Поляризационная биомикроскопия переднего отдела глаза

Описание

Задачи прижизненного исследования глаза в поляризованном свете. При всех возможностях гистологического метода он, однако, не дает необходимой информации о прижизненном состоянии тканей. Известно, что в глазных тканях очень рано наступают трупные явления, вследствие чего невозможно определить, соответствует ли картина, наблюдаемая в микроскоп, прижизненной картине, или является результатом трупных изменений. Окончательные данные о структуре могут дать только исследования живой ткани.

Прижизненные исследования глаза в поляризованном свете открывают также новые возможности в диагностике ряда заболеваний. Такие исследования начали применяться сравнительно недавно, однако первые работы показывают, что метод полезен при изучении тонкой структуры тканей глаза в норме и патологии.

Применение поляризованного света для уточнения анатомического строения тканей живого глаза. Первые поисковые работы по использованию поляризованного света в прижизненном исследовании переднего отдела глаза были опубликованы в 1920 г. Сначала проводили эксперименты на животных, и только в последние годы появились работы, касающиеся глаза человека.

Поляризационные приборы для прижизненного исследования глаза до последнего времени не выпускались. Поэтому для поляризационной биомикроскопии в щелевую лампу с роговичным микроскопом встраивали поляризационные устройства — сначала призмы Николя, в дальнейшем — поляроиды. Поляризатор устанавливали в осветительном канале, анализатор — в роговичном микроскопе.

В поляризованном свете удалось увидеть, что волокна соединительных и нервных тканей, состоящие из сочетания протеиновых цепей в форме мельчайших мицелл, обладают двойным лучепреломлением, причем оптическая ось параллельна оси волокна. Была также хорошо заметна анизотропия роговичных и склеральных волокон.

Исследование мицеллярной структуры этих волокон показало, что в центральной части роговицы волокона пересекаются, образуя как бы сетку по всей ее толщине, а волокна периферической части роговицы расположены радиально.

Японские ученые разработали метод приближенного анализа оптических явлений, происходящих в прозрачных тканях глаза, основанный на теории отражения света от анизотропных прозрачных сред. С помощью этого метода была определена кристаллографическая ориентация волокон роговицы кролика. Был также разработан интерференционный метод определения плотности распределения волокон. Для повышения точности исследования применялась дополнительная четверть — волновая пластинка.

Таким образом, с помощью поляризованного света удалось уточнить анатомические особенности строения: живого глаза.

Повышение контраста патологических изменение глазных тканей в поляризованном свете. В последние годы в ряде стран ведутся работы по использованию поляризованного света для ранней диагностики заболеваний глаза. Опубликованы данные по биомикроскопии в поляризованном свете, проводимой на щелевой лампе ЩЛ-56, снабженной скрещенными поляроидами — поляризатором, установленным в осветителе, и анализатором, укрепленным в микроскопе. Несмотря на то что возможности метода были использованы не полностью, так как не был предусмотрен поворот скрещенных поляроидов, получен ряд интересных результатов. Было установлено [Чередниченко В. М., 1973], что при исследовании конъюнктивы в поляризованном свете благодаря устранению поверхностных бликов становятся более четко видны мельчайшие сосуды. Хорошо видны нервы конъюнктивы, миелиновая оболочка которых обладает двойным лучепреломлением. У пожилых людей нередко в конъюнктиве обнаруживаются блестящие, с цветными переливами кристаллы холестерина и солей извести. Значительно контрастнее выглядят отложения пигмента.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

На роговице в поляризованном свете хорошо различимы в виде темных полосок нервные волокна и меж-волокнистая система связывающих линий роговичных пластинок. Очень четко видны рубцовые помутнения. Лучше контурируется глубина расположения помутнения, четче видны поверхностные сосуды в рубцах и глубокие запустевшие сосуды в строме роговицы.

В поляризованном свете более отчетливо, чем в обычном, можно видеть отек эпителия 1 роговицы и его эрозию. Кроме того, благодаря устранению бликов от передней поверхности роговицы в ней контрастнее различаются складки десцеметовой оболочки, эндотелий, преципитаты. При исследовании радужной оболочки более четко и как бы объемно различаются мелкие патологические очаги, контрастнее становятся пигментные включения Участки атрофии радужной оболочки в поляризованном свете приобретают зеленовато-голубую переливающуюся окраску и лучше выделяются на фоне нормальной ткани.

Большой интерес для исследования в поляризованном свете представляют помутнения хрусталика. В нем более четко видны предкатарактальные и другие изменения, нередко незаметные в естественном свете. Начальные помутнения хрусталиковых волокон также контрастнее выделяются на фоне прозрачных участков хрусталика. При диабетических катарактах в поляризованном свете обнаруживаются отложения солей, располагающиеся под передней капсулой в виде блестящих включений; точнее определяется степень зрелости катаракты.

Метод фотоупругого анализа в офтальмологии. Метод основан на оптических явлениях, возникающих при прохождении плоскополяризованного света через прозрачные оптически активные материалы. Изотропные материалы при воздействии механических напряжений становятся оптически анизотропными и получают свойства двойного лучепреломления. Материалы, первоначально оптически анизотропные, приобретают дополнительную анизотропию. Луч поляризованного света, падая на плоское напряженное тело перпендикулярно к поверхности, разделяется в каждой точке на два луча, направление которых определяется направлением главных напряжений. Эти лучи проходят тело (пластинку) с разной скоростью и потому на выходе наблюдается разность фаз. Непосредственно указанные лучи не интерферируют, так как плоскости их поляризации взаимно перпендикулярны. Для получения интерференционных картин лучи приводят к одной плоскости поляризации с помощью анализатора. Если плоскость поляризации падающего луча совпадает в данной точке пластинки с направлением главного напряжения, то луч проходит пластинку без изменения первоначальной плоскости поляризации. Так как плоскость поляризации анализатора перпендикулярна указанной плоскости, то после прохождения анализатора образуется темная точка. Совокупность точек с одинаковым направлением главного напряжения называется изоклинами. На интерференционной картине они представляются темными линиями. Поворачивая плоскость поляризатора и анализатора, можно определить все поле изоклин, характеризующее напряженное состояние в пластинке. Отметим, что в каждой точке пластинки имеется два главных направления напряжений, всегда взаимно перпендикулярных (направление основного растяжения и ему перпендикулярное).

Наиболее интересное оптическое явление — закон Брюстера — состоит в том, что после прохождения пластинки разность фаз света в двух плоскостях поляризации пропорциональна разности величин главных напряжений и, разумеется, частоте световых колебаний. При прохождении монохроматического света изображение будет содержать сетку темных линий, в которых разность главных напряжений будет одинакова. Для обычного (белого) света линии с одинаковой разностью главных напряжений будут иметь одинаковый цвет. Такие линии называются изохромами. Разность главных напряжений для каждой изохромы имеет постоянное значение, причем изменение этой величины между двумя изохромами одинаково для всей интерференционной картины в случае однородной пластинки постоянной толщины. Различают изохромы первого, второго и более высоких порядков. В области возрастания напряжений изохромы «сгущаются», проводят «тарировку» — образец материала подвергается растяжению с возрастающим усилием. При этом определяют значения напряжений, соответствующих периодическому повторению цвета образца при освещении белым светом или потемнения при монохроматическом. Изохромы легко отличаются от изоклин, так как не изменяют своей формы при повороте поляризатора

В последние годы делаются попытки использования метода фотоупругости в офтальмологии. На его основе появился новый подход к поляризационным исследованиям переднего отдела глаза — рассматривается изменение анизотропных свойств роговицы под действием приложенных к глазной оболочке сил. С этой целью изучают интерференционную картину, возникающую в тканях глаза в поляризованном свете. Глаз освещают поляризованным светом и рассматривают через анализатор, скрещенный с поляризатором. Вследствие двойного лучепреломления на фоне радужки и роговицы возникает картина полос различной интенсивности и конфигурации. Изучение данных до и после энуклеации глаза позволило сделать вывод, что оптический эффект суммируется из трех составляющих. Первая — это двойное лучепреломление, присущее тканям роговицы, свободной от внутриглазного давления и мускульных усилий. Этот эффект наблюдается также при гистологических исследованиях. Вторая — двойное лучепреломление, обусловленное внутриглазным давлением и образующее вторичную картину интерференционных полос. Третья составляющая — двойное лучепреломление, вызываемое усилиями мускулов.

Устройство Зандмана. Одним из первых результаты подобных исследований изложил Зандман [Zandman,.
1966] в работе «Фотоэластичные эффекты живого глаза». Основной целью работы было установление корреляции между интерференционной картиной роговицы и внутриглазным давлением. В устройстве Зандмана свет -от источника проходит через поляризатор с вертикальным направлением оптической оси, роговицу и падает на радужку. После отражения от радужки свет проходит в обратном направлении через роговицу, анализатор с горизонтальной оптической осью и попадает в глаз наблюдателя. Интерференция лучей, полученных в результате двойного лучепреломления роговицы, создает интерференционную картину, состоящую из полос разной формы, ширины и цвета. Была получена четкая картина изохром, характеризующих участки с одинаковой величиной напряжений, и изоклин, характерных для участков с одинаковым направлением напряжений. По данным Зандмана, общая картина изохром нормального глаза состоит из ромбической полосы первого порядка и двух особых точек на горизонтальной линии. На периферии роговицы наблюдаются части изохром второго порядка. Изоклины роговой оболочки имеют вид черных полос. Основное направление изоклин вертикальное.

Клинические наблюдения показали, что у здоровых людей картина в основном одинакова. В группе больных были обнаружены картины, сильно отличающиеся от нормальных. При отклонении от нормы картины правого и левого глаза, как правило; различны. Однако четкой зависимости между перечисленными факторами и видом интерференционной картины, а также корреляции с внутриглазным давлением установить не удалось. Информативность устройства Зандмана снижается тем, что в отличие от кристаллографических и биологических микроскопов в нем не предусмотрена возможность изменения угла между плоскостью поляризации и осями двоякопреломляющих волокон. Кроме того, метод не дает количественных оценок и поэтому субъективен. В настоящее время метод совершенствуется как за рубежом, так и в ряде клиник Советского Союза. Предложено устройство для исследования переднего отдела глаза в поляризованном свете [Тамарова Р. М., Аветисов Э. С., 1972] с более широкими функциональными возможностями. Оно позволяет установить любой угол между плоскостью поляризации падающего света и направлением исследуемых волокон. Это дает возможность определить ориентацию последних, а также получить более полное представление о величине двойного лучепреломления в различных участках роговицы. В ход лучей введена полуволновая пластинка, повышающая чувствительность прибора. Наличие фоторегистрирующего устройства делает возможным сравнение интерференционных картин и проведение количественных оценок, без которых заметить незначительные изменения интерференционных полос практически невозможно.

Принцип действия устройства состоит в следующем. Свет от источника, пройдя конденсор, полупрозрачное зеркало и полуволновую кварцевую пластинку, создает на переднем отделе глаза равномерно освещенное поляризованным светом поле. Пройдя роговицу, поляризованный свет отражается, как от экрана, от радужной оболочки, проходит в обратном направлении роговицу, полуволновую пластинку, полупрозрачное зеркало и падает на поляроид—аналиазтор. Оптическая ось анализатора всегда перпендикулярна оси поляризатора, но поворотом полуволновой пластинки вокруг ее оптической оси врач может добиться исследования каждого участка ткани с любым направлением плоскости поляризации. Вид интерференционной картины при этом соответственно изменяется. По направлению оси полуволновой пластинки, отсчитываемому по шкале, можно определить направление оптической оси рассматриваемого анизотропного элемента ткани. Интерференционная картина роговицы, формируемая фотообъективом на фоне изображения переднего отдела глаза, регистрируется на фотопленке камеры, встроенной в прибор. Аналогичными возможностями, хотя и меньшей чувствительностью, обладает поляризационный фотоофтальмоскоп ФОСТЫ, когда он настроен на фотосъемку переднего отдела глаза. Полученная на этих приборах интерференционная картина несколько отличается от картины, приведенной в работе Зандмана, что объясняется различным ходом лучей в приборах.

Особенно хорошо картина воспроизводится на цветной обращаемой фотопленке: регистрируются не только контуры, но и окраска полос. На изображении роговицы здорового глаза наблюдается фигура, имеющая вид темного креста с четырьмя размытыми: ветвями одинаковой интенсивности. Края ветвей соединяются ярко окрашенными радужными полосами — изохромами. Они расположены на периферии роговицы и образуют фигуру, близкую по форме к ромбу. При повороте плоскости поляризации крест также поворачивается и его форма изменяется — он приобретает вид двух соприкасающихся гипербол. При апробации этих приборов [Тамарова Р. М., Зубарева Т. В., 1977] было выявлено, что у больных с выраженным патологическим процессом картина полос заметно изменена: нарушена симметрия полос — иногда полосы появляются только с одной стороны роговицы; вместо ромбической их форма приближается к окружности. В некоторых случаях тяжелой патологии полосы полностью отсутствуют. Яркая интерференционная окраска полос, характерна для здоровых глаз, у больных бледнеет. Эти данные хорошо согласуются с результатами гистологических исследований, указывающими на снижение или даже полное исчезновение двойного лучепреломления при распаде коллагеновой ткани. Таким образом, первые результаты исследования подтвердили, что при различных видах патологии величина двойного лучепреломления изменяется. Это указывает на возможность использования интерференционных картин в целях диагностики, в частности ранней диагностики глаукомы. Дальнейшая разработка метода ведется на кафедре глазных болезней Харьковского медицинского института.

---

Статья из книги: Оптические приборы для исследования глаза | Тамарова Р.М.