Оптичні методи досліджень в офтальмології
Найбільш широке поширення інструментальні, неінвазивні оптичні методи отримали в офтальмології.
Одним з найбільш поширених оптичних методів дослідження ока є біомікроскопія.
Біомікроскопія - метод дослідження прозорих середовищ ока з використанням щілинної лампи, представляє собою комбінацію бінокулярного мікроскопа з пристроєм для освітлення досліджуваної частини ока щілиноподібні пучком світла.
Щілинна лампа дозволяє отримати В«оптичний зрізВ» рогівки, кришталика, склоподібного тіла і досліджувати їх при великому збільшенні під мікроскопом. Цей метод дозволяє виявити і точно локалізувати помутніння оптичних середовищ та інші патологічні зміни середовищ ока.
У освітлювачі щілинний лампи встановлені світлофільтри, що дозволяють проводити дослідження в світлі різного спектрального складу, що дає можливість отримати додаткову інформацію про стан оптичних середовищ. Крім того, можливе проведення досліджень в поляризованому світлі, що здійснюється шляхом використання поляроїдних світлофільтрів.
Звичайний світло складається з безлічі хвиль, площини поляризації яких орієнтовані довільно, так як процеси випромінювання світла атомами відбуваються незалежним чином. Світло, в якому рівною мірою представлені електромагнітні хвилі зі всілякими напрямками коливань, називається природним або неполяризованим.
Поляризація світла - це процес виділення з світлового пучка складових зі строго визначеною орієнтацією площини поляризації. Пристрої, службовці для цих цілей, називаються поляризаторами (або поляроїд).
Їх дія може бути засноване або на поляризації світла при віддзеркаленні і заломленні на кордоні розділу двох ізотропних прозорих діелектриків, або на явищі оптичної анізотропії і пов'язаного з ним подвійного променезаломлення, або на явищі оптичного дихроїзму. Дихроизм - зміна забарвлення речовини в минаючому світлі в залежності від напрямку поширення та поляризації цього світла.
Дихроизм є одним із проявів оптичної анізотропії речовини і обумовлений анізотропією поглинання, яке залежить від довжини хвилі і поляризації випромінювання.
Дихроизм є приватним випадком поліхроізма і спостерігається на одноосьових кристалах, у яких є дві В«головніВ» забарвлення - при проходженні світла вздовж оптичної осі і перпендикулярно до неї. Це властивість кристалів знаходить практичне застосування при виготовленні поляроїдів.
Сучасні поляроїди являють собою прозору целулоїдну плівку, на поверхню якої нанесений шар целюлози, містить в собі безліч однаково орієнтованих дрібних кристаликів герапатіта йодистого з'єднання сірчанокислого хініну, відкритого в 1852 році Герапатом.
Ці кристали володіють настільки сильним дихроїзму, що навіть при малій товщині повністю поляризують проходить світло (ступінь поляризації 99.5%).
В останні роки з'явилися поляроїди, одержувані шляхом йодування і розтягання плівки з пластмаси.
Використання поляризованого світла дозволяє не тільки поліпшити якість оптичних зображень, але і досліджувати фізичні властивості середовищ. Середа, фізичні властивості якої залежать від напрямку, називається анізотропної.
Анізотропія середовища має місце по відношенню до яких-небудь її властивостям - механічним, оптичним, електричним та ін Середу називають оптично анізотропної, якщо її оптичні властивості (фазова швидкість світла і абсолютний показник заломлення) залежать від напрямку поширення світлової хвилі і характеру її поляризації. Середовище називають оптично ізотропної, якщо її оптичні властивості однакові в усіх напрямках.
Залежність швидкості плоскої хвилі в анізотропному середовищі від напрямку поширення та характеру поляризації призводить до того, що промені світла, заломлюючись на поверхні середовища, роздвоюються. Це явище називають подвійним променезаломленням.
Анізотропія середовища може бути обумовлена ​​як анізотропією молекул, складових її, так і характером їх взаємного розташування. Однак немає прямої залежності анізотропії середовища від анізотропних властивостей елементів, складових її.
Існують середовища, що складаються з анізотропних елементів, які є ізотропним. Зазвичай при хаотичної орієнтації молекул речовина є ізотропним або майже ізотропним.
Оптичної анізотропією володіють багато біологічні тканини і, навіть, цілі організми. Вираженою анізотропією володіють, наприклад, м'язова і кісткова тканина. Міофібрили поперечносмугастих м'язових волокон при мікроскопії в поляризованому світлі виявляють двулучепреломленіе.
Оптичної анізотропією володіють волокна деяких рослин, окремі частини клітин, хлоропласти. Структура біологічних об'єктів складніше кристалічної, це не проста періодичність елементів, а складна картина двопроменезаломлення, змінюється в процесі життєдіяльності структур і різна в різних частинах цих структур.
Найбільший інтерес представляє анізотропія, викликана механічними деформаціями (Розтяганням, стиском, тугим затисненням в оправу). При цьому ізотропні тіла стають оптично анізотропними, а анізотропні - міняють свою анізотропію.
Це явище названо Фотоупругость або п'езооптіческім ефектом. Фізична причина Фотоупругость полягає в деформації електронних оболонок атомів і молекул, орієнтації оптично анізотропних молекул, розкручуванні і орієнтуванні значних ділянок полімерних ланцюгів, орієнтації кристалічних ділянок та проч.
При дослідженні оптично анізотропних середовищ в поляризованому білому світі на них спостерігаються яскраво забарвлені інтерференційні картини у вигляді кольорових смуг, форма яких залежить від характеру анізотропії.
Всім точкам середовища, в яких величина напруг буде однаковою, буде відповідати одна і та ж різниця ходу для світла будь-якої довжини хвилі, забарвлення зображення для всіх таких точок буде однаковою.
Геометричне місце таких точок називається ізохромамі . Темні смуги, що перетинають інтерференційну картину, називаються изоклин .
Аналізуючи форму ізохром і изоклин, можна отримувати інформацію про характер оптичної анізотропії речовини.
Великий інтерес представляє дослідження тканин ока в поляризованому світлі, оскільки всі вони, в більшій чи меншій мірі, володіють оптичною анізотропією, яка проявляється при їх взаємодії з поляризованим світлом.
Своїми анізотропними властивостями рогівка, склера і судинна оболонка ока зобов'язані колагеновим волокнам. Колаген є регулярною структурою з упорядкованим розташуванням волокон, що обумовлює його оптичні властивості.
Нерегулярні колагенові волокна, що йдуть паралельно поверхні очного яблука, були виявлені в епісклерит. У склеральной стромі поляризоване світло дав можливість простежити напрямок нервів, що володіють не більшою двулучепреломленіем.
Встановлено, що волокна сполучних і нервових тканин, що складаються з поєднання протеїнових ланцюгів у формі міцел, мають подвійне променезаломлення, причому оптична вісь паралельна осі волокна.
Вперше оптична анізотропія рогової оболонки ока була описана Д. Брюстером у 1815 році. У 1861 році було вироблено перше детальне вивчення ізольованої рогівки в схрещених поляроїд і описана інтерференційна картина на ній в вигляді темного хреста по центру і кольорових кілець по периферії.
Видимий картина була схожа з картиною на одноосьових кристалах в поляризованому світлі, що викликало припущення, що рогівка поводиться подібно зігнутою кристалічної платівці, оптична вісь якої перпендикулярна її поверхні.
Новий підхід до питань оптичної анізотропії рогової оболонки ока запропонував F. Zandman в 1966 році.
Він провів вивчення інтерференційних картин на роговій оболонці живого ока і вказав на можливість використовувати їх для діагностики. Бул...
