устройство регистрации флуоресценции хрусталика (in vivo)

Формула изобретения

Устройство регистрации флуоресценции хрусталика (in vivo), содержащее источник света для возбуждения флуоресценции, средство доставки излучения на хрусталик глаза, спектрофотометр, устройство управления и обработки данных, отличающееся тем, что в качестве источника света для возбуждения флуоресценции содержит импульсно-периодический лазер, а в качестве средства доставки излучения от лазера до окулярного зонда и от окулярного зонда до спектрофотометра - оптические волокна, при этом дополнительно устройство содержит окулярный зонд, содержащий пластину, закрепленную в ободе и сходную по размеру с глазницей, при этом оптические волокна закреплены на пластине окулярного зонда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приборов для прижизненного измерения флуоресценции хрусталика глаза и может быть использовано для диагностики, например, катаракты.

Известно устройство регистрации флуоресценции хрусталика [Wolfgang Lohmann, Device for measuring eye lens opacity, US Patent 4852987, Aug. 1, 1989, прототип], где для возбуждения флуоресценции используется непрерывная ксеноновая лампа высокого давления. Устройство включает блок проецирования изображения щели на хрусталик глаза монохроматического луча возбуждения, имеющего длину волны света в диапазоне 350-500 нм. Для получения флуоресценции хрусталика используется луч возбуждения. Измерение и регистрация флуоресценции осуществляется в диапазоне длин волн 380-600 нм с помощью спектрофотометра. Выбор длины волны производится с помощью ряда светофильтров. При обработке сигнала анализируется спектр флуоресценции для определения длины волны максимума интенсивности. Собственная флуоресценция хрусталика глаза соответствует степени помутнения. По экспериментальным данным составлена шкала степени помутнения, с которой сравнивается измеренная интенсивность флуоресценции.

Далее приведены недостатки известного устройства регистрации флуоресценции хрусталика.

Луч возбуждения пересекается с оптической осью луча регистрации под углом 90 градусов, что существенно ограничивает рабочую зону и приводит к необходимости жесткой фиксации головы пациента относительно корпуса устройства, а также к необходимости предварительной юстировки устройства для каждого пациента вследствие индивидуальных анатомических особенностей.

Формирование луча возбуждения с помощью узла проецирования изображения щели на хрусталик приводит к ограничению диагностической области шириной щели, в связи с чем применимость данного устройства методики ограничена только диагностированием ядерных катаракт.

Использование механического прерывателя (чопера) луча возбуждения для повышения отношения «сигнал-шум» приводит к ограничению числа измерений, производимых в единицу времени, это, в свою очередь, приводит к необходимости увеличения времени измерения для получения приемлемой точности, что не всегда возможно в связи с физиологическими реакциями глаза на облучение (моргание, миоз, слезотечение, повороты глазного яблока).

Использование в качестве источника возбуждения ксеноновой лампы с монохроматизацией излучения с помощью светофильтров не обеспечивает эффективного отсечения радиации с длинами волн короче 300 нм, она обладает существенным мутагенным и цитотоксическим действием, что приводит к риску радиационного повреждения клеток хрусталика и роговицы.

Техническим результатом изобретения является улучшение устройства регистрации флуоресценции хрусталика, а именно повышение точности измерения, уменьшение времени проведения диагностики, снижение риска радиационного повреждения глаза, расширение диагностической зоны до размеров всего хрусталика.

Технический результат достигается тем, что в устройстве регистрации флуоресценции хрусталика (in vivo), содержащем источник света для возбуждения флуоресценции, средство доставки излучения на хрусталик глаза, спектрофотометр, устройство управления и обработки данных, новым является то, что в качестве источника света для возбуждения флуоресценции содержит импульсно-периодический лазер, а в качестве средства доставки излучения от лазера до окулярного зонда и от окулярного зонда до спектрофотометра - оптические волокна, при этом дополнительное устройство содержит окулярный зонд, содержащий пластину, закрепленную в ободе и сходную по размеру с глазницей, при этом оптические волокна закреплены на пластине окулярного зонда.

Таким образом, в заявляемое устройство регистрации флуоресценции хрусталика введены новые элементы:

- импульсно-периодический лазер;

- окулярный зонд, содержащий пластину, закрепленную в ободе и сходную по размеру с глазницей;

- оптическое волокно для доставки излучения лазера до окулярного зонда и от окулярного зонда до спектрофотометра, при этом оптические волокна закреплены на пластине окулярного зонда.

Заявляемое устройство регистрации флуоресценции хрусталика отличается использованием лазера, а также оптоволоконной доставкой излучения.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволило выявить технические решения, содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, однако при их введении в указанные связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство вышеупомянутые блоки проявляют новые свойства.

Использование оптоволоконной доставки излучения до объекта исследования позволяет расширить рабочую зону и не использовать жесткую фиксацию головы пациента относительно корпуса прибора, а также избежать юстировки прибора под каждого пациента в отдельности.

Использование окулярного зонда для доставки излучения до хрусталика позволяет регистрировать флуоресценцию со всей поверхности хрусталика, не ограничиваясь геометрией щели, и, как следствие, методика применима для диагностики катаракты любой этиологии.

Использование в качестве источника возбуждения импульсно-периодического лазера позволяет повысить отношение «сигнал шум», а также увеличить число измерений в единицу времени, вследствие чего снижается длительность измерения и уменьшается влияние физиологических факторов.

Использование лазера позволяет исключить коротковолновую (до 300 нм) область спектра и за счет этого уменьшить вероятность радиационного повреждения глаза.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства регистрации флуоресценции хрусталика.

Устройство содержит импульсно-периодический лазер 1, оптическое волокно 2 для доставки излучения от лазера 1 до окулярного зонда 3, оптическое волокно 4 для доставки излучения от окулярного зонда 3 до спектрофотометра 5, усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7, программируемое устройство управления и обработки данных 8, устройство ручного ввода параметров управления 9, дисплей 10.

На фиг.2 представлена принципиальная схема окулярного зонда 3.

Окулярный зонд 3 содержит пластину 11, в ней крепятся оптическое волокно 2, через которое осуществляется доставка излучения от лазера 1 до окулярного зонда 3, и оптическое волокно 4 для доставки излучения от окулярного зонда до спектрометра 5, пластина 11 закреплена в ободе 12, сходном по размеру с глазницей.

Устройство работает следующим образом: лазер 1 формирует импульсно-периодическое УФ-излучение с длиной волны, принадлежащей диапазону 320-350 нм, которое доставляется через оптическое волокно 2 до окулярного зонда 3. Излучение из оптического волокна 2 попадает на хрусталик. Под действием излучения лазера в тканях хрусталика возбуждается флуоресценция. Излучение флуоресценции попадает на торец оптического волокна 4 и доставляется до спектрофотометра 5, электрический сигнал с которого поступает на усилитель 6, усиленный сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 7. Данные с аналого-цифрового преобразователя поступают в программируемое устройство управления и обработки данных 8.

Устройство управления и обработки данных 8 устанавливает необходимую длину волны на спектрофотометре 5, формирует импульс запуска для лазера 1, формирует команду на получение данных с аналого-цифрового преобразователя 7 и осуществляет получение и обработку данных. Результатом обработки является значение индекса помутнения хрусталика.

Расчет значения индекса помутнения хрусталика производится по формуле (1)

где - формфактор спектральной кривой для исследуемого хрусталика, рассчитываемый по формуле (2)

где I₄₀₀ - интенсивность флуоресценции исследуемого хрусталика на длине волны 400 нм;

I ₄₄₀ - интенсивность флуоресценции исследуемого хрусталика на длине волны 440 нм;

I₅₀₀ - интенсивность флуоресценции исследуемого хрусталика на длине волны 500 нм.

Значение формфактора для хрусталика без патологии рассчитывалось по формуле (3)

где - усредненная интенсивность флуоресценции на длине волны 400 нм по группе людей со здоровым хрусталиком в возрасте 20-25 лет;

- усредненная интенсивность флуоресценции на длине волны 440 нм по здоровым хрусталикам людей в возрасте 20-25 лет;

- усредненная интенсивность флуоресценции на длине волны 500 нм по здоровым хрусталикам людей в возрасте 20-25 лет.

Значение формфактора для хрусталика с катарактой рассчитывалось по формуле (4)

где - усредненная интенсивность флуоресценции на длине волны 400 нм по группе хрусталиков со зрелой катарактой;

- усредненная интенсивность флуоресценции на длине волны 440 нм по группе хрусталиков со зрелой катарактой;

- усредненная интенсивность флуоресценции на длине волны 500 нм по группе хрусталиков со зрелой катарактой.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали, что проведение обследования одного хрусталика с учетом установки окулярного занимает в среднем 1 минуту. Диагностическая зона представляет собой круг диаметром 6-7 мм. Относительная погрешность при проведении 10 измерений интенсивности флуоресценции не превышает 0.01.