Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ЛЕЧЕНИЯ В ОФТАЛЬМОЛОГИИ

Изобретение относится к медицинским приборам, действие которых основано на использовании свойств лазерного излучения, а именно к офтальмологическим приборам, и может быть использовано для выявления аметропии, подбора очковых линз и лечебных упражнений.

Интерференционные картины, возникающие при отражении когерентного лазерного излучения от шероховатой поверхности, так называемые спеклы, применяются для исследования рефракции и аккомодации глаза.

При отражении когерентного лазерного излучения от шероховатой поверхности видимое направление движения возникающей при этом пятнистой картины (шагрени, зернистости) - картины спеклов - зависит от рефракции глаз наблюдателя. Если глаз наблюдателя неподвижен, а поверхность, освещаемая лазером, смещается в направлении, перпендикулярном к освещающему ее лучу, то при гиперметропии спеклы движутся в сторону, противоположную движению поверхности, а при миопии - в ту же сторону. В случае эмметропии зерна спеклов флуктуируют («кипят»).

Картину спеклов, обладающую теми же свойствами, можно получить не только при отражении от шероховатой поверхности, но и с помощью ряда других способов, позволяющих создать пространственную интерференционную картину, в том числе, в результате прохождения когерентного излучения через рассеивающие среды, например через матированные поверхности прозрачных оптических материалов.

Это свойство лазерных спеклов послужило основой для создания лазерных рефрактометров (иногда их называют «лазерными оптометрами»).

Известно устройство для исследования рефракции глаза (см. SU 416065, кл. А61В 3/00, 04.12.1974), содержащее источник лазерного излучения, оптическую систему формирования светового пучка, вращающийся экран, выполненный в виде цилиндрической поверхности, оптический ослабитель интенсивности излучения в виде поляризационного фильтра и полевую диафрагму. Выходящий из источника излучения пучок лучей проходит оптическую систему формирования светового пучка и диафрагму и попадает на плоский экран, который вращается в различных плоскостях с переменной скоростью. Движущаяся или неподвижная интерференционная картина, наблюдаемая пациентом на экране, позволяет установить диагноз таких заболеваний как, например, аметропия, гиперметропия и подобрать корректирующие очковые линзы.

Недостатком известного устройства является разнесенность в пространстве источника лазерного излучения и экрана, что увеличивает габариты прибора.

Известно офтальмологическое устройство для определения аметропии за счет исследования рефракции с помощью лазерного излучения (см. US 3572912, кл. А61В 3/02, 30.03.1971). Прибор состоит из источника лазерного излучения, освещающего диффузно отражающий цилиндрический экран. Экран приводится во вращение электродвигателем. Ось вращения экрана имеет возможность изменять свое положение относительно наблюдателя, определяя, таким образом, меридианное сечение при проведении исследования глаз. Определение рефракции производится путем компенсации аметропии пробными очковыми линзами либо специальной оптической системой типа телескопа, установленной перед наблюдателем. Полная компенсация легко определяется по отсутствию направленного движения спекл-структуры.

Недостатками этого устройства являются наличие отражающего экрана, требующего освещения его со стороны наблюдателя лазерным источником, и отсутствие расширителя пучка лазерного излучения, что не позволяет создать компактную конструкцию и получить пространственную интерференционную картину достаточно больших угловых размеров, что затрудняет работу с пациентом и не позволяет проводить групповые лечебные сеансы и экспресс-диагностические обследования групп пациентов.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для диагностики и функционального лечения в офтальмологии (см. RU 2039520, кл. А61В 3/00, 20.07.1995), содержащее установленные на оптической оси лазер и неподвижный диффузно рассеивающий экран. Прибор выполнен в виде компактного моноблока. Излучение лазера на входе прибора создает низкоинтенсивную интерференционную картину большого объема, являющуюся результатом интерференции вторичных когерентных волн от рассеивающих элементов экрана.

Недостатками данного устройства являются недостаточно высокая надежность при высокой стоимости прибора, обусловленная применением гелий-неонового лазера, и недостаточно проработанная конструкция механизма изменения угла падения излучения на экран, не позволяющая обеспечивать в динамическом режиме работы устройства непрерывное движение спеклов, причем только в одну сторону.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности работы, упрощении технологии изготовления и снижении стоимости устройства, повышении эффективности диагностики и лечебных процедур, осуществляемых с помощью данного устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для диагностики и функционального лечения в офтальмологии, содержащем установленные на оптической оси лазер и неподвижный диффузно рассеивающий экран, между лазером и диффузно рассеивающим экраном установлены несколько отражателей с криволинейной отражающей поверхностью, которые перемещаются относительно пучка лазерного излучения таким образом, что в любой момент времени излучение лазера направлено на отражающую поверхность, по крайней мере, одного отражателя.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для диагностики и функционального лечения в офтальмологии.

На фиг.2 показана схема оптико-механического узла.

На фиг.3 показано положение шторок, экранирующих перекрывающиеся части пучков излучения от соседних отражателей.

Устройство для диагностики и функционального лечения в офтальмологии содержит последовательно установленные на оптической оси лазер 1 и стоящий на выходе оптической схемы неподвижный диффузно рассеивающий экран 2 (фиг.1).

Между лазером 1 и диффузно рассеивающим экраном 2 установлены несколько отражателей 3 с криволинейной отражающей поверхностью (сферических зеркал), которые перемещаются относительно пучка лазерного излучения таким образом, что в любой момент времени излучение лазера направлено на отражающую поверхность, по крайней мере, одного отражателя.

Механизм изменения угла падения излучения на диффузно рассеивающий экран выполнен в виде оптико-механического узла 4, содержащего несколько сферических зеркал 3, установленных на вращающемся барабане 5 (фиг.2), причем каждое зеркало, последовательно вводимое в пучок излучения, одновременно изменяет угол падения лазерного излучения на диффузно рассеивающий экран и расширяет пучок лазерного излучения. Оптико-механический узел 4 может содержать, например, восемь одинаковых сферических зеркал (фиг.2). На барабане по краям каждого зеркала установлены шторки 6, экранирующие перекрывающиеся части пучков излучения (фиг.3).

Работа устройства для диагностики и функционального лечения в офтальмологии осуществляется следующим образом.

Одномодовый низкоинтенсивный полупроводниковый лазер 1 обеспечивает преобразование электрической энергии, поступающей от узла питания (не показан), в энергию когерентного излучения видимого диапазона. В качестве источника лазерного излучения может быть использован, например, полупроводниковый диод DL-4148-031, японской фирмы Tottori SANYO Electric Co., Lt, излучающий в красной области спектра. Максимальная мощность излучения - 10 мВт. Конструкция диода DL-4148-031 кроме излучающей структуры включает в себя фотоприемник, что позволяет диоду работать в режиме обратной связи для стабилизации уровня выходного излучения.

Излучение полупроводникового лазера 1 попадает на одно или два из восьми сферических зеркала блока зеркал и, отразившись, проходит через диффузно рассеивающий экран 2 устройства. При этом в пространстве за диффузно рассеивающим экраном 2 формируется интерференционная картина (картина спеклов), которая образуется в результате многолучевой интерференции пучков света, создаваемых множеством независимых по фазе и амплитуде когерентных вторичных излучателей, которыми являются отдельные неоднородности матового экрана, рассеивающие попадающее на них излучение.

Сферические зеркала расположены встык на внешней поверхности цилиндрического барабана 5 с радиусом R₁, ось которого закреплена на валу малооборотного электродвигателя, частота вращения которого составляет два оборота в минуту. Этим обеспечивается соответствующее перемещение отражателей (сферических зеркал) относительно пучка лазерного излучения и изменение угла падения волнового фронта излучения на диффузно рассеивающий экран, что в свою очередь приводит к движению спеклов интерференционной картины в горизонтальной плоскости.

Заданный угловой размер пространственной интерференционной картины и заданный линейный размер области засветки матового экрана обеспечиваются параметрами сферических зеркал оптико-механического узла с учетом расходимости излучения лазера.

Радиусы R₂ сферических зеркал выбираются из следующих соображений.

Каждое из сферических зеркал, находящихся на пути лазерного излучения излучателя А на расстоянии S от излучателя, формирует мнимое изображение А′ излучателя на расстоянии S′ от вершины того же зеркала. Из соотношений, приведенных в «Справочнике конструктора оптико-механических приборов» под ред. В.А.Панова (Ленинград, Машиностроение, 1980 г., стр.70), получаем

Так как изменение угловой апертуры w излучения за зеркалом определяется как

то

Абсолютная величина w определяет требуемое увеличение угловой апертуры излучения. Очевидно, что увеличение угловой апертуры излучения будет иметь место при абсолютном значении w, больше 1, т.е. при

Таким образом, использование в предлагаемом устройстве сферических зеркал позволяет обеспечить заданные угловые и линейные размеры пространственной интерференционной картины за счет выбора соотношения радиуса единичных сферических зеркал R₂ и расстояния лазера от излучателя S.

При выборе радиусов единичных зеркал R₂, радиуса цилиндрического барабана R₁ и количества зеркал, расположенных на барабане, необходимо учитывать, что стыкующиеся на поворотном устройстве поверхности соседних зеркал должны образовывать в главном сечении, включающем оси зеркал, внутренний угол. В этом случае при падении пучка излучения на границу раздела зеркал на экране наблюдается не темная неосвещенная зона, а зона перекрытия пучков от краев соседних зеркал. Ширина этой зоны может быть уменьшена практически до нуля установкой на барабане перед зеркалами шторок 6 (по две по краям каждого зеркала), экранирующих перекрывающиеся части пучков (фиг.3).

При освещении матового экрана излучением, формируемым оптико-механическим узлом, распределение излучения на экране по каждому из направлений в своем масштабе соответствует угловому распределению интенсивности излучения на выходе самого излучателя в соответствующем направлении. Динамика интерференционной картины обеспечивается в результате поворота в горизонтальной плоскости волнового фронта излучения, падающего на плоский неподвижный экран.

В динамическом режиме работы пациенты с нормальным зрением (или зрением, полностью скомпенсированном в горизонтальной плоскости очковыми либо контактными линзами) воспринимают это движение как «кипение» спеклов, а пациенты с аметропией - как их движение в горизонтальной плоскости.

Реализованная в устройстве схема в динамическом режиме работы устройства обеспечивает непрерывное движение картины спеклов в одну сторону. При этом пациенты с миопической рефракцией глаза наблюдают движение картины спеклов в сторону, противоположную движению луча (справа - налево), а пациенты с гиперметропической рефракцией - ту же сторону, в которую поворачивается луч.

В статическом режиме работы устройства (когда барабан не вращается и зеркала неподвижны) движение или «кипение» картины спеклов может наблюдаться при перемещении глаза (головы) пациента в горизонтальной плоскости. При этом пациенты с миопической рефракцией глаза наблюдают движение картины спеклов в сторону, противоположную движению их головы, а пациенты с гиперметропической рефракцией - в ту же сторону. При отсутствии аметропии (или при ее полной компенсации линзами) при подобных движениях наблюдают «кипение» спеклов.

Таким образом, устройство обеспечивает получение как подвижной, так и неподвижной картины спеклов, причем движение спеклов в режиме наблюдения динамической картины направлено по горизонтали в одну сторону.

Изобретение позволяет повысить надежность работы устройства, упростить технологию изготовления, а также повысить эффективность диагностики и лечебных процедур в офтальмологии.