Koordinatensystem, dessen Ursprung der Punkt Ri bildet, referenziert. Die Koeffizienten ai, a ₂ , a ₃ , bi, b ₂ , b ₃ sind für das Auge 16 individuell und unabhängig von der Wahl des Koordinatensystems S. Die Koeffizienten ai, a ₂ , a ₃ , bi, b ₂ , b ₃ können gemeinsam mit digitalen Bilddaten des Diagnosebilds 55 und mit Informationen, aus denen hervorgeht, welches das erste Merkmal 40 ist, auf das das zweite Merkmal 64 referenziert ist, in einer Datenbank 62 als Referenzdaten abgespeichert werden. In Fig. 1 ist die Datenbank 62 in das Diagnosegerät 54 integriert. Die Datenbank kann aber auch geräteunabhängig bzw. geräteextern ausgebildet sein, also etwa als online Datenbank, als mobiler Datenträger (Diskette, CD, DVD, USB-Stick, memory-card, ...) usw.

Für die Laserbehandlung des Auges 16, bei der durch Aneinanderreihung von Photo- disruptionen eine Schnittfigur lasertechnisch im Auge 16 erzeugt werden soll, werden die Referenzdaten aus der Datenbank 62 ausgelesen und an die Rechneranordnung 28 übermittelt. Die in Fig. 1 gestrichelte eingezeichnete Trennlinie 65 soll verdeutlichen, dass die Behandlungsstation, an der sich die der Laser 12, die Rechneranordnung 28 und die Bilderfassungseinheit 36 befinden, räumlich getrennt von der Diagnosestation mit dem Diagnosegerät 54 sein kann und dass die Ermittlung der Referenzdaten zeitlich vor der Laserbehandlung des Auges 16 stattfindet.

Das Bildverarbeitungs-Softwaremodul 34 der Rechneranordnung 28 hat Zugriff auf die Datenbank 62, liest die dort gespeicherten Referenzdaten des betreffenden Patienten und ermittelt anhand der Referenzdaten, woran das erste Merkmal 40' zu erkennen ist. Anschließend ermittelt das Bildverarbeitungs-Softwaremodul 34 aus dem von der Bilderfassungseinheit 36 erfassten Bild 39 gemäß Fig. 2a die Positionen der entsprechenden charakteristischen Punkte Ri', R ₂ ', R3' des ersten Merkmals 40' im Koordinatensystem S' anhand von Koeffizienten Ci, c ₂ , C3, di, d ₂ , d ₃ , wobei folgendes gilt:

R ₂ ' = c ₂ x x' + d ₂ x y'

R ₃ ' = c ₃ x x' + d ₃ x y'

Das Koordinatensystem S' wird durch drei Vektoren x', y', z' aufgespannt, wobei z' parallel zur Richtung des Laserstrahls 14 verläuft und somit im zweidimensionalen Bild 39 nicht erfasst wird. Aus den Koeffizienten c _lf c ₂ , c ₃ , di, d ₂ , d ₃ ermittelt die Bildverarbeitungseinheit 34 nun die Darstellung von Relatiwektoren r ₁₂ ', ri ₃ ' gemäß

r ₁₃ ' = R ₃ ' - Ri'

Die Rechneranordnung 28 kann daraus die relativen Positionen der Punkte Pi', P ₂ ', P ₃ ' gegenüber den Punkten Ri', R ₂ ', R ₃ ' mittels

Pi' = ai x r ₁₂ ' + bi x r _i3 ' + Ri'

P ₂ ' = a ₂ x r ₁₂ ' + b ₂ x ri ₃ ' + Ri'

P ₃ ' = a ₃ x r ₁₂ ' + b ₃ x r ₁₃ ' + Ri' berechnen, wobei dies in Abhängigkeit der vorab durch das Diagnosegerät 54 ermittelten und in den Referenzdaten enthaltenen Koeffizienten ai, a ₂ , a ₃ , bi, b ₂ , b ₃ er ^¬ folgt.

Die Rechneranordnung 28 kann somit die Positionen der das zweite Merkmal 64' charakterisierenden Punkte Pi', Ρ ₂ ', P ₃ ' und damit die Position und die Orientierung des zweiten Merkmals 64' im Koordinatensystem S' des Behandlungssystems 10 ermitteln, ohne dabei das zweite Merkmal 64' selbst in dem von der Bilderfassungs ^¬ einheit 36 erfassten Bilddaten direkt erkennen zu müssen. Auch die Größe und die Form des zweiten Merkmals 64' im Koordinatensystem S' können automatisch ermittelt werden, da das Bild 39 und das Diagnosebild 55 maßstabsgetreue Abbildungen des Auges 16 sind und anhand der Größe des ersten Merkmals 40, 40' im Bild 39 3313

- 20 - bzw. im Diagnosebild 55 eine Maßstabsanpassung (Zooming) durch die Rechneranordnung 28 vorgenommen werden kann.

Die Rechneranordnung 28 kann aus der relativen Lage der Vektoren r^, gegenüber Γι ₂ ', Γι ₃ ' auch einen Drehwinkel ermitteln, mit dem das Koordinatensystem S gegenüber dem Koordinatensystem S' bezüglich der z- bzw. z'-Achse verdreht ist. Beliebige Orientierungen des Auges 16 in der x' -y -Ebene (etwa durch Verdrehungen des Auges 16 um die z'-Achse) können so von der Rechneranordnung 28 erkannt und von dem Behandlungssystem 10 in die Bestimmung der Position Orientierung, Größe und Form der Schnittfigur einbezogen werden, ohne dass dies von einem Arzt oder Chirurgen manuell vorgenommen werden müsste.

Auf Grundlage der für die Positionen Ρι', P ₂ ', P3' und der daraus festgelegten Orientierung Ρι'-Ρ ₂ ', P3 -P2', P2 -P1', Größe und Form des zweiten Merkmals 64' im Koor ^¬ dinatensystems S' berechnet das Scan-Softwaremodul 32 automatisch eine im Auge 16 zu erzeugende Schnittfigur 66'. Die Schnittfigur 66' definiert in gezeigten Beispielfall einen kornealen Flap mit einem durch eine Schamierachse Qi'-Q ₂ ' repräsentierten Scharnier 68' (in der Fachterminologie oft mit dem englischen Begriff "hinge" bezeichnet). Zusätzlich umfasst die Schnittfigur 66' ferner einen Hilfsschnitt 71'.

Der Hilfsschnitt bildet einen Entgasungskanal, durch den Operationsgase, die bei der photodisruptiven Bearbeitung des Augengewebes entstehen, abgeführt werden können. Ein Eindringen solcher Gase in kritische Gewebebereiche des Auges kann so vermieden werden. Es wird bevorzugt zuerst der Hilfsschnitt erzeugt, erst danach wird der Flap geschnitten.

Nach Schneiden des Flaps wird dieser am Hinge 68' hängend zur Seite geklappt, um Korneagewebe (Stroma) freizulegen, welches dann in einem Ablationsgebiet 70' nach Maßgabe eines vorab ermittelten Ablationsprofils mit einem nicht näher dargestellten Excimerlaser des Behandlungssystems 10 bearbeitet wird, um die durch das zweite Merkmal 64' (also den astigmatisch gekrümmten Hornhautbereich) verursachte Sehschwäche des Auges 16 (also den Astigmatismus des Auges 16) zu korrigieren. Die Schnittfigur 66' wird in ihrer Position, Orientierung, Größe und Form durch das Scan-Softwaremodul 32 an die Position, Orientierung, Größe und Form des zweiten Merkmals 64' angepasst. Die Positionen der Punkte Qi', Q ₂ ' werden berechnet durch

Q ₂ ' u ₂ x Pi' + v ₂ x P ₂ ',

Q ₃ ' u ₃ x Pi' + v ₃ x P ₂ '.

Die Koordinaten ui, u ₂ , u ₃ , vi, v ₂ , v ₃ sind behandlungsspezifisch und an die durch das zweite Merkmal 64' charakterisierte Sehschwäche angepasst. Die Koordinaten ui, u ₂ , u ₃ , vi, v ₂ , v ₃ werden beispielsweise so angepasst, dass die Scharnierachse Qi'-Q ₂ ' des Hinges senkrecht zu der Astigmatismusachse Ρι'-Ρ ₂ ' orientiert ist, die Punkte Qi' und Q ₂ ' den gleichen Abstand zur Astigmatismusachse Pi V haben und bezüglich ihrer lateralen Positionen (also entlang x' und y' im Koordinatensystem S^ in einem dem Limbus 46' angenäherten Bereich der Iris 42' angeordnet sind, siehe Figur 2a.

Der Position, Orientierung, Form und/oder Größe des Hilfsschnitts 7 sind

behandlungsspezifisch und an die Position und Orientierung des Hinges 68', insbesondere an die Position und Orientierung der Scharnierachse Qi'-Qy angepasst. Der mit Hilfsschnitt 71' erstreckt sich von der Kornea des Auges 16 bis zur Sklera 4 des Auges 16 und durchläuft dabei den Limbus 46'. Der flächig, im Wesentlichen als ebener Kanal ausgebildete Hilfsschnitt 71' steht mit der restlichen Schnittfigur 66' in Verbindung und endet an der Oberfläche des Auges 16. Der Hilfsschnitt 71' ermöglicht es daher, dass beim Schneiden des Flaps und der restlichen Schnittfigur 66' entstehende Gase aus dem Auge 16 entweichen können.

Die Rechneranordnung 28 ist dazu eingerichtet, eine bildliche Darstellung der Schnittfigur 66' und des zweiten Merkmals 64' sowie ggf. des Ablationsgebiets 70' nach Maßgabe der für diese Elemente ermittelten Position und Orientierung sowie Größe und Form im Koordinatensystem S' zu erzeugen. Das Behandlungssystem 10 kann eine Vorrichtung 72 umfassen, die dazu eingerichtet ist, diese bildliche Darstellung dem von der Bilderfassungseinheit 36 erfassten Bild 39 zu überlagern und das daraus entstandene Gesamtbild - so wie in Fig. 2a dargestellt - auf einem Ausgabegerät 74 (z.B. Monitor) maßstabsgetreu anzuzeigen. Ein derartiges Gesamtbild ist in Fig. 5 dargestellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 72 die bildliche Darstellung in das Beobachtungsbild eines OP-Mikroskops des Behandlungssystems 10 (nicht näher dargestellt) einblenden.

Die von der Rechneranordnung 28 ermittelte Position, Orientierung und Dimensionierung des Schnittbilds 66' kann so von dem behandelnden Arzt oder Chirurgen in Relation zum ersten Merkmal 40' des Auges 16 beobachtet und kontrolliert werden. Die Schnittfigur 66' dient als ein von der Rechneranordnung 28 ermittelter Vorschlag, der modifiziert werden kann. Ist der Arzt/Chirurg mit dem Vorschlag unzufrieden, kann er die Position, Orientierung und Dimensionierung der Schnittfigur 66' abändern, um die Behandlung noch idealer zu gestalten. Hierzu kann sich der

Arzt/Chirurg einer Eingabevorrichtung 76 des Behandlungssystems 10 bedienen, die es ihm erlaubt, gewünschte Modifikationen der Position, Orientierung, Größe oder/und Form der Schnittfigur 66' per manuelle Eingabe an die Rechneranordnung 28 zu übermitteln. Die Rechneranordnung 28 berücksichtigt diese Modifikationen und ermittelt entsprechend die Position, Orientierung, Größe oder/und Form der Schnittfigur 66' neu. Da die angezeigte/eingeblendete Visualisierung der Schnittfigur 66' stets die aktuelle Position, Orientierung, Größe und Form der Schnittfigur 66' relativ zum zweiten Merkmal 64' im Bild 39 wiederspiegelt, kann diese Optimierung durch den Arzt/Chirurgen sozusagen online erfolgen.

Sobald der Arzt/Chirurg mit der Position, Orientierung, Größe und Form der Schnittfigur 66' bzw. der visualisierten Darstellung derselben zufrieden ist, kann er die aktuelle Schnittfigur 66' per Eingabe über die Eingabevorrichtung 76 manuell bestä ^¬ tigen. Anschließend erzeugt das Behandlungssystem 10 dann die durch den

Arzt/Chirurgen bestätigte Schnittfigur 66' mittels des Lasers 12 im Auge 16 des Patienten.

In Figur 3 ist noch einmal die eben beschriebene Behandlungsprozedur in Form eines Flussdiagramms dargestellt. Zunächst wird in einer zeitlich vor der Laserbehandlung S100 stattfindenden Voruntersuchung S102 des Auges 16 eine das Diagnosebild 55 darstellende Irisaufnahme (vgl. auch Fig. 2b und Fig. 4) des zu behandelnden Auges 16 erfasst, siehe Schritt S104. Aus der Irisaufnahme werden Bilddaten erzeugt, die individuelle Merkmale 40-52 des Auges 16, siehe Schritt S106. Im Rahmen einer Merkmalsextraktion S108 werden Position, Orientierung und Größe des ersten Merkmals 40 in dem x,y,z-Koordinatensystem S des Diagnosegeräts 54 ermittelt. Außerdem werden parallel Diagnosedaten ermittelt, siehe Schritt S110. Die

Diagnosedaten umfassen insbesondere Keratometerwerte, eine korneale

Dickenverteilung (wie in Fig. 8 dargestellt) sowie Position, Orientierung und Größe (Länge) der Astigmatismusachsen 64a, 64b (wie in Fig. 2b dargestellt) im

Koordinatensystem S. Die während der Voruntersuchung S102 ermittelten Daten werden in einer Datenbank oder auf einem Datenträger gespeichert, siehe Schritt S112. Nach Abschluss der Voruntersuchung S102 findet die eigentliche Laserbehandlung S100 statt. Hierzu wird im Schritt S114 das zu behandelnde Auge 16 an die

Applanationslinse 20 des Behandlungssystems 10 angedockt und im Schritt 116 ein Bild 39 des Auges 16 aufgenommen. Im Rahmen einer Merkmalsextraktion S118 werden Position, Orientierung und Größe des ersten Merkmals 40' in dem χ',γ',ζ'- Koordinatensystem S' des Behandlungssystem 10 ermittelt. Durch Abgleich der so ermittelten Position, Orientierung und Größe des ersten Merkmals 40' im

Koordinatensystem S' mit der aus dem Datenspeicher bzw. der Datendank

ausgelesenen Position, Orientierung und Größe des ersten Merkmals 40 im

Koordinatensystem S wird die Position, Orientierung und Größe (Länge) der

Astigmatismusachsen 64a', 64b' im Koordinatensystem S' rechnerisch ermittelt.

Im Schritt S122 werden anhand der vorab ermittelten Diagnosedaten, insbesondere der Keratometerwerte, Parameter für ein Ablationsprofil errechnet, die an die

Position, Orientierung und Größe (Länge) der Astigmatismusachsen 64a', 64b' im Koordinatensystem S' angepasst sind. Um dieses Ablationsprofil im Auge 16 zur Bearbeitung auch tatsächlich freilegen zu können, werden im Schritt S124 die Position, die Orientierung, die Form und die Größe der Schnittfigur 66' einschließlich der entsprechenden Positionen, Orientierungen, Formen und Größen des Flaps, des Hinges und des Hilfsschnitts 7 berechnet. Die so berechnete Schnittfigur 66' wird im Schritt S126 zusammen mit der im Schritt S116 erfassten Aufnahme auf einer graphischen Benutzeroberfläche (graphical user interface, GUI) angezeigt oder/und durch eine geeignete Einblendeinrichtung (nach Art eines Head-Up-Displays, HUD) in den Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops eingeblendet (siehe auch Fig. 2b und Fig. 5).

Position, Orientierung, Form und Größe der Schnittfigur 66' können von einem die Behandlung leitenden Operateur modifiziert werden, siehe Schritt S130. Bei einer Modifikation S132 ändert der Operateur die vom Behandlungssystem

vorgeschlagenen Parameter durch manuelles Einstellen über das GUI. Danach wird die Schnittfigur 66' gemäß der Modifikation neu ermittelt und auf dem GUI bzw. im HUD neu dargestellt. Sobald der Operateur mit der Position, Orientierung, Form und Größe der Schnittfigur 66' zufrieden ist, bestätigt er die eingestellten Parameter im Schritt S134. Hiernach wird die Behandlung des Auges 16 entsprechende der eingestellten Parameter vom Behandlungssystem 10 vorgenommen, siehe Schritt S136.Alternativ ist auch denkbar, dass das zweite Merkmal einen krankhaften Gewebebereich des Auges 16 eines Patienten darstellt, der die Sicht des Patienten trübt, wie zum Beispiel ein Katarakt-Bereich, also ein Bereich, der an Grauem Star erkrankt ist. Die Schnittfigur 66' ist dann in ihrer Position, Orientierung, Größe und Form mit Bezug auf den Katarakt-Bereich zu ermitteln und in der humanen Linse des Auges 16 zu bewirken.

Das Diagnosegerät 54 umfasst beispielsweise eine digitale Kamera sowie einen Topographen (Ophthalmometer, Keratometer oder Videokeratograph) und ist dazu eingerichtet, eine Topographie der Kornea des Auges 16 und/oder eine korneale Dickenverteilung des Auges 16 zu erfassen und daraus jedem Bildpunkt des

Diagnosebildes 55 einen Krümmungswert zuzuordnen, der für eine Oberflächenkrümmung der Kornea an einer dem Bildpunkt entsprechenden lateralen Position der Kornea repräsentativ ist.

Das Diagnosegerät 54 kann ferner dazu eingerichtet sein, im Rahmen einer pachymetrischen Aufnahme des Auges 16 eine korneale Dickenverteilung des Auges 16 zu erfassen, siehe Fig. 8. Hierbei wird jedem Bildpunkt des Diagnosebildes 55 ein Dickenwert zugeordnet, der für die Dicke der Kornea an einer dem Bildpunkt entsprechenden lateralen Position der Kornea repräsentativ ist. In dieser Darstellung ist der Pupillenrand 50, das Pupillenzentrum 51 und der korneale Apex 53 zu erkennen. Die verschiedenen Dickenwerte bzw. die sich aus den Dickenwerten ergebene korneale Dickenverteilung erlauben eine individuelle Charakterisierung des Auges. Die korneale Dickenverteilung kann daher als das erste Merkmal dienen. Die korneale Dickenverteilung definiert dann ein augeninternes Koordinatensystem auf das Position, Orientierung und Größe des zweiten Merkmals, etwa ein astigmatisch verformter Hornhautbereich oder Astigmatismusachsen, referenziert werden. Hierzu kann beispielsweise der korneale Apex 53 als Koordinatenursprung (x[mm]=0, y=[mm]) gewählt werden.

Die korneale Dickenverteilung wird beispielsweise anhand einer OCT-Messung oder einer Scheimpflug-Messung ermittelt. Im Falle einer OCT-Messung wird eine

Mehrzahl von zweidimensionalen Schnittprofilen des Auges 16 erfasst, anhand derer zweidimensionale und/oder dreidimensionale Abbildungen des Auges 16 möglich sind. Zum Beispiel verlaufen hierzu die Schnittprofile parallel zueinander oder schneiden sich gegenseitig entlang einer Augenachse (Sehachse, optische Achse des Auges, ...)· Ein derartiges Schnittprofil ist in Fig. 6 zu sehen. Das Diagnosegerät 54 ermittelt aus den Schnittprofilen jeweils die Dickenwerte der Kornea entlang des dem jeweiligen Schnittprofil entsprechenden Querschnitts. Exemplarisch sind drei

Dickenwerte Di, D _2/ D3 der Kornea in Fig. 6 gekennzeichnet. Die Gesamtheit der Dickenwerte ergibt in ihrer räumlichen Zuordnung die korneale Dickenverteilung, wie in Fig. 8 dargestellt. Bereiche konstanter Dicke erscheinen als Höhenlinien. Zur besseren Unterscheidung der verschiedenen Höhenlinien sind selbige farblich codiert. Aus einem OCT-Bild können auch charakteristische Schichtenverteilungen extrahiert werden.

Ebenso wie das Diagnosegerät 54 kann das Behandlungssystem 10 dazu eingerichtet sein, im Rahmen einer pachymetrischen Aufnahme des Auges 16 die korneale

Dickenverteilung des Auges 16 zu erfassen. In Fig. 7 ist eine OCT-Aufnahme dargestellt, die ein Schnittprofil der Kornea bei der Behandlung zeigt und aus der Dickenwerte für die korneale Dickenverteilung gewonnen werden. Die Kornea befindet sich dabei in einem eingeebneten Zustand, der mit Hilfe der

Applanationslinse 20 bewirkt wird. Exemplarisch sind in Fig. 7 drei, den in Fig. 6 gezeigten Dickenwerten Di, D ₂ , D ₃ entsprechende Dickenwerte Di', D ₂ ', D ₃ ' der Kornea gekennzeichnet.

Da die korneale Dickenverteilung sowohl im applanierten als auch im entspannten Zustand unverändert bleibt, behält die während der Voruntersuchung mit Hilfe des Diagnosegeräts 54 ermittelte Referenzierung des astigmatisch verformten

Hornhautbereichs bzw. der Astigmatismusachsen während der eigentlichen

Behandlung seine Gültigkeit.