Применение рефрактометров в фармацевтике

Рефрактометрия — это аналитический способ, в основе которого лежит явление светового преломления при переходе лучей из одной среды в другую, которое объясняется изменением скорости светового распределения в разной среде.

Сегодня этот метод анализа широко применяется во многих областях: часто используется рефрактометрия в в фармацевтическом и пищевом анализе, а также в изучении глаз.

Рефрактометрия в офтальмологии это один из объективных методов исследования преломляющей способности глаза — рефракции, которое проводится при помощи специализированного оборудования — глазного рефрактометра. Метод рефрактометрии используется для выявления таких глазных заболеваний, как:

• близорукость (миопия);
• дальнозоркость(гиперметропия);
• астигматизм.

Данный метод исследования позволяет врачам максимально быстро получить точные данные о здоровье глаз пациента. Проведение процедуры возможно в любом возрасте: и у детей и у взрослых — в этом определенное преимущество метода.

Оборудование и проведение процедуры

Как уже упоминалось, рефрактометрия проводится на специализированном офтальмологическом оборудовании — рефрактометрах, которые бывают нескольких типов:

Рефрактометр Хартингера

Состоит из следующих деталей:

• осветительной системы;
• оптической системы;
• измерительной шкалы.

Сама процедура происходит следующим образом: в оптическую систему вводится тестовый символ, которым являются три вертикальные и две горизонтальные полосы. Световой луч от устройства направляется в обследуемый глаз пациента и проецирует на сетчатку картинку тестовых символов, относимые оптической системой глаз на фокальную плоскость рефрактометра. Исходным положением оптики устройства является измерительная шкала с нулевыми показателями, которые сопрягаются с дальними точками чистого зрения эмметропического глаза. Врач видит тестовый символ через окуляр прибора.

При нормальной рефракции глаза, две части полукартинки вертикальных и горизонтальных полос сливаются, а вот в случае с гиперметропией и миопией наоборот — расходятся. Горизонтальное смещение полос и по вертикальной оси свидетельствует об астигматизме.

Поворачивая прибор по горизонтали, офтальмолог минимизирует расхождение полос посредством установки аппарата в один из главных меридианов. Таким образом измеряется рефракция в конкретном меридиане. Врач, вращая специальное кольцо, расположенное около окуляра устройства, добивается слияния полос, а шкала рефрактометрического устройства обозначает разновидность и размеры рефракционных способностей глазного аппарата. Предел измерения у данного вида оборудования от -20,0 до +20,0 дптр., а вот точность — до 0,25 диоптрий.

Компьютерный тип

Наиболее часто сегодня используются автоматические компьютерные рефрактометры. Сущность их работы также основана на испускании микроскопических пучков инфракрасных лучей, которые пересекают зрачок и преломляющую среду, отображаются от глазного дна и идут в обратном направлении. Сенсор устройства зачитывает полученные сведения, а специальное приложение анализирует исходные и заново полученные данные, посредством которых рассчитывается клиническая рефракция глаз. Все полученные результаты мгновенно передаются на монитор и распечатываются.

Процедура измерения рефракции происходит следующим образом:

• Пациент садится перед устройством.
• Его подбородок фиксируется в специальном гнезде, а лоб прижимается к верхней панели.
• Врач фиксирует голову обследуемого в необходимом положении так, чтобы во время исследования она была неподвижна.
• Пациенту при этом разрешено моргать.
• Обследование каждого глаза происходит отдельно.
• Обследуемому необходимо сосредоточить взгляд на фиксационном изображении, резкость которого постепенно будет меняться.
• Более современные устройства могут применять достаточно сложные картинки, которые могут вызвать интерес даже у самого маленького пациента, что является немаловажным для успеха процедуры, поскольку маленькие дети усидчивостью не отличаются.
• Далее с помощью джойстика врач устанавливает рефрактометр на самой середине зрачка и начинает комплексные замеры в ручном или автоматическом режиме.
• Всего процедура может длиться от одной до двух минут.

Что такое рефрактометрия?

Итак, на основании приведенных выше сведений определение рефрактометрии как процесса измерения рефракции становится более понятным. Производится исследование клинической рефракции, поскольку важным является именно способность фокусировать изображение на сетчатке. Причем изучается как статическая, так и динамическая составляющая.

Некоторое время назад измерить рефракцию можно было измерить только ручным способом. Для этого использовались специальные схемы глаза и методики ручного измерения рефракции. По точности они во многом уступали современным приборам, кроме того, нельзя было исключить вероятность ошибки.

Общее понятие о методе

Сегодня рефрактометрия ‒ это высокотехнологичная процедура, занимающая не более пяти минут. Для этого метода диагностики используются специальные приборы ‒ рефрактометры. Принцип работы этого устройства ‒ инфракрасное излучение. Рефрактометр располагается на столе, в высоту составляет около полуметра и имеет «выходы» с двух сторон ‒ экран с панелью управления для врача и специальное устройство, куда смотрит пациент. Из особого объектива в сторону зрачков исследуемого направляется пучок лучей в инфракрасном спектре, который, проникая через отверстие в радужке, падают на сетчатку. Происходит отражение от дна глаза и возвращение к датчикам прибора. Доктору требуется лишь направить лучи через зрачок пациента. Устройства, в свою очередь, производят фиксацию полученных данных, а компьютер производит расчет необходимых показателей. Расчеты тут же отображаются на экране, а затем их можно распечатать.

Рефрактометр

Как расшифровать результаты

В готовой распечатке содержится вся информация о состоянии рефракции наших глаз, об их здоровье. И естественно, результаты у любого пациента вызывают немалый интерес. Однако, далеко не каждый может свободно прочитать рефрактограмму. Как же происходит расшифровка показателей?

Готовая распечатка состоит из трех колонок:

1. Первая называется SPH — «сфера». В ней содержатся сведения о виде рефракции, обнаруженной у обследуемого. Проще говоря, эта колонка говорит нам о том, имеется ли заболевание близорукостью, или же, наоборот, пациент страдает от дальнозоркости.
2. Следующая колонка CYL — «цилиндр». В ней содержится информация о линзах, которые необходимы для коррекции зрения. Если в таковых, конечно, есть потребность.
3. Последняя колонка AXIS — «ось». В ней содержатся данные о необходимости угла постановки линзы.
4. Ну и, наконец, распечатка, в самом низу, содержит еще одно значение – PD, которое используется для обозначения междузрачкового расстояния.

Показатели рефрактометрии меняются в течение всей жизни. Например, у новорожденного ребенка чаще всего обнаруживается дальнозоркость, но к 20 годамэта аномалия остается всего лишь у трети. Около 40% молодых людей имеют нормальную рефракцию, в то время как остальные страдают от миопии. А с возрастом рефракция ухудшается, что вызвано возрастными изменениями хрусталика, в это время у пациентов начинает развиваться пресбиопия. Поэтому крайне важно периодически проходить обследование, чтобы своевременно предотвратить развитие заболеваний глазного аппарата.

Теоретическая часть.

Показателем преломления (индексом рефракции) называют отношение скорости света в вакууме к скорости света в испытуемом веществе (абсолютный показатель преломления). Показатель преломления зависит от температуры и длины волны света, при которой проводят определение. В растворах показатель преломления зависит также от концентрации вещества и природы растворителя. При этом на практике определяют так называемый относительный показатель преломления (n), который рассчитывается как отношение синуса угла падения луча (α) к синусу угла преломления (β) для двух соприкасающихся сред.

Показатель преломления также равен отношению скоростей распространения света в этих средах:

В лабораторных условиях обычно определяют так называемый относительный показатель преломления (ПП) вещества по отношению к воздуху. ПП измеряют на рефрактометрах различных систем. Раньше измерение ПП чаще всего производилось с использованием рефрактометров Аббе, работающего по принципу полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с различными показателями преломления. В настоящее время в лаборатории всё чаще можно встретить автоматические рефрактометры ATAGO серии RX.

Диапазон измеряемых ПП при измерении в проходящем свете с использованием рефрактометров Аббе, – 1.3000 – 1.7000. Если необходимо раздвинуть границы диапазонов, применяют специальные модели с низкики или высокими диапазонами, а также многоволновые рефрактометры Аббе.

Диапазон измеряемых ПП при измерении на автоматических рефрактометрах серии RX – 1.32500 – 1.70000. Точность измерения показателя преломления должна быть не ниже ±2·10-4. Величина показателя преломления зависит от природы вещества, длины волны света, температуры, при которой проводится измерение, и концентрации вещества в растворе. Обычно измерение показателя преломления проводится при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия). Но в некоторых случаях используются разные длины волн в диапазоне от 450нм до 1550нм. Очень важным условием определения ПП является соблюдение температурного режима. Как правило, определение выполняется при 20 градусах по шкале Цельсия. При температуре свыше 20 градусов — величина ПП уменьшается, при температуре ниже 20 градусов – величина ПП увеличивается.

Поправка на температуру рассчитывается по формуле: n1=n20+(20-T)*0,0002

Показатель преломления, измеренный при 20°С и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом n20. Показатель преломления может быть использован как константа для установления подлинности и чистоты тех лекарственных препаратов, которые по своей природе являются жидкостями. Рефрактометрический метод широко используется в фармацевтическом анализе для количественного определения концентрации веществ в растворе, которую находят по графику зависимости показателя преломления раствора от концентрации. На графике выбирают интервал концентраций, в котором наблюдается линейная зависимость между показателем преломления и концентрацией. Такой способ может использоваться в практике внутриаптечного контроля.

Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах выражается формулой:

где n и n0 — показатели преломления раствора и растворителя; С — концентрация вещества в растворе; F — фактор показателя преломления.

Показатель преломления раствора складывается из показателя преломления растворителя и показателей преломления растворенных веществ. Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов лекарственных веществ приведены в рефрактометрических таблицах, которые имеются в руководстве по внутриаптечному контролю. Использование таблиц значительно упрощает расчёты.

Зависимость показателя преломления водных растворов некоторых веществ от концентрации:

Подготовка

Для получения максимально точных результатов перед процедурой офтальмолог назначает курсовую атропинизацию, которую пациент проходит на протяжении трех дней. Заключается эта процедура в ежедневном закапывании раствора атропина два раза: утром и вечером. Концентрация препарата устанавливается в соответствии с возрастной группой обследуемого, но может быть изменена вследствие индивидуальных факторов.

• детям в возрасте до одного года назначается препарат концентрацией в 0,1%;
• в возрастной группе до трех лет концентрация препарата должна быть 0,5%;
• детям после трех лет и взрослым назначается однопроцентный раствор атропина.

Строго запрещается начинать использовать капли самостоятельно, поскольку это может привести не только к ложным показателям, но и ухудшить здоровье глаз. Еще одним важным фактором успешности процедуры является отказ от алкоголя за несколько дней до проведения рефрактометрии.

В случае появления аллергической реакции на атропин необходимо срочно уведомить лечащего офтальмолога и прекратить закапывание препарата.

Как используется рефрактометр

Процедура не требует специальной подготовки пациента, так как не предполагает прямого контакта с глазом. При бактериальном конъюнктивите требуется промыть глаза от гнойных выделений перед тестом, иначе они могут исказить данные.

На время исследования врачом может быть устранена аккомодация зрачка с помощью специальных препаратов, таких как Атропин. Данные методы позволяет врачу не только провести рефрактометрию, но и исследовать глазное дно.

За 2-3 дня до исследования врачом, обследуемому назначается препарат, устраняющего сужение зрачка под действием яркого света.

Тест происходит в сидячем состоянии, пациент помещает подбородок на специальный ограничитель прибора и фиксирует взгляд в одной точке, не двигая головой. В глазное яблоко направляют пучок света и получают данные, которые обрабатываются полуавтоматическим анализатором.

Процедура не противопоказана даже лицам, имеющим высокую чувствительность глаз, поскольку она занимает не более 2 минут.

Показания и противопоказания

Эта процедура показана в следюущих случаях:

• ухудшение зрения;
• диагностика перед проведением операции;
• проверка после операции для оценки результативности проведенного вмешательства.

Но, как и у любой процедуры, у этого метода имеется ряд противопоказаний:

• запрещается проведение обследования у лиц с серьезными психическими нарушениями;
• состояние алкогольного и наркотического опьянения;
• бельмо, катаракта и помутнения стекловидного тела.

Осложнения процедура не вызывает.

Показания к процедуре

Этот тест говорит врачу, нужны ли пациенту очки, или линзы по рецепту, а также в каких линзах по рецепту пациент будет лучше всего видеть.

Результаты компьютерной рефрактометрии используются для диагностики следующих состояний:

• астигматизм, рефракционная проблема с глазом, связанная с формой линзы, которая вызывает размытое зрение;
• дальнозоркость, которая также известна как гиперметропия;
• близорукость, которая также известна как миопия;
• пресбиопия, состояние, связанное со старением, которое заставляет линзу глаза испытывать проблемы с фокусировкой.

Результаты теста могут помочь в диагностике следующих состояний:

• дегенерация желтого пятна, состояние, связанное со старением, которое влияет на острое центральное зрение;
• окклюзия сосуда сетчатки, состояние, которое заставляет мелкие кровеносные сосуды вблизи сетчатки блокироваться;
• пигментный ретинит, редкое генетическое состояние, которое повреждает сетчатку;
• отслойка сетчатки, когда сетчатка отделяется от остальной части глаза.

Профилактика нарушения зрения

Комплекс профилактических мероприятий по восстановлению зрения и предупреждению его ухудшения действительно эффективен, если выполнять его регулярно. Главной сложностью для людей, чья работа связана с использованием цифровых устройств, является невозможность делать перерывы, а ведь именно из-за перенапряжения глаз нарушается кровоснабжение и питание органов зрения кислородом, появляется спазм цилиарной мышцы.

Как предупредить нарушения зрения:

• делайте перерывы в работе, в этом помогут специальные программы, напоминающие об отдыхе — если до этого сигналы планировщиков игнорировались, отметьте в настройках запрет отмены перерыва; такие программы затемняют экран или закрывают его картинкой и даже могут включить музыкальное сопровождение отдыха;

• точечный массаж глаз, гимнастика — упражнения для тренировки аккомодации, для расслабления глаз просты и не отнимают много времени, иногда достаточно перевести взгляд от компьютера в окно и рассматривать там далеко находящиеся объекты;
• увлажняющие глазные капли — пользуйтесь увлажняющими каплями, которые восстанавливают естественную слезную пленку, снимают усталость глаз, защищают глаза от внешних факторов.

Особое внимание стоит уделять режиму питания. Сбалансированная диета с разнообразным рационом, который включает листовую зелень, овощи, фрукты, рыбу и нежирное мясо, а также прием витаминных препаратов, — все это позитивно влияет на состояние органов зрения и предупреждает развитие многие офтальмологических заболеваний.

Какие заболевания глаз позволяет определить рефрактометрия в офтальмологии?

Рефрактометрия позволяет выявлять различные аномалии рефракции, даже на начинающей стадии, например такие:

1. Миопия (близорукость).
2. Астигматизм.
3. Гиперметропию (дальнозоркость).

Если у пациента обнаружено такое заболевание как близорукость (миопия), это означает, что световой пучок у них фокусируется не в центральной части сетчатки, а перед ней, в результате чего картинка перед глазами становиться размытой. Для того чтобы ее разглядеть, человеку приходится приближать предмет на более близкое расстояние.

Астигматизм – заболевание, для которого характерна неправильная форма роговицы, в результате чего глаз не имеет фокуса. Для нормального функционирования глаз поверхность роговицы должна быть сферической и ровной, так как при наличии любых отклонений зрение будет не четким. Для такого заболевания характерно то, что изображение фокусируется перед сетчаткой, а не на ней (контуры предметов будут расплывчатыми, смазанными). Даже обычная точка для такого человека будет видеться в виде овала или черточки.

Световой пучок у людей с проблемой дальнозоркости (гиперметропией), фокусируется за центральным углублением желтого пятна. Нечеткое изображение возникает в результате того, что сетчатке приходится брать на себя пучок сходящихся лучей.

Миопия и гиперметропия в офтальмологии включены в один термин — «аметропия», которым обозначают аномалии рефракции глаз. У некоторых людей может встречаться такое явление, как анизотропия – это состояние, когда рефракции у каждого из глаз разные. К аметропии относят также астигматизм.

Чем хуже состояние зрения у пациента, тем менее точными будут и полученные данные, поэтому кроме данной методики также используют другие способы, которые позволяют максимально эффективно определить состояние глаз. К таким методам относят: штрих – скиаскопию и скиаскопию (длительность процедуры будет составлять 10 минут).

Проводя обследование методом скиаскопии, доктор находится на расстоянии от больного в 1 метр. Глаз освещается с помощью вогнутого или плоского зеркала, которое и помогает определить аметропию. Результат определяется путем перемещения в горизонтальной и вертикальном направлении скиаскопа. Результаты расшифровываются следующим образом:

• в случае проведения исследования плоским зеркалом зрачок будет двигаться точно также (в ту сторону, что и зеркало — гиперметропия). Если зрение человека будет в норме, или есть миопия, будет отклонение в 1.0 диоптрии. Про наличие ярко выраженной миопии будет свидетельствовать отклонение более чем на 1.0 диоптрии – зрачок перемещается в противоположную от зеркала сторону;
• исследование вогнутым зеркалом (движение зраков происходит в обратном направлении), а если еще нет и тени, то это говорит о наличии у пациента миопии 1.0 диоптрии.