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DE102007047300A1 - Method and device for precise reflectometric determination of the optical density of the macular pigment xanthophyll on the ocular fundus without interference from stray light, in particular by individual light scattering in the anterior ocular media - Google Patents

Method and device for precise reflectometric determination of the optical density of the macular pigment xanthophyll on the ocular fundus without interference from stray light, in particular by individual light scattering in the anterior ocular media Download PDF

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DE102007047300A1
DE102007047300A1 DE102007047300A DE102007047300A DE102007047300A1 DE 102007047300 A1 DE102007047300 A1 DE 102007047300A1 DE 102007047300 A DE102007047300 A DE 102007047300A DE 102007047300 A DE102007047300 A DE 102007047300A DE 102007047300 A1 DE102007047300 A1 DE 102007047300A1
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DE
Germany
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fundus
light
area
illuminated
macular
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Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
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DE102007047300A
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German (de)
Inventor
Dietrich Dr. Schweitzer
Martin Dr. Hammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Universitaetsklinikum Jena
Original Assignee
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Universitaetsklinikum Jena
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Priority to PCT/EP2008/008315 priority patent/WO2009046912A1/en
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Abstract

Aufgabe ist es, auch die optische Dichte des Makulapigments Xanthophyll am Augenhintergrund ohne Beeinflussung durch Störlicht, insbesondere individuell störendes Streulicht der vorderen Augenmedien, reflektorisch bestimmen zu können. Erfindungsgemäß werden zusätzlich zur Messung des Reflexionslichtes aus beleuchteten Bereichen des Augenhintergrundes derselbe nur teilweise beleuchtet und die Intensität des Störlichtes aus dem nicht beleuchteten Bereich gemessen. Dieser Messwert dient als Korrekturgröße zur Berechnung der optischen Dichte des Makulapigments. Die Erfindung findet Anwendung in der Ophthalmologie.The task is also to be able to determine the optical density of the macular pigment xanthophyll on the ocular fundus without being affected by stray light, in particular individually disturbing stray light of the anterior ocular media. According to the invention, in addition to measuring the reflection light from illuminated areas of the fundus, it is only partially illuminated and the intensity of the disturbance light is measured from the non-illuminated area. This measured value serves as a correction quantity for calculating the optical density of the macular pigment. The invention finds application in ophthalmology.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um aus der Messung des Reflexionslichts vom Augenhintergrund die optische Dichte des Makulapigments Xanthophyll am Augenhintergrund aus dem logarithmierten Quotienten der Werte einer Ausgleichsfunktion und des im Makulabereich gemessenen Reflexionslichts bei monochromatischer Beleuchtung des Augenhintergrundes mit Licht möglichst im Absorptionsmaximum von Xanthophyll sehr exakt zu berechnen.The The invention relates to a method and a device for removing from Measurement of the reflection light from the fundus the optical density of the maculapigment xanthophyll on the fundus from the logarithm Quotients of the values of a compensation function and in the macular area measured reflection light in monochromatic illumination of the Ocular fundus with light as possible in the absorption maximum of xanthophyll very accurately.

Das Makulapigment Xanthophyll schützt durch die Absorption des energiereichen blauen Lichtes die Makula, den Bereich des schärfsten Sehens, vor Schädigung z. B. infolge der Bildung freier Radikale. Gleichzeitig wirkt das Makulapigment, das vorwiegend die hydroxy-substituierten β-Carotine Lutein und Zeaxantin enthält, als Radikalfänger. Eine geringe optische Dichte des Makulapigments ist ein Risikofaktor für den Ausbruch der altersbezogenen Makuladegeneration. Da Lutein und Zeaxantin nicht vom Körper gebildet werden, sondern mit der Nahrung aufgenommen werden müssen, ist es erforderlich, die individuelle Höhe der optischen Dichte des Makulapigments zu bestimmen, um daraus eine mögliche Gefährdung zu erkennen und eventuell erforderliche Supplementationen von Lutein und Zeaxantin abzuleiten.The Maculapigment Xanthophyll protects by absorption of energetic blue light the macula, the area of the sharpest Seeing, from damage z. B. due to the formation of free Radical. At the same time the Makulapigment, which predominantly the contains hydroxy-substituted β-carotenes lutein and zeaxantine, as radical scavengers. A low optical density of the macular pigment is a risk factor for the onset of age-related Macular degeneration. Because lutein and zeaxantine are not from the body be formed but must be taken with food, It is necessary to adjust the individual height of the optical Determine the density of the macular pigment to make it possible To recognize danger and possibly required supplementations derive from lutein and zeaxantine.

Mit der Erfindung soll die optische Dichte des Makulapigments sehr genau und frei von Störlicht bestimmt werden, welches in Schichten entsteht, die dem zu untersuchenden Objekt, speziell dem Augenhintergrund, vorgelagert sind. Diese, insbesondere durch die Augenlinse, hervorgerufenen störenden sowie die reflektometrischen Messergebnisse verfälschenden Streueffekte nehmen altersbedingt zu, so dass mit steigendem Alter des Patienten auch die an sich bekannte Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll am Augenhintergrund aus dem logarithmierten Quotienten der Werte der besagten Ausgleichsfunktion und des im Makulabereich gemessenen Reflexionslichts stärker durch die Streueffekte beeinträchtigt wird.With the invention should the optical density of Makulapigments very accurate and be determined free of stray light, which is in layers arises, the object to be examined, especially the fundus, are upstream. These, in particular by the eye lens, caused interfering with and distorting the reflectometric measurement results Spill effects increase due to age, so that with increasing age the patient also known per se determination of the optical Dense maculapigment xanthophyll on the ocular fundus logarithmic quotient of the values of said compensation function and the reflected light measured in the macula region stronger is affected by the scattering effects.

Eine exakte Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll ist jedoch wichtig für die Entscheidung über die Notwendigkeit und zum Nachweis des Erfolges der vorgenannte Supplementation mit Lutein und Zeaxantin, die als Anstieg der optischen Dichte des Makulapigments zu erfassen ist.A exact determination of the optical density of the macular pigment xanthophyll However, it is important for the decision on the Necessity and proof of success of the aforementioned supplementation with Lutein and zeaxantine, which increase as the optical density of the macular pigment is to capture.

Es ist bekannt (z. B. DE 101 29 652 A1 ), den Augenhintergrund mit Licht eines Wellenlängenbereiches, optimal mit einer Wellenlänge, zu beleuchteten, in dem das Makulapigment Xanthophyll maximal absorbiert. Aus der Lichtintensität, die außerhalb des makulären Bereiches messbar ist, in dem kein Xanthophyll vorhanden ist, wird eine Ausgleichsfunktion (Shading Funktion) bestimmt. Diese berücksichtigt die natürliche Vignettierung und Ausleuchtungsunterschiede infolge Justierung des Messsystems zum Auge. Zur Berechnung der optischen Dichte des Makulapigments wird für jeden Bildpunkt im Bereich der Makula der Quotient aus dem berechneten Wert der Ausgleichsfunktion und dem gemessenen Intensitätswert des Reflexionslichts vom beleuchteten Augenhintergrund berechnet. Dabei gibt die Ausgleichsfunktion virtuell das reflektierte Licht an, das vom Augenhintergrund im Bereich der Makula reflektiert würde, wenn kein Xanthophyll vorhanden wäre. Dem Logarithmus dieser Quotienten entspricht die doppelte optische Dichte des Makulapigments (douple density) 2ODx des Xanthophylls:

Figure 00020001
It is known (eg DE 101 29 652 A1 ), to illuminate the fundus with light of a wavelength range, optimally with a wavelength, in which the macular pigment maximally absorbs xanthophyll. From the light intensity, which is measurable outside the macular area, in which no xanthophyll is present, a compensation function (shading function) is determined. This takes into account the natural vignetting and illumination differences due to the adjustment of the measuring system to the eye. To calculate the optical density of the macular pigment, the quotient of the calculated value of the compensation function and the measured intensity value of the reflection light from the illuminated fundus is calculated for each pixel in the region of the macula. The compensation function virtually indicates the reflected light that would be reflected from the fundus in the area of the macula if no xanthophyll were present. The logarithm of these quotients corresponds to the double optical density of the macula pigment (douple density) 2OD x of the xanthophyll:
Figure 00020001

Erprobungen haben jedoch gezeigt, dass eine zunehmende Streuung S in den vorderen Augenmedien, verursacht durch altersbedingte Trübung der Okularmedien, zu einem verringerten Messwert für die optische Dichte von Xanthophyll führt. Dies stellt sich durch Addition eines gleichen Wertes S für die Streuung in Zähler und Nenner von Gleichung (1) dar:

Figure 00020002
However, trials have shown that increasing scattering S in the anterior ocular media, caused by age-related ocular media haze, results in a reduced xanthophyll optical density reading. This is shown by adding an equal value S for the scattering in numerator and denominator of equation (1):
Figure 00020002

Mit zunehmendem Wert S verringert sich der Logarithmus und erreicht für den Fall IAusgleich, Imess << S, in dem der Quotient gegen den Wert 1 strebt, den Wert Null, so dass die optische Dichte des Makulapigments, bedingt durch die Streuung des Lichtes in den vorderen Augenmedien, bei allen reflektometrischen Verfahren zu klein ermittelt wird.As the value S increases, the logarithm decreases and, for the case I equalization , I mess << S, in which the quotient tends to the value 1, reaches the value zero, so that the optical density of the macular pigment, due to the scattering of the light is too small in the anterior ocular media, too small for all reflectometric procedures.

Zeigt die Lichtstreuung in der Augenlinse eine starke Wellenlängenabhängigkeit, so wird auch bei der 2-Wellenlängen-Fluoreszenzmethode die optische Dichte des Makulapigments mit zunehmender Streuung zu hoch berechnet. Die mittels Raman-Fluoreszenzmessungen ermittelte Altersabhängigkeit der optischen Dichte des Xanthophylls ist wesentlich durch die Schwächung des Anregungslichtes infolge der mit dem Alter zunehmenden Streuung in der Augenlinse bestimmt.If the light scattering in the eye lens shows a strong wavelength dependency, the optical density of the macular pigment with increasing scattering also increases in the case of the 2-wavelength fluorescence method highly charged. The age dependence of the xanthophyll optical density determined by means of Raman fluorescence measurements is essentially determined by the weakening of the excitation light as a result of the increasing scattering in the eye lens with age.

Zur Erfassung des störenden Fluoreszenzlichtes der vorderen Augenmedien bei Messungen der Fluoreszenz am Augenhintergrund sind verschiedene Lösungen bekannt. In der DE 10 2005 058 185 A1 werden gleichzeitig oder nacheinander die Spektren bei konfokaler Beleuchtung des Augenhintergrundes sowie nichtkonfokaler Beleuchtung und Detektion getrennt erfasst. Bei konfokaler Beleuchtung werden das Messlicht vom Augenhintergrund sowie das störende Fremdlicht, bei nicht konfokaler Beleuchtung jedoch nur das Fremdlicht erfasst. Aus der Subtraktion beider Strahlungen ergibt sich nur das vom Fundus zu messende Licht. Diese Lösung geht von einem konfokalen System aus, das allerdings nur in Laser-Scanning-Geräten, nicht jedoch in auf dem Prinzip der Funduskamera basierenden Ophthalmoskopen gegeben ist.Various solutions are known for detecting the disturbing fluorescence light of the anterior ocular media in measurements of the fluorescence at the ocular fundus. In the DE 10 2005 058 185 A1 At the same time or in succession, the spectra are detected separately with confocal illumination of the fundus and with non-confocal illumination and detection. With confocal illumination, the measuring light from the ocular fundus and the interfering extraneous light, but with non-confocal illumination, only the external light is detected. The subtraction of both radiations yields only the light to be measured by the fundus. This solution is based on a confocal system, which is, however, only in laser scanning devices, but not based on the principle of fundus-based ophthalmoscopes.

Es wurde ferner bereits vorgeschlagen ( DE 10 2007 025 425.5 ), störendes Fluoreszenzlicht z. B. der vorderen Augenmedien gleichzeitig mit Messungen der Fundusfluoreszenz zu erfassen. Dazu wird ein Teil des beobachteten Augenhintergrundes nicht zur Fluoreszenz angeregt. Das von diesem Bereich gemessene Licht wird der Fluoreszenz zugeordnet, die durch das vom Fundus reflektierte Licht im vorderen Augenabschnitt angeregt wird, und dieses Licht wird dann von allen anderen Bildpunkten subtrahiert. Dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet, für jeden Fundusbereich ungestörtes Fluoreszenz- oder Reflexionslicht zu erhalten, weil immer ein Bereich, in praktischen Anwendungen insbesondere der Makulabereich ausgeblendet wird, der gerade für die Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments ausgewertet werden muss.It has also been proposed ( DE 10 2007 025 425.5 ), disturbing fluorescent light z. As the anterior ocular media simultaneously with measurements of fundus fluorescence to capture. For this purpose, part of the observed fundus is not excited to fluoresce. The light measured by this region is assigned to the fluorescence that is excited by the light reflected from the fundus in the anterior segment of the eye, and this light is then subtracted from all other pixels. However, this method is not suitable for obtaining undisturbed fluorescence or reflection light for each fundus area, since one area is always hidden, in practical applications in particular the macular area, which has just to be evaluated for determining the optical density of the macular pigment.

Darüber hinaus ist bekannt ( DE 10 2004 042 198 A1 ) zur Beseitigung von störendem Fluoreszenz- oder Streulicht der vorderen Augenmedien das konfokale Beleuchtungs- und Detektionsprinzip mit dem Prinzip der Aperturblendenteilung zu kombinieren, was jedoch wiederum ein konfokales Laser-Scanning-System voraussetzt, bei dem immer nur ein einzelner Punkt beleuchtet wird.In addition, it is known ( DE 10 2004 042 198 A1 ) to combine the confocal illumination and detection principle with the principle of Aperturblendenteilung to eliminate disturbing fluorescence or scattered light of the anterior ocular media, which, however, in turn requires a confocal laser scanning system in which only a single point is illuminated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, auch ohne zwingende Voraussetzung eines Laser-Scanning-Gerätes die optische Dichte des Makulapigments Xanthophyll am Augenhintergrund ohne Beeinflussung durch Störlicht, insbesondere individuell störendes Streulicht der vorderen Augenmedien, reflektometrisch bestimmen zu können. Insbesondere soll die Erfindung auch in Funduskameras anwendbar sein.Of the Invention is based on the task, even without mandatory condition a laser scanning device, the optical density of the macular pigment Xanthophyll on the fundus without interference from stray light, in particular individually disturbing stray light of the front Eye media to determine reflectometrically. Especially the invention should also be applicable in fundus cameras.

Erfindungsgemäß werden zusätzlich zur an sich bekannten Messung des Reflexionslichtes aus beleuchteten Bereichen des Augenhintergrundes in einem vorhergehenden oder nachfolgendem Schritt (ggf. auch gleichzeitig) der Augenhintergrund nur teilweise beleuchtet und die Intensität des Lichts als Störlicht aus einem nicht beleuchteten Bereich des Augenhintergrunds gemessen. Von jedem Bildpunkt des Lichts aus dem beleuchteten Augenhintergrund wird das im unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes gemessene Störlicht subtrahiert. Die Ausgleichsfunktion wird aus den jeweils um den Störlichtanteil korrigierten Messwerten aus ausgewählten Bereichen des Augenhintergrundes außerhalb der Makula bestimmt. Die optische Dichte des Makulapigments kann entsprechend Gleichung (3) berechnet werden:

Figure 00040001
mit:

IAk:
Werte der korrigierten Ausgleichsfunktion, berechnet aus den Werten des Reflexionslichtes von Bereichen außerhalb der Makula, verringert um die Werte des Störlichtes, die von einem unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes bei teilweiser Beleuchtung des Augenhintergrundes erhalten wurden, und
Imk:
Werte des Reflexionslichtes im Makulabereich bei Beleuchtung auch des Makulabereichs, verringert um die Werte des Störlichtes, die von einem unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes bei teilweiser Beleuchtung des Augenhintergrundes erhalten wurden.
According to the invention, in addition to the known measurement of the reflection light from illuminated areas of the fundus in a previous or subsequent step (possibly also simultaneously) the fundus is only partially illuminated and the intensity of the light is measured as stray light from a non-illuminated area of the fundus. From each pixel of light from the illuminated fundus, the stray light measured in the non-illuminated area of the fundus is subtracted. The compensation function is determined from the measured values corrected in each case for the stray light component from selected regions of the ocular fundus outside the macula. The optical density of the macular pigment can be calculated according to equation (3):
Figure 00040001
With:
I Ak :
Values of the corrected compensation function, calculated from the values of the reflection light from areas outside the macula, reduced by the values of the disturbance light, which were obtained from an unlighted area of the fundus with partial illumination of the fundus, and
I mk :
Values of reflection light in the macula area with lighting also of the macular area, reduced by the values of stray light obtained from an unlighted area of the fundus with partial illumination of the fundus.

Bei einem an sich bekannten Ophthalmoskop werden zur Störlichterfassung in den Beleuchtungsstrahlengang eine Feldblende eingefügt, durch welche der beobachtbare Augenhintergrund nur teilweise beleuchtet wird, und im Messstrahlengang ist eine weitere einfügbare Feldblende vorgesehen, welche nur für das als Störlicht zu messende Licht aus dem unbeleuchteten Teil des Augenhintergrunds durchlässig ist, so dass in diesem Fall ausschließlich das remittierte Licht aus dem speziell unbeleuchteten (von der Beleuchtung im Beleuchtungsstrahlengang) abgeschatteten Teils des Augenhintergrundes gemessen wird.at a per se known ophthalmoscope are used to detect the fault light inserted into the illumination beam path a field stop, through which the observable fundus of the eye only partially illuminates is, and in the measuring beam path is another insertable Field stop provided, which only for the purpose of stray light light to be measured from the unlit part of the fundus permeable, so in this case exclusively the remitted light from the specially unlighted (from the lighting in the illumination beam path) shaded part of the fundus is measured.

Auf diese Weise wird bei der reflektometrischen Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll der Einfluss von Störlicht, insbesondere von individueller Lichtstreuung in den vorderen Augenmedien, eliminiert.On This method is used in the reflectometric determination of the optical Density of macular pigment xanthophyll the influence of stray light, in particular of individual light scattering in the anterior ocular media, eliminated.

In den Unteransprüche sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aufgeführt. Die Erfindung ist für alle, auch auf dem Prinzip der Funduskamera basierenden, opthalmologischen Geräte zur reflektometrischen Untersuchnung des Augenhintergrundes verwendbar und erfordert nicht zwingend ein konfokales Laser-Scanning-Prinzip.In the dependent claims are further advantageous embodiments of the invention. The invention is for all, also based on the principle of fundus camera, opthalmological Devices for reflectometric examination of the fundus usable and does not necessarily require a confocal laser scanning principle.

Die Erfindung soll nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten ophthalmologischen Vorrichtung zur reflektometrischen Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll als Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing ophthalmic device for reflectometric determination the optical density of the macular pigment xanthophyll as an embodiment be explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Beleuchtung des Augenhintergrundes mit einem kreisförmigen Feld und Messung des Lichtes vom gesamten beleuchteten Bereich. 1 : Illumination of the fundus of the eye with a circular field and measurement of the light from the entire illuminated area.

2: Abbildung eines ringförmigen Beleuchtungsfeldes auf den Augenhintergrund zentral um die Makula, wobei der Bereich der Makula von ca. 2 Grad nicht beleuchtet ist, aber ausschließlich Licht von diesem Bereich gemessen wird. 2 Image of an annular field of illumination on the fundus centered around the macula, with the area of the macula not illuminated at about 2 degrees, but excluding light from that area.

Den 1 und 2 liegt der Prinzipaufbau eines an sich bekannten Ophthalmoskops mit einem Beleuchtungsstrahlengang 1 und einem Messstrahlengang 2 zu Grunde, welches zur Augenuntersuchung Verwendung findet.The 1 and 2 is the basic structure of a known ophthalmoscope with an illumination beam path 1 and a measuring beam path 2 underlying, which is used for eye examination use.

Eine Lichtquelle 3 mit eingeschränktem Spektralbereich im Wellenlängenbereich der Absorption des Makulapigments Xanthophyll wird in bekannter Weise im Beleuchtungsstrahlengang 1 über Linsen 4 und 5 in die ringförmige Aperturblende AP1 abgebildet. Die Aperturblende AP1 wird über eine Linse 6, einen Lochspiegel 7 und eine weitere Linse 8 in die Aperturebene des Auges als Aperturblendenbild AP1' abgebildet, so dass mit der Augenlinse 9 eine homogene Beleuchtung des Augenhintergrundes 10 realisiert ist. In 1 befindet sich beispielsweise in der Brennebene von Linse 5 eine kreisförmige Feldblende FB1, durch welche der Augenhintergrund 10 über die Linse 6, den Lochspiegel 7, die Linse 8 und die Augenlinse 9 in einem Feld FB1' vorzugsweise zentral um die Makula in dem Spektralbereich beleuchtet wird, in welchem Xanthophyll absorbiert. Eine in der Brennebene von Linse 8 im Messstrahlengang 2 angeordnete kreisförmige Feldblende FB2 gestattet nach Abbildung durch Linsen 11 und 12 die Strahlungsdetektion durch einen Detektor 13 vom gesamten kreisförmig beleuchteten Feld des Augenhintergrundes 10.A light source 3 With limited spectral range in the wavelength range of the absorption of Makulapigments xanthophyll is in a known manner in the illumination beam path 1 over lenses 4 and 5 imaged in the annular aperture Ap1. Aperture aperture AP1 is via a lens 6 , a hole mirror 7 and another lens 8th into the aperture plane of the eye as an aperture diaphragm image AP1 ', so that with the eye lens 9 a homogeneous illumination of the fundus 10 is realized. In 1 is located, for example, in the focal plane of the lens 5 a circular field stop FB1, through which the fundus 10 over the lens 6 , the hole mirror 7 , the Lens 8th and the eye lens 9 in a field FB1 'is preferably illuminated centrally around the macula in the spectral region in which xanthophyll absorbs. One in the focal plane of lens 8th in the measuring beam path 2 arranged circular field stop FB2 allows for imaging by lenses 11 and 12 the radiation detection by a detector 13 of the entire circularly lit field of the fundus 10 ,

In 2 ist im Unterschied zu 1 in der Brennebene von Linse 5 eine ringförmige Feldblende FB3 angeordnet, welche im Beleuchtungsstrahlengang 1 über die Linsen 5 und 6, den Lochspiegel 7, die Linse 8 und die Augenlinse 9 ein beleuchtetes ringförmiges Feld FB3' am Augenhintergrund 10 mit einem Außendurchmesser von vorzugsweise 2,4 PD (Papillendurchmesser) und einem Innendurchmesser von vorzugsweise 1,2 PD erzeugt. Wesentlich ist, dass die Feldblende 3 so ausgeführt ist, dass der Bereich der Makula, in dem die optische Dichte des Makulapigments Xanthophyll bestimmt werden soll, in diesem Falle nicht beleuchtet ist. Die Beleuchtung des Augenhintergrundes 10 kann auch so erfolgen, wie in 1 beschrieben, wobei jedoch der makuläre Bereich unbeleuchtet bleibt.In 2 is different from 1 in the focal plane of lens 5 arranged an annular field stop FB3, which in the illumination beam path 1 over the lenses 5 and 6 , the hole mirror 7 , the Lens 8th and the eye lens 9 an illuminated annular field FB3 'at the fundus 10 having an outer diameter of preferably 2.4 PD (papillary diameter) and an inner diameter of preferably 1.2 PD. It is essential that the field stop 3 is designed so that the area of the macula, in which the optical density of the macular pigment xanthophyll is to be determined, is not illuminated in this case. The illumination of the fundus 10 can also be done as in 1 described, but the macular area remains unlit.

Im Messstrahlengang 2 ist, beispielsweise in der Brennebene einer Linse 8, eine kreisförmige Feldblende FB4 angeordnet, die nach der Abbildung des Augenhintergrundes 10 über die Augenlinse 9 und die Linse 8 nur für ein an sich unbeleuchtetes Feld (Makulabereich) mit einem Durchmesser von vorzugsweise 0,4 PD durchlässig ist. Eine vorzugsweise in der Brennebene der Linse 11 stehende kreisförmige Aperturblende AP2, deren Aperturblendenbild AP2' auf der Augenlinse 9 abgebildet wird, verhindert in bekannter Weise die Detektion von Beleuchtungslicht, das an den vorderen Augenmedien, wie der Augenlinse 9, reflektiert wird. Das durch eine Linse 12 auf das Messfeld eines Detek tors 13 abgebildete Licht aus dem an sich unbeleuchteten zentralen Feld um die Makula des Augenhintergrundes 10 ist hauptsächlich Licht, das in den vorderen Augenmedien, vorwiegend in der Augenlinse 9, mehrfach gestreut wurde. Vom Augenhintergrund 10 diffus reflektiertes Licht, das in das Aperturblendenbild AP2' direkt oder durch Streuung in der Augenlinse 9 gelangt, wird ebenfalls erfasst. Auch mehrfach gestreutes Fluoreszenzlicht, das durch die Beleuchtung in der Augenlinse 9 angeregt wurde, wird durch diese Messung ebenfalls erfasst. Allerdings ist dieses Fluoreszenzlicht wesentlich schwächer als das gestreute Beleuchtungslicht.In the measuring beam path 2 is, for example, in the focal plane of a lens 8th , a circular field stop FB4 arranged following the illustration of the fundus 10 over the eye lens 9 and the lens 8th permeable only to an unlit field (macular region) with a diameter of preferably 0.4 PD. A preferably in the focal plane of the lens 11 standing circular aperture diaphragm AP2, whose aperture diaphragm AP2 'on the eye lens 9 in a known manner prevents the detection of illumination light on the anterior ocular media, such as the lens of the eye 9 , is reflected. That through a lens 12 on the measuring field of a Detek sector 13 Imaged light from the unilluminated central field around the macula of the fundus 10 is mainly light that in the anterior ocular media, mainly in the eye lens 9 , was scattered several times. From the eye background 10 diffusely reflected light entering the aperture diaphragm image AP2 'directly or by scattering in the eye lens 9 is also detected. Also multiple scattered fluorescent light, the illumination in the eye lens 9 is excited, is also detected by this measurement. However, this fluorescent light is much weaker than the scattered illumination light.

Zur Korrektur des Messlichtes für die Berechnung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll wird von der Strahlung, die an allen Bildpunkten bei kreisförmiger Beleuchtung des Augenhintergrundes 10 gemessen wurde (vgl. 1), diejenige Strahlung subtrahiert, die bei ringförmiger Beleuchtung des Augenhintergrundes 10 aus dem nicht beleuchteten Feld (im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Makulabereich des Augenhintergrundes 10) gemessen wurde (vgl. 2). Dieses Licht, das auf Grund der Feldblenden FB3 und FB4 im Beleuchtungs- bzw. Messstrahlengang 1, 2 aus dem nicht beleuchteten Feld des Augenhintergrundes 10 (Makulabereich) gemessen wird, entspricht dem Störlicht, insbesondere dem Streulicht durch die vorderen Augenmedien, insbesondere der Augenlinse 9. Aus den in dieser Weise korrigierten Werten des Reflexionslichts bei vollständiger Beleuchtung des Augenhintergrundes wird vorzugsweise aus dem ringförmigen Bereich zwischen 1,2 PD und 2,4 PD in bekannter Weise die Ausgleichsfunktion bestimmt. Damit ist der in Gleichung (2) störende Streuanteil in Zähler und Nenner subtrahiert. Die optische Dichte des Makulapigments wird dann entsprechend Gleichung (3) berechnet:

Figure 00070001
mit:

IAk:
Werte der korrigierten Ausgleichsfunktion, berechnet aus den Werten des Reflexionslichtes von Bereichen außerhalb der Makula, verringert um die Werte des Störlichtes, die von einem unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes bei teilweiser Beleuchtung des Augenhintergrundes erhalten wurden, und
Imk:
Werte des Reflexionslichtes im Makulabereich bei Beleuchtung auch des Makulabereichs, verringert um die Werte des Störlichtes, die von einem unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes bei teilweiser Beleuchtung des Augenhintergrundes erhalten wurden.
To correct the measuring light for the calculation of the optical density of the macular pigment xanthophyll is determined by the radiation that is present at all pixels in case of circular illumination of the fundus 10 was measured (see. 1 ), which subtracts the radiation that is produced by circular illumination of the fundus 10 from the non-illuminated field (in the present embodiment, the macular area of the fundus 10 ) was measured (see. 2 ). This light, due to the field stops FB3 and FB4 in the illumination or measuring beam path 1 . 2 from the non-illuminated field of the fundus 10 (Macula) is measured, corresponds to the stray light, in particular the scattered light through the anterior ocular media, in particular the eye lens 9 , From the thus corrected values of the reflection light with complete illumination of the fundus, the compensation function is preferably determined from the annular region between 1.2 PD and 2.4 PD in a known manner. This subtracts the scatter proportion in the numerator and denominator that interferes with equation (2). The optical density of the macular pigment is then calculated according to equation (3):
Figure 00070001
With:
I Ak :
Values of the corrected compensation function, calculated from the values of the reflection light from areas outside the macula, reduced by the values of the disturbance light, which were obtained from an unlighted area of the fundus with partial illumination of the fundus, and
I mk :
Values of reflection light in the macula area with lighting also of the macular area, reduced by the values of stray light obtained from an unlighted area of the fundus with partial illumination of the fundus.

Die Feldblenden FB3 und FB4 können jeweils vorteilhaft in den Beleuchtungs- bzw. Messstrahlengang 1, 2 ein- und ausschwenkbar angeordnet sein (aus Übersichtsgründen nicht in der Zeichnung dargestellt). Es ist auch möglich (ebenfalls nicht in den Figuren gezeigt), die Feldblenden FB2 und FB4 als eine einzige Blende mit veränderbarem freien Durchmesser auszuführen.The field stops FB3 and FB4 can each advantageously in the illumination or measurement beam path 1 . 2 be arranged on and swing out (not shown in the drawing for reasons of clarity). It is also possible (also not shown in the figures) to make the field stops FB2 and FB4 as a single aperture of variable free diameter.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung zur Bestimmung der optischen Dichte mittels der 1-Wellenlängen-Reflexionsmethode beschränkt, sondern verbessert auch die Genauigkeit bei 2- oder Mehrwellenlängenmethoden zur reflektometrischen Xanthophyllbestimmung am Fundus.The Invention is not limited to the application for determining the optical Density limited by the 1-wavelength reflection method, but also improves accuracy in 2- or multi-wavelength methods for the reflectometric determination of xanthophyll at the fundus.

11
Beleuchtungsstrahlengang eines OphthalmoskopsIllumination beam path an ophthalmoscope
22
Messstrahlengang eines OphthalmoskopsMeasurement beam path an ophthalmoscope
33
Lichtquellelight source
4, 5, 6, 84, 5, 6, 8
Linselens
77
Lochspiegelperforated mirror
99
Augenlinseeye lens
1010
AugenhintergrundFundus
11, 1211 12
Linselens
1313
Detektor mit Messfelddetector with measuring field
AP1, AP2AP1, AP2
Aperturblendeaperture
AP1', AP2'AP1 ' AP2 '
AperturblendenbildAperturblendenbild
FB1, FB2FB1, FB2
Feldblendefield stop
FB3, FB4FB3, FB4
Feldblendefield stop
FB1', FB3', FB4'FB1 ' FB3 ', FB4'
Feldblendenbild am Augenhintergrund 10 Field iris image at the eye background 10

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Claims (16)

Verfahren zur genauen reflektometrischen Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll am Augenhintergrund, bei dem die optische Dichte des im Makulabereich vorhandenen Makulapigments aus dem logarithmierten Quotienten der Werte einer Ausgleichsfunktion und dem im Makulabereich gemessenen Reflexionslicht bei monochromatischer Beleuchtung des Augenhintergrundes mit Licht möglichst im Absorptionsmaximum von Xanthophyll berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Messung des Reflexionslichtes aus beleuchteten Bereichen des Augenhintergrundes der Augenhintergrund nur teilweise beleuchtet wird und die Intensität des Lichts als Störlicht aus einem nicht beleuchteten Bereich des Augenhintergrunds gemessen wird, dass von jedem Bildpunkt des Lichts aus dem beleuchteten Augenhintergrund das im unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes das gemessene Störlicht subtrahiert wird und dass die Ausgleichsfunktion aus den jeweils um den Störlichtanteil korrigierten Messwerten aus ausgewählten Bereichen des Augenhintergrundes außerhalb der Makula berechnet wird.Method for the precise reflectometric determination of the optical density of the macular pigment xanthophyll on the ocular fundus, in which the optical density of the macular pigment present in the macular region from the logarithmic quotient of the values of a compensation function and the reflection light measured in the macular region with monochromatic illumination of the ocular fundus with light in the absorption maximum of xanthophyll is calculated, characterized in that in addition to the measurement of the reflection light from illuminated areas of the fundus, the fundus is only partially illuminated and the intensity of the light is measured as stray light from a non-illuminated area of the fundus, that of each pixel of the light from the illuminated fundus that in the non-illuminated area of the fundus the measured stray light is subtracted and that the compensation function is corrected by the respective stray light component calculated from selected areas of the fundus outside the macula. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als unbeleuchteter Bereich des Augenhintergrundes der Makulabereich gewählt wird, in welchem die optische Dichte des Makulapigments Xanthophyll bestimmt werden soll.Method according to claim 1, characterized in that that as unlighted area of the fundus the macular area is chosen, in which the optical density of the macular pigment Xanthophyll should be determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Augenhintergrund zur Messung des Störlichtes ringförmig beleuchtet wird.Method according to claim 1, characterized in that that the ocular fundus for measuring the stray light is annular is illuminated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem gemessenen Störlicht ein Mittelwert gebildet wird und dass dieser Störlichtmittelwert vom Licht jeden Bildpunktes aus dem beleuchteten Augenhintergrund subtrahiert wird.Method according to claim 1, characterized in that that an average value is formed from the measured stray light and that this stray light average of the light is every Subtotal is subtracted from the illuminated eye background. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Beleuchtung des Augenhintergrundes zur Erfassung des Störlichts mit einem Sicherheitsabstand zum Makulabereich erfolgt, um bei der Störlichtmessung im unbeleuchteten Makulabereich die Messung von Reflexionslicht aus dem beleuchteten Augenhintergrund auszuschließen.Method according to claim 2, characterized in that that partial illumination of the fundus to capture of the disturbing light with a safety distance to the macular area takes place to the Störlichtmessung in unlit Macular area the measurement of reflected light from the illuminated fundus excluded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der einfachen optischen Dichte des Xanthophylls nach der Beziehung
Figure 00110001
erfolgt, mit: IAk: Werte der korrigierten Ausgleichsfunktion, berechnet aus den Werten des Reflexionslichtes von Bereichen außerhalb der Makula, verringert um die Werte des Störlichtes, die von einem unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes bei teilweiser Beleuchtung des Augenhintergrundes erhalten wurden, und Imk: Werte des Reflexionslichtes im Makulabereich bei Beleuchtung auch des Makulabereichs, verringert um die Werte des Störlichtes, die von einem unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes bei teilweiser Beleuchtung des Augenhintergrundes erhalten wurden.A method according to claim 1, characterized in that the calculation of the simple optical density of xanthophyll according to the relationship
Figure 00110001
is taken with: I Ak : values of the corrected compensation function, calculated from the values of the reflection light of areas outside the macula, reduced by the values of the disturbance light, which were obtained from an unlighted area of the fundus with partial illumination of the fundus, and I mk : Values of reflection light in the macula area with lighting also of the macular area, reduced by the values of stray light obtained from an unlighted area of the fundus with partial illumination of the fundus. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Intensität des Lichts als Störlicht aus einem nicht beleuchteten Bereich des Augenhintergrunds in einem vorhergehenden oder nachfolgenden Schritt zur Messung des Reflexionslichtes aus beleuchteten Bereichen des Augenhintergrundes erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that measuring the intensity of the light as stray light from a non-illuminated area of the fundus in one preceding or subsequent step for measuring the reflection light from illuminated areas of the fundus. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Augenhintergrund zur Messung des Reflexionslichtes aus beleuchteten Bereichen des Augenhintergrunds nur teilweise beleuchtet wird und gleichzeitig die Intensität des Lichts als Störlicht aus einem nicht beleuchteten Bereich des Augenhintergrunds gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that that the ocular fundus for measuring the reflection light off illuminated areas of the fundus only partially illuminated and at the same time the intensity of the light as stray light measured from an unilluminated area of the fundus becomes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als unbeleuchteter Bereich des Augenhintergrundes ein kreisförmiger Bereich mit einem Durchmesser von 0,4 PD gewählt wird.Method according to claim 8, characterized in that that as an unlit area of the fundus a circular Range is selected with a diameter of 0.4 PD. Vorrichtung zur genauen reflektometrischen Bestimmung der optischen Dichte des Makulapigments Xanthophyll am Augenhintergrund mit einem Ophthalmoskop, beispielsweise einer Funduskamera, durch dessen Beleuchtungsstrahlengang (1) der Augenhintergrund (10) über eine erste Feldblende (FB1) vollständig beleuchtet wird und in dessen Messstrahlengang (2) für einen Detektor (13) eine zweite für das gesamte vom Auge remittierte Licht durchlässige Feldblende (FB2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Beleuchtungsstrahlengang (1) des Ophthalmoskops eine einfügbare dritte Feldblende (FB3) vorgesehen ist, durch welche der beobachtbare Augenhintergrund (10) nur teilweise beleuchtet wird und dass im Messstrahlengang (2) des Ophthalmoskops eine einfügbare vierte Feldblende (FB4) vorgesehen ist, welche nur für das als Störlicht zu messende Licht aus dem unbeleuchteten Teil des Augenhintergrunds (10) durchlässig ist.Device for the precise reflectometric determination of the optical density of the macular pigment xanthophyll on the ocular fundus with an ophthalmoscope, for example a fundus camera, through the illumination beam path thereof ( 1 ) the fundus ( 10 ) completely over a first field stop (FB1) is lit and in whose measuring beam path ( 2 ) for a detector ( 13 ) a second light-transmissive field stop (FB2) which is permeable to the entire eye is arranged, characterized in that in the illumination beam path ( 1 ) of the ophthalmoscope, an insertable third field stop (FB3) is provided, through which the observable fundus ( 10 ) is only partially illuminated and that in the measuring beam path ( 2 ) of the ophthalmoscope an insertable fourth field stop (FB4) is provided which only for the light to be measured as stray light from the unlit part of the ocular fundus ( 10 ) is permeable. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Feldblende (FB3) so gestaltet ist, dass der unbeleuchtete Bereich des Augenhintergrundes (10) der Makulabereich ist und dass die vierte Feldblende (FB4) so ausgerichtet ist, dass sie nur für Licht aus dem unbeleuchteten Makulabereich durchlässig ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the third field stop (FB3) is designed so that the unlit area of the fundus ( 10 ) is the macular area and that the fourth field stop (FB4) is oriented so that it is transparent only to light from the unlit macular area. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Feldblende (FB3) das Beleuchtungsfeld am Augenhintergrund (10) zentrisch um die Makula mit einem Innendurchmesser von 1,2 PD und mit einem Außendurchmesser von 2,4 PD begrenzt und dass die vierte Feldblende (FB4) für Licht aus einem kreisförmigen, unbeleuchteten Bereich des Augenhintergrundes (10) mit dem Innendurchmesser von vorzugsweise 0,4 PD durchlässig ist.Device according to Claim 10, characterized in that the third field stop (FB3) illuminates the field of illumination ( 10 ) centrally around the macula having an inner diameter of 1.2 PD and an outer diameter of 2.4 PD and that the fourth field stop (FB4) for light from a circular, non-illuminated area of the fundus ( 10 ) is permeable to the inner diameter of preferably 0.4 PD. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte Feldblende (FB3, FB4) jeweils in den Beleuchtungs- bzw. Messstrahlengang (1, 2) einschwenkbar angeordnet sind.Apparatus according to claim 10, characterized in that the third and fourth field stop (FB3, FB4) in each case in the illumination or measuring beam path ( 1 . 2 ) are arranged einschwenkbar. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und vierte Feldblende (FB2, FB4) als eine einzige Blende mit veränderbarem freien Durchmesser ausgeführt sind.Device according to claim 10, characterized in that that the second and fourth field stops (FB2, FB4) as a single Aperture with variable free diameter are. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Feldblende (FB3) so gestaltet ist, dass sie kreisförmig nur den Makulabereich des Augenhintergrundes (10) abschattet.Apparatus according to claim 10, characterized in that the third field stop (FB3) is designed so that it circular only the macular area of the fundus ( 10 ) shaded. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldblende (FB1) im Beleuchtungsstrahlengang (1) des Ophthalmoskops so gestaltet ist, dass ein Teil des beobachtbaren Augenhintergrundes (10) nicht beleuchtet wird und dass die Feldblende (FB2) so gestaltet ist, dass durch diese sowohl das remittierte Licht des beleuchteten als auch des unbeleuchteten Augenhintergrundes (10) zum Detektor (13) gelangt.Apparatus according to claim 10, characterized in that the field stop (FB1) in the illumination beam path ( 1 ) of the ophthalmoscope is designed such that a part of the observable ocular fundus ( 10 ) is not illuminated and that the field stop (FB2) is designed so that through this both the remitted light of the illuminated and the unlit fundus ( 10 ) to the detector ( 13 ).
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