DE3317958A1

DE3317958A1 - Auflichtmikroskop

Info

Publication number: DE3317958A1
Application number: DE19833317958
Authority: DE
Inventors: Kazutoshi Tokyo Takagi; Hisakazu Yoshino
Original assignee: Tokyo Kogaku Kikai Tokyo KK; Tokyo Kogaku Kikai KK; Tokyo Optical Co Ltd
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1983-05-17
Publication date: 1983-11-24
Also published as: US4597650A; JPH045453B2; DE3317958C2; JPS58200730A; CH656723A5

Description

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TOKYO KOGAKÜ KIKAI K.K. Tokio (Japan)

Auflichtmikroskop

Die Erfindung betrifft ein Auflichtmikroskop zum Betrachten und/oder Photographieren der Endothelzellen der Cornea,

Hinter der Cornea, der Hornhaut des menschlichen Auges, sind sechseckige Zellen in einer Größe von etwa 20 um angeordnet, die für die Aufrechterhaltung der Durchsichtigkeit der Cornea entscheidend wichtig sind. In den letzten Jahren sind Mikroskope usw. für chirurgische Zwecke entwickelt worden und haben diese Geräte weitere Verbreitung gefunden, so daß auch auf dem Gebiet der Augenchirurgietechniken beträchtliche Fortschritte erzielt werden konnten und Operationen beispielsweise am Glaskörper, Staroperationen mit Ultraschall, die Implantation von Corneas und von künstlichen kristallinen Linsen und dergleichen Maßnahmen häufig vorgenommen werden. Bei Augenoperationen kommen chirurgische Instrumente mit dem zu operierenden Auge in Berührung oder können Perfusionslösungen, beispielsweise physiologische Kochsalzlösungen, die Ringerlösung oder dergleichen die aus Endothelzellen bestehende Schicht der Cornea beeinträchtigen. Infolgedessen kann es vorkommen, daß durch eine derartige Operation die Durchsichtigkeit der Cornea und damit die Sehschärfe des Auges herabgesetzt wird.

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Aus diesem Grunde ist es Xtfichtig, die Endothelzellen der Cornea in vivo zu betrachten und/oder zu photographieren, damit die an ihnen stattgefundenen Veränderungen gemessen und kontrolliert werden können.

Zu diesem Zweck ist ein Auflichtmikroskop entwickelt und in die Praxis eingeführt worden, das zum Betrachten und Photographieren der Endothelzellen der Cornea dient. Mittels des Auflichtmikroskops werden von einer Beleuchtungsoptik durch einen Blendenspalt hindurch Beleuchtungslichtstrahlenbündel auf die Cornea geworfen, auf deren Endothelzellenschicht daher ein Bild des Blendenspalts erzeugt wird. Die Endothelzellenschicht bewirkt eine Spiegelreflexion der Beleuchtungslichtstrahlenbündel, so daß aus dem Auge reflektierte Lichtstrahlenbündel austreten, die von dem Auflichtmikroskop erfaßt werden, und daher ein Bild der Endothelzellen der Cornea betrachtet und photographiert werden kann.

Gewöhnlich ist die Cornea lichtdurchlässig und haben die Endothelzellen nur ein sehr niedriges Reflexionsvermögen. Aus diesem Grund ist das Auflichtmikroskop so ausgebildet, daß es die^an äerEndothelzellenschicht der Cornea erfolgende Spiegelreflexion zum Betrachten und Photographieren der Endothelzellen in der vorstehend beschriebenen Weise ausnutzen kann. Zu diesem Zweck sind die optische Achse des Blendenspalt-Ausleuchtsystems und die optische Achse der reflektierten Lichtstrahlenbündel in Bezug auf eine zu der zu beobachtenden, beleuchteten Fläche normalen Linie symmetrisch angeordnet.

Dabei hat aber die Oberfläche der Cornea ein viel größeres Reflexionsvermögen als die Endothelzellen der Cornea. Das Reflexionsvermögen der Endothelzellenschicht beträgt etwa 0,02% und das der Oberfläche der Cornea etwa 2,5%, Ferner ist die Cornea sehr dünn. Aus diesen Gründen treten die an der Oberfläche der Cornea reflektierten Lichtbündel in das Gesichtsfeld des Auflichtmikroskops ein, so daß das Bild des von der Oberfläche der Cornea reflektierten Lichts das Bild der Endothelzellen und das Bild des von der Cornea kommenden Streulichts überlappt. Dadurch wird die Betrachtung der Endothelzellen der Cornea beeinträchtigt.

Die bekannten Auflichtmikroskope sind als Instrumente für nur einen einzigen Zweck entwickelt worden, und zwar für die Betrachtung und das Photographieren der Endothelzellen der Cornea, wobei es sich um ein mit oder ohne Berührung verwendetes Instrument handeln kann. Angesichts dieser Tatsache haben Shiro Takizawa und Shinichi Nishimura in der auf die Anmelderin übertragenen US-Patentanmeldung Serial No. 122 673 vom 19. Februar 1980 eine Spaltlampe vorgeschlagen, die auch als Auflichtmikroskop verwendet werden kann, wenn man das Objektiv des Betrachtungsmikroskops der Spaltlampe durch ein Anschlußstück für ein Auflichtmikroskop ersetzt. Diese bekannte Spaltlampe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung der Endothelzellen der Cornea durch das Blendenspaltausleuchtsystem der Spaltlampe erfolgt. Das bekannte Instrument hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, die optische Achse des Betrachtungsmikroskops und die optische Achse des Blendenspaltausleuchtsystems in Bezug zu einer Normalen auf die zu untersuchende Fläche symmetrisch anzuordnen. Daher ist es sehr schwierig, eine solche Ausrichtung zu erzielen, daß das von den Endothelzellen reflektierte Licht in das Betrachtungsmikroskop fällt.

Zur Feststellung, ob durch eine Operation die Endothelzellen der Cornea verändert worden sind oder nicht, berechnet man die Anzahl der Endothelzellen pro Flächeneinheit oder mißt man die Größe einzelner Zellen oder die Größenverteilung der Zellen. Zu diesem Zweck ist in dem Betrachtungsmikroskop des Auflichtmikroskops ein Maßstab vorgesehen oder wird zusammen mit den Endothelzellen ein Maßstab photographiert. üblicherweise wird zur Bildung der Skalenstriche Aluminium im Vakuum auf eine Glasscheibe aufgedampft, so daß die Skalen striche als schwarze Striche im Gesichtsfeld erscheinen und es schwierig ist, die schwachen Bilder der Endothelzellen deutlich zu erkennen. Da bei einer phötographischen Aufnahme die Skalenstriche ebenfalls photographiert werden müssen, wobei ihre Bilder die der Endothelzellen überlagern, stellen die Bilder der Skalenstriche in der erhaltenen Photographie ein Betrachtungshindernis dar.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu beheben, die bei dem üblichen Auflichtmikroskop auftreten. Insbesondere besteht eine erste Teilaufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Auflichtmikroskops, in dessen Gebrauch weniger störendes Licht von der Oberfläche der Cornea reflektiert wird und die Endothelzellen der Cornea genauer betrachtet und/oder photographiert werden können.

Ferner besteht eine zweite Teilaufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Auflichtmikroskops, mit dem ein gewünschter Bereich der Endothelzellen der Cornea sehr leicht in das Gesichtsfeld einer Betrachtungsoptik gebracht werden kann.

Außerdem besteht eine dritte Teilaufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Auflichtmikroskops, in dessen Gebrauch zum Zählen der Anzahl der Endothelzellen der Cornea in einer Flächeneinheit des Gesichtsfeldes Skalenstriche zur Bestimmung dieser Flächeneinheit leichter erfaßt werden können als in einem üblichen Auflichtmikroskop und die Skalenstriche das Bild der Endothelzellen der Cornea nicht überlappen, so daß

die Endothelzellen der Cornea einwandfrei betrachtet und/ oder photographiert werden können.

Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Zusatzgeräts, mit dem mindestens die erste und die dritte der vorstehend angegebenen Teilaufgaben gelöst werden und das zur Bildung eines Auflichtmikroskops an eine übliche Spaltlampe angesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben besitzt gemäß der Erfindung das Auflichtmikroskop ein Objektiv, das an einer Zwischenabbildungsstelle ein Bild des von den Endothelzellen der Cornea reflektierten Lichts erzeugt, sowie eine Blendenscheibe mit einer Hauptblendenöffnung, die an der Zwischenabbildungsstelle angeordnet werden kann, und mit einer dem Außenumfang der Hauptblendenöffnung benachbarten Ausrichtblendenöffnung, wobei die Hauptblendenöffnung und die Ausrlchtblendenöffnung relativ zueinander so angeordnet sind, daß beim Durchtritt des von der Oberfläche der Cornea reflektierten Lichts durch die Ausrichtblendenöffnung das von den Endothelzellen der Cornea reflektierte Licht durch die Hauptblendanöffnung tritt. Wenn in dieser Anordnung das von der Oberfläche der Cornea reflektierte Licht die Ausrichtblendenöffnung erreicht, tritt automatisch das von den Endothelzellen der Cornea reflektierte Licht durch die Hauptblendenöffnung, so daß die Ausrichtung sehr leicht vorgenommen werden kann und der größte Teil des von der Oberfläche der Cornea reflektierten, störenden Lichts von der Blendenscheibe abgefangen wird, weil die Ausrichtblendenöffnung nur schmal ist.Infolgedessen kann das von der Oberfläche der Cornea reflektierte Licht das Betrachten und Photographieren der Endothelzellen der Cornea nicht stören.

Die Ausrichtblendenöffnung kann von mehreren Blendenspalten gebildet werden, die beim Durchtritt des von der Oberfläche der Cornea reflektierten Lichts durch diese Blendenspalte zur Bildung von Skalenstrichen dienen, von denen das Bild der Endothelzellen der Cornea, das von dem durch die Hauptblendenöffnung getretenen Licht gebildet wird, nicht überlappt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten, berührungsfrei verwendeten Auflichtmikroskops beschrieben. Die Erfindung ist aber auch auf ein mit Berührung verwendetes Auflichtmikroskop anwendbar.

In den Zeichnungen zeigt

Figur 1 schematisch ein optisches System nach einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung,

Figur 2 in Draufsicht ein Beispiel einer Blendenscheibe für die erste Ausführungsform der Erfindung,

Figur 3 in Draufsicht ein anderes Beispiel einer Blendenscheibe und

Figur 4 im Horizontalschnitt eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Figur 1 besitzt das optische System eines Auflichtmikroskops ein ortsfestes Testobjekt 1, eine Beleuchtungsoptik 2 und eine Betrachtungs- und Aufnahmeoptik 3. Das ortsfeste Testobjekt 1 ist eine Lampe, die auf einem nicht gezeigten, gelenkigen oder flexiblen Arm montiert und in drei Dimensionen frei bewegbar sein kann. Zum Festlegen der optischen Achse des Auges des Patienten kann man den Patienten veranlassen, mit diesem Auge auf das ortsfeste Testobjekt zu blicken.

Die Beleuchtungsoptik 2 besteht aus einer Lampe 4, einer Kondensorlinse 5, einem Blendenspalt 6 und einer Projektionslinse 7; diese Teile sind miteinander koaxial angeordnet. Mittels der Projektionslinäe 7 wird ein Bild des Blendenspalts 6 auf die Eridothelzellenschicht der Cornea C des Auges des Patienten geworfen.

Die Betrachtungs- und Aufnahmeoptik 3 besteht aus dem Objektiv 8, der Blendenscheibe 9, der Relaislinse 10, einer Linsenanordnung 11 mit veränderlicher Brennkraft, einem Strahlenteiler 12, einer Abbildungslinse 13, einem Umkehrprisma 14, einer Mattscheibe 15 und einem Okular 16; diese Teile sind miteinander koaxial angeordnet. Das eine der durch den Strahlenteiler 12 voneinander getrennten Lichtstrahlenbündel tritt durch ein aus einem Spiegel 17 und einer Abbildungslinse 18 bestehende Aufnahmeoptik und fällt dann auf den Film 19. Die Mattscheibe 15 der Betrachtungsoptik und der Film 19 der Aufnahmeoptik sind an optisch einander entsprechenden Stellen angeordnet. Die optische Achse OS der Beleuchtungsoptik 2 und die optische Achse OL der Betrachtungsoptik werden unter demselben Winkel zu der optischen Achse 0 des Auges angeordnet. Beide Optiken sind durch eine nicht gezeigte, mechanische Trageinrichtung starr miteinander verbunden, durch deren Vor- und Rückwärtsbewegung beide Optiken auf die Endothelzellen der Cornea scharf einstellbar sind. ■

Gemäß der Figur 2 besitzt die Blendenscheibe 9 eine langgestreckte Hauptblendenöffnung 31 und dünne Spaltblenden 32a, die rechtwinklig zu der Längsrichtung der Hauptblendenöffnung 31 angeordnet sind und Ausrichtblendenöffnungen bilden.

Die Blendenscheibe 9 ist in der Zwischenbildebene angeordnet, in der das Objektiv 8 der. Aufnahmeoptik ein Zwischenbild der Endothelzellen der Cornea erzeugt.

Im Gebrauch des Auflichtmikroskops wird zunächst das Auge des Patienten festgelegt, indem dieser veranlaßt wird, mit dem Auge fest auf das ortsfeste Testobjekt 1 zu blicken. Dann wird die Beleuchtungslampe 4 der Beleuchtungsoptik eingeschaltet, so daß das Auge mit einem durch einen Blendenspalt getretenen Lichtstrahlenbündel beleuchtet wird. Danach wird das Instrument so eingestellt, daß das von der Oberfläche der Cornea reflektierte, starke Licht IR auf die Hauptblendenöffnung 31 der Blendenscheibe 9 fällt. Nun wird durch eine Peineinstellung des Instruments bewirkt, daß das von der Oberfläche der Cornea reflektierte, starke Licht etwas durch die Blendenspalte 32a tritt, so daß nur das von den Endothelzellen der Cornea reflektierte Licht durch die Hauptblendenöffnung treten kann. In dieser STellung des Instruments wird ein beträchtlicher Teil des von der Oberfläche der Cornea reflektierten Lichts von der Blendenscheibe 9 abgefangen, Anschließend wird durch Vor- und Rückwärtsbewegen des Instruments das Bild der Endothelzellen der Cornea scharf eingestellt, so daß es betrachtet und erforderlichenfalls auf den Film 19 aufgenommen werden kann.

In dieser Ausfuhrungsform wird das von der Oberfläche der Cornea reflektierte, starke Licht, das bisher als störend angesehen wurde, für einen nützlichen Zweck verwendet. Wenn das von der Oberfläche der Cornea reflektierte Licht auf die Blendenspalte trifft, erzeugt das von den Endothelzellen der Cornea reflektierte Licht ein Bild in der Hauptblendenöffnung 31. Daher kann das Ausrichten sehr leicht erfolgen.

Die Blendenspalte können sehr schmal sein, so daß der größte Teil des von der Oberfläche der Cornea reflektierten Lichts abgefangen werden kann. Durch die vorstehend beschriebene Ausführungsform wird somit der Vorteil erzielt, daß die Endothelzellen der Cornea deutlicher betrachtet und photographiert werden können als mit einem üblichen Auflichtmikroskop. In der vorstehenden Ausführungsform bestehen die Hilfsblendenöffnungen aus Blendenspalten, doch ist die Form der Ausrichtblendenöffnüngen nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel eingeschränkt, sondern können die Ausrichtblendenöffnungen auch rund oder quadratisch oder von beliegiger anderer Form sein.

Die Figur 3 zeigt eine Blendenscheibe 50, die anstelle der Blendenscheibe 9 verwendet werden kann und eine langgestreckte Hauptblendenöffnung 52 und mehrere schmale Blendenspalte 511a, 512a, 513a, ..., 51na besitzt, die in der Blendenscheibe 50 in vorherbestimmten, gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Da diese Blendenspalte mit dem Licht ausgeleuchtet werden, das von der Oberfläche der Cornea reflektiert wird, erscheinen sie für den Betrachter als Skalenstriche, die auch auf dem Film abgebildet werden können, sodaß sie sehr einfache Berechnungen hinsichtlich der Endothelzellen der Cornea ermöglichen.

Die Blendenspalte sind seitwärts von der Hauptblendenöffnung 52 der Blendenscheibe 50 angeordnet? in dieser Hauptblendenöffnung soll das Bild der Endothelzellen der Cornea gebildet werden. Daher wird dieses Bild nie von den Skalenstrichen überlapptρ die von den Blendenspalten gebildet werden. Infolgedessen erleichtern die Bilder der Blendenspalte das Betrachten und die Berechnung, löschen aber keinen Teil der die Endothelzellen der Cornea betreffenden Information.

In der Figur 1 erkennt man, daß die Blendenscheibe 9 vor der Linsenanordnung 11 mit veränderlicher Brechkraft angeordnet, die in der Zwischenbildebene an einer der »Mattscheibe 15 und dem Film 19 optisch entsprechenden Stelle angeordnet ist. Wenn mittels der Linsenanordnung 11 mit veränderlicher Brechkraft der Vergrößerungsfaktor des betrachteten oder photographierten Bildes verändert wird, ändert sich der Maßstab der Abstände zwischen den als Skalenstriche verwendeten Bildern der Blendenspalte 511a, 512a, 513a, ....51na entsprechend, so daß die Blendenspalte mit derselben Vergrößerung betrachtet und aufgenommen werden wie die Endothelzellen der Cornea. In Fällen, in denen eine zeitabhängige Veränderung der Anzahl der Endothelzellen in einer Flächeneinheit festgestellt werden soll, wird durch die vorliegende Anordnung der folgende Vorteil erzielt: wenn eine Aufnahme mit einem anderen Vergrößerungsfaktor gemacht wird als eine frühere Aufnahme, entspricht auf beiden Aufnahmen ein Skalenstrichabstand derselben Strecke auf der Endothelzellenschicht des untersuchten Auges, so daß die Bezugsflächeneinheit auf Grund des aufgenommenen Skalenstrichabstandes bestimmt werden kann, ohne daß die Flächeneinheit beträchtlich verändert wird.

Die Erfindung ist nicht auf das in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellte Auflichtmikroskop eingeschränkt, sondern kann in der gemäß der US-Patentanmeldung Serial No. 122 673 vorgeschlagenen Art als Zusatzgerät für eine Spaltlampe verwendet werden.

In der in der Figur 4 gezeigten Ausführungsform besitzt ein Zusatzgerät ein Gehäuse 100 mit einem Innengewindering 102, der auf das Betrachtungsmikroskop 101 einer Spaltlampe geschraubt werden kann. Zum Anbringen dieses Instruments auf der Spaltlampe wird das Objektiv der Spaltlampe abgenommen und mit Hilfe des Innengewinderinges 102 das Zusatzgerätgehäuse 100 auf der Spaltlampe montiert.

Das Zusatzgerätgehäuse 100 enthält eine Optik mit einem Objektiv 102, einen Umlenkprisma 103, einer Blendenscheibe 104 und einer Relaislinse 105; diese Optik dient zum Betrachten und Photographieren der Endothelzellen der Cornea. Zu diesem Zweck wird mittels der Optik Licht von den Endothelzellen auf eine der Optiken des Betrachtungsmikroskops 101 der Spaltlampe gelenkt. In diesem Instrument kann der Erfindungsgedanke auf die Blendenscheibe 104 angewendet werden.

Wenn dieses Zusatzgerät auf einer Spaltlampe montiert und als Auflichtmikroskop verwendet wird, kann man die Spaltausleuchteinrichtung der Spaltlampe zum Beleuchten der Endothelzellen der Cornea verwenden. In der Figur 4 sind die Teile der Betrachtungs- und Aufnahmeoptik mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in der Figur 1. Da ein Spaltausleuchtsystem rechts oder links von dem Betrachtungsmikroskop angeordnet werden kann, ist es zweckmäßig, auf der entgegengesetzten den Blendenspalten 32a oder 51a entgegengesetzten Seiten Blendenspalte 1101, 1102, ...., 11On vorzusehen, wie dies in den Figuren 2 und 3 strichpunktiert angedeutet ist. Infolgedessen kann das Spaltausleuchtsystem auf der einen oder anderen Seite des Instruments angeordnet werden.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens können die dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeändert werden.

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί )

11/ Auflichtmikroskop, gekennzeichnet durch

eine Beleuchtungseinrichtung zum Projizieren von durch Blendenspalte getretenen Beleuchtungslichtstrahlenbündeln auf ein zu untersuchendes Auge und eine Betrachtungsoptik zum Betrachten eines beleuchteten Teils des zu untersuchenden Auges, wobei die Betrachtungsoptik ein Objektiv zum Erzeugen eines Bildes des von dem beleuchteten Teil kommenden Lichts an einer Zwischenbild~ stelle, eine Abbildungsoptik zum Erzeugen eines zu betrachtenden Bildes des an der Zwischenbildstelle erzeugten Bildes, und ein Okular zum Betrachten des zu betrachtenden Bildes besitzt, ferner gekennzeichnet durch eine an der Zwischenbildstelle angeordnete, lichtunterbrechende Einrichtung zum Abfangen von Licht, das von der Oberfläche der Hornhaut des Auges reflektiert wird, wobei die lichtunterbrechende Einrichtung mindestens eine Hauptblendenöffnung und mindestens eine Ausrichtblendenöffnung besitzt, die der mindestens einen Hauptblendenöffnung benachbart ist.
2. Auflichtmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Ausrichtblendenöffnung mindestens zwei Blendenspalte besitzt, die rechtwinklig zu der mindestens einen Hauptblendenöffnung in einem vorherbestimmten Abstand voneinander angeordnet und daher als Maßstab verwendbar sind.
3. Auflichtmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik einen Strahlenteiler und eine Aufnahmeoptik besitzt, die dazu dient, eins der mittels des Strahlenteilers voneinander getrennten Lichtstrahlenbündel auf einem Aufnahmeträger abzubilden.

I f W \S SS
4. Zusatzgerät, das auf einer Spaltlampe anstelle eieren Objektiv anbringbar ist, wobei die Spaltlampe eine Blendenspaltausleuchteinrichtung besitzt, die geeignet ist, durch einen Blendenspalt hindurch ein zu untersuchendes Auge zu beleuchten, sowie eine Betrachtungsöptik zum Betrachten eines beleuchteten Teils des zu untersuchenden Auges, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgerät ein Objektiv besitzt, das zum Erzeugen eines Bildes eines beleuchteten Teils von Endothelzellen der Cornea des Auges an einer Zwischenbildstelle dient, ferner mindestens eine Relaislinse zum Weitergeben und Projizieren das von dem Objektiv an der Zwischenbildstelle erzeugten Bildes auf die Betrachtungsoptik und eine an der Zwischenbildstelle angeordnete, lichtunterbrechsnde Einrichtung mit mindestens einer Hauptblendenöffnung und mindestens einer Ausrichtblendenöffnung, die der mindestens einen Hauptblendenöffnung benachbart ist.
5. Zusatzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Ausrichtblendenöffnung mindestens zwei Blendenspalte besitzt, die rechtwinklig zu der mindestens einen Hauptblendenöffnung in einem vorherbestimmten Abstand voneinander angeordnet und daher als Maßstab verwendbar sind.