УНИВЕРСАЛЬНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2012 года по МПК A61B3/00 

Изобретение относится к офтальмологии, в частности к офтальмологическому оборудованию, и может быть использовано для различных задач диагностики состояния органа зрения. Конструктивное расположение оптических блоков комбинированного устройства позволяет в несколько раз повысить эффективность работы врача-офтальмолога. В первую очередь это связано с тем, что расположение оптических блоков осуществлено таким образом, что главные оптические оси этих блоков находятся в пространстве на одной геометрической линии. Это позволяет в одно и то же время проводить исследование органа зрения одновременно несколькими блоками, что, с одной стороны, повышает качество обследования, т.к. многие офтальмологические показатели, регистрируемые разными блоками, взаимосвязаны между собой, а с другой, позволяет существенно сократить временные затраты на обследование одного пациента. В свою очередь, это дает возможность получать всестороннюю оценку состояния органа зрения и ведет к значительному сокращению сроков принятия решения в силу того или иного диагноза.

На сегодняшний день известны комбинированные офтальмологические системы, созданные в одном корпусном исполнении, которые позволяют осуществлять в среднем от 2-х до 7-ми типов измерений.

В частности, известен кераторефрактометр, который позволяет осуществлять 2 типа измерений - рефрактометрию (измерение общей преломляющей силы глаза) и кератометрию (измерение радиуса кривизны роговицы). Такие приборы выпускаются практически всеми фирмами-изготовителями офтальмологического диагностического оборудования.

Известен также кераторефрактометр-топограф KR-8100PA, выпускаемый компанией TOPCON (Япония), и OPD-Scan AKR-900, выпускаемый компанией NIDEK (Япония), и RT-7000, выпускаемый компанией TOMEY (Германия), которые позволяют осуществлять 3 типа измерений - рефрактометрию, кератометрию, а также топографию (построение топографической карты преломляющей силы роговицы).

Известен также кераторефпахиметр PARK-1, выпускаемый компанией OCULUS (Германия), который позволяет осуществлять 3 типа измерений - рефрактометрию, кератометрию, а также пахиметрию (измерение толщины роговицы) по центральной оптической оси глаза.

Известен также кератотопограф-аберрометр Keratron Scout, выпускаемый компанией SCHWIND (Германия), и OPD-ScanII ARK-10000, выпускаемый компанией NIDEK (Япония), которые позволяют осуществлять 4 типа измерений - рефрактометрию, кератометрию, топографию и аберрометрию (искажения преломляющей силы участков роговицы в зависимости от ее рельефа).

Известен также кераторефтонометр Tonoref-II, выпускаемый компанией NIDEK (Япония), который позволяет осуществлять 3 типа измерений - рефрактометрию, кератометрию, а также бесконтактную тонометрию (измерение внутриглазного давления). Известен также кераторефтонометр-пахиметр, выпускаемый компанией TOPCON (Япония), который позволяет осуществлять 4 типа измерений - рефрактометрию, кератометрию, тонометрию и пахиметрию по центральной оптической оси глаза.

Известна также фундус-камера (одновременно и мидриатическая, и немидриатическая), которая позволяет осуществлять все основные типы фото (в том числе со вспышкой), а также видеосъемок глазного дна и радужки, в частности цветное (в том числе панорамное) изображение при широком и узком зрачке, затем флуоресцентная ангиография (в том числе с индоцианином зеленым), далее изображение глазного дна при фотодинамических исследованиях и другие. Такие аппараты выпускаются многими ведущими фирмами-изготовителями офтальмологического диагностического оборудования, лидерами из которых являются компании TOPCON (Япония) и CARL ZEISS (Германия).

Известен также фундус-микропериметр МР-1, выпускаемый компанией NIDEK (Япония), который позволяет осуществлять 2 типа измерений - периметрию полей зрения (скрининговые и пороговые исследования чувствительности сетчатки к световым стимулам) в области макулы, а также цветное изображение глазного дна, получаемое благодаря немидриатической фундус-камере.

Известен также эндотелиальный микроскоп SP-3000P, выпускаемый компанией TOPCON (Япония), и ЕМ-3000, выпускаемый компанией TOMEY (Германия), которые позволяют осуществлять 2 типа измерений - пахиметрию и анализ эндотелиальных клеток роговицы.

Известен также оптический биометр (на основе интерферометра) IOL Master, выпускаемый компанией CARL ZEISS (Германия), который позволяет осуществлять 4 типа измерений - глубину передней камеры, длину оси глаза, кератометрию и поперечный диаметр роговицы. Известен также оптический биометр (на основе интерферометра) АС Master, выпускаемый компанией CARL ZEISS (Германия), который позволяет осуществлять 4 типа измерений - пахиметрию по центральной оптической оси, глубину передней камеры, толщину хрусталика и поперечный диаметр роговицы. Известен также оптический биометр (на основе интерферометра) Lenstar LS-900, выпускаемый компанией HAAG-STREIT (Германия), который позволяет осуществлять 7 типов измерений - пахиметрию по центральной оптической оси глаза, глубину передней камеры, толщину хрусталика, длину оси глаза, толщину сетчатки в области макулы, кератометрию и поперечный диаметр роговицы.

Известен также 3-мерный оптический когерентный томограф (на основе интерферометра) RTVue-100, выпускаемый компанией OPTOVUE (США), и Cirrus HD-ОСТ, выпускаемый компанией CARL ZEISS (Германия), которые позволяет осуществлять 2 типа измерений - томографию (2- и 3-мерная реконструкция внутренних структур) сетчатки, в том числе в области макулы и диска зрительного нерва, а также выполнять 2-мерную томографию роговицы.

Известен также 3-мерный оптический когерентный томограф (на основе интерферометра) с фундус-камерой 3D ОСТ-1000 mark II, выпускаемый компанией TOPCON (Япония), который позволяет осуществлять 3 типа измерений - томографию сетчатки, в том числе в области макулы и диска зрительного нерва, томографию роговицы, а также выполнять цветное фотографирование изображений глазного дна.

Известен также 3-мерный оптический когерентный томограф с фундус-камерой и микропериметром OPKO/OTI, выпускаемый компанией OPKO Instrumentation (США), который позволяет осуществлять 4 типа измерений - томографию сетчатки, в том числе в области макулы и диска зрительного нерва, томографию роговицы, цветное фотографирование изображений глазного дна, а также выполнять периметрию полей зрения в области макулы.

Таким образом, на текущий момент времени существует большое число комбинированных офтальмологических систем, которые позволяют выполнять несколько типов офтальмологических исследований. Однако при этом сегодня не существует универсальной комбинированной офтальмологической диагностической системы, которая позволяла бы выполнять абсолютно все указанные выше типы исследований за одну процедуру обследования глаза пациента.

В свете вышесказанного, целью настоящего изобретения является создание универсальной комбинированной офтальмологической диагностической системы, которая позволит устранить ограничения каждой отдельной из перечисленных выше офтальмологических систем путем их комбинирования, что в итоге позволит выполнять абсолютно все указанные выше типы исследований за одну процедуру обследования глаза пациента, при этом данная система может быть создана в едином корпусном исполнении.

Поставленная цель достигается тем, что рассматриваемая универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система содержит блок кераторефрактометра-топографа-аберрометра, главная оптическая ось которого совпадает с центральной оптической осью глаза, блок фундус-камеры, главная оптическая ось которого совпадает с главной оптической осью кераторефрактометра-топографа-аберрометра, блок интерферометра с микропериметром, главная оптическая ось которого совпадает с главной оптической осью фундус-камеры. Также вместо блока кераторефрактометра-топографа-аберрометра может быть использован блок бесконтактного тонометра или блок эндотелиального микроскопа - выбор одного из трех блоков осуществляется врачом-оператором в зависимости от типа исследований, причем смена блоков происходит таким образом, что их главные оптические оси совпадают с центральной оптической осью глаза и главной оптической осью фундус-камеры. Кроме того, универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система содержит блок регистрации и обработки данных на основе компьютера, соединенный с блоком управления, который в свою очередь соединен с блоком кераторефрактометра-топографа-аберрометра, блоком фундус-камеры, блоком интерферометра с микропериметром, блоком бесконтактного тонометра, блоком эндотелиального микроскопа, блоком регистрации и обработки данных на основе компьютера.

В дополнение к предыдущему, поставленная цель достигается и тем, что к блоку регистрации и обработки данных на основе компьютера может быть подключен компьютерный сервер, к которому, в свою очередь, подключены удаленные компьютерные рабочие станции, позволяющие получать данные с блока регистрации и обработки данных в реальном режиме времени, при этом и сервер, и рабочие станции имеют технические и программные средства для выхода в Интернет.

В дополнение к предыдущему, поставленная цель также достигается еще и тем, что к блоку управления может быть подключен меблированный офтальмологический комбайн, при этом сама универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система располагается внутри комбайна таким образом, чтобы можно было осуществлять позиционирование главной оптической оси системы с центральной оптической осью глаза.

В результате за одну процедуру обследования глаза пациента при помощи универсальной комбинированной офтальмологической диагностической системы можно будет выполнить следующие типы исследований: рефрактометрию, кератометрию, топографию, аберрометрию, пахиметрию, бесконтактную тонометрию, периметрию, подсчет эндотелиальных клеток роговицы, глубину передней камеры, толщину хрусталика, длину оси глаза, толщину сетчатки, поперечный диаметр роговицы, томографию роговицы и сетчатки, в том числе в области макулы и диска зрительного нерва, ангиографию, фотографирование и видеосъемку глазного дна и радужки, иридодиагностику (иридоглифику).

Таким образом, благодаря целому ряду новых отличительных признаков предлагаемое изобретение существенно отличается от существующих офтальмологических диагностических систем, что позволяет значительно повысить эффективность процедуры обследования глаза пациента.

На фиг.1 представлена общая схема универсальной комбинированной офтальмологической диагностической системы, где 1) орган зрения; 2) блок кераторефрактометра-топографа-аберрометра; 3) блок фундус-камеры; 4) блок интерферометра с микропериметром; 5) блок бесконтактного тонометра; 6) блок эндотелиального микроскопа; 7) блок управления; 8) блок регистрации и обработки данных на основе компьютера; 9) главная оптическая ось; 10) электрические и цифровые пути; 11) механические пути перемещения блоков; 12) меблированный офтальмологический комбайн.

На фиг.2 представлена оптическая схема блока кераторефрактометра-топографа-аберрометра, где 13) вольфрамовый источник света; 14) компенсационный фильтр; 15) конденсерная линза; 16) мишень фиксации; 17) линза фиксации на мишени - В; 18) линза корректировки оптического пути; 19) линза фиксации на мишени - А; 20) отражающее зеркало - 2; 21) половинчатое зеркало - 2; 22) согласующая линза; 23) перемещающаяся линза фокусировки; 24) оптический элемент с меткой; 25) измерительная линза - В; 26) отражающее зеркало - 1; 27) оптический путь для CCD-камеры; 28) измерительный светодиодный ИК-источник; 29) конденсерная линза; 30) измерительная мишень; 31) измерительная линза - А; 32) система кольцевых элементов; 33) призма с элементом центрирования на основе отверстия; 34) призма на основе технологии вращения; 35) согласующая линза; 36) половинчатое зеркало - 5; 37) центрирующая линза - В; 38) антибликовый оптический элемент; 39) центрирующая линза - А; 40) светодиодные источники для контроля местоположения роговицы и кератометрии; 41) половинчато зеркало - 4; 42) конденсерная линза; 43) половинчатое зеркало - 3; 44) половинчатое зеркало - 1; 45) линза объектива; 46) пара проекционных светодиодных ИК-источников; 47) пара фокусирующих линз; 48) система кольцевых излучателей для топографических исследований.

На фиг.3 представлена оптическая схема блока фундус-камеры, где 49) линза объектива; 50) кольцевое зеркало; 51) элемент апертуры; 52) согласующая система линз; 53) линза с меткой; 54) апертура; 55) цветовой фильтр; 56) фильтр возбуждения для ангиографии; 57) фильтр возбуждения при использовании индоцианина зеленого; 58) фильтр зеленого спектра; 59) апертура; 60) ксеноновая лампа; 61) конденсерные линзы; 62) фильтр инфракрасного диапозона; 63) дополнительный фильтр; 64) «холодный» фильтр для отсечения нагрева галогеновой лампы; 65) галогеновая лампа; 66) светодиод «расщепления»; 67) апертура; 68) согласующая система линз; 69) светодиоды фиксации взгляда; 70) согласующая система линз; 71) апертура; 72) согласующий светодиод; 73) диоптрический компенсатор для положительных диоптрий; 74) диоптрический компенсатор для отрицательных диоптрий; 75) специальная линза для переднего отрезка глаза; 76) система линз, формирующих изображение; 77) зеркало переключения между режимами осмотра и съемки; 78) зеркало переключения между режимами флуоресцентного и инфракрасного осмотра; 79) согласующая система линз; 80) апертура; 81) ИК-светодиод «внутренней» фиксации; 82) цветовой фильтр; 83) барьерный фильтр для ангиографии; 84) барьерный фильтр при использовании индоцианина зеленого; 85) согласующая система линз для камеры при использовании индоцианина зеленого; 86) согласующая система линз для камеры без использования индоцианина зеленого; 87) камера обзора для съемки в случае использования индоцианина зеленого; 88) камера обзора для съемки в случае неиспользования индоцианина зеленого; 89) маска осмотра; 90) призма для подключения фото- и видеосистем; 91) цветовой фильтр; 92) согласующая система линз для CCD-камеры; 93) фильтры для CCD-камеры; 94) подложка для CCD-камеры; 95) адаптер для CCD-камеры; 96) согласующая система линз для видеокамеры; 97) видеокамера.

На фиг.4 представлена оптическая схема блока интерферометра с микропериметром, где 98) система излучения на основе суперлюминесцентного диода с контролем интенсивности; 99) система центрирования излучения с отсечением отраженного сигнала; 100) система совмещения и анализа излучений, проходящих по двум оптическим путям (от глаза и зеркала-образца); 101) системы управления поляризацией; 102) коллиматоры; 103) четвертьволновая пластина; 104) корректор оптического пути; 105) призмы компенсации дисперсии; 106) перемещающееся зеркало-образец для интерферометрии; 107) гальваническое зеркало, направляющее излучение внутрь глаза; 108) линзы коллиматора; 109) дифракционный делитель излучения по длинам волн; 110) система линз Фурье-преобразования; 111) сенсор; 112) изолированная система спектроскопа; 113) зеркало для совмещения оптического пути; 114) согласующая система линз; 115) оптические волокна; 116) оптический путь для CCD-камеры; 117) вольфрамовый источник света; 118) конденсерная линза; 119) программируемый прерыватель излучения светового источника; 120) барабан со сменными апертурами; 121) фильтр плавного затемнения; 122) барабан со сменными цветовыми фильтрами; 123) направляющее зеркало; 124) Х- и Y-координатные моторы; 125) светодиод фиксации взгляда; 126) четыре светодиода фиксации взгляда в случае поражения фовеолярной области; 127) согласующие линзы; 128) половинчатое зеркало; 129) половинчатое зеркало; 130) корректирующая система линз; 131) линза модуля переднего отрезка глаза.

На фиг.5 представлена оптическая схема блока бесконтактного тонометра, где 132) согласующий оптический элемент между соплом пневмокамеры и главной оптической осью; 133) светодиод и система линз для пространственного согласования с сенсором; 134) светодиод и система линз для позиционирования на роговице; 135) светодиод и оптические элементы для создания метки; 136) светодиоды и линзы контроля местоположения роговицы вследствие пневмовоздействия; 137) сенсор положения по Х (верх - низ) и Y (право - лево) координатам; 138) сенсор положения по Z (глубина) координате; 139) пневматический сенсор; 140) половинчатое зеркало; 141) антибликовый оптический элемент; 142) инфракрасный фильтр; 143) половинчатое зеркало; 144) половинчатое зеркало; 145) система устранения аберрации; 146) половинчатое зеркало; 147) система линз согласования оптического пути; 148) пылезащитный элемент; 149) зеркало положения по Z координате; 150) оптический путь для CCD-камеры; 151) координатный датчик по Z координате для автоматического режима.

На фиг.6 представлена оптическая схема блока эндотелиального микроскопа, где 152) светодиоды и система линз позиционирования по Х и Y координатам; 153) светодиод и система линз местоположения центра; 154) сенсор положения по Х и Y координатам; 155) светодиод позиционирования по Z координате; 156) элемент создания щелевого освещения для режима осмотра; 157) элемент создания щелевого освещения для режима фотографирования; 158) ксеноновый источник для режима фотографирования; 159) конденсерная линза; 160) сенсор положения по Z координате; 161) маска осмотра; 162) оптический элемент с «острым» краем; 163) согласующая система линз для CCD-камеры; 164) оптический путь для CCD-камеры; 165) светодиоды и линзы контроля местоположения глаза; 166) светодиод периферийной фиксации.

Универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система (фиг.1) работает следующим образом.

Перед началом обследования органа зрения пациента просят сесть непосредственно перед системой, причем таким образом, чтобы лоб и подбородок пациента размещались в плотном контакте со специальным упором для лба и подбородка, который является составной частью рассматриваемой системы. Далее врач-оператор с помощью блока управления начинает процедуру обследования, первым шагом которой является автоматическая подстройка главных оптических осей блоков кераторефрактометра-топографа-аберрометра (фиг.2), фундус-камеры (фиг.3) и интерферометра с микропериметром (фиг.4) с центральной оптической осью глаза. Причем в зависимости от типов исследований вместо блока кераторефрактометра-топографа-аберрометра может быть использован блок бесконтактного тонометра (фиг.5) или блок эндотелиального микроскопа (фиг.6) - выбор одного из трех блоков осуществляется врачом-оператором в зависимости от конкретной цели диагностики. Кроме того, эти три блока могут использоваться последовательно друг за другом, причем смена блоков осуществляется в автоматическом режиме. Далее, все данные, получаемые с перечисленных блоков, поступают на блок регистрации и обработки данных на основе компьютера, который предоставляет врачу-офтальмологу визуальную информацию по проводимым исследованиям.

Таким образом, с помощью блока кераторефрактометра-топографа-аберрометра данной системы могут быть выполнены следующие исследования: рефрактометрия, кератометрия, топография, аберрометрия, пахиметрия и поперечный диаметр роговицы. С помощью блока фундус-камеры данной системы может быть выполнено: фотографирование и видеосъемка глазного дна и радужки, иридодиагностика (иридоглифика), а также флуоресцентная ангиография (в том числе с индоцианином зеленым). С помощью блока интерферометра с микропериметром данной системы могут быть получены следующие данные: глубина передней камеры, толщина хрусталика, длина оси глаза, толщина сетчатки, томография роговицы и сетчатки, в том числе в области макулы и диска зрительного нерва, а также периметрия. С помощью блока бесконтактного тонометра данной системы может быть выполнено бесконтактное измерение внутриглазного давления, а с помощью блока эндотелиального микроскопа данной системы - подсчет и анализ эндотелиальных клеток роговицы.

В результате, чтобы провести всестороннюю диагностику органа зрения, врачу-офтальмологу станет ненужным перенаправлять пациента на различные офтальмологические аппараты, используемые в настоящее время в клиниках, поскольку теперь обследование глаза может быть осуществлено с помощью одного аппарата, содержащего рассмотренные выше блоки. Как общий итог, это существенно повысит пропускную способность диагностического отделения, т.е. количество пациентов в день, поскольку временные затраты на работу с одним пациентом, благодаря универсальной комбинированной офтальмологической диагностической системе, значительно сократятся.

В настоящее время разработан экспериментальный образец данной системы и достигнуты договоренности об ее применении для диагностики пациентов в двух ведущих офтальмологических центрах - ФГУ «МНТК Микрохирургия глаза» имени ак. С.Н.Федорова и ГУ «НИИ Глазных болезней» РАМН.

Изобретение относится к офтальмологии. Конструктивное расположение оптических блоков комбинированного устройства позволяет в несколько раз повысить эффективность работы врача-офтальмолога за счет того, что исследование в одно и то же время может осуществляться одновременно несколькими блоками универсальной комбинированной офтальмологической диагностической системы. Ее основными компонентами являются блок кераторефрактометра-топографа-аберрометра, главная оптическая ось которого совпадает с центральной оптической осью глаза, блок фундус-камеры, главная оптическая ось которой совпадает с главной оптической осью кераторефрактометра-топографа-аберрометра, блок интерферометра с микропериметром, главная оптическая ось которого совпадает с главной оптической осью фундус-камеры. Кроме того, вместо блока кераторефрактометра-топографа-аберрометра может быть использован блок бесконтактного тонометра или блок эндотелиального микроскопа. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система, содержащая блок кераторефрактометра-топографа-аберрометра, главная оптическая ось которого совпадает с центральной оптической осью глаза, блок фундус-камеры, главная оптическая ось которого совпадает с главной оптической осью кераторефрактометра-топографа-аберрометра, блок интерферометра с микропериметром, главная оптическая ось которого совпадает с главной оптической осью фундус-камеры, также универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система содержит блок бесконтактного тонометра и блок эндотелиального микроскопа, каждый из которых может использоваться вместо блока кераторефрактометра-топографа-аберрометра таким образом, чтобы их главные оптические оси совпадали с центральной оптической осью глаза и главной оптической осью фундус-камеры, также универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система содержит блок регистрации и обработки данных на основе компьютера, соединенный с блоком управления, который, в свою очередь, соединен с блоком кераторефрактометра-топографа-аберрометра, блоком фундус-камеры, блоком интерферометра с микропериметром, блоком бесконтактного тонометра, блоком эндотелиального микроскопа, блоком регистрации и обработки данных на основе компьютера.

2. Универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система по п.1, отличающаяся тем, что к блоку регистрации и обработки данных на основе компьютера подключен компьютерный сервер, к которому, в свою очередь, подключены удаленные компьютерные рабочие станции, позволяющие получать данные с блока регистрации и обработки данных в реальном режиме времени, при этом и сервер и рабочие станции имеют технические и программные средства для выхода в Интернет.

3. Универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система по п.1, отличающаяся тем, что к блоку управления подключен меблированный офтальмологический комбайн, при этом сама универсальная комбинированная офтальмологическая диагностическая система располагается внутри комбайна таким образом, чтобы можно было осуществлять позиционирование главной оптической оси системы с центральной оптической осью глаза.