DE3230401A1

DE3230401A1 - Vorrichtung zur messung des kruemmungsradius der cornea des auges eines patienten

Info

Publication number: DE3230401A1
Application number: DE19823230401
Authority: DE
Inventors: Heinz Joseph 75137 Duncanville Tex. Smirmaul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1982-08-11
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DE3230401C2; JPS5882105A; US4439025A; JPH0347849B2

Description

Beschreibung

Diese Erfindung bezieht sich auf chirurgische Instrumente zur Messung des Krümmungsradius der Cornea eines Auges, insbesondere auf die Verwendung eines veränderlichen runden Doppelbildmusters zur Messung der Parameter, die mit dem Krümmungsradius der Cornea in Beziehung stehen.

Der Teil des Auges, der dessen äußere Oberfläche bildet, wird Cornea genannt. Bei normalsichtigen Augen hat die Cornea eine sphärische Form. Ist sie asphärisch, liegt ein Sehfehler vor, der als Astigmatismus bezeichnet wird. Bestimmt man die Abweichung der Cornea von der Kugelform, so erhält man einen Hinweis auf den Grad des Atigmatismus des Auges.

Bei Augenoperationen, z.B. bei Operationen von grauem Star oder bei Implantationen von intraokularen Linsen, ist es erwünscht, der Cornea nach der Operation denselben Krümmungsradius wie vorher zu geben, um dadurch

_?n Astigmatismus zu vermeiden oder auf ein Minimum zu beschränken. Am Ende mancher Operationen muß Astigmatismus künstlich herbeigeführt werden, um die Bewegung der Cornea während der Wundheilung zu berücksichtigen. Beim menschlichen Auge liegt der Krümmungsradius in einem normalen Bereich von 40 bis 50 Dioptrien, was Krümmungsra-

dien von etwa 8,44 mm bis 6,75 mm entspricht. Um den Krümmungsradius der Cornea zu ermitteln, werden Messungen entlang bestimmter Winkel oder Meridiane vorgenommen.

Die Messung des Krümmungsradius der Cornea wird im allgemeinen von Augenärzten vorgenommen, um die Sehfehler eines Patienten, die auf Astigmatismus beruhen, zu beheben. Zusätzlich kann die Krümmung der Cornea bei Augenoperationen vom Chirurgen gemessen werden, um die Auswir- -jQ kung der Augenoperation auf die Corneakrümmung in jeden Moment der Operation festzustellen. Bisher wurden solche Messungen mit chirurgischen Geräten, z.B. Ophtalmometern oder Keratometern, durchgeführt.

^₅ Kennzeichnend für ein Keratometer ist, daß man einen feststehenden, beleuchteten Gegenstand braucht, der sich in einer vorgegebenen Entfernung von der vorderen Oberfläche der Cornea befindet. Der Abstand wird mit Hilfe des Brennpunktes eines chirurgischen Mikroskopes bei großer Verstärkung und minimaler Tiefenschärfe konstant gehalten. Dieser Abstand ist die Brennweite der Objektivlinse des Mikroskopes. Der feststehende, beleuchtete Gegenstand läßt ein Bild hinter der vorderen Oberfläche der Cornea entstehen, das sich abhängig von der Krümmung der Cornea verändert. Mit dem chirurgischen

Keratometer kann die Größe dieses sehr kleinen Bildes genau zu bestimmt werden. Keratometer erlauben sowohl quantitative als auch qualitative Bestimmungen der Corneakrümmung auf allen Meridianen. Ein qualitatives Keratometer gibt dem Chirurgen einen Eindruck vom Grad des Astigmatismus und von der Form oder der ungefähren Form der Cornea. Ein quantitatives chirurgisches Keratometer erlaubt dem Chirurgen eine Messung des Krümmungsradius der Cornea oder deren Brechkraft.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Messung des Krümmungsradius der Cornea bekannt (US-PS 4 046 463, US-PS 4 157 859, US-PS 4 156 744).

Eines dieser Keratometer (US-PS 4 046 463) erlaubt eine qualitative Messung des Krümmungsradius der Cornea. Es projiziert einen Kreis unzusammenhängender Punkte auf die Oberfläche der Cornea. Der Grad der Verzerrung des Punktmusters gegenüber einem vollkommenen Kreis wird dadurch ermittelt, daß man das Punktmuster mit einem Fadenkreuz

im Okular des Mikroskopes vergleicht. Eine flache Cornea reflektiert ein Punktmuster näher am äußeren Fadennetz des Okulars, eine stark gewölbte Cornea dagegen näher am inneren Fadennetz. Hält man mit diesem Keratometer einen festen Abstand zur Cornea, erhält man ein Maß für den Grad der Corneakrümmung. Stellt man die Querstriche des

netzes im Mikroskop auf die Längsachse eines reflektierten ovalen Punktmusters ein, erhält man Bezugspunkte, anhand derer sich ungefähr der Grad des Astigmatismus oder des Fehlers bei einem bestimmten Meridian feststellen läßt. Da das bekannte Keratometer für den Bildbrenn-5

punkt und die Messung der Corneakrümmung fixiert sein muß, kann mit diesem System keine dynamische Keratometrie betrieben wurden. Es ist also nicht möglich, meridionale Fehler in allen Lagen des Meridians zwischen dem Zentrum

und der Peripherie der Cornea dynamisch festzustellen. 10

Das Punktmuster schneidet jeden Meridian der Cornea nur in einem Punkt.

Bei einem bekannten chirurgischen Mikroskop

(US-PS 4 147 854 ) wird ein rundes Bild auf die Ober-15

fläche der Cornea projiziert. Mit einem Prisma wird das Bild in mehrere, im wesentlichen gleiche Bilder zerlegt, die durch ein oder zwei Okulare eines zweiäugigen Mikroskopes zu sehen sind. Mit Hilfe de.r Zoom-Einrichtung des

Mikroskops oder drehbarer Prismen richtet man die Bilder 20

aus, um dann die Krümmung oder die Gestalt der Cornea zu

bestimmen. Das projizierte Bild kann optisch zerlegt werden, indem man Prismen, Linsen oder Spiegel in den optischen Weg des Mikroskopes bringt. Wird ein feststehendes Prisma zur optischen Zerlegung des Bildes verwandt, 25

wird das optische System dadurch eingestellt, daß man die Vergrößerung des Mikroskopes so verändert, daß sich das projizierte Bild und die zerlegten Bilder in einer vorgegebenen Ausrichtung und Anordnung befinden. Werden drehbare Prismen in einer festgelegten Position innerhalb des 5

optischen Weges zur Zerlegung des Bildes benutzt, wird das optische System dadurch eingestellt, daß man die Ablenkung der Prismen verändert, bis sich die Bilder in einer vorbestimmten Ausrichtung und Anordnung finden. Bei

diesem bekannten Mikroskop handelt es sich um ein quanti-10

tatives Keratometer zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea,

Bei einem anderen bekannten Gerät zur Bestimmung der Corneak rümrnung (US-PS 4 125 744) projiziert man von einem 5

Gehäuse aus einen durchgehenden Lichtkreis auf die Oberfläche der Cornea und betrachtet das reflektierte Bild. Das Gehäuse wird auf die Cornea zubewegt, damit das Bild von den äußeren Teilen der Cornea reflektiert wird. Der Durchmesser des reflektierten Bildes nimmt stetig zu und nähert sich dem äußeren Rand der Cornea. Auf diese Weise werden merJdionale Fehler entlang der Winkelerstreckung der Meridiane des Bildes festgestellt.

Diese bekannten chirurgischen Vorrichtungen zur Bestimmung des Krümmungsradius einer Cornea waren kompliziert aufgebaut, schwierig zu bedienen und teuer. Darüber hinaus liefern qualitative Keratometer dem Augenchirurgen nicht genug Informationen zur Korrektur von Corneafehlern. Der Gebrauch früherer quantitativer, chirurgischer Keratometer hängt z.B. von der Zoom-Einrichtung eines Mikroskopes ab, das zusammen mit dem Keratometer benutzt werden muß. Darüber hinaus muß das Mikroskop verändert

10. werden. Deshalb hängt so ein derartiges Keratometer von der Wirkungsweise des eingesetzten Mikroskops ab. Ein wichtiges Qualitätsmerkmal eines Keratometers ist seine Genauigkeit, und zwar die absolute Genauigkeit und die relative Genauigkeit. Die absolute Genauigkeit des Keratometers ergibt sich aus dem Anzeigewert eines Meridians bezogen auf dem wirklichen Wert dieses Meridians und hängt von der Genauigkeit der Scharfeinstellung des Mikroskopes ab. Wenn das Mikroskop nicht genau scharf eingestellt ist, kann das Keratometer keinen absoluten Wert angeben, was ein Problem bei der Anpassung von Kontaktlinsen darstellt. Ein wichtiges Maß für die Kontrolle von Astigmatismus ist die Differenz der Werte der zwei Hauptmeridiane, üblicherweise dem waagerechten und dem senkrechten Meridian. Der Astigmatismus wird durch die Differenz der beiden Werte bestimmt. Sie kann durch

die Technik zur Schließung der Cornea am Ende von Corneaoperationen beeinflußt werden. Diese Genauigkeit gibt die relative Genauigkeit wieder. Sie ist verhältnismäßig hoch, weil die Messungen bei der gleichen Brennweite _v vorgenommen werden. Aufgrund dieser Voraussetzungen müssen solche chirurgischen Instrumente sehr genau sein. Weil solche chirurgischen Instrumente bei Operationen gebraucht werden, müssen sie darüber hinaus leicht zu bedienen sein und den Augenchirurgen sofort mit Informa- _.q tionen versorgen.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine chirurgische Vorrichtung zur Bestimmung des Krümmungsradius einer Cornea zu schaffen, die nicht von der Optik eines Mikroskopes ab-

^₅ hängt, und damit unabhängig von Zoom-Mikroskopen ist. Außerdem soll die Vorrichtung auf jedem Mikroskop befestigt werden können, ohne dessen Arbeitsweise bei Operationen oder bei normalen Messungen zu stören. Ferner sollte die Vorrichtung sowohl absolut wie relativ genau

oA sowie zuverlässig, billig und wartungsfrei sein.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Krümmungsradius der Cornea mit einer Einrichtung zur Projektion eines Bezugsbildes auf die Cornea. Das Bezugsbild ist im wesentlichen ein Kreis, der aus unzusammen-

hängenden Punkten besteht. Eine Stange aus lichtbrechendem, transparenten Material ist derart angebracht, daß optisch zwei Bilder entstehen, die im wesentlichen mit dem Bezug&bild identisch sind. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß der Durchmesser des Bezugsbildes und der Durchmesser der zwei im wesentlichen identischen Bilder variiert werden kann, so daß die Bilder ein vorgegebenes Bildmuster ergeben. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß man den Durchmesser des Bezugsbildes messen kann, wenn man das vorgegebene Bildmuster hergestellt hat. Dadurch erhält man einen Hinweis auf den Krümmungsradius der Cornea.

Die Erfindung betrifft ferner ein chirurgisches In- -| 5 strument mit einem optischen Teil mit Mikroskop, das so eingerichtet ist, daß es die Cornea eines Patienten in den Brennpunkt bringt, um eine Bezugsentfernung zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea zu erhalten. Außerdem hat das Instrument eine Vorrichtung zur Projektion eines Bezugsbildes auf die Cornea, die in eine Ebene senkrecht zur optischen Achse des Auges und des Mikroskopes gebracht wurde. Eine Stange aus lichtbrechendem, transparentem Material wird so im Sichtfeld des Mikroskopes befestigt, daß eine Diagonale ihres Querschnittes mit der optischen Achse des Mikroskopes zusammenfällt. Da-

durch werden zwei Bilder erzeugt, die im wesentlichen mit dem Bezugsbild übereinstimmen, das man durch die Stange sieht. Ferner ist auch eine Einrichtung vorhanden, mit der die Größe der Bilder so variiert werden kann, daß sie

ein vorgegebenes Bildmuster ergeben. Eine Meßvorrichtung 5

zur Messung des Bezugsbildes, sobald das vorgegebene Bildmuster gefunden wurde, liefert einen Hinweis auf den Krümmungsradius der Cornea.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Keratometer und ein Gehäuse.In dem Gehäuse ist eine Vorrichtung zur Projektion eines Bezugskreises auf die Cornea vorhanden, der aus unzusammenhängenden Lichtpunkten besteht. Dadurch erhält man eine Spiegelung eines im wesentlichen runden Bildes von der Cornea entlang einer Achse senkrecht auf der Cornea. Im Gehäuse ist eine Stange aus lichtbrechendem, transparentem Material angeordnet und so entlang der Achse, in der die Spiegelungen von der Cornea verlaufen, befestigt, daß optisch zwei Kreisbilder entstehen, die bei Betrachtung durch die Stange im wesentlichen mit dem Bezugskreis übereinstimmen. Es ist eine Einrichtung zur Veränderung der Kreisdurchmesser vorgesehen, so daß der Bezugskreis und die Kreisbilder auf einer Linie liegen und sich berühren. Darüber hinaus ist eine Vorrichtung

zur Messung der Kreisdurchmesser vorgesehen, wenn diese 25

tangential auf einer Linie liegen.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea eines Auges wird ein Muster erzeugt, das einen Bezugskreis enthält, der aus einzelnen t- Lichtpunkten zusammengesetzt ist. Dieses Muster wird so eingestellt, daß es von der Cornea reflektiert werden kann. Der Bezugskreis wird auf die Oberfläche der Cornea projiziert. In einem weiteren Schritt wird die Reflektion des Bezugskreises von der Cornea durch eine 1ichtbrechende, transparente Stange betrachtet, die sich in einer Bezugslage befindet, bei der sich die Mitteldiagonale der Stange mit der Ortslinie des Musters deckt, wodurch optisch zwei Bilder des Bezugskreises, der durch die Stange betrachtet wird, entstehen. Der Durchmesser des

-P- Bezugskreises wird dann verändert, bis die Bildkreise tangential zum Bezugskreis liegen. In einem weiteren Schritt wird der Durchmesser des Bezugskreises in dieser Tangentiallage gemessen, um einen Hinweis auf die Krümmung der Cornea zu erhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer chirurgischen Vorrichtung.

Figur 1A zeigt eine Draufsicht der chirurgischen Vorrichtung aus Figur 1.

Figur 2 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einer chirurgischen Vorrichtung.

Figur 3 zeigt vergrößert die Stange der chirurgischen Vorrichtung .

Figur 4 zeigt eine Ansicht des von der Vorrichtung erzeugten Bildmusters auf einer vertikalen Linie.

Figur 5 zeigt eine Ansicht des von der Vorrichtung erzeugten Bildmusters auf einer horizontalen 15

Linie.

Figur 6 zeigt eine Draufsicht einer Bildherstellungsscheibe der chirurgischen Vorrichtung..

Figur 7 zeigt eine Draufsicht einer Bildherstellungsscheibe der chirurgischen Vorrichtung.

Figur 8 zeigt eine Draufsicht der Bildherstellungsscheiben der Figuren 6 und 7, überlagert in einer ersten Stellung.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht der Bildherstellungsscheiben von Figur 6 und 7, überlagert in einer zweiten Stellung.

Figur 10 zeigt ein Bildmuster, das von der chirurgischen

Vorrichtung auf einer vertikalen Linie zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea erzeugt wurde.

Figur 11 zeigt ein Bildmuster, das von der chirurgischen Vorrichtung auf einer horizontalen Linie zur Bestimmung des Krümmungsradius einer Cornea erzeugt wurde.

Figur 12 zeigt vergrößert einen Schnitt entlang der Linie

12-12 aus Figur 1A.

Figur 13 zeigt einen Schnitt entlang der Linien 13-13 aus Figur 12;

Figur 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 14-14 aus Figur 12 mit verschobener lichtbrechender Stange.
25

Die in den Figuren 1 und 1A gezeigte chirurgische Vorrichtung 20 zur Bestimmung des Krümmungsradius einer Cornea eines Auges hat ein Gehäuse 22, das im wesentlichen rechteckig ist und einen Deckel 24, einen Boden 26, eine Seitenwand 28, eine Seitenwand 30 und Abschlußwände 32 und 34 aufweist. An der Abschlußwand 34 ist ein • Mikrometer 36 angebracht, das in Eingriff mit im Gehäuse 22 vorgesehenen Einrichtungen zur Bestimmung der Größe eines Objektes steht, das durch eine Vorrichtung 20 auf die Cornea eines Auges projiziert wird. Das Mikrometer 36 ""-* ist geeicht, so daß die Brechkraft der Cornea berechnet und auf einer Anzeige 38 angezeigt werden kann.

In der Seitenwand 28 des Gehäuses 22 befindet sich ein Schlitz 40, durch den ein horizontal verschiebbarer Griff

42 ragt. Der Griff 42 dient zur Steuerung der zu beschreibenden Einrichtungen im Gehäuse 22 zur Messung des Krümmungsradius der Cornea entlang mehreren Medianen. Über dem Schlitz 40 befindet sich eine Skala 46 zur Anzeige des Winkels des Meridians, an dem der Krümmungsradius der Cornea gemessen wird, was durch die Stellung des Griffes 42 angezeigt wird.

Auf dem Deckel 24 des Gehäuses 22 ist ein zylindrischer Ansatz 50 vorgesehen, der mittels einer Schraubklemme 51 am Gehäuse einer Mikroskop-Objektivlinse festgeklemmt werden kann.

In Figur 2 ist ein augenärztliches Mikroskop 56 in einer Stellung zur Betrachtung der Cornea 58 eines Auges 60 eines Patienten dargestellt. Über einen zylindrischen Ansatz 50 und eine Schraubklemme 52 ist ein Mikroskop 56 so mit der chirurgischen Vorrichtung 20 verbunden, daß man durch sie die Cornea 58 betrachten kann. In dem Gehäuse 22 der chirurgischen Vorrichtung 20 befindet sich eine Lichtquelle, die Licht in der allgemeinen Richtung des Auges 60 entlang der Bahn 64 ausstrahlt. Von der Oberfläche der Cornea 58 wird das Licht nach oben durch die chirurgische Vorrichtung 20 reflektiert und kann mit dem Mikroskop 56 entlang der Bahn 66 und der optischen Achse 68 des Mikroskops 56 betrachtet werden. Der Abstand zwischen der Cornea 58 und der Linse des Mikroskops 56 entspricht der Brennweite (F.L.), wie in Figur 2 eingezeichnet .

Die chirurgische Vorrichtung 20 erzeugt, wie in Zusammenhang mit den Figuren 6 bis 9 beschrieben werden wird, ein

Bezugsbild 70 zur Projektion auf die Cornea 58 des Auges

60. Das Bezugsbild 70 ist im wesentlichen ein Kreis aus unzusammenhängenden Lichtpunkten. Es wird mit Hilfe der Lichtquelle in dem Gehäuse 22 der chirurgischen Vorrichtung 20 projiziert.
25

-2A-

Im Gehäuse 22 ist eine Stange 80 (Figur 1A) angebracht, die im Schnitt in Figur 3 und im ganzen in Figur 13 dargestellt ist. Die Stange 80 besteht aus transparentem, lichtbrechendem Material. Sie ist gemäß Figuren 3 und 13 viereckig dargestellt, jedoch kann beispielsweise auch die Form eines Prismas oder z.B.· eines Doppelprismas eingesetzt werden. Wie im folgenden anhand der Figuren 12 und 13 beschrieben werden wird, ist die Stange 80 im Gehäuse 22 entlang der optischen Achse 68 des Mikroskopes 56 so angebracht, daß die Reflektion des Bezugsbildes 70 durch die Stange verläuft, wenn man durch die Objektivlinsen des Mikroskopes 56 sieht. Wird das Bezugsbild 70 mit Hilfe des Mikroskopes 56 durch die Stange 80 betrachtet, sieht man ein Doppelbild des Bezugsbildes 70.

Figuren 4 und 5 zeigen zwei Stellungen des Bildmusters bei Betrachtung des Bezugsbildes 70 durch die Stange 80 und das Mikroskop 56. Figur 4 zeigt das Bildmuster das mit der sich in vorgegebener Stellung befindenden Stange 80, zur Messung des vertikalen Meridians der Cornea 58 eines Auges 60 erzeugt wird. Figur 5 zeigt das Bildmuster, das entsteht, wenn sich die Stange 80 in einer Stellung zur Messung des horizontalen Meridians einer Cornea 58 eines Auges 60 befindet.

Figuren 4 und 5 zeigen, daß das Bezugsbild 70 im wesentlichen rund ist und aus einzelnen reflektierten Lichtpunkten 82 besteht. Die 12 Punkte 82 sind nur zur Verdeutlichung dargestellt; die Anzahl der Punkte 82 hängt vom Anwendungsfall ab.

Die Stange 80 bewirkt eine optische Aufspaltung des Bezugsbildes 70 in zwei Teilbilder 70a und 70b, die neben dem Bezugsbild 70 liegen, wobei die Mittelpunkte der

-|0 Bilder 70, 70a und 70b auf einer Linie liegen. Die Bilder 70, 70a und 70b haben den gleichen Durchmesser d (Figuren 4 und 5). Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder 70 und 70a bzw. 70 und 70b ist durch die Kantenlänge L der Stange 80 (Figur 3), ihren Brechungsindex und

-| 5 ihre Winkelstellung zur optischen Achse 68 bestimmt. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder 70, 70a und 70b ist also eine bekannte Größe bei der Messung des Krümmungsradius einer Cornea 58 mit der Vorrichtung 20.

Der Aufbau der chirurgischen Vorrichtung 20 zur Projektion und Erzeugung eines Bezugsbildes 70 wird anhand der Figuren 6 und 7 beschrieben. Figur 6 zeigt eine Bilderzeugungsscheibe 90 im Gehäuse 22 der Vorrichtung 20. Sie ist im wesentlichen rund dargestellt, kann jedoch jede Form haben, so lange sie das in Figur 6 dargestellte

Muster enthält. Die Bilderzeugungsscheibe 90 ist starr am Boden 26 des Gehäuses 22 angebracht. Das Muster in Figur 6 kann auch direkt im Boden 26 angeordnet werden. Die Bilderzeugungsscheibe 90 ist im wesentlichen undurchsichtig, bis auf eine Öffnung 92 in der Mitte und geradlinigen, radial verlaufenden Ausschnitten 94. Die Öffnung 92 und die Ausschnitte 94 sind im Gegensatz zu den übrigen Teilen der Scheibe zwischen den Ausschnitten durchsichtig. Die radiale Anordnung der Ausschnitte 94 ent-

"10 spricht dem Versatz zwischen Punkten 82 (Figur 4), aus denen das Bezugsbild 70 besteht. Die Ausschnitte 94 sind um die Öffnung 92 verteilt und ungefähr 2 cm lang und 2 mm breit. Die Scheibe 90 ist im Gehäuse 22 so angeordnet, daß die Mitte der Öffnung 92 auf der optischen Achse 68

-| 5 des Miskroskops 56 (Figur 2) liegt.

Figur 7 zeigt eine Bilderzeugungsscheibe 98, die im Gehäuse 22 oberhalb der Scheibe 90 (Figur 6) angebracht ist. Sie ist im wesentlichen rund, (Figur 7) und im wesentlichen undurchsichtig. In der Mitte der Bilderzeugungsscheibe 98 ist eine zentrale Fläche oder Öffnung 100 aus durchsichtigem Material vorhanden, die mit der optischen Achse 68 des Mikroskopes 56 fluchtet. Um die Öffnung 100 sind gleichmäßig gekrümmte, durchsichtige Ausschnitte 100 radial angeordnet, deren der Öffnung 100 am

nächsten liegende Enden, die im wesentlichen die gleiche Lage haben, wie die entsprechenden Enden der Ausschnitte 94 der Bilderzeugungsscheibe 90. Alle Flächen zwischen den Ausschnitten 102 sind undurchsichtig, außer der Öffnung 100. Die Ausschnitte 102 sind um die Öffnung 100 angeordnet und ungefähr 2,5 cm lang und 2 mm breit.

Die Bilderzeugungsscheibe 98 ist im Gehäuse 22 der Vonrichtung 20 mit Hilfe des Mikrometers 36 drehbar, wie im folgenden beschrieben werden wird. Zur Erzeugung dieser Drehung ist bei 104 am Umfang der Bilderzeugungsscheibe 98 ein mit dem Mikrometer 36 verbundener Arm (nicht dargestellt) befestigt.

Die Krümmung der Ausschnitte 102 ist so gewählt, daß zwischen der Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 und der Drehung des Mikrometers 36 ein linearer Zusammenhang besteht.

Die Bilderzeugungsscheiben 90 und 98 können aus einem dünnen Fotofilm oder beispielsweise aus Glas oder Kunststoff hergestellt werden. Das Material der Scheiben 90 und 98 muß nur Licht ungestört durch die Öffnungen 92 und 100 und .die Ausschnitte 94 und 102 der Scheiben 90 und 98

„._ durchtreten lassen.
25

Die Funktion der Bilderzeugungsscheiben 90 und 98 wird anhand der Figuren 8 und 9 erklärt. Wie bereits erwähnt, ist die Bilderzeugungsscheibe 90 am Boden 26 des Gehäuses 22 angebracht. Die Bilderzeugungsscheibe 98 ist unmittelbar über der Scheibe 90 angeordnet und so ausgerichtet, daß die Öffnung 100 über der Öffnung 92 der Bilderzeugungsscheibe 90 liegt. -Figur 8 zeigt, daß Teile der Ausschnitte 94 der Bilderzeugungsscheibe 90 von den undurchsichtigen Teilen zwischen den Ausschnitten 102 der Bilderzeugungsscheibe 98 verdeckt werden. Ein gewisser Teil der Ausschnitte 94 der Bilderzeugungsscheibe 90 überschneidet sich mit den Ausschnitten 102 der Bilderzeugungsscheibe 98, so daß das Licht ungehindert durch die

-j 5 Scheiben 90 und 98 treten kann. Diese lichtdurchlässigen Teile der Ausschnitte 94 und 102 entsprechen den Punkten 82 (Figur 4), aus denen das runde Bezugsbild 70 besteht, das die Vorrichtung 20 erzeugt. Das Licht kann nicht durch die Teile 102a und 102b des Ausschnittes 102 treten, weil undurchsichtige Flächen zwischen den Ausschnitten 94 der Bilderzeugungsscheibe 90 mit den Teilen 102a und 102b des Ausschnittes 102 der Bilderzeugungsscheibe 98 überlappen.

Figur 9 zeigt, daß die Lage der unverdeckten Teile der Ausschnitte 94 und 102, qjie den Punkten 82 (Figur 4)

entsprechen, durch Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 verändert werden kann. In Figur 9 wurde die Bilderzeugungsscheibe 98 in Richtung des Pfeiles 106 gedreht, so daß die unverdeckten Teile der Ausschnitte 94 und 102, denen die Punkte 82 entsprechen, sich von der Mitte der Öffnung 100 nach außen bewegt haben, wodurch der Durchmesser des Bezugskreises 70, der aus den Punkten 82 gebildet wird, größer ist als in Figur 8. Die Wechselwirkung zwischen den durchsichtigen Ausschnitten 94 der Bilderzeugungsscheibe 90 und den durchsichtigen Ausschnitten 102 der Bilderzeugungsscheibe 98 läßt die 12 nicht zusammenhängenden Punkte 82 des Bezugsbildes 70 entstehen und erzeugt als Bezugsbild 70 Kreise mit unterschiedlichen Durchmessern. Die Möglichkeit den Durchmesser oder die

-|5 Größe des Bezugsbildes 70 zu verändern, ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, weil dieser Durchmesser bei der Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea eine meßbare Größe liefert und mit der Vorrichtung 20 so einstellbar ist, daß aus dem Bezugsbild 70 und den optisch abgespaltenen Teilbildern 70a und 70b ein vorgegebenes Muster entsteht.

Aus den Figuren 10 und 4 ergibt sich die Wirkung der Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98. Die Mittelpunkte der Kreise aus den Punkten 82, aus denen das Bezugsbild

70 und die Teilbilder 70a und 70b bestehen, befinden sich in den Figuren 4 und 10 an der gleichen Stelle, jedoch haben sich die Durchmesser d' der Kreise in Figur 10 entsprechend der in Figur 9 dargestellten Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 vergrößert, so daß der Kreis aus Punkten 82 des Bezugsbildes 70 die Kreise der unzusammenhängenden Punkte 82 der Teilbilder 70a und 70b tangiert. Die Änderung des Durchmessers, d'-d (Figur 4), kann anhand der Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 durch den Mikrometer 36 bestimmt werden, um daraus einen Hinweis auf den Krümmungsradius oder die Brechkraft der Cornea zu erhalten.

Figuren 5 und 11 zeigen, daß die Messung des Krümmungs- -| 5 radius der Cornea auf einem horizontalen Meridian auch dadurch durchgeführt werden kann, daß man den Durchmesser des Bezugsbildes und der Teilbilder 70a und 70b so vergrößert, daß die Kreise aus unzusammenhängenden Punkten 82 sich berühren.
20

Der Radius der Cornea 58 wird unter Berücksichtigung der in der folgenden Gleichung angegebenen geometrischen Beziehungen bestimmt:

r = 2 (F.U)I-; (D

3230/.01

mit r = Krümmungsradius der Cornea;

F.L. = Brennweite der Mikroskop-Objektivlinsen (Figur 2);

= Größe des auf die Cornea projizier-

ten Gegenstandes; und

= Größe des durch die Cornea erzeugten

Bildes, bestimmt durch die Größe der Stange 80.

Eine zusätzliche geometrische Beziehung für den Krümmungsradius der Cornea wird durch folgende Gleichung gegeben:

mit

r = Krümmungsradius der Cornea;

337,5 = Differenz der Brechungsindizes der

Cornea und der Luft; und

K = Brechkraft der Cornea,

Setzt man r aus Gleichung 1 in Gleichung 2 ein, erhält man:

K=C(O); (3)

wobei:

K = Brechkraft der Cornea;

C = bekannte Größe mit dem Wert

³³⁷>⁵ und

2(F.L.)I
10

O = Größe des Objektes ist.

Mit den bekannten Werten für die Brennweite (Figur 2) und der Bildgröße kann man den Krümmungsradius und die Brech-■ kraft der Cornea berechnen, indem man die Größe des Objektes bestimmt, das die -Vorrichtung 20 durch Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 erzeugt hat.

Somit ist die gesuchte Abmessung der Cornea 58 das Produkt der prismatischen Ablenkung durch die Stange 80 und des Abstandes zwischen Mikroskop 56 und Cornea, also der Brennweite, wobei alle Größen bekannt sind. Größe und Form des von der Cornea 58 reflektierten Bezugsbildes 70 sind proportional zum Krümmungsradius der Cornea. Durch die Stange 80 wird das Bezugsbild 70 in zwei Teilbilder 70a, 70b zerlegt.· Wenia sich das Bezugsbild 70 und die

Teilbilder 70a, 70b "berühren", wird die Krümmung der Cornea anhand der Größe des Bezugsbildes 70, das auf die Cornea 58 eines Auges 60 (Figur 1) projiziert wird, bestimmt. Bei bekannter Brennweite und prismatischer Ab- ^ lenkung zwischen Bezugsbild 70 und den Teilbildern 70a und 70b ist der Wert der Corneakrümmung proportional zum Durchmesser des Bezugsbildes 70, wenn das Bezugsbild 70 tangential mit den Teilbildern 70a und 70b ist oder diese

berührt.
10

Figuren 12 und 13 erläutern den Aufbau einer chirurgischen Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Bezugsbildes 70 und eines Bildmusters, bei dem sich das Bezugsbild 70 und die Teilbilder 70a und 70b (Figuren 10 und 11) ¹^ berühren. Eine Stange 80 ist auf einer Scheibe 120 befestigt. Die Scheibe 120 hat eine dreieckige Vertiefung 122 als Auflage für die Stange 80, deren Querschnittsdiagonale mit der optischen Achse 68 des Mikroskops 56 (Figur 1) zusammenfällt. Die Scheibe 20 kann undurchsichtig oder durchsichtig sein oder auch Ringform haben und die Stange 80 stützen. Die Stange 80 hat je nach Größe der zu messenden Cornea eine Länge L (Figur 3) von ungefähr 3 bis 7 mm.

Die Scheibe 120 ist mit Schrauben 128 auf einem Träger 126 befestigt. Der Träger 126 steht in Eingriff mit einem Träger 132, der die Scheibe 120 mit Schrauben 136 auf einer Gleitplatte 134 hält. Die Gleitplatte 134 hat einen U-förmigen Ausschnitt 140, durch den die Stange 80 sichtbar ist. Sie ruht auf einer Schiene 144, die mit Schrauben 146 auf dem Deckel 24 des Gehäuses 22 befestigt ist.

Im Deckel 24 des Gehäuses 22 ist eine Öffnung 150 vorge- ^ sehen, so daß die Cornea 58 durch die Vorrichtung 20 und eine Objektivlinse im Mikroskop 56 zu sehen ist, weil ein freier Betrachtungsdurchlaß durch den zylindrischen Ansatz 50, die Schraubklemme 52, die Öffnung 150, den Ausschnitt 140, die Stange 80, die Scheibe 120, die Öffnung 100 und die Öffnung 92 besteht, die alle an der optischen Achse 68 des Mikroskopes 56 ausgerichtet sind.

In den Figuren 12 und 13 erkennt man, daß sich der Griff 42 in einen Arm 154 fortsetzt. Dieser Arm 154 hat einen

Vorsprung 156 für eine Schraube 158 und eine Aufnahmehülse 160, um den Arm 154 drehbar an der Gleitplatte 134 zu befestigen.

Eine Seite des Armes 154 hat mehrere Zähne 164, die in

die am Umfang der Scheibe 120 vorgesehenen Zähne 166,

eingreifen. Das horizontale Gleiten des Griffes 42 im Schlitz 40 (Figur 1) verursacht also eine Drehung der Scheibe 120, so daß die Stange 80 sich zur Messung des Krümmungsradius der Cornea 58 entlang mehrerer Medianen durch den Mittelpunkt der Cornea 58, die auch die optische Achse 68 des Mikroskopes 56 kreuzen, dreht. Der Meridian, entlang dem ein Krümmungsradius der Cornea 58 gemessen wird, wird durch die Stellung des Griffes 42 bezüglich der Skala 46 (Figur 1) angezeigt.

Im Gehäuse 22 der Vorrichtung 20 ist eine Lichtquelle 180 angebracht. Sie kann beispielsweise aus einer runden Leuchtstoffröhre bestehen, die oberhalb der Ausschnitte 102 der Bilderzeugungsscheibe 98 angebracht ist und so

durch die unverdeckten Teile der Ausschnitte 94 und 102 15

der Bilderzeugungsscheiben 90 und 98 leuchtet. Die Lichtquelle 180 befindet sich in einer Ummantelung 182. Diese ist von oben mit Schrauben 188 auf einer Schiene 186 befestigt, die mit Schrauben 190 am Boden 26 des Gehäuses 22 angebracht ist.

Die Bilderzeugungsscheibe 98 ist auf der Schiene 186 drehbar befestigt. Die Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 in der Schiene 186 erfolgt mittels eines Arms 196, der

bei 104 an der Bilderzeugungsscheibe 98 befestigt ist. 25

Die Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 wird durch die Drehung des Mikrometers 36 bewirkt, das seinerseits einen Draht zur Übertragung der Drehbewegung auf den Arm 196 bewegt. Der Arm 196 wird durch eine Feder 196a zurückbewegt, deren eines Ende am Arm 196 und deren anderes Ende 5

mit einer Schraube 196b an der Bodenplatte 26 befestigt ist. Die Drehung der Bilderzeugungsscheibe 98 bewirkt eine Zu- oder Abnahme des Durchmessers des Kreises, der das Bezugsbild 70 liefert, bis das Bezugsbild 70 die Teilbilder 70a und 70b berührt. Der für diese Berührung erforderliche Abstand ist eine Funktion des Krümmungsradius der Cornea 58 und kann an der Anzeige 38 abgelesen werden. Die Anzeige 38 kann geeicht werden, so daß direkte Ablesung in Dioptrien erfolgen kann, z.B. 042,5 Dioptrien wie in Figur 13 dargestellt.
5

Figuren 13 und 14 zeigen, daß der Griff 42 auch dazu benutzt werden kann, die Stange 80 aus dem Sehfeld des Mikroskopes 56 zu bewegen. Auf diese Weise kann das von der Cornea 58 reflektierte Bezugsbild 70 auch ohne die Teilbilder 70a und 70b betrachtet werden. Drückt man den Griff 42 nach hinten, gleitet die Gleitplatte 134 in der Schiene 144 bis an die Seitenwand 30 des Gehäuses 22. Da die Stange 80 auf der Scheibe 120 und diese mit den

Trägern 126 und 132 auf der Gleitplatte 134 befestigt 25

ist, bewegt sich die Scheibe 120 mit der Gleitplatte 134 aus dem Sehfeld des Mikroskopes 56.

Obwohl die Vorrichtung 20 nur für den Gebrauch mit einem einäugigen Mikroskopf 56 erklärt wurde, kann sie auch mit einem zweiäugigen Mikroskop benutzt werden. Dabei werden die Stange 80 und die Bilderzeugungsscheiben 90 und 98 an der optischen Achse der einen Objektivlinse des zweiäugigen Mikroskopes ausgerichtet, während die andere Linse des zweiäugigen Mikroskopes durch die Stange 80 nicht gestört ist und das Bezugsbild 70 ungeteilt betrachtet werden kann. Die Vergrößerung des Mikroskopes 56 wird nur zur leichteren Betrachtung des Bezugsbildes 70 und der Teilbilder 70a und 70b (Figur 4) benötigt und nicht zur Berechnung oder Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea 58.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also ein zuverlässiges, genaues und relativ preiswertes Gerät zur exakten Bestimmung des Krümmungsradius einer Cornea. Diese Vorrichtung ist einfach zu bedienen und zu warten und, sie kann in sehr kurzer Zeit mit vorhandenen chirurgischen Mikroskopen verbunden werden.

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Claims

Vorrichtung zur Messung des Krümmungsradius der Cornea des Auges eines Patienten

Ansprüche

./ Vorrichtung zur Messung des Krümmungsradius der Cornea eines Auges, gekennzeichnet

durch eine Einrichtung zur Projektion eines kreisförmigen Bezugsbildes,

durch eine Stange aus lichtbrechendem, transparentem Material zur optischen Erzeugung zweier Bilder, die im wesentlichen mit dem Bezugsbild übereinstimmen,
durch eine Einrichtung zur Veränderung der Durchmesser des Bezugsbildes und der beiden Bilder, die praktisch mit dem Bezugsbild identisch sind, so daß die Bilder ein vorgegebenes Bildmuster ergeben;
und

durch eine Einrichtung zur Messung der Durchmesser des Bezugsbildes nach Bildung des vorgegebenen Bildmusters, um daraus einen Hinweis auf den Krümmungsradius der Cornea zu erhalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis aus mehreren einzelnen Lichtpunkten zusammengesetzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Projektion eines Bezugsbildes auf die Cornea, mit einer ersten im wesentlichen undurchsichtigen Scheibe mit mehreren geradlinigen, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten und mit einer zweiten im wesentlichen undurchsichtigen Scheibe mit mehreren gleichmäßig gekrümmten, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten, wobei die erste und die zweite Scheibe so nebeneinander angeordnet sind, daß die geradlinigen, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitte und die gleichmäßig gekrümmten, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitte sich überschneiden und dadurch im wesentlichen einen Kreis aus nicht zusammenhängenden, durchsichtigen Ausschnitten bilden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe zur Veränderung des Durchmessers des Bezugsbildes gegenüber der ersten Scheibe verdrehbar ist, so daß sich die sich überschneidenden Teile der durchsichtigen Ausschnitte der ersten und zweiten Scheibe radial verschieben.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Drehung der Stange aus 1ichtbrechenden, transparenten Material, um die Bilder zu drehen und den Krümmungsradius der Cornea entlang mehrerer Meridiane der Cornea zu messen .
6. Optische Vorrichtung mit einem Mikroskop zum Fokussieren der Cornea des Auges eines Patenten, um dadurch einen Bezugsabstand für die Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea zu erhalten, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung zur Projektion eines Bezugsbildes auf die Cornea des Auges, das in eine Ebene senkrecht zur optischen Achse des Auges und des Mikroskopes gebracht wird,

durch eine Stange aus lichtbrechendem, transparentem Material, die so im Sichtfeld des Mikroskopes angebracht i-st, daß eine Diagonale ihres Querschnittes

mit der optischen Achse des Mikroskopes zusammenfällt, wodurch optisch zwei Bilder erzeugt werden, die im wesentlichen mit dem durch die Stange betrachteten Bezugsbild übereinstimmen,

durch eine Einrichtung zur Veränderung der Größe der Bilder und zur Erzeugung eines vorgegebenen Bildmusters und

durch eine Einrichtung zur Messung des Bezugsbildes nach Bildung des vorgegebenen Bildmusters, um einen Hinweis auf den Krümmungsradius der Cornea des Auges zu erhalten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Projektion eines Bezugsbildes eine Vorrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen runden Bildes enthält, das aus nicht zusammenhängenden Punkten besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Veränderung der Größe der Bilder eine Einrichtung zur Veränderung des Durchmessers des im wesentlichen runden Bildes enthält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung des im wesentlichen runden Bildes

eine Lichtquelle; eine erste, im wesentlichen undurchsichtige Scheibe mit mehreren geraden, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten und eine zweite, neben der Lichtquelle angeordnete, im wesentlichen undurchsichtige Scheibe mit mehreren gleichmäßig gekrümmten, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten aufweist, wobei die erste und die zweite Scheibe so nebeneinander angeordnet sind, daß Teile der durchsichtigen Ausschnitte keinen Lichtdurchtritt von der Lichtquelle zur Cornea ermöglichen, während die unverdeckten Abschnitte die unzusammenhängenden Punkte auf die Cornea projizieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe zur Veränderung des Durchmessers des Bezugsbildes gegenüber der ersten Scheibe verdrehbar ist, so daß sich die sich überschneidenden Teile der durchsichtigen Ausschnitte der ersten und zweiten Scheibe sich radial verschieben.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen runden Ring enthält, der in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Auges und des Mikroskopes liegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bewegung der Stange aus lichtbrechendem Material in das und aus dem Sichtfeld des Mikroskops.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange quadratischen Querschnitt hat.
14. Keratometer, gekennzeichnet
durch ein Gehäuse,

durch eine Vorrichtung im Gehäuse zur Projektion eines Bezugskreises auf die Cornea, der aus unzusammenhängenden Lichtpunkten besteht, zur Reflektion eines im allgemeinen runden Bildes von der Cornea entlang einer Achse zur Cornea,

durch eine Stange aus lichtbrechendem, transparentem Material, die im Gehäuse entlang der Achse zum Empfang der Reflektionen von der Cornea angebracht ist, und die optisch zwei Bildkreise erzeugt, die im wesentlichen mit dem Bezugsbild aus unzusammenhängenden Punkten übereinstimmen,

durch eine Vorrichtung zur Veränderung der Durchmesser dieser Kreise, so daß der Bezugskreis tangential auf einer Linie mit den Bildkreisen liegt, und durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Durchmesser der tangential aneinander gereihten Kreise.
15. Keratometer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im Gehäuse zur Projektion eines Bezugskreises eine Lichtquelle, eine erste, im wesentlichen undurchsichtige Scheibe mit mehreren geraden, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten und eine zweite, neben der Lichtquelle angeordnete, im wesentlichen undurchsichtige Scheibe mit mehreren gleichmäßig gekrümmten, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten aufweist, wobei die erste und die zweite Scheibe so nebeneinander angeordnet sind, daß Teile der durchsichtigen Ausschnitte den Lichtdurchtritt von der Lichtquelle zur Cornea verhindern, während die unverdeckten Abschnitte die unzusammenhängenden Punkte auf die Cornea projizieren.
16. Keratometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe zur Veränderung des Durchmessers des Bezugsbildes gegenüber der ersten Scheibe verdrehbar ist, so daß sich die sich überschneidenden Teile der durchsichtigen Ausschnitte der ersten und zweiten Scheibe radial verschieben.
17. Verfahren zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea eines Auges, dadurch gekennzeichnet, daß durch Reflektion eines Bezugskreises, aus nicht zusammenhän-

genden Punkten ein Muster erzeugt wind, daß der Bezugskreis auf die Oberfläche der Cornea projiziert wird, daß das Muster durch eine lichtbrechende, transparente Stange in einer Bezugsstellung betrachtet wird, in der sich die Querschnittsdiagonale der Stange in der Sichtlinie des Musters befindet, so daß dabei zwei Bilder des Bezugskreises entstehen, daß der Durchmesser des Bezugskreises und der Bildkreise so verändert werden, daß die Bildkreise den Bezugskreis berühren, und daß der Durchmesser des Bezugskreises in dieser Berührungslage gemessen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht einer Lichtquelle zur Erzeugung des Musters durch eine erste, im wesentlichen undurchsichtige Scheibe mit mehreren geradlinigen, radial angeordneten durchsichtigen Ausschnitten und durch eine zweite, im wesentlichen undurchsichtige Scheibe mit mehreren gleichmäßig gekrümmten, radial angeordneten, durchsichtigen Ausschnitten projiziert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bezugskreises durch Verdrehung der zweiten Scheibe verändert wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange zur Bestimmung des Krümmungsradius der Cornea entlang verschiedener Meridiane des Auges gedreht wird.