B e s c h r e i b u n g

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eintVorrichtung zur Beo¬ bachtung und Laserbehandlung des Auges gemäß dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Beispielsweise bei der Beobachtung der hinteren Augenab¬ schnitte besteht die Schwierigkeit, daß die Beleuchtung und die Beobachtung durch die Augenpupille und die häufig optisch nicht klaren vorderen Augenmedien erfolgen muß, an denen Reflexe auftreten, und die Abbildungsfehler erzeu¬ gen.

Deshalb ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, den Augenhintergruπd nicht großflächig auszuleuchten, sondern mit auf einen möglichst kleinen Fleck fokussiertem Be¬ leuchtungslicht abzutasten und das reflektierte Licht in Zuordnung zur Abtastsequenz zu erfassen. Hierzu wird bei¬ spielsweise auf "The fouπdations of Ophthalmology" , Bd. VII, S.307/308, Jg. 1962, die US-PS 4 213 678 sowie die japanischen Patentveröffentlichungen 61-5730 und 50-138822 v.erwiesen.

Die aus den genannten Fundstellen bekannten Vorrichtungen unterscheiden sich u.a. in der Pupillenseparation: so

werden in der japanischen Patentveröffentlichung 61-5730 eine "GULLSTRAND-Pupille" , in der US-PS 4 213 678 eine invertierte "GULLSTRAND-Pupille" und in der japanischen Pateπtveröffentlichung 50-138822 πebeneinanderl iegende Pupillen für das Beleuchtungs- und das Beobachtungslicht vorgeschlagen.

Ferner wird in der EP-A-0 145 563 eine Vorrichtung zur Beobachtung der hinteren Augenabschnitte beschrieben, von der bei der Formulierung des Oberbegriffs des Patentan¬ spruchs 1 ausgegangen wird. Bei dieser Vorrichtung sind sowohl der Beleuchtungs- als auch der Beobachtungslicht¬ strahl über die Abtasteinrichtung geführt. Ein derartiges "Double-Scanning-System" hat den Vorteil, daß der reflek¬ tierte Lichtstrahl mit einem ortsfesten Detektor mit ver¬ gleichsweise kleiner Fläche nachgewiesen werden kann.

Die gute Bildqualität, die diese bekannten Vorrichtungen liefern, prädestiniert diese Vorrichtungen auch zur Laser¬ behandlung des Auges, wie dies bereits in der US-PS 4 213 678 vorgeschlagen worden ist. Von dieser Druckschrift wird im übrigen bei der Formulierung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen.

Dennoch konnten sich diese Vorrichtungen aus folgendem Grund noch nicht als Behandlungsgeräte durchsetzen:

Die Bedieπungsperson muß nicht nur die zu behandelnde Stelle wiederfinden, sondern auch den Laser bei Bewegungen des Auges nachführen. Diese auch bei anderen Laserbehand- Lungsvorrichtungen erforderlichen Tätigkeiten werden je¬ doch bei Vorrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zusätzlich dadurch erschwert, daß das auf dem Monitor wiedergegebene Bild monochrom und damit für den Augenarzt

ungewohnt ist, da das Auge mit Laserlicht beleuchtet ist. Hierdurch wird das Identifizieren von Strukturen zusätz¬ lich erschwert.

Andererseits ist in der DE-OS 34 25 975 eine Vorrichtung anderer Gattung vorgeschlagen worden, bei der eine Projek¬ tionseinrichtung vorgesehen ist, die insbesondere ein Angiogramm des zu behandelnden Auges in den Beobachtuπgs- strahlengang einspiegelt.

Aber auch bei der aus der DE-OS 34 25 975 bekannten Vor¬ richtung muß die Bedienungsperson nicht nur das eingespie¬ gelte Bild mit dem tatsächlich beobachteten Bild des zu behandelnden Auges zur Deckung bringen, sondern auch laufend den Laser "nachführen", wenn sich das Auge der zu behandelnden Person geringfügig bewegt hat. Lediglich das Identifizieren der zu behandelnden Stelle wird erleich¬ tert.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Bedienungsperson durch die beiden Vorgänge - Nachführen des Beobachtungs¬ strahlengangs beispielsweise einer Spaltlampe, um das Angiogramm mit dem Fundusbild in Deckung zu bringen, Nach¬ führen des Lasers auf die zu koagulierende Stelle -stark belastet ist. Eine derartige Belastung kann unter Umstän¬ den zu Fehlbedienungen und damit zu nachteiligen Behand- luπgsergebnissen führen.

Ferner ist eine Vorrichtung, bei der ein indirektes Oph- thalmoskop verwendet wird, vorgeschlagen worden, bei der e-tne Steuereinheit vorgesehen ist, die den Laserstrahl bei Bewegungen des Auges nachführt (ARVO-Abstracts, Band 38, Zusammenfassung Nr. 92). Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine Bildverarbeitungseinheit vorgesehen, die ein von

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einer Bilderfassungseinrichtung während der Behandlung geliefertes Bild analysiert. Das Nachführen erfolgt bei dieser bekannten Vorrichtung dergestalt, daß die Bedie¬ nungsperson einen markanten Bereich, beispielsweise eine Blutgefäßverzweigung auswählt, und die Steuereinheit den Laserstrahl so nachführt, daß die Abstandsbeziehung der zu behandelnden Stelle zu diesem markanten Bereich während der Behandlung konstant bleibt. Der Grund für diese Vor¬ gehensweise ist, daß die gegenwärtig zu in der ärzrlichen Praxis tragbaren Gestehungskosten realisierbaren Bildver¬ arbeitungseinheiten nicht in der Lage sind, beispielsweise den gesamten Augenhintergrund in "Echtzeit" zu analysie¬ ren, was zur Realisierung des Nachführens unter Berück¬ sichtigung des gesamten erfaßten Bereichs erforderlich wäre.

Bei dieser bekannten Vorrichtung wird jedoch nicht berück¬ sichtigt, daß es in einem menschlichen Auge im Rahmen der Auflösung einer typischen Bildverarbeitungseinheit "mor¬ phologisch" ähnliche Bereiche, beispielsweise Blutgefä߬ verzweigungen geben kann. Bei einer schnellen Augenbewe¬ gung ist es deshalb möglich, daß die Steuereinheit eine andere "morphologisch ähnliche" Blutgefäßverzweigung als den anfänglich ausgewählten Bereich erfaßt und diesen Bereich fälschlich als den Bereich identifiziert, zu dem die Abstandsbeziehung des Lasers konstant gehalten werden soll. Tritt dieser Fall auf, so richtet die Steuereinheit den Laser auf einen anderen Bereich als den zu behandeln¬ den Bereich aus. Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß es dann bei dieser bekannten Vorrichtung zu unannehmbaren Schädigungen des Auges kommen kann.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiter¬ zubilden, daß einerseits die Bedienung erleichtert und andererseits Fehlerquellen durch fehlerhafte Ausrichtung des Lasers etc. ausgeschlossen werden.

Eine erfiπdungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß eine Ursache für Fehler bei Laserbehandlungen und insbesondere bei Laser¬ koagulationen ist, daß die Bedienungsperson bei der Be¬ handlung, bei der sie aus einer Reihe von Gründen unter Zeitdruck steht, die zu behandelnde Stelle, die sie anhand bestimmter Strukturen wiederfinden soll, mit einem Bereich ähnlicher Struktur verwechselt. Erfindungsgemäß ist es deshalb vorgesehen, dem von der Detektoreinrichtung aufge¬ nommenen Bild ein Bild zu überlagern, auf dem die zu be¬ handelnde Stelle bzw. die Stellen markiert ist. Durch diese Markierungen können Fehler, die beispielsweise durch das falsche Identifizieren von Strukturen hervorgerufen werden, vermieden werden.

Als weitere Hilfestellung für die Bedienungsperson posi¬ tioniert die Steuereinheit den Laserstrahl so vor, daß er auf die markierte Stellung gerichtet ist.

Durch die Kombination dieser Merkmale wird erreicht, daß der behandelnde Arzt in Ruhe vor Beginn der eigentlichen Behandlung einen Operationsplan erstellen kann, in dem er sich die zu behandelnden, beispielsweise die zu koagulie- renden Stellen auf einem Bild des zu behandelnden Auges sucht und diese markiert. In dem Teil der Behandlung, in

dem der Patient auf dem Operationsstuhl sitzt, und in dem erfahrungsgemäß schnell gearbeitet werden muß, positio¬ niert die erfindungsgemäß vorgesehene Steuereinheit den Laserstrahl für den Arzt so vor, daß er sich nur noch von der Güte der Yorpositionierung überzeugen, eventuell not¬ wendige Korrekturen durchführen und anschließend den La¬ serstrahl auslösen muß.

Andererseits wird durch die erfindungsgemäße Merkmalskom¬ binations erreicht, daß die Bedienungsperson, also der behandelnde Arzt jederzeit die Güte der Positionierung des Laserstrahls anhand des auf dem Monitor zusätzlich überla¬ gerten Bildes, das beispielsweise den gesamten Augenhiπ- tergruπd wiedergibt, überprüfen kann. Da die Bedieπungs- person die Übereinstimmung des überlagerten Bildes mit dem tatsächlichen Bild über einen großen Bereich des Auges überprüfen kann, können "Laser-Fehlschüsse", die dadurch entstehen, daß fälschlicherweise zwei ähnlich aussehende Bereiche verwechselt und miteinander zur Deckung gebracht sind, nicht auftreten. Trotzdem ist bei der erfinduπgsge- mäßen Vorrichtung lediglich ein geringer Rechenaufwand erforderlich, da beispielsweise nicht der gesamte, sehr stark strukturierte Augenhintergrund überprüft werden muß, sondern nur der Laserstrahl einer Markierung πachgeführt werden muß.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Laserstrahl zusätzlich manuell auszurichten (Anspruch 13), so daß der Arzt die Wahlfreiheit bei der Behandlung behält.

M_it der erfinduπgsge äßen Vorrichtung ist es damit mög¬ lich, den Arzt von zeitaufwendigen und häufig von Hand nur ungenau durchzuführenden Vorgängen zu entlasten, ohne ihm die ärztliche Verantwortung bei der eigentlichen Behand-

lung zu nehmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise sowohl bei der Behandlung des Fundus als auch bei der Behandlung vorderer Augenabschnitte, wie der Cornea einsetzbar, und eignet sich zur Verwendung mit Behand¬ lungslasern aller Wellenlängenbereiche, die im sichtbaren, im UV- oder im Infrarotbereich arbeiten. Auch ist es ohne weiteres möglich, mit einem gesonderten Ziellaser zu ar¬ beiten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Ausgangssignale des Detektors ^• können aber in eine Bildverarbeitungseinrichtung (Anspruch 2) eingegeben wer¬ den und so verschiedene Steuer- bzw. Regelvorgänge aus¬ lösen:

Beispielsweise kann gemäß Anspruch 3 die Steuereinheit das vorpositionierte überlagert Bild, das die Bedieπungs- person mit dem tatsächlichen Bild des zu behandelnden Auges, beispielsweise dem Fundus, zur Deckung gebracht hat, bei Bewegungen des Auges nachführen. Damit muß die Bedienungspersoπ zu einer Behandlung nur noch zu Beginn den Beobachtungsstrahlengang so justieren, daß der Beo¬ bachtungsstrahlengang gleich mit dem aufgenommenen Bild verläuft. Hierdurch ergibt sich eine weitere Bedienungs¬ vereinfachung, da die Bedienungsperson nur noch zu Beginn der Behandlung dafür sorgen muß, daß das eingespiegelte B.ild mit der Vorlage des Auges zur Deckung gebracht ist:

Der Nachführgang kann dabei in der Weise erfolgen, wie dies beispielsweise gemäß der eingangs genannten Litera-

turstelle ARVO-Abstracts der Fall ist. Trotzdem hat man bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung den Vorteil, daß der Arzt aufgrund des eingespiegelten Bildes sofort erkennt, wenn die Steuereinheit eine falsche Stelle als Referenz- Bereich identifiziert; damit kann der Arzt die Vorrichtung abschalten bzw. korrigieren.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem überlagerten Videobild (Anspruch 4) die zu behandelnde Stelle mittels Bildverarbeitung markiert ist; bei Videobildern kann dies leicht an einem entsprechenden Bi ldverarbeitungs-Eingabe- gerät erfolgen. Darüberhinaus kann das Videobild auf dem Monitor leicht beispielsweise mittels Hardware- oder Soft- warescrolling nachgeführt und in der Größe angepaßt wer¬ den, ohne daß mechanische Verschiebungen von Optikelemen¬ ten erforderlich wären.

Gemäß den Ansprüchen 5 und 6 weist die erfindungsgemäß vorgesehene Steuereinheit einen Speicher auf, in dem die Behandlungsparameter, wie Ort der Koagulation oder des Schnitts in der Cornea, Leistung des Laserstrahls, Schu߬ zeit etc. speicherbar sind. Diese Speicherung der Behand¬ lungsparameter erlaubt nicht nur eine lückenlose Dokumen¬ tation, sondern ermöglicht auch eine Auswertung der mit der erfiπdungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Behand- luπgsvorgänge in wissenschaftlicher und/oder rechtlicher Hinsicht.

Dabei ist es in jedem Falle vorteilhaft, wenn die Steuer¬ einheit ein Ausgabegerät, beispielsweise einen Protokoll- d-rucker aufweist, mit dem die Soll- und Ist-Behandlungs¬ parameter ausgegeben werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sowohl die für die

Behandlung vorgegebenen Parameter als auch die tatsächli¬ chen Behandlungsparameter auf dem Monitor erkennbar sind (Anspruch 8), wobei es insbesondere vorteilhaft ist, wenn eine Zuordnung der Parameter zu der jeweiligen Markierung erfolgt (Anspruch 9).

Die Steuereinheit kann in Falle auch dazu verwendet wer¬ den, verschiedene Sicherungsfunktionen auszuführen:

Gemäß Anspruch 10 ist vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Steuereinheit den Behaπdlungsvorgang unterbricht, wenn das projizierte Bild nicht mehr ausreichend mit dem Auge in Deckung ist.

Eine Abschaltung des Laserstrahls kann auch erfolgen, wenn die Weißverfärbung des Fundus eine bestimmte Stufe er¬ reicht hat.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs¬ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be¬ schrieben, deren einzige Figur schematisch eine erfindungsgemäße

Vorrichtung zeigt.

Darstellung eines Ausführungsbeispiels Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in an sich bekann¬ ter Weise ein Laser-Scanning-Ophthalmoskop mit einer Ab¬ tasteinrichtung auf, die bevorzugt aus einem x/y-Scanner mit einer Polygon-Spiegeltrommel (1) und einem Galvanome¬ terspiegel (2) besteht, da ein derartiges System welleπ- längenunabhängig arbeitet, was insbesondere bei der gleichzeitigen Verwendung von Licht mehrerer Wellenlängen von Vorteil ist.

Die Abtasteiπrichtung richtet den Strahl eines Lasers (3) derart auf ein zu untersuchendes und zu behandelndes Auge (4), daß der Laserstrahl u.a. den zu behandelnden Bereich abtastet. Das von dem Auge reflektierte Licht wird über die Abtasteinrichtung auf eine Detektoreiπrichtung (5) geleitet, deren zeitsequeπtielle Ausgangssignale eine elektronische Steuer- und Auswerteeinheit mit an sich bekanntem Aufbau synchronisiert zur Abtastbewegung u.a. an einen Videomonitor (6) anlegt, auf dem damit ein Bild des Auges sichtbar wird.

Die nur schematisch dargestellte Steuereinheit (10) weist einen zur Bildverarbeitung geeigneten Rechner (11), einen Steuermonitor (12), eine Tastatur (13), die gegebenenfalls auch eine Maus-Eingabe (14) aufweisen kann, ein Anzeige¬ panel (15), eine Bildspeichereinheit (16), einen Bildsen¬ sor (17), der das zu behandelnde Auge detektiert, und einen Bildmonitor ( £) sowie einen externen Speicher (19) beispielsweise ein Diskettenlaufwerk und einen Drucker (20) auf.

Die Steuereinheit (10) steuert nicht nur die Leistung und die Schußzeit des Lasers, sondern auch über den Strahl¬ manipulator (8) den Auftreffort des Laserstrahls im Auge derart, daß er mit einer im eingespiegelten Bild vorgese¬ henen Markierung übereinstimmt. Ferner führt die Steuer¬ einheit (10) das eingespiegelte Bild, das die Bedienungs¬ person mit dem Auge zur Deckung gebracht hat, bei Bewe¬ gungen des zu untersuchenden Auges nach. Die Steuereinheit e-rlaubt ferner die Manipulation eines zuvor mit dieser Vorrichtung oder mit einem anderen Untersuchungsgerät aufgenommenen bildes vor dem eigentlichen Behandlungsvor¬ gang. Damit kann beispielsweise ein Chefarzt die Behand-

lung - Koagulations- bzw. Schnittort, deponierte Energie etc. - planen, die eigentliche Behandlung aber einem As¬ sistenten überlassen.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels beschrieben worden. Innerhalb des allgemeinen Er- findungsgedaπkens sind natürlich die verschiedensten Modi¬ fikationen möglich:

Die Steuereinheit kann auch die Regelung anderer Größen übernehmen, z.B. kann sie die deponierte Energie gemäß den in der DE-OS 30 24 169 oder der DE-OS 33 06 981 beschrie¬ benen Algorithmen regeln.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch in jedem Falle, wenn der Strahl eines Koagulationslaser, also beispielsweise eines Ar ⁺ -Lasers .oder eines Farbstofflasers zwischen Ab¬ tasteinrichtung und Auge eingespiegelt wird. Natürlich ist es aber auch möglich, zum Koagulieren die Leistung eines Beobachtungslasers "kurzfristig" zu erhöhen, wie dies in der US-PS 4 213 678 beschrieben ist. Die Mitverwendung der 'Scan-Einrichtung" ermöglicht in diesem Falle insbesondere die Behandlung größerer Gebiete bzw. mehrerer Gebiete in einem Schritt.

Eine Vorrichtung zur Beobachtung der hinteren Augenab¬ schnitte mit abtastender Beleuchtung ist wegen der reflex¬ freien und hochauflösenden Bi lddarstel luπg besonders als Bildgeber für eine sog. Eye-Tracking-Einheit prädesti¬ niert.