EP4499006A1 - Verfahren zur ermittlung von bestrahlungsparametern sowie vorrichtung zur bestrahlung - Google Patents

Verfahren zur ermittlung von bestrahlungsparametern sowie vorrichtung zur bestrahlung

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EP4499006A1
EP4499006A1 EP23715478.6A EP23715478A EP4499006A1 EP 4499006 A1 EP4499006 A1 EP 4499006A1 EP 23715478 A EP23715478 A EP 23715478A EP 4499006 A1 EP4499006 A1 EP 4499006A1
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EP
European Patent Office
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retina
parameters
irradiation
target areas
determined
Prior art date
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Pending
Application number
EP23715478.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eberhard Schmidt
Arnd ROSE
Kay-Uwe Amthor
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Od Os Macutherm GmbH
Original Assignee
Od Os Macutherm GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00821—Methods or devices for eye surgery using laser for coagulation
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    • A61F2009/00857—Calibration of the laser system considering biodynamics
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    • A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861—Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00863—Retina

Definitions

  • the invention lies in the field of medical measurement technology and specifically relates to a method for determining irradiation parameters for irradiating target areas of the retina of an eye.
  • WO 2011/038935 A1 a method is known in which, in connection with titration shots on areas of a retina, images of the retina are captured using a camera, from which discoloration of the tissue areas hit by the laser can be recognized.
  • a difference image is generated between camera images recorded before the titration and after the titration, so that the effect of the titration can be derived from difference values.
  • the present invention is based on the object of creating a method and a device for determining irradiation parameters for the operation of a laser for irradiating one or more target areas of the retina of an eye, with which the irradiation parameters are as low as possible loss of time and as little effort as possible can be determined as reliably as possible.
  • the invention relates to a method for determining irradiation parameters for the operation of a laser for irradiating one or more target areas of the retina of an eye with an irradiation ha ndlungsstra h I, in which the retina is illuminated in whole or in part with an illumination device under defined illumination parameters and during and/or shortly after the illumination at least one optical image, in particular at least one camera image, of at least one target area of the retina is captured and in which Using the recording(s) or camera images, at least starting values of the irradiation parameters for the irradiation of one or more target areas of the retina are determined.
  • the method is intended to make it possible to carry out the determination of irradiation parameters for the operation of a laser, which takes place before the treatment, as quickly, as largely as possible, in an automated and reproducible manner.
  • a laser which takes place before the treatment
  • the surgeon often then assesses the degree of tissue discoloration as a result of the laser effect according to his personal impression and then sets the parameters of the laser for the irradiation during the actual treatment.
  • the treatment beam is partially absorbed or scattered because the vitreous body of the eye is not completely transparent.
  • This effect should be taken into account when determining the irradiation parameters for the laser, in such a way that the laser intensity may be chosen to be slightly higher to compensate than is immediately necessary for the treatment of the retina.
  • the absorption of the treatment beam depends on the individual characteristics of the vitreous body of the patient to be treated. As part of the method according to the invention, the absorption can be estimated since the illuminance with which the retina is illuminated is known and the intensity of the backscattered signal, for example the reflected light, depends on both the pigmentation strength of the retina and the absorption of the light depends on the vitreous body. In order to be able to separate the two effects that influence backscattering, several measurements can be carried out under changed optical conditions. More details on this will be explained below.
  • the retina can make sense for the retina to be illuminated with radiation with a known wavelength distribution, which in particular includes infrared radiation and/or light in a wavelength range absorbed by melanin, in order to generate a camera image, with the luminous intensity of the lighting device and/or the the total light power incident on a unit area of the retina and/or the light power incident on a unit area of the retina is determined in a defined wavelength range and wherein the brightness values and/or colors of the camera image are used to determine the starting values of the parameters for the irradiation of the retina.
  • a known wavelength distribution which in particular includes infrared radiation and/or light in a wavelength range absorbed by melanin
  • the thickness of the retina is determined for one or more target areas and is taken into account when determining the starting values of the irradiation parameters, the determination of the thickness of the retina being carried out in particular by creating an OCT thickness map of the retina, and / or that the type and intensity of the pigmentation of the retina of various body regions of the person to be treated, in particular the type and intensity of the pigmentation of the iris of the eye or the skin or the hair, are used to determine the starting values of the irradiation parameters.
  • the thickness of the retina can be determined depending on the location, for example to detect edema in the retina, which often itself absorbs part of the laser radiation, so that certain parts of the treatment beam do not reach the pigment layer during the actual treatment .
  • a location-dependent correction variable can be determined over the entire area or partial areas of the retina using the OCT thickness map for the irradiation parameters.
  • one or more predetermined or predeterminable reference recordings or reference images are also used to determine the starting values of the irradiation parameters.
  • the reference recordings or reference images can, for example, represent target states of the retina, which can be compared with the captured recordings/camera images in order to carry out a difference value analysis and to determine a necessary irradiation intensity or the necessary irradiation parameters or their starting values from the differences between the captured image and the reference image determine.
  • the radiation Parameters that determine the treatment intensity or irradiation intensity can typically include the strength of the laser beam, i.e. its energy, and its cross-sectional area in the impact area/target area or the size of the laser beam spot as well as the duration and number of laser pulses emitted and pauses between the laser pulses.
  • reference images can also be taken from databases, for example, or obtained from previously recorded images/camera images of the same patient.
  • the intensity of the pigmentation of the target area(s) and, on the other hand, the Expected absorption of the treatment beam in the eye lens on the way to the target areas can be determined by carrying out at least two measurements under different lighting conditions, in particular at least one of the following parameters being varied in the two or more measurements: size of the focused light spot on the retina , wherein the deviation from an expected light intensity distribution on the surface of the focus spot is measured, direction of irradiation of an illumination beam of the illumination device through the pupil and the glass body for illuminating the respective target area, direction of irradiation to the target area and / or direction of emission of a detected reflected illumination beam of the illumination device, wavelength range or wavelength distribution of an illumination beam from the illumination device.
  • This method allows the determination of the distribution of the pigmentation strength on the retina on the one hand and the determination of the absorption of a laser beam by the vitreous body as a function of the laser target point on the retina and the light path on the other hand, independently of one another.
  • the light path can be changed when illuminating a target area of the retina in different successive individual measurements, but the same target area can be illuminated and recorded in each case. be taken.
  • a target area of the retina can also be illuminated in different ways in several measurements by the lighting device with the light path remaining the same, so that the influence of the reflectivity of the retina can be varied by lighting with different spectra or by light in different wavelength ranges.
  • the intensity of the pigmentation of the target area(s) and/or the expected absorption of the treatment beam in the eye lens on the Path to the target areas can be determined by carrying out at least two measurements, one of the measurements being aimed at the absorption and / or reflection characteristics in the area of the optic disc and / or at least one blood vessel or part of a blood vessel in the retina, while one second measurement is aimed at the absorption and/or reflection characteristics in one of the remaining areas of the retina to be irradiated.
  • the method described can also provide that, in order to determine the irradiation parameters for one or more target areas of the retina to be irradiated, at least two locations on the retina are illuminated one after the other or simultaneously with different lighting characteristics, in particular different lighting intensities, and the intensity of the reflected signal is recorded in each case, that For the locations measured in this way, the functional relationship between the lighting characteristics, in particular the illuminance and the intensity of the reflected signal, in particular the slope of the functional curve in the case of a linear relationship, is determined and that by comparing the functional relationships at the measured locations, in particular the slopes of the functional curves, the ratio of the reflectivities at the measured locations is determined, in particular one of the locations lying on the surface of a papilla or a blood vessel or at least partially encompassing it.
  • the optic nerve head (papilla) is usually not pigmented and reflects light much more strongly than the pigmented parts of the retina.
  • the reflectivity in the area of the optic disc is only slightly dependent on the characteristics of the retina of an individual patient.
  • the papilla can therefore serve as a “reflection standard” or reference for a comparative measurement of the intensity of the pigmentation.
  • the veins of the retina can also be detected and used for a comparison measurement in the areas of the retina defined by them.
  • the blood carried has a certain different absorption characteristic than the melanin.
  • Absorption also depends on whether the blood is saturated with oxygen or not, that is, what type of vessels are used. In order to be able to measure and evaluate these properties of absorption and reflectivity in the blood vessels in a differentiated manner, it may make sense to carry out a reflectivity or absorption measurement at wavelengths of the illuminating light that are particularly strongly absorbed by the oxygen-saturated or oxygen-poor blood. As an alternative to selecting the illuminating light, the corresponding meaningful wavelengths can also be selected on the detection side.
  • the functional connection between an illumination characteristic, in particular the illuminance on the one hand, and the intensity of the reflected radiation on the other hand at a location on the retina allows a good determination of a value that represents the reflectivity of the retina at this location.
  • the linear regression method can be used to determine a slope of the straight line that forms the function graph for a plurality of measurements in order to compensate for measurement errors.
  • the slopes of the straight lines which can then be assigned to the respective measured locations on the retina, can form a relative measure of reflectivity.
  • the measurement locations can then be determined assigned reflectivity values can be calibrated.
  • the absorption strength for a treatment beam can then be determined from the reflectivity at a location on the retina.
  • the wavelength of the radiation illuminating the respective measuring location can also serve as a variable lighting characteristic, so that two locations are then illuminated one after the other with radiation of different wavelengths, the intensity of the reflected radiation is measured and the functional connection is determined and compared for the two locations.
  • the differentiation of the reflectivity at different wavelengths can be done both by illuminating one after the other with different wavelengths with simultaneous broadband (or adjusted by a wavelength window) detection, as well as with broadband illumination covering a continuous spectrum or with illumination by a laser array that contains a plurality of individual ones wavelengths included.
  • wavelength-selective detection of the reflected radiation is then provided, for example by defining color channels, using wavelength-selective filters or using a spectrometer or a multispectral camera.
  • a deviation of the determined characteristic and the reflectivity value determined in a first step from a reference value can affect the influence of the absorption and/or the scattering of the radiation on the measurement path through the eye of the individual patient. Deviations of the measured values from the reference value of reflectivity at a reference location such as the optic disc or the blood vessels can therefore be used to determine the attenuation due to absorption and/or scattering in the eye body.
  • the influence of the pigmentation on the captured image or the captured camera image on the one hand and the input can also be analyzed in an evaluation.
  • Flow of absorption of the vitreous body is determined independently and taken into account when determining the irradiation parameters.
  • the direction of irradiation and the direction of emission of the illumination beam also refers to the light path that the laser radiation travels through the glass body.
  • the type of linking of illumination parameters and the detected variables/signals of the respectively captured recording or the respectively captured camera image on the one hand and the irradiation parameters for the operation of the laser on the other hand can take a variety of forms. In the simplest case, this can be an assignment table, which can be present as a multidimensional matrix and which can be stored, for example, in a computer or a non-local or distributed data processing system.
  • the link can also be in the form of an algorithm or a neural network, which can be trained, for example, using self-learning or guided learning methods.
  • the present invention can also relate to a method for training an algorithm or a neural network for determining the starting values of irradiation parameters according to the method described above, with data sets of target areas to be irradiated being determined from images as training data for a plurality of individual treatments and the associated lighting parameters and, in particular, additionally recorded secondary information as input information and, on the other hand, the irradiation parameters set during the subsequent laser treatment are linked to one another as result variables.
  • the training data can, for example, initially be obtained by parallel operation from a conventional method and the method described here, in which case, as described above, a recording or a camera image is captured under defined lighting conditions and then the necessary treatment intensity, i.e., in a conventional manner using titration methods the intensity of the treatment laser beam, e.g. B. represented by laser power, pulse duration, pulse number and repetition rate is detected. This can then be linked to the previously recorded recordings/camera images for the target areas of the retina that are to be treated, so that the learning system is trained with this data.
  • the intensity of the treatment laser beam e.g. B. represented by laser power, pulse duration, pulse number and repetition rate
  • the individual treatments can also be carried out according to the method according to the invention described above, whereby the starting values for irradiation parameters are first determined and then the treatment is started and the success of the treatment is then assessed by checking the discoloration of the target areas and If necessary, the irradiation parameters can be corrected.
  • the algorithm can be further trained for improvement.
  • Variables that turn out to be influential for determining the irradiation parameters can be entered as additionally recorded secondary information.
  • secondary information can be, for example, the patient's age and certain parameters of his health status as well as specific parameters of the patient's retina to be treated. For example, a measured integral pigmentation strength of the skin or the iris of the eye or a measured pigmentation strength of the main hair, the hair of the eyebrows or the skin of the patient as well as the color of the skin pigmentation, the color of the iris and the color of the hair can be taken into account.
  • a calibration is carried out with one or more of the following calibration parameters of the person to be treated: measured integral pigmentation strength of the skin, measured integral pigmentation strength of the iris of the eye, measured Pigmentation strength of hair (head hair, eyebrows), color of skin pigmentation, color of iris, color of hair.
  • Such a calibration can, for example, also provide that the listed variables are not included in the algorithm for determining the irradiation parameters, but that after determining an irradiation intensity, a calibration of the results is carried out with the variables mentioned, for example by multiplying the irradiation intensity, given by the laser energy and the length of the laser pulse, by a specific calibration factor.
  • the invention can also relate to a method for determining irradiation parameters for the operation of a laser for irradiating one or more target areas of the retina of an eye with a treatment beam, in which starting values of the irradiation parameters are first determined according to the method described above, in which at least one target area is irradiated with a titration beam or a treatment beam with the starting parameters, in which at least one continuation image or a continuation camera image of the target area(s) of the retina irradiated with the treatment beam is then captured and in which using the continuation image(s) and/or the/ of the continuation camera images and the starting values of the irradiation parameters, at least continuation values of the irradiation parameters for the irradiation of one or more target areas of the retina are determined.
  • the device mentioned can, for example, be completely independent of the treatment device with the treatment laser or can also be connected to the treatment device or integrated into it.
  • the device according to the invention can also be partially centralized, whereby the processing device can be arranged non-locally in a server or a remote data processing system of another type and receives the determined data using a suitable communication method.
  • the processing device can in this way be fed and trained with measurement data from many different locations and can remotely control local treatment facilities. In this way, optimal training of the processing device can be guaranteed with actual data from one or more patients.
  • 1 shows an ophthalmoscope with a device for irradiating the retina of an eye
  • 2 shows a flowchart for a method for determining starting values for irradiation parameters
  • FIG. 5 shows an example of illumination parameters, measured values that represent a recording of the target areas of a retina, and assigned starting values for irradiation parameters
  • FIG. 7 shows a third flowchart which represents a method for training an algorithm which is perfected in a self-learning method and which assigns the starting values of irradiation parameters to the illumination parameters and other correction variables,
  • Fig. 8 shows schematically the linking of input variables and output variables for training the algorithm, as well
  • Figs. 9, 10, 11 for three different cases the functional relationship between the illuminance and the intensity of the reflected radiation for the optic disc/optic nerve and other areas of the retina.
  • Figure 1 shows a device according to the invention or a device for carrying out the method according to the invention in the form of an ophthalmoscope or a device that combines functions of an ophthalmoscope with functions of laser treatment of the retina.
  • the device has an illumination device 5 with a radiation source 5 ', which is set up to direct an illumination beam 14 onto the eye 4 and the retina 16 of a patient. This allows the retina 16 to be suitably illuminated to capture a recording or a camera image.
  • the lighting can be equipped, for example, with a light-emitting diode or an infrared diode as a light source or with a light source of another type that delivers a defined wavelength spectrum.
  • the light source can also be a UV light source, for example.
  • the ophthalmoscope also has a camera 6, in which a sensor is designated 7.
  • the sensor can be, for example, a CCD or CMOS sensor.
  • any other type of device can also be provided, which is suitable, for example as a scanning device, for detecting radiation that is reflected or scattered by the retina.
  • the aim of operating the lighting device 5 and the camera 6 or an equivalent device is to obtain the most accurate, spatially resolved measurement data from the retina 16 under defined lighting conditions by recording a recording of reflected radiation and thus to record the properties of target areas to be treated to be able to determine.
  • the illumination beam 14 and the reflected radiation 15 are suitably collimated or focused in a manner known per se by a suitable optical system 13 with mirrors and lenses.
  • the optical system 13 also has a beam splitter 12, which makes it possible to direct a laser beam from the treatment laser 2 onto the retina 16.
  • the laser beam can also be coupled in without a beam splitter, for example by being guided slightly laterally offset from the illuminating light.
  • a control unit 8 can be provided, which on the one hand controls the lighting device 5, for example triggering it, and on the other hand captures a camera image from the camera 6 and directly controls the laser 2.
  • the control unit 8 can also control deflection mirrors 3, which direct the beam path of the treatment beam 11 and thus enable the targeted treatment of individual target areas on the retina 16.
  • a processing device 19 is provided according to the present invention, which allows precise processing of recordings/camera images from the camera 6 and links them to the known and defined parameters of the illumination of the retina 16.
  • the ophthalmoscope also has, for example, a sensor 100, for example in the form of a camera, which allows the measurement of the pigmentation color and strength of the patient's skin, hair and/or iris.
  • An input device can also be provided with which such a parameter can be entered. In any case, these parameters are sent to the processing device 19 and taken into account there when determining the starting values for irradiation parameters.
  • the intensity of the laser treatment that is to say the strength and/or duration of the laser pulses with which the laser 2 was operated, was carried out by a surgeon based on his own assessment after assessing an image of the retina.
  • titration pulses were directed at the retina and their effect was assessed in order to scale the laser strength.
  • FIG. 1 shows a flow chart of the method according to the invention, in which 20 parameters of the lighting of the lighting device 5 are specified in a first step.
  • the lighting parameters can also already be present and predetermined in the lighting device.
  • individual lighting parameters are specified, for example, by the processing device 19 and sent to the lighting device 5.
  • the lighting parameters such as the illuminance, distribution of the lighting intensity and the spectrum/wavelength distribution can also be measured and the measured values can then be used in the evaluation.
  • Step 21 the lighting device 5 or the light source 5 'is operated and the retina is illuminated accordingly permanently or in pulses.
  • the reflected radiation can be recorded by a camera 6 in a further step 22.
  • Step 22 can be carried out simultaneously with the illumination 21 or at a different time from the illumination if, for example, fluorescent radiation is recorded, which is known to continue to glow after the excitation radiation.
  • the lighting parameters and the measured values that were recorded by a camera are then linked to one another in a step 23 in a processing device 19 using an association function, for example an association algorithm, and these variables become starting values for the irradiation parameters through the link determined, which are to be converted into irradiation through the operation of the laser 2.
  • an association function for example an association algorithm
  • treatment 24 Only after the starting values have been determined can treatment 24 begin, which represents a further step.
  • the step 24 of the actual treatment is separated from the determination of the starting values of the irradiation parameters by the dashed line 25 in the illustration.
  • FIG. 3 shows a schematic image of the retina 16 of an eye with different target areas.
  • a target area 28 is shown at the edge of the retina, which is not so important for the actual visual performance of the eye like the target areas 25, 26, 27 in the center of the retina 16.
  • the different hatchings of the individual target areas are intended to represent different pigmentation strengths or other varying parameters of the individual target areas. This is intended to make it clear that the different target areas for treatment by laser 2 require different irradiation parameters.
  • the size of the target areas 25, 26, 27, 28 can vary and can also be as small as a spatially resolved treatment by a laser 2 allows.
  • the papilla is also shown in Figures 3 and 4 and is designated 40.
  • the optic disc area remains untreated and can serve as a reference for reflectivity compared to the melanin-bearing areas of the retina.
  • Figure 4 shows a cross section through the vitreous body of an eye 4 with an eye lens 29 and a retina 16.
  • a point or target area 32 is indicated on the retina, which can alternatively be illuminated in a targeted manner with two different illumination beams 30, 31.
  • the light beam takes different paths through the lens and the glass body to point 32. If the measured values of the reflected light, which are recorded by the camera 6, are compared with one another in terms of their intensity, this can be done the scattering or attenuation of the light on the different light paths through the glass body can be recorded in a differentiated manner.
  • the illumination beams By varying the illumination beams, the entire vitreous body of the eye 4 can be measured gradually, so that the influence of the vitreous body through attenuation and scattering on the illumination of the retina and the treatment beam can be determined for all areas of the eye.
  • two different illumination beams 30 it is also possible to allow two different illumination beams 30 to reach the point 32 on the retina 16 on the same light path, but to vary, for example, the wavelength of the irradiated light so that the same light path through the vitreous body is present for both beams, but for example once a wavelength is chosen which corresponds to the optimal absorption wavelength of melanin on the retina, and in another case a wavelength different from this.
  • the pigmentation with melanin on the retina can be measured as a first approximation, regardless of inhomogeneities in the vitreous body of the eye. if the wavelength-dependent attenuation of the vitreous body is neglected in a first step.
  • the illumination beam can also have a broad spectrum or contain several wavelength ranges at the same time.
  • the sensor can provide differentiation through wavelength-selective evaluation over a wide wavelength range - including beyond the optically visible range.
  • a hyperspectral sensor can be used for this purpose.
  • Bayer filters can also be used to record the retina.
  • the wavelength-dependent attenuation values of the vitreous body can then also be determined depending on the location.
  • the parameters of the light source 5 'are known it is possible to take into account the attenuation of both the irradiated light or radiation on the retina and the influence of the light path in the reflected radiation, so that, for example, the pigmentation strength with melanin can be determined objectively on the retina.
  • Figure 5 shows schematically the structure of the link between lighting parameters, measured values of the recording/camera image and the starting values for irradiation parameters.
  • the lighting parameters 33 are designated by xi to the shape of a wavelength spectrum with corresponding intensities.
  • 35 denotes the mapping function or linking function, which can be designed, for example, as a self-learning algorithm.
  • irradiation parameters 36 which are designated zi to z 0 and which, for example, are the size of the laser's focus spot on the retina, the radiation intensity of the laser, the pulse duration and/or or denote the number of pulses delivered for one or more target areas.
  • One aim of the invention is to determine optimized starting values for irradiation parameters for each target area. This result is initially achieved by determining the starting values, which is shown by the dashed dividing line 25 in Figure 5.
  • An actual laser operation of the laser 2 and thus a treatment of the retina can then take place, and the influence of the laser treatment on the retina can then be carried out by repeating the process described, that is, illuminating the retina with defined parameters and determining a camera image or recording become.
  • the result of the re-recorded camera image can be compared with the originally recorded camera image and a difference can be determined that shows the effect of the treatment by the laser 2.
  • the algorithm 35 can be corrected or trained, and on the other hand, a new set of irradiation parameters can be determined from the illumination parameters during the second illumination and the measurement data recorded with the second camera image .
  • FIG. 6 first shows the sequence of method steps 20 to 24 corresponding to FIG , whereupon the lighting parameters and the measurement data recorded with the camera image are linked together in a further step 23 'to form new irradiation parameters.
  • FIG. 7 shows a flow chart in which the structure of the flow chart from FIG.
  • the information from the irradiation parameters determined in the correction process from step 23 ' is in a loop used to improve the linking algorithm, which is carried out in method steps 23 and 23 '.
  • the linking algorithm that underlies the link between the lighting parameters, the camera measurement data and the starting values for irradiation parameters can be successively improved. For this purpose, treatments of one and the same individual or of groups of individuals, for example with a similar clinical picture, can be taken into account in order to improve the algorithm.
  • the algorithm can also be stored centrally, for example on a server or in a cloud, and can be accessed for individual treatments, with correction variables then being fed back to the server or the cloud in order to obtain as much training data as possible from different treatment processes at different locations to be able to use it to train the algorithm.
  • step 37 additional parameters are measured on the individual patient or his eye or his retina, which are fed into the linking step 23 for calibration.
  • integral variables of the retina e.g. B. an average pigmentation or the strength of the coloring of the iris of the eye or the color of the iris or the strength of the skin pigmentation of the individual or the color of the skin pigmentation and / or the color and strength of the pigmentation of the hair of the individual with a sensor, in particular one Camera, measured and fed into the linking step 23.
  • the influence of these variables can also be taken into account when training the allocation algorithm or fed in as calibration parameters for individual treatments.
  • Figure 8 shows schematically the development of the assignment algorithm A, A' by linking corrected irradiation parameters 36' with the original illumination parameters xi to x n and the measurement data yi to y m determined by the camera image.
  • the starting values 36 for irradiation parameters were assigned to the input parameters mentioned, and the algorithm receives corresponding correction data 36 'with irradiation parameters zi' to z 0 ', which are interpreted as optimized result data and sharpen the algorithm.
  • this method after the required number of training runs, an optimization of the linking algorithm and thus also an optimization of starting values for irradiation parameters is achieved in a first step.
  • Figures 9, 10 and 11 show the functional relationship between the illuminance and the intensity of the reflected radiation for the optic disc/optic nerve and another location on the retina for three different cases.
  • the graph representing the optic disc is designated 50 in each case, while the graph representing a location in a target area of a treatment is designated 51 in each case.
  • the method for determining the absorption strength which allows direct conclusions to be drawn about the pigmentation strength of the retina, provides that either in the area of the optic disc or on or on a blood vessel or at another special location on the retina that is different from the target areas Location is illuminated with several different illuminance levels and at the same time the intensity of the reflected radiation is measured.
  • the functional relationship between the illuminance and the intensity of the reflected radiation is linear, so that an approximate straight line results. At least a straight line can be drawn through the measurement points using linear regression, as can be seen in Figures 9, 10 and 11.
  • the same procedure is performed for one or more locations in the target areas of the retina that will later be treated with radiation.
  • the slopes of the determined lines represent the reflectivity at the different locations.
  • the values determined there can be used to calibrate the measured values of reflectivity values at the other locations.
  • the measured value of the intensity of the reflected radiation in the area of the papilla or blood vessels can also be used to estimate the scattering and absorption losses of the radiation on the way to the respective location (papillary or blood vessels or another location where the reflectivity is known is)) and on the Return path after reflection to the sensor with which the intensity of the reflected radiation is measured can be determined.
  • This value of scattering and absorption can then also be assumed for the irradiation of the remaining areas of the retina, as it characterizes the light path through the vitreous body of the eye.
  • Figure 9 shows an example in which the reflectivity and the absorption strength in the area of the macula correspond to a normal case.
  • Figure 10 shows a case in which the slope of the straight line representing the macula is lower and thus the reflectivity, measured against the slope of the second straight line representing the papilla, is lower and thus the absorption and pigmentation strength, compared to the normal case , is higher.
  • Figure 11 shows a case in which the slope of the line representing the macula is larger compared to the slope of the line representing the optic disc than in the cases of Figures 9 and 10.
  • This measurement therefore represents the case of larger Reflectivity at the location of the macula and correspondingly lower absorption strength and pigmentation. Since the slope of the line 50, which represents the measurement on the optic disc, is significantly lower than in the graphs of Figures 9 and 10, it can be concluded that if the same reflectivity in the optic disc area is assumed as in the cases of Figures 9 and 10, the absorption and/or scattering of the eye body is significantly stronger in the case shown in Figure 11.
  • an attenuation coefficient can be calculated which represents the scattering and absorption in the case of the eye measured according to Figure 11 and which can be taken into account during the irradiation during the treatment.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungs parametern für den Betrieb eines Lasers (2) zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut (16) eines Auges (4) mit einem Behandlungsstrahl (11), bei dem die Netzhaut ganz oder teilweise mit einer Beleuchtungseinrichtung (5, 5') unter definierten Beleuchtungsparametern beleuchtet wird und während und/oder kurz nach der Beleuchtung wenigstens eine Auf nahme, insbesondere wenigstens ein Kamerabild, zumindest eines Zielberei ches der Netzhaut erfasst wird und bei dem unter Verwendung des/der Aufnahmen oder Kamerabilder zumindest Startwerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut ermittelt werden. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung in Form eines erweiterten Ophthalmoskops und ermöglicht mit möglichst geringem Aufwand eine objektivierte Ermittlung von Startwerten für Bestrahlungsparameter bei einer Laserbehandlung einer Netzhaut.

Description

Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern sowie Vorrichtung zur Bestrahlung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der medizinischen Messtechnik und be- zieht sich konkret auf ein Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern zur Bestrahlung von Zielbereichen der Netzhaut eines Auges.
Es sind zur Behandlung verschiedener Augenkrankheiten Verfahren bekannt, bei denen durch eine Laserbehandlung der Netzhaut eine Gewebeverände- rung durch sogenannte Laserkoagulation herbeigeführt werden kann. Bei allen Arten der Gewebebehandlung unter Verwendung eines Lasers ist es wichtig, im Vorhinein möglichst viel über die Wechselwirkung des verwendeten Laserstrahls mit dem Gewebe des individuellen Patienten in Erfahrung zu bringen.
Zu diesem Zweck ist es aus dem Stand der Technik bekannt, mit einem Laser sogenannte Titrationsschüsse abzusetzen, das heißt, bestimmte Gewebebe- reiche der Netzhaut einem Laserstrahl unter bestimmten Bedingungen auszusetzen, um experimentell die Wirkung einer bestimmten Intensität einer Laserbehandlung auf das Gewebe zu bestimmen. Der Nachteil dieser Methode liegt darin, dass einerseits gewisse Bereiche der Netzhaut ohne ein ausreichendes Vorwissen der Belastung durch eine Laserbehandlung ausgesetzt werden und dass andererseits zur Auswertung solcher Experimente eine gewisse Zeitdauer notwendig ist, da die Reaktion des Gewebes auf die experimentelle Laserbehandlung abgewartet werden muss. Dies dauert bei jedem Titrationsschuss zwar nur einige Sekunden, jedoch ist es üblich, eine Mehrzahl von Titrationsschüssen, insbesondere mit variabler Intensität, zu verwenden, um die Reaktion des Gewebes auf verschiedene Laserstärken zu ermitteln. Die Wirkung der Titration kann, falls sie unter der Sichtbarkeitsschwelle im Farbbild bleibt, auch durch andere Untersuchungsverfahren ermittelt werden.
Beispielsweise ist aus der WO 2011/038935 Al ein Verfahren bekannt, bei dem im Zusammenhang mit Titrationsschüssen auf Bereiche einer Netzhaut mittels einer Kamera Bilder der Netzhaut erfasst werden, aus denen eine Verfärbung der durch den Laser getroffenen Gewebebereiche erkannt werden kann. Zudem wird ein Differenzbild zwischen vor der Titration und nach der Titration aufgenommenen Kamerabildern erzeugt, so dass aus Differenzwerten die Wirkung der Titration abgeleitet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern für den Betrieb eines Lasers zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut eines Auges zu schaffen, mit denen die Bestrahlungsparameter mit möglichst geringem Zeitverlust und möglichst geringem Aufwand möglichst zuverlässig ermittelt werden können.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern für den Betrieb eines Lasers zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut eines Auges mit einem Be- ha ndl ungsstra h I, bei dem die Netzhaut ganz oder teilweise mit einer Beleuchtungseinrichtung unter definierten Beleuchtungsparametern beleuchtet wird und während und/oder kurz nach der Beleuchtung wenigstens eine optische Aufnahme, insbesondere wenigstens ein Kamerabild, zumindest eines Zielbereiches der Netzhaut erfasst wird und bei dem unter Verwendung des/der Aufnahmen oder Kamerabilder zumindest Startwerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut ermittelt werden.
Mit dem Verfahren soll es ermöglicht werden, die vor der Behandlung stattfindende Ermittlung von Bestrahlungsparametern für den Betrieb eines Lasers möglichst schnell, möglichst weitgehend automatisiert und reproduzierbar durchzuführen. Gemäß dem Stand der Technik ist es oftmals üblich, dass experimentell Laserschüsse (Titrationsschüsse) auf Bereiche der Netzhaut aufgebracht werden, um die Reaktion des Gewebes bei dem individuellen Patienten zu ermitteln. Oft beurteilt der Operateur danach das Maß der Gewebeverfärbung infolge der Laserwirkung gemäß seinem persönlichen Eindruck und stellt darauf Parameter des Lasers für die Bestrahlung bei der eigentlichen Behandlung ein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es möglich, auf einen Probebetrieb des Lasers vor der Behandlung vollständig zu verzichten oder diesen signifikant zu reduzieren. Durch die Verwendung von zeitnah gewonnenen Aufnahmen oder Kamerabildern der Netzhaut wird eine Beurteilung des individuell vorliegenden Netzhautgewebes objektiviert, transparent, nachvollziehbar, reproduzierbar und überprüfbar.
Es kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausreichen, auf dem beschriebenen Weg die Bestrahlungsparameter für den anschließenden Betrieb des Lasers zur Bestrahlung abschließend zu ermitteln, so dass die Netzhaut der Laserstrahlung ausschließlich zur Behandlung und zur experimentellen Feststellung der notwendigen Laserstärke im Rahmen eines Titrationsvorgangs ausgesetzt werden muss. Als Beleuchtungseinrichtung kann eine Quelle für sichtbares Licht, beispielsweise eine Leuchtdiode oder ein Laser, beispielsweise auch der Behandlungslaser selbst, eine Flächenbeleuchtung beispielsweise mittels einer beleuchteten reflektierenden Fläche, einer von der Rückseite beleuchteten Mattglasscheibe oder einer Leutdiodenmatrix oder eine andere, breitbandige Lichtquelle zum Einsatz kommen. Auch eine Beleuchtung über die sichtbaren Bereiche des optischen Spektrums hinaus im infraroten oder ultravioletten Bereich kann dabei in Betracht kommen. Unter den definierten Beleuchtungsparametern können in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Lichtstärke und die Wellenlänge oder eine Wellenlängenverteilung der abgegebenen Strahlung verstanden werden. Diese können beispielsweise auf bestimmte Werte oder Charakteristiken eingestellt werden. Die Beleuchtungsparameter, wie beispielsweise die Beleuchtungsstärke, Verteilung der Beleuchtungsintensität sowie das Spektrum/die Wellenlängenverteilung können alternativ oder zusätzlich auch gemessen werden und die Messwerte können dann bei der Auswertung der Aufnahmen verwendet werden. Zudem ist anzumerken, dass auch Strahlung im nicht-sichtbaren Bereich, wie beispielsweise im infraroten Bereich, verwendet werden kann, wobei eine dabei erfasste Aufnahme oder ein Kamerabild in diesem Fall ebenfalls ein Infrarotbild ist, das mit entsprechenden Detektoren aufgenommen wird. Es können für die Aufnahmen beispielweise auch Hyperspektralsensoren eingesetzt werden. Für die Beleuchtung können auch bestimmte Bereiche der Netzhaut, beispielsweise Zielbereiche, automatisch oder manuell auswählbar sein. Bei der automatischen Auswahl können bestimmte geometrische Beleuchtungsmuster vorgegeben und auswählbar sein. Es können im Rahmen des Verfahrens auch rasternde/scan- nende Methode der Beleuchtung und Abtastung verwendet werden, bei denen beispielsweise die Zielbereiche oder die gesamte Netzhaut mit einer fokussierten Lichtquelle, die jeweils nur einen eng begrenzten Bereich abdeckt, beleuchtet und die Reflexion mittels eines lichtsensitiven, nicht ortsauflösenden Sensors, beispielsweise einer Fotodiode, erfasst wird. Auf diese Weise kann fortlaufend der gesamte Bereich der Netzhaut optisch abgetastet und eine optische Abbildung der Reflektivität und/oder Absorptionsstärke erstellt werden. Umgekehrt kann auch die gesamte Netzhaut gleichzeitig beleuchtet und mittels eines ortsauflösenden optischen Sensors fortlaufend/scannend das jeweils von einem begrenzten Flächenbereich der Netzhaut reflektierte Licht in allen Bereichen der Netzhaut oder in den Zielbereichen erfasst und auf diese Weise eine optische Abbildung der Reflektivität und/oder Absorptionsstärke der Netzhaut erstellt werden.
Unter einer optischen Aufnahme kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch eine optisch abbildende Erfassung der Retina verstanden werden.
Als bildgebende Verfahren zur Erfassung einer Aufnahme oder eines Kamerabilds der Netzhaut können beispielsweise auch die Verfahren der Fundusfotografie, der Fundusreflektometrie, der Autofluoreszenzbildgebung, der fotoakustischen Bildgebung und der funktionellen optischen Kohärenztomographie mit entsprechenden Beleuchtungseinrichtungen und Beleuchtungsverfahren eingesetzt werden. Mit diesen Verfahren lässt sich beispielsweise die Pigmentierungsstärke der Netzhaut ermitteln, die für die Absorptionsstärke des später verwendeten Behandlungsstrahls maßgeblich ist. Die Pigmentierungsstärke kann jedoch auch allgemein aus der Helligkeit der Netzhaut, die mit der Aufnahme beziehungsweise dem Kamerabild erfasst wird, ermittelt werden.
Oft sollen nur bestimmte einzelne oder mehrere Zielbereiche der Netzhaut mit einem Laserstrahl behandelt werden. In diesem Fall kann es ausreichen, die Zielbereiche zu beleuchten und eine Aufnahme oder ein Kamerabild der Zielbereiche zu erfassen. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, Aufnahmen/ Kamerabilder der gesamten Netzhaut zu erfassen, da die notwendige Bestrahlungsintensität des Lasers bei der Behandlung unter Berücksichtigung der Pigmentierungsstärke auch in anderen, nicht zur Behandlung vorgesehenen Bereichen der Netzhaut abgeschätzt werden kann. Auch andere, zusätzliche nichtlokale Eigenschaften der zu behandelnden Person können bei der Ermittlung der notwendigen Bestrahlungsintensität miteinbezogen werden. Zu diesem Thema werden weiter unten noch weitere Ausführungen gemacht.
Eine besondere Implementierung des oben beschriebenen Verfahrens kann auch vorsehen, dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter mittels der Aufnahme(n) oder des/der Kamerabilder die Intensität der Pigmentierung für einen oder mehrere Zielbereiche der Netzhaut und/oder die Intensitätsverteilung der Pigmentierung auf der Netzhaut ermittelt werden. Es kann zudem vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere Zielbereiche der Netzhaut zusätzlich Korrekturwerte bezüglich der zu erwartenden Absorption und/oder Streuung des Behandlungsstrahls im Glaskörper des Auges auf dem Weg zu den zu bestrahlenden Zielbereichen ermittelt werden, wobei die Korrekturwerte insbesondere aus der optischen Qualität der optischen Aufnahme, weiter insbesondere aus einer Abbildungsschärfe oder einem Bildkontrast, ermittelt werden.
Dabei kann die Schärfe oder der Kontrast der Abbildung anhand von abgebildeten Inhomogenitäten der Netzhaut, wie Blutgefäßen oder Nervenknoten beurteilt werden. Es können die Schärfe/Kontrastinformationen, die von verschiedenen Bereichen der Netzhaut gewonnen werden, miteinander und/ cider mit gespeicherten Referenzbildern verglichen werden, um die Beeinflussung der Abbildungsschärfe durch Streuung/Absorption im Glaskörper des Auges auf dem Weg zu dem betreffenden Netzhautbereich zu beurteilen und diesen Parameter generell für ein Auge oder auch in Abhängigkeit vom Ort auf der Netzhaut zu ermitteln.
Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, die Melaninpigmentierung der Netzhaut zu erfassen und zu diesem Zweck die Netzhaut mit Licht im sichtbaren Bereich mit Wellenlängen oder sogar ausschließlich mit Wellenlängen zu bestrahlen, die von der Melaninpigmentierung besonders gut absorbiert werden.
Dabei können für eine Messung Wellenlängen der Beleuchtung und/ oder der Detektion im Bereich zwischen 450 nm und 1064 nm vorteilhaft sein. Insbesondere können Messungen bei Sonst 514nm, 532nm oder 577nm vorteilhaft sein. Die Streuung und Absorption der Strahlung durch Melanin ist in diesem Bereich stark. Zudem können auch die Wellenlängen vorteilhaft sein, bei denen die Unterschiede zwischen den Absorptionsstärken von Melanin und Blut signifikant sind. Es kann sich ein Vergleich von Aufnahmen bei Strahlung mit einer Wellenlänge von 480 nm (lokales Minimum der Absorption in Blut) mit Aufnahmen bei 550 nm (lokales Maximum der Absorption in Blut) anbieten. Als Referenzwerte bei der Reflexionsmessung können beispielsweise die Papille als Nervenknoten verwendet werden, die im gesunden Zustand eine starke Reflexion zeigt oder Bereiche mit Blutgefäßen, in denen die Anwesenheit von sauerstoffreichem oder sauerstoffarmem Blut selektiv nachweisbar ist und bei Verwendung von geeigneten Wellenlängen, die diese Blutvarianten nachweisen können, brauchbare Vergleichswerte erzeugt werden können.
Bei der nachfolgenden Laserbehandlung der Netzhaut wird der Behandlungsstrahl wegen der nicht hundertprozentigen Transparenz des Glaskörpers des Auges teilweise absorbiert oder gestreut. Dieser Effekt soll bei der Bestimmung der Bestrahlungsparameter für den Laser berücksichtigt werden, derart, dass die Laserintensität gegebenenfalls zur Kompensation etwas höher gewählt wird, als es für die Behandlung der Netzhaut unmittelbar notwendig ist. Die Absorption des Behandlungsstrahls hängt dabei von der individuellen Ausprägung des Glaskörpers bei dem zu behandelnden Patienten ab. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Absorption abgeschätzt werden, da die Beleuchtungsstärke, mit der die Netzhaut beleuchtet wird, bekannt ist und das rückgestreute Signal, beispielsweise das reflektierte Licht, bezüglich seiner Intensität sowohl von der Pigmentierungsstärke der Netzhaut als auch von der Absorption des Lichts im Glaskörper abhängt. Um die beiden die Rückstreuung beeinflussenden Effekte voneinander trennen zu können, können mehrere Messungen bei geänderten optischen Bedingungen durchgeführt werden. Genaueres hierzu wird weiter unten noch ausgeführt.
In vielen Fällen kann es sinnvoll sein, dass zur Erzeugung eines Kamerabildes die Netzhaut mit einer Strahlung mit bekannter Wellenlängenverteilung beleuchtet wird, die insbesondere eine Infrarotstrahlung und/oder Licht in einem durch Melanin absorbierten Wellenlängenbereich umfasst, wobei zusätzlich die Lichtstärke der Beleuchtungseinrichtung und/oder die auf eine Flächeneinheit der Netzhaut auftreffende gesamte Lichtleistung und/oder die auf eine Flächeneinheit der Netzhaut auftreffende Lichtleistung in einem definierten Wellenlängenbereich bestimmt wird und wobei die Helligkeitswerte und/oder Farben des Kamerabildes zur Ermittlung der Startwerte der Parameter für die Bestrahlung der Netzhaut verwendet werden.
Aus Erfahrungswerten für die notwendige Intensität des Behandlungsstrahls im Zusammenhang mit vorher gemessenen Helligkeitswerten der Netzhaut können für den Einzelfall Startwerte der Bestrahlungsparameter ermittelt werden, wobei beispielsweise die Absorption des Behandlungsstrahls durch den Glaskörper durch eine angenommene konstante Größe repräsentiert werden kann, die beispielsweise unter anderem vom Alter des Patienten abhängen kann.
Zudem kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass für einen oder mehrere Zielbereiche die Dicke der Netzhaut ermittelt und bei der Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter berücksichtigt wird, wobei die Ermittlung der Dicke der Netzhaut insbesondere durch die Erstellung einer OCT-Dickenkarte der Netzhaut erfolgt, und/oder dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter die Art und Intensität der Pigmentierung von der Netzhaut verschiedenen Körperregionen der zu behandelnden Person, insbesondere die Art und Intensität der Pigmentierung der Iris des Auges oder der Haut oder der Haare, verwendet werden.
Mittels einer OCT-Messung (optische Kohärenztomographie) kann die Dicke der Netzhaut ortsabhängig ermittelt werden, um beispielsweise Ödeme in der Netzhaut zu detektieren, die oft selbst einen Teil der Laserstrahlung absorbieren, so dass bei der eigentlichen Behandlung bestimmte Anteile des Behandlungsstrahls die Pigmentschicht nicht erreichen. Somit kann durch die OCT-Di- ckenkarte für die Bestrahlungsparameter eine ortsabhängige Korrekturgröße über die Gesamtfläche oder Teilflächen der Netzhaut ermittelt werden.
Es kann in einer anderen Implementierung des beschriebenen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter außer der/den erfassten Aufnahmen oder Kamerabildern zusätzlich eine oder mehrere vorgegebene oder vorgebbare Referenzaufnahmen oder Referenzbilder verwendet werden.
Die Referenzaufnahmen oder Referenzbilder können beispielsweise Sollzustände der Netzhaut darstellen, die mit den erfassten Aufnahmen/Kamerabil- dern verglichen werden können, um eine Differenzwertanalyse durchzuführen und aus den Differenzen zwischen dem erfassten Bild und dem Referenzbild eine notwendige Bestrahlungsintensität beziehungsweise die notwendigen Bestrahlungsparameter oder deren Startwerte zu ermitteln. Die Bestrahlungs- parameter, die die Behandlungsintensität oder Bestrahlungsintensität bestimmen, können typischerweise die Stärke des Laserstrahls, das heißt seine Energie, und seine Querschnittsfläche im Auftreffbereich/Zielbereich beziehungsweise die Größe des Laserstrahlflecks sowie die Zeitdauer und Anzahl abgegebener Laserpulse und Pausen zwischen den Laserpulsen umfassen. Letztlich können Referenzaufnahmen auch beispielsweise aus Datenbanken entnommen werden oder aus früher aufgenommenen Aufnahmen/Kamerabildern desselben Patienten gewonnen werden.
In einer weiteren Implementierung des oben beschriebenen Verfahrens kann außerdem vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter oder zumindest von Startwerten der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere zu bestrahlende Zielbereiche der Netzhaut unabhängig voneinander einerseits die Intensität der Pigmentierung des/der Zielbereich(e) und andererseits die zu erwartende Absorption des Behandlungsstrahls in der Augenlinse auf dem Weg zu den Zielbereichen ermittelt werden, indem wenigstens zwei Messungen unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen durchgeführt werden, wobei bei den zwei oder mehr Messungen insbesondere wenigstens einer der folgenden Parameter variiert wird: Größe des fokussierten Lichtflecks auf der Netzhaut, wobei jeweils die Abweichung von einer zu erwartenden Lichtintensitätsverteilung auf der Fläche des Fokusflecks gemessen wird, Einstrahlrichtung eines Beleuchtungsstrahls der Beleuchtungseinrichtung durch die Pupille und den Glaskörper zur Beleuchtung des jeweiligen Zielbereiches, Einstrahlrichtung zum Zielbereich und/oder Ausfallrichtung eines erfassten reflektierten Beleuchtungsstrahls der Beleuchtungseinrichtung, Wellenlängenbereich oder Wellenlängenverteilung eines Beleuchtungsstrahls der Beleuchtungseinrichtung.
Dieses Verfahren lässt die Ermittlung der Verteilung der Pigmentierungsstärke auf der Netzhaut einerseits und die Ermittlung der Absorption eines Laserstrahls durch den Glaskörper in Abhängigkeit vom Laserzielpunkt auf der Netzhaut und vom Lichtweg andererseits unabhängig voneinander zu. Für eine solche Messung kann beispielsweise bei verschiedenen aufeinanderfolgenden Einzelmessungen der Lichtweg bei der Beleuchtung eines Zielbereichs der Netzhaut geändert, jedoch jeweils derselbe Zielbereich beleuchtet und aufge- nommen werden. Andererseits kann auch in mehreren Messungen ein Zielbereich der Netzhaut durch die Beleuchtungseinrichtung bei gleichbleibendem Lichtweg in unterschiedlicher Weise beleuchtet werden, so dass der Einfluss der Reflektivität der Netzhaut durch Beleuchtung mit unterschiedlichen Spektren beziehungsweise durch Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen variiert werden kann.
Es kann alternativ oder zusätzlich dazu auch vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere zu bestrahlende Zielbereiche der Netzhaut einerseits die Intensität der Pigmentierung des/der Zielbereich(e) und/oder die zu erwartende Absorption des Behandlungsstrahls in der Augenlinse auf dem Weg zu den Zielbereichen ermittelt werden, indem wenigstens zwei Messungen durchgeführt werden, wobei eine der Messungen auf die - Absorptions- und/oder Reflexionscharakteristik im Bereich der Papille und/oder wenigstens eines Blutgefäßes oder eines Teils eines Blutgefäßes in der Netzhaut gerichtet ist, während eine zweite Messung auf die Absorptions- und/oder Reflexionscharakteristik in einem der übrigen zu bestrahlenden Bereiche der Netzhaut gerichtet ist.
Das beschriebene Verfahren kann auch vorsehen, dass zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere zu bestrahlende Zielbereiche der Netzhaut wenigstens zwei Orte der Netzhaut jeweils nacheinander oder gleichzeitig mit verschiedenen Beleuchtungscharakteristiken, insbesondere verschiedenen Beleuchtungsintensitäten beleuchtet werden und jeweils die Intensität des reflektierten Signals erfasst wird, dass für die derart vermessenen Orte jeweils der funktionale Zusammenhang zwischen der Beleuchtungscharakteristik, insbesondere der Beleuchtungsstärke und der Intensität des reflektierten Signals, insbesondere bei einem linearen Zusammenhang die Steigung der Funktionskurve, ermittelt wird und dass durch Vergleich der funktionalen Zusammenhänge an den vermessenen Orten, insbesondere der Steigungen der Funktionskurven, das Verhältnis der Reflektivitäten an den vermessenen Orten ermittelt wird, wobei insbesondere einer der Orte auf der Oberfläche einer Papille oder eines Blutgefäßes liegt oder diese wenigstens teilweise umfasst. Der optische Nervenkopf (Papille) ist üblicherweise nicht pigmentiert und reflektiert das Licht wesentlich stärker als die pigmentierten Teile der Netzhaut. Außerdem ist die Reflektivität im Bereich der Papille nur in geringem Maß von Merkmalen der Netzhaut eines individuellen Patienten abhängig. Die Papille kann somit als „Reflexionsnormal" oder Referenz für eine Vergleichsmessung der Intensität der Pigmentierung dienen.
Die Adern der Netzhaut können ebenfalls detektiert und für eine Vergleichsmessung in den durch sie definierten Bereichen der Netzhaut herangezogen werden. Das geführte Blut hat eine bestimmte andere Absorptionscharakteristik als das Melanin.
Die Absorption hängt auch davon ab, ob das Blut mit Sauerstoff gesättigt ist oder nicht, das heißt, welche Art von Gefäßen herangezogen wird. Um diese Eigenschaften der Absorption und Reflektivität bei den Blutgefäßen differenziert messen und auswerten zu können, kann es sinnvoll sein, eine Reflektivi- täts- oder Absorptionsmessung bei Wellenlängen des Beleuchtungslichts durchzuführen, die gerade besonders stark durch das sauerstoffgesättigte oder das sauerstoffarme Blut absorbiert werden. Alternativ zur entsprechenden Auswahl des Beleuchtungslichts können auch auf der Detektionsseite die entsprechenden aussagekräftigen Wellenlängen selektiert werden.
Es hat sich herausgestellt, dass der funktionale Zusammenhang zwischen einer Beleuchtungscharakteristik, insbesondere der Beleuchtungsstärke einerseits und der Intensität der reflektierten Strahlung andererseits an einem Ort der Netzhaut eine gute Ermittlung eines Wertes erlaubt, der die Reflektivität der Netzhaut an diesem Ort repräsentiert. Bei einem linearen Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke und der Intensität der reflektierten Strahlung kann beispielsweise zur Ermittlung einer Steigung der Geraden, die den Funktionsgraphen bildet, für eine Mehrzahl von Messungen die Methode der linearen Regression verwendet werden, um Messfehler auszugleichen. Die Steigungen der Geraden, die dann den jeweiligen vermessenen Orten der Netzhaut zugeordnet werden können, können ein relatives Maß der Reflektivität bilden. Durch Vergleich mit einem entsprechenden Zusammenhang, insbesondere einer Geradensteigung, an einem Ort, an dem die Reflektivität bekannt ist oder gut geschätzt werden kann, können dann die den Messorten zugeordneten Reflektivitätswerte kalibriert werden. Aus der Reflektivität an einem Ort der Netzhaut kann dann jeweils die Absorptionsstärke für einen Behandlungsstrahl bestimmt werden.
Als variierbare Beleuchtungscharakteristik kann auch die Wellenlänge der den jeweiligen Messort beleuchtenden Strahlung dienen, so dass jeweils zwei Orte dann nacheinander mit Strahlung verschiedener Wellenlängen beleuchtet, jeweils die Intensität der reflektierten Strahlung gemessen und der funktionale Zusammenhang ermittelt und für die beiden Orte verglichen wird.
Die Differenzierung der Reflektivität bei verschiedenen Wellenlängen kann sowohl über Beleuchtung nacheinander mit unterschiedlichen Wellenlängen bei gleichzeitig breitbandiger (oder durch ein Wellenlängenfenster angepasster) Detektion erfolgen als auch mit breitbandiger, ein kontinuierliches Spektrum abdeckender Beleuchtung oder mit einer Beleuchtung durch ein Laserarray, das eine Mehrzahl von einzelnen Wellenlängen umfasst. In dem letztgenannten Fall der breitbandigen Anregung/Bestrahlung ist dann eine wellenlängenselektive Detektion der reflektierten Strahlung vorgesehen, beispielsweise mittels der Definition von Farbkanälen, -Verwendung von Wellenlängenselektiven Filtern oder der Verwendung eines Spektrometers oder einer Multispektralkamera.
Dadurch, dass die Reflektivität im Bereich der Papille nur in geringem Maß variiert, kann eine Abweichung der ermittelten Charakteristik und des in einem ersten Schritt daraus ermittelten Reflektivitätswertes von einem Referenzwert auf den Einfluss der Absorption und/oder der Streuung der Strahlung auf dem Messweg durch das Auge des individuellen Patienten zurückgeführt werden. Abweichungen der Messwerte vom Referenzwert der Reflektivität an einem Referenzort wie der Papille oder den Blutgefäßen können somit zur Ermittlung der Dämpfung durch Absorption und/oder Streuung im Augenkörper verwendet werden.
Durch eine Mehrzahl von Messungen an verschiedenen Orten der Netzhaut kann in einer Auswertung auch der Einfluss der Pigmentierung auf die erfasste Aufnahme beziehungsweise das erfasste Kamerabild einerseits und der Ein- fluss der Absorption des Glaskörpers andererseits unabhängig voneinander ermittelt und bei der Bestimmung der Bestrahlungsparameter berücksichtigt werden. Ergänzend soll noch festgehalten werden, dass mit der Einstrahlrichtung und der Ausfallrichtung des Beleuchtungsstrahls jeweils auch der Lichtweg, den die Laserstrahlung durch den Glaskörper hindurch zurücklegt, gemeint ist.
Die Art der Verknüpfung von Beleuchtungsparametern und den detektierten Größen/Signalen der jeweils erfassten Aufnahme oder des jeweils erfassten Kamerabilds einerseits und den Bestrahlungsparametern für den Betrieb des Lasers andererseits kann in vielfältiger Gestalt vorliegen. Im einfachsten Fall kann dies eine Zuordnungstabelle sein, die als mehrdimensionale Matrix vorliegen kann und die beispielsweise in einem Computer oder einer nicht lokalen oder verteilten Datenverarbeitungsanlage gespeichert sein kann. Die Verknüpfung kann auch in Form eines Algorithmus oder eines neuronalen Netzes vorliegen, der beispielsweise durch selbstlernende oder geführt lernende Verfahren trainiert sein kann.
Vor diesem Hintergrund kann sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zum Training eines Algorithmus oder eines neuronalen Netzes zur Ermittlung der Startwerte von Bestrahlungsparametern gemäß dem oben beschriebenen Verfahren beziehen, wobei für eine Mehrzahl von Einzelbehandlungen als Trainingsdaten einerseits aus Bildern ermittelte Datensätze von zu bestrahlenden Zielbereichen und die zugehörigen Beleuchtungsparameter sowie insbesondere jeweils zusätzlich erfasste Sekundärinformationen als Eingangsinformationen und andererseits die bei der jeweils nachfolgenden Laserbehandlung eingestellten Bestrahlungsparameter als Ergebnisgrößen miteinander verknüpft werden.
Die Trainingsdaten können beispielsweise anfangs durch einen Parallelbetrieb aus einem herkömmlichen Verfahren und dem hier geschilderten Verfahren gewonnen werden, wobei jeweils, wie oben beschrieben, unter definierten Beleuchtungsbedingungen eine Aufnahme oder ein Kamerabild erfasst wird und darauf in konventioneller Weise mit Titrationsverfahren die notwendige Behandlungsintensität, das heißt die Intensität des Behandlungslaserstrahls, z. B. repräsentiert durch Laserleistung, Pulsdauer, Pulszahl und Wiederholrate festgestellt wird. Diese kann dann für die Zielbereiche der Netzhaut, die zu behandeln sind, mit den vorher aufgenommenen Aufnahmen/Kamerabildern verknüpft werden, so dass das lernende System mit diesen Daten trainiert wird.
Die Einzelbehandlungen, anhand deren der Algorithmus trainiert wird, können auch bereits nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden, wobei zunächst die Startwerte für Bestrahlungsparameter ermittelt und dann die Behandlung begonnen wird und wobei darauf durch Kontrolle der Verfärbung der Zielbereiche der Erfolg der Behandlung beurteilt und gegebenenfalls die Bestrahlungsparameter korrigiert werden. Durch Eingabe der Korrekturwerte beziehungsweise Verknüpfung der Korrekturwerte mit den Parametern der Beleuchtungsstärke und den anfangs ermittelten Startwerten für die Bestrahlungsparameter kann der Algorithmus zur Verbesserung weiter trainiert werden.
Als zusätzlich erfasste Sekundärinformationen können Größen eingegeben werden, die sich als einflussreich für die Ermittlung der Bestrahlungsparameter herausstellen. Solche Sekundärinformationen können beispielsweise das Alter des Patienten und bestimmte Parameter seines Gesundheitszustands sowie speziell besondere Parameter der zu behandelnden Netzhaut des Patienten sein. Beispielsweise kann eine gemessene integrale Pigmentierungsstärke der Haut oder der Iris des Auges oder eine gemessene Pigmentierungsstärke des Haupthaars, der Haare der Augenbrauen oder der Haut des Patienten sowie die Farbe der Hautpigmentierung, die Farbe der Iris und die Farbe der Haare berücksichtigt werden.
Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass bei der Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter für alle Zielbereiche eine Kalibrierung mit einem oder mehreren der folgenden Kalibrierparameter der jeweils zu behandelnden Person durchgeführt wird: gemessene integrale Pigmentierungsstärke der Haut, gemessene integrale Pigmentierungsstärke der Iris des Auges, gemessene Pigmentierungsstärke der Haare (Haupthaare, Augenbrauen), Farbe der Hautpigmentierung, Farbe der Iris, Farbe der Haare. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise auch vorsehen, dass die aufgezählten Größen nicht in den Algorithmus zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter eingehen, sondern dass nach Ermittlung einer Bestrahlungsintensität eine Kalibrierung der Ergebnisse mit den genannten Größen durchgeführt wird, indem beispielsweise die Bestrahlungsintensität, gegeben durch die Laserenergie und die Länge des Laserpulses, mit einem bestimmten Kalibrierfaktor multipliziert wird.
Die Erfindung kann sich auch auf ein Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern für den Betrieb eines Lasers zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut eines Auges mit einem Behandlungsstrahl beziehen, bei dem zunächst Startwerte der Bestrahlungsparameter nach dem oben beschriebenen Verfahren ermittelt werden, bei dem darauf mindestens ein Zielbereich mit einem Titrationsstrahl oder einem Behandlungsstrahl mit den Startparametern bestrahlt wird, bei dem dann wenigstens eine Fortsetzungsaufnahme oder ein Fortsetzungskamerabild des oder der mit dem Behandlungsstrahl bestrahlten Zielbereiche der Netzhaut erfasst wird und bei dem unter Verwendung des/der Fortsetzungsaufnahmen und/oder des/der Fortsetzungskamerabilder und der Startwerte der Bestrahlungsparameter zumindest Fortsetzungswerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut ermittelt werden.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, die anfangs ermittelten Startwerte der Bestrahlungsparameter möglichst bald nach ihrer Anwendung auf den erzielten Erfolg zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen oder aus diesen Fortsetzungsbestrahlungsparameter zu ermitteln. Die entsprechenden Korrekturen können beispielsweise auch dazu dienen, den Algorithmus mit weiteren Trainingsdaten zu versorgen und damit zu verbessern.
Letztlich bezieht sich die Erfindung außer auf das oben beschriebene Verfahren zudem noch auf eine Vorrichtung zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut eines Auges mit einem Behandlungsstrahl, mit einem Laser zur Erzeugung des Behandlungsstrahls, mit einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung von wenigstens einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut mit definierten Beleuchtungsparametern sowie mit einer optischen Aufnahmeeinrichtung, insbesondere einer Kamera, zur Erfassung wenigstens einer Aufnahme oder eines Bildes zumindest eines Zielbereiches der Netzhaut und mit einer Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, unter Verwendung der Beleuchtungsparameter und des/der optischen Aufnahmen oder Kamerabilder zumindest Startwerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut mit einem Behandlungsstrahl zu ermitteln.
Diese Vorrichtung kann zur Durchführung der verschiedenen Implementierungen des oben beschriebenen Verfahrens dienen. Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu als Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, die einen Algorithmus enthält, welcher den Beleuchtungsparametern und den mit der Aufnahme oder dem Kamerabild erfassten Größen die Startwerte für Bestrahlungsparameter zuordnet. Dieser Algorithmus kann entweder festgelegt sein oder im Rahmen eines lernenden Systems mit künstlicher Intelligenz mit Trainingsdaten trainiert sein, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde. Die Verarbeitungseinrichtung kann beispielsweise auch ein neuronales Netz enthalten, das in der Lage ist, in der beschriebenen Weise zu lernen, indem es durch den Trainingsvorgang seine Verknüpfungen bildet.
Die genannte Vorrichtung kann beispielsweise vollständig unabhängig von der Behandlungseinrichtung mit dem Behandlungslaser sein oder auch mit der Behandlungseinrichtung verbunden oder in diese integriert sein. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch teilweise zentralisiert sein, wobei die Verarbeitungseinrichtung nichtlokal in einem Server oder einer entfernten Datenverarbeitungsanlage anderer Art angeordnet sein kann und die ermittelten Daten durch ein geeignetes Kommunikationsverfahren erhält. Die Verarbeitungseinrichtung kann auf diese Weise mit Messdaten von vielen verschiedenen Orten gespeist und trainiert werden, und sie kann lokale Behandlungseinrichtungen aus der Entfernung steuern. Auf diese Weise kann jeweils ein optimales Training der Verarbeitungseinrichtung mit tatsächlichen Daten von einem oder mehreren Patienten gewährleistet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren in Ausführungsbeispielen gezeigt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Ophthalmoskop mit einer Vorrichtung zur Bestrahlung der Netzhaut eines Auges, Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zu einem Verfahren zur Ermittlung von Startwerten für Bestrahlungsparameter,
Fig. 3 eine Abbildung von Zielbereichen einer Netzhaut,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Lichtwegs durch den Glaskörper eines Auges zur Netzhaut,
Fig. 5 ein Beispiel für Beleuchtungsparameter, Messwerte, die eine Aufnahme der Zielbereiche einer Netzhaut repräsentieren, sowie zugeordnete Startwerte für Bestrahlungsparameter,
Fig. 6 ein zweites Ablaufdiagramm eines Verfahrens, bei dem zunächst Startwerte für Bestrahlungsparameter bestimmt und diese im weiteren Verlauf überprüft werden,
Fig. 7 ein drittes Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Trainieren eines Algorithmus darstellt, der in einem selbstlernenden Verfahren vervollkommnet wird und eine Zuordnung der Startwerte von Bestrahlungsparametern zu den Beleuchtungsparametern und sonstigen Korrekturgrößen leistet,
Fig. 8 schematisch die Verknüpfung von Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen für das Trainieren des Algorithmus, sowie
Fign. 9, 10, 11 für drei verschiedene Fälle den funktionalen Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke und der Intensität der reflektierten Strahlung jeweils für die Papille/den Sehnerv und andere Bereiche der Netzhaut.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ophthalmoskops beziehungsweise eine Vorrichtung, die Funktionen eines Ophthalmoskops mit Funktionen der Laserbehandlung der Netzhaut verbindet. Die Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung 5 mit einer Strahlungsquelle 5' auf, die dazu eingerichtet ist, einen Beleuchtungsstrahl 14 auf das Auge 4 und die Netzhaut 16 eines Patienten zu richten. Damit kann die Netzhaut 16 zur Erfassung einer Aufnahme beziehungsweise eines Kamerabilds geeignet beleuchtet werden. Die Beleuchtung kann beispielsweise mit einer Leuchtdiode oder einer Infrarotdiode als Lichtquelle oder mit einer Lichtquelle anderer Art ausgestattet sein, die ein definiertes Wellenlängenspektrum liefert. Die Lichtquelle kann beispielsweise auch eine UV-Lichtquelle sein.
Das Ophthalmoskop verfügt zudem über eine Kamera 6, bei der ein Sensor mit 7 bezeichnet ist. Der Sensor kann beispielsweise ein CCD- oder CMOS- Sensor sein. Anstelle der Kamera 6 kann auch jede andere Art von Einrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise als Scanvorrichtung dazu geeignet ist, Strahlung, die von der Netzhaut reflektiert oder gestreut wird, zu detektieren.
Das Ziel beim Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 5 und der Kamera 6 oder einer gleichwertigen Einrichtung besteht darin, unter definierten Beleuchtungsbedingungen durch Erfassung einer Aufnahme von rückgestrahlter Strahlung möglichst genaue, ortsaufgelöste Messdaten von der Netzhaut 16 zu erhalten und damit die Eigenschaften von zu behandelnden Zielbereichen zu erfassen beziehungsweise ermitteln zu können.
Der Beleuchtungsstrahl 14 und die zurückgeworfene Strahlung 15 werden durch ein geeignetes optisches System 13 mit Spiegeln und Linsen in an sich bekannter Weise geeignet kollimiert beziehungsweise fokussiert. Das optische System 13 weist zudem einen Strahlteiler 12 auf, der es ermöglicht, einen Laserstrahl von dem Behandlungslaser 2 auf die Netzhaut 16 zu richten. Alternativ kann der Laserstrahl auch ohne Strahlteiler eingekoppelt werden, beispielsweise indem er leicht seitlich versetzt gegenüber dem Beleuchtungslicht geführt wird. Zur Steuerung des Lasers 2 kann eine Steuereinheit 8 vorgesehen sein, die einerseits die Beleuchtungseinrichtung 5 steuert, beispielsweise triggert, andererseits ein Kamerabild von der Kamera 6 erfasst und unmittelbar den Laser 2 steuert. Die Steuereinheit 8 kann dabei auch Umlenkspiegel 3 steuern, die den Strahlengang des Behandlungsstrahls 11 lenken und damit gezielt die Behandlung einzelner Zielbereiche auf der Netzhaut 16 ermöglichen. Zur verbesserten Steuerung des Lasers 2 ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verarbeitungseinrichtung 19 vorgesehen, die eine genaue Verarbeitung von Aufnahmen/Kamerabildern der Kamera 6 erlaubt und diese mit den bekannten und definierten Parametern der Beleuchtung der Netzhaut 16 verknüpft.
Das Ophthalmoskop weist beispielhaft noch einen Sensor 100, beispielsweise in Form einer Kamera, auf, der die Messung der Pigmentierungsfarbe und -stärke der Haut, der Haupthaare und/oder der Iris des Patienten erlaubt. Es kann auch eine Eingabevorrichtung vorgesehen sein, mit der ein solcher Parameter eingegeben werden kann. In jedem Fall werden diese Parameter an die Verarbeitungsvorrichtung 19 gegeben und dort bei der Ermittlung der Startwerte für Bestrahlungsparameter berücksichtigt.
In der Vergangenheit wurde die Intensität der Laserbehandlung, das heißt die Stärke und/oder Dauer der Laserpulse, mit denen der Laser 2 betrieben wurde, nach Beurteilung einer Aufnahme der Netzhaut von einem Operateur nach eigener Einschätzung durchgeführt. Dabei wurden zunächst Titrationspulse auf die Netzhaut gerichtet und deren Wirkung beurteilt, um die Laserstärke zu skalieren.
Durch die Beleuchtung der Netzhaut mit bekannten Beleuchtungsparametern und deren Verknüpfung mit der Aufnahme der Netzhaut ist es ermöglicht, in objektivierter Weise durch die Verarbeitungseinrichtung 19 diesen teilweise vorgegebenen, teilweise gemessenen Werten eine Intensität der Laserbehandlung für jeden Zielbereich auf der Netzhaut zuzuordnen, wobei die Intensität durch die Energie des Lasers, die Größe des Laserflecks auf der Netzhaut und die Anzahl, Wiederholrate und Dauer des oder der Pulse sowie die Länge der Pausen zwischen den Pulsen gegeben ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich zumindest Startwerte für eine derartige Bestrahlung durch den Behandlungsstrahl 11 ermitteln, mit denen die Behandlung der Netzhaut durchgeführt werden kann. Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem in einem ersten Schritt 20 Parameter der Beleuchtung der Beleuchtungseinrichtung 5 vorgegeben werden. Die Beleuchtungsparameter können dabei jedoch auch in der Beleuchtungseinrichtung bereits vorliegen und vorgegeben sein. Alternativ gibt es die Möglichkeit, dass individuelle Beleuchtungsparameter beispielsweise durch die Verarbeitungseinrichtung 19 vorgegeben und an die Beleuchtungseinrichtung 5 gesendet werden. Die Beleuchtungsparameter, wie beispielsweise die Beleuchtungsstärke, Verteilung der Beleuchtungsintensität sowie das Spektrum/die Wellenlängenverteilung können auch gemessen werden und die Messwerte können dann bei der Auswertung verwendet werden.
Darauf wird in einem zweiten Schritt 21 die Beleuchtungseinrichtung 5 beziehungsweise die Lichtquelle 5' betrieben und die Netzhaut entsprechend dauerhaft oder impulsartig beleuchtet. Gleichzeitig kann die rückgestrahlte Strahlung in einem weiteren Schritt 22 durch eine Kamera 6 aufgenommen werden. Der Schritt 22 kann gleichzeitig mit der Beleuchtung 21 oder auch zeitlich versetzt gegenüber der Beleuchtung durchgeführt werden, wenn beispielsweise eine Fluoreszenzstrahlung aufgenommen wird, die bekanntermaßen nach der Anregungsstrahlung nachleuchtet.
Die Beleuchtungsparameter und die Messwerte, die durch eine Kamera aufgenommen worden sind, werden dann in einem Schritt 23 gemeinsam in einer Verarbeitungseinrichtung 19 miteinander durch eine Zuordnungsfunktion, beispielsweise einen Zuordnungsalgorithmus, miteinander verknüpft, und es werden aus diesen Größen durch die Verknüpfung Startwerte für die Bestrahlungsparameter ermittelt, die durch den Betrieb des Lasers 2 in eine Bestrahlung umgesetzt werden sollen. Erst nachdem die Startwerte ermittelt sind, kann eine Behandlung 24 beginnen, die einen weiteren Schritt darstellt. Der Schritt 24 der eigentlichen Behandlung ist von der Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter durch die gestrichelte Linie 25 in der Darstellung getrennt.
In Figur 3 ist schematisch ein Bild der Netzhaut 16 eines Auges mit verschiedenen Zielbereichen dargestellt. Es ist ein Zielbereich 28 am Rand der Netzhaut dargestellt, der für die eigentliche Sehleistung des Auges nicht so wichtig ist wie die Zielbereiche 25, 26, 27 im Zentrum der Netzhaut 16. Durch die verschiedenen Schraffuren der einzelnen Zielbereiche sollen verschiedene Pigmentierungsstärken oder andere variierende Parameter der einzelnen Zielbereiche repräsentiert werden. Dadurch soll deutlich werden, dass die verschiedenen Zielbereiche für die Behandlung durch den Laser 2 unterschiedliche Bestrahlungsparameter erfordern. Die Größe der Zielbereiche 25, 26, 27, 28 kann variieren und auch so klein sein, wie es eine ortsaufgelöste Behandlung durch einen Laser 2 ermöglicht. In den Figuren 3 und 4 ist jeweils auch die Papille dargestellt und mit 40 bezeichnet. Der Bereich der Papille bleibt unbehandelt und kann als Referenz für die Reflektivität im Vergleich zu dem Melanin tragenden Bereichen der Netzhaut dienen.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch den Glaskörper eines Auges 4 mit einer Augenlinse 29 und einer Netzhaut 16. Es ist auf der Netzhaut ein Punkt oder Zielbereich 32 angedeutet, der alternativ gezielt mit zwei verschiedenen Beleuchtungsstrahlen 30, 31 beleuchtet werden kann. Je nach der Eintrittsstelle des Beleuchtungsstrahls 30, 31 in die Augenlinse nimmt der Lichtstrahl unterschiedliche Wege durch die Linse und den Glaskörper zum Punkt 32. Werden die Messwerte des rückgestrahlten Lichts, die durch die Kamera 6 aufgenommen werden, bezüglich ihrer Intensität miteinander verglichen, so kann die Streuung beziehungsweise Dämpfung des Lichts auf den verschiedenen Lichtwegen durch den Glaskörper differenziert aufgenommen werden. Durch Variation der Beleuchtungsstrahlen kann der gesamte Glaskörper des Auges 4 nach und nach vermessen werden, so dass der Einfluss des Glaskörpers durch Dämpfung und Streuung auf die Beleuchtung der Netzhaut sowie den Behandlungsstrahl für alle Bereiche des Auges ermittelt werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, zwei verschiedene Beleuchtungsstrahlen 30 auf demselben Lichtweg zu dem Punkt 32 auf der Netzhaut 16 gelangen zu lassen, jedoch beispielsweise die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts zu variieren, so dass für beide Strahlen derselbe Lichtweg durch den Glaskörper vorliegt, jedoch beispielsweise einmal eine Wellenlänge gewählt wird, die der optimalen Absorptionswellenlänge von Melanin auf der Netzhaut entspricht, und in einem anderen Fall eine von dieser sich unterscheidende Wellenlänge. Damit kann die Pigmentierung mit Melanin auf der Netzhaut in erster Näherung unabhängig von Inhomogenitäten des Glaskörpers des Auges gemessen werden, wenn in einem ersten Schritt die wellenlängenabhängige Dämpfung des Glaskörpers vernachlässigt wird. Alternativ kann der Beleuchtungsstrahl auch ein breites Spektrum haben oder mehrere Wellenlängenbereiche gleichzeitig beinhalten. Der Sensor kann in diesem Fall durch wellenlängenselektive Auswertung über einen weiten Wellenlängenbereich- auch über den optisch sichtbaren Bereich hinaus, die Differenzierung leisten. Hierzu kann beispielsweise ein Hyperspectral - Sensor eingesetzt werden. Auch Bayer Filter können für die Aufnahme der Netzhaut eingesetzt werden.
Durch kombinierte Messungen, bei denen sowohl der Lichtweg als auch die Wellenlänge verändert wird, können dann auch die wellenlängenabhängigen Dämpfungswerte des Glaskörpers ortsabhängig ermittelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, sobald die Parameter der Lichtquelle 5' bekannt sind, die Dämpfung sowohl des eingestrahlten Lichts oder der eingestrahlten Strahlung auf die Retina als auch den Einfluss des Lichtwegs bei der rückgestrahlten Strahlung zu berücksichtigen, so dass beispielsweise die Pigmentierungsstärke mit Melanin auf der Retina objektiviert ermittelt werden kann.
In Figur 5 ist schematisch die Struktur der Verknüpfung von Beleuchtungsparametern, Messwerten der Aufnahme / des Kamerabilds und den Startwerten für Bestrahlungsparameter dargestellt. Die Beleuchtungsparameter 33 sind mit xi bis xn bezeichnet, wobei die einzelnen Parameter beispielsweise Beleuchtungsstärken, das heißt die von der Beleuchtungsquelle abgestrahlte Strahlungsenergie oder Leistung, jeweils für bestimmte Zielbereiche bezeichnen, oder auch die Verteilung der Leistung auf einzelne Wellenlängenbereiche der abgegebenen Strahlung, das heißt die Gestalt eines Wellenlängenspektrums mit entsprechenden Intensitäten. Mit 35 ist die Abbildungsfunktion oder Verknüpfungsfunktion bezeichnet, die beispielsweise als selbstlernender Algorithmus gestaltet sein kann.
Mit 34 werden die Parameter yi bis ym der Messwerte, die durch die Kamera 6 aufgenommen worden sind, für einen bestimmten Zielbereich bezeichnet. Werden diese mit den Beleuchtungsparametern verknüpft, so ergibt sich ein n-Tupel von Startwerten für Bestrahlungsparameter 36, die mit zi bis z0 bezeichnet werden und die beispielsweise die Größe des Fokusflecks des Lasers auf der Netzhaut, die Strahlungsintensität des Lasers, die Pulsdauer und/oder die Zahl der abgegebenen Pulse für einen oder mehrere Zielbereiche bezeichnen.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, optimierte Startwerte für Bestrahlungsparameter für jeden Zielbereich zu ermitteln. Dieses Ergebnis ist zunächst mit der Ermittlung der Startwerte erreicht, was durch die gestrichelte Trennlinie 25 in Figur 5 dargestellt ist. Darauf kann ein tatsächlicher Laserbetrieb des Lasers 2 und damit eine Behandlung der Netzhaut erfolgen, und es kann danach der Einfluss der Laserbehandlung auf die Netzhaut durch Wiederholung des beschriebenen Vorgangs, das heißt Beleuchtung der Netzhaut mit definierten Parametern und Ermittlung eines Kamerabilds oder einer Aufnahme, durchgeführt werden. Das Ergebnis des erneut aufgenommenen Kamerabilds kann mit dem ursprünglich aufgenommenen Kamerabild abgeglichen und eine Differenz ermittelt werden, die die Wirkung der Behandlung durch den Laser 2 zeigt. Entspricht die Wirkung des Lasers bei der Behandlung nicht dem zu erreichenden Behandlungsziel, so kann einerseits der Algorithmus 35 korrigiert beziehungsweise trainiert werden, und andererseits kann aus den Beleuchtungsparametern bei der zweiten Beleuchtung und den mit dem zweiten Kamerabild aufgenommenen Messdaten ein neuer Satz von Bestrahlungsparametern ermittelt werden.
In Figur 6 ist zunächst der Ablauf der Verfahrensschritte 20 bis 24 entsprechend Figur 2 dargestellt, worauf auf den Schritt der Behandlung 24 ein weiterer Schritt 21' einer Beleuchtung der Netzhaut mit definierten Beleuchtungsparametern und gleichzeitig oder versetzt die Aufnahme eines Kamerabilds in einem Schritt 22' erfolgt, worauf die Beleuchtungsparameter und die mit dem Kamerabild aufgenommenen Messdaten in einem weiteren Schritt 23' zu neuen Bestrahlungsparametern miteinander verknüpft werden.
In Figur 7 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, in dem die Struktur des Ablaufdiagramms aus Figur 6 wiederholt ist, wobei sich an die erneute Verknüpfung 23' von den nach einer ersten Laserwirkung 24 berücksichtigten Beleuchtungsparametern und Messdaten der Kamera eine weitere Laserbehandlung 24' anschließt. Zudem werden die Informationen aus den im Korrekturverfahren ermittelten Bestrahlungsparametern aus dem Schritt 23' in einer Schleife zur Verbesserung des Verknüpfungsalgorithmus verwendet, der in den Verfahrensschritten 23 und 23' durchgeführt wird. Durch dieses Feedback von Korrekturgrößen kann der Verknüpfungsalgorithmus, der der Verknüpfung zwischen den Beleuchtungsparametern, den Messdaten der Kamera und den Startwerten für Bestrahlungsparameter zugrunde liegt, sukzessive verbessert werden. Zu diesem Zweck können Behandlungen ein und desselben Individuums oder von Gruppen von Individuen, beispielsweise mit ähnlichem Krankheitsbild, berücksichtigt werden, um den Algorithmus zu verbessern. Der Algorithmus kann zu diesem Zweck auch zentral gespeichert sein, beispielsweise auf einem Server oder in einer Cloud, und jeweils für individuelle Behandlungen abgerufen werden, wobei Korrekturgrößen dann an den Server beziehungsweise die Cloud zurückgespielt werden, um möglichst viele Trainingsdaten aus verschiedenen Behandlungsvorgängen an unterschiedlichen Orten zum Training des Algorithmus verwenden zu können.
In Figur 7 ist zudem angedeutet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt 37 zusätzliche Parameter an dem individuellen Patienten beziehungsweise seinem Auge oder seiner Netzhaut gemessen werden, die zur Kalibrierung in den Verknüpfungsschritt 23 mit eingespeist werden. Hierzu können im Schritt 37 beispielsweise integrale Größen der Netzhaut, z. B. eine durchschnittliche Pigmentierung oder die Stärke der Färbung der Iris des Auges oder die Farbe der Iris oder die Stärke der Hautpigmentierung des Individuums oder die Farbe der Hautpigmentierung und/oder die Farbe und Stärke der Pigmentierung der Haare des Individuums mit einem Sensor, insbesondere einer Kamera, gemessen und in den Verknüpfungsschritt 23 eingespeist werden. Auch der Einfluss dieser Größen kann beim Training des Zuordnungsalgorithmus berücksichtigt oder bei einzelnen Behandlungen als Kalibrierparameter eingespeist werden.
Figur 8 zeigt schematisch die Entwicklung des Zuordnungsalgorithmus A, A' durch Verknüpfung von korrigierten Bestrahlungsparametern 36' mit den ursprünglichen Beleuchtungsparametern xi bis xn und den durch das Kamerabild ermittelten Messdaten yi bis ym. Vor dem einzelnen Trainingsschritt wurden den genannten Eingangsparametern die Startwerte 36 für Bestrahlungsparameter zugeordnet, und der Algorithmus erhält entsprechende Korrekturdaten 36' mit Bestrahlungsparametern zi' bis z0', die als optimierte Ergebnisdaten interpretiert werden und den Algorithmus nachschärfen. Durch dieses Verfahren wird nach der erforderlichen Anzahl von Trainingsdurchgängen eine Optimierung des Verknüpfungsalgorithmus und damit auch eine Optimierung von Startwerten für Bestrahlungsparameter bereits in einem ersten Schritt erreicht.
In den Figuren 9, 10 und 11 ist für drei verschiedene Fälle der funktionale Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke und der Intensität der reflektierten Strahlung jeweils für die Papille/den Sehnerv und einen anderen Ort der Netzhaut dargestellt. Der Graph, der die Papille repräsentiert, ist jeweils mit 50 bezeichnet, während der Graph, der einen Ort in einem Zielbereich einer Behandlung repräsentiert, jeweils mit 51 bezeichnet ist.
Grundsätzlich sieht das Verfahren zur Ermittlung der Absorptionsstärke, die direkten Rückschluss auf die Pigmentierungsstärke der Netzhaut zulässt, vor, dass entweder im Bereich der Papille oder an oder auf einem Blutgefäß oder an einer anderen besonderen Stelle der Netzhaut, die von den Zielbereichen verschieden ist, ein Ort mit mehreren verschiedenen Beleuchtungsstärken beleuchtet und gleichzeitig die Intensität der reflektierten Strahlung gemessen wird. Der funktionale Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke und der Intensität der reflektierten Strahlung ist linear, so dass sich näherungsweise eine Gerade ergibt. Zumindest kann mittels linearer Regression eine Gerade durch die Messpunkte gelegt werden, wie diese in den Figuren 9, 10 und 11 ersichtlich ist. Dieselbe Prozedur wird für einen oder mehrere Orte in den Zielbereichen der Netzhaut durchgeführt, die später durch Bestrahlung behandelt werden sollen. Die Steigungen der ermittelten Geraden repräsentieren die Reflektivität an den verschiedenen Orten. Da die Reflektivität im Bereich von Blutgefäßen und an der Papille gut abschätzbar und weitgehend unabhängig von sonstigen Bedingungen der individuellen Netzhaut ist, können die dort ermittelten Werte benutzt werden, um die Messwerte von Ref lektivi- tätswerten an den übrigen Stellen zu kalibrieren. Aus diesem Grund kann auch der gemessene Wert der Intensität der reflektierten Strahlung im Bereich der Papille oder der Blutgefäße zur Abschätzung der Streu- und Absorptionsverluste der Strahlung auf dem Weg zu dem jeweiligen Ort (Papille oder Blutgefäße oder ein sonstiger Ort, an dem die Reflektivität bekannt ist)) und auf dem Rückweg nach der Reflexion bis zu dem Sensor, mit dem die Intensität der reflektierten Strahlung gemessen wird, ermittelt werden. Dieser Wert der Streuung und Absorption kann dann auch für die Bestrahlung der übrigen Bereiche der Netzhaut angenommen werden, da er den Lichtweg durch den Glaskörper des Auges charakterisiert.
Im Einzelnen zeigt Figur 9 ein Beispiel, bei dem die Reflektivität und die Absorptionsstärke im Bereich der Macula einem Regelfall entsprechen.
Figur 10 zeigt einen Fall, bei dem die Steigung der Geraden, die die Macula repräsentiert, geringer und damit auch die Reflektivität, gemessen an der Steigung der zweiten Geraden, welche die Papille repräsentiert, geringer und somit die Absorption und Pigmentierungsstärke, verglichen mit dem Regelfall, höher ist.
Figur 11 zeigt einen Fall, bei dem die Steigung der Geraden, die die Macula repräsentiert, im Vergleich zur Steigung der Geraden, die die Papille repräsentiert, größer ist als in den Fällen der Figuren 9 und 10. Diese Messung stellt somit den Fall von größerer Reflektivität am Ort der Macula und entsprechend geringerer Absorptionsstärke und Pigmentierung dar. Da die Steigung der Geraden 50, die die Messung auf der Papille repräsentiert, deutlich geringer ist als in den Graphen der Figuren 9 und 10, kann geschlossen werden, dass, wenn dieselbe Reflektivität im Papillenbereich angenommen wird wie bei den Fällen der Figuren 9 und 10, die Absorption und/oder Streuung des Augenkörpers in dem in Figur 11 gezeigten Fall deutlich stärker ist. Aus den Differenzen der Steigungen der mit 50 bezeichneten Geraden in den Figuren 9, 10 und 11 kann ein Dämpfungskoeffizient berechnet werden, der die Streuung und Absorption im Falle des gemäß Figur 11 vermessenen Auges repräsentiert und der bei der Bestrahlung während der Behandlung berücksichtigt werden kann.

Claims

TI
Patentansprüche Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern für den Betrieb eines Lasers (2) zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut (16) eines Auges (4) mit einem Behandlungsstrahl (11), bei dem die Netzhaut ganz oder teilweise mit einer Beleuchtungseinrichtung (5, 5') unter definierten Beleuchtungsparametern beleuchtet wird und während und/oder kurz nach der Beleuchtung wenigstens eine optische Aufnahme, insbesondere wenigstens ein Kamerabild, zumindest eines Zielbereiches der Netzhaut erfasst wird und bei dem unter Verwendung des/der Aufnahmen oder Kamerabilder zumindest Startwerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut ermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter mittels der Aufnahme^) oder des/der Kamerabilder die Intensität der Pigmentierung für einen oder mehrere Zielbereiche der Netzhaut und/oder die Intensitätsverteilung der Pigmentierung auf der Netzhaut ermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere Zielbereiche der Netzhaut Korrekturwerte bezüglich der zu erwartenden Absorption und/oder Streuung des Behandlungsstrahls im Glaskörper des Auges auf dem Weg zu den zu bestrahlenden Zielbereichen ermittelt werden, wobei die Korrekturwerte insbesondere aus der optischen Qualität der optischen Aufnahme, weiter insbesondere aus einer Abbildungsschärfe oder einem Bildkontrast, ermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Kamerabildes die Netzhaut mit einer Strahlung mit bekannter Wellenlängenverteilung beleuchtet wird, die insbesondere eine Infrarotstrahlung und/oder Licht in einem durch Melanin absorbierten Wellenlängenbereich umfasst, wobei zusätzlich die Lichtstärke der Beleuchtungseinrichtung und/oder die auf eine Flächeneinheit der Netzhaut auftreffende gesamte Lichtleistung und/oder die auf eine Flächeneinheit der Netzhaut auftreffende Lichtleistung in einem definierten Wellenlängenbereich bestimmt wird und wobei die Helligkeitswerte und/oder Farben des Kamerabildes zur Ermittlung der Startwerte der Parameter für die Bestrahlung der Netzhaut verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für einen oder mehrere Zielbereiche die Dicke der Netzhaut ermittelt und bei der Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter berücksichtigt wird, wobei die Ermittlung der Dicke der Netzhaut insbesondere durch die Erstellung einer OCT-Dickenkarte der Netzhaut erfolgt, und/oder dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter die Art und Intensität der Pigmentierung von der Netzhaut verschiedenen Körperregionen der zu behandelnden Person, insbesondere die Art und Intensität der Pigmentierung der Iris des Auges oder der Haut oder der Haare, verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Startwerte der Bestrahlungsparameter außer der/den erfassten Aufnahmen oder Kamerabildern zusätzlich eine oder mehrere vorgegebene oder vorgebbare Referenzaufnahmen oder Referenzbilder verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere zu bestrahlende Zielbereiche der Netzhaut unabhängig voneinander einerseits die Intensität der Pigmentierung des/der Zielbereich(e) und andererseits die zu erwartende Absorption des Behandlungsstrahls in der Augenlinse auf dem Weg zu den Zielbereichen ermittelt werden, indem wenigstens zwei Messungen unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen durchgeführt werden, wobei bei den zwei cider mehr Messungen insbesondere wenigstens einer der folgenden Parameter variiert wird: Größe des fokussierten Lichtflecks auf der Netzhaut, wobei jeweils die Abweichung von einer zu erwartenden Lichtintensitätsverteilung auf der Fläche des Fokusflecks gemessen wird, Einstrahlrichtung eines Beleuchtungsstrahls der Beleuchtungseinrichtung durch die Pupille und den Glaskörper zur Beleuchtung des jeweiligen Zielbereiches, Einstrahlrichtung zum Zielbereich und/oder Ausfallrichtung eines erfassten reflektierten Beleuchtungsstrahls der Beleuchtungseinrichtung, Wellenlängenbereich oder Wellenlängenverteilung eines Beleuchtungsstrahls der Beleuchtungseinrichtung. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere zu bestrahlende Zielbereiche der Netzhaut die Intensität der Pigmentierung des/der Zie Ibe reich(e) und/oder die zu erwartende Absorption des Behandlungsstrahls in der Augenlinse auf dem Weg zu den Zielbereichen ermittelt werden, indem wenigstens zwei Messungen durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Messungen auf die Absorptions und/oder Reflektionscharakteristik im Bereich der Papille und/oder wenigstens eines Blutgefäßes oder eines Teils eines Blutgefäßes in der Netzhaut gerichtet ist, während eine zweite Messung auf die Absorptions und/oder Reflektionscharakteristik in einem der übrigen, zu bestrahlenden Bereiche der Netzhaut gerichtet ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Bestrahlungsparameter für einen oder mehrere zu bestrahlende Zielbereiche der Netzhaut wenigstens zwei Orte der Netzhaut jeweils nacheinander oder gleichzeitig mit verschiedenen Beleuchtungscharakteristiken, insbesondere verschiedenen Beleuchtungsintensitäten beleuchtet werden und jeweils die Intensität des reflektierten Signals erfasst wird, dass für die derart vermessenen Orte jeweils der funktionale Zusammenhang zwischen der Beleuchtungscharakteristik, insbesondere der Beleuchtungsstärke und der Intensität des reflektierten Signals, insbesondere bei einem linearen Zusammenhang die Steigung der Funktionskurve, ermittelt wird und dass durch Vergleich der funktionalen Zusammenhänge an den vermessenen Orten, insbesondere der Steigungen der Funktionskurven, das Verhältnis der Reflektivitäten an den vermessenen Orten ermittelt wird, wobei insbesondere einer der Orte auf der Oberfläche einer Papille oder eines Blutgefäßes liegt oder diese wenigstens teilweise umfasst. Verfahren zum Training eines Algorithmus oder eines neuronalen Netzes zur Ermittlung der Startwerte von Bestrahlungsparametern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Mehrzahl von Einzelbehandlungen als Trainingsdaten einerseits aus Bildern ermittelte Datensätze von zu bestrahlenden Zielbereichen und die zugehörigen Beleuchtungsparameter sowie insbesondere jeweils zusätzlich erfasste Sekundärinformationen als Eingangsinformationen und andererseits die bei der jeweils nachfolgenden Laserbehandlung eingestellten Bestrahlungsparameter als Ergebnisgrößen miteinander verknüpft werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Startparameter für alle Zielbereiche eine Kalibrierung mit einem oder mehreren der folgenden Kalibrierparameter der jeweils zu behandelnden Person durchgeführt wird: gemessene integrale Pigmentierungsstärke der Haut, gemessene integrale Pigmentierungsstärke der Iris des Auges, gemessene Pigmentierungsstärke der Haare, Farbe der Hautpigmentierung, Farbe der Iris, Farbe der Haare. Verfahren zur Ermittlung von Bestrahlungsparametern für den Betrieb eines Lasers zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut eines Auges mit einem Behandlungsstrahl, bei dem zunächst Startwerte der Bestrahlungsparameter nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ermittelt werden, bei dem darauf mindestens ein Zielbereich mit einem Titrationsstrahl oder einem Behandlungsstrahl mit den Startparametern bestrahlt wird, bei dem darauf wenigstens eine Fortsetzungsaufnahme oder ein Fortsetzungskamerabild des oder der mit dem Behandlungsstrahl bestrahlten Zielbereiche der Netzhaut erfasst wird und bei dem unter Verwendung des/der Fortsetzungsaufnahme(n) oder des/der Fortsetzungskamerabildes (-kamerabilder) und der Startwerte der Bestrahlungsparameter zumindest Fortsetzungswerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut ermittelt werden. Vorrichtung zur Bestrahlung von einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut eines Auges mit einem Behandlungsstrahl, mit einem Laser zur Erzeugung des Behandlungsstrahls, mit einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung von wenigstens einem oder mehreren Zielbereichen der Netzhaut mit definierten Beleuchtungsparametern sowie mit einer optischen Aufnahmeeinrichtung, insbesondere einer Kamera, zur Erfassung wenigstens einer optischen Aufnahme oder eines Bildes zumindest eines Zielbereiches der Netzhaut und mit einer Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, unter Verwendung der Beleuchtungsparameter und des/der Aufnahmen oder Kamerabilder zumindest Startwerte der Bestrahlungsparameter für die Bestrahlung eines oder mehrerer Zielbereiche der Netzhaut mit einem Behandlungsstrahl zu ermitteln.
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