Авторефрактометрия глаза, расшифровка данных, что это такое

Процесс измерения концентрации различных веществ методом измерения преломления и определения коэффициента преломления получил своё название — рефрактометрия

. Приборы, использующие в своей работе принцип рефрактометрии, называются рефрактометрами. Широкое применение рефрактометры получили в разных промышленностях: для идентификации химических соединений, определения физико-химических параметров, для количественного и структурного анализа. В пищевой промышленности — для измерения содержания спирта в алкогольных продуктах, контроля содержания сахара в сахарном производстве — в общем, для установления качества пищевых продуктов. В фармакологии рефрактометры применяются для определения количества глюкозы в биологических жидкостях и лекарственных средств в растворах. Достоинства рефрактометрических методов химического количественного анализа — быстрота измерений, малый расход вещества и высокая точность.

Задача работы: Рефрактометрический метод как метод анализа лекарственных веществ. Актуальность использования рефрактометров и поляриметров ATAGO в фармацевтике и, как частное, – в аптеках.

Показания к авторефрактометрии

Диагностический тест врачи назначают в следующих случаях:

подозрение на миопию – нарушение функции зрения, когда человек хорошо видит вблизи, но плохо по вдалеке, что образуется при проецировании луча перед сетчаткой;
подозрение на гиперметропию – состояние, при котором человек хорошо видит вдалеке, но плохо вблизи, что образуется из-за проецирования светового луча за сетчаткой;
астигматизм – нарушение формы глазного яблока, вследствие чего пациент неправильно воспринимает форму предмета, часто снижается острота зрения в сторону миопии или гиперметропии;
подбор корректирующей оптики (контактные линзы, очки);
обязательна проверка зрения для людей, находящихся в группе риска (пожилые люди, недавняя травма глазного яблока);
подготовительный этап перед хирургическим вмешательством или лазерной коррекцией;
контрольный осмотр функции зрения после проведения хирургического вмешательства или лазерной коррекции;
резкое снижение функции зрения из-за не выясненных причин;
состояние после механических травм, ушибов, порезов и других состояниях, которые могут привести к снижению функции зрения.

Авторефрактометрия помогает получить наиболее достоверную информацию, так как данные определяются анализаторам по заданным параметрам.

Автоматические рефрактометры серии RX, ATAGO.

Автоматические рефрактометры
Автоматический лабораторный рефрактометры серии RX с микропроцессорным управлением предназначены для исследования концентрации широкого диапазона жидких сред как низкой, так и высокой вязкости, независимо от прозрачности и цвета. Серия RX обеспечивают высокую точность измерения, точный контроль за температурой. Весь процесс измерения (нагрев/охлаждение) проходит в автоматическом режиме. Достаточно просто нажать клавишу Старт. Прибор автоматически измеряет коэффициент преломления образца раствора, вычисляет его концентрацию и представляет результат на цифровом ЖК-экране. Серия RX-I снабжен экраном, который выполнен по технологии «Тач скрин» — сенсорный экран, всё управление прибором осуществляется с экрана. Автоматические рефрактометры серии RX могут как нагревать/охлаждать образец за счет встроенных элементов Пельтье, так и использовать функцию автоматической температурной компенсации при проведении измерения. Идеальный прибор для фармацевтов из этой серии — автоматический рефрактометр RX-9000-i и RX-5000-i Plus.

Определение концентрации спирта в лекарственных формах рефрактометрическим методом.

Спирт этиловый (этанол, Spiritus aethylicus) — один из наиболее широко используемых органических растворителей в медицинской и фармацевтической практике. Этанол обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами. Широко используется для получения настоек, экстрактов, лекарственных форм для наружного применения. Качество спиртовых растворов зависит от концентрации спирта, в котором растворён препарат. В каждом случае необходима оптимальная концентрация, при которой лекарственное вещество не выделится в осадок. Поэтому готовятся водно-спиртовые растворы с различной концентрацией спирта. Количественное содержание этилового спирта легко определяется рефрактометрическим методом. Существует чёткая зависимость между концентрацией этилового спирта и коэффициентом преломления. Известно, что показатель преломления зависит от температуры, длины волны света, природы вещества и растворителя, концентрации вещества. Так вот показатель преломления водных растворов спирта от 1% до 70% имеет линейную характеристику, а значит можно легко измерить концентрацию рефрактометром. АТАГО производит специальные рефрактометры для измерения концентрации спирта. В общем, это обыкновенные рефрактометры, но в процессор «вшит» специальный поправочный коэффициент, позволяющий отображать на дисплее сразу же концентрацию водно-спиртового раствора, минуя показатель преломления. При концентрации от 70% до 96% — зависимость нелинейная. Таким образом, рефрактометрическим методом можно определить крепость спирта в пределах от 1% до 70%.

Практическая часть.

Рассмотрим применение рефрактометров при изготовлении и анализе раствора глицерина 10% для инъекций: Раствор глицерина 10% Глицерина (в пересчете на безводный) 100 г 1. Натрия хлорид 9,0 г. Воды до 1л.

Изготовление. От поставщиков покупается глицерин (высший сорт, динамитный) с количественным содержанием 86-90%, 94-98% и более. Поэтому, чтобы рассчитать количество исходного глицерина, необходимо точно знать, какова в нем массовая доля безводного вещества. Для точного измерения концентрации глицерина применяют рефрактометр. Показатель преломления исходного глицерина n=1,4569 соответствует массовой доле безводного вещества 89%. Исходное количество глицерина, которое требуется для изготовления раствора, по прописи 68:

2. Масса глицерина = 100 г./ 0,89 = 112,36 г.

Количественное определение глицерина в растворе. Вычисляем концентрацию глицерина: Сглиц = / Fглиц

где n — показатель преломления раствора; n0 — показатель преломления воды очищенной, измеренный при той же температуре; СNaCl — концентрация натрия хлорида в растворе, определенная методом аргентометрии; FNaCl — фактор показателя преломления раствора натрия хлорида для найденной концентрации; Fглиц — фактор преломления 10% раствора глицерина (0, 001156).

В фармацевтической промышленности рефрактометры ATAGO могут применяться для исследования водных растворов различных лекарственных препаратов: кальция хлорида (0% и 20%); новокаина (0,5%, 1%, 2%, 10%, 20%, 40%); эфедрина (5%); глюкозы (5%, 25%, 40%); магния сульфата (25%); натрия хлорида (10%); кордиамина и т.д.

Примечание:

Если для одного из веществ, входящих в раствор, фактор показателя преломления неизвестен или незначительная его концентрация не позволяет получить точных данных, то готовят контрольный раствор, содержащий это вещество в той концентрации, которая была определена титрометрическим методом.

Рефрактометры и поляриметры японской фирмы ATAGO нашли применение во всех отраслях промышленности РФ. Рефрактометры и поляриметры АТАГО внесены в госреестр средств измерений РФ. Это позволяет применять приборы АТАГО в самых жёстко контроллируемых сферах производств — таких, как, например, фармацевтика.

Противопоказания

Авторефрактометрию не рекомендуется проводить в следующих случаях:

детский возраст до 3 лет, так как яркие ультрафиолетовые лучи могут негативно влиять на состояние ЦНС;
психиатрическое заболевание, в результате которого пациент не может сидеть неподвижно в течение нескольких минут;
нарушение прозрачности хрусталика, стекловидного тела, роговицы, в результате чего проведение процедуры невозможно;
внутриглазное кровоизлияние, затрудняющее проведение исследования;
лежачие пациенты, к которым невозможно поднести аппарат для исследования глаз.

Побочные эффекты от процедуры не возникают, поэтому ее можно проводить для любых категорий пациентов, при отсутствии противопоказаний. Метод можно применять даже людям, страдающим повышенной чувствительностью глаз. Он осуществляется в течение 2-3 минут, за это время человек сможет выдержать излучение ультрафиолета.

Подготовка к авторефрактометрии

Специфической подготовки к методике нет. Рекомендуется проводить ее, когда у пациента отсутствует конъюнктивит, гнойные выделения затруднят обследование, сделают неудачными результаты. При конъюнктивите дополнительно образуется повышенная чувствительность на действие яркого света, который применяется в афторефрактометрии.

Если процедура проводится с узким зрачком, никакие медикаментозные средства врачи не назначают. Если же офтальмолог решил расширить зрачок для обширного доступа к сетчатке глаз, назначают Атропин или ему подобные средства.

Рефрактометры, лучше всего подходящие для аптек: рефрактометры типа Аббе, серия NAR/DR-A1, ATAGO.

NAR-1T Liquid

DR-A1
Рефрактометры серии NAR или DR-A1 предназначены для измерения показателя преломления и средней дисперсии неагрессивных жидкостей. Это очень качественный приборы. Простые в обслуживании. Минимальны в содержании. Фактически расходный материал для этих рефрактометров – лампочка (источник света). Рефрактометры ATAGO серии NAR или DR-A1 применяются:

В медицинских учреждениях для определения белка в моче, сыворотке крови, плотности мочи, анализ мозговой и суставной жидкости, плотности субретинальной и других жидкостей глаза. Использование рефрактометра позволяет значительно сократить затраты времени при массовых обследованиях пациентов.
В фармацевтической промышленности рефрактометры ATAGO могут применяться для исследования водных растворов различных лекарственных препаратов: кальция хлорида (0% и 20%); новокаина (0,5%, 1%, 2%, 10%, 20%, 40%); эфедрина (5%); глюкозы (5%, 25%, 40%); магния сульфата (25%); натрия хлорида (10%); кордиамина и т.д.
В пищевой промышленности используют рефрактометры ATAGO на сахарных и хлебных заводах, кондитерских фабриках для анализа продуктов и сырья, полуфабрикатов, кулинарных и мучных изделий, для определения влажности меда (до 30 %). В производстве сахара широкое применение получили поляриметры АТАГО. Поляриметры на сахарном заводе измеряют концентрацию и чистоту сахара в сахарной свекле или сахарном тростнике на этапе приемки сырья.

Для определения доли сухих веществ в различных суслах (ГОСТ 5900-73), сахароагаровом сиропе, сиропе для мармелада, зефира, кремов и пряников.

Для определение массовой доли растворимых сухих веществ по сахарозе (% Brix) в продуктах переработки плодов и овощей, для определения процентного содержания жира в твёрдых продуктах питания (пряниках, вафлях или хлебобулочных изделиях) концентрации солей.

4.При обслуживании техники применяются рефрактометры ATAGO для определения с большей точностью объёмной концентрации противокристаллизационной жидкости «ИМ», которая добавляется в авиационное топливо в количестве от 0,1 до 0,3%. Дальнейшая обработка результатов ведется согласно «Методическим рекомендациям по анализу качества ГСМ в гражданской авиации» Ч. II стр.159. Опыт использования рефрактометров показал, что эти приборы значительно сокращают время и повышают достоверность получения анализов по процентному содержанию жидкости «ИМ» в авиационном топливе.

Как проходит авторефрактометрия

Для проведения методики пациент заходит в темную комнату, садится на стул. Подбородок ставят на специальный держатель, чтобы голова во время свечения луча не двигалась.

Из авторефрактометра появляется ультрафиолетовый свет, который достигает роговицы и отражается от нее. Именно отраженный луч фиксирует устройство, записывает результаты. Аппарат выдает их на бланке исследования.

Так как функция каждого глаза может быть различной, прибор фиксирует измерения сначала для одного органа зрения, затем для другого. Результаты выдают на руки сразу лечащему врачу или пациенту, который должен предоставить бланк офтальмологу.

С узким зрачком

Предварительной подготовки к проведению обследования нет. Аппарат направляет ультрафиолетовые лучи через зрачок пациента, который находится в естественном состоянии. Он сужается даже в темной комнате, так как на него действует свет.

Методика является некорректной, потому что на зрачок может влиять усталость, перенапряжение, нервозность и другие факторы. Ультрафиолетовый свет может проникнуть внутрь глазного яблока не в полном объеме. То же касается и отражения луча. Этими данными врач не сможет полностью руководствоваться для постановки диагноза.

С применением циклоплегии

За 2 дня до проведения исследования пациенту назначают препарат, который блокирует функции мышц радужной оболочки. При накоплении препарата образуется продолжительный эффект, поэтому зрачок не сужается даже под действием яркого света. Врач сможет использовать не только авторефрактометрию, но и полностью осмотреть глазное дно.

Полученные данные считаются достоверным. На их основе врач ставит точный диагноз, назначает лечение. Рекомендуется после терапевтических действий повторно проходить процедуру, чтобы выявить наличие или отсутствие улучшений.

Суть методики рефрактометрии

Исследование указанным методом впервые было проведено в Германии еще в XIXвеке. Тогда в качестве рефрактометра использовали офтальмоскопическое зеркало и сменные линзы. Методика постоянно совершенствовалась, и сегодня офтальмологи пользуются компьютерными автоматическими рефрактометрами.

Если исследование проводится при помощи авторефрактометра, прибор посылает в глаз инфракрасные импульсы, которые отражаются от глазного дна и считываются датчиком. Затем специальное программное обеспечение анализирует исходные данные и данные отраженного сигнала, что позволяет определить клиническую рефракцию исследуемого глаза.

Что очень важно, данное исследование не нарушает целостности тканей и является абсолютно безболезненным.

Расшифровка результатов

Пациенту на руки выдается бланк исследования, в котором записаны латинские сокращения и данные, выраженные в цифрах. Перед походом к лечащему офтальмологу человек сможет самостоятельно определить качество своего зрения:

Ref – рефрактометрия, то есть данные, полученные от обследования;
R/od — данные с правого глаза;
R/os – данные с левого глаза;
Sph – оптическая сила глаза, выраженная в диоптриях;
Pd – расстояние между зрачками;
R1 и R2 – наибольшие и наименьшие роговичные меридианы;
Vd — расстояние от роговицы до задней части линзы;
# — неточные данные;
Cyl – оптическая сила цилиндрической линзы глаз;
Ax – ось цилиндрической линзы;
Ave – среднее преломление;
Ker – толщина роговицы;

С помощью полученных данных врач может определить, насколько сильно развита миопия, гиперметропия, астигматизм. Далее проводится коррекция остроты зрения с помощью лазерного аппарата, хирургической методики, оптических устройств (линзы, очки).

Показатель электрической силы цилиндрической линзы глаз необходим для выявления астигматизма. Этот показатель должен быть в определенных границах, при выходе за которые меняется форма глазного яблока.

Значение оптической силы необходимо для выявления миопии, гиперметропии, астигматизма. Расстояние между глаз врач выявляет для выписки очков, показатель является обязательным. Если пациенту предстоит лазерная или хирургическая операция, обязательно измерение толщины роговицы. Если у пациента наблюдается кератоконус (выпячивание роговицы, приводящее к истончению), процедура будет противопоказана для человека.

Врач определяет легкую, среднюю, тяжелую степень нарушения функции зрения. В зависимости от полученных данных офтальмолог поставит диагноз. Чем раньше произвести авторефрактометрию, тем больше шансов будет у пациента полностью восстановить функцию зрения без осложнений.

При астигматизме часто снижается острота зрения пациента. Процедура может определить астигматизм совместно с гиперметропией или миопией.

Проведение процедуры обязательно для каждого глаза в отдельности. На одном из них у человека может быть снижение остроты зрения, другой может быть в норме. Тогда врач выпишет коррекционные линзы, очки, операцию. Метод выберет сам пациент.

Определение концентрации вещества в растворе

В рефрактометрии используют два способа расчета концентрации вещества в растворе по измеренному показателю преломления.

1. Расчет концентрации по формуле. Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах выражается:

n=n0+С·F, отсюда (15),

где n и n0 – показатели преломления раствора и растворителя;

F – фактор показателя преломления.

2. Расчет концентрации по рефрактометрическим таблицам. Измерив показатель преломления, в таблице находят соответствующее ему значение концентрации. Если измеренный показатель преломления в таблице не приведен, проводится интерполирование.

Рефрактометрия – метод анализа, основанный на измерении показателя (коэффициента) преломления света (n) при прохождении его из одной среды в другую. Преломление света, то есть изменение его первоначального направления, обусловлено различной скоростью распределения света в различных средах. При этом отношение синуса угла падения луча (α) к синусу угла преломления (β) для двух соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления (n). Показатель преломления также равен отношению скоростей распространения света в этих средах:В лабораторных условиях обычно определяют так называемый относительный показатель преломления вещества по отношению к воздуху помещения, где ведется измерение. Показатель преломления измеряют на приборах рефрактометрах различных систем.Величина показателя преломления зависит от факторов, влияющих на скорость распространения света в испытуемом веществе (природы вещества, длины волны света, температуры, при которой проводится измерение, концентрации вещества в растворе) и среды, относительно которой он измеряется. Измерение показателя преломления проводят при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия). Обязательным условием определения показателя преломления является соблюдение температурного режима. Обычно определение выполняется при 20±0,30С. При повышении температуры величина показателя преломления уменьшается, при понижении – увеличивается. Поправку рассчитывают по следующей формуле:n1=n20+ (20-t)·0,0002Диапазон значений измеряемого показателя преломления 1,3 — 1,7. Точность измерения +2·10-4.Величина прироста показателя преломления при увеличении концентрации на каждый процент называется фактором показателя преломления (F). Значение F устанавливают экспериментально для каждого вещества и каждого процента концентрации.

Пример 16: Определить концентрацию раствора кальция хлорида используя рефрактометрические таблицы, если измеренный показатель преломления раствора кальция хлорида равен 1,3442. Решение:
Ближайшие табличные значения 1,3434 и 1,3445, соответствующие концентрациям 9% и 10%. Разность табличных показателей преломления соответствует одному проценту концентрации. 1,3445 – 1,3434 = 0,0011. Разность найденного показателя преломления и одного из табличных значений (например, для 10%-го раствора) 1,3445-1,3442=0,0003 соответствует x%. Отсюда 0,0011 – 1% 0,0003 – x Концентрация исследуемого раствора составит: 10-0,27=9,73%. Можно взять разность между табличным значением для 9% раствора и найденным показателем преломления: 1,3442-1,3434=0,0008 Конечный результат получается тот же самый: 9+0,73=9,73%
Заключение
:
С(%)
кальция хлорида равна 9,73%

!	При концентрации вещества менее 3 – 4% не рекомендуется использовать метод рефрактометрии для количественного определения веществ.

Если существует необходимость выражения содержания ЛВ в граммах, то в основной формуле в числителе подставляют величину общего объема (мл) лекарственного средства, а в знаменателе цифру 100.

(16),

Приведенные примеры расчета концентрации применимы лишь для однокомпонентных ЛС. Чаще всего они применяются для определения содержания ЛВ в концентрированных растворах.

Показатель преломления многокомпонентного раствора складывается из показателя преломления растворителя и показателей преломления растворенных веществ. Для растворов, содержащих два или более веществ, формула будет иметь следующий вид:

n=n0+n1+n2+…= n0+С1·F1+ С2·F2+ С3·F3+…

Концентрация одного из компонентов в многокомпонентном растворе можно рассчитывать на основании рефрактометрических измерений по формуле:

(17),

При необходимости выражения содержания в граммах:

(18),

где С1, С2, Сn – концентрации веществ (%), найденных химическими (например, титриметрическими) методами;

F1, F2, Fn – факторы показателей преломления растворов веществ, определяемых химическими методами;

F– фактор показателя преломления вещества, определяемого рефрактометрическим методом.

Какой врач проводит обследование

Изначально пациент обращается к врачу-офтальмологу. Он может направить его в лабораторию, где процедуру проводит другой врач или выполнит ее самостоятельно. Расшифровать данные может только лечащий врач-офтальмолог, чтобы назначить дальнейшее обследование или лечение.

Обследование можно пройти в поликлинике или больнице, там всегда имеется авторефрактометр. Если же пациент записывается на прием в частную клинику, необходимо предварительно узнать об оснащенности кабинета офтальмолога.

На чем основан принцип авторефрактометрии

У здоровых людей световой луч проходит через зрачок, преломляется в роговице и хрусталике, проецируется на сетчатке. Если преломляющая сила нарушается, образуется снижение остроты зрения. При проецировании светового луча перед сетчаткой, появляется близорукость. Если он проецируется за сетчаткой, пациент страдает дальнозоркостью.

Врач выявляет измерение внутренней структуры глазного яблока с помощью определения длины волны ультрафиолетового излучения, которое направляется в сетчатку и отражается от нее.