DE60132510T2 - Vorrichtung zur Messung der Topographie von beiden Oberflächen der Kornea und ihrer Dicke - Google Patents

Description

• Gebiet des betreffenden Fachbereichs
• Die Erfindung betrifft ein System, das die Topographie von beiden Kornealoberflächen sowie die Kornealdicke von menschlichen Augen misst. Durch einen kollimierten bzw. parallel ausgerichteten Lichtstrahl, nämlich einen Laserstrahl, ausgedehnt in einer Fächerform, der die Kornea beleuchtet und mit einer Bewegung bereitgestellt ist, um die gesamte Oberfläche der Kornea zu scannen bzw. abzutasten. Es umfasst ferner eine oder mehrere Kameras, die die Bilder des gestreuten Lichts gemäß einem Beobachtungswinkel sammeln, der unterschiedlich vom Fächer-ausgedehnten Strahleinfallwinkel ist.
• Stand der Technik
• Die Messung der Kornealtopographie ist von entscheidender Wichtigkeit für jegliche chirurgische Behandlung, die in den Augen vorgenommen wird. Insbesondere kann die Laser-Ablation oder die Keratotomie nur durchgeführt werden, wenn die exakte Form der Kornea bekannt ist. Die Kontaktlinsenanpassung benötigt in vielen Fällen ebenfalls die vorherige Kenntnis der Topographie der Kornea, nämlich bei Korneas mit unregelmäßigen Astigmatismen oder Keratokonus.
• Es gibt mehrere kommerzielle Ausrüstungen, die Kornealtopographiemessungen durchführen, in den meisten Fällen basierend auf einem Prinzip, das als Placido-Scheibe bekannt ist.
• Abgesehen von der äußeren Oberflächentopographie ist das Wissen der Korneadicke in jedem Punkt und folglich die Topographie der inneren Oberfläche etwas, das die Chirurgen, die Ophthalmologen und Optometristen sich wünschen und selten in der Lage sind, zu wissen. Die Dicke der Kornea wird gewöhnlich durch Ultraschall-Pachymetrie gemessen, die nicht in der Lage ist, eine vollständige Abbildung bzw. Karte ihrer Dicke in jedem Punkt zu erstellen. Es gibt andere Pachymeter-Verfahren von geringerer Verwendung und mit ernsten Beschränkungen. Die vollständige Topographieabbildung bzw. -karte von beiden Kornealoberflächen kann gegenwärtig mit einer Ausrüstung erhalten werden, die von der Firma Orbtec hergestellt wird, die kommerziell als Orbscan bekannt ist. In dieser Ausrüstung wird die Kornea mit dem Licht von einer Spaltlampe beleuchtet und mittels einer Kamera beobachtet, die einen Winkel mit der Beleuchtungsrichtung ausmacht; der Spalt ist Gegenstand einer Translationsbewegung, die das Abtasten der gesamten Kornea durch den Beleuchtungsstreifen erlaubt, der auf die Oberfläche der Kornea projiziert wird.
• Unter den bekannten Vorrichtungen sollte das Dokument EP0630107 betont werden, das ein ophthalmologisches Instrument für das vorangehende Segment der Augen betrifft.
• In einer kurzen Beschreibung ermöglicht diese Erfindung die folgenden Verfahren: Beleuchten eines Abschnitts der ausgewählten Kornea, Versetzen des Spalts durch die Kornea und Erzeugen von Tyndall-Strahl-Trajektorien und auf diese Weise Erlauben der Bewerkstelligung der Analyse der optischen Dichte der Kornea und der Dicke der Kornea. Diese Verfahren werden durch eine Reihe von Fernsehbildern des optischen Schnitts der Hornhaut durchgeführt, die mittels eines Projektors erzeugt werden, der mehrere digital codierte Spalte aufweist. Diese Bilder werden dann einer Digitalanalyse unterzogen.
• Darstellung der Erfindung
• Mit diesem Verfahren der Messung der Topographie von beiden Oberflächen der Kornea beleuchtet ein kollimierter Lichtstrahl oder ein Laserstrahl die Kornea durch eine kleine zylindrische Linse, die eine Ausdehnung des Strahls mit der Form eines Fächers bereitstellt und ein extrem kompaktes und flexibles System im Vergleich zu den herkömmlicheren Spaltbeleuchtungssystemen erlaubt; abgesehen davon erlaubt es auch eine Rotationsbewegung des Lichtfächers, wobei eine Rotationsabtastung der Kornea durchgeführt wird, was die mechanische Konstruktion vereinfacht und die Probleme verringert, die beim Verarbeiten der von den Beobachtungskameras erworbenen Daten vorgefunden werden.
• Vorteile der Erfindung
• Dieses Verfahren präsentiert Vorteile bezüglich aller Verfahren, die nur die äußere Oberflächentopographie messen, da es auch die Topographie der inneren Oberfläche und vor allem ihre Dicke liefert. Verglichen mit dem Spalttransversalabtastverfahren, das von Orbscan verwendet wird, erlaubt es die Konstruktion einer viel kompakteren, ökonomisch herzustellenden und vorhersehbar zuverlässigeren Ausrüstung. Es erlaubt ferner die Konstruktion einer Vorrichtung, die mechanisch ausgewogener ist, aufgrund der Verwendung von Rotationsbewegung anstatt der Transversalabtastbewegung. Andererseits erlaubt die Rotationsbewegung des Lichtstrahls eine viel schnellere Abtastung als die Transversalbewegung des früheren Verfahrens, wobei es folglich erlaubt wird, dass eine Augenbewegung während des Abtastens ignoriert wird.
• Beschreibung eines Verfahrens zur Umsetzung der Erfindung
• 1 stellt schematisch eine mögliche Ausführung der Erfindung dar. Der Laser (1) emittiert einen Lichtstrahl, der in einer Fächerform (5) durch die schmale zylindrische Linse (4) ausgedehnt wird. Der Fächer-ausgedehnte Strahl (5) fällt auf die Kornea (6) und das gestreute bzw. diffundierte Licht wird von zwei Kameras (2 und 3) beobachtet. Die Beobachtungsebenen der Kameras (2 und 3), definiert als die Ebenen, die die Beobachtungsrichtungen und die Einfallrichtung enthalten, machen einen Winkel von 90° dazwischen aus.
• Die zylindrische Linse (4) weist eine Rotationsbewegung um die Laserachse (1) auf, was es dem Fächer-ausgedehnten Strahl (5) erlaubt, um sich selbst zu rotieren, wobei aufeinander folgende Schnittebenen der Kornea (6) definiert werden, die alle durch das Zentrum passieren.
• Der Fächer-ausgedehnte Strahl (5) wird, wenn er auf die Kornea (6) fällt, durch ihre beiden Oberflächen und, mit einer viel geringeren Intensität, durch die Korneadicke selbst, gestreut. Auf diese Weise erfassen beide Kameras (2 und 3) Bilder, die typisch für Spaltlampen sind, charakterisiert durch zwei leuchtende Bögen und einen dunkleren Bereich zwischen ihnen. Dieses Bild ist identisch zu dem, was bei der normalen Beobachtung des Auges mit dem als Spaltlampe bekannten Instrument erhalten wird.
• Das Bild in jeder der Kameras (2 und 3) erscheint verzerrt, wenn die Ebene des Kornealschnitts (6), definiert durch den Fächer-ausgedehnten Strahl (5), schräg bezüglich der Beobachtungsrichtung ist. Nur in jenen Fällen, wenn die Schnittebene normal zur Beobachtungsrichtung von einer der Kameras (2 und 3) ist, weist diese Kamera ein nicht verzerrtes Bild auf, während das Bild der anderen Kamera auf ein kleines leuchtendes Segment reduziert ist. Die Vereinigung der Bilder von beiden Kameras (2 und 3) weist all die Informationen auf, die notwendig sind, um ein nicht verzerrtes Bild bezüglich jeder beliebigen Schnittebene zu rekonstruieren, als ob eine tatsächlich rotierende Kamera vorliegen würde.
• Beide Kameras sind mit einer Bilderfassungs- und Verarbeitungsausrüstung verbunden, nicht dargestellt, die für das Entfernen der Verzerrung von den Bildern verantwortlich ist. Dieselbe Ausrüstung verarbeitet die nicht verzerrten Bilder, um Profile von beiden Kornealoberflächen zu extrahieren, die mit aufeinander folgenden Schnittebenen übereinstimmen, und kombinieren diese, um die topographische Karte beider Oberflächen zu bilden. Gleichzeitig bewertet die Verarbeitungsausrüstung die dicke Karte der Kornea.

Claims (4)

1. Meßsystem der Topographie beider Hornhautoberflächen und der Hornhautdicke (6), dadurch gekennzeichnet dass es aus einem Beleuchtungssystem besteht wo ein Laser- (1) oder ein anderer kollimierter Lichtstrahl und eine zylindrische Linse (4) verwendet werden um einen beleuchtenden Strahl zu erzeugen der sich in Form eines Fächers (5) ausdehnt, wobei die rotierfähige zylindrische Linse (4) die Ebene des ausgedehnten Strahls (5) zum Rotieren bringt, sowie aus mindestens einer Beobachtungskamera die das Licht des von den Hornhautoberflächen diffundiertes, ausgedehntes Lichtstrahls beobachtet, wobei die Beobachtungsrichtung der Kamera(s) verschieden von der Richtung des Lichtstrahls ist, und auch aus einem System für die Aufnahme und Bearbeitung des Bildes.
2. Meßsystem der Topographie beider Hornhautoberflächen und der Hornhautdicke (6), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass es zwei Kameras benutzt die auf den Beobachtungsebenen in einem 90° bildenden Winkel gelagert sind, wobei die Bilder der zwei Kameras kombiniert werden und dadurch die Wiederherstellung eines nicht verzerrten Bildes der Hornhaut erlauben, genau so wie man es erhalten würde mit einer Kamera auf einer Ebene die normal zur Ebene des ausgedehnten Strahles (5) gelagert wäre.
3. Meßsystem der Topographie beider Hornhautoberflächen und der Hornhautdicke (6), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass es die Wiederherstellung der Topographie beider Hornhautoberflächen und der Hornhautdicke (6) erlaubt durch das Bearbeiten einer Reihenfolge von Bildern die durch das Rotieren der zylindrischen Linse (4) erhalten worden sind.
4. Meßsystem der Topographie beider Hornhautoberflächen und der Hornhautdicke (6), nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Einrichtung für die Aufnahme und die Bearbeitung der Bilder der zwei Kameras, wobei diese Einrichtung verantwortlich ist für die Erzeugung von nicht verzerrten Bildern und für die Bearbeitung dieser nicht verzerrten Bilder, so dass man die Profile beider Hornhautoberflächen entsprechend den aufeinanderfolgenden Schnittebenen erhaltet und durch das Kombinieren derselben die topographische Karte beider Oberflächen darstellen kann.