ophthalmic

Занимательная офтальмология. [04] Прикладная фотография.

Почти всю мою сознательную жизнь меня тесным кольцом окружали (и продолжают окружать) люди, неравнодушные к фотографии. И пусть в нынешнем цифровом мире фотография давно перестала быть уделом профессионалов или редких любителей. Нынче всяк и каждый имеет возможность прослыть на стезе фотоискусства, заинстаграммив собственные ноги, тщательно пережеванную еду или удивительно красивую трещину на стене. Сегодня мы поговорим о прикладной фотографии. Прикладывать мы ее будем, понятное дело, к моей любимой офтальмологии. Сегодняшняя глава "Занимательной офтальмологии" посвящена офтальмофотографии.



Знаете ли вы, что глаз - это единственный орган нашего тела, сосудистая система которого может быть рассмотрена и изучена без хирургического вмешательства? Видели ли вы свою радужку вблизи? А роговицу? Чем же, как и зачем фотографируют наши глаза? Какие методы и технологии съемки применяют? Что можно увидеть на полученных снимках? Заинтриговал? Ну тогда раскрывайте кат и читайте.



История применения фотографии в медицине неразрывно связана с развитием фотографии как таковой. Уже в середине 19-го века врачи фотографировали пациентов и их отдельные органы для каталогизации, регистрировались травмы, ранения, стадии операций, анатомические и патологические особенности. Открытие рентгеновского излучения перевернуло медицинскую фотографию с ног на голову. Зарегистрированные при помощи рентгенографии изображения скелета стали первым шагом в области медицинской визуализации недоступных невооруженному взгляду частей тела.
01.

В офтальмологии же фотография нашли очень важное применение - регистрация состояния различных сред глаз, диагностика и выявление патологий по снимкам. Давайте рассмотрим способы и виды визуализации различных тканей и частей глазного органа, а также средства, применяемые для этого.
02.


ЩЕЛЕВАЯ ЛАМПА
Итак, давайте познакомимся с щелевой лампой - одним из основных инструментов любого окулиста/офтальмолога. Щелевая лампа - это потрясающий диагностический инструмент, позволяющий доктору рассмотреть ваш глаз в многократном увеличении (от 6х до 40х). По сути мы имеем подвижный бинокулярный (для двух глаз) стереомикроскоп, совмещенный со специальной поворотной осветительной системой.

Вспоминаем материал из прошлых частей. Интересующие нас сегодня части глаза: прозрачная роговица, белая непрозрачная склера с ее сосудами, цветная радужка со светочувствительным зрачком, хрусталик, задний отрезок глаза (сетчатка). Каждый из этих элементов может быть рассмотрен через щелевую лампу, но чтобы увидеть отдельные структуры и ткани приходится слегка хитрить.

Я уже сказал, что в щелевой лампе есть направленный источник освещения - эта самая лампа, но почему тогда "щелевая"? Все просто. Прозрачную роговицу увидеть нелегко. Светить ей "в лоб" пучком света бессмысленно. А вот если посветить тонкой световой щелью и посмотреть на этот световой "срез" сбоку, то можно увидеть, как свет отразился от прозрачных структур роговицы. В осветительный блок щелевой лампы встроены диафрагмы и специальные жалюзи, позволяющие регулировать форму потока света от ровного круга до узкой щели, а саму щель еще можно при желании поворачивать на любой угол. Отсюда и имеем слово "щель" в названии инструмента.

Так что же можно увидеть в щелевую лампу? Очень много чего. Врач может рассмотреть повреждения и форму роговицы. Обратить внимание на состояние склеры и ее сосудов, рассмотреть воспаления век, ресниц, полюбоваться красивой радужкой. Можно оценить состояние хрусталика, а при помощи специальных линз также рассмотреть всю переднюю камеру глаза и глазное дно (сетчатку, зрительный нерв).
03.

Для регистрации всего увиденного нам нужна фотокамера. Многие щелевые лампы могут оснащаться специальными переходниками для крепления фотокамер. Существуют бюджетные варианты, когда изображение из окуляра лампы может быть перенаправлено в объектив обычной потребительской камеры. Есть даже специальные переходники для айфонов. Но это все несерьезно. Фотография должна быть профессиональной, поэтому самым правильным решением считается установка специальной системы призм и зеркал, которые по желанию оператора на долю секунду перенаправят весь световой поток из объектива щелевой лампы на сенсор фотокамеры, синхронизировав при этом открытие шторок для регистрации изображения. Такие системы обычно оснащаются DSLR-камерами и специальными блоками вспышек.

Так как глаз оператора гораздо более мощный инструмент, чем самая крутая фотокамера, он может различать гораздо больший диапазон яркостей при меньшей освещенности. Тут и приходится играться со вспышкой, уровнями чувствительности сенсора, дополнительными системами фонового освещения и т.п. Правильные щелевые системы все это умеют. Вопрос только в правильных операторах. Специализация офтальмофотографа достаточно востребована в крупных клиниках и специализированных центрах. Все как и в обычной фотографии - умение правильно выставить свет, выбрать угол съемки, ракурс, увеличение - залог качественной фотографии.
04.


РОГОВИЦА
Существует много техник съемки, которые предназначены для фотофиксации тех или иных участков глаза. Как я уже выше упоминал, можно осветить роговицу узкой щелью и посмотреть на эту щель чуть-чуть сбоку. Называется это оптическим срезом. Смотрите какая красивая и выпуклая у меня роговица.
05.

При должном увеличении можно даже рассмотреть отдельные клетки роговицы. Также можно прикинуть ее толщину (грубо, конечно), оценить топографию (характерные особенности поверхности) роговицы и т.п. На фото ниже приведен пример такой фотографии. Уж извините непрофессионала за лишние блики от зеркал щелевки, но от них никуда не деться. Главное, чтобы блики не перекрывали изображение. Что мы видим здесь? Тонкая щель (шириной 1-2 мм) направлена на глаз сбоку, в то время как камера сфокусирована на оптическом срезе роговицы с другой стороы. На заднем плане в расфокусе - карие глаза (радужка).
06.

Роговица представляет собой вогнуто-выпуклую линзу, которая делает две трети работы по преломлению света и направлению его на сетчатку. Анатомически роговица состоит из 5 слоев, которые, к сожалению, особо не рассмотришь через щелевку, но все же вот они:
1. передний эпителиальный слой - состоит из 5-6 слоев эпителиальных клеток. Это очень быстро регенерирующий слой, и потому позволяющий врачам безбоязненно резать его :). Регенерация поврежденных клеток происходит в течение 1-3 дней.
2. Боуменова мембрана - плотная оболочка, поддерживающая форму глаза и противодействующая внешним механическим воздействиям.
3. Строма - наиболее толстый слой, занимающий 90% всей толщины роговицы. Его мы и имеем возможность легко рассматривать. Состоит из коллагеновых волокон. Далее даю слово умных людям, ибо я такое изречь не смогу: "Коллагеновые фибриллы сконцентрированны в ламеллы или пластинки, расположенные параллельно наружной поверхности роговицы. Коллагеновые волокна погружены в прозрачную матрицу, содержащую сульфатированные глюкозаминогликаны. Остающиеся между ламеллами щели содержат бедные органеллами плоские фиброциты и богатое гиалуроновой кислотой связывающее вещество. Гиалуроновая кислота обуславливает содержание воды в роговице, чем в свою очередь объясняется ее прозрачность."
4. Десцеметова мембрана - скучная задняя пограничная мембрана. Ничего не знаю об этом.
5. Эндотелиальный слой - очень интересный слой клеток, о котором надо будет поговорить отдельно, обсуждая эндотелиальный микрсокоп. Вкратце - это один единственный слой шестиугольных клеток, которые вообще нифига не умеют регенерировать. Умершие или поврежденные клетки просто исчезают, а их место занимают соседи, расползаясь в форме и увеличиваясь в размере, что не есть хорошо. Этот очень важный слой качает всякие полезные вещества из внутриглазной жидкости в роговицу и обратно.
07.

При определенных условиях и максимальном увеличении иногда удается рассмотреть тот самый эндотелий роговицы и в щелевку, но лучше всего это делать при помощи других специальных инструментов.
08.

Мы же просто полюбуемся еще раз оптическим срезом роговицы моей коллеги, искрящимися и бликующими частицами на поверхности роговицы, а также глубокими градиентными переливами и текстурой ее коллагеновых фибрилл.
09.

Ну и закончим рассматривать роговицу слегка странным, но достаточно забавным латеральным видом (сбоку). Мне удалось поймать свет таким образом, что на этом снимке четко видна выпуклая форма роговицы. За тонкой "стенкой" роговицы находится передняя камера, наполненная внутриглазной жидкостью или водянистой влагой.
10.


ХРУСТАЛИК
Давайте теперь продвинемся чуть-чуть вглубь глаза и сфокусируемся на другом объекте - на хрусталике. Хрусталик - это уже двояковыпуклая линза, участвующая в преломлении и перенаправлении света на сетчатку. Он расположен позади радужной оболочки (к ней мы еще вернемся) и доступен нашему взору только благодаря светочувствительному отверстию - зрачку. Чем больше нам хочется увидеть хрусталик, чем больше света мы направляем в глаз, тем меньше становится зрачок, тем меньше видим мы хрусталик. Поэтому иногда приходится закапывать специальные анестетики в глаз, чтобы временно парализовать работу дилататоров - мышц ответственных за изменение размера зрачка. А на фото внизу мы просто светим узкой щелью в глаз и фокусируемся на поверхности хрусталика. Первая отраженная щель справа - это роговица, вторая щель проходит по радужной оболочке, а потом "ныряет" в зрачок и падает на хрусталик. Поверхность хрусталика неровная, шероховатая.
11.
12.

Можно открыть щель нараспашку (эдакий фонарик) и фигачить светом "в лоб" ну или слегка под углом. Это даст нам общую картинку глаза (при небольшом увеличении). Правильные щелевые лампы и камеры позволяют также играться диафрагмой, регулируя глубину резкости снимка. Здесь, к примеру, хорошо видно и поверхность хрусталика и радужку можно рассмотреть и даже роговица заметна. Хрусталик тоже выступит главным объектом одного из последующих выпусков, в котором мы поговорим о катаракте - возрастном заболевании, заключающемся в старении и помутнении хрусталика. Лечится это достаточно просто - удалением нафик мутного хрусталика и установкой нового искусственного. Да-да, многие и не догадываются, но миллионы людей по всему миру смотрят на этот самый мир через искусственную линзу, вставленную внутрь глаза.
13.

Интересный метод съемки - ретро-освещение. В этом случае свет направляется в глаз через зрачок на сетчатку, оттуда он отражается назад и освещает хрусталик изнутри. Чтобы больше света вернулось обратно, иногда необходимо принудительно расширить зрачок пациента, закапав специальный анестетик, не позволяющий зрачку суживаться. Таким образом обычно рассматривают патологии радужной оболочки, катарактальное состояние хрусталика, положение внутриглазных линз и т.п. Отраженный от богатой на сосуды сетчатки свет возвращается не белым, а красным, поэтому и изображение хрусталика принимает красный оттенок. Это называется красный рефлекс.
14.

Не вдаваясь в детали анатомического строения нашей главной глазной линзы, скажу, что ядро хрусталика состоит из всяких там волокон. Формирование хрусталиковых волокон происходит в течение всей жизни человека. Но в самом начале - при развитии эмбриона, когда формируется глаз и хрусталик в частности, эти волокна формируют так называемые швы в виде 9-12 лучевых звезд. В разных слоях хрусталика эти звездные швы упрощаются и грубеют, образуя два наиболее заметных Y-образных шва: передний прямой Y-шов, и задний обратный. Именно его можно наблюдать на картинке внизу. Видите значок Мерседеса? У вас такой тоже есть :)
Один из видов катаракты характеризуется помутнением ядра хрусталика как раз возле лучей этих Y-образных швов....
15.


РАДУЖКА
Переходим к наиболее фотогеничной части нашей статьи. Одним из наиболее визуально привлекательных (но малоинтересных с медицинской точки зрения) отделов нашего глаза (а может быть, и всего тела), безусловно, считается радужная оболочка. Ее очень интересно рассматривать, особенно при большом увеличении. В Сети можно найти множество необычайно красивых фотографий радужек. У меня нету пока возможности фотографировать всех подряд, когда вбреде в голову. Да и щелевка под рукой не всегда, поэтому демонстрирую то, что есть. Знакомьтесь, это моя родная и любимая радужка.
16.

Еще более зрелищно наша радужка выглядит в 3D. Для этого нам придется направить свет сбоку. Но, увы, из-за особенностей строения черепа, это не так уж легко сделать, поэтому можно воспользоваться небольшим трюком. Свет направляется сбоку не на радужку, а в самый угол глаза, где отражается от склеры и возвращается назад, освещая радужку почти изнутри и создавая эффект объемности и глубины.
Каждая радужка уникальна. Узоры, создаваемые ее волокнами безумно чарующи и неповторимы.
17.

Узор радужки очень сложен и вполне может использоваться для аутентификации в виду своей уникальности. Нынешние системы идентификации по радужной оболочке могут выявлять порядка 200 точек, с помощью которых обеспечивается высокая степень надежности аутентификации. Для сравнения, лучшие системы идентификации по отпечаткам пальцев используют 60-70 точек.
18.

Радужная оболочка по своей сути - это светонепроницаемая штора с круговым отверстием - зрачком. Круговая сфинктерная мышца регулирует закрытие зрачка, радиальные - открывают его. Цвет радужки определяется наличием пигмента, структурой волокон и кровеносных сосудов.
19.

Интересно, что синий цвет глаз не означает, что в радужке присутствует какой-то синий или голубой пигмент. При малой плотности волокон сетчатки и низком уровне содержания меланина (темного пигмента) свет рассеивается в коллагеновых волокнах стромы и мы видим голубой или синий оттенок. Все светлые глаза на фотографиях в данной статье принадлежат моему голубоглазому коллеге. Да, в обычной жизни его глаза светятся чистым голубым светом. При ближайшем же рассмотрении они практически белые. Кстати, практически все дети рождаются светлоглазыми, и только месяцам к 6-9 (когда меланин начинает накапливаться в радужке) приобретают свой цвет глаз. Подробнее про разные цвета глаз можно почитать в Википедии.
20.

На радужной оболочке, так же как и на других участках нашего тела, могут появляться веснушки и родинки. Все благодаря тому самому меланину, который может скапливаться на ограниченном участке, образуя заметное темное пятнышко.
21.

При написании этого текста я наткнулся на множество восхитительных мыслей насчет родинок на радужной оболочке. Не могу не поделиться с вами некоторыми из них:

Точка на радужной оболочке глаза - считается,что у человека есть проницательность и сила. Будьте осторожны в своих мыслях и словах. Вы способны "сглазить". Особенно чувствительны дети.

Это не родинка. Точки на радужке показатель хронической болезни.(см. иридодиагностика). Определенный сектор глаза отвечает за определенный орган.

Я конечно не знаю , что такое радужка, но по книге, если родинка расположена на внешнем углу глаза, это означает честность, прямоту, надёжность. этот человек нуждается в любви и восхищении.

Солнце метит людей ущербных своими знаками, на радужке указывается нам степень поражения ауры в целом.

Точки в глазах означают, что вы пережили какое-то запоминающееся событие, и которое вас потрясло....

22.

Раз уж пришлось упомянуть иридодиагностику, скажу пару слов об этом виде нетрадиционной медицины, в котором диагностика проводится по обследованию радужной оболочки глаза. Сторонники метода утверждают, что болезни различных органов приводят к изменению рисунка радужной оболочки. По специальным схемам, где радужка разбита на сектора, иридодиагносты определяют причины заболеваний и с честными, полными искренности и желания помочь глазами, прописывают какие-то лечения. К счастью, офтальмология шагнула чуть дальше, чем это было в в средние века, поэтому все эти гипотезы о возможностях определения состояния организма по радужке были научно опровергнуты. Несмотря на то, что действительно есть некоторые патологии, влияющие на нашу радужку, таких заболеваний очень мало, и они достаточно очевидны. Так что, если в ваших планах стоит посещение специалиста-ириодиагноста, пожалуй, вам лучше отписаться от моего блога, чтобы не расстраиваться из-за моих кощунственных заявлений.
23.

По роду работы у меня есть возможность баловаться с разного рода офтальмологическими инструментами. В очередной раз играясь в фотощелевкой, я пригласил одну из моих коллег быть моей морской свинкой (подопытным кроликом). К своему (и ее) искреннему удивлению мы обнаружили у нее некритический случай офтальмологической аномалии - персистентной зрачковой мембраны, о котором она даже не догадывалась (как и я, пока не стал копаться в гугле, чтобы понять, что же это такое я сфотографировал).
24.

Во время эмбриональной фазы развития глаза его передняя часть или камера заполнена примитивной эмбриональной тканью - зрачковой мембраной, питающей кровью и кислородом развивающийся хрусталик. За некоторое время до рождения эта ткань атрофируется и пропадает. Но иногда остатки ее сохраняются внутри глаза, образуя характерные нити, которые могут находиться в просвете зрачка или связывать радужную оболочку с роговицей или с хрусталиком. Именно это мы видим на фото вверху. В данном случае ничего критичного для здоровья и никаких помех для зрения не наблюдается. Интересно было наблюдать, как эта нить натягивается в струну при расширении зрачка при прямом ярком свете (см. фото выше). И как при сокращении зрачка натяжение исчезает, и нить свободно плавает. На фото внизу хорошо видно "якорь", которым волокно крепится к радужке, а дальше сама нить практически незаметна на просвете зрачка на фоне хрусталика
25.

Еще интереснее было обнаружить точно такое же явление у одного из студентов университета Ватерлоо (University of Waterloo), где мы демонстрировали возможности различных офтальмологических приборов. Оказывается, не такое уж и редкое явление, эта персистентная зрачковая мембрана.
26.


СКЛЕРА
Склера - это белковая наружная плотная соединительная оболочка глаза, выполняющая защитную и опорную функции. Передняя поверхность склеры покрыта сосудистыми слоями. Это те самые кровеносные сосуды, которые выдают нас при потреблении не очень разрешенных средств и препаратов. С врачебной точки зрения тут много, что можно увидеть - и различные воспалительные процессы, и патологическую пигментацию, и отечность тканей, и т.п.
27.


ПРОЧЕЕ
А мы продолжаем изучать возможности фотографических щелевых ламп. При помощи дополнительных линз можно осмотреть переднюю камеру глаза и все ее закоулки. Это называется гониоскопией. Через специальную призматическую линзу доктор может увидеть участки, скрытые от прямого взора. Собственных фотографий на эту тему у меня нет, ибо там ничего интересного для неврачей не наблюдается. А вот врачи находят там уйму важной информации - например, определяют величину открытости/закрытости угла передней камеры при диагностике глаукомы. Или вот другой пример синдрома пигментной дисперсии. На фото ниже можно наблюдать ярко выраженную пигментацию трабекулы по всей окружности угла передней камеры (фотопример ©Terra-ophthalmica)
28.

Также при желании можно заглянуть через зрачок внутрь глаза и при помощи дополнительной линзы сделать фотографию глазного дна. Я начинал эту главу "Занимательной офтальмологии" с заявления, что глаз - это единственный орган нашего тела, сосудистая система которого может быть рассмотрена и изучена без хирургического вмешательства. Вот доказательство тому - фотография, сделанная через фундус-линзу посредством щелевой лампы. На снимке вашему вниманию представлена сетчатка моего глаза. Так выглядит наше загадочное слепое пятно - диск оптического нерва, через который внутрь глаза заведены все сосуды и нервы.
29.

Конечно, щелевая лампа - не самый удобный инструмент для исследования сетчатки. Тут нам на выручку спешит ретинальная (фундус) камера. Но о ней и других средствах фотографирования и визуализации органа глаза и его отдельных участков мы поговорим во второй части поста...

РЕЗЮМЕ
Возможность не только рассмотреть глаз в деталях, но и зафиксировать увиденное, переслать коллегам, обсудить со специалистами по всему миру, научить студентов послужила серьезным толчком для развития офтальмологии. Щелевая лампа уже на протяжении сотни лет была и остается одним из наиболее используемых офтальмологических инструментов. Цифровая фотография позволила расширить возможности этого инструмента.

Щелевые лампы часто используются в фильмах или сериалах. Очень часто ее возможности откровенно преувеличены или намеренно искажены - мол, все равно никто не поймет, что мы там показали. Например, доктор с серьезным видом смотрит в глаз пациента, а потом на экране получает трехмерную картинку глаза в разрезе, а заодно и желудка, мозга и тазобедренного сустава. Теперь вы знаете чуть больше о том, что все-таки можно увидеть в щелевую лампу, поэтому при просмотре очередного голливудского триллера можете смело во весь голос заорать на весь кинотеатр: "Чушь!!! Смотрите, он даже не включил щелевую лампу!"

ЭПИЛОГ
Конечно, имея в руках бинокулярный микроскоп с фотокамерой, коим и является фотографическая щелевая лампа, было бы грех не пощелкать всякую фигню. Вот, к примеру, грязненький бриллиант.
30.

А это кусочек засохшего "вертолетика", которыми по осени размножаются клены.
31.

А вот листочек можжевельника. Или туи. Или все-таки можжевельника.
32.

Тот же самый можжевельник. Увы, мои познания в ботанике в миллиарды раз скуднее познаний в офтальмологии, поэтому предположу, что это воспаление седалищного нерва можжевельника.
33.

Ну а это какая-то цветная брошюрка с каким-то гламурным видом печати. Типограф из меня тоже плохонький, поэтому просто поверьте на слово, что эта просто обычная цветная глянцевая бумажка.
34.









ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЯ. СОДЕРЖАНИЕ.

[00] Пролог. Вступление. Анонс. Прелюдия.
[01] Как же оно все устроено?
[02] Рефракция и внутриглазное давление.
[03] Почему мы видим не то, что видим или оптические мозгодурилки.
[04] Прикладная фотография.

Как интересно и потрясающие фото! Спасибо!

Сергей, я давно хочу купить себе микроскоп. Не подскажете в Торонто и поблизости где можно купить? Мне просто баловаться, листочки, собачкины волоски разглядывать, может решусь букашку какую-нибудь раздавить :-)
А родинки на радужке в течение всей жизни появляться могут? Как же тогда опознание по радужке делать, если я вчера без родинки, а сегодня уже с ней, допустим?
Как и на теле. Также как и на теле, если родинка появилась и растет, обязательно надо консультироваться у врача. Опознание по радужке делают не по пятнам, а по узорам волокон, они остаются неизменными вне зависимости от веснушек и родинок.
Спасибо, очень интересно! Вовремя прочла про персистентную зрачковую мембрану, недавно заметила ее у знакомого и хотела его к врачу посылать, теперь все понятно. Ждем продолжения.
очень познавательно.
Интересно, а чем обусловлена интенсивность цвета у голубоглазых? Если у "очень голубоглазого коллеги" волокна на самом деле просто белые, то у "бледноголубоглазых" они прозрачные что ли? :)
бумажка - прямо россыпь драгоценностей. Неожиданно.
Абсолютно "белые" волокна будут у альбиноса, т.е. у него полностью будет отсутствовать меланин - пигмент. У всех голубо- и сине-глазых меланин есть. Ну и тут уже сочетание плотности волокон, наличия пигмента, его интенсивности дают тот цвеь, что мы видим.
Беда в том. что нормальные системы с профессиональной камерой и хорошой вспышкой заказываются крайне редко, и обычно у меня нет много времени играться с ними. В другое время у меня под рукой достаточно простенькие системы с посредственным совещением и 2-мп камерой.
Здравствуйте. Прочитал у вас: "Кстати, все дети рождаются светлоглазыми, потому что производство темного пигмента меланина начинается только в возрасте 2-3 лет. " Но мой сын, которому вчера исполнился месяц, родился с практически чёрными глазами. Очень тёмно серыми, если быть точным. Теперь буду волноваться, не аномалия ли какая?

Edited at 2013-11-07 13:11 (UTC)
Нет, конечно, волноваться не стоит. Исправлю в тексте "все дети" на "многие"... Темно-серый цвет - это тоже самое отсутствие цвета, просто радужка более плотная и не рассеивает свет совсем. К 6 месяцам меланин начнет проявляться себя (уверен, в вашем случае, это будут карие глаза).
Отличные результаты!

Налицо сплав фотографа, осмысленно "ставящего" свет и офтальмолога.
Судя по всему, Вы снимали всё это на ЩЛ семейства HS. Так ли это?
И ещё.
Даже при большом увеличении на Ваших снимках очень мало заметны собственные аберрации щелёвки.
Если Вы действительно снимали всё это через HS, то теперь понятно, почему за неё берут такие бабки.