DE102011106288A1 - Device for non-contact measurement of eye parameters - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur berührungslosen Messung von Augenparametern, insbesondere der Achslänge und der Hornhautkrümmung eines Patientenauges zur Auswahl einer zu implantierenden Intraokularlinse vor einer Katarakt-Operation. Dazu besteht das Messgerät aus einem transportablen Basisgerät und einem mit diesem verbundenen frei beweglichen Handgerät, wobei diese Verbindung über ein lichtübertragendes Element und eine elektrische Verbindung verfügtThe invention relates to a device for non-contact measurement of eye parameters, in particular the axial length and the corneal curvature of a patient's eye for selecting an intraocular lens to be implanted prior to a cataract operation. For this purpose, the meter consists of a portable base unit and connected to this freely movable handset, said compound has a light-transmitting element and an electrical connection
Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur berührungslosen Messung von Augenparametern, insbesondere der Achslänge und der Hornhautkrümmung eines Patientenauges zur Auswahl einer zu implantierenden Intraokularlinse vor einer Katarakt-Operation, zur ergänzenden Vermessung von Teilabschnitten des Patientenauges, wie Vorderkammertiefe, Linsendicke, Hornhautdicke sowie Pupillendurchmesser und zur Ermittlung des horizontalen weiss zu weiss Abstandes des Patientenauges.The invention relates to a device for non-contact measurement of eye parameters, in particular the axial length and the corneal curvature of a patient's eye for selecting an intraocular lens to be implanted prior to a cataract surgery, for supplementary measurement of sections of the patient's eye, such as anterior chamber depth, lens thickness, corneal thickness and pupil diameter and for determination the horizontal white to white distance of the patient's eye.
Aus dem Stand der Technik sind Messverfahren zur Bestimmung der Achslänge des menschlichen Auges mittels Ultraschall im Kontaktverfahren und die Messung der Vorderkammertiefe mittels Ultraschall oder einer Zusatzeinheit zu einer Spaltlampe durch die Einstellung über das Spaltlampenbild bekannt. Die Hornhautkrümmung wird mittels bekannter Keratometer/Ophthalmometer bestimmt. Um vor einer Katarakt-Operation die Augenparameter zur Auswahl der zu implantierenden Intraokularlinse (IOL) zu bestimmen, werden diese Messgrößen der Augenparameter in der klinischen Praxis z. B. mittels Ultraschall und einem automatischen Keratometer ermittelt und zur Berechnung der optischen Daten der zu implantierenden Intraokularlinse genutzt. In der
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein universell einsetzbares Gerät zur berührungslosen Messung von Augenparametern, insbesondere der Achslänge und Hornhautkrümmung eines Patientenauges zur Auswahl einer zu implantierenden Intraokularlinse zu schaffen. Darüberhinaus kann optional ergänzend auch eine berührungslose Messung von Teilabschnitten des Patientenauges, wie Vorderkammertiefe, Linsendicke, Hornhautdicke sowie Pupillendurchmesser, oder eine Ermittlung des horizontalen weiss zu weiss Abstandes eines Auges, des Irisdurchmessers ermöglicht werden.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a universal device for non-contact measurement of eye parameters, in particular the axial length and corneal curvature of a patient's eye for selecting an intraocular lens to be implanted. In addition, an optional non-contact measurement of sections of the patient's eye, such as anterior chamber depth, lens thickness, corneal thickness and pupil diameter, or a determination of the horizontal white to white distance of an eye, the iris diameter can be made possible.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, das Gerät für einen Gerätebenutzer einfach bedienbar und darüber hinaus je nach Einsatzgebiet in Verbindung mit der Messung unterschiedlicher Augenparameter durch den Einsatz spezieller optischer Bauelemente so zu gestalten, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.Another object is to make the device for a device user easy to use and beyond depending on the application in conjunction with the measurement of different eye parameters through the use of special optical components so that a cost-effective production is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Messgerät aus einem transportablen Basisgerät und einem mit diesem verbundenen Handgerät besteht. Das Basisgerät ist mit dem Handgerät sowohl über ein lichtübertragendes Element als auch durch eine elektrische Verbindung verbunden, wobei das Handgerät von einem Gerätebenutzer mittels eines an dem Handgerät vorgesehenen Handgriffes zur Messung der Augenparameter entweder direkt vor ein Patientenauge gehalten wird oder das Handgerät wird zur Fixierung mittels einer mechanischen Einrichtung abgestützt gehalten, und wobei die Einstellung des Handgerätes zu dem Patientenauge mittels einer integrierten Kamera mit Display zur Darstellung des Patientenauges oder mittels eines optischen Visiers für einen Gerätebenutzer vorgesehen ist. Dadurch, dass das Messgerät aus einem transportablen Basisgerät und einem mit diesem über ein lichtübertragendes Element und eine elektrische Verbindung verbundenen Handgerät besteht, kann das Messgerät z. B. in der klinischen Praxis an verschiedenen Standorten zur Augenvermessung eingesetzt werden. Da das frei bewegliche Handgerät direkt vor das Auge eines Patienten gehalten wird und mittels der integrierten Kamera mit Display oder mittels des optischen Visiers genau einstellbar ist, müssen für mehrere Augenvermessungen an liegenden Patienten, (z. B. intraoperativ) oder Kindern keine aufwendigen Justiereinstellungen vorgenommen werden. Je nach Bedarf und Einsatzgebiet ist das Handgerät entweder einfach mittels eines Gurtes als tragbares Handgerät an unterschiedlichen Einsatzorten einsetzbar oder das Handgerät wird zur Fixierung mittels einer einfachen mechanischen Einrichtung abgestützt gehalten. Das Messgerät zur Bestimmung der Parameter einer Intraokularlinse, die operativ in ein Patientenauge eingesetzt wird, zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass es aufgrund seines einfachen Aufbaus von einem Benutzer leicht zu handhaben und damit universell in unterschiedlichen klinischen Bereichen einsetzbar ist. Die zur Berechnung der Intraokularlinse notwendigen Augenparameter sind mittels des Messgerätes einfach unter Verwendung bekannter Methoden, beispielsweise durch Anwendung des dualbeam Verfahrens zu ermitteln, wobei das Basisgerät mittels Netzteil oder mittels Batterie betrieben wird und dadurch transportabel an unterschiedlichen Standorten einsetzbar vorgesehen ist.This object is achieved in that the meter consists of a portable base unit and connected to this handset. The base unit is connected to the handset both via a light-transmitting element and by an electrical connection, wherein the handset is held by a device user by means of a provided on the handset handle for measuring the eye parameters either directly in front of a patient's eye or the handset is for fixation means held a mechanical device supported, and wherein the adjustment of the handset is provided to the patient's eye by means of an integrated camera with display for displaying the patient's eye or by means of an optical sight for a device user. Due to the fact that the measuring device consists of a portable base device and a handheld device connected to the latter via a light-transmitting element and an electrical connection, the measuring device can, for. B. be used in clinical practice at different locations for eye measurement. Because the free-moving handset directly in front of the eye of a patient and is precisely adjustable by means of the integrated camera with display or by means of the optical sight, no complex adjustment adjustments have to be made for several eye measurements on lying patients (eg intraoperatively) or children. Depending on the needs and application, the handset is either easy to use by means of a belt as a portable handset at different locations or the handset is held supported by a simple mechanical device for fixation. The measuring device for determining the parameters of an intraocular lens, which is used operationally in a patient's eye, is further distinguished by the fact that it is easy to handle by a user due to its simple structure and thus can be used universally in different clinical areas. The eye parameters necessary for the calculation of the intraocular lens can be easily determined by means of the measuring device using known methods, for example by using the dual beam method, wherein the base unit is operated by means of a power supply unit or by means of a battery and is thereby provided for transportable use at different locations.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das transportable Basisgerät einen Rechner und ein Interferometer umfasst, wobei zur Messung der Achslänge des Patientenauges sowie anderer Augenparameter im vorderen Augenabschnitt an dem Interferometer mindestens eine Laserdiode vorgesehen ist, deren ausgesendete Strahlung über eine Teileroptik, eine Kollimatorlinse und das lichtübertragende Element in das Handgerät eingekoppelt und über eine Kollimatorlinse sowie eine im Beobachtungsstrahlengang vorgesehene Teileroptik auf das Patientenauge abgebildet und als vom Patientenauge reflektiertes bzw. gestreutes Licht interferiert über die Kollimatorlinse in das lichtübertragende Element rückkoppelbar vorgesehen ist. Mittels einer im Basisgerät angeordnete Abbildungsoptik in Verbindung mit einer Teileroptik wird das reflektierte und rückgestreute Licht auf einen lichtempfindlichen Detektor geleitet oder abgebildet. Ferner wird das sogenannte Dual-beam Verfahrens verwendet. Dabei werden zwei zeitlich versetzte Messstrahlen erzeugt, auf das Patientenauge gesandt und die von Cornea und Retina des Patientenauges reflektierten bzw. gestreuten Lichtbündel mittels der Abbildungsoptik auf dem lichtempfindlichen Detektor interferierend überlagert. Die Bestimmung der Achslänge des Patientenauges erfolgt durch Korrelation der Messinformation des Detektors mit der Position einer in einem Interferometerarm angeordneten Interferometerverstelleinheit zum Zeitpunkt der Interferenz.It is advantageously provided that the portable base unit comprises a computer and an interferometer, wherein at least one laser diode is provided for measuring the axial length of the patient's eye and other eye parameters in the anterior segment on the interferometer whose emitted radiation via a splitter optics, a collimator lens and the light-transmitting element coupled into the handset and imaged via a collimator lens and provided in the observation beam splitter optics on the patient's eye and as reflected by the patient's eye or scattered light interfering via the collimator lens in the light-transmitting element is provided rückkoppelbar. By means arranged in the base unit imaging optics in conjunction with a splitter optics, the reflected and backscattered light is directed or imaged on a photosensitive detector. Furthermore, the so-called dual-beam method is used. In this case, two temporally offset measuring beams are generated, sent to the patient's eye and superimposed on the light reflected by the cornea and retina of the patient's eye or scattered light bundles by means of the imaging optics on the photosensitive detector. The determination of the axial length of the patient's eye is effected by correlating the measurement information of the detector with the position of an interferometer adjusting unit arranged in an interferometer arm at the time of the interference.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die im Basisgerät vorgesehene Laserdiode zur Messung der Achslänge des Patientenauges vorzugsweise als Multimode-Laserdiode ausgebildet ist.It is preferably provided that the laser diode provided in the base unit for measuring the axial length of the patient's eye is preferably designed as a multimode laser diode.
Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass zur Messung unterschiedlicher Augenparameter, insbesondere im vorderen Augenabschnitt, die im Basisgerät vorgesehene Laserdiode vorzugsweise als Superlumineszenzdiode ausgebildet ist, wobei dass zum Patientenauge geführte Strahlenbündel konvergent ist und wobei mittels einer im Handgerät vorgesehenen in den Beobachtungsstrahlengang einschwenkbaren Fokussierlinse das von dem Patientenauge reflektierte bzw. gestreute Lichtbündel auf den lichtempfindlichen Detektor abgebildet wird. Die Superlumineszenzdiode ist dabei speziell für Messungen der Hornhautdicke, Vorderkammertiefe oder Linsendicke vorgesehen, da durch diese Laserdiode keine störenden Sekundärpeaks die Messgrößen verfälschen. In Abhängigkeit von den zu messenden Augenparametern ist die Multimode-Laserdiode und/oder die Superlumineszenzdiode im Basisgerät vorgesehen, wobei mittels des im Basisgerät vorgesehen Rechners die einzelnen Laserdioden wechselseitig einschaltbar vorgesehen sind.A preferred development is seen in that for measuring different eye parameters, especially in the anterior segment, the laser diode provided in the base unit is preferably designed as a super-luminescent diode, wherein that led to the patient eye beam is convergent and wherein by means provided in the hand-held device in the observation beam focussing focussing lens is reflected or scattered light beam from the patient's eye on the photosensitive detector. The superluminescent diode is specially designed for measurements of corneal thickness, anterior chamber depth or lens thickness, as no interfering secondary peaks distort the measured variables due to this laser diode. Depending on the eye parameters to be measured, the multimode laser diode and / or the superluminescent diode is provided in the base unit, wherein the individual laser diodes are provided alternately switchable by means of the computer provided in the base unit.
Eine vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass zur Vermessung der Hornhautkrümmung in dem Handgerät Kollimatoren und Lichtquellen in mehreren feststehenden Meridianebenen und in einem Winkel so zueinander angeordnet sind, dass die durch sie gebildeten Testobjekte von der Hornhaut des Patientenauges abgebildet und das virtuelle Bild mittels eines optischen Abbildungssystems in eine Bildebene im Handgerät abbildbar ist.An advantageous embodiment is seen in that for measuring the corneal curvature in the handset collimators and light sources in several fixed meridian planes and at an angle to each other are arranged so that the test objects formed by them of the cornea of the patient's eye imaged and the virtual image by means of an optical Imaging system is imaged in an image plane in the handset.
In der Bildebene des Handgerätes ist als ortsauflösender Photoempfänger vorzugsweise eine CMOS-Kamera zur Messung der Größe des Bildes vorgesehen, wobei mittels des im Basisgerät angeordneten Rechners die Bestimmung der Krümmungsradien der Hornhaut des Patientenauges in ihren Hauptschnitten oder der Achslage aus den Messwerten des ortsauflösenden Photoempfängers vorgesehen ist.In the image plane of the hand-held device, a CMOS camera for measuring the size of the image is preferably provided as a spatially resolving photoreceptor, wherein the determination of the radii of curvature of the cornea of the patient's eye in their main sections or the axial position from the measured values of the spatially resolved photoreceiver is provided by means of the calculator arranged in the base device is.
Eine ebenso vorteilhafte Weiterbildung wird darin gesehen, dass zur Vermessung der Hornhautradien im Abbildungsstrahlengang des Handgerätes eine Blende zum Erhalt von telezentrischen Hauptstrahlen vom Patientenauge vorgesehen ist, um eine weitestgehende Entfernungsunabhängigkeit der Messdaten zu erhalten.An equally advantageous development is seen in that for measuring the corneal radii in the imaging beam path of the hand-held device, a diaphragm is provided for obtaining telecentric main beams from the patient's eye in order to obtain the greatest possible distance independence of the measurement data.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, dass durch Auswertung des Bildes des Patientenauges auf dem ortsauflösenden Photoempfänger und der Anzeige in einem Beobachtungsdisplay des Handgerätes eine Bestimmung des horizontalen weiss zu weiss Abstandes und/oder des Pupillendurchmessers des Patientenauges und/oder des Winkels zwischen Sehachse und optischer Achse vorgesehen ist.A further preferred embodiment is seen in that by determining the image of the patient's eye on the spatially resolving photoreceiver and the display in an observation display of the handset, a determination of the horizontal white to white distance and / or the Pupil diameter of the patient's eye and / or the angle between visual axis and optical axis is provided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in a drawing.
Es zeigt:It shows:
Das in
Die im Basisgerät
Für eine Erweiterung der Funktionalität des erfindungsgemäßen Messgerätes zur Messung unterschiedlicher Augenparameter, z. B. bei Messungen im vorderen Augenabschnitt, wie Hornhautdicke, Vorderkammertiefe, Linsendicke, ist im Basisgerät
In Abhängigkeit von den zu messenden unterschiedlichen Augenparametern ist im Basisgerät
Zur Vermessung der Hornhautkrümmung sind in dem Handgerät
Die derart gebildeten Testobjekte werden von der Hornhaut des Patientenauges
Die Messwerte des ortsauflösenden Photoempfängers
Im Abbildungsstrahlengang des Handgerätes
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Ausführungsbeispiele, sondern ist in den angewandten Messverfahren und den optischen Gerätebauteilen variabel. Sie umfasst insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale bzw. Elementen gebildet werden können. Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und in den Ansprüchen erwähnt sind.The invention is not limited to the exemplary embodiments, but is variable in the measuring methods used and the optical device components. In particular, it also includes variants that can be formed by combining features or elements described in connection with the present invention. All mentioned in the foregoing description and removable from the drawing features are further components of the invention, even if they are not particularly highlighted and mentioned in the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Basisgerätbasic unit
- 22
- Handgeräthandset
- 33
- lichtübertragendes Elementlight-transmitting element
- 44
- Handgriffhandle
- 55
- Patientenaugepatient's eye
- 66
- optisches Visieroptical sight
- 77
- Gerätebenutzerequipment user
- 88th
- Rechnercomputer
- 99
- Interferometerinterferometer
- 1010
- Laserdiodelaser diode
- 1111
- Laserdiodelaser diode
- 1212
- Kollimatorlinsecollimator lens
- 1313
- Kollimatorlinsecollimator lens
- 1414
- StrahlteilerwürfelBeam splitter cube
- 1515
- Kollimatorlinsecollimator lens
- 1616
- Kollimatorlinsecollimator lens
- 1717
- Teilerplattedivider plate
- 1818
- Abbildungsoptikimaging optics
- 1919
- lichtempfindlicher Detektorlight-sensitive detector
- 2020
- InterferometerverstelleinheitInterferometerverstelleinheit
- 2121
- Fokussierlinsefocusing lens
- 2222
- Kollimator und LichtquelleCollimator and light source
- 2323
- optisches Abbildungssystemoptical imaging system
- 2424
- Bildebeneimage plane
- 2525
- ortsauflösender PhotoempfängerSpatial photoreceptor
- 2626
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 2727
- Blendecover
- 2828
- Beobachtungsdisplaymonitoring display
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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