Способ тонометрии глаза и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A61B3/16 

Изобретение относится к медицине, в частности к измерению внутриглазного давления, и может быть использовано для измерения офтальмотонуса в раннем посттравматическом периоде.

Существует два основных метода измерения внутриглазного давления (ВГД) - ап- планационный и импрессионный. В каждом методе используется десятки устройств для измерения ВГД (тонометров). Устройства и методы имеют недостатки, что привело к увеличению различных модификаций тонометров.

При аппланационной тонометрии измеряют площадь контакта тонометра с глазом или силу вызвавшую сплющивание роговицы до определенного диаметра. Наиболее популярный тонометр Маклакова состоит из плоской круглой площадки, контактирующей с глазом. Вес тонометра 10 г. Перед измерением ВГД на тонометр наносится краска. В глаз пациента инстилируется анестетик. В положении лежа у пациента разводится глазная щель и на центр роговицы ставится тонометр. Полученный отпечаток переносится на проспиртованную бумагу после чего, с помощью линейки, измеряют степень ВГД. Ошибка тонометра в зоне нормального ВГД достигает 3-6%, а на краях диапазона увеличивается еще больше. При использовании тонометра Гольдмана, после анестезии, глаза касаются прозрачной призмой тонометра до аппланации в 3,06 мм и измеряют силу вызвавшую апплана- цию этого диаметра, по которой судят о степени ВГД, Для использования тонометра Гольдмана необходим офтальмомикроском, флюоресцеин, строгая фиксация тонометра и головы пациента. В СССР используется модификация тонометра Гольдмана, установленная на щелевых лампах Ш Л-56, ЩЛТ- 2Т.

Импрессионный метод измерения ВГД основан на измерении степени вдавления оболочки глаза плунжером. По величине этого вдавливания судят о степени ВГД.

сл

с

00

ю со VI

00 00

00

Впервые тонометры на этом принципе предложил Грефе (1862) и Дондерс (1863). Тонометры не нашли применения из-за несовершенства конструкции. В последнее время появились тонометры оказывающее на глаз давление с помощью сжатого воздуха или жидкостью, а так же ультразвуковой волной (4, 5, 6, 7). Устройства, реализующие метод, подводятся к глазу и строго фиксируются по отношению последнего. На глаз оказывается давление и при появлении искривления или вибрации роговицы, отмечают силу вызвавшую это искривление (уплощение) роговицы, отмечают степень офтальмотонуса. В связи с большой силой давления на глаз (10-60 г) и сложность методики тонометрии, а также сложностью устройства массового применения такие тонометры не получили.

Известен способ измерения ВГД, основанный на получении ответа от глаза при воздействии на него механического вибратора. Детально способ осуществляется следующим образом. В глаз пациента инстилируется анестетик. Голова пациента фиксируется на подставке. К 1лазу подводится устройство с вибрирующим зондом и фиксируется. На глаз оказывается давление с определенной силой устройством вместе с вибрирующим датчиком (зондом). Измеряют характер колебаний зонда, по хоторым судят о степени ВГД. Во время измерения ВГД положение устройства по отношению глаза не меняют. Окончив измерение ВГД, устройство отводят от глаза.

Способу свойственны недостатки: - низкая точность, связанная с влиянием на амплитуду колезонда плотности ре- тробульбарной клетчатки, влияющей на амплитуду колебаний всего глаза, соизмеримой с амплитудой колебаний зонда. Плотность клетчатки у пациентов различная. За счет этого будет различной глубина погружения глаза в орбитальную клетчатку, составляющая в среднем 0,2 мм (9), что приводит к неопределенной ошибке при исследовании ВГД. Причем, чем больше нагрузка на глаз (3-5 г), тем больше ошибка -. (20-25%), чем меньше нагрузка на глаз устройством, тем меньше ошибка тонометрии. Уменьшить же нагрузку (менее 1-3 г), на глаз при данном способе невозможно, так как тогда будет нельзя реализовать способ тонометрии, из-за демпфирования колебаний зонда нагрузкой;

.- значительная нагрузка на глаз тонометром (не менее 3-5 г), так как этот способ требует постоянного контакта тонометра с глазом;

-обязательной анестезии глаза, так как нагрузка в 3-5 г вызывает неприятные ощущения у больного;

-сложность методики тонометрии, тре- бующей строгой фиксации головы пациента,

соблюдение соосности глаза с тонометром, создания тарированного воздействия на глаз;

-трудоемкость тонометрии.

0 Устройству, реализующему этот способ, присущи недостатки:

-низкая точность, связанная с применением генератора с прямолинейно-поступательным ходом движения зонда. Подвес,

5 на котором прикрепляется зонд, имеет значительную нелинейность и узкий диапазон амплитудной характеристики;

-значительная нагрузка на глаз (не менее 3-5 г), так как подвижная часть устрой0 ства имеет значительную Массу и инерционность;

-невозможность использования уст-, ройства у больного в положении лежа, так как нагрузочное приспособление, тарирую5 щее нагрузку на глаз, не может работать в произвольном положении больного;

-для использования устройства необходима фиксирующая подставка для головы пациента, стол для установки устройства,

0 совмещенный с подставкой для головы пациента, что является недостатком ведущим к удорожанию, как метода, так и устройства. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для изме5 рения ВГД..Способ тонометрии осуществляемый посредством этого устройства, заключается в следующем. Глаз анестезируется, глазная цель широко разводится one-, ратором. К глазу подводится и фиксируется

0 тонометр. В исходном состоянии, при неизменном положении устройства по отношению глаза, оказывают постоянное давление на глаз с силой 3-5 г. Измеряют постоянную амплитуду колебаний вибрирующего датчи5 ка устройства. По амплитуде колебаний датчика судят о степени ВГД. Первоначальная амплитуда колебаний датчика задается в 0,1 мм, частота 50 Гц.

Способу присущи следующие недостат0 ки:

-низкая точность, связанная с нетарированным воздействием устройства на глаз;

-обязательность применения анестезии;

5 - сложность методики тонометрии.

Устройству, реализующему этот способ, присущи следующие недостатки:

-низкая точность, связанная с применением жесткого подвеса вибрирующего датчика, нестабильность сил трения в нем,

малая амплитуда колебаний датчика, значительная нагрузка на глаз при тонометрии;

-нестабильность показаний тонометра из-за нестабильности нагрузки на глаз, смещения глаза в орбитальную клетчатку;

-большая площадь датчика, контактирующая с глазом;

-низкий динамический диапазон показаний тонометра.

Таким образом вышеперечисленным способам и устройствам присущи низкая точность и сложность методики тонометрии.

Цель изобретения - повышение точности тонометрии и упрощение методики ее проведения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в воздействии на глаз вибрирующим датчиком и измерении характера его колебаний при воздействии, приближают вибрирующий датчик к глазу до наступления контакта с ним и действуют на глаз до момента исчезновения сигнала на выходе вибрирующего датчика, отводят вибрирующий датчик от глаза и при этом измеряют максимальную амплитуду сигнала на выходе вибрирующего датчика, по значению которого судят об офтальмотонусе, при этом скорости приближения и отвода вибрирующего датчика выбирают много меньшими угловой скорости колебаний вибрирующего датчика.

В устройство, для осуществления цели изобретения, содержащее вибрирующий датчик, подключенный к источнику питания, выход вибрирующего датчика через усилитель соединен со входом измерительного прибора, введены: вибрирующий датчик, выполненный в виде электромагнитного углового вибратора на торцевых опорах из камня и заключенного в немагнитный металлический корпус, с рабочей поверхностью, контактирующей с глазом, выполненной шаровидной из несмачиваемого материала, усилитель, выполненный с возможностью регулировки коэффициента усиления и постоянного смещения на входе, измерительного прибора выполненного цифровым с пиковым детектором на входе, источник питания вибрирующего датчика выполненного в виде генератора со стабилизацией амплитуды колебаний.

Способ тонометрии описывается графически (см.фиг.1).

На графике, по оси X показана разверт- . ка по времени, в процессе тонометрии, а по оси У положительная часть амплитуды виб- брации вибрирующего датчика. В исходном положении (точка А), вибрация датчика отсутствует. При подаче на устройство напряжения, вибрирующий датчик начинает вибрировать (точка Б), со строго заданной начальной амплитудой. Прикоснопение к глазу вибрирующего датчика, вызывает увеличе- ние амплитуды его колебаний. Причем, величина амплитуды имеет различный размах, лежащих в пределах между точками В и В1. Различный размах амплитуды обусловлен скоростью подведения датчика к глазу. Чем

0 больше эта скорость, тем меньше амплитуда колебаний (точка В), а чем меньше скорость подведения, тем выше амплитуда (точка В1). Экспериментально установлено, что наибольшая амплитуда вибрации датчика будет

5 тогда, когда скорость подпедения вибрирующего датчика будет много меньше максимальной угловой скорости колебаний вибрирующего датчика, а наиболее стабильные результаты при повторной тонометрии,

0 снимаются в точке Д При отсутствии колебании вибрирующего датчика (точка Г), приближение датчика к глазу следует прекратить.

Таким образом, способ тонометрии за5 ключлегся в приближении вибрирующего датчика к глазу до наступления контакта с ним и воздействии на глаз до момента исчезновения сигнала на выходе вибрирующего датчика, отведении датчика от глаза с

0 измерением максимальной амплитуды, его колебаний, при этом скорости приближения и отведения выбирают много меньшими уг5 ловой скорости колебаний вибрирурющего датчика, например, со скоростью 2-3 мм в секунду.

Сила давления на глаз устройством в

0 момент остановки колебаний вибрирующего датчика не должна превышать 1 г, что исключает появление неприятных ощущений при тонометрии глаза со стороны пациента. Каких-либо повреждающих эффектов

5 со стороны эпителия роговицы при тонометрии не выявлено, что можно легко проверить с помощью флюоресцеиновых проб. Угловое отклонение тонометра от глаза в момент тонометрии не превышает такового,

0 как и при тонометрии известными тонометрами. Отклонение на 10-15° или процентов не влияет на точность тонометрии.

На фиг. 2 показано устройство, реализующее способ тонометрии.

5 Устройство для тонометрии состоит из немагнитного корпуса 1 и заключенного в него электромагнитного углового вибратора 2, а так же схемы преобразования электрического сигала 3.

Электромагнитный угловой вибратор состоит из вибрирующего стержня 4 один конец которого имеет шаровидную насадку 5, ориентированную параллельно оси вибрирующего стержня 4, а противоположный конец стержня 4 закреплен в торцевых опорах б, выполненных на подшипниках из камня (не показано). На стержне 4 закреплен приводящий магнит 7, расположенный ря- дом с чувствительным элементом 8, выполненный в виде индуктивного датчика. Элемент 8 может быть выполнен в виде оп- тоэлектронного, тензочувствительного или емкостного датчика. Рядом с магнитом 7 расположена катушка привода 9 и демпфирующие магниты 10, которые могут быть выполнены на основе пружины или катушки подмагничивания.

Вибратор 2 соединен с электрической схемой 3, состоящей из следующих элементов. Устройства стабилизации амплитуды хода вибрирующего датчика (генератора) 11, соединенного с катушкой привода 9. Чувствительный эле,мент 8 соединен с мае- штабным усилителем 12 в котором имеется устройство регулировки коэффициента усиления 13 и устройства компенсации начального уровня колебаний 14 вибрирующего стержня 4. Сигнал с выхода масштабного усилителя 12 поступает на пиковый детектор 15 с устройством сброса 16. Причем, устройства 15 и 16 могут быть выполнены в виде цифрового устройства выборки и хранения необходимой информации. Сигнал с устройства 15 поступает на измерительный прибор, который выполнен наосновеанало- ro-цифрового преобразователя и цифрового индикатора. Измерительный прибор 17 может быть выполнен в виде микроампермет- ра. Стабилизатор постоянного напряжения 18 осуществляют питание по постоянному напряжению устройств 11,12,13-17.

В статическом состоянии устройство по отношению глаза 19 занимает такое поло- жение, что стержень 4 занимает параллельное положение по отношению глаза 19. В исходном положении, шарообразная насадка 5 не касается глаза 19. Катушка привода 9 обесточена. Стержень 4 неподвижен.

Устройство (см.фиг.2) работает следующим образом.

При подаче на катушку привода 9 переменного напряжения от устройства 11 в ней появляется переменное магнитное поле, пе- ремещающее магнит 7 по отношению катушки 9. В результате, магнит 7 начинает совершать колебательные движения вместе с насадкой 5. Колебания стержня 4 будут происходить а перпендикулярной плоско- сти по отношению глаза 19, так как проксимальный конец стержня 4 закреплен в опорах 6. Амплитуда колебаний стержня 4 пропорциональна подводимому напряжению с генератора 11 к катушке 9. Линейность амплитудной характеристики стержня 4 определяется магнитами 10, резонансными характеристиками подвижной системы и ее массой, что регулируется при сборке вибратора. В процессе тонометрии стержень 4 наводит магнитом 7 ЭДС на катушке 8 различной амплитуды, который преобразуется схемой 3.

Сигнал с элемента 8 подается на усилитель 12, который с помощью устройства 13 и

14преобразует сигнал с максимальным динамическим диапазоном идущий на пиковый детектор. Пиковый детектор 15 служит для длительного выделения максимального уровня сигнала, пропорциональному максимальному уровню колебаний стержня 4 и уровню офтальмотонуса. Время выделения максимального уровня составляет не менее 2-3 мин. Устройство 16 служит для сброса (стирания) полезной информации с пикового детектора и выполнено в виде тумблера.

Необходимость применения устройства

15связана с необходимостью запоминания очень кратковременных и быстродействующих уровней сигнала с масштабного усилителя 12. Применение вместо него самописцев, запоминающих осциллографов, графопостроителей дорого и неэффективно. Устройство 15 позволяет значительно упростить методику тонометрии.

С выхода пикового детектора 15 сигнал поступает на измерительный прибор 17. В нем применен аналого-цифровой преобразователь с 4-х разрядным цифровым индикатором (не показан). Измерительный прибор может быть установлен в корпусе 1, для удобства,тонометрии. Индикация офтальмотонуса отображается с точностью до 0,01 мм рт.ст. в пределах от 0 до 99,99 мм рт.ст.

Стабилизатор 18 осуществляет питание всех узлов схемы (11-17). Метрологические характеристики устройства 18 не должны выходить за пределы основной погрешности всего тонометра. Устройство 18 выполнено на основе компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с применением прецизионных элементов (не показаны). Немагнитны и металлический корпус 1 имеет массу в 100-200 раз большую, чем масса подвижной части вибратора, для исключения резонансных явлений и связанных с этим ошибок при тонометрии. Конфигурация корпуса 1 выполнена удобной для рук оператора.

Шаровидная насадка выполнена из фторопласта для придания контактирующей с

глазом поверхнбстью вибратора гидрофобных свойств.

Методика проведения тонометрии состоит в следующем. На метрологически проверенное устройство подают питание от стабилизатора 18. Шаровидную насадку 5. опусканием в 96 градусный этиловый спирт, стерилизуют 4-5 с. Устройством 16 обнуляют показания тонометра. Пациент усаживается или укладывается на кушетку. Глазная ,ще/1ь разводится рукой оператора, производящего тонометрию. Вибрирующий стержень 4 располагают параллельно глазу 19, так, чтобы шарообразная насадка 5 располагалась над поверхностью глаза 19. Затем, устройство медленно приближают к глазу со скоростью не выше 2-3 мм,сек. При наступлении контакта насадки 5 с глазом 19 появляется видимая увеличенная амплитуда колебаний насадки 5. Приближают датчик к глазу до его остановки, а затем отводят его от глаза. Общее время контакта датчика тонометра с глазом не превышает 1-1.5 сек. Уровень офтальмотонуса считывают с индикатора 17. Следующее измерение проводят после сброса показаний индикатора 17, устройством 16.

Формула изобретения 1. Способ тонометрии глаза, заключающийся в воздействии на глаз вибрирующим датчиком и измерении характера его колебаний при воздействии, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности тонометрии и упрощения методики ее проведения, приближают вибрирующий датчик к глазу до наступления контакта с ним и действуют на глаз до момента исчезновения сигнала на выходе вибрирующего датчика, отводят вибрирующий датчик от глаза и при

этом измеряют максимальную амплитуду сигнала на выходе вибрирующего датчика, по значению которой судят об офтальмото- нусе, при этом скорости приближения и от- вода вибрирующего датчика выбирают много меньшими угловой скорости колебаний вибрирующего датчика.

2.Устройство для тонометрии глаза, содержащее вибрирующий датчик, подключенный к источнику питания, выход вибрирующего датчика через усилитель соединен с входом измерительного прибора, отличающееся тем. что вибрирующий датчик выполнен в виде электромагнитного

углового вибратора.

3.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что электромагнитный угловой вибратор выполнен на торцевых опорах из кам- ня и заключен в немагнитный

металлический корпус.

4.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что рабочая поверхность электромагнитного углового вибратора, контактирующая с глазом, выполнена шаровидной

из несмачиваемого материала.

5.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что усилитель выполнен с возможностью регулировки коэффициента усиления и постоянного напряжения смещения

на входе.

6.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что измерительный прибор выполнен цифровым с пиковым детектором на входе.

7. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что источник питания вибрирую щего датчика выполнен в виде генерат ра со стабилизацией амплиту колебаний.

и

и

и

иг. 1

Использование: в медицинской технике для повышения точности измерения офталь- мотонуса. Сущность изобретения: вибрирующим датчиком, выполненным в виде электромагнитного углового вибратора воздействуют на исследуемый глаз, причем сначала приближают и прижимают вибрирующий датчик к глазу до исчезновения сигнала на его выходе, после чего удаляют вибрирующий датчик от глаза и при этом измеряют максимальную амплитуду сигнала на выходе вибрирующего датчика, по значению которой судят об офтальм отонусе. 2 с и 5 з п. ф-лы. 2 ил.

1 i /с

ч

19

«

to

Редактор

1ИГ.

Составитель В.Пашков Техред М.Моргентал

1г -/л /к ./Ј,

/-,

и

ип

kV44V

X

6

-S.

.vi;

тт

/I

Корректор М.Шароши