DE3134574A1

DE3134574A1 - Verfahren und anordnung zur messung der dilatation des auges

Info

Publication number: DE3134574A1
Application number: DE19813134574
Authority: DE
Inventors: Adolf Friedrich Prof. Dr.-Phys. 4300 Essen Fercher
Original assignee: Individual
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1983-03-10
Also published as: DE3134574C2

Description

Amtl Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen des Anmelders: PA 1/81 Bezeichnung: Verfahren und Anordnung zur Messung der Dilatation des Auges Verfahren und Anordnung zur Messung der Dilatation des Auges In der vorliegenden Anmeldung werden Verfahren und Anordnungen zur Registrierung und Messung des zeitlichen Verlaufs der Dilatation des Auges angegeben. Unter Dilatation des Auges wird hier eine Abstandsänderung zwischen HornhauUvorderfläche Lnd Augenhintergrund (Aderhallt und Retina) verstanden. Eine solche hbstandsänderung kann durch äußere Einwirkungen auf den Augapfel oder durch die periodische Druckschwankung im Auge durch den Blutpuls hervorgerufen werden%: Messung der Dilatation des Auges gibt somit Auskunft über die Rigidität des Auges bezw. seiner Strukturelemente im Augenhintergrund und/oder über die Größe der Blutdruckamplitude im Auge.
Die medizinische Bedeutung eines solchen Verfahrens braucht jedoch hier nicht diskutiert zu werden und im folgenden wird daher kurz von ~Dilatation" gesprochen.
Beispielsweise erlaubt das im folgenden beschriebene Verfahren die gezielte Messung der Abstandsänderung zwischen der Hornhaut und bestimmten Punkten im Augenhintergrund wie Blutgefäße oder Melanome. Auch solches wird unter "Dilatation" subsummiert.
Das angemeldete Verfahren besteht darin, daß ein in die Augenpupille gerichteter Laserstrahl hauptsächlich zwei Reflexe erzeugt.: Ein Reflex entsteht an der Hornhautvorderfläche, ein zweiter Reflex am Augenhintergrund.
Diese beiden vom Auge reflektierten Lichtwellen interferieren und erzeugen die aus der klassischen Interferometrie bekannten Interferenzmuster. Ändert sich die optische Weglänge für die beiden reflektierten Lichtbündel durch die Dilatation des Auges, dann ändert sich das Interferenzmuster. Durch Zählen der Hel#-Dunkel-Wechsel an einer festen Stelle im Interferenzmuster kann - im Prinzip - die Dilatation des Auges gemessen werden.
Diese Messung wird allerdings erschwert durch die ruckartigen Orientierungsbewegungen des Auges (Sakkaden), sodaß einfaches photoelektronisches Streifenzahlen nicht zum Ziel führt. Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches unter den geschilderten Umständen eine Messung der Dilatation ermöglicht.
Grundsätzlich könnten solche Zesslmgen auch mit Hilfe von Ultraschallechoverfahren durchgeführt werden Es hat sich jedoch bei ersten Messungen gezeigt, daß die Dilatation des Auges in der Größenordnung von 3 µm liegt. Damit Ultraschallwellen die hierzu notwendige Auflösung liefern, muß ihre Frequenz im GHz-Bereich liegen. Die bei diesen hohen Frequenzen sehr starke Absorp-tion verhindert deren Anwendung.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren erläutert.
Die Zahlen bedeuten: 1 ... Laser 2 OOç optischer Strahlteiler als Umlenkspiegel für die Aug enbel euchtung 3 . von der Hornhaut reflektiertes Lichtbündel 4 . . Hornhautvorderfläche 5 Ov ... vom Augenhintergrund reflektiertes Lichtbündel 6 ... Augenhintergrund 7 ... Interferogramm bei koaxialer Augenbeleuchtung 8 . Rotation des Umlenkspiegels um zwei senkrechte Achsen zu gezielten Beleuchtung von Punkten am Augenhintergrund 9 ... Umlenkspiegel für die Augenbeleuchtung 10 ... Interferogramm bei außeraxialer Augenbeleuchtung 11 ... irenelzonenarties Interferogramm 12 ... Spalt 13 ... Abbildungsoptik 14 ... photographischer Film 15 ... herausgegriffener Streifen, der den zeitlichen Verlauf der Dilatation wiedergibt.
16 ... Bezugslinie 17 ... Richtung der Filmbewegung. Gleichzeitig negat.Zeitachse Sakkade 19 ... rotierender Umlenkspiegel im hbbildungsstrahlengang des Spalts Fig. 1: Erzeugung der Interferenz zwischen den beiden vom Auge reflektierten lichtbündeln bei Beleuchtung koaxial zur optischen Achse des Auges Fig. 2: Entstehung der Interferenz zwischen den beiden vom Auge reflektierten Lichtbündeln bei schiefer Be-1 euch tung Fig.. 3: Eine prinzipielle Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung und Registrierung der Dilatation des Auges Fig. 4: Spaltbild; Querschnitt durch das Interferogramm in Fig. 1 bezw. Fig. 2 Fig. 5: Zeitlicher Verlauf des Spaltbilds. Positive Zeitachse zeigt nach rechts Fig. 6: Zeitliche Registrierung des Interferogrammquerschnitts durch rotierenden Umlenkspiegel im Abbildungsstrahlengang des Spalts In Fig. 1 ist eine mögliche Ausführung der Beleuchtung des Auges dargestellt. Im linken Teilbild ist das hierbei entstehende Interferogramm skizziert. Der Laser 1 beleuchtet über den Teilerwürfel 2 die Eintrittspupille des Auges. Dabei tritt ein erster Reflex 3 von der Hornhaut 4 auf . Ein zweiter Reflex 5 entsteht am Augenhintergrund 6. Die beiden Reflexe interferieren im gesamten gemeinsamen Überlappungsbereich und erzeugen in diesem Bereich ein Interferogramm, beispielsweise auch an der in Fig. 1 angedeuteten Stelle 7 links vom Teiler 2. Hier entsteht ein fresnelzonenartiges Interferogramm 11. Jedoch hat das spezielle Aussehen des Interferogramms keinen Einfluß auf das erfindungsmäßige Verfahren. Durch Drehen 8 des Umlenkspiegels 2 um eine oder zwei Achsen können verschiedene Stellen am Augenhintergrund erfaßt werden.
Der Teilerwürfel 2 ermöglicht koaxiale Beleuchtung und Beobachtung Eine andere Beleuchtungsu und Beobachtungsart ist mit einem einfachen Umlenkspiegel 9, wie in Fig. 2 dargestellt, möglich. Das hierbei entstehende Interferogramm 10 unterscheidet sich nicht grundsätzlich von dem Interferogramm 7.
Wie bereits ausgeführt, wandern die Interferenzstreifen 11 in den Interferogrammen, wenn sich die optische Weglängendifferenz der beiden reflektierten Lichtbiindel 3 und 5 durch die Dilatation des Auges ändert. Diese optische Weglängendifferenz ist gleich der zweifachen geometrischen Strecke von der Hornhautvorderfläche, welche den Reflex 3 erzeugt, zu jenem Punkt im Augenhintergrund, der den Reflex 5 erzeugt, multipliziert mit dem längs dieser Strecke jeweils vorliegenden Brechungsindex. Wie ebenfalls schon ausgeführt, läßt sich die ##ilatation jedoch wegen der Sakkaden nicht durch einfaches Streifenzählen im Interferogramm messen. Im folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung diese Problems beschrieben.
Wie Fig. 3 zeigt, wird erfindungsgemäß in der Ebene des Interferogramms 7 oder 10 ein Spalt 12 angeordnet u. zw. derart, daß er senkrecht zu den Interferenzstreifen steht. Das so entstehende Spaltbild (Fig. 4) wird mit Hilfe der Optik 13 auf einen photographischen Film abgebildet, welcher sich senkrecht zur Spaltrichtung bewegt. Auf diese Weise wird der zeitliche Verlauf der Bewegung der Interferenzstreifen aufgezeichnet. Es entsteht ein Bild wie in Fig. 5 dargestellt.
Dieses Bild gibt den zeitlichen Verlauf der Dilatation wieder: Er wird beschrieben durch einen während einer gesamten Pulsperiode 14 zusammenhängend aufgezeichneten Streifen 15. Dieser willkürlich herausgegriffene Streifen gibt den relativen Verlauf der Dilatation wieder. Die absolute Größe ergibt sich wie in der Interferometrie durch Multiplizieren des in Streifenabständen gemessenen Abstands dieses Streifens von einer Bezugslinie 16, die parallel zur Richtung der Filmbewegung 17 einzuzeichnen ist, mit#/2.
Auch das Streifenbild Fig. 5 wird von Sakkaden gestört, z.B.
bei 18. Jedoch kann man bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren bequem beispielsweise 20 Pulsperioden a;tifz eichnen und eine ungestörte aussuchen.
Alternativ zu der linearen Bewegung des Films 14 in Fig. 3 kann, wie in FiS. 6 zeigt, eine Bewegung des Spa?tbilds Fig. 4 gegeniber einem photographischen Film auch durch einen beweglichen Umlenkspiegel 19 erzeugt werden. Anstatt eines photographischen Films können auch andere Bild-träger, beispielsweise eine Bildspeicherröhre oder eine Fernsehbildaufzeichnungsanlage eingesetzt werden.

Claims

Patentansprtiche Verfahren undAnordnung zur Messung von und Augenänderungen undzwischen Hornhautvorderfläche und Augenhintergrund dadurch gekennzeichnet, daß durch Beleuchten der Augenpupille mit einem Laserstrahl die an Hornhaut und Augenhintergrund reflektierten Lichtbündel zur Interferenz gelangen.
2 Verfahren und Anordnung nach anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Augenpupille eine um 2 Achsen drehbare optische Deilerfläche benutzt wird.
3 Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Augenpupille ein um 2 Achsen drehbarer Umlenkspiegel benutzt wird.
4. Verfahren und Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeiohnet, daß die drehbare Teil erfläche bezw. der drehbare Umlenkspiegel mit Hilfe einer vor dem Auge angebrachten Abbilduhgsoptik in die Eintrittspupille des Auges abgebildet werden.
5 Verfahren und Anordnung zur Registrierung der .tugendilatation dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Spalts ein geeigneter Querschnitt des Interferogramms ausgeblendet wird und auf einen mit konstanter Geschwindigkeit bewegten photographischen Film abgebildet wird.
6. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines bewegten Films eine Bildspeicherröhre oder eine Video-Bildspeicheranlage zur Aufzeichnung benutzt wird.
7. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 5 iuid 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Interferogramm mit Hilfe eines Bildverstarkers verstärkt wird.
~#. Verfahren und Anordnung nach den Ansprüchen 5, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Bildverstärker nur das vom Spalt ausgeblendete Interferogramm verstärkt.
9. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß statt des photographischen Films die Abbildungsoptik 13 bewegt wird.