DE3135703A1

DE3135703A1 - Vorrichtung zur bestimmung des kruemmungsradius der cornea des auges eines patienten

Info

Publication number: DE3135703A1
Application number: DE19813135703
Authority: DE
Inventors: Heinz Joseph 75116 Dallas Tex. Smirmaul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1981-09-05
Publication date: 1982-05-06
Also published as: US4375320A

Description

Beschreibung

In der Augenheilkunde werden sogenannte Keratometer benutzt, um die Krümmung bzw. den Krümmungsradius der Cornea zu bestimmen. Ein bekanntes Verfahren besteht darin, die Bildgröße eines vorgegebenen Gegenstandes zu messen. Bei einem anderen Verfahren wird die Bildgröße durch Veränderung der Größe des nach Reflexion von der Cornea durch ein Mikroskop betrachteten Gegenstandes verändert. Ferner wurden bereits Verfahren angewendet, die den Einsatz von geeichten Zoom-Linsen erfordern.

Schwierigkeiten haben sich bisher bei den bekannten Verfahren dadurch ergeben, daß das menschliche Auge nicht stillsteht, sondern sich dauernd bewegt, wodurch gewisse Messungen schwierig werden.

Diese Schwierigkeiten werden mit Hilfe der Erfindung und unter Einsatz eines Mikroskopes vermieden durch ein Paar paralleler, im Abstand voneinander angeordneter, geradliniger Quellen in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Auges und des Mikroskopes, durch eine Stange aus lichtbrechendem, transparenten Material, die im Sichtfeld des Mikroskopes derart befestigt ist, daß eine Diagonale ihres Querschnittes mit der optischen

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Achse des Mikroskopes zusammenfällt, durch eine Anordnung zum Drehen der Stange um die optische Achse des Mikroskopes zur Erzeugung eines parallelverschobenen, versetzten und überlappenden Musters der durch die Stange betrachteten Quellen und durch eine Meßeinrichtung zum Messen des Winkels zwischen einer Senkrechten auf den Längsachsen der Quellen und der Ausrichtung der Stange, bei dem dieses Muster erzeugt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Figur 2 zeigt vergrößert die Stange aus Figur 1.

Figur 3 zeigt in einer Teildarstellung eine Ansicht

der Vorrichtung aus Figur 1 von unten, wobei

die Stange um 90 gegenüber der Stellung gemäß Figur 1 gedreht ist.

Figur 4 zeigt eine Ansicht des Musters für die erfindungsgemäße Messung,

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Figur 5 zeigt ein parallelverschobene^, vernetztes und überlappendes Muster aus dem Muster gemäß Figur 4.

Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das am Objektivgehäuse eines Mikroskops befestigt werden kann, wie es normalerweise bei der Augenuntersuchung und -behandlung eingesetzt wird.

Figur 7 zeigt eine Ansicht der Einrichtung auf Figur 6 von unten.

Figur 8 zeigt eine Ansicht der Einrichtung aus Figur 6 von oben, wobei die Keratometerbestandteile in ihre Einsatzstellung bewegt sind.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf des Keratometer in der gleichen Betriebstellung, jedoch um 90° bezüglich der Mikroskophalterung verdreht.

Figur 10 zeigt, teilweise weggebrochen, eine Seitenansicht der Einrichtung aus Figur 6.

Figur 11 zeigt eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß Figur 8, wobei die Deckplatte teilweise weggebrochen ist.

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In Figur 1 ist ein Mikroskop 10, wie es von Augenärzten benutzt wird, in einer Stellung zur Betrachtung der Cornea 20 eines Patienten dargestellt. Dieses Mikroskop hat Doppelpfade mit einer Objektivlinse 12 in einem Pfad und einer Objektivlinse 14 im anderen Pfad. Erfindungsgemäß sind eine Stange 30 aus transparentem, lichtbrechendem Material sowie ein Paar Lichtquellen 32, 34 vorgesehen. Die Stange 30 hat in diesem Ausführungsbeispiel quadratischen Querschnitt, doch können auch prismatische oder beispielsweise doppel-prismatische Formen eingesetzt werden. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter der Bezeichnung Stange eine prismatische Form verstanden.

Die Quellen 32 und 34 bilden ein gemeinsames Objektmuster, wenn sie nur durch die Linse 12 und die Stange 30 betrachtet werden.

Der Radius der Cornea 20 wird unter Berücksichtigung

der in der folgenden Gleichung angegebenen geometrischen Beziehungen bestimmt:

r = 2KI/0, '

wobei die Faktoren die folgenden Bedeutungen haben:
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«t A ή * . - ι> β

hi & e a 4

r = Radius der Cornea 20; ,

k = Brennweite der Mikroskop-Objektivlinsen (Figur 1 ) ;

0 = Abstand zwischen den Lichtquellen 32 und 34 (Figur 3);

1 = I sin 45 χ sin et = von der Cornea erzeugtes

Bild, wobei ό. (Figur 3) der Winkel zwischen einer Senkrechten zu den Längsachsen der Quellen 32 und 34 und der Achse der Stange 30 ist,

'0 unter dem das parallelverschobene, vernetzte

und überlappende Muster erhalten wird, und wobei 1 die Seitenlänge der Stange 30 ist (Figur 2) .

Erfindungsgemäß werden zwei parallele Quellen 32 und 34 benutzt, und die Stange 30 ist derart befestigt, daß die Querschnittsdiagonale mit der Achse 12a zusammenfällt, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Die Stange 30 ist um die Achse 12a in einer Ebene parallel zur gemein-

samen Ebene der Achsen der Quellen 32 und 34 drehbar.

Die Quellen 32 und 34 sind Lichtquellen und können beispielsweise aus länglichen Leuchtstoffröhren bestehen. Sie kor.r.en eine Länge in der Größenordnung von 25 cm und einen Abstand O voneinander von etwa 8,5 cm haben (Figur 3). Die Objektivlinse 12 des Mikroskops 10 kann

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eine Brennweite von etwa 17,5 cm aufweisen. In Figur 2 ist die Stange 30 vergrößert dargestellt, wobei die Querschnittsebene der Achse 12a entspricht. Die Stange 30 kann eine Länge L von etwa 3 mm bis etwa 7 mm aufweisen, wobei die Länge von der Größe des zu messenden Bildes abhängt.

Wie in Figur 3 gezeigt, ist die Stange 30 auf einer drehbaren Scheibe 36 befestigt, die von einer Platte 38 ""-> gehalten wird. Die Scheibe 36 ist in einer Ebene senkrecht zur Achse 12a und in einer Ebene parallel zur

gemeinsamen Ebene der Achsen der Quellen 32 und 34 drehbar.

"¹^ An der Scheibe 36 ist ein Betätigungsarm 40 angebracht, der mit einer von einer Mikrometerschraube 44 angetriebenen Stange 42 gekoppelt ist. Die Mikrometerschraube 44 arbeitet mit einer geeichten Skala 46 zusammen, um den Winkel anzuzeigen, um den die Stange 42 bei

2® Drehung der Mikrometerschraube 44 verstellt wird.

Wie Figur 4 zeigt, erscheinen die Quellen 32 und 34 bei Betrachtung durch die Linse 12 des Mikroskops 10 und bei Längserstreckung der Stange 30 parallel zu den '''^ Längsachsen der Quellen 32 und 34 als durchgehende Stäbe 32a und 34a. Wird jedoch die Scheibe 36 gedreht,- so

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gibt es einen Winkel ck , bei dem das , Muster gemäß Figur 4 sich in das Muster gemäß Figur 5 ändert. Das Doppelbild der Quellen 32 und 34 infolge der Betrachtung durch eine quadratische Stange bewirkt ein parallelverschobenes, versetztes und überlappendes Muster, wie es in Figur 5 gezeigt ist. In einem derartigen Muster verläuft der Quellenbild-Stab 32b parallel zu und fluchtend mit dem Stab 34a, während der Stab 32a zu einer Seite der Stäbe bzw. Linien 32b und 34b versetzt

^⁰ ist. Der Stab 34b ist zur anderen Seite versetzt. Ist der Winkel oi. bestimmt, so sind alle anderen Elemente der vorsteherden Gleichung, ausgenommen der Radius r, bekannt, und der Radius r kann dann einfach errechnet werden .

Nach Beschreibung der Erfindung anhand der schematischen Darstellungen gemäß Figuren 1 bis 5 erfolgt jetzt eine Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In Figur 6 ist ein zylindrischer Ansatz 50 vorhanden, der mittels einer Schraubklemme 51 am Gehäuse einer Mikroskop-Objektivlinse festgeklemmt werden kann. Auf diese ^'cise werden Objektivlinsen, etwa die Linsen 12 und 14 (Figur 1) des Mikroskops positioniert, um die Quellen durch eine transparente Scheibe 52, die eine

I 05 D / U J

Filterlinse enthalten kann, betrachten zu können. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß die Achse des Mikroskops sich in einer vertikalen Lage befindet, so daß die Scheibe 52 in einer horizontalen Ebene liegt und der Ansatz 50 an senkrechten Zylinderbereichen des Mikroskopgehäuses befestigt werden kann. Bei einem derartigen Aufbau ist ein Rahmen mit einer ebene, horizontalen Befestigungsplatte 54 am unteren Ende des Ansatzes 50 befestigt. Wenn daher der Ansatz 50 am Mikroskop angebracht ist, bleibt er in seiner festen Lage bezüglich des Mikroskopes. Die Platte 54 ist unbewegbar bezüglich des Ansatzes 50 befestigt.

Die Befestigungsplatte 54 trägt einen verschiebbaren "¹^ und drehbaren Teilrahmen 56, der eine untere Platte aufweist, von der ein Teil durch den Ansatz 50 zu sehen ist. Die Scheibe 52 ist am Teilrahmen 56 befestigt, und ferner trägt der Teilrahmen 56 unter der Platte 54 eine Halterung 58. Ein vom Teilrahmen 56 getragenes Lager 60

dient zur Befestigung der Halterung 62, die im Lager 60 bezüglich des Teilrahmens 56 drehbar ist. Das Lager 60 trägt eine Stange 64, die der Stange 30 aus Figur 1 entspricht und beispielsweise die Form eines Prismas

haben kann.
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An der Halterung 62 ist ein sich von dies<2r wegerstrekkender Arm 66 befestigt, der die Stange 64 trägt. Der Arm 66 weist eine Anlagerolle 68 auf und wird von einer in Figur 6 nicht dargestellten Feder normalerweise im Gegenuhrzeigersinn mit Druck beaufschlagt. Die Rolle 68 liegt am Ende einer Laufschiene 70 an, die mittels einer Mikrometerschraube 74 von Hand in Richtung des Pfeiles 72 verstellbar ist. Mit der Mikrometerschraube 74 ist ein Zähler 76 gekoppelt, der die Anzahl der

"Ό Umdrehungen jer Mikrometerschraube 74 anzeigt. Diese ist in Winkeleinheiten 78 geeicht, die die Stange 64 bezüglich einer Linie 80 durchläuft, die senkrecht zur Länge bzw. Längserstreckung des Teilrahmens 56 gerichtet ist.

Aus der Ansicht der Einrichtung gemäß Figur 6 von unten, die in Figur 7 dargestellt ist, ergibt sich, daß die untere Platte des Teilrahmens 46 einen gekrümmten Ausschnitt 82 im Bereich des Arms 66 und der Laufschiene 70 hat. Durch eine Öffnung im Boden des Teilrahmens 56 ist die Halterung 58 sowie auch das Lager 60 zu erkennen. Eine Durchgangsöffnung 60a erstreckt sich durch die Mitte des Lagers 60, um eine Anpassung der Ansicht des Gegenstandes unter dem Mikroskop zu ermögliehen.

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Entlang der Längserstreckung der Bodenplatte des Teilrahmens 56 erstreckt sich ein Paar langer, schmaler Schlitze 84 und 86, die parallel zueinander und senkrecht zur Linie 80 (Figur 6) verlaufen. Der Schlitz 84 ist der Mitte der Öffnung 86 näher als der Schlitz 86. Ein Lichtrohr 88 läuft mit seinem Abschnitt 88a von einer Stelle benachbart der Mikrometerschraube 74 entlang der gesamten Längserstreckung des Teilrahmens 56 unmittelbar oberhalb des Schlitzes 84. Ein Abschnitt 88b dieses Rohres erstreckt sich seitlich vom Abschnitt 88a, und ein dritter Abschnitt 88c des Rohres verläuft unmittelbar oberhalb des Schlitzes- 86.

Zur Projektion eines Lichtstrahls 92 entlang des Endes "¹^ des Lichtrohres 88 ist eine nicht mit den übrigen Teilen gemäß Figuren 6 bis 8 festverbundene Lichtquelle 90 vorhanden. Infolge des Lichtstrahls 92 entsprechen durch die Schlitze 84 und 86 betrachtete Abschnitte des Lichtrohres 88 den Lichtquellen 32 und 34 gemäß Figur 3.

Wie in Figur 8 dargestellt, sind der Teilrahmen 56 und die von ihm gehaltenen Aufbauten nach links bezüglich der Achse des Ansatzes 50 verschoben, so daß das die Stange 64 tragende Lager 60 sich mittig unter einer Objektivlinse, etwa der Objektivlinse 12 aus Figur 1 befindet. In dieser Stellung ist die zweite Objektiv-

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linse blockiert, so daß der Benutzer c[es Mikroskops lediglich über die Stange 40 durch die Öffnung 60a sehen kann .

^ In Figur 8 ist zu erkennen, daß eine Feder 100 mit dem Arm 66 gekoppelt ist, um diesen im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, so daß die Anlagerolle 68 gemäß Figuren 6 und 7 in Berührung mit der Laufschiene 70 gehalten wird.

^0 Mit dem in Zusammenhang mit den Figuren 6 bis 8 beschriebenen /ufbau wird die Einrichtung auf ein Mikroskop geklemmt. Soll eine Benutzung als Keratometer erfolgen, wird die Einrichtung aus der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Stellung in die Lage gemäß Figur 8

"¹^ gebracht, in der ein mittlerer Punkt der Stange 64 sich auf der Achse eines der beiden Objektivlinsen befindet. In dieser Stellung erscheinen die beiden länglichen hellen Schlitze 84 und 86 dem Betrachter durch die Stange 64. Dann wird die Mikrometerschraube 64 gedreht,

um den Winkel 78 zwischen der Achse der Stange 64 und der Linie 80 (Figur 6) zu ändern, bis das in Figur 5 gezeigte Muster durch die Stange 64 zu erkennen ist. In dieser Lage wird der Zähler 76 abgelesen, und der abgelesene Wert wird in Zusammenhang mit der vorstehenden 2^ Gleichung benutzt, i'm die Krümmung der Cornea zu bestimmen .

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In Figur 8 ist eine ebene dünne Strebe 10,2 gezeigt, auf der die Halterung 58 befestigt ist. Diese eben-e Strebe 102 ist mittels Schrauben 104 mit der Befestigungsplatte 54 verbunden. Durch Verwendung der Strebe 102 kann die untere Platte mit aller von ihr gehaltenen Teilen bezüglich der Befestigungsplatte 54 und in die Stellung gemäß Figur 9 gedreht werden. Die Drehung um 90 ermöglicht die Messung der Krümmung eines Auges entlang zweier senkrecht aufeinander stehender Ebenen "IO sowie gegebenenfalls auch entlang Zwischenwinkeln.

Somit kann in der Stellung gemäß Figur 9, die sich um 90° von der Stellung gemäß Figur 8 unterscheidet, sowie in anderen Winkelstellungen die Krümmung der Cornea bezüglich irgendeiner Achse bezogen auf die Meßachse in der Stellung gemäß Figuren 6 bis 8 erhalten werden.

Wie am deutlichsten in den Figuren 10 und 11 zu erkennen ist, ist die Mikrometerschraube 74 in einem Block no befestigt, der am Teilrahmen 56 an gebracht ist, so daß sich bei Drehung der Mikrometerschraube 74 ein Schlitten 70a in Richtung des Pfeiles 72 bewegt, der die Laufschiene 70 zur Bewegung des Arms 66 mittels der an ihr befestigten Rolle 68 tragt. Die Strebe 102 ist über einen Schlittenaufbau 112 (Figur 11) befestigt, der seinerseits an der oberen Platte 64 befestigt ist,

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so daß die Strebe 102 von dieser Platte gehalten wird und die untere Platte 56 trägt, die daher zwischen den Stellungen gemäß Figuren 6 und 8 bewegt und zwischen den Stellungen gemäß Figuren 8 und 9 gedreht werden kann.

Wenn die Keratometerteile der Einrichtung nicht benutzt werden, befinden sie sich in den Stellungen gemäß Figur 6, so daf: das Mikroskop unbeeinträchtigt eingesetzt werden kann. Die Keratometerteile stehen jederzeit zur Verfügung und können durch einfache Verschiebung aus der Stellung gemäß Figur 6 in die Stellungen gemäß Figuren 8 und 9 in ihre Arbeitslage gebracht werden.

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Claims

Ansprüche

Vorrichtung zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea des Auges eines Patienten unter Verwendung eines Mikroskopes, gekennzeichnet durch ein Paar paralleler, im Abstand voneinander angeordneter, geradliniger Quellen (32, 34) in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Auges und des Mikroskopes, durch eine Stange (30) aus lichtbrechendem, transparenten Material, die im Sichtfeld des

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Mikroskopes derart befestigt ist, daß,, eine Diagonale ihres Querschnittes mit der optischen Achse des Mikroskopes zusammenfällt, durch eine Anordnung (36) zum Drehen der Stange (30) um die optische ^ Achse des Mikroskopes zur Erzeugung eines parallel verschobenen, versetzten und überlappenden Musters der durch die Stange (30) betrachteten Quellen (32, 34) und durch eine Meßeinrichtung zum Messen des Winkels zwischen einer Senkrechten auf ^⁰ den Längsachsen der Quellen (32, 34) und der Ausrichtung der Stange (30), bei dem dieses Muster erzeugt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-"¹^ net, daß die Quellen aus einem Paar leuchtender Körper (32, 34) bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen (32, 34) und die Stange (30) um eine Achse des Mikroskopes um einen Winkel von 90 drehbar sind, um Krümmungen entlang senkrecht aufeinander stehender Ebenen zu messen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche "I bis 3, ge-2^ kennzeichnet durch einen auf einem Mikroskop befestigbaren Hauptrahmen, auf dem ein senkrecht zur

Achse des Mikroskopes verschiebbarer Teilrahmen befestigt ist, an dessen Unterseite die Quellen angebracht sjnd.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilrahmen bezüglich des Hauptrahmens um 90 drehbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da- -jO durch gekennzeichnet, daß die Quellen aus Lampen- (32, 34) bestehen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange an einem um

-j 5 die Achse des Mikroskopes drehbaren Arm befestigt ist, der mit einer Winkelmeßeinrichtung gekoppelt ist.
8. Verfahren zur Messung der Krümmung der Cornea ei^nes Auges, dadurch gekennzeichnet, daß durch Reflexion eines Paares paralleler, im Abstand voneinander angeordneter, geradliniger Quellen ein Muster erzeugt wird, daß das Muster durch eine lichtbrechende, transparente Stange in einer Bezugsstel- lung betrachtet wird, in der die Querschnittsdiagonale der Stange sich in der Sichtlinie des Musters befindet und seine Längserstreckung senkrecht zur

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Längserstreckung der Quellen verläyft, daß die Stange um eine Sichtlinie aus der Bezugsstellung um einen Winkel in eine neue Stellung gedreht wird, in der das durch die Stange betrachtete Muster parallelverschoben, versetzt und überlappend ist, und daß der Winkel zwischen der Bezugstellung und der neuen Stellung gemessen wird.