裂隙燈顯微鏡的發(fā)展及其在視光學(xué)中的應(yīng)用

【作 者】亓昊慧

金陵科技學(xué)院視光工程系，南京市，211169

0 引言

裂隙燈顯微鏡(Slit-lamp Microscope)，簡稱裂隙燈(Slit-lamp)，是眼科常用的重要的檢查診斷儀器。裂隙燈通過雙目觀察，具有高倍放大的功能，可以觀察眼前節(jié)結(jié)構(gòu)，配合使用前置鏡、三面鏡等還可以進行眼后段檢查。裂隙燈的基本工作原理是：將具有高亮度的裂隙光帶，成一定角度照射到眼的被檢部位，獲得活體組織的光學(xué)切片，通過雙目顯微鏡觀察被檢部位的細節(jié)。我國的裂隙燈生產(chǎn)自從1967年上海醫(yī)用光學(xué)儀器廠和蘇州醫(yī)療器械廠開創(chuàng)了裂隙燈國產(chǎn)化的先河以來，裂隙燈作為一個醫(yī)療產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)量、出口和技術(shù)革新方面得到快速的發(fā)展。

1 裂隙燈顯微鏡的起源與發(fā)展現(xiàn)狀

1911年，瑞典人Allver Cullstrand發(fā)明并創(chuàng)制了裂隙燈顯微鏡。1916年，Henker將裂隙燈與角膜顯微鏡裝在桌上，兩者合并應(yīng)用，構(gòu)成了現(xiàn)代裂隙燈顯微鏡的雛形。1920年Vogt采用碳弧燈作為光源并不斷對照明系統(tǒng)、顯微鏡系統(tǒng)和頭架等結(jié)構(gòu)進行改進，并使放大倍率可調(diào)，儀器使用更加靈活。1938年，裂隙燈顯微鏡有了定型產(chǎn)品，逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床。1942年，出現(xiàn)簡化獸用裂隙燈。1950年，裂隙燈顯微鏡開始批量生產(chǎn)，在醫(yī)學(xué)臨床上被廣泛應(yīng)用。1953年，裂隙燈顯微鏡開始在獸醫(yī)眼科中用于應(yīng)用研究。德國于1950年開始成批量生產(chǎn)裂隙燈，其技術(shù)也一直處于先進領(lǐng)域，1958年瑞士900型裂隙燈采用優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計開始批量生產(chǎn)；位于亞洲的日本也在裂隙燈的研制和生產(chǎn)中具有很好的聲譽。

我國于1950年開始研制裂隙燈，并在1967年于上海醫(yī)用光學(xué)儀器廠率先試制成功。同年蘇州醫(yī)療器械廠（蘇州六六視覺的前身）成功地設(shè)計制造出了裂隙燈，并且成為中國裂隙燈的主要生產(chǎn)廠家，國產(chǎn)的裂隙燈得以廣泛的應(yīng)用。1965年，Littamm制成了照相裂隙燈顯微鏡，使它又成為記錄、攝影的儀器。蘇州醫(yī)療器械廠也在同一時期推出使用膠卷的照相裂隙燈，但是膠卷的沖洗技術(shù)在眼科乃至醫(yī)院范圍內(nèi)不便掌握，其出片時間嚴重滯后，制約了膠卷照相裂隙燈的發(fā)展。

從七十年代以后，照相裂隙燈顯微鏡又有了迅速的發(fā)展。裂隙燈在數(shù)碼照相技術(shù)飛速發(fā)展的帶動下，多款性能優(yōu)良的照相裂隙燈不斷研制并投入生產(chǎn)。高清的數(shù)碼成像對于眼部結(jié)構(gòu)細節(jié)的拍攝，使得我們可以獲得更有價值的臨床資料。其中德國蔡司公司以光學(xué)儀器著稱，開發(fā)并生產(chǎn)的具有變焦距鏡頭的SL-40型裂隙燈，可獲得眼球多部位的高清晰照片。海德堡推出的帶有錄像回放功能的新型裂隙燈產(chǎn)品BM-900，能拍攝從(0.2～8)mm大小的眼球各部位數(shù)碼照片?？?60o旋轉(zhuǎn)的裂隙燈產(chǎn)品SL-DCT，能拍攝到青光眼眼球病變細節(jié)的高清晰數(shù)碼照片，其獨特設(shè)計的掃描裂隙技術(shù)可最大限度減少燈光的散射，從而可確保獲得高質(zhì)量相片。日本拓普公司研制成的“SL-D7型”數(shù)碼裂隙燈采用特殊濾光鏡片和獨特的背光閃光燈技術(shù)，可拍攝到角膜微小病變的高清晰圖像的數(shù)碼照片。此外，還配了具有放大效果的熒光成像零件，可拍攝到對比度極佳的眼球各部位的數(shù)碼照片。以美國Ellex醫(yī)療器械公司為代表研制的“30XL激光裂隙燈”，在診斷眼病的同時還可兼用于治療白內(nèi)障和青光眼燈常見眼病，屬于是“診斷兼治療型”新穎復(fù)合型眼科器械產(chǎn)品。許多業(yè)內(nèi)人士認為，該產(chǎn)品代表了裂隙燈技術(shù)的未來發(fā)展新方向[1]。

由此可見，隨著計算機科技與激光技術(shù)的興起，裂隙燈的發(fā)展從單純的光學(xué)和機械進入一個集光、機、電及計算機于一體的全新的數(shù)字化時代，數(shù)字化裂隙燈及圖像信息處理系統(tǒng)不斷發(fā)展，對裂隙燈所采集的圖像的顯示、處理、分析能力不斷增加，為眼科及視光學(xué)的診療水平不斷提高起到了積極的促進作用。

2 裂隙燈顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)和光學(xué)原理

2.1 裂隙燈的基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的裂隙燈顯微鏡由照明系統(tǒng)、雙目立體顯微鏡（觀察系統(tǒng)）、頭架系統(tǒng)、運動滑臺系統(tǒng)及工作臺（底座）組成。從結(jié)構(gòu)上有臺式、手提式和袖珍式等。臺式又根據(jù)不同的活動方式分數(shù)種。數(shù)碼裂隙燈的主要結(jié)構(gòu)為照明系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的裂隙燈顯微鏡相比，其主要原理是相似的，但數(shù)碼裂隙燈顯微鏡具有對圖片編輯、存檔、錄像等功能。數(shù)碼裂隙燈采用透鏡進行聚焦，獲得高亮度的平行光，再通過可調(diào)寬度的裂隙形成裂隙光線，經(jīng)由反射鏡改變方向，在水平面內(nèi)射入被檢查的目標(biāo)眼，檢查者通過顯微鏡觀察裂隙光線經(jīng)過人眼所形成的圖像，圖像經(jīng)過物鏡和目鏡逐級放大。利用CCD視頻采集系統(tǒng)，使裂隙燈圖像能夠被計算機采集[2]。

裂隙燈顯微鏡的光學(xué)原理是集中光線的充分利用。首先由裂隙照明系統(tǒng)投射出一個裂隙像，此時照亮被檢眼，同時將眼球被聚焦部位作一光切面，檢查者通過雙目立體顯微鏡來觀察該光切面內(nèi)組織的病變情況。并且通過旋轉(zhuǎn)裂隙系統(tǒng)對眼球做不同的光切面，可判斷眼內(nèi)各層次組織的病變情況[3]。在臨床檢查中，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)出一定形狀、一定顏色的裂隙像，投射到被檢眼需查處，在運動滑臺系統(tǒng)和頭架系統(tǒng)的配合下，檢查者可通過雙目立體顯微鏡清楚地觀察此處的情況。附加前置鏡、接觸鏡、前房角鏡、三面鏡，還可檢查前房角、玻璃體和眼底。再配備前房深度計、壓平眼壓計、照相機等，其用途更為廣泛。

2.2 裂隙燈的基本原理

裂隙燈將具有高亮度的裂隙光帶，持一定角度照人眼的被檢部位，獲得活體透明組織的光學(xué)切片；通過雙目立體顯微鏡進行觀察，就可以看清被檢組織的細節(jié)，原因主要因為光學(xué)切片所包含的超顯微質(zhì)點（就是那些小于顯微鏡分辨極限的微小質(zhì)點）產(chǎn)生了散射效應(yīng)。顯微系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的機械連接采用共焦共軸系統(tǒng)。共焦：裂隙系統(tǒng)和顯微系統(tǒng)對定焦面調(diào)焦。共軸：即無論裂隙臂或顯微臂如何轉(zhuǎn)動，顯微鏡中觀察的裂隙不會動（或在二臂成大角度時有輕微變形和移動）。

傳統(tǒng)及數(shù)碼裂隙燈顯微鏡的照明系統(tǒng)均為柯拉照明[4]。其基本工作原理如圖1所示，光源1經(jīng)過聚光鏡2會聚照亮了裂隙3、由3投射出一裂隙像，經(jīng)撥盤4、5和投射物鏡6、反射鏡7后成像于被檢眼8需查部位，形成一明亮的光切面，檢查者通過雙目立體顯微鏡（目鏡）觀察此部位的組織情況。為了便于檢查時的操作，裂隙燈顯微鏡總放大倍率可通過增加物鏡倍率來實現(xiàn)不同的倍率梯度，也可以替換目鏡倍率來實現(xiàn)增加倍率。如物鏡放大倍率M1為1.6×，目鏡放大倍率M2為10×，總放大倍率M即為16×。

圖1 裂隙燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of the optical structure of slit lamp

圖中1為光源，采用高亮度鹵素?zé)?，保證了裂隙像的明亮；2為聚光鏡，采用一組凸透鏡組合而成，保證了光線亮度的集中和像質(zhì)的純凈；3為裂隙縫，由兩個平直刀組成，通過兩個刀口的平移可調(diào)節(jié)裂隙寬度，調(diào)節(jié)范圍為(0～12)mm，且可繞光軸做360°旋轉(zhuǎn)；撥盤4上有數(shù)個孔，直徑分別為(0.2、1、4、6、8、12)mm；撥盤5上放置鈷藍片、綠色濾光片各一個，且有一個空檔，直徑均為12 mm。調(diào)節(jié)3可控制裂隙像的寬窄，調(diào)節(jié)4可控制裂隙像的高度，3、4配合可得到一定寬度、一定高度的裂隙像。為了使裂隙圖像清晰，將裂隙像1:5縮小在被檢眼處，由于裂隙像最高為12 mm，故投到被檢眼的最高裂隙像為8 mm，恰為暗室中瞳孔自然擴大的直徑值，使光線充分進入眼內(nèi)；調(diào)節(jié)5選擇濾片是做特殊檢查用。例如，將鈷藍片旋入光路，這時光路中傳遞出去的裂隙光為藍色短波光線，可用于觀察熒光素鈉染色結(jié)果[5]。

數(shù)碼裂隙燈在顯微鏡的基礎(chǔ)上設(shè)計攝像接口，連接一個光學(xué)適配器，將圖像導(dǎo)入CCD攝像頭，再將視頻信息傳遞給計算機終端成像并儲存。

3 裂隙燈顯微鏡在視光學(xué)中的應(yīng)用

裂隙燈作為常規(guī)的眼科檢查儀器設(shè)備，具有測量、記錄和治療的功能，在眼科臨床中的應(yīng)用得到廣大眼科工作者的認可。無論是傳統(tǒng)的裂隙燈還是數(shù)碼裂隙燈均廣泛的應(yīng)用于眼科及視光學(xué)領(lǐng)域。裂隙燈檢查時需在暗室內(nèi)進行。臨床上可以用它來觀察眼瞼、睫毛、結(jié)膜、角膜、鞏膜、虹膜、房水、晶狀體和玻璃體前部的細微結(jié)構(gòu)，若加上輔助鏡片可觀看到前房角、玻璃體和眼底，亦可看到眼底周邊部及鋸齒緣。在視光學(xué)的檢查中，除了常規(guī)的眼部檢查，軟性、硬性角膜接觸鏡的規(guī)范驗配，角膜塑形鏡的規(guī)范驗配等應(yīng)用也是專業(yè)視光從業(yè)人員必備的技能。

3.1 裂隙燈顯微鏡的特殊投照檢測方法的基本應(yīng)用

(1)利用彌散照明法進行眼前段整體觀察，裂隙光與顯微鏡觀察視線夾角約45°，裂隙寬度完全打開，用彌漫濾片或毛玻璃片減少光線刺激，寬照明且光線均勻。放大率可從低到高。觀察眼瞼、睫毛、結(jié)膜、角膜、鞏膜、虹膜和瞳孔。

(2)利用直接照明法進行角膜層次、晶狀體和前房檢查，用不同的光源寬度可以得到光學(xué)切面、平行六面體和圓錐光束，放大倍率為低至中高。光學(xué)切面采用狹窄聚焦的裂隙觀察角膜弧度、厚度以及深度的變化，也可以在角膜的3點或9點鐘位置，使照明與觀察視線成60o角（與角膜表面垂直），比較角膜厚度與前房深度；平行六面體采用較寬裂隙光觀察角膜基質(zhì)、上皮破裂、接觸鏡鏡片表面和內(nèi)皮，用中等放大倍率觀察點狀角膜炎，高放大倍率觀察角膜基質(zhì)的神經(jīng)纖維；圓錐光束用小而明亮的圓形光束，高倍率放大觀察前房閃光和細胞等。

(3)利用間接照明法觀察角膜上皮等，投射光線與觀察視線夾角(45～60)o，裂隙寬度(0.2～1.5)mm，放大程度低至高倍，投照亮度低至中度。將裂隙光投射到顯微鏡焦點的一旁，借助組織內(nèi)的分散和折射的光線照亮角膜觀察目標(biāo)，觀察角膜上皮微囊、微泡等。用于觀察虹膜病理，上皮營養(yǎng)不良，上皮糜爛，空泡，瞳孔括約肌等。需要注意的是，做間接投照檢測，裂隙燈的投照系統(tǒng)需具備向顳側(cè)微旋的功能[6-7]。

(4)后部照明法可分為直接法和間接法。此法可檢查角膜上皮水腫、微囊、空泡，角膜后壁沉著物、角膜深層異物、角膜新生血管、角膜血管翳、晶狀體的細小空泡與混濁、鏡片表面膠狀沉積物等[8]。將中等寬度的裂隙光以(45～60)o投射于顯微鏡焦點的側(cè)后方的虹膜上，利用虹膜組織發(fā)出的彌散反光從背面照亮角膜觀察目標(biāo)。投射光線與觀察視線的夾角以及裂隙寬度根據(jù)需要進行調(diào)整，放大倍率中至高倍，投照亮度低至中度。直接觀察法為彌散反光從背面照亮的角膜觀察目標(biāo)，如以照亮的虹膜為背景，用于觀察角膜新生血管、角膜異物；間接觀察法為觀察裂隙光照亮的部位與彌散反光從背面照亮的部位之間的目標(biāo)，如以照亮的虹膜旁的暗區(qū)為背景，利用從背面照亮的角膜發(fā)出的彌散光觀察角膜浸潤、角膜基質(zhì)層的水腫皺紋和鏡片表面的沉淀物等。

(5)利用鏡面反射照明法觀察角膜后彈力層、內(nèi)皮細胞及淚膜等，觀察視線和投射光線與矢狀面的夾角相等，二者夾角約為60o。通常鏡面反射多為單眼觀察。將顯微鏡的觀察焦點調(diào)整到角膜的內(nèi)皮層，可以觀察到角膜后彈力層界面的反射光和內(nèi)皮細胞層，可發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮空泡，及內(nèi)皮多形變等。裂隙寬度(1.5～2)mm，放大程度多為高倍，投照亮度中至高度。

(6)利用鞏膜緣分光法觀察角膜上皮及角膜異常等，利用大角度光源產(chǎn)生角膜內(nèi)部反射，光源照射角鞏膜緣區(qū)域，用于觀察角膜中心混濁，局部上皮水腫，角膜疤痕，角膜異物。投照光為中等寬度，亮度為中至高度。

3.2 裂隙燈濾光片等的應(yīng)用

裂隙燈中濾光片在臨床檢查中具有重要的作用。濾光片主要有鈷藍色、無赤光（綠色）。還可以增加黃色濾光片，黃色濾色片可以增強角膜表面不規(guī)則染色的觀察效果，結(jié)合鈷藍色濾色片可以觀察熒光素染色后眼表的結(jié)構(gòu)特點，便于觀察角膜熒光圖和評估各類型角膜接觸鏡的配適。但同時濾色片也會使熒光素顯示水平降低。過濾照明一般應(yīng)用于淚膜檢查，眼表染色檢查角膜上皮完整度，結(jié)膜光滑度，硬性角膜接觸鏡、角膜塑形鏡的鏡片配適評估。綠色濾色片多用于觀察血管等。

3.3 應(yīng)用裂隙燈顯微鏡對配戴角膜接觸鏡者進行檢查

(1)在隱形眼配戴前對配鏡者做特殊檢查。主要包括眼表淚膜與淚液的檢查?？赏ㄟ^裂隙燈進行淚膜破裂時間檢查，觀察下瞼緣淚液高度，進行淚膜脂質(zhì)層檢測，觀察淚液表面的脂質(zhì)層彩色條紋圖案、碎片數(shù)量等，玫紅染色發(fā)現(xiàn)上皮及結(jié)膜細胞情況等。

(2)在裂隙燈目鏡上可以帶有刻度，用于角膜接觸鏡配適的定量評價，有利于眼睛參數(shù)的精確測量。在隱形眼鏡配戴前，用帶刻度的裂隙燈顯微鏡測量配戴者角膜直徑的大小，作為選擇鏡片直徑的依據(jù)。通常鏡片直徑應(yīng)較角膜直徑略大，但也不可過大。

(3)在隱形眼鏡配戴后進行鏡片配適的評估。主要包括：角膜覆蓋程度的檢查、鏡片中心定位、眨眼時鏡片的移動度、“上推試驗”時鏡片的松緊度[9]。

(4)對隱形眼鏡的表面做質(zhì)量檢查。目前使用裂隙燈顯微鏡觀察鏡片主要判斷：鏡片表面的光滑度和鏡片的完整性、鏡片材料的純凈度和聚合質(zhì)量、陳舊鏡片表面的劃痕、磨損和分辨鏡片表面沉淀物的類型、顏色和形態(tài)。

3.4 數(shù)碼裂隙燈在視光學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢

在視光學(xué)應(yīng)用中，數(shù)碼裂隙燈的作用于眼科檢查同樣起到了至關(guān)重要的作用：一方面，照相尤其是圖像采集裂隙燈系統(tǒng)能夠做到對患者的眼部檢查畫面進行捕捉和固定，高分辨率的數(shù)碼成像技術(shù)、可變焦的鏡頭以及濾光鏡片的不斷研制和應(yīng)用，使對于眼部結(jié)構(gòu)的觀察更加細微、直觀，方便對患者進行解釋，同時，操作者可以對圖片進行存檔、編輯、錄像，避免了重要資料的丟失，為患者的下一步進行復(fù)診，特別是關(guān)于軟性、硬性角膜接觸鏡及角膜塑形鏡的配后復(fù)查進行前后對照提供了重要的依據(jù)。另一方面，對于一些臨床診治和驗配過程中的疑難案例，醫(yī)生和視光師之間還可將采集到的資料進行遠程會診，大大提高了疾病的診治效率。第三方面，在視光學(xué)教學(xué)中，數(shù)碼裂隙燈實時圖像采集和傳輸對眼科及視光學(xué)相關(guān)專業(yè)進行示范教學(xué)，可提高學(xué)生的實踐技能，成為教學(xué)的重要輔助。

綜上所述，在醫(yī)學(xué)電子科技和計算機科技的不斷發(fā)展下，裂隙燈顯微鏡技術(shù)實現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展，但其基本的檢查方法是不變的。不同的檢查方法適用于不同的需求，只有了解和掌握每種方法的適用范圍和技巧，在實際檢查應(yīng)用過程中，根據(jù)觀察需要，多種檢查法合并使用，以達到最佳的檢查效果。

[1]2012年中國裂隙燈行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展前景深度分析研究報告[R].中國報告大廳,2012.

[2]李海亮.基于裂隙燈掃描的角膜測量和三維重建技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué),2007.

[3]尹軍.照相裂隙燈顯微鏡的維護保養(yǎng)及故障維修[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2002,23(6): 72.

[4]呂帆.眼視光器械學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2011.

[5]亓昊慧.眼鏡驗光與加工職業(yè)技能實訓(xùn)教程[M].南京: 南京大學(xué)出版社,2012.

[6]齊備.裂隙燈顯微鏡的特殊投照檢測方法[J].中國眼鏡科技雜志,2008,1: 66-67.

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