УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ АМБЛИОПИИ Российский патент 2001 года по МПК A61F9/00 A61B3/00 

Патент относится к области медицины, а более конкретно к офтальмологии, и может быть использован при создании устройств для лечения офтальмологических заболеваний, связанных с амблиопией различного генеза, дистрофическими процессами сетчатки глаза и зрительного нерва, а также в качестве послеоперационного реабилитационного средства.

Известно изделие "Устройство для лечения амблиопии и нарушений бинокулярного зрения" (Полезная модель 97117995/20 от 31.10.97 /Одинцов С.Л., Азнаурян И.Э., Ячменева Е.И. и др. - Бюл. N 10, 16.10.98).

Устройство содержит источник света и транспарант с контрастным узором. Источник света и транспарант в устройстве реализованы в виде телевизионного монитора с блоками управления.

Однако указанное устройство обладает существенным недостатком - его конструкция сложна и дорога. Возможности применения устройства ограничены реализацией наблюдаемого изображения в виде телевизионного изображения и связанными с этим ограничениями в его разрешении и угловых размерах.

Технической задачей, решаемой патентом, является упрощение конструкции и расширение возможностей применения устройства.

Указанная техническая задача решается тем, что в устройстве для лечения амблиопии, содержащем источник света и транспарант с контрастным узором, дополнительно установлена оптическая система, выполненная в виде последовательно расположенных на ее оптической оси объектива, системы по крайней мере из двух зеркал и окуляра, оптически сопряженного с глазом, причем зеркала в системе расположены так, что их отражающие поверхности направлены друг к другу, при этом оптическая ось системы расположена внутри пространства, образованного отражающими поверхностями указанных зеркал, а транспарант и оптическая система выполнены с возможностью их взаимного перемещения.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет повышения динамичности наблюдаемого изображения система зеркал может быть выполнена из трех или более плоских зеркал с прямоугольными отражающими поверхностями, параллельными оси оптической системы, каждая из прямоугольных поверхностей соприкасается одной своей стороной с соседним зеркалом, а второй своей противоположной стороной соприкасается с другим соседним зеркалом так, что в совокупности отражающие поверхности системы зеркал образуют замкнутую ломаную поверхность, сечение которой, перпендикулярное оптической оси системы, вписано в выходной зрачок объектива, причем объектив имеет фокусное расстояние, существенно меньшее фокусного расстояния окуляра.

Для упрощения конструкции устройства и повышения упорядоченности наблюдаемого изображения система зеркал может состоять из трех зеркал, зеркальные поверхности которых формируют в сечении, перпендикулярном оптической оси, равносторонний треугольник, причем оптическая ось проходит через центр указанного треугольника.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет использования изображения с периодическими перепадами света и тени, а также за счет повышения смысловой нагрузки проводимой процедуры стимуляции контрастная структура транспаранта дополнительно может содержать по крайней мере один фрагмент в виде объекта для распознавания, причем указанный фрагмент выполнен с возможностью изменения места своего расположения на контрастной структуре, а контрастная структура выполнена пространственно периодической с периодом, соответствующим указанному фрагменту.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет использования окрашенного изображения контрастная структура на транспаранте может быть выполнена в виде одного или нескольких участков, каждый из которых окрашен в двухцветной палитре, а фрагмент окрашен в палитрах, иных чем палитра участка структуры, на которой этот фрагмент расположен.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет формирования на сетчатке глаза подвижного изображения транспарант и оптическая система могут быть выполнены с возможностью обеспечения вращательного и/или поступательного перемещения контрастной структуры относительно оптической системы в плоскости, перпендикулярной ее оптической оси, причем оптическая система имеет угловое поле зрения, которое в каждый момент наблюдения выбирается существенно меньшим по своим размерам, чем угловые размеры контрастной структуры на транспаранте.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет изменения размеров наблюдаемого изображения в соответствии с остротой зрения пациента транспарант и оптическая система могут быть выполнены с возможностью изменения размеров изображения контрастной структуры, формируемой оптической системой на сетчатке глаза.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет изменения размеров наблюдаемого изображения в соответствии с остротой зрения пациента, а также с целью упрощения конструкции транспарант и оптическая система могут быть выполнены с возможностью изменения расстояния между ними, измеряемого по оптической оси системы, а также снабжены шкалой для измерения этого расстояния, причем шкала оцифрована в единицах остроты зрения, соответствующих воспринимаемому глазом угловому размеру периода в изображении пространственно периодической структуры.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет смены изображения устройство может быть выполнено с возможностью замены транспаранта и/или контрастной структуры на транспаранте, и/или фрагмента на контрастной структуре.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет использования при стимуляции органа зрения параметров цвета, а также за счет использования при лечении изменяемых во времени параметров оптического излучения в устройстве в качестве источника света может быть использован источник света, который формирует световой поток в выделенном спектральном диапазоне и/или выполнен с возможностью временной модуляции его светового потока.

Для упрощения конструкции источник света может быть выполнен в виде одного или нескольких излучателей, освещающих транспарант, а сам транспарант выполнен диффузно отражающим.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет использования при лечении динамически изменяемого изображения источник света и транспарант могут быть выполнены в виде монитора с блоком управления.

Для расширения функциональных возможностей устройства за счет оптической коррекции зрения пациента окуляр может дополнительно содержать сменный компонент, предназначенный для соответствующей оптической коррекции глаза.

С этой же целью окуляр может быть выполнен с возможностью изменения расстояния до объектива и снабжен шкалой для измерения этого расстояния, оцифрованной в диоптриях соответствующей оптической коррекции глаза.

Устройство поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана оптическая схема устройства.

На фиг. 2 показан внешний вид устройства.

Согласно заявляемой формуле устройство (фиг. 1) содержит источник света в виде излучателей 1 и 2, транспарант 3 с контрастной структурой, оптическую систему в виде последовательно расположенных на оптической оси объектива 4, системы зеркал 5, окуляра 6, сменного компонента 7 окуляра и сменного светофильтра 8. Непосредственно за оптической системой на ее оси располагается глаз 9 пациента. Транспарант 3 содержит контрастную структуру 10 (вид А на фиг. 1) с фрагментами 11 и 12.

Некоторые из компонентов устройства выполнены с возможностью их замены из соответствующих наборов. Транспарант 3 может заменяться в устройстве из набора 13 транспарантов. Фрагменты 11 и 12 узора на транспаранте могут заменяться в устройстве из набора 14 фрагментов и располагаться в произвольном месте узора. Сменный компонент 9 окуляра может заменяться в устройстве из набора 15 оптических компонентов. Сменный светофильтр 10 может заменяться в устройстве из набора 16 светофильтров.

Система зеркал 5 может быть выполнена, например (сечение Б-Б на фиг. 1), состоящей из трех зеркал 17, 18 и 19.

Как показано на фиг. 1, источник света может быть выполнен в виде одного или нескольких (на фиг. 1 двух - 1 и 2) излучателей, освещающих транспарант, а сам транспарант 3 может быть выполнен диффузно отражающим. Примером выполнения такого транспаранта служит бумага с напечатанной на ней контрастной структурой 10. Сменный набор 13 транспарантов реализуется как альбом с различными структурами. Источник света и транспарант могут быть также выполнены в виде монитора, который в этом случае снабжается блоком управления или ЭВМ со стандартной периферией.

На фиг. 1 узор 10 выполнен, например (вид А), в виде контрастного шахматного рисунка с пространственно периодическим расположением темных и светлых элементов. В наборе транспарантов могут присутствовать контрастные структуры различного вида (полосовые, шахматные, треугольные и т.п.) и с различными величинами пространственных периодов по вертикали и горизонтали. Палитра транспарантов также может быть различной: двухцветной (черно-белой, красно-белой, сине-зеленой и т.п.) или многоцветной. В последнем случае транспарант может, например, состоять из нескольких участков, в каждом из которых палитра двухцветная.

На пространственно периодической структуре располагаются один или несколько непериодических фрагментов, выполненных в виде объектов для распознавания. Например, на виде А показаны два таких фрагмента 11 и 12 соответственно в виде объектов "самолет" и "домик". Эти фрагменты по своим изображениям отличаются от структуры. Например, изображения фрагментов могут представлять собой объекты, которые используются в таблицах для проверки остроты зрения (буквы, фигурки или подобные им). Изображения на фрагментах могут также представлять собой искаженный элемент структуры.

Размеры фрагментов соответствуют пространственному периоду структуры. Так, например, на фиг. 1 (вид А) фрагменты 11 и 12 имеют размер, равный половине периода. Это обеспечивает активную работу пациента с наблюдаемым изображением в процессе поиска фрагмента на структуре. Для лучшего выделения на фоне структуры фрагменты могут выполняться в иной цветовой палитре, чем палитра структуры.

Система зеркал 5 может быть выполнена, например (сечение Б-Б на фиг. 1), состоящей из трех одинаковых зеркал 17, 18 и 19. Каждое из зеркал имеет прямоугольную отражающую грань, которая соприкасается своими противоположными сторонами с гранями двух других зеркал. Отражающие грани зеркал расположены напротив друг друга и параллельны оптической оси системы. Таким образом, в любом сечении зеркальной системы, перпендикулярном оптической оси, отражающие грани образуют равносторонний треугольник, причем оптическая ось проходит через его центр. Размеры зеркал выбраны такими, что они вписываются в выходной зрачок объектива для эффективного использования его апертуры.

Система зеркал 5 может быть также выполнена и из иного количества зеркал. Но при этом по-прежнему отражающая грань каждого из зеркал соприкасается одной своей стороной с соседним зеркалом, а второй своей противоположной стороной соприкасается с другим соседним зеркалом таким образом, что их отражающие грани образуют замкнутую ломаную поверхность. Зеркала могут быть прямоугольной или трапециевидной формы. В последнем случае отражающие грани не параллельны оптической оси, но и не пересекают ее. Зеркальная поверхность может представлять собой цилиндр или конус, которые могут быть рассмотрены как варианты реализации многогранной зеркальной поверхности с бесконечно увеличенным количеством зеркальных граней.

Если транспарант и оптическая система выполнены в виде конструктивно независимых узлов, то наиболее просто возможность перемещения контрастной структуры относительно оптической системы обеспечивается, когда узел оптической системы удерживается пациентом в руке и перемещается ею относительно транспаранта.

Цветовое тонирование наблюдаемого глазом изображения кроме использования палитры структуры возможно также за счет выполнения источника света со способностью формировать световой поток в выделенном спектральном диапазоне. На фиг. 1 такая способность реализована с помощью светофильтра 8, расположенного между окуляром и глазом. Возможно также иное положение светофильтра в оптической системе устройства или использования для источника с "окрашенным" собственным излучением (например, светодиодов).

На фиг. 2 показан внешний вид возможного варианта выполнения устройства. Устройство содержит источник света 1 с блоком 20 управления, транспарант 3 на вогнутом экране 21, оптическую систему, помещенную в корпус 22 с блоком 23 окуляра. Корпус 22 закреплен на штатив 24. Экран 21 и штатив 24 установлены на основании 25, снабженном шкалой 26, соответствующей расстоянию между экраном и штативом.

Источник света 1 выполнен с возможностью временной модуляции его светового потока. В устройстве, показанном на фиг. 2, эта возможность реализована за счет использования блока 20 управления источником света. Временная модуляция потока также возможна при постоянном излучении источника за счет такого взаимного перемещения источника света и оптической системы, при котором световой поток периодически не попадает во входной зрачок оптической системы.

На экране 21 крепится транспарант 3 с контрастной периодической структурой, располагаются фрагменты 11 и 12. При этом имеется возможность фиксации фрагментов в произвольном месте транспаранта, если, например, экран 21 выполнен из тонкого стального листа, а фрагменты 11 и 12 прикреплены к магнитным фишкам.

Транспарант и оптическая система выполнены в виде конструктивно независимых узлов 21 и 23, расположенных на едином основании 25. Это обеспечивает возможность их взаимного вращательного и поступательного перемещения. При этом корпус 22 установлен в штативе 24 с возможностью разворота оптической системы вокруг двух осей, каждая из которых перпендикулярна оптической оси. Экран имеет возможность поступательного перемещения по основанию 25 в направлении к оптической системе с измерением расстояния по шкале 26, причем шкала оцифрована в единицах остроты зрения, соответствующих воспринимаемому глазом угловому размеру периода в изображении пространственно периодической структуры.

Блок 23 окуляра обеспечивает стандартным образом возможность изменения расстояния между окуляром и объективом, а также снабжен шкалой для измерения этого расстояния, оцифрованное в диоптриях, соответствующих оптической коррекции.

Устройство функционирует следующим образом. Излучатели 1 и 2 (фиг. 1) источника света освещают транспарант 3 с контрастным узором.

Излучение, отраженное от транспаранта 3, последовательно проходит через объектив 4, систему зеркал 5, окуляр 6, сменный компонент 7 окуляра и светофильтр 8. В результате на сетчатке глаза 9 формируется изображение транспаранта. Если объектив имеет достаточно большую выходную апертуру (при которой выходной зрачок объектива не меньше сечения зеркальной системы) и фокусное расстояние, существенно меньшее, чем фокусное расстояние окуляра, то лучи при распространении от объектива к окуляру претерпевают многократные отражения от зеркальных поверхностей.

Вследствие этих многократных переотражений излучения в системе зеркал изображение представляет собой многократно повторенную (мультиплицированную) центральную зону изображения, сформированного объективом и ограниченного отражающими зеркальными гранями. В варианте, изображенном на фиг. 1, зеркальные поверхности 7, 18 и 19 образуют в сечении равносторонний треугольник. Центральная зона в виде равностороннего треугольника при мультиплицировании обеспечивает сплошное выходное изображение.

При взаимном перемещении или развороте транспаранта и оптической системы в плоскости, перпендикулярной оптической оси, последовательно изображаются различные участки контрастной структуры. За счет смены темных и светлых элементов изображения и его перемещения по сетчатке обеспечивается стимуляция органа зрения, известная в офтальмологии как паттерн-стимуляция. Взаимное перемещение транспаранта и оптической системы может выполняться вручную, или при формировании подвижного изображения на мониторе, или (как на фиг. 2) при развороте корпуса 22 с оптической системой в штативе 24.

С целью контроля и поддержания внимания пациента, а также повышения смысловой нагрузки тренировки в процессе работы с устройством перед пациентом может ставиться задача последовательного обнаружения и распознавания непериодических фрагментов 11 и 12 в процессе взаимного перемещения транспаранта и оптической системы.

Для этого размеры фрагментов выполнены такими, что они соответствуют пространственному периоду контрастной структуры. Кроме того, угловые размеры транспаранта относительно оптической системы выполнены такими, что они существенно превосходят угловое поле зрения в каждый момент наблюдения. При наличии существенных искажений по полю зрения системы (значительные полевые аберрации) величина углового поля зрения системы выбирается такой, при которой фрагмент изображается с разрешением, достаточным для его распознавания пациентом с известной остротой зрения.

Угловой размер наблюдаемых изображений узора и фрагментов может соответствовать остроте зрения. При использовании устройства пациентами с различной остротой зрения угловой размер изображения может изменяться, например, за счет использования сменных транспарантов и фрагментов с объектами, которые имеют различный размер.

Иначе изменение линейного размера изображения, сформированного на сетчатке глаза, обеспечивается при поступательном перемещении экрана 21 с транспарантом. При перемещении экрана в направлении к оптической системе (в пределе до переднего фокуса объектива) изображение увеличивается, при удалении - уменьшается. Расстояние между экраном и оптической системой измеряется с помощью шкалы 26. При этом шкала может быть отградуирована непосредственно в единицах остроты зрения, соответствующей угловому размеру наблюдаемого изображения. Если в оптической системе объектив 4 выполнен короткофокусным, то это известным образом обеспечивает значительную глубину резкости. Глубина резкости может быть достаточной для резкого наблюдения изображения во всем диапазоне перемещения транспаранта. В противном случае для подфокусировки (изменения расстояния между объективом и окуляром) может быть использован блок 23 окуляра.

Блок окуляра 22 (фиг. 2) или его сменный компонент 7 (фиг. 1) также может быть использован для соответствующей оптической коррекции зрения пациента, если таковая требуется.

В процессе работы с устройством, имеющем монокулярный принцип действия, предполагается, что второй (не тренируемый) глаз пациента закрыт окклюдером. При использовании двух оптических систем, возможен вариант реализации устройства бинокулярного принципа действия, при котором пациент использует оба свои глаза.

Использование предложенного устройства позволяет значительно упростить конструкцию и расширить области применения.

Изобретение относится к медицине а более конкретно к офтальмологии. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и расширение возможностей применения. Устройство для лечения амблиопии содержит источник света и транспарант с контрастным узором. Дополнительно установлена оптическая система в виде последовательно расположенных на оптической оси объектива системы зеркал и окуляра, оптически сопряженного с глазом. Зеркала в системе расположены напротив друг друга и не пересекают оптическую ось, а транспарант и оптическая система выполнены таким образом, что обеспечивают возможность перемещения узла относительно оптической системы. 13 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для лечения амблиопии, содержащее источник света и транспарант с контрастной структурой, отличающееся тем, что дополнительно содержит оптическую систему в виде последовательно расположенных на ее оптической оси объектива, системы, по крайней мере, из двух зеркал и окуляра, оптически сопряженного с глазом, причем зеркала в системе расположены так, что их отражающие поверхности направлены друг к другу, при этом оптическая ось системы расположена внутри пространства, ограниченного отражающими поверхностями указанных зеркал, а транспарант и оптическая система выполнены с возможностью их взаимного перемещения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система зеркал выполнена из трех или более плоских зеркал с прямоугольными отражающими поверхностями, параллельными оси оптической системы, каждая из прямоугольных поверхностей соприкасается одной своей стороной с соседним зеркалом, а второй своей противоположной стороной соприкасается с другим соседним зеркалом так, что в совокупности отражающие поверхности системы зеркал образуют замкнутую ломаную поверхность, сечение которой, перпендикулярное оптической оси системы, вписано в выходной зрачок объектива, причем объектив имеет фокусное расстояние, существенно меньшее фокусного расстояния окуляра. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что система зеркал состоит из трех зеркал, зеркальные поверхности которых формируют в сечении, перпендикулярном оптической оси, равносторонний треугольник, причем оптическая ось системы проходит через центр указанного треугольника. 4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что контрастная структура транспаранта дополнительно содержит по крайней мере один фрагмент в виде объекта для распознавания, причем указанный фрагмент выполнен с возможностью изменения места своего расположения на контрастной структуре, а контрастная структура выполнена пространственно периодической с периодом, соответствующим указанному фрагменту. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что контрастная структура на транспаранте выполнена в виде одного или нескольких участков, каждый из которых окрашен в двухцветной палитре, а фрагмент окрашен в палитрах иных, чем палитра участка структуры, на которой этот фрагмент расположен. 6. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что транспарант и оптическая система выполнены с возможностью обеспечения вращательного и/или поступательного перемещения контрастной структуры относительно оптической системы в плоскости, перпендикулярной ее оптической оси, причем оптическая система имеет угловое поле зрения, которое в каждый момент наблюдения выбирается существенно меньшим по своим размерам, чем угловые размеры контрастной структуры на транспаранте. 7. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что транспарант и оптическая система выполнены с возможностью изменения размеров изображения контрастной структуры, формируемом оптической системой на сетчатке глаза. 8. Устройство по пп. 4 и 7, отличающееся тем, что транспарант и оптическая система выполнены с возможностью изменения расстояния между ними, измеряемом по оптической оси системы, а также снабжены шкалой для измерения этого расстояния, причем шкала оцифрована в единицах остроты зрения, соответствующих воспринимаемому глазом угловому размеру периода в изображении пространственно периодической структуры. 9. Устройство по пп.1 - 8, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью замены транспаранта, и/или контрастной структуры на транспаранте, и/или фрагмента на контрастной структуре. 10. Устройство по пп.1 - 9, отличающееся тем, что в качестве источника света используется источник света, который формирует световой поток в выделенном спектральном диапазоне и/или выполнен с возможностью временной модуляции его светового потока. 11. Устройство по пп.1 - 10, отличающееся тем, что источник света выполнен в виде одного или нескольких излучателей, освещающих транспарант, а сам транспарант выполнен диффузно отражающим. 12. Устройство по пп. 1 - 10, отличающееся тем, что источник света и транспарант выполнены в виде монитора с блоком управления. 13. Устройство по пп.1 - 12, отличающееся тем, что окуляр дополнительно содержит сменный компонент, предназначенный для соответствующей оптической коррекции глаза. 14. Устройство по пп. 1 - 13, отличающееся тем, что окуляр выполнен с возможностью изменения расстояния до объектива и снабжен шкалой для измерения этого расстояния, оцифрованный в диоптриях, соответствующих оптической коррекции глаза.