УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХРУСТАЛИКА (IN VIVO) Российский патент 2008 года по МПК A61B3/117 A61B3/14 

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

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

I₄₄₀ - 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.

Устройство относится к области медицины. Устройство содержит источник света для возбуждения флуоресценции, средство доставки излучения на хрусталик глаза, спектрофотометр, устройство управления и обработки данных. В качестве источника света для возбуждения флуоресценции содержит импульсно-периодический лазер. В качестве средства доставки излучения от лазера до окулярного зонда и от окулярного зонда до спектрофотометра - оптические волокна. 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. Применение данного устройства позволит повысить точность измерения, снизить риск радиационного повреждения глаза, расширит диагностические зоны до размеров всего хрусталика, уменьшит время проведения диагностики. 2 ил.

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.