求助：眼科光学问题

acup_tea

我是学医的，因为专业是眼科，因此对光学也略有涉足，在这里有几个问题讨教:
1.关于眼科手术显微镜的光学原理和参数计算不知有没有什么学习的资料？
2.我们假设在手术显微镜的物镜和它所观察的眼表面之间的某处放置一部分透光的物体，我们通过显微镜的光源将物体投射到眼表面的角膜（是一个具有既反射又折射的光学表面），我想知道的是该物体经眼表面反射的象再通过显微镜观察应该位于哪里，如何计算？？

[此贴子已经被范范而谈于2006-3-28 22:32:22编辑过]

xiaoniu

呵呵，这么专业的问题，该去查查这方面专门的资料。

新手小李

1。专门的关于眼科手术显微镜的光学原理和参数计算的资料应该很少，你去查查眼科器械的书吧；

2。角膜的反射一般比较弱的，而且本身也不规则，应该很难形成反射像

新手小李

[Point=200][转贴]眼科手术显微镜

　　1922年由Carl Zeiss与Holmgren研制出世界上第1台双目手术显微镜以来，许多国家和地区相继制造出不同型手术显微镜和手术放大镜。手术显微镜在临床上的应用，使眼科手术适应症得以扩大，并提高了手术的安全性和成功率。

眼科手术显微镜的基本结构
1） 主要结构
　　眼科手术显微镜主要由光学系统（如主镜、助手镜、物镜及其变倍放大系统）、照明系统、调节系统及支架（如落地式、悬吊式、挂壁式及台式支架）系统构成。双目镜通过直式、斜式和可变式3种连接方式与主体相连。双目镜较短，以缩短手术者眼与被手术眼之间的距离。双目镜可调节矫正手术屈光不正及瞳距。物镜为单镜头，决定显微镜与被手术眼之间的空间。作眼科显微手术时，物镜焦距应在150~200 mm之间。
2） 助手镜
　　此目镜可直接安装在手术显微镜的主体上，与主镜光路相通或单独安装，放大倍率固定不变或随手术者的需要调节。
3） 照明系统
　　照明装置一般为冷光源同轴照明、斜照明及斜裂隙照明，均安装在显微镜主体上。
4） 显微镜支架和调节装置
　　手术显微镜支架有4种基本类型：①悬吊式支架，支架悬吊并固定在天花板上，回旋余地大，节省空间，无电源线干扰；②立式（落地式）支架，最常用，其底座装有滑轮能移动；③台式支架，可将其放置在手术台旁使用；④壁挂式支架，悬挂在墙壁上，以避免占用地面空间。
　　调节装置一般利用脚踏控制板、手动或液压的机械方式进行调节，现大多采用脚踏控制板连续或分级变倍、升降及X-Y轴方向移动调节。
5） 附件设备
　　包括示教镜、照相机、录像机、摄影机、电视机接口和角膜曲率测定装置等。

眼科手术显微镜的主要性能
1） 目镜图像的重合一致
　　手术显微镜各目镜中图像应当重合一致。其中主要是双目实体显微镜，手术者两眼所见图像的重合性要好。检测办法：用显微镜中的1对目镜的任何1个，将其视度调节在0位上，以单眼观察。在物象位置上，放一张划有“十字线”的白纸，调整后使“十字线”达至最清晰。移动白纸将“十字线”的交叉点位于目镜视场中心。在“十字线”与视场边缘的4个交接处，划4条线，再观察另一目镜应位于同一位置，双眼同时观察时，则应完全重合。
2） 照明与清晰度
　　照明应聚光良好均一，照明区与显微镜的视场需重合一致。光源的物理性能应适应手术的需要，在较长手术期间，光源不应使创面受到损伤。应具备同轴照明，因同轴照明不仅可在手术时排除阴影，而且可利用眼底反光来辨别其他微小物体。照明光线的亮度必须充足，至少要清晰地分辨出11-0线，以及缝合后线的状况。尤其是需要高倍放大的情况下，更需要较强的光线。目前大多采用冷光源和光导纤维来实现较强的亮度。
　　手术显微镜照明方式有两种：①内光源——光源组合于显微镜内，照射方向与显微镜同轴，适用于深部组织的照明。②外光源——光源位于显微镜外，分为同轴和不同轴照明系统两种。为了使物体面具有足够的照明度，光源大多采用卤素灯或将光导纤维引入显微镜中，并通过物镜射向术野。某些手术显微镜同时具有内外两种照明系统，以及带有裂隙灯显微镜的照明系统。高质量的眼科手术显微镜具有完全同轴的光源。
3） 适度的景深范围
　　手术显微镜要求对术中较浅或较深部位均能观察清楚，立体感强。在深浅范围不大的情况下操作，不需要调整焦距。因此，对手术显微镜应有一定范围的景深要求。
　　主镜与显微镜主体呈45°，而助手镜与显微镜主体呈30°。调整显微镜焦距时，应使目镜视场中心处最清晰为止。
4） 放大倍率的调整
　　作眼科显微手术时，术中不同阶段或不同部位需不同的放大倍率。因此，最好选择能够连续变倍的显微镜。若能用脚踏控制板迅速放大或缩小倍率，既可节省时间，又能方便手术操作。要求放大倍率不低于5倍。
5） 手术视野（简称术野）
　　手术显微镜应有较宽的视野。在4~6倍（X）下，视野范围为35~50 mm。这样大的镜下视野，在缝线结扎时尤为重要。手术显微镜放大倍数越大，术野将相应地缩小。
6） 工作空间与操作距离
　　手术显微镜应符合工效学要求。物镜与术野的空间距离主要依赖于物镜焦距的长短。工作空间低于150 mm时，手术器械易触碰到显微镜；高于200 mm时，使身材矮小的手术者操作不舒适。手术者的眼离术野的距离一般为350~400 mm。合适的工作距离，使手术者舒适而不易疲劳，能较长时间连续地工作。
7） 显微镜的移动和调焦
　　手术中，可通过脚踏控制板使手术显微镜升降，以调整焦距。手术显微镜附设X-Y轴移动装置，可做前后或左右移动。
8） 控制系统
　　手术显微镜的控制操纵系统最好是全自动化。显微镜在升降、微调、变倍或移位时，应稳定可靠、无噪声和不震动。
9） 机械连接
　　由于手术显微镜是由多部件连接而成，因此要求它的底座、立柱、横臂及各活动连接处应坚固稳定，调节灵敏。当横臂在升降时，显微镜应无颤动感。整机推移轻便，锁定装置可靠。

手术显微镜的维护检查
　　1） 手术结束后，应切断手术显微镜电源，将显微镜擦拭干净，横臂收拢，旋紧制动手轮，底座的刹车锁定，用专用布套或布单覆罩。然后，将其置于清洁干燥的储藏室或手术室内不易被碰撞处。手术室或储藏室内必须设有空气除湿设备。
　　2） 显微镜的光学零件易生霉、生雾和脱胶。因此，要避开高温、潮湿、温度骤变和含有酸碱腐蚀性气体环境。整机存放应离墙1 m。室内湿度不应超过60％~65％。有些型号的眼科手术显微镜在光学部件中安放了防霉装置以确保在规定的时间内起到防霉杀菌的作用。如澳大利亚视强公司（Scan Optics）的眼科手术显微镜。
　　3） 光学镜片表面若沾有手印、污斑或其他污染时，禁忌用手、纱布或其他粗糙布料擦拭镜头。应用脱脂棉花蘸95％酒精（或无水乙醇）和乙醚混合液（1:4~1:1，气温偏低时乙醚比例可增大），轻轻擦拭镜头。
　　4） 显微镜的镜头在每次用完后，尤其是梅雨季节，应将其从支架上拆下，放入专用镜箱内，内置硅胶干燥剂，存放于阴凉干燥处。
　　5） 采用冷光源和光导纤维者，对光导纤维应注意保护。光导纤维光束是一束数万根玻璃纤维丝组成的光缆，刚柔适宜，但不能用过大的力量拉伸；弯曲时，弧度不宜过小，更不要压上重物，以免折断或压断玻璃纤维丝，影响照明度。
　　6） 各机械调节活动部分，应定期进行保养。[/Point]

hx0999

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acup_tea

呵呵，多谢各位兄弟姐妹！！
  因为自己是眼科专业的，所以对手术显微镜的性能和操作也所了解，角膜的反射的确比较弱，但在特定的手术显微镜下，使用特殊的仪器还是可以看到反射象的。
  不知道各位有没有听说过placido盘，就是用于观察角膜的反射象的仪器。我也参考过关于这类仪器的文章，但是文章主要是眼科医生写的，所以对光学方面的解释太少，而我现在做的课题刚好涉及到这个领域，对我这个医科出生的人来说物理光学这块实在太难了，而且关键是我甚至不知道要看什么书解决这个问题，所以郁闷啊！！！呵呵，望各位兄弟们向我推荐一些相关的书籍或资料吧！！！急啊！！！

新手小李

“ Placido盘由Antonio Placido于1882年设计并首先开始应用于临床，目前仍被临床广泛应用的定性检测角膜曲率是否正常的方法，Placido盘是由一系列黑白相间的同心圆组成,中央有一小孔供医师检查，观察被检查者角膜的反射影像。正常角膜此影像呈同心圆形,且各个环之间的距离相隔规则。如角膜表面呈卵圆形或散光，从小孔可见角膜表面影像呈卵圆形，环与环之间的距离不规则，在曲率较小径线，环与环之间相距较近，在扁平径线则相距较远。在圆锥角膜，由于角膜曲率较小处常位于下方，因而角膜表面影像呈梨形。如角膜为不规则散光，则角膜影像呈不规则形。Placido盘只能粗略地定性描述角膜表面的形态，对某些角膜病，如进展期圆锥角膜、高度规则及不规则散光，无疑具有十分有意义的诊断价值。但Placido盘对角膜表面微小的变化则难于发现，而且不能完整的对角膜进行描述，因而在临床应用中受到一定的限制。”



应该是这个东西吧？
我没接触过这个，胡乱猜测下，仅供参考。
对于你的问题“我们假设在手术显微镜的物镜和它所观察的眼表面之间的某处放置一部分透光的物体，我们通过显微镜的光源将物体投射到眼表面的角膜（是一个具有既反射又折射的光学表面），我想知道的是该物体经眼表面反射的象再通过显微镜观察应该位于哪里，如何计算？？ ”


                                                                                                                                      Placido盘不是透明的，而且采用的是对比度最高的黑白条纹。首先“部分透光的物体”如果用分划板，应该做不成Placido盘这种弧型；其次如果上面的问题解决了，你要在显微镜很强的照明反射背景光下观察相对很弱的反射像应该比较难。
当然如果你已经有办法成像了，那么就简单了。你只要把显微镜的工作距离改成原始工作距离再加上“部分透光的物体”到角膜的距离就可以了。

[此贴子已经被作者于2005-11-8 22:57:02编辑过]

hx0999

太专业的，我就不懂了，还是要顶～～

新手小李

呵呵，真是巧啊，今天上班就看到了Placido盘的实物

我上面的猜测有错误，Placido盘本身是用透光材料（塑料？）做的。一直没想到可以用塑料压制

又仔细看了楼主的帖子，应该涉及不到物理光学吧？仅仅是要知道成像位置的话随便找本《应用光学》看看就可以了

中华卫星

讨论的挺热闹，不过我是做裂隙灯显微镜光学设计的。

新手小李

上海也有做裂隙灯显微镜的吗？

新公司？

xyqy

[B]以下是引用[I]新手小李[/I]在2005-11-9 9:43:00的发言：[/B][BR]

呵呵，真是巧啊，今天上班就看到了Placido盘的实物

我上面的猜测有错误，Placido盘本身是用透光材料（塑料？）做的。一直没想到可以用塑料压制

又仔细看了楼主的帖子，应该涉及不到物理光学吧？仅仅是要知道成像位置的话随便找本《应用光学》看看就可以了

小李的回答确实够专业，狂顶之。