DE4124056A1 - Automatische, subjektiv gesteuerte einrichtung zur anpassung von augenglaesern - Google Patents

Description

Die Anpassung von Augengläsern (Brille oder Kontaktlinsen) verläuft nach dem heutigen Stand der Technik im allgemeinen in folgenden Schritten:

Zunächst wird die sogenannte "objektive Refraktion" jedes einzelnen Auges bestimmt. Hierzu gibt es Geräte, die durch die optisch brechenden Medien des Auges ein Bild auf die Netzhaut projizieren und wieder zurück abbilden, so daß der untersuchende Augenarzt an je nach Bauart verschiedenen Parametern ablesen kann, mit welchen Vorsatzlinsen das betreffende Auge korrigiert werden müßte. Neben diesen seit mehreren Jahrzehnten bekannten Geräten sind seit einigen Jahren auch automatische Refraktions­ geräte kommerziell verfügbar, die ebenfalls ein Bild auf die Netzhaut projizieren und die Korrekturgläser des betreffenden Patienten berechnen.

Die Ergebnisse der objektiven Refraktion sind im allgemeinen für die optimale Anpassung einer Brille zu ungenau. Dies hat mehrere Gründe: Die optische Achse bei der objektiven Refraktion stimmt meist nicht genau genug mit der subjektiv optimalen Sehachse überein; die Pupille ist bei der objektiven Refraktion meist weiter als physiologischerweise unter Tageslichtbedingungen; Augengläser, die jedes einzelne Auge für sich optimal korrigieren, sind für den beidäugigen Seheindruck oft nicht optimal.

Aus den genannten Gründen ist ein subjektiver Gläserabgleich zunächst für jedes einzelne Auge, vor allem aber für das Zusammenspiel beider Augen erforderlich. Hierbei werden dem Patienten verschiedene Gläser vorgesetzt, geeignete Sehzeichen projiziert (z. B. 8 4 6 1 7), bestimmte Anweisungen gegeben, etwa: "Schauen Sie auf die 6 oder die 8", und Fragen gestellt wie z. B.: "Sagen Sie, ob diese Zahlen jetzt unschärfer werden". Für den beidäugigen Abgleich wird oft polarisiertes Licht verwendet, wobei die Polarisationsebenen des rechten und des linken Auges senkrecht aufeinander stehen, so daß der Seheindruck des rechten und des linken Auges getrennt werden können. Auch besteht die Möglichkeit, den Seheindruck beider Augen mit roten und grünen Filtern zu trennen. Die vorgesetzten Gläser sind in einem sogenannten "Phoropter" angeordnet, wodurch ein einfaches und vor allem schnelles Wechseln entweder direkt manuell oder fern­ gesteuert durch Bedienung einer Tastatur möglich ist.

Der skizzierte Vorgang der "subjektiven Refraktion" ist in der einschlägigen Fachliteratur ausführlich beschrieben und gehört zur Ausbildung des Augenarztes und des Augenoptikers.

In der Praxis nimmt die Anpassung von Augengläsern einen großen Teil der Arbeitszeit des Arztes in Anspruch. Der Vorgang ist einerseits zu kompliziert, als daß er ohne weiteres durch Hilfs­ personal ausgeführt werden könnte, andererseits jedoch logisch klar determiniert, denn es handelt sich im Prinzip mathematisch um ein Approximationsproblem, bei dem diejenigen Augengläser zu finden sind, mit denen der Patient beidäugig subjektiv "am besten sieht". Die Gläser sind dabei durch sphärische Brechkraft (in Dioptrien), Zylinderkorrektur (in Dioptrien) und Zylinderachse (in Grad) bestimmbar. Als feinste Abstufungen werden für die Brechkraft von Sphäre und Zylinder 0,25 dpt, für die Zylinderachse ganzzahlige Gradwerte angegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Arzt von dieser Routinetätigkeit weitgehend zu befreien. Die Untersuchung soll automatisch ablaufen. Dadurch ist auch ein Parallelbetrieb für mehrere Patienten gleichzeitig möglich.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auf folgende Weise gelöst. Dem Patienten werden Sehzeichen mit Hilfe eines kommerziell verfügbaren Sehzeichenprojektors dargeboten. Die Auswahl der bei den einzelnen Schritten der Anpassung zu projizierenden Sehzeichen (einschließlich der bei manchen Schritten nötigen Polarisations- oder Farbfilter) erfolgt über eine dem Stand der Technik entsprechende digitale Schnittstelle (z. B. seriell RS232) durch einen Computer. Ebenfalls über diesen Computer und eine derartige Schnittstelle erfolgt die Auswahl der dem Patienten mittels eines handelsüblichen Phoropters vorgesetzten Linsen (incl. Polarisations- oder Farbfilter). Außerdem steuert der Computer über einen Digital-Analog-Wandler einen akustischen Ausgang an (Kopfhörer oder Lautsprecher), über den dem Patienten Anweisungen und Erklärungen gegeben sowie Fragen gestellt werden. Diese Anweisungen, Erklärungen und Fragen sind in digitaler Form im Computer gespeichert. Der Betreiber des Geräts muß sie einmal bei der Inbetriebnahme über einen Analog-Digital-Wandler akustisch in den Computer eingeben, wobei die genaue Wahl der Formulierung seiner persönlichen Erfahrung und Einschätzung überlassen bleibt. Der Patient gibt seine Antworten bevorzugt manuell, etwa durch Drücken einer von vier möglichen Antwort­ tasten oder durch Bewegen eines Steuerknüppels in eine von vier möglichen Richtungen. Tasten oder Steuerknüppel werden vorteil­ hafterweise dem Patienten optisch durch einen kleinen Spiegel im oberen Teil des vom Phoropter freigegebenen Gesichtsfeldes dargeboten, damit er seinen Kopf zum Antworten nicht bewegen muß, was den Ablauf stören würde.

In einer anderen Ausführung der Erfindung gibt der Patient seine Antwort (als eine von z. B. vier Möglichkeiten) akustisch über einen Digital-Analog-Wandler (Spracheingabeeinheit) an den Computer. In diesem Fall ist vor Beginn der Gläseranpassung eine "Trainingsphase" des Computerprogramms durch Modellantworten des einzelnen Patienten erforderlich. Die benötigten Programmodule für eine solche Spracheingabe sind kommerziell verfügbar.

Der gesamte Ablauf der subjektiven Refraktion wird so vom Computer gesteuert, daß sich die Auswahl der im jeweils nächsten Schritt vorzusetzenden Gläser und zu projizierenden Sehzeichen nach den Antworten des Patienten richtet. Vier typische mögliche Antworten des Patienten sind: (1 und 2) Auswahl zwischen zwei Alternativen ("ja" oder "nein" bzw. "1" oder "2" bzw. "besser" oder "schlechter" bzw. "rot" oder "grün"), (3) "nicht unterscheidbar" und (4) "bitte Alternativen wiederholen". Bei der Eingabe über Tasten wird z. B. auf Taste (1) vorteilhafterweise entweder "ja" oder "1" oder "besser" oder "rot", bei Taste (2) entweder "nein" oder "2" oder "schlechter" oder "grün" durch alternatives Ausleuchten oder durch alternative Darstellung mittels LCD-Display oder Leuchtdiodenschrift hervorgehoben.

Der logische Ablauf der subjektiven Refraktion im einzelnen wird in der Literatur auf etwas verschiedene Weise beschrieben. Im Computerprogramm können durchaus mehrere Alternativen vorgesehen werden, da der eine Arzt eher das eine, ein anderer eher ein anderes Verfahren vorzieht. In groben Zügen ist der Ablauf folgendermaßen:

Gestartet wird mit den Ergebnissen einer objektiven oder einer früheren Refraktion, falls vorhanden, und zwar für jedes Auge einzeln. Die Sehzeichen werden zunächst schrittweise verkleinert. Dem Patienten wird dabei die Frage "Können Sie das lesen?" gestellt; er hat die Antwortmöglichkeiten "ja" oder "nein". Wenn er mit "nein" antwortet, werden die Sehzeichen um eine Stufe vergrößert, dann werden sphärische Konvexlinsen mit aufsteigender Brechkraft vorgesetzt und der Patient gefragt: "Wird die Seh­ schärfe schlechter?" mit den Antwortmöglichkeiten "ja", "nein", "nicht unterscheidbar" und "bitte wiederholen". Sobald das Sehen schlechter geworden ist, werden Konkavlinsen mit absteigender Brechkraft vorgesetzt und die Frage gestellt: "Wird die Sehschärfe besser?", die Antwortmöglichkeiten bleiben. Wenn die Sehschärfe mit Konkavlinsen deutlich besser wird, werden auch die Sehzeichen wieder verkleinert. Insgesamt wird so die "beste sphärische Linse" ermittelt, für die das Sehen bei größerer Brechkraft schlechter, bei kleinerer nicht besser wird.

Wenn ein Astigmatismus vorliegt, wird zunächst der Achsenabgleich durchgeführt, anschließend wird die Zylinderstärke optimiert. Der Patient erhält folgende Anweisungen: "Das Sehen kann jetzt schlechter werden" und "schauen Sie bitte auf die rundlichen Zahlen 0, 3, 6, 8". Mit Hilfe der sogenannten "Kreuzzylinder­ methode", bei der eine Linse vorgesetzt wird, die in zwei zuein­ ander senkrechten Richtungen jeweils einen Astigmatismus von +0,5 und -0,5 hat, wird die Zylinderachse des Patienten iterativ so optimiert, daß sie in der Mitte (d. h. in 45 Grad Abstand) zwischen diesen beiden Achsen liegt. Der Seheindruck ist dabei für den Patienten nie optimal, sondern er vergleicht zwei Seheindrücke daraufhin, ob sie gleich (gut oder schlecht sind). Die Fragen lauten daher "Ist das Sehen in der Stellung 1 besser" - Glaswechsel - "oder in der Stellung 2?", die Antwortmöglichkeiten sind "1", "2", "nicht unterscheidbar" und "bitte wiederholen". Die gesuchte Achse ist gefunden, wenn der Seheindruck für beide Stellungen gleich erscheint.

Wenn die Zylinderachse festliegt, kann die Zylinderstärke ebenfalls mit dem Kreuzzylinder optimiert werden, wobei die resultierende mittlere sphärische Brechkraft konstant gehalten werden muß. Die Fragen und Antworten sind die gleichen wie beim Achsen­ abgleich. Bei höheren Zylinderstärken kann eine Optimierung der Achse zwischenzeitlich nötig werden. Der gesuchte Wert ist gefunden, wenn der Seheindruck für die Stellung 1 des Kreuz­ zylinders (d. h. 0,25 dpt über dem gesuchten Wert) gleich (gut oder schlecht) empfunden wird wie in der Stellung 2 (d. h. 0,25 dpt unter dem gesuchten Wert.

Wenn die Refraktion jedes Auges für sich allein bestimmt worden ist, erfolgt der beidäugige Feinabgleich. Eine Möglichkeit hierzu verläuft folgendermaßen: Mit Hilfe von senkrecht zueinander stehenden Polarisationsfiltern sowohl am Sehzeichenprojektor als auch am Phoropter werden dem Patienten zwei Reihen von Sehzeichen gleichzeitig dargeboten. Er hat den Eindruck, beide Reihen mit beiden Augen gleichzeitig zu sehen, sieht jedoch in Wahrheit nur z. B. mit dem rechten Auge die obere, mit dem linken Auge die untere Reihe. Dem Patienten wird die Frage gestellt: "Sehen sie die Reihe 1 schärfer oder die Reihe 2?" mit den Antwortmöglich­ keiten "1", "2" oder "nicht unterscheidbar". Für das der unschärferen Reihe entsprechende Auge wird die sphärische Brechkraft um 0,25 dpt bis maximal 0,5 dpt abgeschwächt und mit der gleichen Frage getestet, ob dadurch der Unterschied zwischen rechtem und linkem Auge verschwindet.

Sowohl der einäugige als auch der beidäugige Abgleich kann im Bereich kleiner Brechkraftänderungen auch mit Hilfe der chromatischen Aberration (in der Literatur als rot-grün-Test bekannt) durchgeführt werden. Hierbei wird gefragt, ob Zahlen auf rotem oder grünem Hintergrund schärfer oder ob beide gleich sind. Angestrebt wird Gleichheit.

Das Computerprogramm muß neben dem oben grob skizzierten Ablauf auch testen, ob der Patient unlogisch anwortet. Er kann z. B. eine Taste drücken, die bei der Frage gar nicht als Antwort­ möglichkeit vorgesehen ist. Auch kann es z. B. nicht sein, daß die Sehschärfe durch Erhöhen der Brechkraft nicht schlechter, aber durch Erniedrigen besser wird. Im Fall von unlogischen Antworten wird zunächst die gerade aktuelle Abfragesequenz einschließlich der zugehörigen Anweisungen wiederholt, bei erneut unlogischem Antworten wird der Betreiber (Arzt) optisch (z. B. über ein Computerterminal) oder akustisch informiert. In diesem Fall ist der Patient für die automatische Untersuchung ungeeignet.

Claims (13)

1. Einrichtung zum subjektiven Anpassen von Augengläsern, gekennzeichnet dadurch, daß der Ablauf der Anpassung durch Vorsetzen verschiedener Gläser von einem Computer gesteuert wird, wobei dem zu Untersuchenden vom Computer Erläuterungen und Fragen sprachlich-akustisch dargeboten werden, für die er jeweils aus mehreren vorgegebenen Antwortmöglichkeiten eine auswählen kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwort durch manuelles Drücken einer von mehreren Tasten gegeben wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwort auf akustischem Weg erfolgt (Spracheingabe).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwort durch manuelles Bewegen eines Steuerknüppels erfolgt.

5. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betreiber der Einrichtung die später den zu Untersuchenden akustisch darzubietenden Anweisungen und Fragen anhand eines "Musterkataloges" selbst formulieren und sprachlich in den Computer eingeben kann.

6. Einrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betreiber zwischen mehreren Modifikationen im logischen Ablauf der Refraktion auswählen kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die manuell zu bedienende Antworteinheit ein­ schließlich der Hände des zu Untersuchenden optisch in einen Teil des Gesichtsfeldes des optischen Systems (Phoropter) eingeblendet wird, das die zur Anpassung verwendeten Vorsatzgläser enthält, und durch das der zu Untersuchende hindurchschaut.

8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Tasten, die in ihrer Bedeutung mehrfach belegt sind, die zum jeweiligen Zeitpunkt gültige Belegung optisch kenntlich gemacht wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Bedeutungen über- oder nebeneinander aufgedruckt sind, und die jeweils gültige Bedeutung beleuchtet wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Bedeutungen jeweils durch Flüssigkristall- oder Leuchtdiodenschrift dargestellt werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung mittels eines oder mehrerer Spiegel erfolgt.

12. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung mittels eines Prismensystems erfolgt.

13. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung mittels eines Lichtleitersystems erfolgt.