Interferometria laser - diagnostic cu laser în biologie și medicină

Capitolul 4
Interferometric și metodele holografice DIAGNOSTIC
Acest capitol se referă sunt aplicabile metodelor în principal obiectelor biologice substanțial transparente, care includ primul țesutului ocular optic. În plus, la metode interferometrice, în special interferometrie laser și interferometrie pistrui, una dintre cele mai importante caracteristici este de a le folosi ca retina a analizorului ochii umani.
4. li laser Interferometrie
retinometer cu laser. Metodele clasice de investigare a funcției umane sunt reduse la determinarea acuității vizuale și a câmpului vizual, care depind în mare măsură de starea presei transparente a ochiului. A scutit de la această metodă de determinare a acuității vizuale retiniene (ROSES), care permite să se determine rezoluția capacității retinei. Atunci când fascicul laser retinometer este împărțit în două fascicule de intensitate aproximativ egale și să le direcționeze în ochi, astfel încât acestea se suprapun pe retină. Ca rezultat al superpoziției fascicule coerente formate pe retina modelului interferență sub formă de benzi. Efectul refractie asupra numărului de benzi este în mare măsură în cazul în care ambele grinzi sunt împiedicate sunt concentrate în planul nodal al ochiului (Fig. 4.1). Distanța dintre două maxime adiacente ale tipului de interferență pe retină este determinată prin formula
(4.1)
gde`2 / - distanța dintre cele două surse în planul nodal al ochiului, D - distanța medie față de planul de colț al ochiului la nivelul retinei, - lungimea de unda de radiație laser.
acuitatea vizuală normală este definită ca rezoluția unghiulară a ochiului. În acest caz,

Fig. 4.1. Concentrându de fascicule laser la retinometer pentru două cazuri lățimea franjele de interferență în fundusului 1 - lentila 2 - cornee, 3 - lentila 4 - retină, 5 - imaginea de pe fundus
caracterizat printr-o densitate a franjurilor de interferență asupra gradelor de unghiul de observare:
(4.2)
Densitatea liniilor nu depinde de distanța dintre planul nodală a ochiului și a retinei, astfel încât acesta este același pentru ambii ochi cu refracție proporțională și incomensurabile. Pentru ochi cu grinzi de refractie suprapuse proporționale este completă, în timp ce atunci când refractie incomensurabil grinzi pe retină sunt divergente și se suprapun observate doar parțial. Cu toate acestea, în practică, acest efect este de obicei neglijată, deoarece chiar și atunci când ametropia dr 15 dioptrii grinzi regiunea de suprapunere în care există dungi, scade doar cu 2 ° [1]. Acest fapt determină avantajul incontestabil al retinometer metodei, deoarece procedura de determinare a ROSE neschimbătoare pentru orice ochi. De asemenea, trebuie remarcat faptul că metoda de determinare a KBD poate fi folosit destul de eficient în prezența presei optice opacă a ochiului, în special în lentilă cataractă.
Atunci când se compară trandafiri cu acuitate vizuală, optotipurilor determinată de masa, este necesar să se aibă în vedere în primul rând
lățimea unghiulară a benzilor. Acest lucru ia în considerare faptul că rezoluția unghiulară a ochiului în 1 arc. min acuitatea vizuală este considerat egal cu unul [2]. Să ah - distanța unghiulară dintre benzile, S - lățimea unghiulară a benzii, în timp ce densitatea de benzi per grade unghi N = l / au și acuitate vizuală pe presupunerea luminii lățime egală și benzi întunecate V = l / S = 2AJ. Astfel, cu acuitate vizuală egală cu unu, S = l, densitatea benzi pe unghiul de observare este aliniat la 2 carbon. min sau 30 benzi per grad, ceea ce corespunde acuitate vizuală normală determinată din tabelul de optotipurilor. In mod normal, atunci când pacientul este capabil să distingă benzi retinometer cu o lățime unghiulară mai mică decât unitatea, care este în primul rând datorită faptului că, pentru a determina direcția benzilor este mai ușor de a distinge decât optotype de masă având o configurație mai complexă. Prin urmare, în literatura de specialitate pentru unitatea ROSE valoare egală cu 33 de benzi pe grad de camp vizual [3] a acceptat cel mai frecvent.
Așa cum arată studiile și analiza datelor din literatură experimentale, un dispozitiv pentru determinarea ROSE - retinometer trebuie să îndeplinească următoarele cerințe. În primul rând, determinarea trebuie să se asigure ROSE model clar și stabil interferențe franjuri pe fundus, în al doilea rând, se furnizează dispozitivul pentru a controla percepția&rdquo- franjuri pacient direcții, care să permită dispozitivului să schimbe direcția benzilor la 180 ° utilizate în mod obișnuit. Accentul a radiației laser, evident, cel mai bine este de a face sub controlul unei lămpi cu fantă, care este deosebit de important în prezența opacitati în lentila ochiului pentru a găsi golurile microscopice în ea. Interval de măsurare ROSE trebuie să fie în 0.01-1.5, câmpul vizual - 5-6 °.
Diverse scheme retinometer cu laser, utilizate în practica experimentală și clinică, sunt descrise în detaliu în [5]. Dispozitiv pentru determinarea ROSE, sa răspândit în URSS, produce firma Rodens.tock (FRG) [3]. Acesta este construit pe baza unui set de plăci plane paralele-care acționează ca elemente de interferență (Fig. 4.2). Lumina de laser / suprafață se concentrează pe plan-paralele placă 3, lentilă 2. Lentile 2 și 6 sub forma unui sistem telescopic cu o creștere de 20 de ori, permițând dispozitivului să primească câmpul vizual de cel puțin 5 °. plăci plane 3 de diferite grosimi sunt aranjate pe disc în timpul rotirii, care este reglementată de domeniul de măsurare a trandafirului.
Dove Prism 4 servește pentru a schimba direcția franjele de interferență.

Fig. 4.2. firma Schema retinometer Rodenstock (FRG) [3]
Retinometer situate structural pe un microscop cu lampă cu fantă 5, radiația focalizare are loc printr-o lentilă de ieșire microscop. Avantajele dispozitivului - design-ul simplu, de dimensiuni mici și greutate, precum și locația sa de pe lampa cu fantă, se determină pe scară largă, cum ar retinometer în practica medicală.

Fig. 4.3 Schema-1 analizor Arola
Cu toate acestea, singura posibilitate și ROSE dificultăți tehnologice de măsurare discrete în obținerea plăcilor subțiri pentru a defini sub 0,1 ROSE limitează utilizarea sa, în special pentru cercetare.
Aplicație Fresnel biprism pentru separarea fasciculului laser este permis să creeze un dispozitiv utilizat pe scară largă în studiile clinice, primul pilot pentru dezvoltarea unor metode de determinare a TRANDAFIRULUI [4].
Laser retinometer ARL-1 (retina analizor laser) permite schimbarea lin lățimea franjele de interferență cu un set de plăci sub formă de pană plasate pe discul rotativ [5]. Acest dispozitiv oferă o gamă largă de măsurare în intervalul 0,03-1,2 ROSE, camp vizual mare - până la 8 °. câmp vizual mare posibil de a utiliza analizor APJ1-1 pentru a stimula tesutul retinian prin schimbarea continuă a lățimii franjele de interferență, t. E. Aparatul și recomandă ca un efect terapeutic. Trebuie remarcat faptul că absența unor puncte de încredere vizuale de intrare raze de control în ochiul pacientului și o dimensiune relativ mare sunt dezavantajele dispozitivului.
Analyzer retiniene vizual APOJI-1 este lipsit de neajunsurile dispozitivelor așa cum este descris mai sus. În primul rând, este configurat ca un prefix la lampa cu fantă standard fără modernizatsii- său în al doilea rând, spre deosebire de firma retinometer Rodenstock, dispozitivul permite schimba continuu lățimea franjele de interferență între 60 1,8 cărbune. min, ceea ce corespunde unei modificări a acuității vizuale, definit de tabelul de optotipurilor, respectiv 0,01-1,2. Prezența manipulatorului permite utilizarea eficientă a unui dispozitiv pentru determinarea și ROSE țesut semnificativ ochi opacitate prin căutarea sub controlul unei lămpi cu fantă pentru microscop porțiuni transparente.
Circuit optic Arola analizorul 1 prezentat în Fig. 4.3. Pe axa optică a aparatului sunt aranjate succesiv: No - Ne tip laser, telescop 1 N-66- format prin lentile 2 și 3- Jamin interferometer (placa plan paralel) 5. Într-una dintre ramurile interferometru o pană optic cu unghi de refractie variabil format de cele două lentile: plano-concave 6 și componentele plano convexe 7, în cantitatea de plăci paralele. Lens 7 poate fi deplasat în raport cu lentila 6 într-un plan perpendicular pe planul desenului. În continuare de-a lungul axei optice sunt: ​​lentile formate de lentile 8 și 9 și manipulatorul oglindă rotativă 10. Toate elementele retinometer circuitului optic instalat într-o singură carcasă și sunt fixate la microscop cu fantă lampă microscop 11. Lampa cu fanta planul obiect este un elev de intrare a pacientului 13. Pentru atenuarea puterii laserului la un nivel sigur servește atenuator 4. Dove prismei 12 permite schimbarea direcției franjelor de interferență 180 °.
Abatere ah unul dintre fascicule laser depinde de deplasare D de axa lentilei 7 și este dată de ax = arctg (DIF), unde F - distanța focală a obiectivului. Astfel, mișcarea lentilei, în raport cu lentila 6, 7 se poate modifica distanța dintre sursele secundare
pe cornee, și, prin urmare lățimea franjelor de interferență pe retină.
In prezent determinarea ROSE deveni o „rutină“ metodă de diagnostic diferențial al capacității funcționale a ochiului, care a primit prin intermediul informațiilor retinometer este disponibil pentru alte metode de diagnostic. ROSE definiție permite de a prezice rezultatele tratamentului chirurgical și conservator de erori de refracție, defecte ale aparatului optic al ochiului și bolile retiniene, incluzând tulburări circulatorii acute în arterele retiniene, precum cataracta primare și imature. Numai atunci când cataracta dense traumatice si cataracta senila mature, precum și intens al măsurătorilor totale opacitate corneană ROSE nu este de obicei posibil datorită imprastiere semnificative de radiație laser.
Măsurarea grosimii corneei. Dezvoltarea de metode interferometric cu laser pentru masurarea grosimii corneei este deosebit de relevant în legătură cu introducerea pe scară largă în funcțiune practica medicală keratome cu care modifică curbura corneei și, prin urmare, ochiul refracție, în comparație cu metodele utilizate în prezent, ele oferă o mai mare precizie, o semnificativă măsurători de rezoluție și distanță spațială.
Luați în considerare o astfel de metodă, în care fasciculul focalizat nu-Ne cu laser (X = 632,8 nm) este reflectată din față și din spate suprafețe ale obiectului. Înregistrarea, de exemplu, pe placa de benzi cu lățimea modelul de interferență format prin reflectarea fasciculele laser de pe suprafețele frontale și posterioare ale corneei, grosimea corneei poate fi determinată. Lăsați cornee scade intensitatea razei laser / 0, iar din partea frontală și suprafața din spate reflectate grinzi de intensitate și dacă / g (fig. 4.4). Apoi, presupunând un strat cornee sferică, grosimea poate fi reprezentată ca [8]
(4.3)
în cazul în care Rp - raza de curbură a corneei *

n - indicele de refracție al corneei / 0 - distanța de la cornee la ecran, s - interferendionnoy lățime de bandă, un - unghi de incidență al radiației laser pe suprafața exterioară a corneei.

Fig. 4.5. Instrument de conducere pentru măsurarea grosimii corneei
Fig. 4.5 prezintă o schemă a dispozitivului pentru determinarea grosimii corneei. Fasciculul de lumină nu-Ne cu laser 1 după expansiune la un diametru de 10 mm telescop 2 este focalizată de către o lentilă 3 pe suprafața exterioară a corneei, la un unghi de 45 ° față de axa corneei 4. Din exterior și reflectată înapoi de suprafață două grinzi care interferează unele cu altele, iar interferența Imaginea proiectată

Fig. 4.4. Schema de lumină reflecție de la suprafața corneei
lentilă 8 pe camera vidicon 9. Filtrul interferență 6 și polarizatorul 7 sunt utilizate pentru a elimina lumina de fundal și strălucire străine Dove prismă 5 și lentila
- pentru a ghida și să se concentreze franjele de interferență pe Vidicon. Întreaga construcție a dispozitivului este montat ca o atașare la o lampă cu fantă, controlată de microscop 1C care focalizarea precisă a radiației asupra corneei ochiului și punctul de măsurare intervalul necesar.
Semnalul de la monitor TV amplificator video este furnizat la unitatea de procesare a semnalului, constând dintr-o linie de selecție bloc și un ecran de televiziune, și în microcalculatorului. Micro-calculator emite informațiile de coordonate și rezultatele măsurătorilor pe aparatul de imprimare. Aceste teste au aratat dispozitiv promitatoare utilizarea sa in practica clinica, corneene intervalul de măsurare a grosimii a fost 0,5-1 mm, cu o eroare de măsurare nu mai rău decât 0,5-1,0%.