RU2040203C1

RU2040203C1 - Device for measuring lenticular opacity

Info

Publication number: RU2040203C1
Authority: RU
Inventors: О.В. Андреева; А.А. Львов; Л.И. Фрисман
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has two dispersed radiation systems 6 and 7 disposed symmetrically relative to radiation source 1 and transducer 16 measuring cornea position relative to the source axis. Receiving system outputs are connected to information inputs of commutator 14 connected to recording device 15. Depending on the sign of the signal coming from transducer 16, commutator 14 connects an output of that receiving system, which is free of influence of the flashes reflected by cornea and screening effects, to recording device input. EFFECT: enhanced accuracy in quantitative evaluation of lenticular opacity; wider zone in lens accessible for examination. 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для количественной оценки мутности сред переднего отдела и хрусталика глаза при объективной диагностике заболеваний, исследовании динамики помутнения глазных сред, биохимических исследованиях. The invention relates to medical equipment and can be used to quantify the turbidity of the anterior media and the lens of the eye with objective diagnosis of diseases, the study of the dynamics of opacification of the ocular media, biochemical studies.

Известные устройства для определения мутности хрусталика содержат по крайней мере один источник оптического излучения, обеспечивающий засветку хрусталика направленным (реже рассеянным) излучением и визуально-фотографическое или фотоэлектрическое устройство для приема и анализа излучения рассеянного или стимулированного в исследуемых средах глаза [1]
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство [2] содержащее источник оптического излучения, направляемого в хрусталик, по крайней мере вдоль одного направления, систему приема рассеянного излучения, ось которой пересекается с осью источника в исследуемой зоне хрусталика, состоящую из объектива, фотоприемника и схемы обработки, и микроЭВМ в качестве регистрирующего устройства. Усредненная величина сигнала, снимаемого с приемника, служит показателем степени помутнения.Known devices for determining the turbidity of the lens contain at least one source of optical radiation, providing illumination of the lens with directed (less often scattered) radiation and a visual-photographic or photoelectric device for receiving and analyzing the radiation of the eye scattered or stimulated in the studied media [1]
Closest to the invention in technical essence is a device [2] containing a source of optical radiation directed into the lens, at least along one direction, a system for receiving scattered radiation, the axis of which intersects with the axis of the source in the studied area of the lens, consisting of a lens, a photodetector, and processing circuits, and microcomputers as a recording device. The average value of the signal taken from the receiver is an indicator of the degree of turbidity.

Будучи весьма эффективным средством измерения мутности хрусталика, известное устройство обеспечивает достоверные измерения только в ограниченной зоне вблизи оптической оси глаза и в той части хрусталика, которая расположена в стороне, противоположной системе приема. В значительной части хрусталика, доступной для наблюдения, измерения невозможны или недостоверны из-за помех, обусловленных роговичными бликами, или экранировки объектива приемной системы зрачком глаза. Being a very effective means of measuring the lens turbidity, the known device provides reliable measurements only in a limited area near the optical axis of the eye and in that part of the lens that is located on the side opposite to the reception system. In a significant part of the lens accessible for observation, measurements are impossible or unreliable due to interference due to corneal glare, or screening of the lens of the receiving system by the pupil of the eye.

Цель изобретения повышение помехозащищенности устройства и расширение исследуемой зоны хрусталика. The purpose of the invention is to increase the noise immunity of the device and the expansion of the studied area of the lens.

Цель достигается тем, что в известное устройство для измерения помутнения хрусталика глаза, содержащее источник оптического излучения с оптической системой, систему приема рассеянного излучения, которая состоит из объектива, фотоприемника, оптически сопряженного с точкой пересечения осей источника и системы приема, и схемы обработки, регистрирующее устройство, фиксационную точку, расположенную в фокусе офтальмологического объектива, и систему наблюдения, предметная плоскость которой совмещена с точкой пересечения осей источника и системы приема, введены дополнительная система приема рассеянного излучения, расположенная симметрично первой относительно оси источника излучения, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам систем приема, а выход соединен со входом регистрирующего устройства, и датчик положения роговицы, содержащий фотоприемник, оптически сопряженный с предметной плоскостью системы наблюдения, и схему сравнения, вход которой подключен к чувствительным элементам фотоприемника, а выход соединен с управляющим входом коммутатора. The goal is achieved by the fact that in the known device for measuring the opacification of the lens of the eye, containing a source of optical radiation with an optical system, a system for receiving scattered radiation, which consists of a lens, a photodetector optically coupled to the point of intersection of the axes of the source and the receiving system, and a processing circuit recording a device, a fixation point located at the focus of the ophthalmic lens, and a surveillance system whose subject plane is aligned with the point of intersection of the source axes and reception systems, an additional system for receiving scattered radiation, located symmetrically first relative to the axis of the radiation source, a switch, information inputs of which are connected to the outputs of the reception systems, and the output is connected to the input of the recording device, and a corneal position sensor containing a photodetector optically paired with the subject plane, are introduced surveillance system, and a comparison circuit, the input of which is connected to the sensitive elements of the photodetector, and the output is connected to the control input of the switch.

Расположение двух систем приема симметрично оси источника излучения практически исключает их одновременную засветку роговичными бликами и (или) экранировку зрачком глаза. В сочетании с коммутатором, управляемым датчиком положения роговицы, это позволяет автоматически подключать к регистрирующему устройству ту систему приема, в сторону которой смещена ось роговицы в момент измерения. Так как из двух систем приема рассеянного излучения эта система наименее подвержена воздействию помех и экранировок, обеспечивается надежное измерение в пределах всей доступной наблюдению области хрусталика. The location of the two reception systems symmetrical to the axis of the radiation source virtually eliminates their simultaneous exposure to corneal reflections and (or) screening by the pupil of the eye. In combination with a switch controlled by a corneal position sensor, this allows you to automatically connect to the recording device the receiving system toward which the cornea axis is offset at the time of measurement. Since of the two systems for receiving scattered radiation, this system is the least susceptible to interference and shielding, reliable measurement is provided within the entire observable area of the lens.

Неизвестны технические решения, в которых в данной совокупности признаков проявляются указанные свойства, что позволяет считать, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "Существенные отличия". There are no technical solutions in which these properties appear in a given set of features, which allows us to assume that the proposed technical solution meets the criterion of "Significant differences".

На фиг. 1 показана схема устройства для измерения мутности хрусталика; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 пример конструктивного выполнения устройства; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 положение индикатрисы излучения, отраженного роговицей, при исследовании осевой (а) и внеосевой (б) зон хрусталика. In FIG. 1 shows a diagram of a device for measuring lens haze; in FIG. 2, view A in FIG. 1; in FIG. 3 example of a structural embodiment of the device; in FIG. 4 a section BB in FIG. 3; in FIG. 5 the position of the indicatrix of radiation reflected by the cornea in the study of axial (a) and off-axis (b) zones of the lens.

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, подключенный к модулятору 2, диафрагму 3, ограничивающую диаметр пучка (если это необходимо) и офтальмологический объектив 4. В фокусе объектива 4 размещена фиксационная точка 5. Оси систем 6 и 7 приема рассеянного излучения симметричны оси источника 1 и составляют с ней угол от 0 до 90^о, преимущественно 15-25^о. Системы 6 и 7 идентичны и включают соответственно объективы 8 и 9, фотоприемники 10 и 11 и схемы 12 и 13 обработки сигнала, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора 14. Выход коммутатора подключен к входу регистрирующего устройства 15, выход которого является выходом прибора. К управляющему входу коммутатора подключен выход датчика положения роговицы 16. Датчик 16 состоит из фотоприемника 17 и схемы сравнения 18. Фотоприемник 17 содержит по крайней мере два чувствительных элемента А и В, подключенных к схеме сравнения 18. Оптические оси датчика 16 и системы 19 наблюдения совпадают в пространстве предметов с осью источника излучения 1. Предметная плоскость системы наблюдения оптически совмещена с точкой пересечения осей систем приема 6 и 7 точкой 20. С этой же точкой оптически сопряжена плоскость чувствительных элементов фотоприемника 17. Хрусталик и роговица исследуемого глаза обозначены цифрами 21 и 22 соответственно. Изображение фиксационной точки 5 на площадке приемника 17 показано пунктирной линией (фиг. 2).The device contains an optical radiation source 1 connected to a modulator 2, an aperture 3, limiting the beam diameter (if necessary), and an ophthalmic lens 4. A fixation point 5 is placed in the focus of the lens 4. The axes of the scattered radiation receiving systems 6 and 7 are symmetrical to the axis of the source 1 and make an angle with it from 0 to 90 ^about , mainly 15-25 ^about . Systems 6 and 7 are identical and include lenses 8 and 9, photodetectors 10 and 11, and signal processing circuits 12 and 13, the outputs of which are connected to the information inputs of the switch 14. The output of the switch is connected to the input of the recording device 15, the output of which is the output of the device. The output of the corneal position sensor 16 is connected to the control input of the switch. The sensor 16 consists of a photodetector 17 and a comparison circuit 18. The photodetector 17 contains at least two sensing elements A and B connected to the comparison circuit 18. The optical axes of the sensor 16 and the observation system 19 are the same in the space of objects with the axis of the radiation source 1. The subject plane of the observation system is optically aligned with the point of intersection of the axes of the receiving systems 6 and 7 with point 20. The plane of sensitive elements is optically paired with the same point in the photodetector 17. The lens and cornea of the examined eye are indicated by the numbers 21 and 22, respectively. The image of the fixation point 5 on the site of the receiver 17 is shown by a dashed line (Fig. 2).

Источником излучения 1 служит излучающий диод АЛ-147Т ( ≈ 870 нм). Модуляция излучения диода с частотой 1 кГц производится непосредственно прямым импульсным током. Оптическими элементами 23 и 24 и объективом 4 излучение источника 1 направляется вдоль оси прибора. Диаметр пучка в области хрусталика составляет 1-1,5 мм. Системы приема рассеянного излучения расположены симметрично оси прибора в плоскости чертежа. Угол между осью устройства (осью источника в пространстве предметов) и осями систем приема менее 90^о, преимущественно 15-20^о. Уменьшение этого угла способствует увеличению глубины просматриваемой зоны хрусталика при суженном зрачке, но одновременно повышает опасность засветки систем приема роговичными бликами. В предлагаемой конструкции, где обеспечен автоматический выбор наиболее помехозащищенной системы приема из двух систем, принимающих рассеянное излучение, диапазон 15-25^оС является оптимальным.The radiation source 1 is a radiating diode AL-147T (≈ 870 nm). Modulation of the radiation of the diode with a frequency of 1 kHz is performed directly by direct pulse current. Optical elements 23 and 24 and the lens 4, the radiation of the source 1 is directed along the axis of the device. The diameter of the beam in the lens area is 1-1.5 mm. Scattered radiation receiving systems are located symmetrically to the axis of the device in the plane of the drawing. The angle between the axis of the device (the axis of the source in the space of objects) and the axes of the receiving systems is less than 90 ^about , mainly 15-20 ^about . Reducing this angle helps to increase the depth of the viewing area of the lens with a narrowed pupil, but at the same time increases the risk of exposure to reception systems with corneal glare. The proposed structure is provided wherein the automatic selection of the most noise-receiving system of the two systems receiving the scattered radiation, the range of 15-25 ^{° C} is optimal.

Объективы 8 и 9 систем приема двухлинзовые с оптическими фильтрами для уменьшения фоновой засветки фотоприемников. Прием рассеянного излучения производится высокочувствительными кремниевыми фотодиодами типа ФД302. Усиление и фильтрация электрических сигналов с фотоприемников 10 и 11 производится соответственно схемами 12 и 13 обработки, построенными на основе операционных усилителей типа КР544УД1А и 140УД20. Чувствительность систем приема является достаточной для регистрации возрастных помутнений хрусталика практически здоровых пациентов. Lenses 8 and 9 of the two-lens receiving systems with optical filters to reduce the background illumination of photodetectors. Reception of scattered radiation is carried out by highly sensitive silicon photodiodes type FD302. Amplification and filtering of electrical signals from photodetectors 10 and 11 is carried out, respectively, by processing circuits 12 and 13, built on the basis of operational amplifiers of the KR544UD1A and 140UD20 type. The sensitivity of the reception systems is sufficient to record age-related lens opacities in healthy patients.

Фиксационной точкой 5 служит светодиод АЛ102 (690 нм), установленный в фокусе оптической системы, образованной объективом 4, призмой 25, и объективом системы наблюдения 19. Использование в системе наблюдения 19 электронно-оптического преобразователя или ТВ системы ИК-диапазона позволяет производить измерения без медикаментозного расширения зрачка, а также вести наблюдения в ретроиллюминационном освещении. Плоскость фотокатода ЭОП оптически сопряжена с точкой пересечения осей 20. The fixation point 5 is the AL102 LED (690 nm) installed in the focus of the optical system formed by lens 4, prism 25, and the lens of the surveillance system 19. Using the electron-optical converter or TV system of the IR range in the monitoring system 19 allows measurements to be made without medication pupil dilations, as well as conducting observations in retro illumination lighting. The plane of the photocathode of the image intensifier tube is optically coupled to the point of intersection of the axes 20.

Для контроля уровня выходного оптического сигнала служит кремниевый фотодиод 26 (типа ФД24К). To control the level of the output optical signal, a silicon photodiode 26 (type FD24K) is used.

Оптическая часть датчика 16 положения включает объектив 4, призму-куб 25, а также линзовые компоненты 24 и 27. Приемником излучения 17 является двухплощадочный кремниевый фотодиод ФД301. Выходы чувствительных элементов А и В приемника 17 через двухканальный предусилитель (не показан) подключены к входу схемы 18 сравнения, выполненной на базе операционного усилителя КР544УД1 по стандартной схеме параллельного сумматора. Сигнал на выходе схемы 18 пропорционален разности сигналов на выходе чувствительных элементов приемника 17. Коммутатор 14 содержит компаратор 28 типа 521СА3 и аналоговый ключ 29 типа КР590КН5. Непосредственное формирование сигналов переключения ключа 25 производится с помощью одной ячейки И (блок 30) типа КР155ЛИ1 и одной ячейки И-НЕ (блок 31) типа КР155ЛА3. Через ключ 29 выходы систем 6 или 7 приема или могут быть подключены к входу регистрирующего устройства 15. Последнее выполнено на базе стандартного АЦП с цифробуквенным индикатором. Оптимальным является использование микропроцессорного устройства с цифровым дисплеем. В этом случае коммутация выходов систем 6 и 7 по сигналам датчика 16 легко обеспечивается программными средствами. The optical part of the position sensor 16 includes a lens 4, a prism-cube 25, and also lens components 24 and 27. The radiation receiver 17 is a two-site silicon photodiode FD301. The outputs of the sensing elements A and B of the receiver 17 through a two-channel preamplifier (not shown) are connected to the input of the comparison circuit 18, based on the operational amplifier KR544UD1 according to the standard parallel adder circuit. The signal at the output of circuit 18 is proportional to the difference of the signals at the output of the sensitive elements of the receiver 17. The switch 14 contains a comparator 28 of type 521CA3 and an analog switch 29 of type KR590KN5. The direct generation of switching signals of the key 25 is performed using one cell And (block 30) of the type KP155LI1 and one cell AND-NOT (block 31) of the type KP155LA3. Through the key 29, the outputs of the reception systems 6 or 7 or can be connected to the input of the recording device 15. The latter is based on a standard ADC with an alphanumeric indicator. Optimal is the use of a microprocessor device with a digital display. In this case, the switching outputs of the systems 6 and 7 by the signals of the sensor 16 is easily provided by software.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перемещая корпус 32, установленный на столике, аналогичном столу щелевой лампы, в поперечном и продольном направлениях, оператор наводит ось устройства в исследуемую зону хрусталика, изображение которой он наблюдает в окуляр системы 19. При этом пациент наблюдает фиксационную точку 5. Изображение фиксационной точки после отражения от роговицы 22 формируется объективом 4 и оптическими элементами 25, 24 и 27 на площадке приемника 17 в виде светового пятна (показано пунктирной линией). Пусть ось роговицы смещена от оси устройства в сторону системы 6, тогда световое пятно на приемнике 17 будет смещено в сторону элемента А. После нажатия кнопки Старт сигналы с площадок А и В приемника 17 поступают на схему сравнения 18, где производится их алгебраическое вычитание и формируется электрический сигнал, пропоpциональный смещению изображения фиксационной точки. Таким образом, на выходе схемы 18 формируется сигнал U_A-U_B >0. Если этот сигнал превышает опорное напряжение компаратора 28, то на выходе компаратора устанавливается напряжение, соответствующее логической 1. Поскольку на одном из входов ячеек 30 и 13 постоянно установлено напряжение, соответствующее логической 1, то на выходе ячейки И установится потенциал, соответствующий 1, а на выходе ячейки И-НЕ 0. При этом аналоговый ключ 29 замыкает выход системы 6 приема на вход регистрирующего устройства 15. Именно эта система приема находится в наиболее благоприятном положении относительно исследуемой зоны хрусталика. Вслед за срабатыванием коммутатора 14 включается источник 1 излучения на время 0,1-0,2 с. Модулированное излучение источника рассеянное в обратном направлении хрусталиком 21, а также роговицей и передней камерой глаза, принимается системами приема 6 и 7, на которых детектируется и усиливается. Через замкнутый ключ 29 коммутатора 14 сигнал с выхода наиболее защищенной системы 6 приема поступает на устройство 15 регистрации, где после преобразования и необходимой вторичной обработки отображается в цифровой форме. Величина этого сигнала пропорциональна мутности сред переднего отдела и хрусталика глаза.By moving the housing 32 mounted on a table similar to the slit lamp table in the transverse and longitudinal directions, the operator points the axis of the device into the studied area of the lens, the image of which he observes in the eyepiece of the system 19. In this case, the patient observes the fixation point 5. Image of the fixation point after reflection from the cornea 22 is formed by the lens 4 and the optical elements 25, 24 and 27 on the site of the receiver 17 in the form of a light spot (shown by a dashed line). Let the axis of the cornea be displaced from the axis of the device towards the system 6, then the light spot on the receiver 17 will be shifted towards the element A. After pressing the Start button, signals from pads A and B of the receiver 17 are sent to the comparison circuit 18, where they are algebraically subtracted and formed an electrical signal proportional to the displacement of the fixation point image. Thus, at the output of circuit 18, a signal U _A -U _B > 0 is generated. If this signal exceeds the reference voltage of the comparator 28, then the voltage corresponding to logical 1 is set at the output of the comparator. Since the voltage corresponding to logical 1 is constantly set at one of the inputs of the cells 30 and 13, then the potential corresponding to 1 is established at the output of the cell AND the output of the AND-NOT cell 0. In this case, the analog switch 29 closes the output of the reception system 6 to the input of the recording device 15. It is this reception system that is in the most favorable position relative to the crunch zone under study ika. Following the operation of the switch 14, the radiation source 1 is turned on for a time of 0.1-0.2 s. The modulated source radiation scattered in the opposite direction by the lens 21, as well as by the cornea and anterior chamber of the eye, is received by reception systems 6 and 7, on which it is detected and amplified. Through the closed key 29 of the switch 14, the signal from the output of the most secure receiving system 6 is fed to the registration device 15, where after conversion and the necessary secondary processing is displayed in digital form. The magnitude of this signal is proportional to the turbidity of the media of the anterior and lens of the eye.

Аналогично действует устройство при исследовании зон хрусталика слева от его оси, т.е. когда ось роговицы смещена в сторону системы 7 приема. В этом случае на регистрацию поступает сигнал с выхода схемы 13. Similarly, the device operates in the study of the zones of the lens to the left of its axis, i.e. when the axis of the cornea is biased towards the receiving system 7. In this case, the registration receives a signal from the output of circuit 13.

Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом практически исключает влияние роговичных бликов на точность измерения и устраняет опасность экранировки приемной системы зрачком глаза. Это позволяет измерить мутность любой доступной наблюдению зоны хрусталика, т.е. увеличивает исследуемую зону более чем вдвое. The proposed device in comparison with the prototype virtually eliminates the effect of corneal glare on the measurement accuracy and eliminates the danger of screening of the receiving system by the pupil of the eye. This allows you to measure the turbidity of any accessible area of the lens, i.e. more than doubles the study area.

Указанные преимущества подтверждаются испытаниями экспериментального образца устройства. These advantages are confirmed by testing an experimental device.

Claims

DEVICE FOR MEASURING HAZELINE OF THE EYE CRYSTAL, containing an optical radiation source with an optical system including an ophthalmic lens, in the focus of which there is a fixation mark located at an angle to the source axis of the scattered radiation receiving system, consisting of a lens, a photodetector and a processing circuit, a recording device and a system observation, the subject plane of which is combined with the point of intersection of the axes of the source and the receiving system, characterized in that, in order to increase the noise immunity In order to extend and expand the studied area of the lens, an additional analogous system of scattered radiation reception was introduced into the device. with sensitive elements, optically coupled to the subject plane of the observation system, and a comparison circuit whose input is connected to and void photodetector elements, and an output coupled to a control input of the switch.