DE102015008009A1

DE102015008009A1 - Modellauge zum Test von Intraokularlinsen als Objektiv für Systemkameras/Wechselobjektivkameras

Info

Publication number: DE102015008009A1
Application number: DE102015008009.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Einsatzgebiet: Intraokularlinsen (IOL) werden in das menschliche Auge implantiert um die Abbildungsleistung des Auges zu verbessern, entweder anstelle der eigenen Linse nach Kataraktoperation oder als refraktiver Zusatz. Problem: Mit bisherigen Methoden werden IOL vorwiegend unter Laborbedingungen an der optischen Bank getestet. Um Vor- und Nachteile unterschiedlicher Modelle von IOL untereinander zu vergleichen, wäre es nützlich, Abbildungen und Filme von Alltagssituationen durch IOL erzeugen zu können. Es wird ein portables, universell verwendbares System zur Bilderzeugung durch IOL benötigt. Lösung: Die Erfindung beschreibt ein der Physiologie des menschlichen Auges möglichst ähnliches Modellauge, welches als Objektiv für Wechselobjektivkameras zum Einsatz von Intraokularlinsen an einer handelsüblichen Systemkamera verwendet werden kann. Hierdurch können Fotografien und Filme durch unterschiedliche IOL erzeugt, und die Bildwirkung sowie optische Vor- und Nachteile verschiedener Modelle miteinander verglichen werden.

Description

Intraokularlinsen (IOL) werden in der Regel nach Kataraktoperation anstelle der menschlichen Linse implantiert, zunehmend auch zusätzlich zur eigenen Linse zum Ausgleich von Brechkraftfehlern. Sie sind die weltweit am Menschen am häufigsten implantierten Prothesen und werden in einer Vielzahl unterschiedlicher Werksstoffe sowie optischer Ausführungen angeboten. Beispielsweise existieren Linsen aus Acrylat, Polymethylmethacrylat oder Silikon, und diese werden wiederum als sphärisch oder asphärisch geformte Linsen mit einzelnem oder mehreren Brechpunkten sowie als akkomodative Varianten oder mit unterschiedlichen Farbfiltern hergestellt. Es ist bekannt, das optische Verhalten von implantierbaren Intraokularlinsen zu Entwicklungs- und Forschungszwecken an der optischen Bank zu testen. Entsprechende Testaufbauten sind groß und nicht portabel, so dass die Testung im Regelfall im optischen Labor erfolgt. Ein repräsentativer Aufbau einer optischen Bank, folgend dem Strahlengang, besteht beispielsweise aus einem Lasergerät mit Streulichtvorsatz, Kollimationslinse, Blende, künstlicher Kornea, Wasserkammer zum Einsatz der IOL, Mikroskop und CCD Kamera (wissenschaftliche Veröffentlichungen: Rawer, Stork, Spraul und Lingenfelder, Imaging quality of intraocular lenses, Journal of Cataract & Refractive Surgery, Volume 31, Issue 8, August 2005, Seiten 1618 bis 1631 sowie Norrby et al, Determining the imaging quality of intraocular lenses, Journal of Cataract and Refractive Surgery, Mai 1998, Volume 24, Issue 5, Seiten 703–714).
Diese bekannte Methode ermöglicht eine genaue wissenschaftliche Auswertung der optischen Eigenschaften der getesteten IOL wie des Auflösungsvermögens sowie bei Einsatz einer Wellenfrontanalyse auch sphärischer und chromatischer Aberrationen. Mit der herkömmlichen Methode ist jedoch keine Analyse von unter Alltagsbedingungen erzeugten Bildern oder Filmen möglich. Aufgrund der teils sehr unterschiedlichen Konzepte moderner implantierbarer Intraokularlinsen ist es jedoch von Interesse für Entwickler, Ärzte und Patienten, vor Implantation einen wirklichkeitsnahen Bildeindruck durch die IOL gewinnen zu können. Beispielsweise werden auch diffraktive Linsensysteme implantiert, die gleichzeitig bestimmte Nah- und Fernbereiche scharf abbilden sollen und dafür andere optische Nachteile wie vermehrte Halos um Lichtquellen in Kauf nehmen. Im Informationsmaterial der Hersteller finden sich jedoch im Gegensatz zu reell erzeugten Bildern nur künstlerische Simulationen des produzierten Bildes (zum Beispiel Firma Abbott Medical, http://www.mycataractsolution.com/understand-your-options/what-are-my-lens-choices/). Es besteht daher von Entwicklungs-, Forschungs- wie Patientenseite Interesse daran, die Bildwirkung beispielsweise zwischen sphärischen und asphärischen, farbfilternden und klaren oder monofokalen und multifokalen IOL vergleichen zu können.
Dieser Vergleich wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale ermöglicht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt komplexen feststehenden optischen Bänken ein Gerät von der Größe eines Fotoobjektivs zum Einsatz kommt und über einen Einsatz an einer Fotokamera Bilder und Filme von Alltagsszenarien durch eine IOL erzeugt werden können. So ist es mit dem aufgebauten Objektiv beispielsweise möglich, das Verhalten von IOL in Blendungssituationen wie Nachtfahrten oder Gegenlichtaufnahmen zu untersuchen. Insbesondere wird der Vergleich der subjektiven Bildwirkung unterschiedlicher IOL-Modelle gegeneinander ermöglicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 2 angegeben. Ein eingebauter Mechanismus zur Fokussierung ermöglicht, die IOL ohne Kollimationsvorsatz unter „realem” Lichteinfall aus dem Unendlichen zu testen. Es ist also nicht notwendig, einen Lichtstrahl mit parallelem Laserlicht zu verwenden, stattdessen kann eine Fokussierung auf den Fernbereich des Bildes (z. B. Horizont) erfolgen. Durch das Objektiv ist es weiter möglich, auf einem einzigen Bild das Verhalten der IOL in Ferne und Nähe gleichzeitig zu dokumentieren, indem in der fotografierten Szenerie Objekte in den zu untersuchenden Bereichen angeordnet werden.
Ein weiterer Vorteil des Objektivs ist in Patentanspruch 3 angegeben. Es ist möglich das Objektiv mit oder ohne eine mit Flüssigkeit befüllbare Kammer für den Einsatz der IOL zu produzieren. Dies ist von Bedeutung, da der refraktive Index unterschiedlicher IOL-Materialen in Luft in einer wesentlich höheren Brechkraft im Vergleich zu einer beispielsweise in Flüssigkeit eingelegten IOL resultiert. Im Auge werden implantierte IOL von Kammerwasser umspült, so dass Ihre Brechkraft von Herstellerseite für eine Implantation in Wasser angegeben wird. Aufgrund des refraktiven Index der verwendeten Materialien haben IOL mit einer Brechkraft in Wasser von 15 Dioptrien in Luft eine Brechkraft im Bereich von 50 bis 65 Dioptrien. Um mit den resultierenden Brennweiten im Bereich von 20 mm zu arbeiten, ist der Einsatz des Objektivs an spiegellosen Systemkameras mit möglichst niedrigem Auflagemaß sinnvoll. Zudem sollte das Objektiv möglichst kurz gebaut sein und die Möglichkeit bieten, das optische Element vor der Testkammer (die künstliche Cornea/Hornhaut) auszutauschen. Beim Betrieb in Luft ist hier eine Streulinse, bei Füllung der Kammer mit Wasser eine Sammellinse einzusetzen. Insbesondere beim Betrieb mit gefüllter Wasserkammer entsteht durch den Einsatz einer Frontlinse, die den mittleren optischen Eigenschaften der menschlichen Kornea entspricht, ein Modell welches den Abbildungsprozess des menschlichen Auges auch in seinen Maßen sehr genau emulieren kann.
Die vierte vorteilhafte Ausgestaltung des Objektivs ist in Patentanspruch 4 angegeben. Durch den Fokusmechanismus und die wechselbare Frontoptik ist eine exakte Längenberechnung des Objektivs bzw. das Einhalten eines exakten IOL zu Sensorabstands nicht notwendig. Daher kann das Objektiv an verschiedenen Systemkameras mit niedrigem Auflagemaß zum Einsatz kommen, beispielsweise an Kameras mit Sony E-Mount, Leica M-Mount oder anderen (spiegellosen) Systemen. Auch zukünftige Kameras, möglicherweise mit gekrümmten Sensoren welche physiologisch eher der gekrümmten Netzhaut des menschlichen Auges entsprechen, können so problemlos adaptiert werden.
Zusammenschauend entsteht durch die Kombination des Testobjektivs mit einer Systemkamera ein Modellauge zur Erprobung von Intraokularlinsen mit folgenden Vorteilen gegenüber herkömmlichen Systemen:

– Das Augenmodell ist klein, leicht und portabel.
– Es ermöglicht den Einsatz und die Bildgebung in Situationen, die bisher simuliert werden mussten.
– Das Modell erlaubt, gleichzeitig Nah- und Fernverhalten der zu testenden IOL zu beurteilen.
– Die gewonnenen Bilder erlauben, den subjektiven Bildeindruck zwischen verschiedenen IOL zu beurteilen und diesen für Patienten zu veranschaulichen, was mit bisherigen Aufnahmen nicht möglich war.
– Das Design als Objektivvorsatz erlaubt die Verwendung an Sensoren unterschiedlicher Größe und Bauart, indem der Objektivanschluss geändert wird.
– Durch einen Fokusmechanismus dem eine Längenverstellung zu Grunde liegt entstehen höhere Toleranzen in der Produktion und Adaptation an unterschiedlichen Kameras während eine Fokussierung bis in den unendlichen Bereich möglich bleibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der auf gesondertem Blatt beigelegten Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben:
Das Modellauge/Objektiv besteht aus folgenden Hauptteilen:

I.: Künstliche Kornea (Sammellinse/Pluslinse bei Flüssigkeitsbefüllung, Streulinse/Minuslinse bei Luftbefüllung
II.: Blende, verstellbar oder fesstehend
III.: Korpus, längenverstellbar (beispielsweise über ein Schneckenganggetriebe oder Schiebmechanismus
IV.: Halterung für Intraokularlinse
V.: (optional) befüllbarer Wassertank, durchsichtig
VI.: Bajonett-Adapter zur Verbindung mit dem Objektivhalter der Kamera

Auf der Zeichung sind zur Veranschaulichung weiter aufgeführt:

A.: Kameragehäuse
B.: Sensorebene

Ein Erprobungsmodell ohne Wasserkammer würde die Funktionalität des Objektivs überprüfen. Ein Erprobungsmodell würde folgende Materialien und Maße benutzen:

I.: Künstliche Kornea: Sphärische Linse mit –7,5 dpt
II.: Feststehende Blendenscheiben von 2 und 4 mm Durchmesser, zentriert gebohrt
III.: Korpus mit einer Länge (ohne Bajonettadapter) von 9,8 mm, über ein Schneckengangewinde verlängerbar bis 14,8 mm.
IV.: Halterung für Intraokularlinse bestehend aus zwei Neodym-Ringmagneten; im Erprobungsmodell kann beispielsweise eine 16,5 dpt. Acrylat-IOL der Firma Alcon eingesetzt werden
V.: Wassertank: Bei einem Modell optional
VI.: Bajonettadapter: Ein Modell könnte beispielsweise mit einem E-Mount Objektivanschluss an Sony Kameras getestet werden.

Hieraus ergeben sich für das Modell folgende Maße:
Abstand Sensorebene zur IOL (eingefahrener Schneckengang, Minimum): 26,8 mm
Abstand Sensorebene zur IOL (ausgefahrener Schneckengang, Maximum): 31,8 mm
Abstand Sensorebene zur künstlichen Kornea (Minimum): 28,3 mm
Abstand Sensorebene zur künstlichen Kornea (Maximum): 33,3 mm
Funktionsweise:
Mit der 2 mm Blendenscheibe werden an verschiedenen Sony Kameras mit E-Mount Objektivanschluss Bilder erzeugt, die den Sehheindruck bei Tag (photopisches Sehen) nachstellen. Mit der 4 mm Blendenscheibe wird eine nächtliche Mydriasis (mesopisches Sehen) simuliert. Eine verstellbare Blende ist für die Produktionsversion geplant. Nach Ansetzen des Objektivs und auswählen einer geeigneten Szene (Z. b. Café im Sonnenlicht mit mehreren Gegenständen in Leseweite, mittlerer Distanz und Ferne) kann eine Scharfstellung über den digitalen Sucher der Systemkamera erfolgen, indem über das Gewinde die Objektivlänge verändert wird. Über Hilfsfunktionen der Kamera kann der korrekte Sitz des Fokus – beispielsweise in der Ferne – kontrolliert werden. Das Auslösen bzw. der Beginn der Aufnahme erfolgt ebenfalls über die Kamera. In Tests mit dem Modell wären Aufnahmen in Ferne und Nähe möglich. Filme, beispielweise von Nachtfahrten oder bei Gegenlicht würden anschaulich optische Phänomene wie Halos illustrieren, die nach Implantation unterschiedlicher IOL unterschiedlich stark ausgeprägt wahrgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Rawer, Stork, Spraul und Lingenfelder, Imaging quality of intraocular lenses, Journal of Cataract & Refractive Surgery, Volume 31, Issue 8, August 2005, Seiten 1618 bis 1631 [0001]
Norrby et al, Determining the imaging quality of intraocular lenses, Journal of Cataract and Refractive Surgery, Mai 1998, Volume 24, Issue 5, Seiten 703–714 [0001]
http://www.mycataractsolution.com/understand-your-options/what-are-my-lens-choices/ [0002]

Claims

Testobjektiv/Modellauge für das optische Verhalten implantierbarer Intraokularlinsen in Luft oder Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer über einen Objektivanschluss an Wechselobjektivkameras verwendet werden kann und ein portables System zur Aufnahme von Fotografien und Videos durch implantierbare Intraokularlinsen außerhalb von Laboraufbauten bildet.
Testobjektiv nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fokussierung des Bildes über eine Längenverstellung des Objektivs erfolgen kann und keine Kollimation des einfallenden Lichtes benötigt wird.
Testobjektiv nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Ausführungsmöglichkeiten mit und ohne befüllbare Flüssigkeitskammer zur Bilderzeugung durch die Intraokularlinse in Luft oder in die Physiologie des Auges simulierender Flüssigkeit, zusätzlich mit tauschbarem vorgeschaltetem optischem Element (negative Brechung bei Luftbefüllung, postive Brechung bei Flüssigkeitsbefüllung) entsprechend der menschlichen Hornhaut/Cornea.
Testobjektiv nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Möglichkeit an unterschiedliche Kameras mit unterschiedlichen Sensoren, beispielsweise auch gekrümmte, dem Auge physiologisch ähnlichere Sensoren, angeschlossen werden zu können.