Pražské centrum vir tuální of talmochirurgie
Přístrojová technika v oftalmologii autor: as. MUDr. Martin Hložánek et al.
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
as. MUDr. Martin Hložánek et al.
Přístrojová technika v oftalmologii
Praha 2006
1
I.
Ú VOD
Lidské oko je orgán jedinečný nejen co do anatomické stavby a funkce, ale také co do možností jeho vyšetření. Tuto jedinečnost do značné míry vytvářejí optické vlastnosti jeho tkání, které přímo vybízí k použití vyšetřovacích metod v jiných systémech nepoužitelných. V kombinaci s klasickými vyšetřovacími metodami v medicíně běžně užívanými je tak škála možností vyšetření oka velmi bohatá. Cílem této publikace je seznámit čtenáře se základními principy metod běžně používaných v praxi k vyšetření oka. Podrobnější popis většiny z těchto přístrojů a též některých dalších lze nalézt v doporučené literatuře.
4
II.
IIZÁKLADY . ZÁKLADY AN AT AN OM ATI O EM L IID E SLKÉH IDSK OÉOHKOAO K A
Lidské oko (bulbus oculi) má kulovitý tvar, jeho vnější stěnu tvoří pevná vazivová vrstva. Její většina je neprůhledná, tvoří jakousi kostru oka a nazývá se bělima (sclera) (obr.1). Tloušťka bělimy je největší v zadní části bulbu (kolem 1mm). Centrálně v přední části bulbu přechází bělima v průhlednou tkáň – rohovku (cornea). Oblast tohoto přechodu se nazývá limbus, tkáň je zde asi 0,6mm silná. Rohovka má tvar terčíku s menším poloměrem zakřivení než má bělima (přední plocha rohovky má poloměr zakřivení cca 7,8 mm, zadní plocha cca 7 mm). Terčík není ideálně sférický, svislý průměr je většinou o cca 1 mm menší než vodorovný (cca 11 mm versus 12 mm). Funkcí rohovky je nejen udržení tvaru oka (jak je tomu u bělimy), ale důležitou funkcí je zásadní účast rohovky na lomivosti optického aparátu oka. V místě přechodu bělimy v rohovku je uvnitř oka struktura nazývaná komorový úhel (ze zadní strany je ohraničen duhovkou – viz dále). Vnitřní povrch většiny bělimy je pokryt další anatomickou vrstvou – živnatkou (uvea). Název pramení z její hlavní úlohy – výživy očních tkání. Tato tkáň obsahuje tedy především cévy a také velké množství pigmentu. V oblasti přechodu bělimy v rohovku (limbus) se živnatka odděluje od vnitřního povrchu bělimy a vytváří svislou přepážku – duhovku (iris) s kulatým centrálním otvorem – zornicí (pupila). Průměr zornice se mění v závislosti na světelných podmínkách prostředí – na světle se zužuje, v šeru rozšiřuje. Část živnatky přiléhající k bělimě se nazývá cévnatka (choroidea). Těsně před jejím oddělením od bělimy se na cévnatce nachází řada drobných výběžků. Vytvářejí dojem nařasení, a proto se tato oblast nazývá řasnaté tělísko (corpus ciliare). Z jednotlivých výběžků vycházejí četná jemná vlákna směřující centrálně. Je na nich paralelně s duhovkou zavěšena čočka (lens), proto se souhrnně nazývají závěsný aparát. V řasnatém tělísku se nachází ciliární sval, který svým stahem působí na závěsný aparát, přes něj ovlivňuje tvar oční čočky a tím i její aktuální lomivost (akomodace). Řasnaté tělísko je též odpovědné za tvorbu nitrooční tekutiny. Nejvnitřnější vrstvou v zadní části oka je nervová vrstva - sítnice (retina). Pokrývá vnitřní povrch cévnatky, končí těsně před řasnatým tělískem. Je tvořena světločivnými, převodními a podpůrnými buňkami a jejich vlákny, další důležitou vrstvou sítnice je pigmentový epitel na rozhraní mezi sítnicí a cévnatkou. Významným místem na sítnici je malá oblast zvaná žlutá skvrna (macula lutea). Sítnice je zde tenčí a ze světločivných buněk se zde nacházejí pouze čípky (viz fyziologie oka - kapitola III). Je to oblast sítnice s nejvyšší rozlišovací schopností. Ze zadní části oka vychází zrakový nerv. V této malé oblasti chybí jak sítnice tak cévnatka a bělima je zde ztenčena a má charakter sítka s drobnými otvory (lamina cribrosa). Oblast odstupu zrakového nervu je označována jako terč zrakového nervu (papila nervi optici). Jeho průměr je cca 1,5 mm. Terč zrakového nervu je zároveň místem, kudy vstupují do oka a vystupují z oka cévy (tepny a žíly). Místo vstupu (resp. výstupu) na zrakovém nervu se označuje jako cévní branka, ze které se cévy větví a pokrývají povrch sítnice (obr.2). Dutina v oblasti za čočkou je vyplněna rosolovitou tkání zvanou sklivec (corpus vitreum). Dutina oka před čočkou je vyplněna komorovou tekutinou. Oblast mezi duhovkou a rohovkou se nazývá přední komora oční, štěrbinovitá oblast mezi duhovkou a čočkou pak zadní komora oční. Neúplná, v podstatě pomyslná přepážka tvořená duhovkou a čočkou (čočko-duhovkové diafragma) rozděluje oko na přední segment a zadní segment. Do předního segmentu oka zařazujeme i tkáně uvedené přepážky (duhovku a čočku).
5
I I I.
ZÁKLADY FYZIOL OG I E L I DS K É H O O KA
Zrakový vjem vzniká absorpcí světla v sítnici a následným vznikem nervového vzruchu, který je veden dále do centrálního nervového systému. Aby vznikl kvalitní zrakový vjem, musí být světla dopadajícího na sítnici dostatek a musí být správně zaostřeno. Tyto optické atributy jsou závislé na všech prostředích, kterými prochází světlo před dopadem na sítnici. Optický aparát oka je tak tvořen rohovkou, komorovou tekutinou, čočkou a sklivcem. Průhlednost uvedených medií je zásadní k průchodu dostatečného množství světla k sítnici, je ovšem také významně regulováno šířkou zornice. Důležitým parametrem jsou indexy lomu jednotlivých prostředí či tkání. Rohovka má index lomu 1,376, komorová tekutina stejně jako sklivec 1,336 a čočka cca 1,4. Zaostření světelných paprsků je dáno jejich lomem na jednotlivých optických rozhraních o různém indexu lomu. K největšímu lomu dochází na přední ploše rohovky (index lomu vzduchu je 1,0). Lomivost rohovky je stálá (součet lomivosti přední a zadní plochy rohovky cca 43 D u průměrného oka), čočka může svou optickou mohutnost plynule měnit a zajišťuje tak schopnost oka zaostřit na různé vzdálenosti (akomodace, viz anatomie oka). Při uvolněné akomodaci je průměrná lomivost čočky cca 19 D. Z optického hlediska tedy můžeme oko považovat za spojnou optickou soustavu s měnitelnou ohniskovou vzdáleností. Sítnice je tvořena jednak světločivnými buňkami – tyčinkami a čípky, a jednak převodními a podpůrnými buňkami, které mají za úkol správný přenos nervového vzruchu. Ve světločivných buňkách se nachází několik druhů pigmentu, které se po absorpci určité vlnové délky světla rozpadnou a vytvoří tak chemickou cestou nervový vzruch. Pigmenty světločivných buněk lidského oka jsou citlivé na světlo o vlnové délce v rozmezí cca od 400 nm po 680 nm. Čípků je v sítnici cca 6–7 milionů, tyčinek cca 110–125 milionů. Nerovový vzruch je po zpracování převodními a podpůrnými buňkami veden jednotlivými nervovými vlákny z celé oblasti sítnice do místa, kde po průchodu otvůrky lamina cribrosa souborně opouštějí oko jako zrakový nerv. Ten je složen ze zhruba milionu jednotlivých nervových vláken. Jednotlivá nervová vlákna vycházející ze všech oblastí sítnice a směřující směrem k terči zrakového nervu tak vytváří tzv. vrstvu nervových vláken sítnice. Při onemocnění glaukomem ubývá jednotlivých nervových vláken ve zrakovém nervu a dochází tak k výpadkům odpovídajících oblastí zorného pole. Úbytek nervových vláken lze pozorovat na terči zrakového nervu jako miskovitou prohlubeň – exkavaci. Zbylá nervová vlákna na terči zrakového nervu tvoří tzv. neuroretinální lem (obr.2). K udržení tvaru a správné funkce oka je důležitá cirkulace nitrooční tekutiny. Je tvořena v řasnatém tělísku do zadní komory oční (mezi čočku a duhovku). Protéká zornicí do přední komory oční a odtéká v oblasti tzv. komorového úhlu. Je to úhel ohraničený z přední části okrajovou zónou rohovky a zezadu periferní částí duhovky. Nerovnováhou mezi tvorbou a odtokem nitrooční tekutiny může dojít ke zvýšení nitroočního tlaku. Sklivec, vyplňující zadní část oka, není nijak doplňován ani vstřebáván. Lidské oko můžeme zjednodušeně přirovnat k fotoaparátu. Objektiv představuje rohovka, změnu zaostření na různé vzdálenosti obstarává čočka, velikost clony je udávána průměrem zornice a filmu odpovídá sítnice.
6
IV.
VYŠETŘOVACÍ METODY PŘEDNÍHO SEGMENTU OKA
IV. 1. ŠTĚRBINOVÁ LAMPA Štěrbinová lampa (obr.3) je v oftalmologii nejvyužívanějším a nejuniverzálnějším zařízením. Slouží k objektivnímu vyšetření především předního segmentu oka, za použití doplňkových zařízení též k vyšetření zadních partií oka, komorového úhlu či k měření nitroočního tlaku. Skládá se ze dvou základních částí – zvětšovací a osvětlovací soustavy. Obě jsou umístěny na společné základně volně pohyblivé všemi horizontálními směry. Osvětlovací soustavou lze dále otáčet vůči zvětšovací soustavě podle svislé osy v rozsahu 180 stupňů. V osvětlovací soustavě je zabudována štěrbinová clona umožňující vytvořit osvětlení ve tvaru proužku, jehož šíři, výšku i rotaci lze měnit. Vyšetřující pozoruje oko zvětšovací soustavou (mikroskopem) v přímém směru, nejčastěji za osvitu svislým proužkem světla o šíři cca 1-2mm pod úhlem osvitu 45°. Toto nastavení umožňuje pozorovat šikmý optický řez průsvitnými tkáněmi předního segmentu oka. Vyšetření jednotlivých tkání je možné buď v přímém osvětlení proužkem světla či pozorováním tkáně v retroiluminaci, kdy je tkáň osvětlena zpětně odraženým světlem. Zaostření na jednotlivé tkáně v určité hloubce provádí vyšetřující pohybem celé základny vpřed (směrem k vyšetřovanému oku) a vzad. Osvětlovací soustava umožňuje dále použití barevných filtrů (bezčerveného a kobaltového). Vyšetření komorového úhlu: Komorový úhel lze na štěrbinové lampě vyšetřit jedině za použití Goldmannovy vyšetřovací kontaktní čočky (obr.4). Tato čočka je složena z centrální oblasti, přes níž lze vyšetřovat zadní pól bulbu, a z okrajové oblasti, v níž jsou pravidelně rozmístěny nejčastěji 3 odrazné plochy s různým úhlem sklonu (73°, 66° a 59°). Po znecitlivění rohovky se čočka přiloží na oko, osvětlovací soustava se nastaví koaxiálně s pohledovým směrem zvětšovací soustavy a osvitem nejvíce sklopené odrazové plochy čočky lze pozorovat komorový úhel. Dalšími dvěma zrcátky lze při rozšířené zornici vyšetřit periferii sítnice. Vyšetření zadních partií oka na štěrbinové lampě: viz kapitolu V.1.c). Měření nitroočního tlaku: viz kapitolu IV.2.
IV. 2. TONOMETRIE: V oftalmologii znamená měření nitroočního tlaku. Toto vyšetření je významné zejména u glaukomu, tedy onemocnění, u kterého je vysoký nitrooční tlak nejdůležitějším rizikovým faktorem a nejběžněji sledovaným parametrem. Schiötzův impresní tonometr: Svým principem jde o hloubkoměr, který měří hloubku deformace rohovky při zatížení jejího středu tyčinkou s drobným závažíčkem. Pacient leží na zádech a na znecitlivělou rohovku položí vyšetřující tonometr s určitým závažíčkem (5,5; 7,5; 10 či 15g). Hloubka deformace rohovky je zobrazena ryskou na stupnici přístroje, lze ji přepočítat na běžně užívané jednotky měření nitroočního tlaku (tedy torry). Pro svou malou přesnost je tato metoda měření používána jen výjimečně (obr.5). Aplanační tonometr: Ke štěrbinové lampě lze většinou připevnit rameno s koaxiálně umístěným konusem tvaru komolého kužele, sloužící k měření nitroočního tlaku. Po znecitlivění rohovky a jejím obarvení fluoresceinem je konus přiložen na rohovku a ovládáním ramene je zvyšován tlak konusu na rohovku, dokud nedojde k oploštění (aplanaci) centra rohovky v přesně stejné ploše, jako je plocha přední části konusu (7,35 mm2). Tlak potřebný k aplanaci rohovky je přímo úměrný nitroočnímu tlaku (Fick-Imbertův zákon). Na ovladači ramene je stupnice kalibrovaná v torrech (milimetrech rtuťového sloupce), umožňující pohodlné odečtení hodnoty nitroočního tlaku. Aplanaci rohovky v požadované ploše pozná vyšetřující pozorováním rohovky zvětšovací soustavou (jako při vyšetření předního segmentu oka) pod kobaltovým filtrem. Jsou viditelné 2 půlkruhy měnící svou polohu dle dosažené plochy aplanace. V okamžiku dotyku jejich vnitřních linií (tedy za stavu jejich koincidence) je dosaženo aplanace rohovky v požadované míře (obr. 6, 7, 8). 7
7
Bezkontaktní tonometr: Bezkontaktní tonometr využívá aplanace rohovky proudem vzduchu. Aplanace je registrována pomocí detektoru světla odraženého od rohovky. Zdroj světla vysílá na rohovku paprsky pod určitým úhlem a detektor je umístěn na opačné straně rohovky. Vzhledem ke sférickému tvaru rohovky je množství světla od ní odražené mnohem vyšší, je-li rohovka oploštěná (aplanovaná). Čím vyšší je nitrooční tlak, tím delší bude interval mezi vysláním vzduchového pulzu a aplanací rohovky. Právě tento interval je v přístroji měřen velmi přesnou časomírou a přepočítán na hodnotu nitroočního tlaku v torrech. Tonopen: Jedná se o přenosný digitální kontaktní tonometr. Má tvar větší tužky a jeho velkou výhodou je možnost měření nitroočního tlaku u ležícího pacienta (například při vyšetření malých dětí v narkóze či imobilního pacienta), rovněž odpadají obavy menších dětí z fixace hlavy v opěrce štěrbinové lampy. Přístroj pracuje na principu zasouvání velmi jemného pístu umístěného v koncovce „tužky“ při jemném kontaktu s rohovkou a její aplanaci. Koncovka s pístem je chráněna tenkým gumovým návlekem. Hodnota nitroočního tlaku je zobrazena po několika jednotlivých měřeních na displeji přístroje s udáním spolehlivosti měření (je zohledněn zejména rozptyl hodnot jednotlivých měření) (obr.9).
IV. 3. KERATOMETRIE: Keratometr, v literatuře někdy označován i jako oftalmometr, je přístroj určený k měření zakřivení přední plochy rohovky. Toto měření je důležité zejména před aplikací kontaktních čoček ke zjištění vhodného zakřivení aplikované kontaktní čočky. Na keratometru je též umístěna další stupnice umožňující odečíst hodnotu optické mohutnosti rohovky v daném meridiánu. Dioptrické hodnoty nejsou však ve skutečnosti měřeny, ale jsou vypočteny z hodnot zakřivení přední plochy rohovky. Pokud by na keratometru bylo měřeno zakřivení plochy s jiným indexem lomu než má rohovka (například tvrdé kontaktní čočky), pak by přepočet na dioptrickou hodnotu neplatil. Je několik typů keratometru, jejich princip je však obdobný. Využívají přední plochu rohovky jako konvexní zrcadlo. Rohovka odráží část dopadajících paprsků a vytváří tak přímý zmenšený neskutečný obraz světelného zdroje. Míra zmenšení je dána poloměrem zakřivení přední plochy rohovky (zrcadla). Na rohovku je promítána dvojice vhodných značek a jejich odraz pozoruje vyšetřující pozorovací zvětšovací soustavou (obr.10). Protože by bylo obtížné měřit rozestup obou zdánlivých obrazů, jsou v pozorovací soustavě odrazy zdvojeny a vyšetřující uvádí prostřední dvojici značek do koincidence. Měření probíhá v konstantní vzdálenosti přístroje od oka. Dosažení požadované koincidence je možné buď změnou rozestupu promítaných značek či nastavením zdvojení značek v přístroji při jejich pevném rozestupu. Pomocí zobrazovací rovnice lze pak dospět k hodnotám poloměru zakřivení vyšetřované plochy. Protože rohovka v naprosté většině není ideálně sférická, je potřeba provést měření ve dvou hlavních meridiánech (rovinách s největším a nejmenším poloměrem zakřivení) vzájemně na sebe kolmých. Zjištění obou hlavních meridiánů probíhá pozorováním stejných vyšetřovacích značek a uvedením jejich jiné části do koincidence pomocí otáčení celého přístroje. Vyšetřující ovládá polohu odražených značek jednoduše otočnými prvky přístroje a na jeho stupnicích odečte hodnotu poloměru zakřivení (v mm), optické mohutnosti rohovky (v D) a osu měřeného meridiánu. Měření probíhá v paracentrální oblasti rohovky o průměru cca 2-4 mm, což je nevýhodné zejména pro stanovení optické mohutnosti rohovky po laserových refrakčních operacích, které opracovávají centrum rohovky. Výpočet optické mohutnosti centra rohovky z naměřených hodnot zakřivení paracentrální oblasti je v těchto případech značně nepřesný. V současné době jsou k dispozici digitální automatické keratometry, které vyšetřující pouze nastaví do správné vzdálenosti od vyšetřované rohovky (obr.11). Měření zakřivení a os hlavních meridiánů proběhne automaticky a výsledek lze vytisknout na termotiskárně.
IV. 4. TOPOGRAFIE ROHOVKY: Vyšetření je založeno na principu Placidova keratoskopu. Na rohovku jsou promítány koncentrické kružnice a je pozorován (respektive zpracováván) jejich odraz od přední plochy rohovky, 8
která opět funguje jako konvexní zrcadlo (obr.12). Při nepravidelnostech v zakřivení rohovky dojde k deformaci odražených kružnic. Deformace může být jednoduchá, v jedné rovině celé rohovky a kružnice se tak zobrazí jako elipsa. Takový stav odpovídá astigmatismu rohovky. Při deformaci pouze určité zóny rohovky dojde k deformaci odražených linií pouze v dané oblasti. Tento stav signalizuje složitější nepravidelnost rohovkové tkáně, zejména tzv. keratokonus. Moderní počítačové rohovkové topografy automaticky měří mnoho jednotlivých oblastí rohovky a vytvářejí z naměřených hodnot topografické mapy. Dioptrické hodnoty odpovídající naměřeným poloměrům zakřivení jednotlivých částí rohovky jsou převedeny do barevné škály. Barevná mapa rohovky poskytuje pak přehlednější obraz zakřivení jednotlivých částí rohovky. Problémem opět zůstává centrum rohovky, které nelze přesně zhodnotit promítnutím kružnice, a tak jeho hodnoty jsou matematicky dopočítávány z hodnot bezprostředního okolí centra. Vzhledem k opracování právě centrální části rohovky při refrakčních laserových operacích je toto dopočítání nepřesné.
IV. 5. PACHYMETRIE: Tímto vyšetřením rozumíme měření tloušťky rohovky. Existuje optická a ultrazvuková pachymetrie. Obě metody měří odraz od vnitřní plochy rohovky, buď optický nebo akustický. Optický odraz je zpracováván na principu zrcadla a uvádění značek do koincidence obdobně jako u keratometru, při ultrazvukové pachymetrii je z časového údaje návratu odrazu zpět k sondě přepočítána tloušťka rohovky v µm.
IV. 6. SCHEIMPFLUGOVA KAMERA: Scheimpflugův princip (též podmínka či pravidlo) je ve světě fotografie znám již od počátku 20.století. Původně byl využíván k omezení distorze obrazu při fotografování země z balónů ke kartografickým účelům. Základem je protnutí 3 rovin v jediné ose – roviny snímání (filmu), roviny čočky a roviny fotografovaného objektu. V oftalmologii se Scheimpflugovy kamery využívá teprve několik let. Slouží k podrobné analýze struktur předního segmentu oka. Světlo ve tvaru štěrbiny velmi rychle rotuje v rozsahu celých 360° a zároveň jsou pořizovány jednotlivé fotografie předního segmentu oka. Celý proces trvá asi 2 vteřiny a počet snímků se pohybuje kolem 50. Následnou analýzou je možné získat řadu informací. Využívány jsou údaje o povrchu přední plochy rohovky (dokonalá topografie), o tloušťce rohovky (přístroj jako jediný analyzuje povrch zadní plochy rohovky), informace o šíři a anatomii komorového úhlu, o objemu či hloubce přední oční komory, o sytosti tkáně čočky a mnoho dalších údajů (obr.13). Je třeba zdůraznit význam této metody pro měření optické lomivosti centra rohovky zejména po refrakčních zákrocích. Jak již bylo výše zmíněno, keratometrie i topografie rohovky měří své hodnoty na rohovce paracentrálně, navíc měří pouze přední plochu rohovky a poté je z naměřených hodnot dopočítáno zakřivení zadní plochy rohovky (poměr zakřivení přední a zadní plochy rohovky u normálních očí je relativně stálý, avšak po refrakční operaci, která opracovává přední plochu, uvedený poměr neplatí).
9
V.
VYŠETŘOVACÍ METODY ZADNÍHO SEGMENTU OKA
V. 1. OFTALMOSKOPIE: Oftalmoskopie znamená vyšetření pohledem zadního segmentu oka, tedy sklivce a především sítnice a terče zrakového nervu. Principem vyšetření je osvětlení nitra oka dostatečně intenzivním světlem a pozorování paprsků odražených od sítnice. Tyto paprsky jsme však schopni pozorovat jedině tehdy, je-li osa pozorování souhlasná nebo velmi blízká ose osvětlení. Je-li tato podmínka splněna, můžeme v zornici pozorovat tzv. červený reflex, vznikající z důvodu bohatého prokrvení cévnatky. Ze stejného důvodu můžeme vidět červený reflex zachycený na některých fotografiích, když osa osvitu očí bleskem fotoaparátu je podobná jako osa světla odraženého od sítnice a zachyceného objektivem. Rozlišujeme přímou a nepřímou oftalmoskopii. a) Přímý oftalmoskop je ruční přenosné zařízení umožňující jednoduché vyšetření sítnice (obr.14). Světlený zdroj je umístěn těsně pod okénkem určeným pro pozorování sítnice v horní části přístroje, obě osy jsou tak téměř koaxiální. Před vyšetřovací okénko je možné kotoučkem představit dioptrickou čočku umožňující korekci refrakční vady oka vyšetřujícího a vyšetřovaného. Obraz sítnice je sledován jedním okem přímo z krátké vzdálenosti (cca 2cm) a je zvětšen úměrně optické mohutnosti oka. Oblast sítnice, kterou jsme při daném sklonu oftalmoskopu schopni pozorovat, je cca 2mm. Vyšetření různých oblastí sítnice dosáhneme změnou náklonu oftalmoskopu, případně změnou pohledového směru vyšetřovaného oka. Přímá oftalmoskopie tedy přináší možnost detailního vyšetření, na druhou stranu je málo přehledná. Postrádá též prostorový vjem (struktury pozorujeme jedním okem). Dalším obohacením přístroje je možnost použití různých průměrů světelného kotouče či použití zeleného či kobaltového světelného filtru. Při použití zeleného (tedy bezčerveného) filtru je možné vyšetření vrstvy nervových vláken sítnice, která je jinak na pozadí červeného reflexu od cévnatky prakticky neviditelná. b) Nepřímý oftalmoskop umožňuje vyšetření sítnice z větší vzdálenosti (cca 50cm) za použití vyšetřovací čočky. Tato čočka je nejčastěji asférická spojka o lámavosti 28D (obr. 15). Vyšetřující ji drží před okem ve vzdálenosti odpovídající její ohniskové vzdálenosti a přes tuto čočku osvětluje zadní segment a zároveň pozoruje obraz sítnice. Zdroj světla je většinou umístěn na čelence, na níž jsou rovněž umístěny okuláry určené k vyšetřování oběma očima. Obraz sítnice se přes vyšetřovací čočku zobrazí jako reálný a převrácený mezi okem vyšetřujícího a vyšetřovaného. Vyšetřující musí být schopen na tento obraz akomodovat. Výsledný obraz je méně zvětšený než při přímé oftalmoskopii, díky použití spojky je však zobrazena větší část sítnice a vyšetření je tak přehlednější. Navíc umožňuje prostorový vjem díky pozorování obrazu oběma očima. c) Vyšetření zadních partií oka na štěrbinové lampě: Lámavost optické soustavy oka vylučuje vyšetřit na štěrbinové lampě oblast za oční čočkou. K vyšetření sítnice a sklivce je třeba použít vyšetřovací čočky neutralizující tuto lámavost. Nejčastěji je využívána Volkova asférická čočka o hodnotě 90D, kterou vyšetřující předkládá cca 15mm před vyšetřované oko. Čočka vytváří převrácený obraz očního pozadí s prostorovým vjemem díky binokulárnímu vyšetření (obr. 16).
V. 2. FUNDUSKAMERA: Na obdobném zobrazovacím principu jako nepřímá oftalmoskopie jsou založeny přístroje umožňující záznam obrazu sítnice na klasické fotografie či ve formě digitálního obrazu (obr. 17). Fotografie terče zrakového nervu: Pro hodnocení a monitorování stavu terče zrakového nervu je možné použít standardní fotografie z fundus kamery (obr. 2). Nevýhodou je ovšem absence trojrozměrného obrazu. Toho lze dosáhnout fotografováním terče s určitým prostorovým posunem. Při tzv. sekvenčním fotografování je terč zaznamenán standardní funduskamerou pod dvěma různými úhly, druhou možností je simultánní stereofotografie, jejíž pořízení však vyžaduje použití 10
speciálního fotografického zařízení s prizmatickým dělením paprsků. Obě metody předpokládají čirá optická média, rozšířené zornice (nad 3mm), zkušeného fotografa a speciální prohlížecí zařízení. Určitou nevýhodou je subjektivita hodnocení nálezů na terči a prakticky nemožná dokumentace nálezů v kartě pacienta. Planimetrie je metoda k objektivnímu hodnocení šířky neuroretinálního lemu terče. Uživatel označí na fotografii terče (standardní či stereofotografii) sklerální okraj terče a vnitřní okraj neuroretinálního lemu. Z takto označených ploch je softwarem počítána šířka neuroretinálního lemu, plocha exkavace a další parametry.
V. 3. ULTRASONOGRAFIE (USG): Vyšetření pomocí ultrazvuku je metoda v medicíně široce využívaná. Základem je piezoelektrický elektroakustický měnič. V očním lékařství ji využíváme k vyšetření opticky nedostupných tkání (při neprůhlednosti předního segmentu), vyšetření tkání v okolí oka (tkáně očnice), vyšetření struktur nacházejících se uvnitř vrstev tvořících stěnu bulbu, ultrazvuk je též využíván k měření některých nitroočních rozměrů (biometrie), zejména předozadní délky bulbu a tloušťky rohovky (pachymetrie). Ultrabiomikroskopie (UBM) umožňuje vyšetření opticky nedostupných částí předního segmentu oka s vysokou rozlišovací schopností. Při standardním ultrasonografickém vyšetření jsou v oftalmologii využívány frekvence 8 až 12 MHz. Ultrazvuk postupuje jednotlivými tkáněmi a na akustických rozhraních se částečně odráží zpět. Čím větší je rozdíl v akustické impedanci jednotlivých tkání, tím větší je podíl odražené části vlnění. Vyšetřovací sonda vysílá krátké ultrazvukové pulzy a současně přijímá odražené signály, které jsou dále přeměněny na elektrický signál a ten je po zpracování zobrazen na monitoru přístroje. Rozlišujeme zobrazení A a zobrazení B. Zobrazení A je jednorozměrné, míra akustického odrazu odpovídá výši amplitudy křivky na ose y, vzdálenost akustického rozhraní od sondy lze odečíst na ose x. V medicíně se tohoto zobrazení již prakticky nevyužívá, v oftalmologii ale stále běžně slouží k měření předozadní délky bulbu (obr. 18). Zobrazení B je dvourozměrné, vytváří tedy akustický řez tkáněmi. Míra akustického odrazu je zobrazena na monitoru jako míra jasu daného bodu, poloha bodu odpovídá poloze akustického rozhraní vůči ultrazvukové sondě (obr. 19). Ultrabiomikroskopie (UBM): Pro vyšetření předního segmentu oka ultrazvukem není třeba velké hloubky průniku ultrazvuku (dostačuje 4-5mm proti 40mm při vyšetření zadního segmentu). Je tedy možno využít mnohem vyšší frekvence ultrazvuku, které přinášejí výhodu vysoké rozlišovací schopnosti (40µm při UBM proti 940µm při klasické USG). K UBM jsou tak využívány sondy o frekvenci 50 MHz. Průnik vlnění takové frekvence očními tkáněmi tvoří právě zmíněných 4-5mm, k vyšetření předního segmentu dostačujících. UBM umožňuje podrobné vyšetření opticky nedostupných oblastí předního segmentu oka v reálném čase (lze například sledovat změny v ciliárním svalu a na čočce během akomodace, vyšetřit podrobně struktury komorového úhlu apod.).
V. 4. OPTICKÁ BIOMETRIE – PARCIÁLNÍ KOHERENTNÍ INTERFEROMETRIE: Zařízení měří délku bulbu na optickém principu. Konkuruje tak ultrazvukovému zobrazení A při měření před operací šedého zákalu, které slouží k výpočtu optické mohutnosti umělé čočky. Přístroj pracuje na principu interferometru. Použit je laserový infračervený paprsek (λ=780nm) s krátkou koherentní délkou (cca 160 µm) rozdělený na dva paprsky s rozdílnou délkou optické dráhy. K interferenci dochází tehdy, je-li rozdíl optické dráhy dílčích paprsků menší než jejich koherentní délka. Měřena je optická délka mezi povrchem rohovky a pigmentovým epitelem sítnice a je následně přepočítána na geometrickou délku.
11
V. 5. PERIMETRIE: Perimetrií rozumíme vyšetření zorného pole oka. Nejvyšší rozlišovací schopnost lidského oka je ve žluté skvrně a zjištění zrakové ostrosti je tedy vázáno na toto malé místo sítnice. Periferie zorného pole je ovšem také důležitá pro orientaci, i když v této oblasti je rozlišovací schopnost sítnice mnohem nižší. Principem perimetrie je fixace vhodné značky vyšetřovaným okem (fixací je tedy jasně udána poloha žluté skvrny na sítnici) a nabízení podnětů v periferii zorného pole vyšetřovanému. Podněty mají nejčastěji charakter světelného bodu o přesně definované velikosti, intenzitě a vlnové délce. Vyšetřovaný udává okamžik, kdy při fixaci značky vidí v periferii zorného pole nabízený světelný podnět. Existuje kinetická a statická perimetrie. Při kinetické perimetrii je nabízený podnět v nahodile zvoleném meridiánu posunován od periferie směrem k centru a vyšetřovaný udá okamžik, kdy podnět v zorném poli zahlédne. Je též možný opačný postup, kdy světelný podnět je posunován od centra k periferii a vyšetřovaný udá okamžik, kdy podnět přestane vnímat. Při statické perimetrii jsou v nahodile volených bodech periferie rozsvěcovány světelné podněty, v případě, že pacient podnět vnímá, stiskne tlačítko přístroje. V moderních počítačových perimetrech je možné volit vyšetřovanou oblast zorného pole, strategii vyšetření (světelný podnět má buď stále stejný předdefinovaný jas či je možné nalézat i prahový jas podnětu, který v daném bodě vyšetřovaný již vnímá), přístroj také registruje, zda vyšetřovaný dobře fixuje středovou značku a sleduje i další parametry vedoucí k posouzení spolehlivosti vyšetření. Je potřeba zdůraznit, že se jedná o vyšetření závislé na spolupráci pacienta, tedy do značné míry subjektivní.
V. 6. HEIDELBERGSKÝ RETINÁLNÍ TOMOGRAF (HRT): HRT je konfokální laserový skenovací systém umožňující záznam a hodnocení trojrozměrných obrazů zadního segmentu oka. Jeho hlavním praktickým využitím je kvantitativní hodnocení terče zrakového nervu u pacientů s glaukomem a měření tloušťky sítnice při otoku makuly. Monochromatický koherentní laserový paprsek (λ=670nm) zaostřený do určité hloubky skenuje vyšetřovanou oblast v dané zaostřené (ohniskové) rovině a systém zaznamenává množství světla odražené od každého skenovaného bodu. Před detektorem odraženého světla je umístěna přepážka s konfokální štěrbinou, čímž je zajištěn záznam odraženého světla zejména z dané ohniskové roviny vyšetřované oblasti. Odrazy z ostatních rovin jsou odcloněny. Výsledkem je vytvoření optického řezu vyšetřované oblasti v dané hloubce (ohniskové rovině). Obraz je snímán v postupné sekvencí mnoha ohniskových rovin v různé hloubce a výsledkem je složení trojrozměrného obrazu vyšetřované oblasti či vytvoření topografické mapy povrchu vyšetřované oblasti. U HRT II je hloubkový interval mezi jednotlivými rovinami nastaven na 1/16mm, počet snímaných ohniskových rovin (optických řezů) je závislý na tloušťce vyšetřované oblasti (od 1 do 4mm, od 16 do 64 vrstev). Pomocí HRT II je možno hodnotit oblast přibližně 3x3mm (15x15 stupňů) denzitou 354x354 pixelů. Zařízení umožňuje měřit velikost exkavace a neuroretinálního lemu (viz kapitolu 3).
V. 7. LASEROVÁ SKENOVACÍ POLARIMETRIE (GDX): GDx využívá vlastnosti polarizovaného světla zvané birefringence. Na povrchu s pravidelnou strukturou (jakou je i vrstva nervových vláken sítnice) se paprsek polarizovaného světla rozdělí na dva polarizované paprsky, které kmitají v navzájem kolmých rovinách. Každý z těchto dceřinných paprsků však dále prochází tkání s jinou rychlostí. Toto zpomalení jednoho z paprsků se nazývá retardace. Osa kmitání pomalejšího paprsku je paralelní s průběhem nervových vláken sítnice. Míra zpomalení daného paprsku je závislá na tloušťce vrstvy, kterou prochází. Zařízení tedy měří míru retardace paprsků odražených po průchodu vrstvou nervových vláken a přepočítává ji na tloušťku této vrstvy. Polarizované laserové paprsky (λ=780nm) jsou vysílány opět na principu konfokálního skenování (viz HRT). Snímaná oblast má rozměr 40 stupňů horizontálně a 20 vertikálně, zaujímá tedy oblast v okolí terče zrakového nervu i oblast makuly. Birefringence je však též vlastností rohovky, přes kterou laserový paprsek prochází než se dostane k sítnici. Proto je v moderním zařízení GDx VCC nejprve provedeno měření birefringence 12
rohovky, tzv. kompenzace, a až poté samotné měření vrstvy nervových vláken sítnice zohledňující vlastnosti rohovky (obr. 20).
V. 8. OPTICKÁ KOHERENTNÍ TOMOGRAFIE (OCT): OCT je zobrazovací metoda umožňující provést zobrazení dvourozměrného optického řezu sítnicí, podobně jako ultrazvuk zobrazuje akustický řez bulbem. Přístroj pracuje na principu interferometru, měří časový rozdíl v odrazu paprsku od jednotlivých vrstev sítnice a paprsku referenčního, odraženého od pomocného zrcátka. Jednotlivé vrstvy sítnice mají rozdílnou schopnost odrážet světlo (reflektivitu), podle intenzity odraženého světla lze tedy jednotlivé sítnicové vrstvy rozlišit. Reflektivita jednotlivých tkání je ve výsledku zobrazena v domluvené škále barev. Jedinečná hloubková rozlišovací schopnost přístroje je umožněna použitím světelného zdroje s možností nízké délky koherence. Zobrazovací paprsek (λ= 800 až 850nm dle typu přístroje) je rozdělen na řadu velmi krátkých světelných pulsů definovaných délkou koherence. Paprsek je rozdělen do dvou proudů – první je vyslán na sítnici a druhý do referenčního zrcátka. Odražené světlo je znovu složeno v interferometru. Interference se objeví pouze tehdy, dorazí-li oba odražené paprsky do interferometru ve stejný okamžik. Aby bylo dosaženo rezonance pouze v určité jasně definované vzdálenosti od světelného zdroje, je tedy zásadní použití krátké koherenční délky, hloubková rozlišovací schopnost přístroje je tedy závislá na koherenční délce. A-scan je získán předozadním pohybem referenčního zrcátka, B-scan (tomograf) je získán skenováním přes vyšetřovanou oblast. U nejmodernějších přístrojů je udávána hloubková rozlišovací schopnost 1 µm, což umožňuje diferenciaci jednotlivých vrstev na takřka buněčné úrovni rozlišení. Kombinací principu OCT a konfokálního laserového skenování (viz HRT) je možné získat trojrozměrný obraz s až 10x vyšší hloubkovou rozlišovací schopností než u běžného konfokálního skenovacího laseru (OCT-SLO)
V. 9. ANALYZÁTOR TLOUŠŤKY SÍTNICE (RTA): RTA je skenovací zařízení určené k přímému kvantitativnímu měření tloušťky celé sítnice a k její topografii. Fyzikální princip je obdobný jako u štěrbinové lampy. Úzký vertikální proužkovitý paprsek zeleného laseru (λ=543,3nm) je vyslán šikmo pod úhlem 16° na sítnici levou částí zornice, zatímco snímání obrazu je provedeno přes její pravou část. Metoda se tak podobá vyšetření předního segmentu oka na štěrbinové lampě. Odražený proužek kopíruje povrch sítnice a jeho tvar tak odpovídá tvaru povrchu sítnice, tloušťka odraženého proužku odpovídá tloušťce celé sítnice. Analýzou 16 proužků s intervalem 190 µm vyslaných na vyšetřovanou oblast je zařízení schopno vytvořit trojrozměrný obraz oblasti o rozměrech cca 3x3mm a poskytnout řadu numerických a grafických parametrů. Vyšetřována je zpravidla oblast terče zrakového nervu, jeho okolí a oblast makuly. Při vyšetření je nutné zadat parametry lomivosti rohovky a refrakci oka k zohlednění vlastností optických medií oka.
V. 10. ELEKTRORETINOGRAFIE (ERG): Nervové buňky sítnice i její pigmentový epitel vytváří elektrická pole. Tato pole se mění při krátkých záblescích světla na sítnici. ERG je metoda měření změn elektrického pole jednotlivých částí sítnice pomocí specifických světelných podnětů a vhodně umístěných elektrod.
13
II. VI.
VYŠET ZÁK LADY ŘENÍ ANREF AT OMI RA KC E L EI D S KÉH O O K A
Nejběžněji používaným vyšetřením je předkládání jednotlivých čoček o různé lámavosti před oko vyšetřovaného a jeho subjektivní hodnocení vylepšení či zhoršení zrakové ostrosti při předložení dané čočky. Právě subjektivita tohoto postupu je jeho největší nevýhodou, protože nelze použít například u malých dětí či u mentálně postižených osob. Na druhou stranu objektivně změřený výsledek refrakce oka je potřeba vyzkoušet i subjektivně, zda vyšetřovanému daná korekce refrakční vady vyhovuje. Existuje několik objektivních způsobů vyšetření refrakce.
VI. 1. SKIASKOPIE: Tato tradiční jednoduchá metoda objektivního vyšetření refrakce je nenáročná na vybavení, její přesné provedení však vyžaduje určité zkušenosti vyšetřujícího. Principem je pozorování světla odraženého od sítnice (červeného reflexu), respektive stínu duhovkového okraje patrného na červeném reflexu. Vyšetřující pohybuje zdrojem světla malými kývavými pohyby a pozoruje, zda pohyb tohoto proužkovitého stínu je souhlasný s pohybem zdroje světla či opačný. Vyšetřující dále postupně předkládá před vyšetřované oko čočky o různé lomivosti a pozoruje, při použití jaké čočky se podaří dosáhnout bodu neutralizace, tedy okamžiku, kdy se pohyb stínu začne měnit na opačný než byl původně. Vyšetřuje se nejčastěji ze vzdálenosti 1m. Z definice optická mohutnost = převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti vyplývá, že souhlasný pohyb stínu tak bude přítomen u oka s nulovou dioptrickou vadou (emetropického), u oka dalekozrakého (hypermetropického) a u oka krátkozrakého (myopického) do –1 D. Jinými slovy, v těchto případech leží vzdálený bod vyšetřovaného oka za sítnicí vyšetřujícího a pohyb stínu je souhlasný s pohybem zdroje světla. Naopak u oka krátkozrakého více než –1 D bude pohyb stínu opačný než pohyb zdroje, neboť vzdálený bod vyšetřovaného oka leží mezi sítnicí vyšetřovaného a vyšetřujícího. Uvedené uspořádání platí pro vyšetřovací vzdálenost 1m, při zkracování této vzdálenosti musíme mít na paměti odlišné podmínky vyšetření (obr. 21).
VI. 2. HARTINGERŮV KOINCIDENČNÍ REFRAKTOMETR: Lidské oko mnohem přesněji postřehne rozdíl mezi rozdvojeným obrazem než mezi obrazem ostrým a lehce neostrým. Ještě přesněji rozliší i malý rozdíl v koincidenci – tedy skutečnosti, zda dvě úsečky leží na jedné přímce či nikoli. Na tomto principu je založen koincidenční refraktometr. Vyšetřující se snaží dosáhnout koincidence tří dvojic úseček, které pozoruje v okuláru refraktometru. Tato koincidence nastane tehdy, je-li značka vyslaná do vyšetřovaného oka zaostřená na jeho sítnici. Na refraktometru se nachází stupnice obdobně jako na keratometru a vyšetřující z ní může snadno přečíst změřenou refrakci v jednotlivých meridiánech.
VI. 3. AUTOMATICKÉ REFRAKTOMETRY: Jednotlivé typy automatických refraktometrů se vzájemně liší svým fyzikálně optickým pojetím, společnou vlastností je, že k měření dioptrií využívají infračervené oblasti záření, aby bylo zabráněno oslnění vyšetřovaného oka. Pacient fixuje v přístroji obraz konstruovaný tak, aby bylo dosaženo maximálního uvolnění akomodace oka. Obsluha automatických refraktometrů je velmi jednoduchá, výsledky měření jsou tištěny připojenou termotiskárnou (obr. 22). V současné době jsou k dispozici přenosné automatické refraktometry, usnadňující měření refrakce u dětí (obr. 23). Moderní přístroje též kombinují refraktometr s keratometrem, případně i s bezkontaktním tonometrem.
14
VI. 4. WAVEFRONT ANALÝZA Jedná se o moderní zařízení, využívané v centrech refrakční laserové chirurgie. Wavefront analýza umožňuje identifikovat optické vady nejen prvního a druhého řádu (tedy myopii či hypermetropii a astigmatismus), je schopna odhalit vady až pátého řádu. Vady vyšších řádů není možno korigovat klasickými optickými pomůckami (brýlemi či kontaktními čočkami), jediná současná možnost jejich korekce je individualizovaným laserovým zákrokem na rohovce. Principem vyšetření je vyslání rovnoběžných paprsků v rovině kolmé na rohovku do oka a analýza jejich odrazu od sítnice. Jsou tak proměřeny vady celého optického systému oka. Následným přenosem získaných dat do laserové jednotky je možná chirurgická korekce těchto vad individuálně na rohovce daného oka.
15
V I I.
16
D OPORUČENÁ L ITE R AT U R A
1.
Přístrojová optika, M.Rutrle, IPVZ Brno, 2000, ISBN 80-7013-301-5 Trendy soudobé oftalmologie, svazek 2, pořadatel P.Rozsíval, Galén, 2005, ISBN 80-7262-326-5
2.
Technický sborník oční optiky, pořadatel J.Polášek, Oční optika, Praha, 1974
3.
Optic Nerve Head and Retinal Nerve Fibre Analysis, M.Iester, D.Garway-Heath, H.Lemij et al., Dogma, 2005, ISBN 88-87434-30-1
VIII. O BR AZOVÁ PŘÍ L O H A
Obr. 1: Schematický svislý řez bulbem v jeho optické ose
Obr. 2: Fotografie zadního pólu oka s popisem jeho struktur
Obr. 3: Štěrbinová lampa
17
Obr. 4: Goldmannova čočka k vyšetření komorového úhlu a periferie sítnice
Obr. 5: Schiötzův impresní tonometr
Obr. 6: Rameno s kuželem k aplanační tonometrii připevněné na štěrbinové lampě
Obr. 7: Princip aplanace rohovky při měření nitroočního tlaku
18
Obr. 8: Koincidence vnitřních okrajů půlkruhů pozorovaných vyšetřujícím při dosažení správné aplanace rohovky
Obr. 9: Tonopen
Obr. 10: Značky keratometru promítané na rohovku vyšetřovaného, v centru objektiv pozorovací soustavy
Obr. 11: Automatický keratometr
19
Obr. 13: Jedna z možností zobrazení hodnot naměřených Scheimpflugovou kamerou Obr. 12: Kružnice rohovkového topografu promítané na vyšetřovanou rohovku
Obr. 14: Různé typy přímého oftalmoskopu
20
Obr. 15: Nepřímý oftalmoskop s vyšetřovací čočkou
Obr. 16: Souprava nejběžněji používaných vyšetřovacích čoček v oftalmologii: Volkova čočka, čočka k nepřímé oftalmoskopii a třízrcátková Goldmannova goniočočka (zleva doprava)
Obr. 18: Kombinovaný přístroj k měření předozadní délky bulbu zobrazením A (biometrie) a k měření pachymetrie rohovky
Obr. 17: Digitální funduskamera
Obr. 19: Přístroj k vyšetření oka ultrazvukem v B módu
21
Obr. 20: Přístroj GDx VCC
Obr. 21: Skiaskop a lišty s čočkami o různé dioptrii
Obr. 22: Automatický refraktometr
Obr. 23: Přenosný automatický refraktometr a keratometr
22
27
29
