Устройство для измерения помутнения хрусталика глаза

 

Изобретение относится к офтальмологическим приборам. Цель изобретения повышение точности количественной оценки мутности сред переднего отдела и хрусталика глаза, а также расширение исследуемой зоны хрусталика. Для этого устройство содержит две системы 6 и 7 приема рассеянного излучения, расположенные симметрично относительно оси источника излучения 1, и датчик положения 16 роговицы относительно оси источника. Выходы систем приема подключены к информационным входам коммутатора 14, соединенного с регистрирующим устройством 15. В зависимости от знака сигнала, поступающего с датчика 16, коммутатор 14 подключает к входу регистрирующего устройства выход той системы приема, которая свободна от воздействия роговичных бликов и экранировки. 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для количественной оценки мутности сред переднего отдела и хрусталика глаза при объективной диагностике заболеваний, исследовании динамики помутнения глазных сред, биохимических исследованиях.

Известные устройства для определения мутности хрусталика содержат по крайней мере один источник оптического излучения, обеспечивающий засветку хрусталика направленным (реже рассеянным) излучением и визуально-фотографическое или фотоэлектрическое устройство для приема и анализа излучения рассеянного или стимулированного в исследуемых средах глаза [1] Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство [2] содержащее источник оптического излучения, направляемого в хрусталик, по крайней мере вдоль одного направления, систему приема рассеянного излучения, ось которой пересекается с осью источника в исследуемой зоне хрусталика, состоящую из объектива, фотоприемника и схемы обработки, и микроЭВМ в качестве регистрирующего устройства. Усредненная величина сигнала, снимаемого с приемника, служит показателем степени помутнения.

Будучи весьма эффективным средством измерения мутности хрусталика, известное устройство обеспечивает достоверные измерения только в ограниченной зоне вблизи оптической оси глаза и в той части хрусталика, которая расположена в стороне, противоположной системе приема. В значительной части хрусталика, доступной для наблюдения, измерения невозможны или недостоверны из-за помех, обусловленных роговичными бликами, или экранировки объектива приемной системы зрачком глаза.

Цель изобретения повышение помехозащищенности устройства и расширение исследуемой зоны хрусталика.

Цель достигается тем, что в известное устройство для измерения помутнения хрусталика глаза, содержащее источник оптического излучения с оптической системой, систему приема рассеянного излучения, которая состоит из объектива, фотоприемника, оптически сопряженного с точкой пересечения осей источника и системы приема, и схемы обработки, регистрирующее устройство, фиксационную точку, расположенную в фокусе офтальмологического объектива, и систему наблюдения, предметная плоскость которой совмещена с точкой пересечения осей источника и системы приема, введены дополнительная система приема рассеянного излучения, расположенная симметрично первой относительно оси источника излучения, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам систем приема, а выход соединен со входом регистрирующего устройства, и датчик положения роговицы, содержащий фотоприемник, оптически сопряженный с предметной плоскостью системы наблюдения, и схему сравнения, вход которой подключен к чувствительным элементам фотоприемника, а выход соединен с управляющим входом коммутатора.

Расположение двух систем приема симметрично оси источника излучения практически исключает их одновременную засветку роговичными бликами и (или) экранировку зрачком глаза. В сочетании с коммутатором, управляемым датчиком положения роговицы, это позволяет автоматически подключать к регистрирующему устройству ту систему приема, в сторону которой смещена ось роговицы в момент измерения. Так как из двух систем приема рассеянного излучения эта система наименее подвержена воздействию помех и экранировок, обеспечивается надежное измерение в пределах всей доступной наблюдению области хрусталика.

Неизвестны технические решения, в которых в данной совокупности признаков проявляются указанные свойства, что позволяет считать, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 показана схема устройства для измерения мутности хрусталика; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 пример конструктивного выполнения устройства; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 положение индикатрисы излучения, отраженного роговицей, при исследовании осевой (а) и внеосевой (б) зон хрусталика.

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, подключенный к модулятору 2, диафрагму 3, ограничивающую диаметр пучка (если это необходимо) и офтальмологический объектив 4. В фокусе объектива 4 размещена фиксационная точка 5. Оси систем 6 и 7 приема рассеянного излучения симметричны оси источника 1 и составляют с ней угол от 0 до 90^о, преимущественно 15-25^о. Системы 6 и 7 идентичны и включают соответственно объективы 8 и 9, фотоприемники 10 и 11 и схемы 12 и 13 обработки сигнала, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора 14. Выход коммутатора подключен к входу регистрирующего устройства 15, выход которого является выходом прибора. К управляющему входу коммутатора подключен выход датчика положения роговицы 16. Датчик 16 состоит из фотоприемника 17 и схемы сравнения 18. Фотоприемник 17 содержит по крайней мере два чувствительных элемента А и В, подключенных к схеме сравнения 18. Оптические оси датчика 16 и системы 19 наблюдения совпадают в пространстве предметов с осью источника излучения 1. Предметная плоскость системы наблюдения оптически совмещена с точкой пересечения осей систем приема 6 и 7 точкой 20. С этой же точкой оптически сопряжена плоскость чувствительных элементов фотоприемника 17. Хрусталик и роговица исследуемого глаза обозначены цифрами 21 и 22 соответственно. Изображение фиксационной точки 5 на площадке приемника 17 показано пунктирной линией (фиг. 2).

Источником излучения 1 служит излучающий диод АЛ-147Т ( ≈ 870 нм). Модуляция излучения диода с частотой 1 кГц производится непосредственно прямым импульсным током. Оптическими элементами 23 и 24 и объективом 4 излучение источника 1 направляется вдоль оси прибора. Диаметр пучка в области хрусталика составляет 1-1,5 мм. Системы приема рассеянного излучения расположены симметрично оси прибора в плоскости чертежа. Угол между осью устройства (осью источника в пространстве предметов) и осями систем приема менее 90^о, преимущественно 15-20^о. Уменьшение этого угла способствует увеличению глубины просматриваемой зоны хрусталика при суженном зрачке, но одновременно повышает опасность засветки систем приема роговичными бликами. В предлагаемой конструкции, где обеспечен автоматический выбор наиболее помехозащищенной системы приема из двух систем, принимающих рассеянное излучение, диапазон 15-25^оС является оптимальным.

Объективы 8 и 9 систем приема двухлинзовые с оптическими фильтрами для уменьшения фоновой засветки фотоприемников. Прием рассеянного излучения производится высокочувствительными кремниевыми фотодиодами типа ФД302. Усиление и фильтрация электрических сигналов с фотоприемников 10 и 11 производится соответственно схемами 12 и 13 обработки, построенными на основе операционных усилителей типа КР544УД1А и 140УД20. Чувствительность систем приема является достаточной для регистрации возрастных помутнений хрусталика практически здоровых пациентов.

Фиксационной точкой 5 служит светодиод АЛ102 (690 нм), установленный в фокусе оптической системы, образованной объективом 4, призмой 25, и объективом системы наблюдения 19. Использование в системе наблюдения 19 электронно-оптического преобразователя или ТВ системы ИК-диапазона позволяет производить измерения без медикаментозного расширения зрачка, а также вести наблюдения в ретроиллюминационном освещении. Плоскость фотокатода ЭОП оптически сопряжена с точкой пересечения осей 20.

Для контроля уровня выходного оптического сигнала служит кремниевый фотодиод 26 (типа ФД24К).

Оптическая часть датчика 16 положения включает объектив 4, призму-куб 25, а также линзовые компоненты 24 и 27. Приемником излучения 17 является двухплощадочный кремниевый фотодиод ФД301. Выходы чувствительных элементов А и В приемника 17 через двухканальный предусилитель (не показан) подключены к входу схемы 18 сравнения, выполненной на базе операционного усилителя КР544УД1 по стандартной схеме параллельного сумматора. Сигнал на выходе схемы 18 пропорционален разности сигналов на выходе чувствительных элементов приемника 17. Коммутатор 14 содержит компаратор 28 типа 521СА3 и аналоговый ключ 29 типа КР590КН5. Непосредственное формирование сигналов переключения ключа 25 производится с помощью одной ячейки И (блок 30) типа КР155ЛИ1 и одной ячейки И-НЕ (блок 31) типа КР155ЛА3. Через ключ 29 выходы систем 6 или 7 приема или могут быть подключены к входу регистрирующего устройства 15. Последнее выполнено на базе стандартного АЦП с цифробуквенным индикатором. Оптимальным является использование микропроцессорного устройства с цифровым дисплеем. В этом случае коммутация выходов систем 6 и 7 по сигналам датчика 16 легко обеспечивается программными средствами.

Устройство работает следующим образом.

Перемещая корпус 32, установленный на столике, аналогичном столу щелевой лампы, в поперечном и продольном направлениях, оператор наводит ось устройства в исследуемую зону хрусталика, изображение которой он наблюдает в окуляр системы 19. При этом пациент наблюдает фиксационную точку 5. Изображение фиксационной точки после отражения от роговицы 22 формируется объективом 4 и оптическими элементами 25, 24 и 27 на площадке приемника 17 в виде светового пятна (показано пунктирной линией). Пусть ось роговицы смещена от оси устройства в сторону системы 6, тогда световое пятно на приемнике 17 будет смещено в сторону элемента А. После нажатия кнопки Старт сигналы с площадок А и В приемника 17 поступают на схему сравнения 18, где производится их алгебраическое вычитание и формируется электрический сигнал, пропоpциональный смещению изображения фиксационной точки. Таким образом, на выходе схемы 18 формируется сигнал U_A-U_B >0. Если этот сигнал превышает опорное напряжение компаратора 28, то на выходе компаратора устанавливается напряжение, соответствующее логической 1. Поскольку на одном из входов ячеек 30 и 13 постоянно установлено напряжение, соответствующее логической 1, то на выходе ячейки И установится потенциал, соответствующий 1, а на выходе ячейки И-НЕ 0. При этом аналоговый ключ 29 замыкает выход системы 6 приема на вход регистрирующего устройства 15. Именно эта система приема находится в наиболее благоприятном положении относительно исследуемой зоны хрусталика. Вслед за срабатыванием коммутатора 14 включается источник 1 излучения на время 0,1-0,2 с. Модулированное излучение источника рассеянное в обратном направлении хрусталиком 21, а также роговицей и передней камерой глаза, принимается системами приема 6 и 7, на которых детектируется и усиливается. Через замкнутый ключ 29 коммутатора 14 сигнал с выхода наиболее защищенной системы 6 приема поступает на устройство 15 регистрации, где после преобразования и необходимой вторичной обработки отображается в цифровой форме. Величина этого сигнала пропорциональна мутности сред переднего отдела и хрусталика глаза.

Аналогично действует устройство при исследовании зон хрусталика слева от его оси, т.е. когда ось роговицы смещена в сторону системы 7 приема. В этом случае на регистрацию поступает сигнал с выхода схемы 13.

Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом практически исключает влияние роговичных бликов на точность измерения и устраняет опасность экранировки приемной системы зрачком глаза. Это позволяет измерить мутность любой доступной наблюдению зоны хрусталика, т.е. увеличивает исследуемую зону более чем вдвое.

Указанные преимущества подтверждаются испытаниями экспериментального образца устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОМУТНЕНИЯ ХРУСТАЛИКА ГЛАЗА, содержащее источник оптического излучения с оптической системой, включающей офтальмологический объектив, в фокусе которого расположена фиксационная метка, расположенную под углом к оси источника систему приема рассеянного излучения, состоящую из объектива, фотоприемника и схемы обработки, регистрирующее устройство и систему наблюдения, предметная плоскость которой совмещена с точкой пересечения осей источника и системы приема, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и расширения исследуемой зоны хрусталика, в устройство введены дополнительная аналогичная система приема рассеянного излучения, расположенная симметрично основной относительно оси источника излучения, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам систем приема, а выход соединен с входом регистрирующего устройства, датчик положения роговицы, содержащий фотоприемник с чувствительными элементами, оптически сопряженный с предметной плоскостью системы наблюдения, и схему сравнения, вход которой подключен к чувствительным элементам фотоприемника, а выход соединен с управляющим входом коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5