РЕТИНАЛЬНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТОЯНИЯ СЕТЧАТКИ И ГЛАЗНОГО ДНА
RETINAL CAMERA FOR EXAMINATION OF THE STATE OF THE RETINA AND EYE FUNDUS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к офтальмологии, а именно к оборудованию для исследований состояния сетчатки и глазного дна, в частности, к приборам, позволяющим получить достоверную картину состояния сетчатки и глазного дна, течения их заболевания, и позволяющим вовремя скорректировать терапию.
Уровень техники
Из уровня техники известны камеры для визуализации глазного дна, содержащие оптическую систему для фокусировки излучения, отраженного от сетчатки, например, портативная фундус-камера (заявка США на изобретение US 2012/0287255A1, 15.11.2012).
Данное устройство работает следующим образом: излучение от источников с помощь оптоволокна (не показано) попадает в исследуемый орган зрения, далее, отражаясь от сетчатки, поступает в оптическую систему, пройдя через которую фокусируется на матричном фотоприемном устройстве, сигнал с которого попадает на устройство обработки информации. В качестве органа зрения используется упрощенная модель, смоделированная в программе расчета оптических систем ZEMAX.
Недостатком данного устройства является узкое поле зрения оптической системы камеры 2ω, которое составляет 40°. Такое угловое поле зрения системы не позволяет получить полное изображение сетчатки исследуемого органа зрения. Для подобных задач значения углового поля зрения должны быть не менее 130°. В данном же устройстве для получения полноценной картины сетчатки используется совмещение пяти изображений, для получения которых необходимо перемещение устройства по органу зрения пациента, что внесет дискомфорт в проводимую процедуру. Для получения изображений нескольких областей также можно использовать вращающиеся оптические элементы, описанные в предложенном изобретении, однако их использование приведет к заметному усложнению конструкции, увеличит стоимость изделия, а также может вызвать дискомфорт из-за шумов работы двигателей при проведении исследования. Еще одним способом, расширения углового поля зрения данного устройства является внесение в оптическую систему двухзеркальной системы Кассегрена, что также усложняет оптическую систему и вносит необходимость дополнительной юстировки системы. Использование поворотной насадки для наблюдения периферии сетчатки органа зрения также усложнит конструкцию изделия. Кроме того, для получения полной картины сетчатки органа зрения пациента недостаточно «сшивания» пяти изображений, так как для корректного соединения изображений необходимо пересечение полей зрения. Увеличение количества «сшиваемых» изображений возможно, однако это повлияет на скорость обработки изображения и вывода его на экран монитора специалиста. К недостаткам фундус-камеры также следует отнести возможность только контактных исследований органа зрения пациента, что, безусловно, вносит дискомфорт для пациента. Необходимость проведения бесконтактных исследований приведет к значительным изменениям в оптической системе изделия.
Заявленное решение устраняет указанные недостатки и позволяет достичь заявленный технический результат.
Раскрытие изобретения
Технической задачей, которую решает предлагаемое решение, является создание ретинальной камеры, обеспечивающей высокую эффективность, скорость, безопасность и простоту исследований состояния сетчатки и глазного дна.
Технический результат заключается в повышении эффективности, скорости, и безопасности исследований состояния сетчатки и глазного дна, а также в упрощении процесса исследований, без усложнения конструкции устройства и без ограничений его применения.
Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата ретинальная камера для исследований состояния сетчатки и глазного дна содержит корпус с установленной на него сменной оптической насадкой, установленные в корпусе и соединенные последовательно передающий объектив, принимающий объектив и матричное фотоприемное устройство, причем сменная оптическая насадка, передающий объектив, принимающий объектив и матричное фотоприемное устройство образуют собой оптическую систему ретинальной камеры, выполненной с возможностью работы в пределах угла поля зрения равного 50° или 100° или 137°, при этом сменная оптическая насадка включает в себя три линзовых элемента, выполненных со сферическими поверхностями, а передающий объектив включает в себя четыре линзовых элемента, два из которых выполнены в виде склейки.
Кроме того, сменная оптическая насадка выполнена контактной или бесконтактной.
Кроме того, сменная оптическая насадка выполнена с возможностью ее использования с минимальным расстоянием 0,2 мм до органа зрения.
Кроме того, между передающим и приемным объективом дополнительно установлен светофильтр.
Кроме того, ретинальная камера, дополнительно снабжена автономным источником питания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 – Блок-схема цифрового телевизионного комплекса;
Фиг.2 – Принципиальная оптическая схема ретинальной камеры;
Фиг.3 - Диаграмма пятен рассеяния по полю матричного фотоприемного устройства при использовании широкопольной сменной оптической насадки с угловым полем зрения 2ω 137°;
Фиг.4 - Распределение функции концентрации энергии в кружке рассеяния при использовании широкопольной сменной оптической насадки с угловым полем зрения 2ω 137°.
Осуществление изобретения
Ретинальная камера обычно входит в состав цифрового телевизионного комплекса для визуализации состояния внутренних поверхностей глазного яблока, поверхности сетчатки, который содержит (фиг.1) офтальмологический прибор – ретинальную камеру 3 (фундус-камеру) с объективом 2, в который попадает изображение 1 глазного дна, базовую станцию 4, соединенную с ретинальной камерой 3 посредством кабельного соединения или беспроводной связи, педали 5, имеющие возможность регулировки нескольких параметров (регулировка освещенности глазного дна, фокусировка и т.п.).
Заявленная ретинальная камера 3 состоит из корпуса, объективов, связанных между собой и образующих оптическую систему камеры, а именно сменного объектива (оптической насадки) 2, передающего объектива 6, принимающего объектива 7, и матричного фотоприемного устройства 8. Ретинальная камера может быть снабжена автономным источником питания.
На фиг. 2 показаны: сменная оптическая насадка 2, представляющая собой три линзовых элемента, выполненных со сферическими поверхностями, передающий объектив 6, включающий в себя четыре линзовых элемента, два из которых выполнены в виде склейки, приемный объектив 7, включающий фокусирующие линзы, и матричное фотоприемное устройство 8, данные с которого передаются на базовую станцию 4. Передающий объектив 6, принимающий объектив 7 и матричное фотоприемное устройство 8 установлены в корпусе камеры 3 и не являются сменными.
Для формирования полной картины сетчатки исследуемого органа зрения в предлагаемом примере реализации сменная оптическая насадка 2 обеспечивает следующие три варианта режимы работы: сменная широкопольная насадка 2а используется для проведения исследований в пределах поля зрения 2ω не менее 137° с минимальным расстоянием до органа зрения (0,2 мм) и позволяет полностью осмотреть всю сетчатку наблюдаемого органа зрения без его перемещения, а также без необходимости использования информации, полученной с нескольких кадров, как в изделии прототипа, что увеличивает скорость обработки изображения и вывода его на экран монитора специалиста, для проведения более детальных исследований предлагается оптическая насадка 2б, которая обеспечивает работу в угловом поле зрения 2ω не менее 100° с минимальным расстоянием до органа зрения (0,2 мм), а также узкопольная насадка 2в, реализующая угловое поле зрения 2ω 50° и позволяющая производить бесконтактные измерения на расстоянии не более 5 мм до органа зрения.
Сменная оптическая насадка с углом поля зрения 137° и с углом поля зрения 100° являются контактными, а сменная оптическая насадка с углом поля зрения 50° является бесконтактной, что дает возможность не только контактных исследований органа зрения пациента, но и бесконтактных, обеспечивая универсальность применения устройства, а также полное, разностороннее, эффективное, безопасное и комфортное для пациента исследование.
Входной зрачок предлагаемого изделия вынесен вперед за пределы сменных оптических насадок. Для исключения виньетирования в процессе проведения исследований плоскость входного зрачка изделия должна быть совмещена с плоскостью входного зрачка наблюдаемого органа зрения. Изменение расстояния от сменной насадки 1 до органа зрения может приводить к обрезанию полей зрения.
В предлагаемой реализации, в отличие от аналогов, используются оптические элементы только со сферическими поверхностями, что с положительной точки зрения сказывается как на упрощении изготовления и эксплуатации оптических элементов и конструкции в целом, так и на стоимостных характеристиках. Технологичность оптических элементов со сферическими поверхностями выше. В предлагаемом варианте реализации все оптические элементы выполнены из оптического стекла.
При необходимости выделения узкого спектрального диапазона для исследования между передающим и приемным объективом возможна установка светофильтра.
Сменные оптические насадки могут быть рассчитаны для произвольных углов полей зрения, а также для различных вариантов удаления поверхности первого оптического элемента насадки от органа зрения.
Устройство работает следующим образом.
При помощи световода, расположенного на сменной оптической насадке 2 излучение через зрачок попадает в глазное яблоко, где, отражаясь от сетчатки органа зрения, проходит через сменную оптическую насадку 2, которая формирует изображение сетчатки органа зрения для передающего объектива 6, пройдя через который попадает на приемный объектив 7, который формирует изображение на чувствительной площадке матричного фотоприемного устройства 8. Обработка и анализ полученного изображения реализуются на базовой станции 4 и после обработки ПЭВМ, встроенного в базовую станцию 4 или находящегося на удалении, передается на экран монитора для последующего изучения и обработки оператором.
Фигуры 3 и 4 отображают результаты проведенных испытаний заявляемого устройства, а именно на фиг.3 представлена диаграмма пятен рассеяния по полю матричного фотоприемного устройства при использовании широкопольной сменной оптической насадки (2а), а на фиг.4 приведено распределение функции концентрации энергии в кружке рассеяния при использовании широкопольной сменной оптической насадки (2а).
В ходе лабораторных испытаний заявленного устройства были проведены исследования сетчатки органа зрения пациента.
Пациенту проводили исследование с помощью ретинальной камеры, изготовленной в соответствии с заявленным изобретением, которая состояла из передающего объектива, принимающего объектива, матричного фотоприемного устройства и сменного контактного объектива (оптической насадки) с углом поля зрения 137° с минимальным расстоянием до органа зрения (0,2 мм). Контактный объектив был оснащен световодом для подсветки интерьера глаза, имеющим белый спектр с длиной волны, исключающей появление синей составляющей в диапазоне 460 нм. При помощи световода, расположенного на сменной оптической насадке излучение через зрачок попадало в глазное яблоко, где, отражаясь от сетчатки органа зрения, проходило через сменную оптическую насадку, которая формировала изображение сетчатки органа зрения для передающего объектива, пройдя через который попадала на приемный объектив, который уже в свою очередь формировал изображение на чувствительной площадке матричного фотоприемного устройства. Далее осуществлялась обработка и анализ полученного изображения на базовой станции и после обработки ПЭВМ, встроенного в базовую станцию, передавалось на экран монитора для последующего изучения и обработки оператором. В результате испытаний с использованием сменного контактного объектива с углом поля зрения 137° удалось быстро и безопасно получить четкое изображение сосудистой сетки глазного дна пациента и позволило полностью осмотреть всю сетчатку наблюдаемого органа зрения без его перемещения, без необходимости использования информации, полученной с нескольких кадров.
Для проведения более детальных исследований на ретинальную камеру, состоящую из передающего объектива, принимающего объектива и матричного фотоприемного устройства, вместо оптической насадки с углом поля зрения 137° установили оптическую насадку с углом поля зрения 100°. Насадка была оснащена также световодом для подсветки интерьера глаза, имеющим белый спектр с длиной волны, исключающей появление синей составляющей в диапазоне 500 нм. При помощи световода, расположенного на сменной оптической насадке излучение через зрачок попадало в глазное яблоко, где, отражаясь от сетчатки органа зрения, проходило через сменную оптическую насадку, которая формировала изображение сетчатки органа зрения для передающего объектива, пройдя через который попадала на приемный объектив, который уже в свою очередь формировал изображение на чувствительной площадке матричного фотоприемного устройства. Далее осуществлялась обработка и анализ полученного изображения на базовой станции и после обработки ПЭВМ, встроенного в базовую станцию, передавалось на экран монитора для последующего изучения и обработки оператором. В результате испытаний с использованием сменного контактного объектива с углом поля зрения 100°, с минимальным расстоянием до органа зрения, удалось быстро и безопасно получить четкое более детальное изображение сосудистой сетки глазного дна пациента.
Для проведения более детальных исследований на ретинальную камеру, состоящую из передающего объектива, принимающего объектива и матричного фотоприемного устройства, вместо оптической насадки с углом поля зрения 100° установили оптическую бесконтактную насадку с углом поля зрения 50°. Насадка была оснащена также световодом для подсветки интерьера глаза, имеющим белый спектр с длиной волны, исключающей появление синей составляющей в диапазоне 480 нм. При помощи световода, расположенного на сменной оптической насадке излучение через зрачок попадало в глазное яблоко, где, отражаясь от сетчатки органа зрения, проходило через сменную оптическую насадку, которая формировала изображение сетчатки органа зрения для передающего объектива, пройдя через который попадала на приемный объектив, который уже в свою очередь формировал изображение на чувствительной площадке матричного фотоприемного устройства. Далее осуществлялась обработка и анализ полученного изображения на базовой станции и после обработки ПЭВМ, встроенного в базовую станцию, передавалось на экран монитора для последующего изучения и обработки оператором. В результате испытаний с использованием сменного бесконтактного объектива с углом поля зрения 50° получилось быстро и безопасно произвести бесконтактные измерения на расстоянии не более 5 мм до органа зрения, при этом удалось быстро получить четкое максимально детальное изображение сосудистой сетки глазного дна.
Как показали проведенные испытания в отличие от аналога заявленное устройство позволяет проводить исследования как контактные, в случае использования широкопольной оптической насадки, так и бесконтактные, для портретной оптической насадки. Широкий набор сменных оптических насадок позволяет получить полную достоверную картину исследуемых органов зрения, течения их заболевания, и вовремя скорректировать терапию. Конструкция оптической системы ретинальной камеры и ее возможность работы с вышеуказанными углами полей зрения обеспечивают высокую эффективность проведения исследования, повышают скорость и безопасность исследований, упрощают процесс исследования и уменьшают дискомфорт для пациента, без усложнения конструкции устройства и без ограничений его применения. Простота конструкции оптической системы исключает необходимость дополнительной юстировки системы.