NL8301049A

NL8301049A - Angiography appts. mapping blood flow through retina - photographs fluorescence of compound injected into blood stream

Info

Publication number: NL8301049A
Application number: NL8301049A
Authority: NL
Original assignee: Augustinus Victor Maria Consta
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1983-03-24
Publication date: 1984-10-16

Abstract

Conventional cameras for mapping retinal blood flow use a high pressure, 600 watt xenon discharge tube as a fluorescence exitation light source. A fluorescent compound is injected into the blood stream and the passage of the blood is recorded by taking 50 to 200 exposures per second of the fluorescence caused by the light source. The present camera uses an argon laser beam spread by optical means to form a 10 deg. cone of light. The monchromatic light has a wavelength of between 485 and 490 nanometres, which causes max. fluorescence in the most commonly used compound. Filters are used to ensure that only the lower frequency light caused by fluorescence reaches the photosensitive part of the camera.

Description

* ,* ' « LÏ.0.31272 1*, * 'LII.0.31272 1

Inrichting voor fluorescentie-angiografie.Fluorescence angiography device.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor fluorescen-tie-angiografie, voorzien van een lichtbron die telkens via een stelsel van lenzen en filter(s) een reeks van lichtflits*en uitzendt in de richting van het oog, terwijl het als gevolg van de daardoor veroor-5 zaakte fluorescentie van de in de retinale bloedvaten ingebrachte fluo-resceine optredende licht via een verder stelsel van lenzen en fil-ter(s) wordt geprojecteerd op een fotografisch materiaal.The invention relates to a device for fluorescence angiography, comprising a light source which emits a series of flashes of light * in the direction of the eye, through a system of lenses and filter (s), while, as a result of the thereby causing fluorescence of the fluorescent light introduced into the retinal blood vessels through a further system of lenses and filter (s) is projected onto a photographic material.

Dergelijke inrichtingen, bestemd voor onderoek van ogen, zijn op zichzelf bekend en bijvoorbeeld verkrijgbaar in de vorm van de zoge-10 naamde fundus-camera, geleverd door de West Duitse firma Carl Zeiss.Such devices, intended for eye examination, are known per se and are available, for example, in the form of the so-called fundus camera, supplied by the West German company Carl Zeiss.

Bij fluorescentie-angiografie gaat het om de studie van de retinale bloedstroming, waarbij enerzijds een fluorescerende stof (bijvoorbeeld fluoresceine) wordt ingebracht in de bloedbaan, terwijl anderzijds door middel van lichtflitsen, opgewekt in de inrichting met be-15 hulp van de genoemde lichtbron, deze fluorescerende stof tot fluoresceren wordt gebracht, waarna via het verdere lenzenstelsel telkens een foto van het betreffende deel van het oog wordt gemaakt.Fluorescence angiography involves the study of retinal blood flow, in which, on the one hand, a fluorescent substance (eg fluorescein) is introduced into the bloodstream, while on the other hand, by means of flashes of light, generated in the device with the aid of the said light source, this fluorescent substance is brought to fluoresce, after which a photograph of the relevant part of the eye is made via the further lens system.

Bij gebruik van de bekende inrichting treden er een aantal problemen op, die direct of indirect samenhangen met de aard van de toegepas-20 te lichtbron.When using the known device, a number of problems arise which are directly or indirectly related to the nature of the light source used.

In de bekende Inrichting wordt als lichtbron een hoge druk Xenon-flitslamp gebruikt met een vermogen van +600 W. Het spectrum van het door deze flitslamp uitgestraalde licht is relatief breed, terwijl anderzijds de toegepaste fluorescerende stoffen slechts reageren op licht 25 binnen een zeer beperkt golflengtegebied. Om een fotografisch beeld te vormen van alleen die structuren in het oog, die de fluoresceine bevatten (dat zijn voornamelijk de bloedvaten), worden twee filters (of groepen van filters) gebruikt. Het eerste filter (excitatiefilter) is ingebouwd in de optische weg van de lichtbron en laat bij benadering 30 alleen dat deel van het uitgezonden spectrum door, waarmee het fluoresceren van de fluoresceine wordt geactiveerd (het excitatie=licht). Het opfcf.ic/,e tweede filter (barrièrefilter) is ingebouwd in deTweg naar het fotografisch materiaal toe en laat bij benadering alleen licht door met een golflengte die langer is dan die van het excitatielicht. Het fluore-35 scentielicht heeft namelijk een golflengte die langer is dan die van het excitatielicht en kan door het barrierefilter het fotografiesch materiaal bereiken. Een excitatiefilter heeft echter enerzijds geen scherp begrensde doorlaatkarakteristiek en zal derhalve toch nog licht 8301049 « 2 doorlaten van golflengten waarop de fluorescerende stof niet of in mindere mate reageert, en zal anderzijds ook binnen de doorlaatband het doorgelaten licht in zekere mate verzwakken, zodat de sterkte van de lichtbron als geheel moet worden vergroot, hetgeen bijvoorbeeld weer 5 extra koelingsmaatregelen noodzakelijk kan maken. Dit licht vormt bovendien een niet of minder doelmatige lichtbelasting van het oog ten opzichte van licht van de juiste golflengte voor het activeren van de fluoresceine, waardoor het gevaar voor beschadiging van het oog door de lichtenergie relatief groter is.In the known device, a high-pressure Xenon flash lamp with a power of +600 W is used as the light source. The spectrum of the light emitted by this flash lamp is relatively wide, while on the other hand the fluorescent substances used react only to light within a very limited range. wavelength range. Two filters (or groups of filters) are used to form a photographic image of only those structures in the eye that contain the fluorescein (which are mainly the blood vessels). The first filter (excitation filter) is built into the optical path of the light source and transmits approximately only that part of the emitted spectrum, which activates the fluorescein of the fluorescein (the excitation = light). The second filter (barrier filter) is built into the path to the photographic material and transmits approximately only light with a wavelength longer than that of the excitation light. Namely, the fluorescent light has a wavelength longer than that of the excitation light and can reach the photographic material through the barrier filter. However, an excitation filter does not, on the one hand, have a sharply limited transmission characteristic and will therefore still transmit light 8301049 «2 of wavelengths at which the fluorescent substance does not react or to a lesser extent, and on the other hand it will at least weaken the transmitted light within the transmission band, so that the strength of the light source as a whole must be enlarged, which, for example, may necessitate additional cooling measures. Moreover, this light forms an ineffective or less efficient light load on the eye relative to light of the correct wavelength for activating the fluorescein, so that the risk of damage to the eye by the light energy is relatively greater.

10 Een verder nadeel is de beperkte snelheid waarmee de lichtflitsen elkaar kunnen opvolgen. In de fluorescentie-angiografie is men sterk geïnteresseerd in het bereiken van een hoge snelheid van bijvoorbeeld 50-200 flitsen per seconde, waarmee een dienovereenkomstig aantal foto's per seconde kan worden gemaakt. Een dergelijke snelheid is bij-15 voorbeeld van belang bij een nauwkeurige meting van de verplaatsing van het grensvlak tussen fluoresceine-houdend en niet-fluoresceine-houdend bloed. Snelle filmcamera's die geschikt zijn voor het nemen van een dergelijk aantal foto's per seconde, zijn normaal verkrijgbaar en functioneren geheel naar wens. Het besturen van de hogedruk xenon-flitslamp 20 met dergelijke snelheden levert echter tot nu toe ernstige problemen op, of blijkt afhankelijk van de gewenste snelheid geheel onmogelijk te zijn.10 A further disadvantage is the limited speed with which the flashes of light can follow each other. Fluorescence angiography is very interested in achieving a high speed of, for example, 50-200 flashes per second, which can be used to take a corresponding number of photos per second. Such a velocity is important, for example, in an accurate measurement of the displacement of the interface between fluorescein-containing and non-fluorescein-containing blood. Fast film cameras suitable for taking such a number of photos per second are normally available and function entirely as desired. However, control of the high-pressure xenon flash lamp 20 at such speeds has hitherto posed serious problems, or appears to be completely impossible depending on the desired speed.

De uitvinding heeft nu ten doel de nadelen van de bekende lichtbron op te heffen en een nieuwe lichtbron voor de inrichting te ver-25 schaffen waarmee het gewenste aantal foto's per seconde kan worden vervaardigd zonder de bovengenoemde nadelen.The invention now has for its object to obviate the drawbacks of the known light source and to provide a new light source for the device with which the desired number of photos per second can be produced without the above-mentioned drawbacks.

Aan deze doelstelling wordt voldaan doordat als lichtbron een laser wordt gebruikt. Door een laser wordt alleen licht uitgezonden op een zeer beperkt aantal golflengten. Ook als de intensiteit van het op 30 deze golflengten uitgezonden licht relatief hoog is, althans voldoende hoog om de fluoresceine voldoende te kunnen activeren, dan nog is de totale hoeveelheid energie die door de laser wordt uitgestraald relatief laag, in elk geval veel lager dan bij een Xenon-flitslamp. Er vanuit gaande, dat het fluoresceine reageert op licht met een golflengte 35 dat door de laser wordt uitgestraald kan dus de totale hoeveelheid lichtenergie ten opzichte van de bekende Xenon-flitslamp drastisch worden beperkt.This objective is met because a laser is used as the light source. A laser only emits light at a very limited number of wavelengths. Even if the intensity of the light emitted at these wavelengths is relatively high, at least high enough to be able to activate the fluorescein sufficiently, the total amount of energy emitted by the laser is still relatively low, in any case much lower than with a Xenon flash lamp. Assuming that the fluorescein responds to light of a wavelength 35 emitted by the laser, the total amount of light energy relative to the known Xenon flash lamp can therefore be drastically limited.

Doordat de laser licht uitstraalt op een duidelijk beperkt en streng afgegrensd aantal golflengten en daarom het grootste deel, zo 40 niet al het licht een activerende functie op het fluoresceine vervult, 8301049 3 is het verder in principe mogelijk om het optische bandfilter, dat bij de bekende inrichting noodzakelijk was, geheel te verwijderen waardoor de verzwakking, die bij de bekende inrichting ook binnen de doorlaat-band van dit filter optrad, wordt geëlimineerd.Because the laser emits light at a clearly limited and strictly delimited number of wavelengths and therefore the major part, if not all of the light, fulfills an activating function on the fluorescein, 8301049 3 it is further possible in principle to use the optical band filter, which is known device was necessary to remove completely, so that the attenuation, which also occurred within the pass band of this filter in the known device, is eliminated.

5 De meest toegepaste fluorescerende stof vertoont een sterke lumi nescentie indien ze wordt geactiveerd met licht van een golflengte in het gebied tussen 475-500 nm, in het bijzonder tussen 485-490 nm. In dat geval verdient het de voorkeur om een Argon-laser als lichtbron te gebruiken. Een Argon-laser zendt monochromatisch licht uit met de vol-10 gende golflengten: 476 nm, 488 nm, 496 nm, 501 nm, 515 nm. De intensiteit van het uitgestraalde licht is echter het sterkst voor de 488 nm fractie. Bij veel bekende Argon-lasers wordt ongeveer 60% van de totale lichtenergie uitgestraald op 488 nm.The most commonly used fluorescent exhibits strong luminescence when activated with light of a wavelength in the range between 475-500 nm, in particular between 485-490 nm. In that case, it is preferable to use an Argon laser as the light source. An Argon laser emits monochromatic light at the following wavelengths: 476 nm, 488 nm, 496 nm, 501 nm, 515 nm. However, the intensity of the emitted light is strongest for the 488 nm fraction. In many known Argon lasers, approximately 60% of the total light energy is radiated at 488 nm.

In plaats van een hoog vermogen xenon-flitslamp wordt derhalve 15 volgens de uitvinding een laserlichtbron van relatief veel lager vermo- ! gen toegepast, bij voorkeur een Argon-laser, met welke lichtbron in ' hoofdzaak licht wordt uitgezonden op die golflengte, waarop de fluorescerende stoffen sterk reageren, zodat nagenoeg de totale hoeveelheid j energie die in het oog terecht komt, ook daadwerkelijk activerend 20 werkt, terwijl tevens, vanwege de aanzienlijke beperking in de benodigde totale lichtenergie het optische bandfilter met al zijn nadelen uit de inrichting kan worden verwijderd.According to the invention, instead of a high-power xenon flash lamp, a laser light source of relatively much lower power is therefore used. gene, preferably an Argon laser, with which light source emits mainly light at that wavelength, to which the fluorescent substances react strongly, so that virtually the total amount of energy entering the eye actually acts as an activator, while also, because of the significant limitation in the total light energy required, the optical band filter can be removed from the device with all its drawbacks.

In veel laboratoria, oogziekenhuizen en andere instellingen waar de fluorescentie-angiografie wordt beoefend, is over het algemeen reeds 25 een laser, in veel gevallen een Argon-laser aanwezig voor andere doeleinden. In dat geval verdient het de voorkeur om de inrichting volgens de uitvinding zodanig uit te voeren dat het licht van de laser via een optische lichtgeleider in de fluorescentie-angiografie-inrichting wordt ingevoerd, waarbij het uit de optische lichtgeleider uittredende licht 30 via een sterk convergerende lens en een matglas wordt gericht op de eerste condensorlens van het genoemde stelsel van lenzen en filters.In many laboratories, eye hospitals and other institutions where fluorescence angiography is practiced, a laser, in many cases an Argon laser, is generally already present for other purposes. In that case it is preferable to design the device according to the invention in such a way that the light from the laser is introduced into the fluorescence angiography device via an optical light guide, the light exiting from the optical light guide via a highly converging lens and a frosted glass are directed to the first condenser lens of said system of lenses and filters.

Het uit de lichtgeleider uittredende licht zal over het algemeen een relatief kleine bundelhoek bezitten. De strek convergerende lens wordt nu gebruikt om deze bundelhoek te vergroten terwijl het matglas een 35 verstrooiing in de lichtbundel teweeg brengt zodanig dat geen last meer wordt ondervonden van eventuele interferentieverschijnselen die zouden kunnen ontstaan vanwege het coherente karakter van de laserlichtbundel.The light emerging from the light guide will generally have a relatively small beam angle. The stretch converging lens is now used to increase this beam angle while the focusing screen creates a scattering in the light beam such that it is no longer affected by any interference phenomena that may arise due to the coherent nature of the laser light beam.

De uitvinding zal in het volgende nader worden verklaard aan de 40 hand van de bijgaande figuren waarin een volgens de uitvinding gemodi- 8301049 Λ ζ; * 4 ficeerde fundus-camera voor fluorescentie-angiografie is geïllustreerd.The invention will be further elucidated hereinbelow with reference to the annexed figures, in which a modified according to the invention 8301049 ζ ζ; * 4 confirmed fundus camera for fluorescence angiography is illustrated.

Figuur 1 illustreert een bekende fundus-camera, die in overeenstemming met de uitvinding is gemodificeerd. Het laserlicht komt via de 5 optische lichtgeleider 17 terecht bij een bundel-verbindingssectie 21 die aan de hand van figuur 2 nog nader zal worden besproken. Vandaar wordt het licht uitgestraald in de richting van de condensorlenssamenstelling 20 die het licht bundelt in de richting van de glasplaat 3, die dienst doet als licht doorlatende spiegel. Het licht wordt door 10 deze glasplaat 3 doorgelaten in de richting van het filter 4, waarmee, de minder actieve spectraallijnen uit het spectrum van het laserlicht kunnen worden verwijderd. Dit filter is echter niet noodzakelijk. Via een diafragmastelsel 15, de lens 17, de spiegel 18, de lenzen 19 en 14 komt de lichtbundel terecht op de geperforeerde spiegel 5 vanwaar het 15 licht wordt gereflecteerd in de richting van de asferische lens 6, vanwaar het licht terecht komt in het oog 7. Op een geschikt tijdstip voorafgaande aan de eigenlijke exciterende belichting is fluoresceine geïnjecteerd in de bloedbaan en dit fluoresceine zal zich binnen een zekere tijd via de retinale bloedvaten verspreiden. Door nu met aange-20 paste en nauwkeurig bekende snelheid een reeks foto's van het oog te maken kan de verspreidingssnelheid van dit fluoresceine en daarmee de stromingssnelheid van het bloed in de betreffende vaten worden gemeten. Aan de hand van deze metingen kunnen dan vervolgens conclusies worden getrokken omtrent de aard en de ernst van eventuele oogafwijkingen.Figure 1 illustrates a known fundus camera that has been modified in accordance with the invention. The laser light arrives via the optical light guide 17 at a beam connecting section 21 which will be discussed in more detail with reference to Figure 2. Hence, the light is emitted in the direction of the condenser lens assembly 20 which bundles the light in the direction of the glass plate 3, which serves as a translucent mirror. The light is transmitted through this glass plate 3 in the direction of the filter 4, with which the less active spectral lines can be removed from the spectrum of the laser light. However, this filter is not necessary. Via a diaphragm system 15, the lens 17, the mirror 18, the lenses 19 and 14, the light beam arrives on the perforated mirror 5 from where the light is reflected in the direction of the aspherical lens 6, from where the light enters the eye 7. At an appropriate time prior to the actual exciting exposure, fluorescein has been injected into the bloodstream and this fluorescein will spread through the retinal blood vessels over time. By now taking a series of photos of the eye at an adjusted and accurately known speed, the spreading speed of this fluorescein and thus the flow speed of the blood in the respective vessels can be measured. Based on these measurements, conclusions can then be drawn about the nature and severity of any eye abnormalities.

25 Het in de bloedbaan aanwezige fluoresceine wordt door het licht geactiveerd en zal gaan fluoresceren. Het door het oog uitgestraalde licht wordt via de lens 6 gericht op de opening in de spiegel 5 en komt daarna via de correctielenzen 8 en de astigmatisme-compensator 9 terecht op een lenzenstelsel 10 waarmee het licht door het barrièrefilter 30 16 wordt gericht op de fotografische plaat 12. Tijdens het nemen van de reeks foto's bevindt de spiegel 11 zich in de neergeklapte toestand. Indien de spiegel zich bevindt in de met getrokken lijnen getoonde toestand dan wordt het licht vanaf het oog omhoog gestraald en via het oculairplaatje 13, de spiegel 22 en het lenzenstelsel 23 geprojecteerd 35 op het oog van de waarnemer die daarmee de mogelijkheid heeft om de camera in te stellen.The fluorescein present in the bloodstream is activated by the light and will start to fluoresce. The light emitted by the eye is directed via the lens 6 to the opening in the mirror 5 and then, via the correction lenses 8 and the astigmatism compensator 9, it hits a lens system 10 with which the light is directed through the barrier filter 16 to the photographic plate 12. During the series of photos, the mirror 11 is in the folded-down position. If the mirror is in the condition shown with solid lines, the light is radiated upwards from the eye and is projected via the eyepiece plate 13, the mirror 22 and the lens system 23 onto the eye of the observer, who has the opportunity to view the camera. configure.

Voor insteldoeleinden is verder nog de normale gloeilamp 2 aanwezig, vanwaar licht via het lenzenstelsel 24 wordt gericht op de bundel-splitser 3 die het licht van deze gloeilamp reflecteert in de richting 40 van de diafragma's 15 vanwaar het langs de reeds beschreven weg terecht 8301049 > * • 5 komt in het oog 7.For adjustment purposes, the normal incandescent lamp 2 is furthermore provided, from where light is directed via the lens system 24 to the beam splitter 3, which reflects the light of this incandescent lamp in the direction 40 of the diaphragms 15, from where it is directed 8301049> * • 5 catches the eye 7.

In figuur 2 is, zij het zeer schematisch, in meer detail aangegeven op welke wijze het laserlicht in de inrichting binnenkomt. Het laserlicht wordt aangevoerd via de optische lichtgeleider 17. Aan het 5 recht afgesneden uiteinde daarvan zal het licht uittreden met een bun-delhoek van ongeveer 10° en geprojecteerd worden op een lensje 24, dat in een praktische uitvoeringsvorm een sterkte had van +300 D. Achter dit lensje bevindt zich een matglas 25, bij voorkeur van een type waarin alleen lichtverstrooiing optreedt en zo min mogelijk absorptie.Figure 2 shows, although very schematically, in more detail how the laser light enters the device. The laser light is supplied via the optical light guide 17. At its straight cut end, the light will exit at a beam angle of approximately 10 ° and be projected on a lens 24, which in a practical embodiment had a strength of + 300 D Behind this lens is a frosted glass 25, preferably of a type in which only light scattering occurs and as little absorption as possible.

10 Achter dit matglas bevindt zich de lens 20' die deel uitmaakt van de al besproken condensorlenssamenstelling 20.Behind this focusing screen is the lens 20 'which is part of the condenser lens assembly 20 already discussed.

Alhoewel de uit de stand der techniek bekende Xenon lichtbron lichtflitsen uitzendt kan de volgens de uitvinding toegepaste laser-lichtbron zowel continue licht uitstralen maar ook worden gebruikt in 15 een modus waarin lichtflitsen weorden opgewekt. In het laatste geval wordt de belasting van het oog nog verder gereduceerd. De laser kan daartoe electronisch worden gestuurd. Een eenvoudige configuratie wordt echter verkregen als in de optische weg van het laserlicht een sluiter wordt geplaatst die gesynchroniseerd is met de sluiter van de fotogra-20 fische camera.Although the Xenon light source known from the prior art emits light flashes, the laser light source used according to the invention can both emit continuous light but can also be used in a mode in which light flashes are generated. In the latter case, the load on the eye is further reduced. The laser can be electronically controlled for this. However, a simple configuration is obtained if a shutter synchronized with the shutter of the photographic camera is placed in the optical path of the laser light.

” Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de geïllustreerde uitvoeringsvorm maar dat ook andere uitvoeringsvormen en modificaties daarvan binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn.It will be clear that the invention is not limited to the illustrated embodiment, but that other embodiments and modifications thereof are also possible within the scope of the invention.

| ' j 8301049| 8301049

Claims

1. A fluorescence angiography device comprising a light source which in each case emits light towards the eye through a system of lenses and filters, while the fluorescence of the fluorescein introduced into the eye vessels as a result of the fluorescence caused thereby. a further system of lenses is projected onto a photographic material, characterized in that a laser is used as the light source.

The device of claim 1, wherein the fluorescein introduced into the eye vessels exhibits strong luminescence upon activation with light having a wavelength in the range of 475-500 nm, preferably in the range of 485-490 nm, with the characterized in that an Argon laser is used as the light source.

3. Device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the light from the laser is introduced into the device via an optical light guide, wherein the light emerging from the optical light guide is directed via a lens and a frosted glass onto the first condenser lens of said system of lenses and filters.

4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the total amount and the topographic spread of the light energy emitted by the laser is limited to an apparently harmless value / degree. ************* --------- --------------------—— 8301049