DE4310561A1

DE4310561A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Sehschärfe, Refraktion und zur Beobachtung der Augenoberfläche

Info

Publication number: DE4310561A1
Application number: DE19934310561
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dipl Phys Dietrich; Helmut Prof Dr Kilp
Original assignee: Klaus Prof Dipl Phys Dietrich; Helmut Prof Dr Kilp
Current assignee: Adatomed Pharmazeutische und Medizintechnische GmbH
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-09-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Refraktion und Seh schärfe von Augen während chirurgischer Eingriffe am Auge, bei gleichzeitiger mikroskopischer Beobachtung der Augenoberfläche.

Nach dem Stand der Technik wird bei Augenoperationen das Operationsgebiet üblicherweise durch ein Mikroskop vom Lupenfernrohrtyp beobachtet.

Dieser Mikroskoptyp (beschrieben in folgender Literatur:
- Bauelemente der Optik, Hanser Verlag, 1987, S. 357
- ABC der Optik, Karl Mütze, Werner Dausien Verlag, 1972, S. 281
besteht aus einem Fernrohr mit vorgeschalteter Lupe zur Nahfeld Adaption und hat den Vorteil, daß zwischen dem beobachteten Objekt und dem Mikroskop objektiv ein ziemlich großer freier Arbeitsabstand (typisch 10 cm bis 40 cm) realisiert werden kann, so daß der Operateur durch das Mikroskop bei der Operation nicht behindert wird. Der Operateur kann durch derartige Mikroskope nur das Operationsfeld beobachten, eine Beurteilung oder Messung der momentanen Sehschärfe oder Refraktion des operierten Auges ist durch diese Mikroskope nicht möglich. Nach dem Stand der Technik sind zur Messung der Refraktion von Augen verschiedene Typen von Refrak tometern bekannt (siehe ABC der Optik, Karl Mütze, Werner Dausien Verlag, 1972, 5741-743). Diese bekannten Refraktometer haben den Nachteil, daß das untersuchte Auge dicht an das Okular (Eintritts öffnung) des Refraktometers herangebracht werden muß. Dadurch sind diese Geräte während laufender Augenoperation kaum einsetzbar, da sie entweder eine Unterbrechung der Operation erfordern, oder eine starke räumliche Behinderung des Operateurs verur sachen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vor richtung und ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Operateur bei Augenoperationen das Operationsfeld beobachten kann, und gleichzeitig die optischen Eigenschaften des operierten Auges (Sehschärfe, Refraktion, Astigmatismus) kontrollieren und ver messen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruch 1 niedergelegten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben, und in der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert, und in der Zeichnung Fig. 1 schematisch dargestellt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten System blickt der Augenchirurg mit seinen beiden Augen (8) und (9) durch ein binokulares optisches Instrument, wobei der obere Teil (1) der Anordnung eines Mikroskops vom Lupenfernrohrtyp entspricht. Die Sammellinsen (2) und (3) (bzw. (4) und (5)) mit zusammenfallendem Brennpunkt in der Zwischenbildebene (7) stellen das auf unendlich adaptierte Fernrohr dar. Den beiden Fernrohrobjektiven (3) und (5) ist eine gemeinsame Sammellinse (6) ( Brennweite f₆ ) in der Funktion einer Lupe vorgeschaltet.

Die Linsen (4), (5) und (6) ergeben zusammen die Funktion eines schräg blickenden Mikroskops vom Lupenfernrohrtyp. Der Augenchirurg kann mit dieser Anordnung über eines seiner beiden Augen (9) das Operationsgebiet am operierten Auge in gewünschter Vergrößerung betrachten.

Die Elemente (11), (12), (19) stellen Farbfilter dar, die zur Kontrastverbesserung des Gesamtsystems von Vorteil sind, wie noch erläutert wird. Der Abstand der Lupe (6) zum Operationsfeld am Auge (20) entspricht etwa der Brennweite der Linse (6). Im Strahlengang für das andere Beobachterauge (8) des Operateurs ist der Sammellinse (6) eine Zer streuungslinse (13) nachgeschaltet, so daß das System gebildet von den Linsen (2), (3), (6) und (13) ein schrägblickendes, auf unendliche Entfernung adaptiertes Fernrohr mit der Vergrößerung V=f₃/f₂ darstellt.

(f₃ = Brennweite der Linse (3)
f₂ = Brennweite der Linse (2))

Die Linse (13) hat somit als Brennweite den negativen Wert der Brennweite der Linse (6), wenn der Abstand dieser beiden Linsen vernachlässigbar klein ist. Das Beobachterauge (8) kann über das Fernrohrsystem, gebildet von den Linsen (2), (3), (6) und (13), unter Zuhilfenahme der Linse (21) des operierten Auges (adaptiert auf Unendlich) die Netzhaut (22) beobachten.

Auf die Netzhaut (22) wird eine zur Messung der Ab bildungsschärfe geeignete Testkarte (15) folgender maßen scharf abgebildet:

Die von der Lichtquelle (14) beleuchtete Testkarte (15) steht bei normalsichtigem auf unendliche Ent fernung adaptiertem Auge in der rechten Brennebene (Fig. 1) des Objektivs (16). Mit Hilfe der zentralen elliptischen Spiegelfläche (23), der sonst optisch transparenten Glasplatte (18), werden die das Projektionsobjektiv (16) verlassenden Lichtstrahlen auf die Mitte der Augenlinse (21) gelenkt. Die Bohrung der Blende (17) wird so gewählt, daß die Lichtstrahlen vom Projektionsobjektiv (16) auf der Glasplatte (18) nur die Spiegelfläche (23) treffen können, dadurch ist die räumliche Trennung des Projektionsstrahlenganges und des Beobachtungs strahlenganges durch das Fernrohrsystem erreicht. Zwischen dem Spiegelelement (18) und der Augen linse (21) fallen die optischen Achsen des Pro jektionsstrahlenganges und des Fernrohrstrahlen ganges zusammen.

Unter den gegebenen Bedingungen erzeugt die Augen linse (21) eine Abbildung der Testkarte (15) auf der Netzhaut (22). Die Adaption des operierten Auges (20) auf unendliche Entfernung muß mit Hilfe von Medikamenten herbeigeführt werden.

Als Testkarte (15) eignen sich zur Messung der Abbildungsschärfe des Auges (20) alle Muster, die Strukturen im interessierenden Ortsfrequenzbereich enthalten, als besonders vorteilhaft erscheint bei dieser Anwendung z. B. ein Siemensstern.

Bei fehlsichtigem Auge (20) (Kurz- oder Weitsichtig keit) wird die Testkarte (15) geringfügig aus der Brennebene des Objektivs (16) verschoben, bis das Betrachterauge (8) ein scharfes Bild der Testkarte (15) auf der Netzhaut (22) feststellt.

Die Verschiebungsstrecke S der Testkarte (15) gegen die rechte Brennebene des Projektionsobjektivs (16) läßt sich an einer Meßskala ablesen. Bei ent sprechender Eichung kann an dieser Meßskala direkt die Brechkraft abgelesen werden, die zur Korrektur der Fehlsichtigkeit des Auges (20) erforderlich ist.

Höchster Bildkontrast für die beiden Beobachteraugen (8) und (9) wird erreicht, wenn die spektralen Filter (11) und (19) die gleiche spektrale Transmissions charakteristik haben, während die Filter (11) und (12) im Transmissionsbereich spektral nicht über lappen.

(z. B. Filter (11) und (19): Rotfilter
Filter (12) Blaufilter)

Es ist ferner vorteilhaft, wenn auf die Netzhaut (22) nicht nur die Testkarte projiziert wird, sondern zusätzlich eine um die Testkarte rotierende Markierung, deren Rotationswinkel abhängig von der Verschiebungsstrecke S ist.

Mit einer in Dioptrien geeichten Winkelskala in der Zwischenbildebene (7) kann dann der Beobachter mit seinem Auge (8) direkt aus dem Rotationswinkel der Markierung die Fehlsichtigkeit des Auges (20) messen. Mit einer weiteren Meßskala in der Zwischenbildebene (7) in radialer Richtung um die Bildmitte, geeicht in %-Sehschärfe, kann die Sehschärfe des Auges (20) direkt aus der Auflösungsgrenze des Siemenssterns abgelesen werden.

Wenn das Auge (20) Astigmatismusfehler hat, dann muß die Dioptrienkorrektur für beide Vorzugsrich tungen einzeln bestimmt werden. Die Position der Markierung liefert dabei noch die Achsenwinkel.

Es kann ferner von Vorteil sein, wenn für die beiden Betrachteraugen (8) und (9) unterschiedliche Ver größerungsfaktoren durch unterschiedliche Brenn weiten der Linsen (2) und (4) eingestellt sind, bei gleicher Brennweite der Linsen (3) und (5).

Die Anwendung des Verfahrens ist besonders vorteil haft bei folgenden Anwendungsfällen:

1. Während der Augenoperation ändern sich im operierten Auge die Abbildungsverhältnisse. Der Operateur kann dann durch operative Maßnahmen versuchen am Auge günstige Abbildungsverhältnisse einzustellen.
2. Implantation einer künstlichen Linse durch Injektion flüssiger Linsenersatzmaterialien in den leeren Kapselsack. Es kann dann unter gleich zeitiger Kontrolle der optischen Eigenschaften des Auges solange Flüssigkeit injiziert werden bis die gewünschte Sehschärfe und Normal- oder Fehlsichtigkeit erreicht ist.

Claims

1. Verfahren zur Beobachtung der Augenoberfläche und einer auf den Augenhintergrund (Netzhaut) projizierten Schärfetestkarte zur Bestimmung der Sehschärfe und Refraktion des Auges, dadurch gekennzeichnet, daß ein binokulares Beobachtungsinstrument verwendet wird, wobei das dem einen Okular (4) zugeordnete System, mit den Elementen (4), (5) und (6), ein Mikroskop vom Lupenfernrohrtyp darstellt, und der Beobachtung der Augenober fläche dient, während das dem anderen Okular (2) zugeordnete optische System, mit den Elementen (2), (7), (3), (6) und (13), ein Fernrohr darstellt und zur Beobachtung der durch die Augenlinse auf den Augenhintergrund projizierten Testkarte dient, wobei die Testkarte (15) mit einem Objektiv (16) über ein Spiegelelement (23) im Strahlengang des Fernrohrteils auf die Netzhaut (22) des Auges (20) projiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fernrohrteil des binokularen Beobach tungsinstrumentes durch ein Mikroskop vom Lupen fernrohrtyp, mit den Elementen (2), (3) und (6), mit vorgeschalteter Zerstreuungslinse (13) gebildet wird, wobei sich die Brechkraft der Lupe (6) und der Zerstreuungslinse (13) gegen einander aufheben, d. h. ein vor Eintritt in die Zerstreuungslinse (13) paralleles Bündel von Lichtstrahlen ist nach Durchlaufen der Zer streuungslinse (13) und der Lupe (6) wiederum ein paralleles Bündel von Lichtstrahlen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch spektrale Filterung des Lichtes mit dem Mikroskopteil die Augenoberfläche in einem anderen Spektralbereich beobachtet wird als der Augenhintergrund über den Fernrohrteil des binokularen Beobachtungsinstrumentes.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur scharfen Abbildung der Testkarte (15) auf der Netzhaut (22) eines fehlsichtigen Auges (20) der Abstand zwischen Testkarte (15) und Projektionsobjektiv (16) veränderbar ist, und dieser Abstand zur Bestimmung der Refraktion des Auges (20) an einer Skala abgelesen werden kann, oder auf der Netzhaut (22) zusätzlich zur Testkarte noch eine Markierung projiziert wird, deren Position den Abstand der Testkarte (15) vom Objektiv (16) markiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Projektionsstrahlengang der Testkarte (15) die Abmessungen des Spiegelelementes (23) und einer Blende (17) so gewählt sind, daß in der Ebene des Elementes (18) eine räumliche Trennung des Projektions- und des Beobachtungsstrahlen ganges gegeben ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Testkarte (15) von einer Lichtquelle (14) beleuchtet wird, die entweder ein thermischer Strahler oder ein Halbleiter Lumineszenz strahler oder eine Laserstrahlungsquelle ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Netzhaut (22) projizierte Test karte (15) ein Muster aus verschiedenen Orts frequenzen enthält, z. B. ein Siemensstern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenbildebene (7) des Fernrohr teils Skalierungen angebracht sind, so daß mit Hilfe des beobachteten Bildes der Testkarte (15) auf der Netzhaut (22) folgende Parameter direkt ablesbar sind:

a) maximale Sehschärfe des Auges über die maximal aufgelöste Ortsfrequenz.
b) Refraktion des Auges über die Position der Markierung für den Abstand zwischen Testkarte (15) und Projektionsobjektiv (16).
c) Astigmatismus des Auges über winkelabhängige Refraktion des Auges.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das binokulare Beobachtungsinstrument aus zwei Baugruppen besteht, wobei die eine Bau gruppe (1) aus einem herkömmlichen Operations mikroskop vom Lupenfernrohrtyp besteht, während die andere Baugruppe (10) als ein an das Mikroskop adaptierbares Vorsatzgerät ausgebildet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (10) gegen die Baugruppe (1) um 90° drehbar montiert ist, wobei für diese Drehbewegung die Rotationsachse senkrecht zur Linsenoberfläche durch die Mitte der Lupe (6) verläuft, und das binokulare Beobachtungs instrument nur in den beiden Endpositionen dieser 90° Drehbewegung benutzt wird, wobei in der einen Endposition das Gesamtsystem optisch wie eine Serienschaltung der Baugruppen (1) und (10) wirkt, während in der anderen Endposition das Gesamtsystem nur die Funktion der Baugruppe (1) erbringt, d. h. die Elemente (13), (11), (23), (18) und (12) sind aus dem Strahlengang entfernt und das Gesamtsystem verhält sich wie ein Operationsmikroskop vom Lupenfernrohrtyp.