Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала


Previous Entry Share Next Entry
Как фотографируют глазное дно
ophthalmic
heck_aitomix wrote in kak_eto_sdelano
Наш глаз — это единственный орган человеческого тела, сосудистая система которого может быть рассмотрена и изучена без хирургического вмешательства. Делается это, в основном, при помощи ретинальных камер — чрезвычайно важных для диагностики инструментов, позволяющих получать фотографии глазного дна (сетчатки).




РЕТИНАЛЬНАЯ (ФУНДУС) КАМЕРА

Давайте же скорее заглянем внутрь. Если вы помните, как устроен наш глаз, то должны понимать, что заглянуть внутрь можно двумя способами: хирургическим вмешательством или неинвазивно через зрачок. Кровавые методы оставим на другие статьи рубрики "Занимательная офтальмология", а сейчас мы поговорим о том, как при помощи ретинальной камеры у нас есть возможность получать полноцветные и четкие изображения сетчатки через зрачок.

Для получения фотоснимков глазного дна нам необходимо как-то суметь направить достаточное количество света внутрь глаза, да еще и засунуть объектив фотокамеры в зрачок. Для этого и была придумана такая штука как фундус-камера, которая может быть оснащена либо внешней фотокамерой, либо встроенной в корпус инструмента. Также камеры делятся на мидриатические и немидриатические: те, которые требуют искусственного расширения зрачка (больше угол съемки), и те, которым это необязательно (меньший угол съемки, инфракрасное наведение).
01.

Чуть-чуть о принципах работы: свет посредством системы линз, зеркал и волшебных пассов направляется через бубликоподобную апертуру в глаз. Зачем нам кольцо света, почему бы просто фонариком ен посветить? Не забывайте, свет, направленный внутрь глаза, упадет на сетчатку, отразится от нее и вернется в камеру. Мы же не хотим получить эффект самострела со вспышкой в зеркало:
02.

Если же мы направим бублик света в глаз, то он отразится от сетчатки и в рассеянном виде вернется назад через дырку бублика в камеру. Таким образом мы создадим два непересекающихся пути для света, устраняя блики и ненужные отражения.


Если по пунктам, то работа фундус-камеры выглядит так:
1. Наводимся на глаз. Делается это в инфракрасном освещении, чтобы зрачок не сузился до размеров булавочной головки.
2. "Заглядываем" внутрь глаза через зрачок и фокусируемся на сетчатке (современные камеры умеют это делать автоматически).
3. Нажимаем на кнопку спуска фундус-камеры. Срабатывает специальная вспышка, свет попадает внутрь глаза, отражается. Система зеркал перенаправляет отраженный свет в фотокамеру, а система синхронизации нажимает на спуск затвора фотоаппарата, чтобы камера поймала отраженный свет.
4. Смотрим на цветную фотографию нашей сетчатки, любуемся, улыбаемся.
03.

Что же можно увидеть на такой фотографии? На этой паре снимков слева фотография правого глаза, справа — левого. Это легко определить по положению диска зрительного нерва (яркое пятно, куда сходятся сосуды). Приблизительно в центре сетчатки выделяется темное пятно — это макула, в центре которой виднеется маленькая точка в центре — фовеола. Напомню, что макула — это зона наиболее плотной локализации колбочек, гарантирующая нам четкое зрение и цветное восприятие окружающего мира. Макула выглядит темнее остальной сетчатки, потому что в этой зоне наша сетчатка утончается, обеспечивая свету легкий доступ к слою фоторецепторов (подробнее слои сетчатки рассмотрим при обсуждении оптико-когерентных томографов). Маленькая ямка в центре макулы — наиболее тонкое место сетчатки. Это наша фовеа, в центре которой та самая точка — фовеола, по сути состоящая из единственного слоя нейроэпителия, т.е. из одних колбочек в чистом виде. Легко заметить, что в районе макулы нет заметных нашему глазу кровеносных сосудов. Это "сделано" для того, чтобы сосуды не мешали работе фоторецепторов. А питание макула получает из сосудов слоя, лежащего чуть глубже (свет туда не проходит, так как отражается от пигментного эпителия).

Внутри ретинальной камеры есть светящаяся метка для фиксации взгляда пациента. Если изменить положение цели, чтобы пациент смотрел немного в сторону носа, то диск зрительного нерва окажется в центре. Вы же помните, что такое диск зрительного нерва? Нет? Слепое пятно? А... Да, это то самое место — одно из самых интересных и важных для здоровья частей глаза. Здесь собираются зрительные нервные волокна, покидающие глаз в составе зрительного нерва. Эта область лишена фоторецепторов, абсолютно нечувствительна к свету, поэтому и называется слепым пятном. Мы слепы в этой зоне. Глаз физически не регистрирует ничегошеньки этим участком сетчатки. Только благодаря бинокулярному зрению и работе мозга мы не замечаем этих черных пятен, которые постоянно у нас перед глазами (см. статью про оптические иллюзии). На фото слепое диск зрительного нерва невозможно не заметить — это яркое пятно с четкими границами, в которое стремятся все сосуды (хотя определение границ оптического диска — это весьма нетривиальная работа).
04.

Если на секунду вернуться к снимку под номером 03, то можно заметить белесые разводы, которые дугообразно расходятся от диска зрительного нерва, сопровождая основные кровеносные сосуды. Это не что иное, как пучки нервных волокон, входящие в глаз через дырку слепого пятна и далее расползающиеся по сетчатке. Нервная ткань мало отражает свет, поэтому на таких снимках ее толком и не рассмотришь. Наиболее толстые из этих пучков нервных волокон могут быть замечены на цветных ретинальных фото (обратите внимание на белесость по направлениям 10 и 7 часов на левой и 2 и 5 часов на правой половине снимка №03). Зрительный нерв распадается на несколько пучков, которые потом распадаются на более мелкие и еще на более мелкие, покрывая практически всю внутреннюю поверхность нашей сетчатки.


С точки зрения зрения (каламбурчег!) диск зрительного нерва — место чрезвычайно важное и при фундус-фотографии ему уделяют много внимания. Если представить как все нервы, распластанные по сетчатке, сбегаются к одному отверстию и переваливаются через край, где в итоге объединяются в один пучок, то можно понять, чем интересна эта зона. Внутри всередине диска на фото можно увидеть яркое пятно — это так называемая чашка (cup) - место, где все волокна встретились и соединились в единый пучок (условно). Так вот, чем больше у нас нервных волокон, чем толще слои на границах диска, тем менее глубокая получается чашка, менее крутой склон/спуск от края диска к чашке. Вот посмотрите на картинку справа (это срез сбоку, фундус-камера же фотографирует сверху). Нервные волокна там показаны светло-непонятно-каким цветом (бежевым?).

К примеру, на поздних стадиях глаукомы происходит дегенерация нервных волокон и возникает атро­фия диска зрительного нерва. Простыми словами: слой нервных волокон становится тоньше и происходит это зачастую фокально, т.е. в отдельно взятом радиальном пучке. Тогда на фотографии можно визуально увидеть отсутствие белесости и более темно-красную зону, т.к. часть света не рассеялась в нервных волокнах, как это обычно бывает в здоровом глазу. Также будет заметно изменение формы чашки (увеличение размеров за счет углубления) и утоньшение ободка (толщина стенок уменьшается, так как слой нервов становится тоньше). Соотношение площади чашки к площади всего диска — исчисляемое соотношение (надо только определить границы), и рост этого значения является одним из красненьких флажков для доктора. Но, конечно, до этого лучше не доводить, а выявлять потерю нервных волокон на более ранних стадиях (это мы обсудим в статье о глаукоме).

Чтобы лучше рассмотреть диск зрительного нерва при помощи ретинальной камеры, делается стерео-фотография. Производятся два снимка (стереопара) одного участка под разными углами. Полученные фото размещаются друг рядом с другом, и врач, используя стерео-очки, может получить трехмерное изображение диска зрительного нерва, чтобы оценить, насколько же глубокая чашка, насколько резкий перепад высоты.
05.

Но оставим в покое клинические интерпретации, сегодня мы не будем углубляться в глаукому. Вернемся к способностям ретинальной камеры. К примеру, меняя положение цели для фиксации взгляда пациента, он (пациент) будет смотреть в разные стороны. Наделав фотоснимков разных участков сетчатки, в итоге можно склеить их в эффектную панораму:
06.

Панорама панорамой, но и на одинарном снимке врача могут интересовать газиллионы вещей — новообразования сосудов, кровоизлияния, пятна и участки нехарактерной пигментации, которые могут свидетельствовать о различных патологиях в более глубоких слоях сетчатки. Вот для примера несколько интересных снимков.

Вот эти, на первый взгляд, безобидные яркие пятнышки слева — отложения липидов. Твердые отложения отражают свет и мы видим белые точки. Эти эксудаты — следствия кровоизлияний из разрушенных сосудов или просачивания крови сквозь стенки разрушающихся. Так может выглядеть диабетическая ретинопатия — одно из наиболее тяжелых осложнений сахарного диабета, поражающего сосуды органа зрения и являющегося одной из основной причин слепоты в мире.
07.

А вот более запущенный случай.
08.

А вот тут холестириновая пробка в сосуде сетчатки - потенциальный инсульт.
09.

А это возрастная макулодистрофия — часть сетчатки, а конкретно ее пигментный слой, просто отслоилась, и в этой зоне хорошо просматриваются глубже лежащие и обычно не особо видимые кровеносные сосуды хориоидеи.
10.

Многие знают, что родинки — это скопление пигментных клеток. В наших глазах есть пигментный слой эпителия, а это значит, что могут быть и родинки. Вот, пожалуйста, так выглядит родинка на сетчатке (темное пятно в верхней правой части снимка).
11.

Вот так будет выглядеть "поломка" крупного кровеносного сосуда и кровоизлияние.
12.

Ну и вот такое бывает. Тут опытные офтальмологи обнаружат кучу симптомов и патологий. И хориоретинальную дистрофию, и парапапиллярную атрофию, и неоваскуляризацию и, наверняка, еще множество других сложных для произношения словосочетаний.
13.

Усугубляем. Исследования глазного дна не ограничиваются лишь цветной фотографией. Все-таки видимый белый свет вспышки, который используется при съемке - не самый лучший помощник, так как отражается от всего подряд. Вы видите, сколько красного цвета и его оттенков на приведенных выше фотографиях? Самым простым, но достаточно действенным методом для повышения информативности фотосъемки сетчатки оказалось использование бескрасных фильтров, т.е. фильтров, которые отсекают информационно избыточные волны в красной части спектра. В итоге имеем бескрасный снимок, на котором гораздо четче и контрастнее видны сосуды и другие ткани.
14.

Таким образом, используя разные фильтры, можно отсекать любые участки спектра и за счет разной длины световых волн "проникать" на различную глубину сетчатки. К примеру, синий свет (короткие волны) не пробьется глубоко и отразится от самых верхних слоев сетчатки, которые в обычном белом свете просто-напросто прозрачны. В синем свете будут лучше видны нервные волокна, эпиретинальная мембрана и т.п. Зеленый свет хорошо поглощается красными тканями (кровеносными сосудами), поэтому это наиболее выгодный свет для высококонтрастных снимков кровеносной системы сетчатки, а следовательно, и всяких кровоизлияний. Наконец, красный свет (длинные волны) проникает наиболее глубоко в сетчатку, проникая сквозь пигментный эпителий и открывая нашему взору хориоидею — сосудистую оболочку глаза, которая питает сетчатку снаружи (см. 615-нанометровую версию снимка, белая стека сосудов в расфокусе - хориоидея).
15.

Напомню, что по сути ретинальная камера — это обычный фотоаппарат со специальной оптической системой. При необходимости ничто не мешает нам делать самые обычные фотографии переднего отрезка глаза. Эти снимки тоже могут быть полезны для офтальмолога, как минимум для документации состояния. Смотрите, как хорошо видно в данном случае, что у пациента сместилась внутриглазная линза. Это искусственная линза, которую устанавливают внутрь глаза вместо хрусталика при проведении операции по удалению катаракты. Также внимательный читатель обратит внимание на цвет радужки. В прошлой статье я рассказывал о цвете глаз и упоминал, что голубоглазые "аполлоны" на самом деле обладают бесцветной белесой радужкой, как в данном случае. Кстати, на фотографиях переднего отдела отчетливо видно тот самый волшебный "бублик" света, которым ретинальная камера освещает глаз при фотографировании.
16.

Достаточно неприятные для взора обывателя случаи опоясывающего лишая с поражением роговицы глаза:
17.


Я думаю, на этой радостной ноте можно пока остановиться, чтобы в следующей главе рассказать о контрастной ангиографии, а также других методах визуального обследования глазного дна.

Subscribe to  kak_eto_sdelano

promo kak_eto_sdelano march 3, 2015 06:01 45
Buy for 150 tokens
За все время существования сообщества kak_eto_sdelano (с 2011 года) я перечитал более тысячи различных производственных репортажей, как с заводов, так и из мастерских, о различных технических сооружениях и технике, как военной, так и гражданской и спортивной. Сам подготовил и…

  • 1
проходил..но так и не понял что это дает?

Ответ в первом предложении - для диагностики глазных заболеваний.

Здорово!
Хотя я в этом ничего не понимаю :)
Но когда лет десять назад оперировали отслойку сетчатки - постоянно светили в глаз и заглядывали через аппарат. И до сих пор было интересно - что же там видно?
Теперь увидел, спасибо! )

Через операционный микроскоп и не такое можно увидеть :)

Ну, меня общая картинка интересовала.
А то было ощущение, что они, врачи, прям в душу смотрят, и все Чорные Мысли могут прочитать :)

Чертовски интересно! Спасибо.

А можно вместо глаза подставить другой фотоаппарат и сделать снимок матрицы через объектив

Очень интересно! Спасибо большое за подробности и картинки.

У меня есть и другие посты из серии "занимательная офтальмология".

Ага, я сходила прочитала.

Интересно было бы посмотреть, как видит врач следы различных операций, например по корректировке близорукости.

Коррекция близорукости - это, в основном, коррекция роговицы (передний отрезок). Увидеть несложно и по топографии роговицы и по оптическому срезу.

Было очень интересно, спасибо большое!

  • 1
?

Log in

No account? Create an account