11.12.2017
Company Home
arrow Статьи и Публикации arrow Лазерный анализатор рефракции "ЛАР-02"
Главная
Новости компании
Наша продукция
Прайс-лист
Статьи и Публикации
Сотрудничество
Реквизиты
Контакты
Схема проезда
Технические задания
Производственные услуги ЦМИТ "КУБ"
Лазерный анализатор рефракции "ЛАР-02" Версия для печати Отправить на e-mail
 

 Лазерные анализаторы рефракции глаз "ЛАР-01" и "ЛАР-02"

(опубликовано: Мехатроника, автоматизация, управление. – 2007. - № 2. - С. 29-36) 
 
Бардина Н.С., Гудков А.Г. (д.т.н., проф.), Кулешов О.А., Кулыба Ю.Н., Леушин В.Ю. (к.т.н.), Маркин В.В., Паппэ Г.Е.

Рассматриваются офтальмологические аппараты "ЛАР-01" и "ЛАР-02", предназначенные для исследования рефракции глаз и функционального лечения, обсуждаются принципы их действия и области применения. Отмечается, что аппараты позволяют проводить объективную диагностику состояния зрения и эффективное лечение при амблиопии, нистагме и афакии, при прогрессирующей близорукости у детей и подростков, при косоглазии, а также проводить реабилитацию зрения после зрительно напряженной работы.
 
Принцип действия и область применения лазерных рефрактометров.
 
Исследование рефракции глаз является объективным методом определения состояния зрения пациентов. Применение лазеров для исследования рефракции глаз, основанное на использовании уникальных свойств пучка низкоэнергетического когерентного излучения лазера в специфической форме спеклов, началось более 40 лет назад.
 
Наблюдаемая человеком картина спеклов имеет вид точечной зернистости. Спекловая структура лазерного излучения формируется на сетчатке глаза в виде четкого изображения зернистости независимо от расстояния от рассеивающей среды (отражающей поверхности) и наличия рефракции, аберрации и незначительных помутнений глазных сред. Динамическая картина спеклов в зависимости от состояния зрения человека воспринимается им как "кипение", "мерцание", "колыхание" зернистости или как синхронное направленное движение спеклов в ту или другую сторону. Особенности восприятия человеком подобных пространственных интерференционных картин (ПИК) послужили основой для создания лазерных рефрактометров (иногда их называют "лазерными оптометрами").
 
Различные варианты таких лабораторных приборов (например, [1, 2]) использование, в офтальмологических исследовательских и лечебных центрах и в нашей стране, и за рубежом, и за четыре десятилетия было проведено большое число исследований точности данных приборов и их ценности при обычном клиническом обследовании пациентов (например, [3, 4]).
 
К настоящему времени определились три основных области применения лазерных рефрактометров для диагностики объективного состояния зрения пациентов:
• скрининговое обследование групп населения для выявления аметропии;
• исследование динамической рефракции как нового показателя зрительной работоспособности;
• уточнение оптической коррекции при подборе очков.
 
Важно, что применение лазерных рефрактометров исключает фальсификацию диагноза пациентом и позволяет обследовать лиц с ограниченными диалоговыми возможностями, в том числе, маленьких детей.
 
Кроме того, в процессе проведения исследований ретинальной остроты зрения с применением лабораторных образцов лазерных анализаторов рефракции были обнаружены также их широкие лечебные возможности и разработан ряд медицинских методик лечебных процедур с применением лазерных анализаторов рефракции.
 
Лечебные методики применения лазерного излучения, имеющего спекловую структуру, основаны на том, что световые поля такого типа стимулируют свето- и цветочувствительность глаз, нормализуют обмен веществ в тканях глаза, обладают симпатикотропным действием и снижают гиперполяризацию фоторецепторов и гладких мышц глаза. Наблюдаемое движение спеклов позволяет увеличить чувствительность рецептивных полей сетчатки к угловому разрешению, повышать динамическую остроту зрения и объем аккомодации.
 
Сегодня лазерные анализаторы рефракции используются для проведения лечебных процедур в послеоперационном периоде, при амблиопии, нистагме и афакии, при прогрессирующей близорукости у детей и подростков, при исправлении косоглазия, а также при зрительном утомлении, что позволяет восстанавливать зрительную работоспособность лиц, работающих в напряженном для глаз режиме.
 
Так, например, лечение амблиопии основано на прямой стимуляции сетчатки лазерными спеклами и позволяет повышать остроту зрения амблиопичного глаза, поскольку четкое изображение спеклов на сетчатке не зависит от дефектов оптики глаза. Лечение же псевдомиопии и астенопии основано на смене направления движения спеклов при оптической коррекции. При этом подбором соответствующих линз добиваются изменения оптической установки глаза в сторону уменьшения профессиональной близорукости. Зрительное утомление снимается, в том числе, и за счет расслабления хрусталика и мышц глаза, поскольку в зрачок попадает параксиальный пучок излучения, и глаз автоматически настраивается на бесконечность.
 
Лазерные анализаторы рефракции "ЛАР-01" и "ЛАР-02"
 
Широкое применение метода лазерной рефрактометрии в офтальмологической практике невозможно без наличия доступных для медицинских учреждений всех уровней компактных, надежных и недорогих отечественных приборов, производимых серийно.
 
Аппарат "ЛАР-01" [5], разработанный в середине 90-х годов прошлого века совместно с МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца, прошел установленные медицинские испытания, рекомендован Министерством здравоохранения РФ к серийному изготовлению и применению в лечебной практике и внесен в "Общесоюзный классификатор промышленной и сельскохозяйственной продукции" в раздел под кодовым обозначением 94000 "Медицинская техника", а также в "Реестр медицинских приборов МЗ РФ" 1996 г. под номером 94/271-151.
 
МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца и ГНИЙ гражданской авиации разработали медицинские методики и рекомендации по применению аппарата "ЛАР-01" (в этих документах аппарат "ЛАР-01" фигурирует под названием "ЛАР-2") [6, 7].
 
Около 100 опытных образцов аппарата "ЛАР-01" успешно апробированы и применяются в медицинских учреждениях и организациях нашей страны (например, в МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца, РГМУ, ГНИЙ гражданской авиации, в.ч. 64688), а также за рубежом, в том числе, в Южной Корее, в Арабских Эмиратах, в Молдавии.
В 1997 г. разработчики аппарата "ЛАР-01" были удостоены звания "Лауреат премии Миноборон-прома России "За работы в области науки, техники и технологий".
Аппарат "ЛАР-02" является функциональным аналогом аппарата "ЛАР-01", однако имеет некоторые отличия в режимах работы. С помощью "ЛАР-02" можно исследовать рефракцию глаз только в горизонтальном направлении, в то время как аппарат "ЛАР-01" позволял исследовать рефракцию во всех меридианах глаза и, тем самым, проводить исследование астигматизма. Это ограничение возможностей нового анализатора рефракции связано с потребностью иметь наряду с аппаратом "ЛАР-01" более простой и более дешевый прибор, что дает возможность выбора средств диагностики в соответствии с предполагаемыми целями использования аппаратов. Кроме того, в аппарате "ЛАР-02" реализовано пожелание офтальмологов исключить при работе в динамическом режиме имеющую место в аппарате "ЛАР-01" периодическую кратковременную остановку упорядоченного движения спеклов, так что аппарат "ЛАР-02" в динамическом режиме работы обеспечивает непрерывное движение спеклов.
Опытные образцы аппарата "ЛАР-02" были представлены на нескольких международных выставках в России и за рубежом. В 2005 г. аппарат "ЛАР-02" был удостоен Золотой медали на 54 Всемирном салоне изобретений, научных исследований и новых технологий "Брюссель — Эврика! 2005", а в 2006 г. — Золотой медали на VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций.
 
Внешний вид аппарата «ЛАР-02» представлен на рис. 1.
 
ЛАР-02 
Рис.1. Внешний вид аппарата «ЛАР-02» 

 
В статическом режиме работы аппаратов упорядоченное движение картины спеклов может наблюдаться при перемещении глаза (головы) пациента в плоскости, параллельной плоскости экрана (например, при качании головой). Поскольку волновой фронт расходящегося пучка излучения не является плоским, то угол падения волнового фронта излучения на рассеивающий экран различен в разных точках экрана, и поэтому при смещении точки наблюдения ПИК в плоскости, параллельной плоскости экрана, наблюдатель видит изменение картины спеклов, связанное с изменением угла падения волнового фронта излучения на экран в направлении перемещения точки наблюдения. 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 без упорядоченного их движения.
 
Для неподвижного наблюдателя картина спеклов становится динамической при работе аппаратов в динамическом режиме, и тогда при наличии у пациента гиперметропии наблюдается синхронное движение спеклов в том же направлении, в котором поворачивается волновой фронт излучения, а при миопии — в противоположном направлении. В случае эмметропии упорядоченное движение спеклов наблюдаемой; ПИК отсутствует, спеклы просто флуктуируют ("кипят", "мерцают"), так как в этом случае глаз фокусирует картину спеклов точно на сетчатку. Аппараты "ЛАР-01" и "ЛАР-02" обеспечивают движение спеклов ПИК за счет поворота волнового фронта излучения, поэтому линейная скорость движения спеклов зависит от расстояния наблюдателя от экрана, и скорость наблюдаемого им упорядоченного движения спекдов определяется не, только состоянием его зрения, но и его удаленностью от экрана. Поэтому точность выявления аметропии (и подбора очков) определяется только габаритными размерами помещения, где проводится обследование пациента, и дискретом набора тестовых линз.
 
Реализация динамического режима работы в аппаратах "ЛАР-01" и "ЛАР-02" осуществляется различными способами. В аппарате "ЛАР-01" изменение угла падения волнового фронта излучения на рассеивающий экран происходит в результате качания зеркала, что и приводит к периодической остановке видимого движения спеклов. В аппарате же "ЛАР-02" для изменения угла падения волнового фронта излучения на рассеивающий экран использовано вращение в одном направлении блока, представляющего собой зеркально отражающую криволинейную поверхность, составленную из прилегающих друг к другу выпуклых сфер, что и обеспечивает постоянное движение спеклов только в одну сторону.
 
Другое отличие аппаратов "ЛАР-01" и "ЛАР-02" связано со сменой типа источника когерентного излучения. Источником излучения в аппарате "ЛАР-01" служит гелий-неоновый лазер, а в "ЛАР-02" — полупроводниковый, имеющий гораздо меньшие габаритные размеры и существенно более низкое энергопотребление. Длины волн излучения этих лазеров лежат в красной области спектра и практически одинаковы: 0,63 мкм — у гелий-неонового лазера и 0,635...0,645 мкм — у полупроводникового. И хотя когерентные свойства излучения полупроводникового лазера хуже, чем гелий-неонового лазера, условие комфортного наблюдения картины спеклов (минимальный видимый угловой размер спекла должен быть не менее угловой разрешающей способности глаза, которая обычно принимается равной одной угловой минуте [8]) для ПИК, создаваемой аппаратом "ЛАР-02", выполняется. Это дает возможность использовать при работе с аппаратом "ЛАР-02" практически те же методики (за исключением исследования астигматизма зрения), которые разработаны для аппарата "ЛАР-01".
 
Однако, учитывая, что эффективность диагностических и лечебных процедур во многом зависит от психологических факторов восприятия пациентом картины спеклов, при создании аппарата "ЛАР-02" был разработан набор сменных масок (трафаретов). Маски, устанавливаемые между рассеивающим экраном аппарата и пациентом, изменяют вид и параметры ПИК и позволяют наблюдать различные типы картины спеклов, содержащие, в том числе, и спеклы увеличенного размера. Этот набор может использоваться при работе также и с аппаратом "ЛАР-01" и, в принципе, с любым другим лазерным анализатором рефракции.
 
Ранее при изготовлении аппаратов "ЛАР-01", предназначенных для работы с пациентами-детьми, внутрь аппаратов помещались в дополнительные экраны с прозрачными для излучения участками, которые представляли собой условные картинки, например, "Слоник" (см. рис. 2, г), что помогало детям при проведении лечебных сеансов фиксировать внимание на картине спеклов. Однако подобные применявшиеся ранее маски не изменяли размеров видимых спеклов и не могли быть заменены в конкретном аппарате.
 
Набор сменных масок для изменения наблюдаемой картины спеклов

Маска представляет собой плоский экран из непрозрачного материала, имеющий прорези или прозрачные для излучения участки. Разработанный набор масок включает в себя, в зависимости от размеров и формы прорезей или прозрачных участков, маски трех типов.
 
Маски первого типа (рис. 2, д, б) изменяют контрастность ПИК, размеры и форму наблюдаемых пациентом спеклов.
 
При отсутствии маски любой лазерный анализатор рефракции создает поле излучения, которое 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. Это поле излучения существует объективно, независимо от наличия наблюдателя. Его структура (размеры спеклов, их интенсивности, формы и распределение по сечению поля) описывается функциями распределения, зависящими от характеристик источника излучения (длины волны излучения, ширины спектра излучения и размера поперечной когерентности излучения) и свойств рассеивающего экрана (размеров и форм элементов рассеивающей структуры). Эта структура поля излучения может быть зафиксирована с помощью объективных способов регистрации, например, на фотопленке. Реальный, физический размер спеклов может быть даже непосредственно прямо измерен на непрозрачном экране, помещенном в поле излучения.
 
маски
 
Маски первого типа представляют собой такие диафрагмирующие элементы. Одна или несколько прорезей или прозрачных участков маски, в зависимости от их форм и размеров, позволяют наблюдателю видеть ПИК с различными параметрами их структур, в том числе, с существенно большими размерами спеклов, чем он наблюдал бы при отсутствии дополнительного экрана. Наблюдаемые через маску "Отверстия" (рис. 2, а) спеклы ПИК имеют увеличенный размер, а спеклы, наблюдаемые через маску "Щели" (см. рис. 2, 6) имеют вытянутую в горизонтальном направлении форму.
 
Маски второго тица представляют собой крупные контурные легко распознаваемые условные силуэты, например, "Бабочка", "Слоник" (рис. 2, в и г соответственно), выполненные сквозным прорезанием непрозрачного экрана или формированием прозрачной области в непрозрачном экране. В этом случае характеристики спеклов и; контрастность наблюдаемой через маску ПИК практически не отличаются от характеристик спеклов, наблюдаемых при отсутствии масок, однако общая форма наблюдаемой ПИК повторяет форму прорези маски. Это позволяет лицу, проводящему лечебный сеанс, фиксировать внимание детей на такой картинке, рассказывая, например, сказку о слонике, либо проводя урок устного счета (Сколько у слоника ног? Сколько бивней? И т. п.). Эффективность подобных постоянных экранов, находящихся внутри аппарата, доказала практика использования аппаратов "ЛАР-01" в специализированных детских садах. Наличие нескольких сменных масок позволяет, меняя картинки в процессе сеанса, разнообразить приемы, фиксирующие внимание детей на наблюдении картины спеклов. .
 
Взрослому человеку красивая картинка (например, маска "Бабочка") тоже помогает не отвлекаться при проведении лечебного сеанса, также как и маски третьего типа (рис. 2, д, е, ж,з).
 
Маски третьего типа сочетают в себе черты масок первого и второго типа, а также добавляют: в наблюдаемую картину эффекты дифракции света на мелкоразмерных элементах и в острых углах прорезанного в маске силуэта, в связи с чем наблюдаемая картина спеклового поля отличается от . картины прорезей или прозрачных участков маски. Пациент может сфокусировать зрение на плоскости маски (разные, дефекты зрения требуют для этого различных расстояний положения пациента от экрана) и увидеть рисунок прорезей, но это требует специальных усилий глаза. Предполагается, что такая возможность будет использована при разработке методик использования лазерных анализаторов с комплектом сменных масок.
 
Маски первого и третьего типов позволяют более точно определять рефракцию глаз и выявлять наличие астигматизма, более широко и углубленно исследовать характеристики зрения пациентов.
 
Наличие набора сменных масок различных типов расширяет диагностические и лечебные возможности лазерных анализаторов рефракции и повышает эффективность их применения.
 
Безопасность применения аппаратов "ЛАР-01" и "ЛАР-02"

В соответствии с ГОСТ Р 50723-94 "Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий" к лазерным изделиям 1 класса, не представляющим опасности при попадании излучения в глаза человека, относятся лазеры, допустимый предел мощности излучения которых (применительно к типу используемых в аппаратах "ЛАР-01" и "ЛАР-02" лазеров) не должен превышать Рзр.пред ~ 1.12•10-4 Вт.
 
Как показали расчеты и прямые измерения мощности излучения, попадающего в глаз пациента, наблюдающего картину спеклов, создаваемую аппаратами "ЛАР-01" или "ЛАР-02", эти аппараты безусловно относятся к лазерным изделиям 1 класса.
 
Так, для пациента, находящегося на расстоянии 2 м от экрана аппарата, численное значение Рзр равно 0,9•10-7 Вт, что в тысячу с лишним раз меньше величины допустимого предела мощности лазерного излучения Рзр.пред ~ 1.12•10-4 Вт.
 
В соответствии с методиками применения [6, 7] принципиально возможно использование аппарата "ЛАР-01" и "ЛАР-02" с расположением пациента на милых расстояниях от экрана, например, на расстоянии 0,3 м (при подборе очков для чтения). При таком положении глаза пациента значение Рзр увеличится обратно пропорционально отношению квадратов расстояний до экрана и будет равно 4•10-6 Вт. Но даже в этом случае попадающее в глаз пациента излучение будет иметь мощность ниже допустимой предельной величины Рзр.пред примерно в триста раз.
 
Заключение
 
Офтальмологические аппараты "ЛАР-01" и "ЛАР-02" пригодны для серийного производства, недороги и рекомендованы Минздравом РФ для применения в офтальмологической практике в лечебных учреждениях всех уровней для диагностики состояния зрения пациентов и функционального лечения при амблиопии, нистагме и афакии, при прогрессирующей близорукости у детей и подростков, при косоглазии, а также для реабилитации зрения в послеоперационный период.
 
Создаваемая аппаратами пространственная интерференционная картина имеет большой объем, что позволяет проводить коллективные лечебные сеансы и групповые обследования на предмет выявления лиц с аметропией.
 
Аппараты просты и надежны в эксплуатации и могут быть эффективно использованы не только в лечебных учреждениях, но и в офисах, учреждениях, организациях и даже в домашних условиях для снятия зрительной усталости лиц, чья деятельность связана со зрительно напряженной работой.
 
Список литературы
 
1. Патент US3572912, кл. А 61 В 3/02, 30.03.1971.
2. Патент SU 416065, кл. А 61 В 3/00, 04.12.1974.
3. 3. Knoll Н. А. American Journal of Optometry, 1966. Vol. 43. Р. 415-418.
4. Мухитдинова О. М. Лазерная оптометрия в оценке и профилактике зрительного утомления работников прецизионного производства/Автореферат диссертации канд. мед. наук. М., 1991.
5. Патент RU 2039520, кл. А 61 В 3/00, 20.07.1995.
6. Методические рекомендации по применению лазерного анализатора рефракции ЛАР-2 (утвержденные директором МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца А. М. Южаковы М., 1993.
7. Комплекс лечебно-профилактических методов для плотов гражданской авиации со снижением зрительных функций на базе прибора ЛАР-2, составленные Центром сенсорно-психологической подготовки "Спекл" и согласованные с Медицинским отделом воздушного транспорта Минтранса РФ. М., 19 г.
8. Волосов Д. С, Цивкии М. В. Теория и расчет светооптических систем. М.: Искусство, 1960. 92 с.
9. Кольер Р. и др. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.23



 
< Предыдущая   Следующая >
Контакты

Заявки на поставку оборудования направлять по адресу:
ООО "НПИ ФИРМА"ГИПЕРИОН"
115201, г. Москва, Каширский проезд, 13

Справки по телефону/факсу:

(495) 789-37-06

e-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script