Vyšetřovací metody v očním lékařství a optometrii Doc.MUDr.Svatopluk Synek, CSc. Klinika nemocí očních a optometrie Brno

Lasery v očním lékařství Použití laserů v očním lékařství Lasery se liší podle výkonu, vlnové délky emitujícího záření, některé pracují v kontinuálním režimu, naopak jiné v pulsním. Podle vlnové délky laserového paprsku se liší účinek na oční tkáně (absorpce), viditelné záření má především koagulační efekt, ultrafialové fotoablační a infračervené je využíváno k fotodisrupci nebo fotokoagulaci.

Typy laserů v medicíně V medicíně se převážně dosud užívají tyto typy laserů: 1.    argonový laser plynový, kontinuální, (vhodné vlnové délky 488 nm a 514nm) 2.    kryptonový laser plynový, kontinuální, (647,1nm) 3.    Nd:YAG laser,pevnolátkový, pulsní i kontinuální, buzení výbojkami, (1064 nm) 4.    Dye (angl. barevný odstín) laser, kapalinový, u kterého je možné nastavit vlnovou délku laseru změnou koncentrace aktivních prvků vzácných zemin (Eu, Dy, Tb, Sm) v roztoku, buzení výbojkou, chlazení tekutým dusíkem (fotodynamická léčba submakulární membrány). 5.    eximerové lasery, plynové, pracují na principu buzení chemickým rozpadem dimerů vzácných plynů (např. ArF, KrCl, XeF, aj.), jejich obor vlnových délek leží v oblasti 120 nm až 550 nm.

Koagulační účinek Koagulační účinek:   Koagulační účinek: laserový paprsek je absorbován v tkáni či tkáni sousední, což je provázeno uvolněním tepla, které denaturuje bílkoviny (koagulace). Tohoto efektu se využívá při laserové koagulaci sítnice u diabetiků, odchlípení sítnice, u laserové trabekuloplastiky ( u glaukomu), je možné udělat periferní iridektomii ( u glaukomu s uzavřeným úhlem) či koagulovat submakulární membránu u senilní makulární degenerace.

Fotodisrupce Fotodisrupce využívá hlavně mechanický efekt. Laser vytváří miniaturní bleskový výboj provázený odpařením vody, která v podobě páry rychle expanduje a tím oddělí tkáň od sebe ( což je provázeno mechanickým i akustickým výbojem). Příkladem je Nd:YAG laser, který je používán¨např. k otevření sekundární katarakty.

Fotoablace Fotoablace odpařuje tkáň, příkladem je použití excimerového laseru (193nm) při remodelaci rohovky, odstranění rohovkových jizev, u vředů rohovky, nebo kosmetických laserů (CO2 a erbiový laser), které se používají k odstranění vrásek a vyhlazení kůže obličeje.

Hygienické směrnice Hygienické směrnice rozdělují lasery podle parametrů emitovaného záření do 4. tříd. Základním kritériem rozdělení jsou hustota výkonu, resp. hustota energie záření, vlnová délka záření, režim laserů (spojitý, impulsní s vysokou opakovací frekvencí), u laserů pracujících v impulsním režimu doba jednotlivých impulsů. Ze zařazení laserů do určité třídy pak vyplývají opatření ochraně zdraví pracovníků. Dále jsou uvedeny jen orientační hodnoty pro jednotlivé třídy.

Lasery I. třídy Lasery I . třídy   Lasery I . třídy jsou lasery, které emitují záření o tak malém výkonu, že nemohou vyvolat poškození zdraví ani po libovolně dlouhé době expozice oka nebo kůže. Do I. třídy se zařazují rovněž lasery, které jsou plně zakrytovány, takže jejich záření neproniká navenek. Pro práci s lasery I. třídy nejsou potřebná žádná zvláštní opatření. Hustoty energie záření, resp. hustoty výkonu záření určující zařazení laserů do I. třídy jsou zároveň nejvýše přípustnými hodnotami záření laserů.

Lasery II. třídy Lasery II. třídy emitují jen viditelné záření, které nemůže vyvolat poškození oka. při nahodilém zásahu. K poškození sítnice by však mohlo dojít při dlouhé úmyslné expozici. Osoby, které s těmito lasery pracují, musí být poučeny o riziku a laser musí být označen varovnou tabulkou. Výkon je menší než 1mW.

Lasery III. třídy Lasery III.a třídy nemohou rovněž způsobit poškození oka při nahodilém zásahu, avšak jsou nebezpečné tehdy, je-li pozorován svazek záření optickou pomůckou, např. dalekohledem. Výkon laseru nepřekračuje 5 mW.   Lasery IIIb. třídy je skupina laserů zahrnující zařízení, která emitují záření v různých vlnových délkách v impulsním i spojitém režimu o takových výkonech, že mohou způsobit poškození oka při nahodilém zásahu přímým nebo zrcadlově odraženým svazkem záření.

Lasery IV. třídy (1) Lasery IV. třídy jsou charakterizovány obdobně jako lasery IIIb. třídy, avšak jejich výkony jsou ještě vyšší, takže ohrožují oko i difúzně odraženým zářením. K ochraně zdraví při zacházení s lasery III. a IV. třídy stanoví citovaný hygienický předpis řadu technických opatření směřujících k vyloučení možnosti zásahu pracovníka paprskem, např. vymezení dráhy paprsku, odstranění všech předmětů, na nichž by mohlo dojít k zrcadlovému odrazu, ukončení paprsku absorpčním terčem, instalaci spínačů na dveřích místnosti, v níž pracuje laser, které vypnou při otevření dveří přívod proudu do laseru atd.

Lasery IV. třídy (2) Lasery emitující záření v infračervené a ultrafialové oblasti musí být vybaveny signalizací chodu. Spínače laserů musí být upraveny tak, aby s nimi nemohla manipulovat nepovolaná osoba. Prostory, v nichž jsou umístěny lasery pracující v oblasti viditelného a blízkého infračerveného zářeni, mají mít vysokou intenzitu osvětlení, aby se mohl trvale uplatňovat obranný mechanismus stažení zornic. Organizační opatření zahrnují poučení pracovníků, zákaz vstupu nepovolaných osob na pracoviště, zákaz úprav optické soustavy laserů, které by vedly ke zvyšování hustoty výkonu nebo hustoty energie záření.

Konfokální skenovací oftalmoskop K zobrazení využívá vlastně různých modifikací metody temného pole. Skanovací metodou se dají tak zobrazit i 3D předměty. Každý bod je ovšem zobrazen paprskem odraženým pod jiným úhlem vzhledem k ose. Mění se jen vzdálenost otvoru před detektorem od zobrazovací čočky. Tato vzdálenost určuje, které paprsky projdou otvorem a které tedy určí jas obrazu na monitoru. Interpretace kontrastu je složitá, avšak podstatné znaky struktury předmětu se zachovávají.

Diagnostika glaukomu Moderní diagnostické zobrazovací metody užívané k analýze změn zrakového nervu   Glaukom je chronické oční onemocnění, které vede u řady nemocných k trvalému snížení zrakových funkcí a je na předním místě příčin slepoty v celosvětovém měřítku. Časné zjištění a prevence glaukomového poškození zrakových funkcí je velmi důležitým momentem v boji s glaukomem. V současnosti se snažíme diagnostikovat glaukom ve velmi raném stádiu pomocí analýzy zrakového nervu a vrstvy nervových vláken sítnice a jejich případných změn, které jsou považovány za základní ve zjištění a monitorování tohoto onemocnění.  

Tloušťka nervových vláken Posouzení tloušťky nervových vláken sítnice může být časným indikátorem glaukomového poškození, protože úbytek axonů vrstvy nervových vláken je nejčasněji zjistitelným defektem u glaukomu. Dnes je známo, že ani ztráta 50% nervových vláken sítnice nevyvolá zjistitelné defekty zorného pole. Proto je velmi důležité sledovat změny zrakového nervu a vrstvy nervových vláken sítnice pomocí moderních zobrazovacích metod.   Mezi metody, které umožňují analýzu změn zrakového nervu a vrstvy nervových vláken patří: 1.        Heidelberský sítnicový tomograf 2.        optická koherenční tomografie 3.        analyzátor nervových vláken-GDx

Sítnicový tomograf   Heidelberský sítnicový tomograf (Heidelberg Retina Tomograph – HRT) Tato metoda používá laserovou scanovací tomografii k hodnocení topografie hlavy zrakového nervu. HRT zobrazuje povrch zrakového nervu a okolní sítnice. Výsledkem vyšetření je trojrozměrné zobrazení hlavy zrakového nervu, které je podrobeno regresní analýze. Tato analýza zařadí vyšetření zrakového nervu do skupiny s normálním nálezem, hraničním nálezem a patologickým nálezem na zrakovém nervu. Vyšetření lze provést na oku s normální šíří zornice a vyšetření jednoho oka a vyhodnocení nálezu trvá jen několik minut. Při opakovaném vyšetření určitého pacienta HRT automaticky provede srovnání předchozího a současného nálezu, takže je možné sledovat dlouhodobě stabilitu nebo progresi nálezu na terči zrakového nervu. Trojrozměrná topografická analýza terče zrakového nervu je v současnosti jednou z nejpřesnějších zobrazovacích technologií při sledování rizikových osob a glaukomatiků .

Optická koherenční tomografie Optická koherenční tomografie (OCT) Tato metoda umožňuje neinvazní měření aktuální tloušťky vrstvy nervových vláken a zobrazí i topografii papily zrakového nervu. OCT je modifikovaný Michelsonův interferometr, který měří tloušťku sítnice. Využívá infračervené záření o malé koherenční délce, jehož zdrojem je luminiscenční dioda. Umožňuje nativní zobrazení průřezu sítnice. Rozlišení ve tkáních oka je přibližně 10 mikrometrů. Vyšetření vyžaduje nejméně 5 mm šíři zornice, výsledek vyšetření není ovlivněn refrakcí oka, je však ovlivněn do určité míry průhledností optických prostředí oka (např. kataraktou). Nevýhodou metody je, že nemá normativní databázi jako HRT. OCT je možné využít i v diagnostice onemocnění žluté skvrny, například u makulární díry nebo u edémů makuly nejrůznější etiologie. Světelný paprsek je rozdělen na 2 poloviny a dopadá na sítnici pod různým úhlem. Pak jsou oba paprsky opět spojeny, a pokud se liší ve vzdálenosti, kterou překonaly od sítnice, pak je výsledný bod matnější.

GDx Analyzátor vrstvy nervových vláken-GDx (Glaucoma Diagnostics) Pro objektivní a kvantitativní měření vrstvy nervových vláken sítnice byla vyvinuta zobrazovací počítačová metoda k časné diagnóze glaukomu a sledování jeho průběhu. Pomocí laserové skenovací polarimetrie je měřena tloušťka vrstvy nervových vláken sítnice. Tato technika využívá dvojlomu nervových vláken. Fázového posuvu mezi ordinárním a extraordinárním paprskem po průchodu vrstvou nervových vláken sítnice se využije k měření její tloušťky v peripapilární oblasti . Zařízení je vybaveno skenovací jednotkou s diodou emitující světlo vlnové délky 780 nm, které je spojeno s počítačem převádějícím stupeň polarizace v každém bodě obrazu na tloušťku vrstvy nervových vláken pomocí Fourierovy analýzy. Vyšetřované oko má normální šíři zornice. Tato metoda je vhodná pro vyšetření rizikových osob s podezřením na glaukom a pro dlouhodobé sledování pacientů s glaukomem, protože změna tloušťky nervových vláken je známkou progrese tohoto onemocnění.

Diagnostické použití laserů (1)   Laserový skenovací oftalmoskop (SLO) využívá úzký laserový svazek, který osvětluje malou plošku sítnice. Určité množství světla je odráženo zpět a toto množství (odrazivost sítnice) závisí na pigmentaci, přítomnosti krve a je měřeno elektronickým zařízením, jehož signál moduluje jas příslušného bodu na obrazovce. V praxi laserový svazek skenuje oční pozadí a obrázek je vytvářen počítačem z jednotlivých bodů. Toto vyšetření je velmi rychlé. Pokud se sníží jas paprsku laseru, je možné vyšetřit zorné pole v oblasti makuly – mikroperimetr.

Diagnostické použití laserů (2)   Konfokální laserový skenovací oftalmoskop pro topografii a angiografii očního pozadí. Detekuje intenzitu fluorescenčního světla, ke kterému dochází při ozáření pozadí primárním laserovým svazkem a vytváří 3D obraz zobrazovaného povrchu.

Diagnostické použití laserů (3) IOL Master (Optická koherentní tomografie) Jde o Michelsonův interferometr, kde zdroj světla je diodový laser (780 nm) s malou koherenční délkou (160m ). Interference nastává v případě, kdy rozdíl optických drah interferujících paprsků je menší než koherentní délka. Toto zařízení umožňuje měřit vzdálenost mezi povrchem rohovky a pigmentovým listem sítnice. Tato aplikace je nejasná. Vzdálenost mezi rohovkou a sítnicí je přece větší než 1cm! Také to neodpovídá obrázku. Opravit, schéma zjistit

Optická biometrie oka Optická biometrie má za cíl změřit tloušťky jednotlivých optických rozhraní oka. Využívá při tom interferenci paprsků odražených na jednotlivých optických rozhraní. Přístroj se v principu skládá z Michelsonova interferometru se zdrojem světla o malé koherenční délce, konfokální optiky s detektorem světla v ohnisku a počítače, který řídí posuv x volného zrcadla interferometru a současně (´on line´) počítá viditelnost interference v závislosti na posuvu x. Analýza této závislosti poskytne pak hodnoty tlouštěk jednotlivých vrstev. Předpokládá se, že jde o vrstvy isotropní o známém indexu lomu a minimálně rozptylující světelný paprsek. Pro pochopení optických principů je důležité seznámit se poněkud podrobněji s dvoupaprskovou interferencí.

Biometrie oka A n1 n2 B n4 n3 C D E F Paprsky se odrážejí na každém rozhraní. Mezi jsou různé dráhové rozdíly Všechny paprsky mohou navzájem interferovat, pokud posuv vykompenzuje jejich dráhový rozdíl. Pro 6 paprsků se na grafu viditelnosti objeví 15 maxim. Jejich souvislost s tloušťkou rohovky, čočky nebo sítnice podrobnou analýzu založenou na znalosti příslušných indexů lomu. Vodítkem při této interpretaci je dále i hodnota viditelnosti příslušného maxima, protože ta závisí intenzitě interferujících paprsků a ta zase na odrazivosti příslušných optických rozhraní.

Topografie povrchu rohovky Rohovkový topograf (keratograph) využívá Placidův keratoskop, kdy svítící soustředné kružnice se odrážejí na na povrchu rohovky jako na vypouklém zrcadle. Obraz paprsků odražených z rohovky je snímán kamerou, a softwarově počítačem převeden do 3D zobrazení tvaru rohovky. Software pak může navrhnout refrakční korekci, která by kompenzovala deformaci povrchu rohovky např. v jejím pooperačním stadiu. Optické principy tohoto zařízení jsou objasněny na následujících schématech.

Spekulární (Endotelový) mikroskop Vyšetření endotelu rohovky po transplantaci, nitroočních operací

1 - žárovka, 2 a 5 kondenzor, 3 –xenon.výbojka, 4 –štěrbina 6 – objektiv, 7 – vyšetřovací čočka, 8 –fokuzace, 9 –okulár 10 – pozorovací matnice

Zobrazení spekulárním mikroskopem

Spekulární mikroskop Vyšetřovací čočka s vodní imerzní, objektiv 20x, podobně jako aplanační prizma Celkové zvětšení 200x Zvětšení na fotografii 70x Počítá se počet buněk na ploše 0,04mm² Výsledek= počet buněk na mm²

Fluorescenční angiografie 5-25% roztok natrium fluorescite i.v. Fotografie sítnice přes kobaltový filtr, který pohltí modrou barvu a propustí zelenou barvu na černobílý vysoce citlivý film Vyšetření je vhodné pro vyšetření retinálních cév

Normální angiogram

Amoce pigmentového epitelu sítnice

Diabetická retinopatie

ICG (Indocyanine green angiography) Infračervené světlo digitální videoangiografie Choriodeální neovaskularizace u věkem podmíněné makulární degenerace

Elektroretinografie Elektrickou odpověď z celé sítnice, má a-vlnu, která vzniká ve fotoreceptorech a b-vlnu, která vzniká v Müllerových buňkách a bipolárních buňkách Fokální ERG zaznamenává funkci čípků v makule

Normální ERG

Místo, poškození a elektrický potenciál sítnice

Elektrookulogram Elektrické potenciály z pigmentového epitelu Je patologické, když je patologické ERG

Pigmentová degenerace sítnice

ERG u pigmentové degenerace sítnice

Ultrazvukové vyšetření A-modus B-modus – v reálném čase, v šedé škále, 3D analýza

Techniky vyšetření Imersní technika- přes gelovou hmotu či vlhkou komůrku – je možné zobrazit i rohovku s přední komorou Kontaktní technika- zobrazí spíše zadní segment oka a retrobulbární prostor

A-UZV zobrazení Biometrie tkání IS vstupní echo V sklivec R koncové echo

B-zobrazení V- předozadní osa ON-zrakový nerv O- retrobulbární prostor

Amoce sítnice

Foto amoce

Disciformní degenerace

Makulární degenerace

Hemangiom sítnice

Choriodeální krvácení

Metastasa-A,melanom-C

Pigmentový nevus

Ruptura skléry

Čerstvé choriodeální krvácení

Hemoftalmus

Radiodiagnostické vyšetření RTG očnice CT Magnetická rezonance

Příklad CT očnice

Magnetická rezonance LR-m.rectus lat. ON- zrakový nerv MR-m.rectus med. E- ethmoidální sinus S- dutiny Sehnat princip magnet> rezonance, + ct