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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur optisch-elektronischen
Augeninspektion, mit denen eine Untersuchung der vorderen und hinteren
Abschnitte des Auges durchführbar
ist.
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Bekannt
sind Spaltlampen als Standardgeräte
für die
Untersuchung des vorderen Augenabschnittes. Die Spaltlampe ermöglicht eine
schnelle und berührungsfreie
visuelle Inspektion der vorderen Abschnitte des Auges, wie von Hornhaut,
Vorderkammer und Augenlinse. Mittels bildgebender Verfahren ist
eine optisch-elektronische Befunddokumentation möglich. Eine Reihe wichtiger
Untersuchungen bei der Augeninspektion sind mit der klassischen
Spaltlampentechnik nicht oder nur bedingt möglich. Es wurden daher eine
Vielzahl von Zusatzkomponenten entwickelt, die das Anwendungsspektrum
der Spaltlampe erweitern. So ist durch Einsatz von Zusatzoptiken,
z. B. Hruby-Linse oder Kontaktglas, die die Brechkraft der Hornhaut
kompensieren, eine Inspektion des Augenhintergrundes möglich. Mittels
sogenannter 3-Spiegel-Kontaktgläser kann auch
der normalerweise nicht zugängliche
Kammerwinkelbereich der Vorderkammer eingesehen werden (Gonioskopie),
was u. a. für
die Glaukomdiagnose von Bedeutung ist. Für die Untersuchung des Hornhaut-Endothels
wurden spezielle Zusatzmodule entwickelt, die eine sichere und schnelle
qualitative und quantitative Analyse ermöglichen. Nachteilig bei dem
Einsatz dieser Zusatzkomponenten ist, dass bei Verwendung der bekannten
Zusatzoptiken störende unvermeidbare
Oberflächenreflexe
die Untersuchung behindern, dass die Anwendung von Kontaktgläsern trotz
Anästhesierung
der Hornhaut unangenehm für
den Patienten ist, was hauptsächlich
durch deren Größe bedingt
ist und dass die bekannten Zusatzmodule zur Endothelanalyse relativ
groß sind und
dadurch die Anwendung der Spaltlampe im Routineeinsatz einschränken. Der
Einsatz dieser Zusatzeinheiten ist jedoch notwendig, da die oben
beschriebenen Untersuchungsobjekte mit der klassischen Spaltlampentechnik
nicht oder nur bedingt zugänglich
sind. Hauptursache hierfür
sind die großen mechanischen
Abmessungen der Spaltlampenkomponenten. Dadurch ist insbesondere
der Winkelbereich bei einer normalen Spaltlampenuntersuchung abhängig von
den anatomischen Verhältnissen
eingeengt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Einrichtung zur optisch-elektronischen Augeninspektion
zu schaffen, die die begrenzten Möglichkeiten der klassischen
Spaltlampentechnik insbesondere in den genannten Einsatzgebieten
erweitert, ohne zusätzliche
Hilfsoptiken und unabhängig
von den anatomischen Bedingungen der Patienten bei gleichzeitiger
Verringerung der Belastung der Patienten bei den Augenuntersuchungen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung ein Verfahren zur optisch-elektronischen Augeninspektion
vor, bei dem ein optisch wirksames Kontaktelement eines insbesondere
miniaturisierten Bilderfassungsmoduls im direkten Kontakt oder mittels
eines Kontaktmittels auf eine Hornhautoberfläche eines Auges aufgesetzt
und ein insbesondere miniaturisiertes Beleuchtungsmodul in einem
geringen Abstand zur Hornhautoberfläche angeordnet wird oder dass
die Module mittels einer Haltevorrichtung in einem geringen Abstand
zu der Hornhautoberfläche
des Auges reproduzierbar verschiebbar angeordnet oder mittels des
Kontaktmittels direkt auf die Hornhautoberfläche des Auges aufgesetzt werden.
Anschließend
werden Bildinformationen des Auges, insbesondere von der Hornhaut,
der Vorderkammer, der Augenlinse und der Netzhaut optisch-elektronisch
erfasst, indem jeder gewünschte
Winkelbereich zur Bildaufnahme einstellbar ist und nach der Bilderfassung
werden in einem nachgeschalteten Bildverarbeitungssystem die erfassten
Bilddaten der unterschiedlichen Augenuntersuchen ausgewertet und
in einem Anzeigesystem angezeigt. Für bestimmte Anwendungsgebiete
des Verfahrens zur optisch-elektronischen Augeninspektion mit entsprechenden
spezifischen Anforderungen an die Augenuntersuchungen ist es vorteilhaft,
die optischelektronische Bilderfassung im direkten Kontakt mit der Hornhautoberfläche eines
Auges durchzuführen,
beispielsweise für
die Gonioskopie, für
Kammerwinkelaufnahmen mit hoher Auflösung zur Unterdrückung von
Reflektionen an der Hornhautoberfläche des Auges und für eine Endothelzell-Analyse,
um für
die Bilderfassung einen freien Blick auf das Hornhautendothel unter
Ausschaltung des Reflexes der Hornhautvorderseite zu erhalten.
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Die
erfindungsgemäße miniaturisierte
Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens besteht in ihrer Grundform aus dem Bilderfassungsmodul
und dem Beleuchtungsmodul, wobei das Bilderfassungsmodul aus einem
Bildsensor mit einer eingebauten Abbildungsoptik und das Beleuchtungsmodul vorzugsweise
aus einer Kaltlichtquelle oder einer Lichtquelle mit minimalem Wärmeeintrag
besteht und an dem Bilderfassungsmodul das optisch wirksame Kontaktelement
mit dem Kontaktmittel vorgesehen ist. Die Auswertung und Anzeige
der im Bilderfassungsmodul erfassten Bildinformationen erfolgt mittels
des nachgeschalteten Bildverarbeitungs- und Anzeigesystems, durch
die auch zweckmäßigerweise
die notwendige Energieversorgung des Bilderfassungsmoduls und des
Beleuchtungsmoduls sicherstellt wird. Das Bilderfassungsmodul und
das Beleuchtungsmodul können
dabei entsprechend ihrer Anwendung in ein gemeinsames Modul integriert oder
getrennt voneinander in zueinander fest vorgegebener oder variabler
Anordnung verknüpft
werden.
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Durch
das neue erfindungsgemäße Verfahren
und die Einrichtung zur optisch-elektronischen Augeninspektion werden
die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile der Augenuntersuchungen
mit der Spaltlampentechnik vermieden, indem eine Reihe von wichtigen
Augenuntersuchungen durchgeführt
werden können,
die mit der Spaltlampentechnik nicht oder nur bedingt ohne den Einsatz von
Zusatzoptiken möglich
sind. Wesentlich an der neuen Einrichtung ist die kleine Baugröße, so dass die
Inspektion des Auges durch den Einsatz kleiner optischer Bauelemente
eine extreme Reduzierung des Arbeitsabstandes und damit eine wesentliche
Erweiterung des zugänglichen
Winkelbereiches am Auge ermöglicht,
was bei den großen
mechanischen Abmessungen der Spaltlampenkomponenten nicht möglich ist.
Der sehr kleine Arbeitsabstand zur Untersuchung der äußeren Abschnitte
des Auges gestattet weiterhin eine größere Apertur und dadurch eine
höhere
Auflösung.
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Bedingt
durch die kleine Baugröße der miniaturisierten
Einrichtung ist das neue erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung
darüber
hinaus vorteilhaft in kritischen Situationen anwendbar, wie z. B.
bei der Augenuntersuchungen von bettlägerigen Patienten oder bei
der Augeninspektion an Tieren d. h. in allen Fällen, in denen u. a. der Einsatz
der klassischen Spaltlampentechnik nicht oder nur bedingt möglich ist.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass das Bilderfassungsmodul entweder mittels eines
vorgesehenen optischen Kontaktelementes oder eines Kontaktgels direkt
auf die Hornhautoberfläche
eines Auges aufgesetzt wird, wobei das Beleuchtungsmodul in geringem
Abstand zur Hornhautoberfläche
des Auges angeordnet ist. Störende
Hornhautreflexe werden durch die Anwendung von Kontaktgel mit Brechungsindexanpassung
unterdrückt.
Zur Kompensation des Astigmatismus schräger Bündel bei Schrägeinblick von
Hornhaut und Augenlinse weist das Bilderfassungsmodul entweder eine
spezielle Abbildungsoptik auf oder das Kontaktelement des Bilderfassungsmoduls
eine spezielle optische Formgebung. Dadurch sind Kammerwinkelaufnahmen
mit einer hohen Auflösung
möglich.
Die Bilderfassung erfolgt dabei immer im Kontaktverfahren, um die
Reflektion an der Hornhautoberfläche
zu unterdrücken.
Durch den Einsatz von Kontaktgel erfolgt einerseits die Brechungsindexanpassung
zwischen dem Bilderfassungsmodul und der Hornhautoberfläche zur
Eliminierung von störenden
Reflexen oder zur Unterdrückung
möglicher
Reflektionen bei extrem schrägen
Einblick und andererseits erfolgt eine Reduzierung einer mechanischen
Schädigung
der Hornhautoberfläche.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Patient aufgrund der
Kleinheit des Kontaktelements und der Verwendung eines Kontaktgels
geringer belastet wird. Das Kontaktelement selbst oder ein Teil
desselben ist zur Minimierung des Infektionsrisikos aus leicht austauschbarem
Einwegmaterial ausgebildet oder alternativ durch geeignete Einwegschutzkappen
geschützt.
Je nach Anwendungsfall sind spezielle Ausführungen der miniaturisierten
Einrichtung vorgesehen.
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Eine
besonders bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass das
Bilderfassungsmodul und das Beleuchtungsmodul in einer Haltevorrichtung
angeordnet sind. Die Haltevorrichtung ist dazu so ausgebildet, dass
sie direkt oder unter Verwendung eines Kontaktmittels auf die Hornhautoberfläche abstützend aufsetzbar
vorgesehen ist. Gleichzeitig kann mittels der Haltevorrichtung eine
reproduzierbaren Verschiebung des Bilderfassungsmoduls und des Beleuchtungsmoduls
oder deren Kombination parallel zur Hornhautoberfläche vorgenommen werden,
wobei zur Bildaufnahme jeder gewünschte Winkelbereich
von Hand oder automatisch einstellbar ist. Damit wird die Anwendung
der miniaturisierten Einrichtung zur optisch-elektronischen Augeninspektion
wesentlich vereinfacht und es kann von Hand oder automatisch jeder
gewünschte
Winkelbereich zur Bildaufnahme eingestellt werden. Die Haltevorrichtung
ist auch so ausgebildet, dass sie sich sicher an der Umgebung des
Auges dem Orbitabogen eines Patienten unabhängig von den anatomischen Bedingungen
abstützt.
Die Haltevorrichtung weist zusätzlich
einen das Auge abdunkelnden Mantel auf, um das Eindringen von Fremdlicht
zu vermeiden, das beispielsweise störende corneale Reflexe verursachen
kann.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Einrichtung wird darin gesehen, dass für eine Gonioskopie mittels
einer mechanischen Vorrichtung das Bilderfassungsmodul und das Beleuchtungsmodul
oder deren Kombination von Hand oder automatisch auf einer Kreisbahn
um das Pupillenzentrum so geführt
werden, dass eine Rundum-Scan-Aufnahme des Kammerwinkels ermöglichlicht
wird oder durch Überlagerung
von Kammerwinkelaufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen eine
Stereobilddarstellung des Kammerwinkels erhalten wird. Für eine Untersuchung
des Hornhautendothels sind das Bilderfassungsmodul und das Beleuchtungsmodul
so gegeneinander angeordnet, dass sich optimale Beleuchtungs- und Beobachtungsverhältnisse
für die
Darstellung des Hornhautendothels ergeben. Der geringe Abstand des
Bilderfassungsmoduls zur Hornhautoberfläche ermöglicht eine maximale Aufnahme-Apertur
und damit eine extrem hohe Detailauflösung der Endothelzellen. Wird das
Bilderfassungsmodul über
das optisch wirksame Kontaktelement im optischen Kontakt mit der
Hornhaut betrieben, so werden Reflexionen an der Hornhautoberfläche eleminiert,
was einen ungestörten Blick
auf das Hornhautendothel ermöglicht.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Einrichtung wird darin gesehen, dass durch den geringen Abstand
des Bilderfassungsmoduls zur Hornhautoberfläche Fundusaufnahmen insbesondere
in der extremen Peripherie ermöglicht
werden. Hierbei werden mittels einer geeigneten mechanischen Vorrichtung
das Bilderfassungsmodul und das Beleuchtungsmodul oder deren Kombination
von Hand oder automatisch über
die Hornhaut so geführt, dass
durch Überlagerung
von Fundusbildern aus unterschiedlichen Richtungen Panoramaaufnahmen aus
extremen Bildwinkeln ausführbar
sind.
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Die Übertragung
der Daten vom Bilderfassungsmodul zum Bildverarbeitungs- und Anzeigesystem
erfolgt dabei drahtgebunden oder drahtlos über eine geeignete Schnittstelle.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von schematisch in Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung zur Augeninspektion;
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2 eine
Einzelheit eines Bilderfassungsmoduls der Einrichtung;
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Einrichtung zur Augeninspektion.
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In 1 ist
der Grundaufbau einer miniaturisierten Einrichtung zur optisch-elektronischen
Augeninspektion in einer Anordnung vor dem zu untersuchenden Auge
eines Patienten dargestellt. In ihrer Grundform besteht die erfindungsgemäße Einrichtung
aus einem Bilderfassungsmodul 1, vorzugsweise einem Bildsensor
mit eingebauter Abbildungsoptik und einem Beleuchtungsmodul 2 in
Form einer Kaltlichtquelle oder Lichtquelle mit minimalem Wärmeeintrag.
Die Auswertung und Anzeige der im Bilderfassungsmodul 1 erfassten
Bildinformationen erfolgt mittels eines nachgeschalteten Bildverarbeitungssystems 3 und
eines Anzeigesystems 4, durch die auch zweckmäßigerweise
die notwendige Energieversorgung des Bilderfassungsmoduls 1 und
des Beleuchtungsmoduls 2 sicherstellt wird. Die Übertragung
der Daten von dem Bilderfassungsmodul 1 zum Bildverarbeitungssystem 3 und
dem Anzeigesystem 4 kann drahtgebunden oder drahtlos über eine
geeignete nicht näher
dargestellte Schnittstelle erfolgen. In 2 ist das
Bilderfassungsmodul 1 mit seinem optisch wirksamen Kontaktelement 5 dargestellt,
welches mittels eines Kontaktgels 6 auf die Hornhautoberfläche 7 eines
Auges aufgesetzt wird, während das
Beleuchtungsmodul 2 entsprechend 1 in einem
geringen Abstand 8 zur Hornhautoberfläche 7 angeordnet ist.
Durch das Kontaktgel 6 erfolgt einerseits die Brechungsindexanpassung
zwischen dem Bilderfassungsmodul 1 und der Hornhautoberfläche 7 zur
Eliminierung von störenden
Reflexen oder zur Unterdrückung
möglicher
Reflektionen bei extrem schrägen
Einblick und andererseits dient das Kontaktgel 6 zur Reduzierung
einer mechanischen Schädigung
der Hornhautoberfläche 7.
Das Bilderfassungsmodul 1 und das Beleuchtungsmodul 2 können je
nach Anwendungsfall in ein gemeinsames Modul integriert oder, wie
in 1 dargestellt, getrennt angeordnet werden, wobei
die gegenseitige Anordnung fest vorgegeben oder wahlweise variabel
sein kann.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß 3 sind
das Bilderfassungsmodul 1 und das Beleuchtungsmodul 2 in
einer speziellen Haltevorrichtung 9 angeordnet, wobei die
Haltevorrichtung 9 so ausgebildet ist, dass sie direkt
oder unter Verwendung eines Kontaktmittels auf die Hornhautoberfläche 7 abstützend aufsetzbar
ist. Die Haltevorrichtung 9 selbst ist so ausgebildet,
dass sie sich sicher an der Umgebung des Auges 11 (Orbitabogen)
eines Patienten abstützt.
Die Haltevorrichtung 9 dient außerdem zur reproduzierbaren
Verschiebung des Bilderfassungsmoduls 1 und des Beleuchtungsmoduls 2 bzw.
der Kombination beider Module parallel zur Hornhautoberfläche 7.
Dadurch wird die Anwendung der miniaturisierten Einrichtung wesentlich
vereinfacht und es kann von Hand oder automatisch jeder gewünschte Kammerwinkelbereich
der Vorderkammer des Auges zur Bildaufnahme eingestellt werden. Die
Haltevorrichtung 9 weist zusätzlich einen das Auge abdunkelnden
Mantel 12 auf, damit Fremdlicht, was z. B. störende corneale
Reflexe verursachen kann, vermieden wird. Zur Minimierung eines
Infektionsrisikos ist das Kontaktelement 5 selbst oder
ein Teil desselben aus leicht austauschbarem Einwegmaterial ausgebildet.
Alternativ ist auch der Einsatz von geeigneten Einweg-Schutzkappen
vorgesehen, wie in der Kontakt-Tonometrie üblich. Bei
der Gonioskopie wird mittels einer nicht näher dargestellten mechanischen
Vorrichtung das Bilderfassungsmodul 1 und das Beleuchtungsmodul 2 bzw.
eine Kombination beider Module von Hand oder automatisch auf einer
Kreisbahn um das Pupillenzentrum geführt. Dadurch ist ein Rundumaufnahme
des Kammerwinkels oder durch Überlagerung
von Kammerwinkelaufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen eine
Stereobilddarstellung des Kammerwinkels möglich. Durch eine spezielle
Abbildungsoptik des Bilderfassungsmoduls 1 bzw. eine spezielle
optische Formgebung des Kontaktelements 5 des Bilderfassungsmoduls 1 wird
der Astigmatismus schräger
Bündel
bei Schrägeinblick
von Hornhaut und Augenlinse korrigiert. Damit sind Kammerwinkelaufnahmen
mit hoher Auflösung
möglich.
Die Bilderfassung erfolgt hierbei immer im Kontaktverfahren, um
die Reflektion an der Hornhautoberfläche 7 zu unterdrücken. Bei
der Endothelzell-Analyse sind das Bilderfassungsmodul 1 und
das Beleuchtungsmodul 2 so gegeneinander angeordnet, dass
sich optimale Beleuchtungs- und Beobachtungsverhältnisse für die Darstellung des Hornhautendothels
ergeben. Der geringe Abstand des Bilderfassungsmoduls 1 zur
Hornhautoberfläche 7 ermöglicht eine
maximale Aufnahmeapertur und damit eine extrem hohe Detailauflösung der
Endothelzellen. Wird das Endotheldiagnosemodul in Kontakt betrieben,
so wird außerdem
der Reflex von der Hornhautoberfläche eliminiert, was einen ungestörten Blick auf
das Hornhautendothel ermöglicht.
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Bei
der Fundusdiagnostik ermöglicht
der geringe Abstand des Bilderfassungsmoduls 1 zur Hornhautoberfläche 7 insbesondere
Fundusaufnahmen in der extremen Peripherie.
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Werden
mittels einer geeigneten mechanischen Vorrichtung das Bilderfassungsmodul 1 und das
Beleuchtungsmodul 2 bzw. eine Kombination beider Module
von Hand oder automatisch über
die Hornhautoberfläche 7 geführt, so
sind durch Überlagerung
von Fundusbildern aus unterschiedlichen Richtungen Panoramaaufnahmen
des Fundus mit extrem großem
Bildwinkel möglich.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die Ausführungsbeispiele,
sondern ist in der Ausbildung und Anordnung des Bilderfassungsmoduls
und des Beleuchtungsmoduls der Einrichtung zueinander und in der
Halterung vor der Hornhaut des Auges vielfach variabel.
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So
kann beispielsweise zusätzlich
in das Kontaktelement ein miniaturisierter Drucksensors zur Messung
des Augeninnendrucks integriert werden.
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- 1
- Bilderfassungsmodul
- 2
- Beleuchtungsmodul
- 3
- Bildverarbeitungssystem
- 4
- Anzeigesystem
- 5
- Kontaktelement
- 6
- Kontaktgel
- 7
- Hornhautoberfläche
- 8
- Abstand
Beleuchtungsmodul-Hornhautoberfläche
- 9
- Haltevorrichtung
- 10
- Abstand
Haltevorrichtung-Hornhautoberfläche
- 11
- Umgebung
des Auges
- 12
- abdunkelnder
Mantel