DE69033274T2

DE69033274T2 - Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät

Info

Publication number: DE69033274T2
Application number: DE69033274T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Kobayashi; Jean-Marie Parel; Takashi Yokokura
Original assignee: University of Miami
Current assignee: University of Miami
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: DE69033274D1; US5152759A; US5281211A; JP3078564B2; EP0402250A3; EP0602756A1; EP0602756B1; DE69023047T2; ES2078325T3; JPH0394750A; EP0402250B1; EP0402250A2; US5865830A; ES2134824T3; DE69023047D1; US6210399B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mikrochirurgisches Gerät, und insbesondere auf ein berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät, das zur Verwendung bei der Hornhauttransplantationschirurgie, Keratoplastie, Keratotomie und anderen hornhautchirurgischen Techniken geeignet ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Trotz Fortschritten bei der Hornhauterhaltung und Transplantationstechnik bleibt der postoperative Astigmatismus die wichtigste Komplikation, welche die visuelle Schärfe nach einer Hornhauttransplantation beschränkt.
Während der Durchdringungs-Keratoplastie ist es wei terhin für einen Chirurg erforderlich, den jeweiligen Umfang des Hornhautknopfes des Spenders und die Hornhaut des Empfängers auszurichten. Zu diesem Zweck wurden kürzlich mechanische Markierungsgeräte entwickelt wie diejenigen, die in Flugfelder und andere "A Suction Trephine Block for Marking Donor Corneal buttons", Arch. Ophthalmol., Band 106, Februar 1988, und Gilbard und andere "A New Donor cornea Marker und Punch for Penetrating Keratoplasty", Ophthalmic Surgery, Band 18, Nr. 12, Dezember 1987, beschrieben sind.
Jedoch berühren solche mechanischen Markierungsgeräte die Hornhaut direkt und verformen sie, so daß der Markierungsvorgang nicht immer genau durchgeführt wird und manchmal zu einem Post-Keratoplastie- Astigmatismus führt. Bei der radialen Keratotomie wurden mechanische chirurgische Geräte vom Kontakttyp, wie sie im US-Patent Nr. 4 417 579 gezeigt sind, verwendet, um die Hornhaut des Auges eines Patienten radial einzuschneiden. Dieses chirurgische Verfahren ist geeignet, eine Beanspruchung und/oder Verformung der Hornhaut zu bewirken, und führt auch zu einem postoperativen Astigmatismus.
Eine berührungslose Mikrochirurgie der Hornhaut würde eine Verkrümmung des Hornhautgewebes minimieren, so wie sie bei Techniken vom Berührungstyp stattfindet, und würde die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines postoperativen Astigmatismus herabsetzen. Die Verwendung von Lasern liefert das Potential für eine derartige berührungslose Mikrochirurgie.
Excimer-Laser wurden in der Vergangenheit untersucht, um lineare Hornhautein- oder -ausschnitte zu erzeugen. Der Argonfluorid-Excimer-Laser, der bei 193 nm emittiert, hat gezeigt, daß er scharfe glattwandige Hornhautschnitte erzeugt. Kürzlich wurden der Wasserstofffluorid-, Q-geschaltete Er:YAG- und Raman- verschobene Nd:YAG-Laser, die bei etwa 2,9 um (Mikrometer) emittieren, was der Spitzenabsorptions- Wellenlänge von Wasser entspricht, experimentell verwendet, um lineare Hornhaut- oder -ausschnitte zu erzeugen.
Industrielles Laserschneiden durch Fokussieren des Strahls in einen Ring wurde als ein Verfahren zum Bohren von Löchern mit großem Durchmesser vorgeschlagen. Das Axicon, eine divergierende prismatische Linse wurde für derartige industrielle Zwecke verwendet. Ein Axicon-System wurde verwendet von Beckman & Associates, um die Hornhaut-Trephination mit einem Kohlendioxid-Laser zu studieren. Dieses Experiment ist in einem Artikel mit dem Titel "Limbectomies, Keratectomies and Kerastomies Performed With a Rapid- Pulsed Carbon Dioxide Laser", American Journal of Ophthalmology, Band 71, Nr. 6, (Juni 1971), beschrieben. In diesem Artikel beschreiben Beckman und andere die Verwendung einer Axicon-Linse in Kombination mit einer Fokussierungslinse, um eine "optische Trephine" zu bilden und verschiedene Hornexperimente bei Tieren durchzuführen. Der Durchmesser der Trephine wurde bei diesen Experimenten durch die Brennweite der Fokussierungslinse bestimmt. Daher war es, um den Durchmesser des ringförmigen Strahls zu verändern, erforderlich, die Fokussierungslinse zu wechseln, wodurch die Breite des ringförmigen Strahls und somit die Menge des von dem Laser eingeschnittenen oder ausgeschnittenen Gewebes geändert wurden. Darüber hinaus stellt das Auswechseln der Fokussierungslinse einen zeitraubenden Vorgang für jeden Patienten oder Spender dar. Zusätzlich erfordert das in dem Artikel von Beckman und anderen vorgeschlagene optische System die Verwendung einer Vielzahl von Fokussierungslinsen mit unterschiedlicher Brennweite.
Die berührungslose Laser-Mikrochirurgie wurde kürzlich bei der Heilung oder Linderung eines Hornhaut- Brechungsfehlers und/oder des Astigmatismus angewendet. Das US-Patent Nr. 4 648 400 offenbart ein ophthalmisches chirurgisches System für die Durchführung einer radialen Keratotomie, um den Hornhaut- Brechungsfehler zu heilen. Dieses frühere System weist eine optische Einheit mit einer Ultraviolett- Laserquelle und eine Maskenvorrichtung auf, welche geeignet ist, getrennt von der optischen Einheit an der Hornhaut befestigt zu werden. Die Maskenvorrichtung enthält mehrere Schlitze, die entlang radialer Richtungen angeordnet sind, für die selektive Übertragung der von der Laserquelle emittierten Laserstrahlen durch diese hindurch, um die ausgewählten Laserstrahlen auf die Hornhaut auftreffen zu lassen.
Die PCT-Patentanmeldung WO-A-87/07829 offenbart ein berührungsloses mikrochirurgisches Gerät, welches eine Infrarot-Laserquelle für die Behandlung oder Operationen in den vorderen Abschnitten eines Auges oder für die radiale Keratotomie und eine optische Axicon- Vorrichtung, die zwischen einer Abbildungsoptik und der Laserquelle angeordnet ist, umfasst. Die optische Axicon-Vorrichtung enthält multiprismatische Facetten zum Ablenken von Laserstrahlen aus einer optischen Achse der Abbildungsoptik heraus und zur Bildung derartiger Laserstrahlen in mehrere paraxial verteilte Strahlen. Die Abbildungsoptik ist geeignet zur Abbildung der von der optischen Axicon-Vorrichtung abgelenkten verteilten Strahlen auf dem Auge.
Das in der PCT-Anmeldung offenbarte Gerät hat einen ähnlichen Nachteil wie das von Beckman und anderen, da die Anordnung der Abbildungsoptik und der optischen Axicon-Vorrichtung bei der PCT-Anmeldung im Wesentlichen dieselbe ist wie bei Beckman und anderen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät zu schaffen, welches im Wesentlichen die Beanspruchung und/oder Verformung einer Hornhaut während und nach der Trephination eliminiert.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät zu schaffen, welches in der Lage ist, eine Empfängerhornhaut und einen Spender-Hornhautknopf während der Keratoplastie mit einer Nahtspur zu markieren, und welches ausgewählte Bereiche einer Hornhaut radial und/oder paraxial während der Keratotomie ein- oder ausschneidet.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät zu schaffen, welches in der Lage ist, eine Thermo-Keratoplatie zum Heilen eines Hornhaut- Brechungsfehlers und/oder des Astigmatismus eines Auges eines Patienten durchzuführen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät zu schaffen, welches in der Lage ist, chirurgisch Spendergewebe oder synthetisches Material und Hornhautgewebe des Empfängers miteinander zu "verschweißen", wodurch die Notwendigkeit des Zusammennähens der Spender- und Empfängerteile bei Penetrations- und Epikeratoplastik-Vorgängen eliminiert wird.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät vorzusehen, mit welchem ausgewählte Bereiche der Hornhaut geschrumpft werden können, um die Krümmung der Hornhaut zu ändern, wodurch Hornhaut- Brechungsfehler und/oder ein Astigmatismus geheilt oder gelindert werden.
Zusätzliche Aufgabe und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung erläutert und ergeben sich teilweise als offensichtlich aus der Beschreibung oder können durch Anwendung der Erfindung erfahren werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können realisiert und erhalten werden mittels der Instrumentation und der Kombinationen, auf die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen hingewiesen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die vorgenannten Aufgaben zu lösen und in Übereinstimmung mit den Zwecken der Erfindung, wie sie hier verkörpert und beschrieben ist, weist das berührungslose mikrochirurgische Lasergerät nach der vorliegenden Erfindung die im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmale auf, insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen von Laserstrahlen; und eine Vorrichtung zum Projizieren der Laserstrahlen auf eine Hornhaut. Die Projektionsvorrichtung definiert eine optische Achse und enthält eine Vorrichtung zum Konvergieren der Laserstrahlen. Die Erzeugungsvorrichtung umfasst einen Infrarotimpuls-Laserstrahlgenerator mit einer bevorzugten Wellenlänge von etwa 1,3 bis 3,3 um. Auch kann eine Ultraviolett-Laserquelle wie ein Argonfluorid- Laser, der bei 193 nm emittiert, verwendet werden.
Die Projektionsvorrichtung enthält weiterhin eine konische optische Axicon-Vorrichtung.
Die Projektionsvorrichtung enthält vorzugsweise eine Strahlenexpansionsvorrichtung zum Vergrößern des Radius des aus der Erzeugungsvorrichtung austretenden Laserstrahls.
Die Vorrichtung kann auch eine Zielvorrichtung zum Projizieren von sichtbaren Laserstrahlen auf die Hornhaut im Wesentlichen übereinstimmend mit den Positionen, an denen die durch die Axicon-Vorrichtung projizierten Laserstrahlen auf die Hornhaut auftreffen, enthalten. Die optische Achse der Zielvorrichtung überlappt vorteilhaft mit wenigstens einem Bereich der optischen Achse der Projektionsvorrichtung. Vorzugsweise enthält die Zielvorrichtung eine Quelle für sichtbare Laserstrahlen und einen schräg zwischen der Strahlexpansionsvorrichtung und der Konvergierungsvorrichtung angeordneten Spiegel zum Reflektieren der sichtbaren Laserstrahlen und zum Hindurchlassen der Laserstrahlen von der Erzeugungsvorrichtung.
Das Gerät nach der vorliegenden Erfindung kann auch eine Maskenvorrichtung enthalten, die in der optischen Achse angeordnet ist, um selektiv Teile der projizierten Laserstrahlen zu blockieren, während die verbleibenden Teile der projizierten Laserstrahlen hindurchgelassen werden. Auf diese Weise können Einschnitte oder Ausschnitte in dem Hornhautgewebe nur in ausgewählten Bereichen der Hornhaut entsprechend den Durchlassbereichen der Maskenvorrichtung durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein mikrochirurgisches Gerät zum Entfernen der Hornhaut.
Darüber hinaus kann durch sorgfältige Auswahl der Lasererzeugungsvorrichtung das Hornhautgewebe nur ausreichend erhitzt werden, daß eine Schrumpfung des Gewebes in ausgewählten Bereichen bewirkt wird, um einen Astigmatismus und/oder einen Hornhaut- Brechungsfehler zu mildern. Weiterhin kann durch geeignete Steuerung der ausgewählten Lasererzeugungsvorrichtung Hornhautgewebe des Spenders und des Empfängers in aneinander stoßenden Bereichen erhitzt werden, um zu bewirken, daß das unterschiedliche Gewebe in der Art einer chirurgischen Verschweißung aneinander haftet, wodurch die Notwendigkeit von Nähten eliminiert wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die begleitenden Zeichnungen, welche in der Anmeldung enthalten und einen Teil von der dieser bilden, illustrieren gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnung:
Fig. 1 illustriert die Anordnung eines optischen Systems eines berührungslosen mikrochirurgischen Lasergeräts, welches die Lehren der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Fig. 2A ist eine Draufsicht auf die konkave MFP- Axiconlinse;
Fig. 2B ist eine Querschnittsansicht der in Fig. 2A gezeigten MFP-Axiconlinse;
Fig. 3A ist eine Draufsicht auf eine konvexe MFP- Axiconlinse;
Fig. 3B ist eine Seitenansicht der in Fig. 3A gezeigten MFP-Axiconlinse;
Fig. 4 illustriert eine Spenderhornhaut- Haltevorrichtung, welche bei dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Spenderhornhaut, die durch das Gerät nach der vorliegenden Erfindung mit Punkten markiert ist, welche eine Nahtspur definieren;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine Ausrichtung eines Spender-Hornhautknopfes mit einer Empfängerhornhaut mit Punktmarkierungen, die jeweils in beiden eine Nahtspur definieren;
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der in Fig. 6 gezeigten Ausrichtung;
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht der Hornhaut eines Auges eines Patienten, die mit während der radialen Keratotomie gebildeten Einschnitten markiert ist;
Fig. 9 illustriert eine Draufsicht auf das in Fig. 8 gezeigte Auge;
Fig. 10 illustriert eine Draufsicht auf ein Auge ei nes Patienten, welches einer gekrümmten Keratotomie unterzogen wurde;
Fig. 11 illustriert ein Ausführungsbeispiel einer Maskenvorrichtung, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 12 illustriert die winkelmäßige Orientierung der durch die Maskiervorrichtung nach Fig. 11 definierten Öffnungen;
Fig. 13 illustriert eine weggeschnittene Seitenansicht eines Teils der Hornhaut, in welcher Teile der Stroma der Hornhaut durch Thermo- Keratoplastik behandelt wurden;
Fig. 14 illustriert die Vorderansicht eines Auges, welches in ausgewählten Bereichen unter Verwendung des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung mit einer Maskiervorrichtung behandelt wurde;
Fig. 15 illustriert ein anderes Ausführungsbeispiel der Maskiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 illustriert noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Maskiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist eine weggeschnittene Seitenansicht eines Teils einer Hornhaut, von der ein Teil durch Verwendung des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung entfernt wurde, und welche die Konfiguration der Schnitte in der Hornhaut illustriert, welche unter Verwendung der Maskiervorrichtung nach den Fig. 15 und 16 gemacht werden können;
Fig. 18 illustriert noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Maskiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung und die vollständig geöffnete Position hiervon;
Fig. 19 illustriert die teilweise geöffnete Position der Maskiervorrichtung nach Fig. 18;
Fig. 20 illustriert die vollständig geschlossene Position der Maskiervorrichtung nach Fig. 18; und
Fig. 21 illustriert die Beziehung zwischen der Einschnitt- oder Ausschnitttiefe von in der Stroma durchgeführten Schnitten und der Umfangsposition von ringförmig geformten Laserstrahlen, welche durch die Maskiervorrichtung nach Fig. 18 projiziert wurden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE UND DES VERFAHRENS

Es wird nun im Einzelnen Bezug genommen auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen.
Ein optisches Zuführungssystem eines berührungslosen mikrochirurgischen Lasergeräts, das die Lehren der vorliegenden Erfindung verkörpert, enthält eine Vorrichtung zum Erzeugen von Laserstrahlen.
Wie in Fig. 1 illustriert und hierin verkörpert ist, umfasst die Erzeugungsvorrichtung des Gerätes 10 eine Laserquelle 11, welche gepulste Laserstrahlen erzeugte, die in der Lage sind, das Gewebe eines lebenden Organs, z. B. einer Hornhaut abzutragen. Laser, welche die vorbeschriebenen Anforderungen erfüllen, aber welche nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, können HF (Wasserstofffluorid)-Laser, Er-YAG (Erbium- Yttrium-Aluminium-Granat)-Laser und Er/YSGG (Erbium- Yttrium-Scandium-Gallium-Granat)-Laser enthalten, welche Infrarotimpulse mit Wellenlängen von etwa 2,0 bis etwa 3,0 um und vorzugsweise etwa 2,9 um emittieren und welche eine Impulsdauer von weniger als 200 ns und einen Energiefluss von mehr als etwa 250 mj/cm² haben. Auch einsetzbar sind ArF (Argon- Fluorid)-Laser, welche einen Ultraviolett-Laserstrahl mit Wellenlängen von weniger als etwa 200 nm mit einer Impulsdauer von etwa 10 bis 23 ns und einem Energiefluss von etwa 70 mj/cm² erzeugen. Die Laserquelle 11 ist mit einem Strahlungssteuerschalter 11a verbunden. Wenn der Steuerschalter in die "Ein"-Position bewegt ist, erzeugt die Laserquelle 11 gepulste Infrarotstrahlen. Der Strahlungssteuerschalter 11a ist vorzugsweise in der Lage, die Energie der Impulsstrahlen durch Einfügung eines neutralen Dichtefilters (nicht gezeigt) in einen Übertragungspfad hiervon zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, das Hornhautgewebe zu erhitzen, ohne eine Abtragung zu bewirken, wobei die ausgewählte Laserquelle ein C. W.-HF- oder Holmium-, Nd/YLF- oder Nd:YAG-Laser sein kann, der mit einer Wellenlänge von 1,3 bis 3,3 um, einer Impulsdauer von mehr als 200 ns und einem Energiefluss von etwa 250 mJ/cm² emittiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Geräte eine Vorrichtung zum Projizieren der Laserstrahlen entlang einer optischen Achse auf die Hornhaut. Wie hierin verkörpert ist, enthält die Projektionsvorrichtung eine Strahlexpansionsvorrichtung, die allgemein mit 13 bezeichnet ist, um den von der Laserquelle 11 erzeugten Laserstrahl aufzuweiten. Die Strahlexpansionsvorrichtung 13 enthält eine Konkavlinse 14 und eine Konvexlinse 15. Die aus der Konvexlinse 15 austretenden Laserstrahlen verlaufen parallel und werden ihrerseits entlang der optischen Achse 0&sub1; projiziert. Die Strahlexpansionsvorrichtung kann auch eine Expansionsvorrichtung mit einem variabel divergierenden Strahl aufweisen, die aus einem herkömmlichen optischen Zoomsystem oder einem Paar aus bewegbaren Konvex/Konkav-Axiconlinsen besteht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Gerät eine Vorrichtung zum Konvergieren der projizierten Laserstrahlen auf die Hornhaut. Wie hierin verkörpert ist, enthält die Konvergierungsvorrichtung eine kondensierende und fokussierende Linse 17, welche das hindurchgehende Licht auf eine Brennpunktebene kondensiert und fokussiert. Die Position der Brennpunktebene FS wird gemäß der Geometrie der Linse bestimmt, wie für den Fachmann offensichtlich ist. Die Strahlexpansionsvorrichtung 13 dient auch zur Vergrößerung des Durchmessers des in die Linse 17 eintretenden Laserstrahls, wodurch die numerische Apertur des optischen Systems vergrößert wird. Folglich wird der Brennpunkt des Strahls in der Brennpunktebene FS der Linse 17 reduziert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Gerät eine konische optische Axicon-Vorrichtung zum Umwan deln der konvergierten Laserstrahlen in mehrere paraxial verteilte Strahlenpunkte auf der Hornhaut. Die optische Axicon-Vorrichtung, die in einigen der Figuren als eine prismatische Vielfachfacetten(MFP)-Linse 18 nur zum Zwecke der Erläuterung gezeigt ist, ist gemäß der Erfindung durch eine konische Axicon-Linse 18' zu ersetzen.
Die Fig. 2A und 2B zeigen die Axicon-Linse 18 als ein konkaves Vielfachfacetten-Prisma (beispielsweise Achtfacetten-Prisma) dessen äußere Kanten (Prismenbasen) 100 eine Breite haben, die größer ist als der optische Achsenabschnitt 102 (Länge t') hiervon. Die Axicon-Linse 18 kann auch mit konvexen prismatischen Multifacetten-Linsen ausgebildet sein, wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, deren äußere Kanten (Prismenbasen) 100 eine Breite t haben, die größer ist als die Abschnitte 102 der optischen Achse (Länge t') hiervon. Gemäß Fig. 6 bewirkt die Vielfachfacetten-Prismenfunktion der Axicon-Linse 18, daß die aus der Linse 18 austretenden konvergierenden Laserstrahlen in mehrere paraxial verteilte Strahlpunkte 61 auf der Hornhaut 31 des Auges 30 umgewandelt werden. Die Punkte 61 haben einen radialen Abstand von dem Scheitelpunkt P der Hornhaut 31 und von der optischen Achse O&sub1;. Vorzugsweise werden die Laserstrahlen auf die Hornhaut 31 des Auges 30 (das Auge eines Patienten oder eines Spenders oder in der in Fig. 4 gezeigten Haltevorrichtung gehaltenes Gewebe) konvergiert nach der Reflexion durch einen dichroitischen Spiegel 19, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Als eine Folge wird die Hornhaut 31 an den Punkten 61 durch die Laserstrahlenergie markiert, ausgeschnitten oder eingeschnitten.
Es ist notwendig, in der Keratoplastik und der Keratotomie die Durchmesser der Markierung, des Aus schnitts oder des Einschnitts in der Hornhaut zu verändern. Zu diesem Zweck kann die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bewegen der optischen Axicon-Vorrichtung entlang der optischen Achse O&sub1; enthalten. Weiterhin kann, um eine gekrümmte Keratotomie gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, eine Vorrichtung vorgesehen sein zum Drehen der optischen Axicon-Vorrichtung um die optische Achse. Weiterhin kann zur Durchführung einer radialen Keratotomie eine Vorrichtung zum Bewegen der Konvergierungsvorrichtung entlang der optischen Achse vorgesehen sein.
Wie hierin verkörpert ist, können die Bewegung der aus der MFP-Linse 18 bestehenden optischen Axicon- Vorrichtung und die Bewegung der aus der Fokussierungslinse 17 bestehenden Konvergierungsvorrichtung entlang der optischen Achse O&sub1; sowie die Drehung der MFP-Axicon-Linse 18 um die optische Achse O&sub1; durch eine bekannte elektromechanische Vorrichtung (nicht gezeigt) durchgeführt werden, welche eine Kombination beispielsweise aus Schrittmotoren aufweisen kann, die durch einen Mikroprozessor oder Minicomputer (nicht gezeigt) gesteuert werden. Beispielhaft und nicht beschränkend können Schrittmotoren mit der Modellnummer SPH-35AB-006, die von der Toky Electronic Co., Ltd. hergestellt werden, zur Bewegung der MFP-Linse 18 und der Fokussierungslinse 17 verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das die Lehren der vorliegenden Erfindung verkörpernde mikrochirurgische Gerät eine Zielvorrichtung enthalten zum Projizieren sichtbarer Lichtstrahlen auf die Hornhaut im Wesentlichen übereinstimmend mit den Positionen, an denen die Laserstrahlen auf die Hornhaut auftreffen sollen. Wie hierin verkörpert ist, umfasst die Zielvorrichtung ein Zielsystem 20, welches eine He-Ne- Laserquelle 21 zum Erzeugen sichtbarer Laserstrahlen, eine Strahlexpansionsvorrichtung 22 und eine dichroitische Strahl-Kombinationsvorrichtung 16. Die Strahlexpansionsvorrichtung 22 kann eine konkave Linse 23 und eine konvexe Linse 24 aufweisen. Die dichroitische Strahl-Kombinationsvorrichtung 16 ist in der optischen Achse 0&sub1; positioniert und ist derart ausgewählt, daß sie auftreffende He-Ne-Laserstrahlen reflektiert, während Laserstrahlen von der Quelle 11 durch sie hindurchgehen. Die He-Ne-Laserstrahlen von der Laserquelle 21 werden durch die Expansionsvorrichtung 22 im Durchmesser vergrößert, deren Ausgangslaserstrahlen ihrerseits auf die kondensierende und fokussierende Linse 17 nach der Reflexion durch den kalten Spiegel 16 projiziert werden. Somit stimmen die Laserstrahlen von der Quelle 21, welche von dem Spiegel 16 reflektiert werden, mit einem Teil der optischen Achse 0&sub1; überein.
Zur Beobachtung der Hornhaut und der auf diese projizierten He-Ne-Laserstrahlen kann das berührungslose mikrochirurgische Lasergerät auch eine Beobachtungsvorrichtung enthalten, die aus einem Operationsmikroskop 2 besteht, daß in Fig. 1 durch Phantomlinien angezeigt ist. Die Konfiguration und die Funktion von Operationsmikroskopen ist auf dem Gebiet der Ophthalmologie wohl bekannt; daher wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen. Nur beispielhaft und nicht beschränkend kann ein von der TOPCON CORPORATION unter der Modellnummer OMS-600 hergestelltes Mikroskop verwendet werden.
Eine optische Achse O&sub2; des Operationsmikroskops 2 verläuft so, daß sie mit einem Teil der optischen Achse O&sub1; des berührungslosen mikrochirurgischen Lasergeräts 10 zusammenfällt. In dieser Konfiguration wirkt der Spiegel 19 als ein Halbspiegel für die Laserstrahlen von der Quelle 21, aber als ein vollständiger Spiegel für die Laserstrahlen von der Quelle 11. Eine Bedienungsperson kann eine optimale Durchmessergröße der auf die Hornhaut projizierten Laserstrahlen bestimmen, indem sie die Laserstrahlen von der Quelle 21 durch das Operationsmikroskop 2 beobachtet.
Zum Markieren eines Spender-Hornhautknopfes kann das berührungslose mikrochirurgische Lasergerät mit einer Spenderhornhaut-Haltevorrichtung 40 wie in Fig. 4 gezeigt gekoppelt werden. Die Spenderhornhaut- Haltevorrichtung 40 ist mit einer Gehäuseabdeckung 41 und einem Aufnahmesockel 42 versehen. Die Gehäuseabdeckung 41 enthält einen "O"-Ring 43, der auf einer inneren Wand 44 angeordnet ist, und ein ringförmiges Magnetteil 45. Der Aufnahmesockel 42 enthält einen konvexen Bereich 46, eine sich von der Mitte des konvexen Bereichs 46 zu einer Druckpumpe 49 erstreckende Gasleitung 47, ein Druckmessgerät 48 und ein Magnetteil 50, welches gegenüber dem Magnetteil 45 des Gehäuses 41 angeordnet ist und dieses anzieht. Im Betrieb wird eine Spenderhornhaut oder ein corneasklerales Gewebe 51 auf dem Aufnahmesockel 42 befestigt und die Gehäuseabdeckung 41 wird über dem Knopf 51 angeordnet. Aufgrund der Anziehungskräfte zwischen den Magnetteilen 45 und 50 drückt der "O"-Ring 43 den Hornhautknopf dicht auf den Aufnahmesockel 42. Unter Druck stehendes Gas oder Fluid wird zu der Unterseite des Hornhautgewebes 51 durch die Leitung 47 geliefert, so daß das Spendergewebe mit einem konstanten Unterseitendruck gehalten wird, welcher so gesteuert werden kann, daß er dem intraokularen Druck des lebenden Auges entspricht, etwa 2000 Pa-2.666 Pa (15 mmHg-20 mmHg), indem das Druckmessgerät 48 über wacht wird.
Die Schritte zum Markieren einer Hornhaut in der Transplantationschirurgie oder der Keratoplastik können wie nachfolgend beschrieben unter Verwendung des berührungslosen mikrochirurgischen Lasergeräts durchgeführt werden.
(1) Eine Spenderhornhaut oder corneasklerales Gewebe 51, das aus einem Spenderauge herausgeschnitten ist, wird auf der Hornhaut-Haltevorrichtung 40 befestigt. Die Spenderhornhaut wird bei normalem intraokularem Druck von 2000 Pa-2666 Pa (15- 20 mmHg) an ihrer Unterseite unter Druck gesetzt mittels des von der Pumpe 49 durch die Leitung 47 gelieferten Fluids.
(2) Die Hornhaut-Haltevorrichtung 40 wird mit dem in Fig. 1 gezeigten mikrochirurgischen Lasergerät durch geeignete mechanische Mittel (nicht gezeigt) gekoppelt.
(3) Zielgerichtete sichtbare Laserlichtstrahlen von der Quelle 21 werden auf die Hornhaut eines Patienten oder auf eine Spenderhornhaut über die Strahlexpansionsvorrichtung 22, den kalten Spiegel 16, die Kondensierungslinse 17, die MFP- Axicon-Linse 18 und den dichroitischen Spiegel 19 projiziert.
(4) Die zielgerichteten sichtbaren Laserstrahlen, welche auf die Hornhaut projiziert werden, werden durch das Operationsmikroskop 2 beobachtet. Der Durchmesser und die Position der zielgerichteten projizierten Laserstrahlen werden eingestellt durch Bewegen des berührungslosen mikro chirurgischen Lasergeräts und des Operationsmikroskops gemeinsam entlang der optischen Achse 0&sub2;.
(5) Als Nächstes wird die Axicon-Linse 18 so entlang der optischen Achse 0&sub1; bewegt, daß der Durchmesser oder die radialen Positionen von zielgerichteten paraxial verteilten Laserstrahlpunkten von der Quelle 21 auf eine gewünschte Größe eingestellt werden.
(6) Nachdem der Durchmesser oder die radialen Positionen der zielgerichteten Laserstrahlpunkte auf eine optimale Größe oder radiale Position eingestellt wurden, wird der Schalter 11a eingeschaltet und die Laserquelle 11 erzeugt die infraroten oder ultravioletten gepulsten Laserstrahlen.
(7) Die gepulsten Laserstrahlen werden über die Strahlexpansionsvorrichtung 13, den kalten Spiegel 16, die Kondensierungslinse 17, die MFP- Axicon-Linse 18 und den dichroitischen Spiegel 19 auf die Hornhaut projiziert, um die Spenderhornhaut oder das corneasklerale Gewebe mit Punkten 61 wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, zu markieren. Wenn die Bestrahlungs-Laserenergie geeignet gesteuert wird, kann eine Lichtpunktmarkierung gemäß diesem besonderen Ausführungsbeispiel auf dem Epithel der Spenderhornhaut 51 durchgeführt werden.
(8) Die Spenderhornhaut kann dann um ihren Umfang so zugerichtet oder geschnitten werden, daß sie dem Durchmesser eines Empfängerloches in der Empfängerhornhaut angepasst ist und sie wird dann konserviert. Ein berührungsloses mikrochirurgisches Laserschneidgerät kann verwendet werden, um einen Spender-Hornhautknopf und eine Empfängerhornhaut zu beschneiden.
(9) Nachdem die Hornhaut-Haltevorrichtung 40 aus dem berührungslosen mikrochirurgischen Lasergerät entfernt wurde, wird ein Empfängerauge wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet. Die Empfängerhornhaut wird auch einer Markierung und Beschneidung unterzogen, wie in den obigen Schritten (3) bis (8) beschrieben ist, vorausgesetzt jedoch, daß der Durchmesser und die radialen Positionen der paraxial verteilten Strahlenpunkte 61 auf der Empfängerhornhaut etwas größer gemacht werden als der Durchmesser und die radialen Positionen der Strahlenpunkte 61 auf dem Spender- Hornhautknopf.
(10) Als Nächstes wird der Spender-Hornhautknopf 51 mit der Empfängerhornhaut 52 ausgerichtet durch Anpassung der paraxial verteilten Punkte 61 wie in Fig. 6 gezeigt. Die Hornhaut hat ein Epithel 71, ein Stroma 72 und ein Endothel 73, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die paraxial verteilten Punkte 61 auf dem Spender-Hornhautknopf 51 und der Empfängerhornhaut 31 können nur auf dem Epithel 71 oder durch das Epithel, die Bowman'sche Schicht und bis zu einer bestimmten Tiefe (z. B. 100 um) in die Stroma markiert sein, um Nahtspuren zu schaffen.
(11) Ein Nähvorgang kann dann durch die paraxial verteilten Punkte durchgeführt werden, wie durch die strichlierte Linie 74 in Fig. 7 angezeigt ist.
Indem die vorbeschriebenen Schritte durchgeführt werden, werden acht Punkte jeweils auf dem Spender- Hornhautknopf 51 und der Empfängerhornhaut 31 wie in Fig. 6 gezeigt, markiert.
Wenn es erforderlich ist, daß sechzehn Punkte markiert werden, kann, nachdem die ersten Markierungsschritte wie vorstehend beschrieben durchgeführt sind, die Axicon-Linse 18 um einen vorbestimmten Winkel, z. B. 22,5º, um die optische Achse 0&sub1; gedreht werden, um zusätzliche acht Punkte (gekennzeichnet durch "X") zu markieren. In gleicher Weise werden acht zusätzliche Nahtspuren auf der Empfängerhornhaut 31 markiert, so daß sechzehn symmetrische Punkte sowohl auf dem Spender-Hornhautknopf als auch auf der Empfängerhornhaut markiert sind.
Das berührungslose mikrochirurgische Lasergerät nach der vorliegenden Erfindung kann auch in der Keratotomie eingesetzt werden, wie nachstehend beschrieben wird.
Der Durchmesser oder die radialen Positionen der verteilten Strahlenpunkte können durch Bewegen der MFP- Axicon-Linse 18 entlang der optischen Achse 0&sub1; eingestellt werden, wie bereits vorstehend in Verbindung mit der Keratoplastik erläutert wurde. Jedoch muß bei der radialen Keratotomie, bei der die in der Cornea durchgeführten radialen Einschnitte oder Ausschnitte sich von dem Scheitelpunkt P der Hornhaut nach außen erstrecken, die Brennpunktebene FS der Laserstrahlen verändert werden, da die Krümmung der Hornhaut bewirkt, daß die radialen Einschnitte oder Ausschnitte in der Hornhaut bei unterschiedlichen Abständen von der Laserquelle gebildet werden müssen, wenn der Einschnitt oder Ausschnitt sich fortschreitend von dem Scheitelpunkt P des Auges nach außen bewegt. Somit wird, um sicherzustellen, daß die Laserstrahlen jeweils in der richtigen Brennpunktebene entsprechend den sich verändernden Tiefen oder Abständen an unterschiedlichen radialen Positionen der Hornhaut fokussiert werden, die Brennpunktebene FS des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung eingestellt durch Bewegen der Kondensierungslinse 17 entlang der optischen Achse 0&sub1; (gezeigt durch den Pfeil B' in Fig. 1).
Bei der radialen Keratotomie, bei der Einschnitte oder Ausschnitte in der Stroma erzeugt werden, die radial von der Mitte der Hornhaut zu der Außenkante der Hornhaut orientiert sind, wird die Krümmung einer Hornhaut vorher durch ein Keratometer gemessen, um den Abstand der Brennpunktebene der Laserstrahlen für alle radialen Positionen auf der Hornhaut vorherzusagen. Gemäß Fig. 8 wird, nachdem die anfänglichen Brennpunkte "C" in dem oberen Teil der Stroma 72 eingestellt wurden, die MFP-Axicon-Linse 18 axial und vorzugsweise kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs entlang der optischen Achse 0&sub1; so bewegt, daß radiale Einschnitte oder Ausschnitte 81, 81', 82 und 82' in der Stroma 72 entlang der Krümmung der Hornhaut von den Punkten "C" zu den Punkten "D" durchgeführt werden, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, wobei Fig. 8 eine weggeschnittene Seitenansicht von Fig. 9 entlang der Linie 8-8 ist. Gleichzeitig wird die Kondensorlinse 17 axial und vorzugsweise kontinuierlich entlang der optischen Achse 0&sub1; bewegt, um die Brennpunktebene der Laserstrahlen so einzustellen, daß sie der radialen Position der Hornhaut, an der der Einschnitt oder Ausschnitt erfolgt, entspricht.
Die Laserenergie von der Quelle 11 kann auf eine aus reichende Energie eingestellt werden, um das Gewebe der Stroma 72 auf eine gewünschte Tiefe "Δ" abzutragen und einzuschneiden oder auszuschneiden.
Bei der gekrümmten Keratotomie, bei der die Ausschnitte oder Einschnitte in der Stroma 72 als gekrümmte Bereiche orientiert sind, d. h. wie in Fig. 10 gezeigt Bogen 93 in Umfangsrichtung in vorbestimmtem Abstand und mit im Wesentlichen konstantem radialem Abstand von dem Scheitelpunkt oder der Mitte der Hornhaut angeordnet sind, kann die MFP-Axicon-Linse 18 aus zumindest einer prismatischen Zweifacetten- Linse bestehen. Nachdem die Brennpunkte "C" in der Stroma 72 eingestellt wurden, wird die MFP-Axicon- Linse 18 um die optische Achse 0&sub1; innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkels gedreht, während die Laserquelle 11 Strahlen mit ausreichender Energie emittiert, um die Stroma abzutragen, wodurch Einschnitte oder Ausschnitte in der Stroma wie in Fig. 10 illustriert, erzeugt werden.
Bei einem anderen gekrümmten Keratotomie-Gerät kann die MFP-Axicon-Linse 18 aus mindestens einer MFP- Linse mit mehr als zwei Faceaten gebildet sein, beispielsweise acht Facetten, welche um die optische Achse 0&sub1; drehbar ist. Weiterhin kann das Gerät 10 eine Maskiervorrichtung enthalten, die zwischen der fokussierenden und kondensierenden Linse 17 und dem kalten Spiegel 16 angeordnet ist, um selektiv zumindest eine offene Apertur in der optischen Achse 0&sub1; zu definieren. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Maskenvorrichtung die Maske 25 mit drei Maskeneinheiten 26, 27 und 28, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Die Maskeneinheiten 26 und 27 enthalten jeweils ein Paar von transparenten Bereichen 26a, 27a, die als fächerförmige 120º- Aperturwinkel 110 ausgebildet sind, um von dem kalten Spiegel 16 zugeführte Laserstrahlen durchzulassen, und ein Paar von undurchlässigen Bereichen 26b, 27b, die als fächerförmige 60º-Aperturwinkel 112 ausgebildet sind, um die von dem kalten Spiegel 16 zugeführten Laserstrahlen zu blockieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung zum Drehen der Maskeneinheiten 26 und 27 in entgegengesetzten Richtungen, die in Fig. 11 durch die Pfeile "a" und "b" gekennzeichnet sind, relativ zueinander um die optische Achse 0&sub1; vorgesehen sein, um die Aperturwinkel 110a und 112a innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu verändern, beispielsweise zwischen 60º bis 120º, wie in Fig. 12 illustriert ist. Wie hierin verkörpert ist, kann die Drehvorrichtung einen Schrittmotor (nicht gezeigt) aufweisen, der von einem Mikroprozessor (nicht gezeigt) gesteuert wird. Dem Fachmann sind solche Motoren und Steuervorrichtungen bekannt, und da die Konfiguration dieser Motoren und Steuervorrichtungen selbst nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet. Jedoch kann beispielsweise ein Motor mit der Modellnummer SPH-35AB-006 der von der Tokyo Electric Co., Ltd. hergestellt wird, verwendet werden. Auch kann jede geeignete Steuervorrichtung wie ein IBM PC/AT zur Steuerung des Motors verwendet werden.
Die Maskiervorrichtung kann auch eine Maskeneinheit 28 mit einem Paar von Halbkreisbereichen 28a, 28b enthalten. Der Halbkreisbereich 28a ist transparent, um Laserstrahlen durchzulassen, und der Halbkreisbereich 28b ist für die Laserstrahlen undurchlässig. Es kann eine Vorrichtung vorgesehen sein zum Einfügen und Entfernen der Maskeneinheit 28 in die bzw. aus der optischen Achse 0&sub1;, um selektiv einen Teil der Laserstrahlen von der Quelle 11 zu blockieren, wobei der blockierte Teil der Position des undurchlässigen Halbkreisbereichs 28b entspricht. Die Maskeneinheiten 26, 27 und 28 sind so ausgebildet, daß sie in der Lage sind, sich gemeinsam um die optische Achse 0&sub1; zu drehen, um selektiv die durch die Masken 25 und 26 in der optischen Achse 0&sub1; definierten Öffnungen zu positionieren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dreht sich, nachdem die Aperturwinkel 110a (α) und 112a durch individuelle entgegengesetzte Drehung der Masken 25 und 26 ausgewählt wurden und nachdem der in Fig. 12 illustrierte Neigungswinkel β durch eine gemeinsame Drehung der Masken 25 und 26 als eine Einheit um die Achse 0&sub1; ausgewählt wurde, die MFP-Axicon-Linse 18 kontinuierlich in vorbestimmten sehr kleinen Schritten um die optische Achse 0&sub1;, um die Hornhaut einzuschneiden oder auszuschneiden.
Das berührungslose mikrochirurgische Lasergerät nach der vorliegenden Erfindung hat weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Thermo-Keratoplastik, wie nachfolgend beschrieben wird.
Bei der Thermo-Keratoplastik kann, um Hornhaut- Brechungsfehler, z. B. Hyperopie, Myopie und/oder Astigmatismus zu heilen, die Laserquelle 11 einen Infrarotlaser vom Impulstyp aufweisen, welcher einen Laserimpuls mit Wellenlänge von etwa 1,3 um bis etwa 3,3 um emittiert. Die Laserquelle 11 kann in diesem Ausführungsbeispiel einen Ho(Holmium)-Laser aufweisen, der bei einer Wellenlänge von etwa 2,1 um emittiert.
Gemäß Fig. 13 erzeugt bei der Thermo-Keratoplastie zum Heilen beispielsweise der Hyperopie, nachdem die Brennpunkte "S" an Punkten "e" mit einem optimalen Durchmesser D&sub0; und einer optimalen Tiefe "Δ" in der Stroma 72 durch unabhängige Bewegung der fokussierenden und kondensierenden Linse 17 und der MFP-Axicon- Linse 18 entlang der optischen Achse 0&sub1; wie vorstehend beschrieben eingestellt wurden, die Ho- Laserquelle 11 die gepulsten Laserstrahlen und projiziert sie auf die Punkte "e".
Acht Einbrennungen werden sofort und gleichzeitig an den Punkten "e" erzeugt und bewirken eine Schrumpfung des Gewebes der Stroma in der Nähe "f" um die Punkte "e". Die thermische Wirkung des Lasers, die eine Schrumpfung des Gewebes um die Punkte "e" bewirkt, führt zu einer Änderung der Gestalt der Hornhaut, um die Hyperopie zu lindern.
Mit Bezug auf Fig. 14 kann bei der Thermo- Keratoplastik zur Linderung des Astigmatismus die Maskeneinheit 25 verwendet werden, um selektiv die Winkelposition β und den Winkel α zu definieren, und um die Anzahl von auf die Punkte "e" projizierten Punkten 61 einzustellen. Die thermische Wirkung des Lasers und die sich ergebende Schrumpfung des Gewebes in der Nähe "f" führt zu einer Änderung der Gestalt der Hornhaut, um den Astigmatismus zu mildern.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung wird das Gewebe der Hornhaut mit Laserstrahlen von ausreichender Energie und während einer ausreichend langen Zeit beschossen, so daß die Hornhaut abgetragen wird, indem bewirkt wird, daß die das Hornhautgewebe bildenden Fluide von der festen oder flüssigen Phase in eine gasförmige Phase übergehen. Eine solche Abtragung wird als Foto-Verdampfung bezeichnet, wenn sie unter Verwendung eines kurzpulsigen Wasserstoff-Fluorid-, und Fotozersetzung, wenn sie unter Verwendung eines Argon-Fluorid-Excimer-Lasers durchgeführt wird.
Gemäß anderen Verwendungen des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, das Hornhautgewebe nicht zu verdampfen oder zu zersetzen. Da das Hornhautgewebe nahezu vollständig aus Wasser besteht, bedeutet dies, daß bei Athmosphärendruck die Temperatur, die das Hornhautgewebe erreicht, geringer als 100ºC sein muß. Dies wird am besten durchgeführt mit Lasern mit längeren Impulsdauern wie einem langpulsigen C. W. HF-Laser, Nd:YAG-, Nd/YLF-Laser oder einem Holmium-Laser mit jeweils einer Impulsdauer von mehr als 200 ns und einem Energiefluss von etwa 250 mJ/cm².
Die Erfinder haben entdeckt, daß oberhalb 60ºC das Hornhautgewebe klebrig wird und zu schrumpfen beginnt. Somit werden bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ausgewählte Bereiche der Hornhaut mit Laserstrahlen mit ausreichender Energie und während einer ausreichenden Zeit beschossen, um das Hornhautgewebe auf weniger als etwa 100ºC zu erwärmen, damit eine Schrumpfung des Hornhautgewebes in diesen ausgewählten Bereichen bewirkt wird. Auf diese Weise kann die Gestalt der Hornhaut modifiziert werden, um einen Astigmatismus und/oder einen Hornhaut-Brechungsfehler zu mildern. Darüber hinaus kann jedes der Ausführungsbeispiele des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung in der Praxis dieses Verfahrens verwendet werden für die Schrumpfung von Hornhautgewebe, um hierdurch die ausgewählten Bereiche der Hornhaut zu steuern und zu de finieren, in welchen die Schrumpfung erwünscht ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung wird die konische Axicon-Linse 18', welche in Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie illustriert ist, anstelle der MFP-Axicon-Linse 18 verwendet. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel braucht die konische Axicon-Linse nicht um die optische Achse 0&sub1; gedreht zu werden, um die gekrümmte Keratotomie durchzuführen, da die konische Axicon-Linse die aus der kondensierenden und fokussierenden Linse 17 austretenden Laserstrahlen in ringförmige Strahlen umwandelt und sie auf die Hornhaut des Patienten projiziert.
Die Fig. 15 und 16 illustrieren jeweils alternative Ausführungsbeispiele der Maskierungsvorrichtung. Bei beiden alternativen Ausführungsbeispielen der Maskierungsvorrichtung sind zwei Masken im Abstand voneinander auf der optischen Achse 0&sub1; angeordnet. Jede Maske ist in ihrer Konfiguration identisch. Daher ist in den Fig. 15 und 16 nur eine der Masken, die Maske 130 illustriert.
Beispielhaft und nicht beschränkend kann die Maske 130 eine Metallplatte mit zwei fächerförmigen undurchlässigen Bereichen 132 und 134 und Seitenkanten 136 und 138, welche gemäß Fig. 15 in einem konkaven Bogen oder gemäß Fig. 16 in einem konvexen Bogen geformt sind, aufweisen. Da die Energiedichte von bogenförmigen Laserstrahlen, welche durch die durch die Seitenkanten 136 und 138 definierte Apertur hindurchgehen, graduell entlang der radialen Richtung der durch die Seitenkanten 136 und 138 definierten Bögen abnimmt, wird die Tiefe des Einschnitts oder Ausschnitts in der Hornhaut 31 des Patienten in beiden Endbereichen 93' und 93' graduell flacher und glatter, wie in Fig. 17 gezeigt ist, so daß eine schwierige oder empfindliche gekrümmte Keratotomie unter Verwendung des Verfahrens und des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann.
Fig. 18 illustriert noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Maskenvorrichtung. Hierin können Masken 150 und 152 mit keilförmigen Bereichen 154 bzw. 156 gleichzeitig oder individuell in zueinander entgegengesetzten Richtungen entlang Pfeilen 158 bzw. 156 bewegt werden. Auf diese Weise kann, wie in Fig. 19 illustriert ist, der durch die Kanten der Keilbereiche 154 und 156 definierte Aperturwinkel a' in einer vorbestimmten Weise ausgewählt werden. Weiterhin können die Masken 150 und 152 individuell oder gemeinsam durch irgendeinen geeigneten Motor oder eine manuelle Vorrichtung um die optische Achse 0&sub1; gedreht werden, um den Positionswinkel b' der Einschnitte oder Ausschnitte in der Hornhaut des Auges selektiv zu definieren.
Bei Verwendung der in Fig. 18 illustrierten Maskierungsvorrichtung können die Masken 150 und 152 entlang der Richtungen 158 bzw. 160 während des Beschusses der Hornhaut mit Laserstrahlen aufeinander zu bewegt werden. In Fig. 18 befinden sich die Masken 150 und 152 im vollständig geöffneten Zustand, derart, daß kein Bereich der Hornhaut durch die Keilbereich 154 und 156 blockiert wird. Wenn die Masken 150 und 152 näher aufeinander zu bewegt sind, wie in Fig. 19 illustriert ist, blockieren die Keilbereich 154 und 156 selektiv größere Bereiche der Hornhaut gegenüber den von der Quelle 11 emittierten Laserstrahlen. In Fig. 20 überlappen die Keilbereich 154 und 156 einander, um die Hornhaut vollständig gegenüber sämtlichen von der Quelle 11 emittierten Laserstrahlen zu blockieren.
Bei Verwendung der in Fig. 18 illustrierten Maskierungsvorrichtung in Kombination mit einer konischen Axicon-Linse werden die auf die Hornhaut projizierten ringförmigen Laserstrahlen P in der vollständig emittierten Energie in Übereinstimmung mit der Umfangsposition d geändert, wie in Fig. 18 illustriert ist. Daher wird die Tiefe D der in der Stroma durchgeführten Einschnitte oder Ausschnitte graduell geändert, entsprechend einer in Fig. 21 illustrierten Sinuskurve. Auf diese Weise kann eine Milderung des Hornhaut- Astigmatismus vorsichtiger und feiner ausgeführt werden durch Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung, um nicht nur den Hornhaut-Astigmatismus zu heilen, sondern auch einen sphärischen Hornhaut- Brechkraftfehler.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann offensichtlich. Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die gezeigten und beschriebenen bestimmten Details, repräsentativen Vorrichtungen und erläuternden Beispiele beschränkt. Demgemäß können Abweichungen von solchen Details erfolgen, ohne daß der Bereich des allgemeinen erfinderischen Konzepts, wie es durch die angefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist, verlassen wird.

Claims

1. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät, welches aufweist:

- eine Vorrichtung (11) zum Erzeugen von Infrarot-Laserstrahlen;

- eine Vorrichtung zum Projizieren der Laserstrahlen auf eine Hornhaut (31); und

- wobei die Projektionsvorrichtung eine optische Achse (O&sub1;) definiert und enthält:

eine Vorrichtung (17) zum Konvergieren der, Laserstrahlen auf die Hornhaut (31), und

eine optische konische Axikon-Vorrichtung (18') zum Umwandeln der Laserstrahlen in ringförmig verteilte Strahlen auf der Hornhaut (31);

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Lasererzeugungsvorrichtung (11) Infrarot- Impulslaserstrahlen erzeugt mit Wellenlängen von etwa 1,3 um bis etwa 3,3 um, einer Impulsdauer von mehr als 200 ns und einem Energiefluß von etwa 250 mJ/cm², und

- die Lasererzeugungsvorrichtung (11) so ausgebildet ist, daß sie bewirkt, daß das Gewebe der Hornhaut (31), auf welches die Laserstrahlen projiziert werden, schrumpft, um ei nen Brechungsfehler und/oder Astigmatismus der Hornhaut (31) zu mildern.

2. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach Anspruch 1, worin die Lasererzeugungsvorrichtung (11) einen Holmium-Laser mit einer Wellenlänge von etwa 2,1 um enthält.

3. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Konvergierungsvorrichtung eine kondensierende und fokussierende Linse (17) enthält.

4. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach Anspruch 3, worin die Konvergierungsvorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zum Bewegen der kondensierenden Linse (17) entlang der optischen Achse (O&sub1;) enthält.

5. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die konische Axikon-Linse (18') sich zwischen der konvergierenden Vorrichtung (17) und der Hornhaut (31) befindet.

6. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches weiterhin eine Vorrichtung zum Bewegen der optischen konischen Axikon-Vorrichtung (18') entlang der optischen Achse (O&sub1;) aufweist.

7. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches weiterhin eine Maskenvorrichtung (25, 130, 150, 152) aufweist mit wenigstens einer Maske (26, 27, 28, 130, 150, 152) zum selektiven Bestimmen wenigstens einer lichtdurchlässigen Öffnung (26a, 27a, 28a) und wenigstens einer lichtun durchlässigen Öffnung (26b, 27b, 28b, 132, 134, 154, 156) entlang der optischen Achse (O&sub1;).

8. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach Anspruch 7, worin die Maskenvorrichtung (25) eine erste und eine zweite Maske (26, 27) enthält, die im Abstand voneinander angeordnet und auf der optischen Achse (O&sub1;) ausgerichtet sind, wobei jede Maske (26, 27) wenigstens zwei fächerförmige Lichtdurchlaßbereiche (26a, 27a) enthält, welche ausgewählte offene Winkel (110) zwischen sich definieren, sowie eine erste Vorrichtung zum Drehen der ersten und der zweiten Maske (26, 27) in entgegengesetzten Richtung (a, b in Fig. 11) relativ zueinander, um die ausgewählten offenen Winkel (110a, α), die zwischen den durchlässigen Bereichen (26a, 27a) der Masken (26, 27) gebildet sind, selektiv einzustellen, und eine zweite Vorrichtung zum Drehen der Masken (26, 27) im Gleichklang, um den Neigungswinkel (β) der durchlässigen Bereiche (26a, 27a) der Masken (26, 27) einzustellen.

9. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach Anspruch 7, worin die Maskenvorrichtung (150, 152) wenigstens zwei Maskenplatten (150, 152) enthält, von denen jede einen Teilbereich (154, 156) aufweist, der in die optische Achse (O&sub1;) der Projektionsvorrichtung hinein und aus dieser heraus bewegbar ist, um selektiv einen Öffnungswinkel (a in Fig. 19) hiervon zu bestimmen, und welche um die optische Achse (O&sub1;) drehbar ist zum selektiven Bestimmen eines Positionswinkel (b in Fig. 19) hiervon.

10. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Pro jektionsvorrichtung eine Strahlenexpansionsvorrichtung (13) enthält zum Vergrößern eines Radius der Laserstrahlen.

11. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welches weiterhin eine Zielvorrichtung (20) aufweist zum Projizieren von sichtbaren Lichtstrahlen auf die Hornhaut (31) an einer Position, die im Wesentlichen mit der von den Laserstrahlen eingenommenen Position übereinstimmt, wobei eine optische Achse der Zielvorrichtung (20) teilweise mit der optischen Achse (O&sub1;) der Projektionsvorrichtung überlappt.

12. Berührungsloses mikrochirurgisches Lasergerät nach Anspruch 11, worin die Zielvorrichtung (20) eine Quelle (21) für einen sichtbaren Laserstrahl und eine Spiegelvorrichtung (16) enthält, die schräg zwischen der Erzeugungsvorrichtung (11) und der Konvergierungsvorrichtung (17) angeordnet ist zum Reflektieren der von der Quelle (21) für sichtbare Laserstrahlen emittierten sichtbaren Laserstrahlen und zum Hindurchlassen der Laserstrahlen von der Erzeugungsvorrichtung (11).