УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ КРОВОСНАБЖЕНИЯ ГЛАЗНОГО ДНА Российский патент 1996 года по МПК A61B3/10 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в офтальмологии для исследования глазного дна по степени его кровоснабжения.

Известны устройства для исследования глазного дна по степени его кровоснабжения, содержащие источник света, модулятор, снабженный двумя светофильтрами, один из которых имеет полосу пропускания, соответствующую минимальному, а другой максимальному поглощению света гемоглобином крови, модифицированный офтальмоскоп, фотоприемник отраженного светового потока, расположенный в фокусе изображения глазного дна и подключенный к выходу фотоприемника электронно-преобразовательный блок /1/.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника света направляют на модулятор, с помощью которого осуществляется модуляция светового потока по интенсивности, и с помощью коммутируемых светофильтров осуществляется попеременное выделение спектральных участков в области длин волн, соответствующих зеленому и красному свету. Частота коммутации светофильтров выбирается меньше частоты модуляции светового потока по интенсивности.

При проведении исследований глазного дна свет после модулятора направляют через оптическую систему модифицированного офтальмоскопа в исследуемое глазное дно. Отраженный глазным дном световой поток направляют на фотоприемник, выходной сигнал которого далее поступает на электронно-преобразовательный блок. В последнем определяется величина отношения сигналов, пропорциональных отраженным глазным дном световых потоков в выделенных областях спектра, которая и характеризует степень кровенаполнения хориодеи и степень пигментации глазного дна.

В данном устройстве для достижения высокой точности измерения необходимо осуществление процесса высокоизбирательного выделения отраженных от глазного дна световых потоков в двух разных областях спектра. Обеспечение указанного требования достигается повышением селективных качеств светофильтров и применением источника световых потоков преимущественно в двух спектральных диапазонах (красного и зеленого).

Требование высокой селективности светофильтров обуславливает сложность их изготовления.

Таким образом, недостатком известного устройства для исследования глазного дна является низкая точность измерения, вызванная низким предельно достижимым качеством светофильтров.

Известно также устройство для исследования глазного дна (2), содержащее осветительно-проекционный блок, включающий источник света, офтальмоскоп, оптический делитель, установленный на выходе офтальмоскопа, первый и второй светофильтры, установленные соответственно у первого и второго выходов оптического делителя, первый из которых имеет полосу пропускания, соответствующую минимальному, а второй максимальному поглощению света гемоглобином крови, первый и второй фотоприемники, расположенные соответственно за первым и вторым светофильтрами в фокусе изображения глазного дна, блок измерения отношений, подключенный к выходам фотоприемников и формирователь управляющих сигналов, соединенный с блоком измерения отношений и осветительно-проекционным блоком, формирующим световые потоки в двух спектральных диапазонах, соответствующих минимальному и максимальному поглощению света гемоглобином крови.

Устройство работает следующим образом.

До нажатия кнопки "пуск", на выходах формирователя импульсов отсутствуют управляющие сигналы. В этом случае осуществляют наблюдение и наведение светового потока слабой интенсивности на глазное дно. На выходе осветительно-проекционного устройства формируется световой поток слабой интенсивности, достаточной для визуального наведения и наблюдения исследуемой структуры глазного дна. При этом в блоке деления (в регистраторах изменения сигналов, см. прототип) запоминаются и подавляются при дальнейших измерениях паразитные фоновые сигналы, проникающие на входы блока деления с выхода оптической системы офтальмоскопа.

При нажатии кнопки "пуск" формирователя управляющих сигналов, на первом, втором, третьем и четвертом выходах последнего появляется управляющий сигнал, причем на каждом последующем выходе появляется с задержкой относительно сигнала на предыдущем выходе. Сигналом, появляющимся на первом выходе формирователя импульсов, включается в режим измерения блок деления (регистраторы изменения сигналов см. прототип). Сигнал, появляющийся на втором выходе формирователя, запускает осветительно-проекционный блок и на выходе последнего формируется световой сигнал, содержащий две спектральные составляющие, соответствующие минимальному и максимальному поглощению света гемоглобином крови и накладываемый на световой поток слабой интенсивности, используемый для визуального наблюдения.

Световой поток с выхода осветительно-проекционного блока поступает через оптическую систему офтальмоскопа на глазное дно. Отраженный от глазного дна световой поток поступает на вход оптического делителя, разделяется на две части и поступает через светофильтры на входы соответствующих фотоприемников, электрические сигналы на выходах которых пропорциональны величине попадающего на них светового потока. Далее электрические сигналы поступают на входы блока измерения отношений.

С приходом управляющего сигнала на третьем выходе устройства формирования сигналов осуществляется запоминание входных величин блока измерения отношений, а затем определение их отношения.

С помощью четвертого управляющего сигнала осуществляется запись и запоминание величины отношения в блоке измерения отношений, где результат индицируется в цифровом виде до начала следующего цикла измерения.

Измеренная величина отношения сигналов является характеристикой кровонасыщения глазного дна. Недостаточное качество светофильтров по избирательности обуславливает погрешность измерения характеристики кровонасыщения. Так, например, красный светофильтр кроме основного красного света пропускает также и часть зеленого света и наоборот, зеленый светофильтр кроме основного зеленого света пропускает часть красного света.

Cледовательно, недостатком известного устройства является низкая точность оценки кровонасыщения глазного дна, обусловленная предельно достижимым качеством светофильтров.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности оценки кровоснабжения структур глазного дна.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для оценки кровоснабжения глазного дна, содержащее осветительно-проекционный блок, включающий источник света, одновременно формирующий две спектральные составляющие, одна из которых соответствует минимальному, а вторая - максимальному поглощению света гемоглобином крови, офтальмоскоп, оптический делитель, установленный на выходе офтальмоскопа, первый и второй светофильтры, установленные соответственно у первого и второго выходов оптического делителя, первый из которых имеет полосу пропускания, соответствующую минимальному, а второй максимальному поглощению света гемоглобином крови, первый и второй фотоприемники, расположенные в плоскости изображения глазного дна, создаваемого офтальмоскопом у выходе первого и второго светофильтров. Блок измерения отношений и формирователь управляющих сигналов, соединенный с блоком измерения отношений и осветительно-проекционным блоком, снабжены двумя дополнительными источниками света, формирующими соответственно спектральную составляющую, соответствующую минимальному, и спектральную составляющую, соответствующую максимальному поглощению света гемоглобином крови, и установленными с возможностью независимого поочередного ввода в проекционную систему осветительно-проекционного блока, а также введены два переменных резистора, два блока вычитания, при этом, выходы первого и второго фотоприемников, соответственно через первые входы первого и второго блока вычитания, подключены к соответствующим входам блока измерения соотношений, а выходы первого и второго блоков вычитания соответственно через первый и второй переменные резисторы к общей шине, причем, подвижные контакты первого и второго переменных резисторов подключены соответственно ко второму входу второго и первого блоков вычитания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для оценки кровоснабжения глазного дна.

Устройство содержит осветительно-проекционный блок 1, офтальмоскоп 2, оптический делитель 3, установленный на выходе офтальмоскопа 2, установленные соответственно у первого и второго выхода оптического делителя 3 первый 4 и второй 5 светофильтры, первый с полосой пропускания, соответствующей минимальному поглощению света гемоглобином крови, а второй максимальному поглощению света гемоглобином крови, установленные соответственно на выходах светофильтров первый 6 и второй 7 фотоприемники, блок измерения отношений 8, формирователь управляющих сигналов 9, соединенный с управляющими входами осветительно-проекционного блока 1 и блока измерения отношений 8, два переменных резистора 10, 11, два блока вычитания 12, 13 и два источника света 14, 15, спектральный диапазон одного из них соответствует минимальному, а другого максимальному поглощению света гемоглобином крови, причем, выходы первого 6 и второго 7 фотоприемников соответственно через первый 12 и второй 13 блоки вычитания подключены соответственно к первому и второму входам блока измерения отношений 8, а выходы первого и второго блоков вычитания соответственно через первый 10 и второй 11 переменные резисторы к общей шине, подвижный контакт первого 10 и второго 11 переменных резисторов подключены соответственно к второму входу второго и первого блоков вычитания. Кроме того, на фиг. 1 обозначениям А и Б соответствуют исследуемый глаз и глаз наблюдателя.

Устройство работает следующим образом.

Сначала осуществляют наведение светового потока слабой интенсивности от осветительно-проекционного блока 1 на глазное дно через оптическую систему офтальмоскопа с целью визуального наблюдения и наведения оптической системы на исследуемый участок глазного дна. При этом в блоке измерения отношений 8 запоминаются и подавляются при дальнейших измерениях паразитные фоновые напряжения, проникающие на его входы с выхода оптической системы офтальмоскопа 2.

При нажатии кнопки "ПУСК" формирователя управляющих сигналов 9 на первом, втором, третьем и четвертом выходах последнего появляется управляющий сигнал, причем, на каждом последующем выходе с задержкой относительно сигнала на предыдущем выходе. Сигналом, появляющимся на первом выходе формирователя 9 включается в режим измерения блок измерения отношений 8. Сигнал, появляющийся на втором выходе, запускает осветительно-проекционный блок 1 и на выходе последнего формируется световой сигнал, содержащий две спектральные составляющие, соответствующие минимальному и максимальному поглощению света гемоглобином крови и накладываемый на световой поток слабой интенсивности, используемый для визуального наблюдения.

Световой поток с выхода осветительно-проекционного блока поступает через оптическую систему офтальмоскопа 2 на глазное дно. Отраженный от глазного дна световой поток поступает на вход оптического делителя 3, разделяется на две части и поступает через светофильтры 4, 5 на входы соответствующих фотоприемников 6, 7, электрические сигналы U₁ и U₂ на выходах которых пропорциональны величине попадающего на них светового потока. Из-за недостаточного качества первого светофильтра 4 в выходном сигнале первого фотоприемника 6 кроме основного сигнала (U_к) в спектральном диапазоне, соответствующем полосе пропускания первого (красного) светофильтра 4 содержится также часть сигнала, прошедшего через этот светофильтр 4 в спектральном диапазоне, соответствующем полосе пропускания второго (зеленого) светофильтра 5. Наоборот, из-за недостаточного качества второго светофильтра 4 в выходном сигнале второго фотоприемника 7 кроме основного сигнала (U₃) в спектральном диапазоне, соответствующем полосе пропускания второго (зеленого) светофильтра 5, содержится также часть сигнала, прошедшего через этот светофильтр 5 в спектральном диапазоне, соответствующем полосе пропускания первого (красного) светофильтра 4. Следовательно, выходные напряжения первого 6 и второго 7 фотоприемников можно представить в следующем виде:
U₁= U_к+K₄U_з= U_к+Δ₁
U₂= U_з+K₅U_к= U_з+Δ₂
где Δ₁= K₄U_з, Δ₂= K₅U_к погрешность фильтрации соответственно первого 4 и второго 5 светофильтров,
K₄, K₅ коэффициенты передачи (взаимовлияния) соответственно зеленого света через красный светофильтр 4 на выход первого фотоприемника 6 и красного света через зеленый светофильтр 5 на выход второго фотоприемника 7, характеризующие качество светофильтров 4, 5.

Выходные напряжения U₁, U₂ фотоприемников 6, 7 подаются на первые входы соответствующих блоков вычитания, а на их вторые входы подаются через резистивные делители, реализуемые переменными резисторами 10,11 выходные напряжения блоков вычитания. Таким образом, напряжения U₁', U₂' на выходах блоков вычитания 12, 13 можно представить в следующем виде:


где К_дел.10 и К_дел.11 масштабные коэффициенты, задаваемые резистивными делителями напряжений, реализуемые на переменных резисторах 10, 11.

Подбором масштабных коэффициентов К_дел.10 и К_дел.11 обеспечивается компенсация погрешностей Δ₁ и Δ₂, т.е. условием компенсации с достаточной степенью приближения является обеспечение следующих равенств:


Таким образом, на входы блока измерения отношений 8 подаются откорректированные значения U₁' и U₂' выходных напряжений блоков вычитания 12, 13.

При появлении сигнала на третьем выходе формирователя управляющих сигналов 9 в блоке измерения отношений 8 осуществляются запись значений входных напряжений U₁' и U₂' и определение их отношения. Затем при появлении сигнала на четвертом выходе формирователя управляющих сигналов 9 производится запись величины отношения в регистратор блока деления и индицируется в цифровом виде до начала следующего цикла измерения.

Выставка масштабных коэффициентов К_дел.10, К_дел.11 для формирования компенсационных поправок Δ₁ и Δ₂ обеспечивается при проведении регулировочных работ при настройке предлагаемого устройства следующим образом.

Сначала подвижные контакты переменных резисторов 10, 11 устанавливают в крайнее (нижнее) положение, соответствующее нулевому значению напряжений. Затем один из источников света, например, красного 14 устанавливают в проекционную систему осветительно-проекционного блока 1. Исключают офтальмоскоп из измерительной цепи и световой поток от источника света 14 с выхода осветительно-проекционного блока 1 подается непосредственно на оптический делитель 3. При этом, изменением положения подвижного контакта переменного резистора 10 устанавливают нулевое значение разности входных сигналов блока вычитания 13 на его выходе. Затем другой источник (зеленого) света 15 устанавливают в проекционную систему осветительно-проекционного блока 1 и от этого источника световой поток с выхода осветительно-проекционного блока 1 подается также непосредственно на оптический делитель 3. Изменением положения подвижного контакта переменного резистора 11 устанавливают нулевое значение разности входных сигналов блока вычитания 12 на его выходе.

Устройство позволяет (не менее чем в два раза) повысить точность измерения кровонасыщения глазного дна, исключить жесткие требования к качеству изготовления светофильтров 4, 5, а следовательно, повысить технологичность устройства в целом.

Изобретение относится к области медицины, в частности, к офтальмологии. Сущность изобретения сводится к тому, что в устройстве для оценки кровоснабжения глазного дна, содержащем осветительно-проекционный блок, включающий источник света, одновременно формирующий две спектральные составляющие, одна из которых соответствует минимальному, а вторая - максимальному поглощению света гемоглобином крови, офтальмоскоп, оптический делитель, установленный на выходе офтальмоскопа, первый и второй светофильтры, установленные соответственно у первого и второго выходов оптического делителя, первый из которых имеет полосу пропускания, соответствующую минимальному, а второй - максимальному поглощению света гемоглобином крови, первый и второй фотоприемники, расположенные в плоскости изображений глазного дна, создаваемого офтальмоскопом, у выхода первого и второго светофильтров, блок измерения отношений и формирователь управляющих сигналов, соединенный с блоком измерения отношений и осветительно-проекционным блоком, введено два дополнительных источника света, формирующих соответственно спектральную составляющую, соответствующую минимальному, и спектральную составляющую, соответствующую максимальному, поглощению света гемоглобином крови, и установленных с возможностью независимого поочередного ввода в проекционную систему осветительно-проекционного блока, а также введены два переменных резистора и два блока вычитания, при этом выходы первого и второго фотоприемников соответственно через первые входы первого и второго блока вычитания подключены к соответствующим входам блока измерения соотношений, а выходы первого и второго блоков вычитания соответственно через первый и второй переменные резисторы к общей шине, причем подвижные контакты первого и второго переменных резисторов подключены соответственно ко второму входу второго и первого блоков вычитания. Применение данного изобретения позволит повысить точность оценки кровоснабжения структур глазного дна. 1 ил.

Устройство для оценки кровоснабжения глазного дна, содержащее осветительно-проекционный блок, включающий источник света, одновременно формирующий две спектральные составляющие, одна из которых соответствует минимальному, а вторая максимальному поглощению света гемоглобином крови, офтальмоскоп, оптический делитель, установленный на выходе офтальмоскопа, первый и второй светофильтры, установленные соответственно у первого и второго выходов оптического делителя, первый из которых имеет полосу пропускания, соответствующую минимальному, а второй максимальному поглощению света гемоглобином крови, первый и второй фотоприемники, расположенные в плоскости изображения глазного дна, создаваемого офтальмоскопом, у выхода первого и второго светофильтров, блок измерения отношений и формирователь управляющих сигналов, соединенный с блоком измерения отношений с осветительно-проекционным блоком, отличающееся тем, что оно снабжено двумя дополнительными источниками света, формирующими соответственно спектральную составляющую, соответствующую минимальному, и спектральную составляющую, соответствующую максимальному поглощению света гемоглобином крови, и установленными с возможностью независимого поочередного ввода в проекционную систему осветительно-проекционного блока, а также введены два переменных резистора и два блока вычитания, при этом выходы первого и второго фотоприемников соответственно через первые входы первого и второго блоков вычитания подключены к соответствующим входам блока измерения отношений, а выходы первого и второго блоков вычитания соответственно через первый и второй переменные резисторы к общей шине, причем подвижные контакты первого и второго переменных резисторов подключены соответственно к второму входу второго и первого блоков вычитания.