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Ultraschallgerät zur Augenuntersuchung Die Erfindung betrifft ein
Ultraschallgerät zur Augenuntersuchung mit einem mit einem durchsichtigen Medium
gefüllten Hohlkörper, der eine Bohrung aufweist, die mit ihrer Achse auf das zu
untersuchende Auge gerichtet wird, und mit einem mit dem Medium im Hohlkörper in
Berührung befindlichen Umformer, von dem Ultraschallwellen ausgesendet werden, die
durch die Bohrung auf das zu untersuchende Auge treffen.
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Es ist bekannt, zur Untersuchung der Augen den Ultraschall zu verwenden.
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird in einem Medium, beispielsweise Wasser,
mit Hilfe eines Umformers eine Ultraschallwelle erzeugt und durch das Wasser zur
Augenoberfläche und von dort ins Auge geleitet, damit sie von den verschiedenen
Teilen des Augeninneren, beispielsweise von der Fovea Centralis, reflektiert wird.
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Die hierbei entstehende Echowelle wird zurück zum Umformer geleitet,
und das vom Umformer abgegebene Signal wird dazu verwendet, eine Information auf
dem Bildschirm eines Oszillographen aufzuzeichnen. Durch dieses Verfahren gelingt
es, Mißbildungen im Auge sichtbar zu machen und auch verschiedene andere Dinge,
beispielsweise die einzelnen Dimensionen des Auges, festzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsfähiges Ultraschallgerät
für den obenerwähnten Zweck zu schaffen, mit dem insbesondere während der Ultraschalluntersuchung
auch das Augeninnere betrachtet werden kann. Dies ist bei den bekannten Geräten
nicht möglich.
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Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Ultraschallgerät besteht
dazu die Erfindung darin, daß ein Reflektor vorgesehen ist, der eine mit dem Medium
in Berührung befindliche Spiegelfläche besitzt, durch die die vom Umformer ausgesandten
Ultraschallwellen in Richtung der Achse der Bohrung und die Echowellen zurück zum
Umformer reflektiert werden, so daß die ursprüngliche Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen
nicht mit der Achsrichtung der Bohrung übereinstimmt, und daß der Reflektor einen
optisch durchsichtigen Teil aufweist, der eine visuelle Betrachtung des zu untersuchenden
Auges längs der Achse der Bohrung gestattet.
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Hierdurch wird es möglich, das Ultraschallgerät je nach den Beobachtungen
des Betrachters einzustellen oder zu bewegen, d. h., der Betrachter kann die Ultraschallwelle
auf irgendeinen beliebigen, für ihn interessanten Punkt im Augeninneren richten.
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Bei einer insbesondere in konstruktiver Hinsicht bevorzugten Ausführungsform
ist der Umformer in
einer zweiten Bohrung untergebracht, die senkrecht zur obenerwähnten
ersten Bohrung verläuft und mit ihr in Verbindung steht. Die Spiegelfläche ist dabei
zweckmäßigerweise unter einem Winkel von je 450 gegenüber den Achsen der beiden
Bohrungen geneigt.
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Zur Verbesserung der visuellen Betrachtung kann eine Lichtquelle
vorgesehen sein, mit der längs der Achse der ersten Bohrung Licht durch das durchsichtige
Medium in das Auge projiziert wird. Bei einer in konstruktiver Hinsicht einfachen
und hinsichtlich einer bequemen Handhabung des Ultraschallgerätes besonders zweckmäßigen
Ausführungsform ist die Lichtquelle außerhalb des Hohlkörpers in einer vorgewählten,
festen Stellung bezüglich des Hohlkörpers vorgesehen und ist auf der Verlängerung
der Achse der ersten Bohrung ein Spiegel vorgesehen, der das von der Lichtquelle
ausgesendete Licht in Richtung der Achse der ersten Bohrung reflektiert und der
zur visuellen Betrachtung des zu untersuchenden Auges einen optisch duchsichtigen
Teil aufweist.
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Zur Korrektur der Lichtbrechung an der Grenzfläche zwischen dem Medium
im Hohlkörper, z. B. einer Flüssigkeit, und der Spiegelfläche des Reflektors kann
man den Reflektor als Prisma ausbilden, dessen Lichteintrittsfläche gegenüber der
Spiegelfläche abgeschrägt ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt ein Ultraschallgerät nach der Erfindung und andeutungsweise
das zu untersuchende Auge sowie das Auge des Betrachters;
F i g.
2 zeigt eine Ansicht von unten auf das Gerät nach der Fig. 1; F i g. 3 zeigt einen
Schnitt durch die F i g. 1 längs der Linie 3-3; F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild
einer Schaltungsanordnung zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen; F i
g. 5 zeigt ein der F i g. 1 ähnliches Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Im linken Teil der Fig. 1 ist ein Auge, beispielsweise ein menschliches
Auge, gezeigt, das untersucht werden soll. Das Ultraschallgerät enthält vorzugsweise
eine Vorrichtung S in Form eines Augenbechers, dessen Rand 6 an der Augenfassung
des Patienten anliegt und mit dieser einen flüssigkeitsdichten Verschluß bildet,
wobei er das zu untersuchende Auge umgibt.
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Das Ultraschallgerät nach der Fig. 1 enthält weiter einen Bauteil
7 mit zwei Bohrungen 8 und 9, deren Achsen sich unter einem Winkel, vorzugsweise
unter einem rechten Winkel, schneiden. Im Schnittpunkt ist ein Reflektor 10 vorgesehen,
der so angeordnet ist, daß er aus der einen Bohrung kommende Wellen in die andere
Bohrung und in Richtung der Achse der einen Bohrung einfallende Wellen vorzugsweise
in Richtung der Achse der anderen Bohrung reflektiert. Da sich in dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 die Achsen der beiden Bohrungen unter einem Winkel von 900 schneiden,
ist der Reflektor 10 in diesem Fall mit einem Winkel von 450 bezüglich der beiden
Achsen der beiden Bohrungen ausgerichtet.
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Innerhalb der Bohrung9 ist nahe ihrem äußeren Ende ein Umformer 12
vorgeshen, der zum Aussenden von Ultraschallwellen und zum Empfangen der Echowellen
dient und in bekannter Weise ausgebildet sein kann.
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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Innere des Bauteils
7 bzw. das Innere der Bohrungen 8 und 9 zwischen einer Linse 11 und der vorderen
Silberplattierung des Umformers mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser,
ausgefüllt, die Ultraschallwellen überträgt. Für das Wasser sind auf der Oberseite
des Bauteils 7 ein oder mehrere Einlaß öffnungen 21 vorgesehen.
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Beim Betrieb des beschriebenen Ultraschallgerätes wird eine von der
Silberplattierung des Umformers erzeugte Ultraschallwelle durch den Reflektor 10
in Richtung der Achse der Bohrung 8 reflektiert. Diese Welle kann durch die Linse
11, die vorzugsweise aus einem festen, durchsichtigen harzartigen Material besteht,
in erwünschter Weise fokussiert oder konzentriert werden. Als Material für die Linsell
dient z. B. Polymethylmethacrylat. Dieses und gewisse andere Harze werden bevorzugt,
weil sie den Ultraschall in ähnlicher Weise wie Wasser übertragen, so daß Reflexionen
oder Echoeffekte an den Grenzflächen zwischen der Linse und dem Wasser auf beiden
Seiten auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.
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Die Ultraschallwelle oder das Ultraschallbündel, das durch die Linse
in das Auge tritt, unterliegt Reflexionen bzw. erzeugt Echowellen an verschiedenen
Membranen oder Grenzflächen zwischen verschiedenen Teilen des Auges, beispielsweise
der Cornea, der Linse und der Fovea Centralis. Diese Echowellen kehren in Richtung
der Längsachse der Bohrung8 zurück, werden durch den Reflektor 10
zum Umformer reflektiert
und erzeugen dadurch Signale, die in beliebiger Weise, beispielsweise mit Hilfe
des in Fig. 4 gezeigten Gerätes, reproduziert werden können. In der F i g. 4 ist
ein Oszillograph 23 gezeigt, mit dem ein Verstärker 24, ein Impulsgenerator 25 und
eine Ablenkschaltung 26 verbunden sind, wobei der Umformer 12 zwischen dem Impulsgenerator
und dem Verstärker eingeschaltet ist. Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt.
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Bei der Dimensionierung des Ultraschallgerätes nach der F i g. 1
ist zu berücksichtigen, daß der Ultraschallweg vom Umformer 12 zur Cornea des zu
untersuchenden Auges vorzugsweise größer als der Abstand, der gemessen werden soll,
z.B. als der Abstand von der Cornea durch das Auge zur Fovea Centralis ist. Da der
Durchmesser des menschlichen Auges etwa 25 mm beträgt, ist daher der Ultraschallweg
zur Cornea vorzugsweise größer als 25 mm und vorzugsweise einige Male so groß, wie
aus der Zeichnung ersichtlich ist. Hierdurch werden Verwechslungen zwischen Mehrfachechowellen
auf dem Oszillographen vermieden, die eine Folge von Reflexionen an der Cornea einerseits
und beispielsweise an der Fovea Centralis andererseits sind.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Reflektor 10
aus einem durchsichtigen Element, beispielsweise aus einer flachen Scheibe aus Glas
mit optischer Güte, und wird von außerhalb des Ultraschallgerätes optisch beleuchtet.
Hierdurch und auf Grund des durchsichtigen Mediums innerhalb des Augenbechers 5
und der Bohrung 8 und der Durchsichtigkeit der Linse 11 ist eine visuelle Betrachtung
des Auges durch den ReflektorlO längs der Achse der Bohrung 8 möglich.
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Wenn eine Konzentrierung des Ultraschallbündels nicht notwendig oder
unerwünscht ist, kann die Linsell durch eine flache Scheibe mit parallelen Seitenflächen
ersetzt werden, die beispielsweise aus Polymethylmethacrylat besteht. In diesem
Fall dient die Scheibe 11 als Zwischenwand im Ultraschallgerät in einem vorgegebenen
Abstand vor dem Auge, um eine Kammer abzuteilen, die mit dem Auge in Verbindung
steht.
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Zur Verbesserung der visuellen Betrachtung ist eine Vorrichtung vorgesehen,
mit der längs der Achse der Bohrung 8 ein Lichtstrahl in das Auge geworfen wird.
Wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, kann es sich hierbei um einen bekannten Augenspiegel
handeln.
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Obwohl ein unabhängiger Augenspiegel mit einem Fadenkreuz zur genauen
Einstellung verwendet werden kann, ist der Augenspiegel vorzugsweise mit dem Ultraschallgerät
verbunden. Ein Gehäuse 27 des Augenspiegels ist mit Schwalbenschwanzkeilen 28 versehen,
die in entsprechende Kerben in der Wand der Bohrung9 des Ultraschallgerätes eingreifen,
so daß das Gehäuse 27 getrennt und bezüglich des Bauteils 7 fest ausgerichtet werden
kann. Am Boden des Gehäuses ist eine Lichtquelle, beispielsweise eine kleine Glühbirne
29, vorgesehen, während ein optisches Prisma 30 dazu dient, das von der Glühbirne
29 kommende Licht in Richtung der Achse der Bohrung 8 durch den Reflektor 10 zu
reflektieren. Der Betrachter, dessen Auge im rechten Teil der Fig. 1 angedeutet
ist, kann nun das zu untersuchende Auge durch das Prisma 30 und den Reflektor 10
und in Richtung der Achse der Bohrung 8 visuell betrachten.
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Im Gehäuse 27 kann auch zwischen der Lichtquelle 29 und dem Prisma
30 ein Linsensystem 31 vorgesehen
sein. Die Linse 11 kann außer
zur Fokussierung der Ultraschallwelle auch zur optischen Fokussierung im Lichtweg
zwischen der Glühbirne 29 und dem Auge und zurück zum Auge des Betrachters verwendet
werden.
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Mit dem beschriebenen Ultraschallgerät kann diejenige Stelle im Auge,
auf die die Ultraschallwelle gerichtet wird, visuell betrachtet werden und kann
die Ultraschallwelle je nach Wunsch des Betrachters von einer Stelle des Auges zur
anderen bewegt werden. Dadurch wird die Diagnose wesentlich vereinfacht und das
Anwendungsgebiet des Ultraschalls zur Augenuntersuchung beträchtlich erweitert.
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Obgleich die Verwendung von Wasser im Augenbecher und innerhalb der
Bohrungen 8 und 9 in den meisten Fällen vorgezogen wird, können die Bohrungen 8
und 9 vorzugsweise auch mit gewissen anderen Stoffen ausgefüllt sein, die sich zum
Übertragen von Ultraschallwellen eignen. Da jedoch längs der Achse der Bohrung 8
auch eine visuelle Betrachtung möglich sein soll, muß das in dieser Bohrung vorgesehene
Medium durchsichtig sein, wohingegen das in der Bohrung 9 verwendete Medium nicht
durchsichtig zu sein braucht. Ein Beispiel für einen festen Stoff, mit dem die Bohrungen
8 und 9 ausgefüllt sein können, ist Polymethylmethacrylat, doch es eignen sich auch
andere Harze, deren Eigenschaften bei der Übertragung von Ultraschall denen des
Wassers oder anderen Flüssigkeiten, die in dem Augenbecher 5 verwendet werden, ähnlich
sind. Obgleich, wenn man allein von der Übertragung einer Ultraschallwelle ausgeht,
auch der Augenbecher mit einem Material wie Polymethylmethacrylat ausgefüllt sein
könnte, hat die Verwendung einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, den Vorteil,
daß das am Augenbecher 5 befindliche Auge nicht gefährdet ist und eine Flüssigkeit
automatisch einen innigen Kontakt zwischen dem Übertragungsmedium und der Augenoberfläche
herstellt, was für die Übertragung von Ultraschallwellen in das Auge und für die
Rückkehr der Echowellen vom Auge in das Medium notwendig ist.
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Wenn die Bohrungen 8 und 9 mit einem Harz, wie Polymethylmethacrylat,
ausgefüllt sind, dann kann die Harzmasse auch noch das von der Linse 11 in der F
i g. 1 eingenommene Volumen ausfüllen, d. h., die Endfläche des Harzkörpers kann
zu jeder Kurvenform geschliffen werden, die zur Konzentration oder Fokussierung
der Ultraschallwelle benötigt wird. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Krümmung
der einzelnen Linse, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, oder eines Harzkörpers, der
die Bohrungen 8 und 9 vollständig ausfüllt, die optische Betrachtung in Richtung
der Achse der Bohrung 8 nicht beeinträchtigt.
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Wenn auch der Bauteil 7 des Ultraschallgerätes zwei miteinander verbundene
zylindrische Teile enthält, muß weder die innere noch die äußere Form notwendigerweise
so sein, wie sie in der F i g. 1 gezeigt ist. Wichtig ist jedoch, daß der Raum für
das den Ultraschall übertragende Medium innerhalb des Gerätes zwei sich schneidende
Wege für die Ultraschallwellen ermöglicht, in deren Schnittpunkt ein durchsichtiger
Reflektor angeordnet ist, damit erfindungsgemäß der Umformer an einer Stelle angeordnet
sein kann, die von der Achse oder von dem Weg, die zum Auge führt, abgesetzt ist.
Nur so wird der optische Weg zum Auge nicht versperrt.
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In dem Ultraschallgerät nach der F i g. 5 wird an Stelle eines Augenbechers
5 eine Röhre 32 verwendet.
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Das äußere Ende dieser Röhre ist durch eine flexible Membran 33 verschlossen,
die vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material besteht, damit sie während der
Ultraschalluntersuchung nicht die erwünschte visuelle Betrachtung stört. Die Membran
33 besteht weiterhin vorzugsweise aus einem Material wie Polyäthylenterephthalat,
das die Ultraschallwellen in ähnlicher Weise wie Wasser oder irgendeine andere im
Ultraschallgerät verwendete Flüssigkeit überträgt.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 5 besitzt der Reflektor 10 a, der
im allgemeinen dem gleichen Zweck wie der Reflektor 10 im Ausführungsbeispiel der
F i g. 1 dient, an Stelle einer flachen, plattenförmigen Form eine prismatische
Form. Das Prisma besteht vorzugsweise aus einem Glas mit optischer Güte, und die
in das Innere des Ultraschallgerätes weisende Oberfläche des Prismas ist unter dem
erforderlichen Winkel geneigt, so daß sie eine in Richtung der Achse der Bohrung
9 einfallende Welle in Richtung der Achse der Bohrung 8 und eine in Richtung der
Achse der Bohrung 8 einfallende Echowelle in Richtung der Achse der Bohrung 9 reflektiert.
Die äußere Oberfläche des Prismas 10 a ist gegenüber der inneren Oberfläche um einen
solchen Winkel geneigt, daß die Brechung längs des Weges der visuellen Betrachtung
vom Auge der Bedienungsperson zum untersuchenden Auge korrigiert wird. Bei dem beschriebenen
Gerät mit einer Glas-Wasser-Grenzfläche an der Spiegelfläche, die unter einem Winkel
von 450 gegen die Achse der visuellen Beobachtung geneigt ist, beträgt der zur Korrektur
der Brechung benötigte Winkel etwa 120.