裂隙灯显微镜的发展及其在视光学中的应用

【作 者】亓昊慧

金陵科技学院视光工程系，南京市，211169

0 引言

裂隙灯显微镜(Slit-lamp Microscope)，简称裂隙灯(Slit-lamp)，是眼科常用的重要的检查诊断仪器。裂隙灯通过双目观察，具有高倍放大的功能，可以观察眼前节结构，配合使用前置镜、三面镜等还可以进行眼后段检查。裂隙灯的基本工作原理是：将具有高亮度的裂隙光带，成一定角度照射到眼的被检部位，获得活体组织的光学切片，通过双目显微镜观察被检部位的细节。我国的裂隙灯生产自从1967年上海医用光学仪器厂和苏州医疗器械厂开创了裂隙灯国产化的先河以来，裂隙灯作为一个医疗产业在产量、出口和技术革新方面得到快速的发展。

1 裂隙灯显微镜的起源与发展现状

1911年，瑞典人Allver Cullstrand发明并创制了裂隙灯显微镜。1916年，Henker将裂隙灯与角膜显微镜装在桌上，两者合并应用，构成了现代裂隙灯显微镜的雏形。1920年Vogt采用碳弧灯作为光源并不断对照明系统、显微镜系统和头架等结构进行改进，并使放大倍率可调，仪器使用更加灵活。1938年，裂隙灯显微镜有了定型产品，逐渐应用于医学临床。1942年，出现简化兽用裂隙灯。1950年，裂隙灯显微镜开始批量生产，在医学临床上被广泛应用。1953年，裂隙灯显微镜开始在兽医眼科中用于应用研究。德国于1950年开始成批量生产裂隙灯，其技术也一直处于先进领域，1958年瑞士900型裂隙灯采用优质的结构设计开始批量生产；位于亚洲的日本也在裂隙灯的研制和生产中具有很好的声誉。

我国于1950年开始研制裂隙灯，并在1967年于上海医用光学仪器厂率先试制成功。同年苏州医疗器械厂（苏州六六视觉的前身）成功地设计制造出了裂隙灯，并且成为中国裂隙灯的主要生产厂家，国产的裂隙灯得以广泛的应用。1965年，Littamm制成了照相裂隙灯显微镜，使它又成为记录、摄影的仪器。苏州医疗器械厂也在同一时期推出使用胶卷的照相裂隙灯，但是胶卷的冲洗技术在眼科乃至医院范围内不便掌握，其出片时间严重滞后，制约了胶卷照相裂隙灯的发展。

从七十年代以后，照相裂隙灯显微镜又有了迅速的发展。裂隙灯在数码照相技术飞速发展的带动下，多款性能优良的照相裂隙灯不断研制并投入生产。高清的数码成像对于眼部结构细节的拍摄，使得我们可以获得更有价值的临床资料。其中德国蔡司公司以光学仪器著称，开发并生产的具有变焦距镜头的SL-40型裂隙灯，可获得眼球多部位的高清晰照片。海德堡推出的带有录像回放功能的新型裂隙灯产品BM-900，能拍摄从(0.2～8)mm大小的眼球各部位数码照片。可360o旋转的裂隙灯产品SL-DCT，能拍摄到青光眼眼球病变细节的高清晰数码照片，其独特设计的扫描裂隙技术可最大限度减少灯光的散射，从而可确保获得高质量相片。日本拓普公司研制成的“SL-D7型”数码裂隙灯采用特殊滤光镜片和独特的背光闪光灯技术，可拍摄到角膜微小病变的高清晰图像的数码照片。此外，还配了具有放大效果的荧光成像零件，可拍摄到对比度极佳的眼球各部位的数码照片。以美国Ellex医疗器械公司为代表研制的“30XL激光裂隙灯”，在诊断眼病的同时还可兼用于治疗白内障和青光眼灯常见眼病，属于是“诊断兼治疗型”新颖复合型眼科器械产品。许多业内人士认为，该产品代表了裂隙灯技术的未来发展新方向[1]。

由此可见，随着计算机科技与激光技术的兴起，裂隙灯的发展从单纯的光学和机械进入一个集光、机、电及计算机于一体的全新的数字化时代，数字化裂隙灯及图像信息处理系统不断发展，对裂隙灯所采集的图像的显示、处理、分析能力不断增加，为眼科及视光学的诊疗水平不断提高起到了积极的促进作用。

2 裂隙灯显微镜的基本结构和光学原理

2.1 裂隙灯的基本结构

传统的裂隙灯显微镜由照明系统、双目立体显微镜（观察系统）、头架系统、运动滑台系统及工作台（底座）组成。从结构上有台式、手提式和袖珍式等。台式又根据不同的活动方式分数种。数码裂隙灯的主要结构为照明系统、观察系统和图像采集系统。与传统的裂隙灯显微镜相比，其主要原理是相似的，但数码裂隙灯显微镜具有对图片编辑、存档、录像等功能。数码裂隙灯采用透镜进行聚焦，获得高亮度的平行光，再通过可调宽度的裂隙形成裂隙光线，经由反射镜改变方向，在水平面内射入被检查的目标眼，检查者通过显微镜观察裂隙光线经过人眼所形成的图像，图像经过物镜和目镜逐级放大。利用CCD视频采集系统，使裂隙灯图像能够被计算机采集[2]。

裂隙灯显微镜的光学原理是集中光线的充分利用。首先由裂隙照明系统投射出一个裂隙像，此时照亮被检眼，同时将眼球被聚焦部位作一光切面，检查者通过双目立体显微镜来观察该光切面内组织的病变情况。并且通过旋转裂隙系统对眼球做不同的光切面，可判断眼内各层次组织的病变情况[3]。在临床检查中，可根据需要调节出一定形状、一定颜色的裂隙像，投射到被检眼需查处，在运动滑台系统和头架系统的配合下，检查者可通过双目立体显微镜清楚地观察此处的情况。附加前置镜、接触镜、前房角镜、三面镜，还可检查前房角、玻璃体和眼底。再配备前房深度计、压平眼压计、照相机等，其用途更为广泛。

2.2 裂隙灯的基本原理

裂隙灯将具有高亮度的裂隙光带，持一定角度照人眼的被检部位，获得活体透明组织的光学切片；通过双目立体显微镜进行观察，就可以看清被检组织的细节，原因主要因为光学切片所包含的超显微质点（就是那些小于显微镜分辨极限的微小质点）产生了散射效应。显微系统和照明系统的机械连接采用共焦共轴系统。共焦：裂隙系统和显微系统对定焦面调焦。共轴：即无论裂隙臂或显微臂如何转动，显微镜中观察的裂隙不会动（或在二臂成大角度时有轻微变形和移动）。

传统及数码裂隙灯显微镜的照明系统均为柯拉照明[4]。其基本工作原理如图1所示，光源1经过聚光镜2会聚照亮了裂隙3、由3投射出一裂隙像，经拨盘4、5和投射物镜6、反射镜7后成像于被检眼8需查部位，形成一明亮的光切面，检查者通过双目立体显微镜（目镜）观察此部位的组织情况。为了便于检查时的操作，裂隙灯显微镜总放大倍率可通过增加物镜倍率来实现不同的倍率梯度，也可以替换目镜倍率来实现增加倍率。如物镜放大倍率M1为1.6×，目镜放大倍率M2为10×，总放大倍率M即为16×。

图1 裂隙灯的光学结构图Fig.1 Diagram of the optical structure of slit lamp

图中1为光源，采用高亮度卤素灯，保证了裂隙像的明亮；2为聚光镜，采用一组凸透镜组合而成，保证了光线亮度的集中和像质的纯净；3为裂隙缝，由两个平直刀组成，通过两个刀口的平移可调节裂隙宽度，调节范围为(0～12)mm，且可绕光轴做360°旋转；拨盘4上有数个孔，直径分别为(0.2、1、4、6、8、12)mm；拨盘5上放置钴蓝片、绿色滤光片各一个，且有一个空档，直径均为12 mm。调节3可控制裂隙像的宽窄，调节4可控制裂隙像的高度，3、4配合可得到一定宽度、一定高度的裂隙像。为了使裂隙图像清晰，将裂隙像1:5缩小在被检眼处，由于裂隙像最高为12 mm，故投到被检眼的最高裂隙像为8 mm，恰为暗室中瞳孔自然扩大的直径值，使光线充分进入眼内；调节5选择滤片是做特殊检查用。例如，将钴蓝片旋入光路，这时光路中传递出去的裂隙光为蓝色短波光线，可用于观察荧光素钠染色结果[5]。

数码裂隙灯在显微镜的基础上设计摄像接口，连接一个光学适配器，将图像导入CCD摄像头，再将视频信息传递给计算机终端成像并储存。

3 裂隙灯显微镜在视光学中的应用

裂隙灯作为常规的眼科检查仪器设备，具有测量、记录和治疗的功能，在眼科临床中的应用得到广大眼科工作者的认可。无论是传统的裂隙灯还是数码裂隙灯均广泛的应用于眼科及视光学领域。裂隙灯检查时需在暗室内进行。临床上可以用它来观察眼睑、睫毛、结膜、角膜、巩膜、虹膜、房水、晶状体和玻璃体前部的细微结构，若加上辅助镜片可观看到前房角、玻璃体和眼底，亦可看到眼底周边部及锯齿缘。在视光学的检查中，除了常规的眼部检查，软性、硬性角膜接触镜的规范验配，角膜塑形镜的规范验配等应用也是专业视光从业人员必备的技能。

3.1 裂隙灯显微镜的特殊投照检测方法的基本应用

(1)利用弥散照明法进行眼前段整体观察，裂隙光与显微镜观察视线夹角约45°，裂隙宽度完全打开，用弥漫滤片或毛玻璃片减少光线刺激，宽照明且光线均匀。放大率可从低到高。观察眼睑、睫毛、结膜、角膜、巩膜、虹膜和瞳孔。

(2)利用直接照明法进行角膜层次、晶状体和前房检查，用不同的光源宽度可以得到光学切面、平行六面体和圆锥光束，放大倍率为低至中高。光学切面采用狭窄聚焦的裂隙观察角膜弧度、厚度以及深度的变化，也可以在角膜的3点或9点钟位置，使照明与观察视线成60o角（与角膜表面垂直），比较角膜厚度与前房深度；平行六面体采用较宽裂隙光观察角膜基质、上皮破裂、接触镜镜片表面和内皮，用中等放大倍率观察点状角膜炎，高放大倍率观察角膜基质的神经纤维；圆锥光束用小而明亮的圆形光束，高倍率放大观察前房闪光和细胞等。

(3)利用间接照明法观察角膜上皮等，投射光线与观察视线夹角(45～60)o，裂隙宽度(0.2～1.5)mm，放大程度低至高倍，投照亮度低至中度。将裂隙光投射到显微镜焦点的一旁，借助组织内的分散和折射的光线照亮角膜观察目标，观察角膜上皮微囊、微泡等。用于观察虹膜病理，上皮营养不良，上皮糜烂，空泡，瞳孔括约肌等。需要注意的是，做间接投照检测，裂隙灯的投照系统需具备向颞侧微旋的功能[6-7]。

(4)后部照明法可分为直接法和间接法。此法可检查角膜上皮水肿、微囊、空泡，角膜后壁沉着物、角膜深层异物、角膜新生血管、角膜血管翳、晶状体的细小空泡与混浊、镜片表面胶状沉积物等[8]。将中等宽度的裂隙光以(45～60)o投射于显微镜焦点的侧后方的虹膜上，利用虹膜组织发出的弥散反光从背面照亮角膜观察目标。投射光线与观察视线的夹角以及裂隙宽度根据需要进行调整，放大倍率中至高倍，投照亮度低至中度。直接观察法为弥散反光从背面照亮的角膜观察目标，如以照亮的虹膜为背景，用于观察角膜新生血管、角膜异物；间接观察法为观察裂隙光照亮的部位与弥散反光从背面照亮的部位之间的目标，如以照亮的虹膜旁的暗区为背景，利用从背面照亮的角膜发出的弥散光观察角膜浸润、角膜基质层的水肿皱纹和镜片表面的沉淀物等。

(5)利用镜面反射照明法观察角膜后弹力层、内皮细胞及泪膜等，观察视线和投射光线与矢状面的夹角相等，二者夹角约为60o。通常镜面反射多为单眼观察。将显微镜的观察焦点调整到角膜的内皮层，可以观察到角膜后弹力层界面的反射光和内皮细胞层，可发现内皮空泡，及内皮多形变等。裂隙宽度(1.5～2)mm，放大程度多为高倍，投照亮度中至高度。

(6)利用巩膜缘分光法观察角膜上皮及角膜异常等，利用大角度光源产生角膜内部反射，光源照射角巩膜缘区域，用于观察角膜中心混浊，局部上皮水肿，角膜疤痕，角膜异物。投照光为中等宽度，亮度为中至高度。

3.2 裂隙灯滤光片等的应用

裂隙灯中滤光片在临床检查中具有重要的作用。滤光片主要有钴蓝色、无赤光（绿色）。还可以增加黄色滤光片，黄色滤色片可以增强角膜表面不规则染色的观察效果，结合钴蓝色滤色片可以观察荧光素染色后眼表的结构特点，便于观察角膜荧光图和评估各类型角膜接触镜的配适。但同时滤色片也会使荧光素显示水平降低。过滤照明一般应用于泪膜检查，眼表染色检查角膜上皮完整度，结膜光滑度，硬性角膜接触镜、角膜塑形镜的镜片配适评估。绿色滤色片多用于观察血管等。

3.3 应用裂隙灯显微镜对配戴角膜接触镜者进行检查

(1)在隐形眼配戴前对配镜者做特殊检查。主要包括眼表泪膜与泪液的检查。可通过裂隙灯进行泪膜破裂时间检查，观察下睑缘泪液高度，进行泪膜脂质层检测，观察泪液表面的脂质层彩色条纹图案、碎片数量等，玫红染色发现上皮及结膜细胞情况等。

(2)在裂隙灯目镜上可以带有刻度，用于角膜接触镜配适的定量评价，有利于眼睛参数的精确测量。在隐形眼镜配戴前，用带刻度的裂隙灯显微镜测量配戴者角膜直径的大小，作为选择镜片直径的依据。通常镜片直径应较角膜直径略大，但也不可过大。

(3)在隐形眼镜配戴后进行镜片配适的评估。主要包括：角膜覆盖程度的检查、镜片中心定位、眨眼时镜片的移动度、“上推试验”时镜片的松紧度[9]。

(4)对隐形眼镜的表面做质量检查。目前使用裂隙灯显微镜观察镜片主要判断：镜片表面的光滑度和镜片的完整性、镜片材料的纯净度和聚合质量、陈旧镜片表面的划痕、磨损和分辨镜片表面沉淀物的类型、颜色和形态。

3.4 数码裂隙灯在视光学应用中的优势

在视光学应用中，数码裂隙灯的作用于眼科检查同样起到了至关重要的作用：一方面，照相尤其是图像采集裂隙灯系统能够做到对患者的眼部检查画面进行捕捉和固定，高分辨率的数码成像技术、可变焦的镜头以及滤光镜片的不断研制和应用，使对于眼部结构的观察更加细微、直观，方便对患者进行解释，同时，操作者可以对图片进行存档、编辑、录像，避免了重要资料的丢失，为患者的下一步进行复诊，特别是关于软性、硬性角膜接触镜及角膜塑形镜的配后复查进行前后对照提供了重要的依据。另一方面，对于一些临床诊治和验配过程中的疑难案例，医生和视光师之间还可将采集到的资料进行远程会诊，大大提高了疾病的诊治效率。第三方面，在视光学教学中，数码裂隙灯实时图像采集和传输对眼科及视光学相关专业进行示范教学，可提高学生的实践技能，成为教学的重要辅助。

综上所述，在医学电子科技和计算机科技的不断发展下，裂隙灯显微镜技术实现了突飞猛进的发展，但其基本的检查方法是不变的。不同的检查方法适用于不同的需求，只有了解和掌握每种方法的适用范围和技巧，在实际检查应用过程中，根据观察需要，多种检查法合并使用，以达到最佳的检查效果。

[1]2012年中国裂隙灯行业产业链发展前景深度分析研究报告[R].中国报告大厅,2012.

[2]李海亮.基于裂隙灯扫描的角膜测量和三维重建技术研究[D].南京航空航天大学,2007.

[3]尹军.照相裂隙灯显微镜的维护保养及故障维修[J].医疗卫生装备,2002,23(6): 72.

[4]吕帆.眼视光器械学[M].北京:人民卫生出版社,2011.

[5]亓昊慧.眼镜验光与加工职业技能实训教程[M].南京: 南京大学出版社,2012.

[6]齐备.裂隙灯显微镜的特殊投照检测方法[J].中国眼镜科技杂志,2008,1: 66-67.

[7]王爱玲.裂隙灯显微镜的光路调整方法[J].医疗卫生装备,2010,31(5): 117.

[8]胡丽蓉.裂隙灯显微镜的作用及使用[J].中国眼镜科技杂志,2005,3: 87-90.

[9]吕帆.接触镜学[M].北京:人民卫生出版社,2011.