DE69209823T2

DE69209823T2 - Verfahren und gerät zur nachweis der linsentrübung

Info

Publication number: DE69209823T2
Application number: DE69209823T
Authority: DE
Inventors: George Benedek; Douglas Hayden; Joyce Peetermans; Victor Taratuta; George Thurston
Original assignee: Oculon Corp; Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Oculon Corp; Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1992-01-02
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2012-01-03
Also published as: WO1992011799A1; AU1202492A; ATE136441T1; EP0566668B1; US5540226A; AU654324B2; DE69209823D1; JPH06505650A; US5279296A; EP0566668A1; CA2099882A1

Description

Technisches Feld

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis von Krankheiten und, im speziellen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis von Krankheiten durch die Inspektion von Augengewebe.

Hintergrund der Erfindung

Ein verläßliches, quantitatives Verfahren ohne einen Eingriff, um in-vivo die molekularen Änderungen zu charakterisieren, die mit früher Linsentrübung einhergehen, war lange ein wichtiges Ziel der menschlichen klinischen Forschung zum Grauen Star. So ein Verfahren würde es Forschern und Ärzten erlauben (a) die Wirksamkeit von vermeintlichen Mitteln gegen Grauen Star abzuschätzen; (b) die linsentrübende Rolle von pharmakologischen Wirkstoffen und Strahlung, die bei der Behandlung von organischen Krankheiten benutzt werden, zu bestimmen; (c) frühen Grauen Star in epidemiologischen Studien von menschlichen oder tierischen Populationen, die unterschiedlichen linsentrübenden Belastungen ausgesetzt sind, zu charakterisieren; und (d) eine quantitative Basis für die medizinische Entscheidung zur Verfügung zu stellen, ob in die Behandlung des Grauen Stars chirurgisch oder pharmazeutisch eingegriffen werden soll.
1975 haben T. Tanaka und G. Benedek ("Observation of Protein Diffusivity in Intact Human and Bovine Lenses with Application to Cataract", Invest. Opthal, 14, 1985, Seiten 449-456) gezeigt, daß die Brownsche Bewegung von Proteinen in herausgeschnittenen menschlichen und Rinderlinsen optisch mit dem Verfahren der quasielastischen Lichtstreuungs-(QLS)-Spektroskopie gemessen werden kann. Dieser Arbeit folgend haben T. Tanaka und C. Ishimoto ("In Vivo Observation of Lens Protein Diffusivity in Normal and X-Irradiated Rabbit Lenses", Exp. Eye Res., 39, 1984, Seiten 61-68) gezeigt, daß QLS in-vivo bei Hasen benutzt werden kann, um Änderungen in der mittleren Proteindiffusivität als Funktion des Alters und der Position in der Linse nachzuweisen. Weitere Beobachtungen zeigten, daß der linsentrübende Einfluß von Röntgenstrahlung auf die Hasenlinse dramatische Änderungen in der Form der Autokorrelationsfunktion des gestreuten Lichts in einem sehr frühen Stadium des Linsentrübungsprozesses erzeugt. Die Autokorrelationsfunktion ist ein wichtiges Werkzeug zur mathematischen Analyse von QLS. Diese Änderung in der Autokorrelationsfunktion zeigte, daß die Röntgenstrahlung für die drastischen Änderungen in der Diffusivität der streuenden Proteinelemente verantwortlich ist, die der Brownschen Bewegung innerhalb des Augengewebes unterliegen. Sowohl Nishio als auch das Tanaka Team von 1977 beobachteten, daß diese veränderten Korrelationsfunktionen eine Form hatten, die anders war, als diejenige, die für die Brownschen Bewegungen eines einzelnen Streuertyps erwartet wurde. Keiner hat jedoch die quantitative Analyse der Information verstanden, die in dem nicht-exponentiellen Charakter der Autokorrelationsfunktion beobachtet wurde.
1986 haben T. Libondi et al. ("In Vivo Measurement of the Aging Rabbit Lens Using Quasielastric Light Gathering", Curr. Eye. Res., Band 5, Nr. 6, 1986, Seiten 411-419) gezeigt, daß die Form der Autokorrelationsfunktion des gestreuten Lichtes eines lebenden Hasenauges auf die Anwesenheit von mindestens zwei verschiedenen Diffusionserscheinungen innerhalb der Hasenlinse hinweist. Eine Art hatte eine Diffusivität, die zu α- kristallinem Protein gehrt. Die andere war eine viel langsamer diffundierende Art des Types, der von M. Delaye et al. entdeckt worden ist ("Identification of the Scattering Elements Responsible for Lens Opacification in Cold Cataracts", Biophys. J., 37, 1982, Seiten 647-656).
Ein kürzlich entdecktes Verfahren zum Nachweis von Grauem Star umfaßt es, einen Meßpunkt einer Linse mit einem Laser zu bestrahlen und das Licht, das von der Linse an dem Meßpunkt gestreut wird, aufzufangen. Das empfangene Licht wird dann mit Hilfe eines Autokorrelators oder eines Spektrumanalysierers analysiert, um den relativen Anteil des Lichtes, der von den verschiedenen proteinischen Streuern in der Linse gestreut wird, zu bestimmen, und die relativen Lichtdaten werden analysiert, um den Grad der Bildung des Grauen Stars an dem Meßpunkt in der Linse zu bestimmen. Eine detailliertere Beschreibung des Verfahrens ist im Patent der Vereinigten Staaten Nr. 4,957,113, herausgegeben am 18. September 1990, gegeben, welches eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis von Linsentrübung beschreibt, das die Merkmale der ersten Teile der Ansprüche 1 und 21 aufweist. In Situationen, wo die Linse einen signifikanten Anteil von unbeweglichen Proteinarten enthält, ist dieses Verfahren jedoch nicht passend.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis von Linsentrübung zur Verfügung zu stellen, das die Anwesenheit von unbeweglichen Streuern an dem Meßpunkt des Augengewebes berücksichtigt.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, die Linsentrübung in einem individuellen Lebewesen (Subjekt) in einer In-vivo-Weise durch den Vergleich des Wertes von einer oder mehrerer Variablen, die in dem Individuum gemessen wurden, mit einer Frequenzverteilung derselben Variablen in einer Population von Lebewesen nachweisen können und die die Linsentrübung in einem individuellen Lebewesen in einer In-vivo-Weise durch die nachgewiesene Änderung des Wertes von einer oder mehrerer Variablen, die in dem Individuum gemessen wurden, nachweisen kann.
Dieses Ziel wird durch eine Vorrichtung und eine Methode zum In-vivo-Nachweis von Linsentrübung gelöst, das die Merkmale der Ansprüche 1 und 21 haben. Genauer gesagt wird ein Laser gebraucht um einen kohärenten und gleichförmigen Lichtstrahl niedriger Energie bereitzustellen, der zu einem Meßpunkt in dem Auge eines Lebewesens geführt wird, um durch die Proteinmoleküle des Auges gestreut zu werden. Das gestreute Licht wird beobachtet und ein Teil von ihm aufgenommen. Die Intensität des Lichtes, das durch den Meßpunkt gestreut wurde, und die Intensitätsfluktuationen des gestreuten Lichtes werden mathematisch analysiert, wobei eine Signatur von Linsentrübung bestimmt wird, und die Signatur die Intensität (Iimm) des Lichtes enthält, das von unbeweglichen Streuern an dem Meßpunkt in dem Augengewebe gestreut wurde. Der Grad der Linsenstrübung wird aus der Signatur der Linsentrubung bestimmt.
Die obigen und andere Merkmale der Erfindung einschließlich verschiedener neuartiger Details der Kombination von Teilen wird nun genauer beschrieben und in den Ansprüchen herausgestellt. Dies ist so zu verstehen, daß spezielle Linsentrübungsnachweisverfahren und -vorrichtungen, die die Erfindung ausführen, nur zur Illustration gezeigt werden und nicht als Einschränkung der Erfindung. Die Prinzipien und Merkmale dieser Erfindung können in verschiedenen und zahlreichen Ausführungsformen gebraucht werden ohne das Gebiet der Erfindung, wie sie beansprucht wird, zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines optischen Streuungsuntersuchungsgerätes für das Studium der Intensität und der zeitlichen Intensitätsfluktuationen des Laserlichtes, das von der Linse in-vivo gestreut wird.
Fig. 2A ist eine Darstellung einer typischen gemessenen zeitlichen Autokorrelationsfunktion und der am besten angepaßten funktionalen Form als Funktionen der Verzögerungszeit.
Fig. 2B ist eine Darstellung der verbleibenden Unterschiede zwischen der gemessenen zeitlichen Autokorrelationsfunktion und der am besten angepaßten Funktionsform als Funktion der Verzögerungszeit.
Fig. 3A ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität des Lichtes, das von sich schnell bewegenden Teilchen der vorderen Rinde ("anterior cortex") von Linsen von Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide gestreut wurde, als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 3B ist die Darstellung der durchschnittlichen Diffusionsverzögerung der Zeit für sich schnell bewegende Teilchen von der vorderen Rinde der Linsen von Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 4 ist die Darstellung der Durchschnittsintensität von sich langsam bewegenden Teilchen und sich schnell bewegenden Teilchen in Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 5 ist die Darstellung der Durchschnittsintensität von sich langsam bewegenden Teilchen an verschiedenen Orten in der Linse für Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 6 ist die Darstellung der Durchschnittsabnahmezeit für sich langsam und für sich schnell bewegende Teilchen in Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 7 ist eine Darstellung der Abhängigkeit der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund von beweglichen Teilchen, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung, aufgrund von sich langsam bewegenden Teilchen in der menschlichen Augenlinse.
Fig. 8 ist die Darstellung der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund von beweglichen Teilchen in der vorderen Rinde der Augenlinsen von Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung, aufgrund von sich langsam bewegenden Teilchen und als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 9 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund beweglicher Teilchen im Kern der Augenlinsen von Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung, aufgrund sich langsam bewegender Teilchen und als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 10 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund beweglicher Teilchen in der hinteren Rinde ("posterior cortex") der Augenlinsen von Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung, aufgrund sich langsam bewegender Teilchen und als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 11 ist ein Histogramm der Intensität der langsamen Komponenten für Lebewesen in einer relativ jüngeren Altersgruppe.
Fig. 12 ist ein Histogramm der Intensität der langsamen Komponenten für Lebewesen in einer relativ älteren Altersgruppe.
Fig. 13 ist die Darstellung der Durchschnittsintensität des Lichtes, das von unbeweglichen Teilchen an verschiedenen Orten in der Linse gestreut wird für Lebewesen ohne Bestrahlung oder Steroide, als Funktion der Altersgruppe.
Fig. 14 ist die Darstellung der Intensität des Lichtes, das von beweglichen Teilchen gestreut wird, als Funktion der Intensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, für Individuen ohne Bestrahlung und für Individuen mit Bestrahlung, als Funktion der Zeit seit der Bestrahlung, in der hinteren Rinde der Augenlinse.
Fig. 15 ist die Darstellung der Intensität des Lichtes, das von beweglichen Teilchen gestreut wird, als Funktion der Intensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, für Individuen ohne Bestrahlung und für Individuen mit Bestrahlung, als Funktion der Zeit seit der Bestrahlung, im Kern der Augenlinse.
Fig. 16 ist die Darstellung der Intensität des Lichtes, das von beweglichen Teilchen gestreut wird, als Funktion der Intensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, für Individuen ohne Bestrahlung und für Individuen mit Bestrahlung, als Funktion der Zeit seit der Bestrahlung, in der vorderen Rinde der Augenlinse.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Proteine, die in Augengewebe vorhanden sind, unterliegen einer zufälligen diffusiven Bewegung aufgrund von fortlaufenden Zusammenstößen mit benachbarten Molekülen. Wenn ein kohärenter stabiler Lichtstrahl von den sich bewegenden Proteinen gestreut wird, fluktuiert die Intensität des gestreuten Lichtes mit der Zeit. Die Bewegungen der Proteine bestimmen die Rate der Intensitätsfluktuation. Es wurde festgestellt, daß kleine Proteine im allgemeinen schneller diffundieren als größere Proteine oder Proteinansammlungen, während unbewegliche Proteine überhaupt nicht diffundieren. So ist es möglich die Intensität und die Intensitätsfluktuationen zu untersuchen, um die relative Intensität des Lichtes zu untersuchen, das von den kleinen oder schnell sich bewegenden Proteinarten, den großen oder sich langsam bewegenden Proteinarten und den unbeweglichen Proteinarten innerhalb des Augengewebes gestreut wird. Es ist also möglich die relativen Anteile dieser drei Arten und die Diffusivitäten der zwei beweglichen Arten zu bestimmen.
Die Anhäufung von kleinen Proteinen innerhalb der Linse ist ein sehr frühes Stadium im Prozeß der Linsentrübung. Durch Gebrauch der Information, die von dem Licht erhalten wird, das von den verschiedenen sich schnell und sich langsam bewegenden und unbeweglichen Proteinarten gestreut wird, ist es möglich, in einer klaren und unwillkürlichen Weise die Bedeutung der Komponenten, die in der Autokorrelationsfunktion enthalten sind, zu interpretieren. Diese Erfindung erlaubt die Aufschlüsselung der Information, die in den zufälligen Intensitätsfluktuationen in dem Licht, das von der Linse gestreut wurde, enthalten ist. Die aufgeschlüsselte Information hat klinisch gezeigt, daß sie eine genaue quantitative Messung der Entwicklung des Grauen Stars auf einer molekularen Ebene zur Verfügung stellt, lange bevor er visuell entweder durch das Lebewesen (Subjekt) oder den Arzt nachgewiesen werden konnte.
Die Brownsche Bewegung ist als Bewegung von Makromolekülen definiert, die durch die thermische Bewegung und das zufällige Stoßen mit benachbarten Molekülen in einer Lösung hervorgerufen wird. In der Linse des menschlichen Auges können Proteinmoleküle, die der Brownschen Bewegung unterliegen, durch quasi-elastische Lichtstreuung aufgezeichnet und analysiert werden.
In der quasi-elastischen Lichtstreuung (QLS) werden die zeitlichen Intensitätsfluktuationen des Lichtes, das von einem ausgewählten kleinen Volumen in der Linse gestreut wird, das von einem einfallenden Laserstrahl beleuchtet wird, untersucht. Die Intensität des gestreuten Lichtes fluktuiert aufgrund der Brownschen Bewegung der streuenden Elemente mit der Zeit. Im Falle, daß der Laserstrahl die Linse des Auges beleuchtet, sind die streuenden Elemente die molekularen Bestandteile der Faserzellen innerhalb der Linse. Diese Bestandteile sind hauptsächlich kugelige Proteine, die Kristalline (crystallins) genannt werden.
Die Intensitätsfluktuationen des Lichtes werden durch Aufnahme des Lichtes, das von einem wohldefinierten beleuchteten Volumen in der Augenlinse gestreut wurde, und durch Fokussieren dieses Lichtes auf die Oberfläche eines optischen Detektors quadratischer Abhängigkeit, wie einer Photovervielfacherröhre oder einer Festkörperphotodiode, nachgewiesen. Die Ausgabe des Detektors ist ein photoelektrischer Strom, dessen zeitliche Fluktuationen mit den Fluktuationen in der Intenstität des gestreuten Lichtes synchronisiert sind. Die zeitlichen Fluktuationen in dem Photostrom können mathematisch durch die Bestimmung der Autokorrelationsfunktion des Photostromes analysiert werden. Aus der mathematischen Form der Autokorrelationsfunktion des Photostromes ist es möglich, die Diffusivität der streuenden Elemente, die der Brownschen Bewegung unterliegen, zu bestimmen.
Die Autokorrelationsfunktion kann durch Gebrauch eines Autokorrelators zur Analyse der Intensitätsfluktuationen des Laserlichtes, das von dem Augengewebe gestreut wurde, bestimmt werden. Die zufälligen Bewegungen der Kristallinproteine innerhalb der Linse rufen Konzentrationsfluktuationen hervor, welche andererseits Intensitätsfluktuationen des gestreuten Lichtes hervorrufen. Das gestreute Licht kann in der Form einer Zeitkorrelationsfunktion, der Autokorrelationsfunktion C(τ), aufgezeichnet werden, welche die Intensität des gestreuten Lichtes zu einem Zeitpunkt t, I(t), zu der Intensität zu einer bestimmten Zeit τ später, I(t+τ), wie folgt in Beziehung setzt: C(τ) = < I(t)I(t+τ)), wobei < > das Mittel über alle Anfangszeiten t bedeutet.
Die zeitliche Autokorrelationsfunktion des Photostromes wird eine allgemeine Form haben, die wie folgt ausgedrückt werden kann:
C(τ) = α&sub0;[Imof(τ)]² + [Imo + Iimm)², (1a)
wobei τ eine Zeitverzögerungsvariable ist, α&sub0; eine vorbestimmte Konstante ist, die repräsentativ für die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Teilchen ist, und f(τ)eine monoton fallende positive Funktion in τ ist, so daß f(0) = 1 und f(τ) T 0, wenn τ T ∞.
In dieser Gleichung ist Imo die Intensität des Lichtes, das von beweglichen Proteinarten oder Teilchen innerhalb des Augengewebes gestreut wurde, und Iimm die Intensität des Lichtes, das von unbeweglichen Proteinarten oder Teilchen in dem Augengewebe gestreut wurde.
In einer weniger allgemeinen Form kann die zeitliche Autokorrelationsfunktion des Photostromes wie folgt ausgedrückt werden:
C(τ) = α&sub0;[Imofexp(-τ/τf)+Imosexp(-τ/τs)]²+[Imof+Imos+Iimm], (1b)
wobei τ eine Zeitverzögerungsvariable ist und α&sub0; eine vorbestimmte Konstante, die repräsentativ für die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Teilchen ist. Imof ist die Intensität des Lichtes, das von schnell diffundierenden Proteinarten oder Teilchen innerhalb des Augengewebes gestreut wird, Imos ist die Intensität des Lichtes, das von langsam diffundierenden beweglichen Proteinarten oder Teilchen in dem Augengewebe gestreut wird, und Iimm ist die Intensität des Lichtes, das von unbeweglichen Proteinarten oder Teilchen innerhalb des Augengewebes gestreut wird. Γf = 1/τf = DfK² ist die Abnahmerate für die schnell diffundierenden Arten und Γs = 1/τs = DsK² ist die Abnahmerate für langsam diffundierende Arten. Df bzw. Ds sind die Diffusivitäten der schnellen bzw. langsamen Arten. K = (4πn/λ)sin(θ/2) ist der Streuvektor, wobei n der Brechungsindex der Linse ist, λ die Vakuumwellenlänge des Lasers ist und θ der Streuwinkel ist.
Der erste Schritt bei der Analyse ist die Aufnahme der experimentellen Messungen von C(τ), um sie an die mathematische Form, die in der Gleichung (1a) oder der Gleichung (1b) dargestellt ist, anzupassen. Diese mathematische Anpassungsprozedur wird in dem Rechner ausgeführt, wobei eine von einer Anzahl von wohlbekannten Anpaßroutinen benutzt wird. Es sollte angemerkt werden, daß im allgemeinen mehr als zwei Exponentialterme tatsächlich in C(τ) enthalten sein können. Aufgrund des begrenzten Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, das aus einer klinisch wünschenswerten kurzen Meßdauer (ungefähr 1-3 s) resultiert, kann die Korrelationsfunktion jedoch ziemlich zufriedenstellend an die Gleichung (la) oder die Gleichung (1b) angepaßt werden. Als Ergebnis dieser Anpaßprozedur können die fundamentalen Parameter Imof und Imos und ihre Summe Imof + Imos = Imo abgeleitet werden.
Um jetzt auf die Figuren einzugehen, zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Streuungsuntersuchungsgerätes für das Studium der zeitlichen Fluktuationen von Laserlicht, das von einer Linse in-vivo gestreut wird. In Fig. 1 liefert eine Quelle von im wesentlichen monochromatischem, kohärentem und kollimiertem Licht 20, so wie ein Laser, einen Lichtstrahl 22 zu der Linse 23 des Auges 24 eines Lebewesens, durch eine Lieferungsvorrichtung, welche z.B. aus einer Fokussierungslinse 26 bestehen kann, die dazu dient, den Lichtstrahl 22 auf das Auge 24 des Lebewesens auf einen bestimmten Ort zu fokussieren, an dem die Messung durchgeführt werden soll. Das Licht muß aus zwei Gründen fokussiert werden. Zum einen ist die Größe der beleuchteten Fläche umgekehrt proportional zu der Kohärenzfläche des gestreuten Lichtes. Durch das Fokussieren auf eine kleine Fläche wird eine größere Kohärenzfläche erreicht, was eine leichtere Messung erlaubt. Zum zweiten ist die einfallende Kontaktfläche auf der Linse 23 umgekehrt proportional zu der streuenden Fläche der Netzhaut 28. Es gibt drei Gebiete der Linse 23, die von speziellem Interesse sind. Diese sind die vordere Rinde ("anterior cortex") 23a, die hintere Rinde ("posterior cortex") 23p und der Kern ("nucleus") 23n. Durch das Fokussieren auf die Linse 23 wird das Licht, das zur Netzhaut 28 geht, zerstreut, wobei Netzhautschäden verhindert werden. Das von der Augenlinse 23 gestreute Licht 30 geht durch eine Sammellinse 32, wie eine Objektivlinse. Das gestreute Licht 30 wird in zwei Lichtstrahlen 34 bzw. 36 aufgespalten, welche zu dem linken 38 bzw. rechten Auge 40 des Beobachters 42 gerichtet werden. Die Lichtstrahlen 34 bzw. 36 passieren Strahlteiler 44 bzw. 46. Ein Teil des Strahles 34 wird zu einem Befestigungsmittel 48 gerichtet, das dazu gedacht ist, die Position des Auges 24 des individuellen Lebewesens zu fixieren, wenn die Messungen gemacht werden. Der Rest des Strahles, der von dem Strahlteiler 44 aufgespalten worden ist, wird zu dem linken Auge 38 des Beobachters 42 gelenkt.
Der Lichtstrahl 36 wird durch den Strahlteiler 46 in einen Teil 50, der direkt in das rechte Auge 40 des Beobachters 42 geht, und einen zweiten Teil 52, der durch die Öffnungen 54 und 56 geht und durch die Linse 58 auf das Ende einer optischen Faser 60 fokussiert wird, aufgespalten. Die Öffnungen 54 und 56 begrenzen die Länge des Lichtstrahles 52. Die optische Faser 60 richtet den Lichtstrahl 52 zu einem optischen Detektor 62 quadratischer Abhängigkeit, so wie eine Photovervielfacherröhre oder eine Festkörperdiode, nachdem er durch ein optisches Filter 64 gegangen ist. Das Licht, das durch den optischen Filter 64 in den Detektor 62 quadratischer Abhängigkeit geht, wird mit Hilfe einer Photovervielfacherröhre oder einer Festkörperphotodiode in ein photoelektrisches Signal umgewandelt. Das Signal des optischen Detektors 62 quadratischer Abhängigkeit wird durch einen Vorverstärker und einen Diskriminator 66 vorbehandelt. Dieses Signal wird dann in einen Signalprozessor 68 (welcher ein einzelstehender Autokorrelator oder ein programmierter Rechner sein kann) und einen Rechner 70 zur Prozessierung entsprechend der vorherigen Diskussion eingegeben. Der Rechner 70 kann ein programmierter Mikroprozessor oder ein integrierter Schaltkreis sein. Die Autokorrelationsfunktion und alle berechneten Parameter können auf der Anzeige 72 gezeigt werden.
Fig. 2A ist eine Darstellung einer typischen gemessenen zeitlichen Autokorrelationsfunktion und einer am besten angepaßten funktionalen Form, als Funktion der Verzögerungszeit. Die Daten, die die gemessene zeitliche Autokorrelationsfunktion umfassen, sind durch die Punkte 80 dargestellt, und die am besten angepaßte funktionale Form ist durch die Kurve 82 angezeigt. Der allgemeine Trend der gemessenen zeitlichen Autokorrelationsfunktion ist es, von einem Maximalwert bei der Verzögerungszeit Null abzufallen, und die Kurve 82 ist streng monoton fallend als Funktion der Verzögerungszeit. Die allgemeinen Formen der zeitlichen Autokorrelationsfunktionen, die oben angegeben sind, zeigen diese Eigenschaften.
Fig. 2B ist eine Darstellung des verbleibenden Restes zwischen der gemessenen Autokorrelationsfunktion und der am besten angepaßten funktionalen Form, wie sie in Fig. 2A gezeigt sind, als Funktion der Verzögerungszeit. Die Daten, die den verbleibenden Rest zeigen, scheinen gleichförmig, unabhängig von der Verzögerungszeit, um Null verteilt zu sein. Wenn irgendein Trend in den Daten, die den verbleibenden Rest anzeigen, sichtbar wäre, wäre die Qualität der Anpassung der Kurve 82 an die Daten, die durch die Punkte 80 dargestellt werden, zweifelhaft. Die am besten angepaßte funktionale Form kann durch Standardtechniken zur Kurvenanpassung, wie z.B. die Methode der kleinsten Quadrate, bestimmt werden.
Fig. 3A ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität des Lichtes, das von sich schnell bewegenden Teilchen der vorderen Rinde der Linsen von Lebewesen gestreut wird, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Altergruppe. Die vier Altersgruppen für Individuen sind zwischen (a) 20 und 30 Lebensjahren, (b) 30 und 40 Lebensjahren, (c) 40 und 50 Lebensjahren und (d) 50 und 60 Lebensjahren. Der Trend dieser Durchschnittsintensität mit ansteigendem Alter abzufallen ist offensichtlich, anzeigend, daß, im Durchschnitt, die Anzahldichte der sich schnell bewegenden Teilchen in der vorderen Rinde auch mit dem Alter abfällt.
Fig. 3B ist eine Darstellung der Durchschnittsdiffusionsverzögerungszeit für sich schnell bewegende Teilchen der vorderen Rinde von Linsen von Lebewesen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Altersgruppe. Die Durchschnittsdiffusionsverzögerungszeit für sich schnell bewegende Teilchen neigt zwischen 40 und 45 Mikrosekunden zu bleiben, anzeigend, daß die Diffusionsverzögerungszeit für sich schnell bewegende Teilchen in der vorderen Rinde keine starke Funktion des Alters ist.
Fig. 4 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität von Licht, das von sich langsam bewegenden Teilchen und sich schnell bewegenden Teilchen in den Linsen von Lebewesen gestreut wird, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Altersgruppe. Die Kurve 90 stellt die Durchschnittsintensität des Lichtes dar, das durch sich schnell bewegende Teilchen gestreut wird, und die Kurve 92 stellt die Durchschnittsintensität des Lichtes dar, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird. Es ist sichtbar, daß die Durchschnittsintensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, als Funktion der Altersgruppe ansteigt, und daß die Durchschnittsintensität des Lichtes, das von sich schnell bewegenden Teilchen gestreut wird, relativ konstant im Vergleich zu dem Licht, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, ist.
Fig. 5 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen an verschiedenen Orten in den Linsen von Lebewesen gestreut wird, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Altersgruppe. Die Kuven 100 bzw. 102, die die Streuung von der vorderen Rinde bzw. des Kernes des Auges des Lebewesens darstellen, haben Größenordnungen, die kleiner sind als die Größenordnung der Streuung aufgrund von sich langsam bewegenden Teilchen in der hinteren Rinde des Auges, wie sie in der Kuve 104 dargestellt ist.
Fig. 6 ist eine Darstellung der Durchschnittsabnahmezeit für sich langsam und für sich schnell bewegende Teilchen in den Linsen von Lebewesen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Altersgruppe. Die Kurve 110 stellt die Durchschnittsabnahmezeit für Licht, das von sich schnell bewegenden Teilchen gestreut wird, dar und die Kurve 112 stellt die Durchschnittsabnahmezeit für Licht, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, dar. Man sieht, daß die Durchschnittsabnahmezeit für Licht, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, als Funktion der Altersgruppe ansteigt, und daß die Durchschnittsabnahmezeit des Lichtes, das von sich schnell bewegenden Teilchen gestreut wird, relativ konstant im Vergleich zu der des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, ist. Unsere Daten zeigen, daß, genau wenn Imos mit dem Alter ansteigt, τs dasselbe tut. Das hat zwei wahrscheinliche, molekulare Ursprünge: (1) Eine Zunahme der Größe der langsam beweglichen streuenden Teilchen mit dem Alter, und (2) eine Zunahme der Viskosität des Zytoplasmas der Augenlinse. In jedem Fall kann die Messung von τs eine andere Signatur des Prozesses der Linsentrübung zur Verfügung stellen. Auch ist es möglich, daß τs eine Signatur für die fortschreitende Erhärtung der Linse zur Verfügung stellt, die mit der Alterssichtigkeit einhergeht.
Fig. 7 ist eine Darstellung der Abhängigkeit der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund beweglicher Teilchen als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund sich langsam bewegender Teilchen in der menschlichen Augenlinse. Die Daten sind durch die Punkte 120 dargestellt und die am besten angepaßte Kurve 122 ist die universelle Kurve, die die Stelle darstellt, der ein Lebewesen folgt, das Linsentrübung erfährt. Je weiter sich der Punkt, der aus den Intensitäten des Lichtes, das von beweglichen und sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, von dem Ursprung wegbewegt, desto höher ist der Grad Linsentrübung. Zum Beispiel stellt Punkt 124 die Durchschnittsdaten für die Streuung vom Kern von Lebewesen in der 20- bis 30-Lebensjahre-Gruppe dar, während Punkt 126 die Durchschnittsdaten für die Streuung von der hinteren Rinde von Lebewesen in der 50- bis 60-Lebensjahre-Gruppe darstellt.
Fig. 8 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund von beweglichen Teilchen in der vorderen Rinde der Augenlinsen von Lebewesen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund sich langsam bewegender Teilchen und als Funktion der Altersgruppe. Die Kurve 130 zeigt, daß sich, im Durchschnitt, die Individuen weiter entlang der universellen Kurve (gezeigt in Fig. 7) bewegen, wenn sie altern.
Fig. 9 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund von beweglichen Teilchen im Kern von Augenlinsen von Lebewesen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund von sich langsam bewegenden Teilchen und als Funktion der Altersgruppe. Die Kurve 140 zeigt, daß sich, im Durchschnitt, die Individuen entlang der universellen Kurve (die in Fig. 7 gezeigt ist) nach außen bewegen, wenn sie altern.
Fig. 10 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund beweglicher Teilchen in der hinteren Rinde von Augenlinsen von Lebewesen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Durchschnittsintensität der Streuung aufgrund von sich langsam bewegenden Teilchen und als Funktion der Altersgruppe. Die Kurve 150 zeigt, daß sich, im Durchschnitt, die Individuen entlang der universellen Kurve (die in Fig. 7 gezeigt ist) nach außen bewegen, wenn sie altern.
Fig. 11 ist ein Histogramm der Intensität der langsamen Komponenten für Lebewesen in der Altersgruppe, die Individuen zwischen 20 und 30 Lebensjahren repräsentiert. Dies Histogramm zeigt eine relativ niedrige Durchschnittsintensität und nur ein Paar Individuen, die eine deutlich höhere Intensität haben, als die Durchschnittsintensität. Fig. 12 ist ein Histogramm der Intensität der langsamen Komponenten für Lebewesen in der Altersgruppe, die Individuen zwischen 50 und 60 Lebensjahren repräsentiert. Dies Histogramm zeigt eine relativ hohe Durchschnittsintensität und mehrere Individuen, die eine deutlich höhere Intensität als die Durchschnittsintensität haben. Dementsprechend ist es möglich die Anwesenheit von Linsentrübung bei Individuen nachzuweisen, die durch große Intensitäten der Streuung aufgrund von sich langsam bewegender Teilchen relativ zu der Durchschnittsintensität der Streuung für diese Altersgruppe repräsentiert werden. Aus unserer Analyse der Wahrscheinlichkeitsverteilungen der molekularen Parameter Imos, τs und Iimm in der Population und wie diese Wahrscheinlichkeiten vom Alter abhängen, haben wir entdeckt, daß die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für diese Parameter eine charakteristische Form haben, die aus einem scharfen zentralen Maximum, das die meisten Messungen enthält, zusammen mit einem breiten Schwanz, der Individuen darstellt, die anomal hohe Werte der molekularen Parameter aufgewiesen haben, besteht.
Unsere quantitativen Ergebnisse über die Formen für jede dieser Wahrscheinlichkeitsverteilungen sind tatsächlich das, was es uns ermöglicht eine gegebene Messung als anomal hoch zu identifizieren. So dient die Position einer individuellen Messung im Bereich der anomalen Höhe der Wahrscheinlichkeitsfrequenzverteilung als Hinweis darauf, daß die Rate der Linsentrübung in diesem Individuum mit einer abnormal schnellen Rate vor der Messung fortgeschritten ist.
Fig. 13 ist eine Darstellung der Durchschnittsintensität des Lichtes, das von unbeweglichen Teilchen an verschiedenen Orten in der Linse gestreut wird, für Lebewesen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung oder Steroiden ausgesetzt worden sind, als Funktion der Altersgruppe. Aus der Kurve 160 wird es klar, daß die Streuung von unbeweglichen Teilchen in der hinteren Rinde des Auges des Lebewesens größer ist, als die von dem Kern des Lebewesens (Kurve 162) oder der vorderen Rinde (Kurve 164). Wir haben vorher die steigende Streuung von sich langsam bewegenden Teilchen, Imos, als eine gute Signatur für Linsentrübung identifiziert. Tatsächlich ist Iimm in der Größenordnung vergleichbar zu Imos. Der Durchschnittswert von Iimm steigt beständig mit dem Alter, genau wie es der Durchschnittswert von Imos tut.
Fig. 14 ist eine Darstellung der Intensität des Lichtes, das von beweglichen Teilchen gestreut wird, als Funktion der Intensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen in der hinteren Rinde der Augenlinse gestreut wird, für Individuen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung ausgesetzt worden sind und für Individuen, die einer Bestrahlungsbehandlung ausgesetzt worden sind, als Funktion der Zeit seit der Bestrahlung. Die Kurve 117 zeigt die universelle Kurve für die Individuen, die keine Bestrahlungsbehandlung hatten. Diese Daten zeigen, daß die Bestrahlungsbehandlung die Datenpunkte sich nach außen entlang der universellen Kurve bewegen läßt. Diese Individuen brauchen nur 90 Tage nach der Bestrahlungsbehandlung, um sich um eine Entfernung zu bewegen, die der Änderung ähnelt, die eine unbehandelte Person in sechs Jahren durchläuft.
Unsere Daten erlauben die Messung der Durchschnittsraten der Änderung mit dem Alter für jeden der molekularen Parameter als eine Funktion der Position innerhalb der Augenlinse. Die Werte der molekularen Parameter, die in einem individuellen Patient bei wiederholten Besuchen gefunden werden, werden sich als Ergebnis des fortschreitenden Alters und der möglichen Bildung von Grauem Star in der Augenlinse des Individuums verändern. Wir können jetzt die Rate der Änderung, die in der Linse eines bestimmten Individuums gefunden wurde, mit der Rate der Änderung, die durchschnittlich für ein normales Individuum als Funktion des Alters erwartet wird, vergleichen. Auf diese Weise ist es möglich, anomal hohe Raten von Änderungen von ausgewählten molekularen Parametern zu identifizieren. Solche hohen Änderungsraten können auf beginnende Bildung Grauen Stars hinweisen.
Fig. 15 ist eine Darstellung der Intensität des Lichtes, das von beweglichen Teilchen gestreut wird, als Funktion der Intensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen im Kern der Augenlinse gestreut wird, für Individuen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung ausgesetzt waren und Individuen, die eine Bestrahlungsbehandlung hatten, als Funktion der Zeit seit der Bestrahlung. Die Kurve 180 stellt die universelle Kurve für Individuen, die keine Bestrahlungsbehandlung hatten, dar. Diese Daten zeigen an, daß die Bestrahlungsbehandlung Imos und Imos für die Kerne der Augenlinsen sich entlang der universellen Kurve nach innen bewegen läßt, entgegen der Bewegung, die für Individuen, die keine Bestrahlungsbehandlung hatten, erwartet wird.
Fig. 16 ist eine Darstellung der Intensität des Lichtes, das von beweglichen Teilchen in der vorderen Rinde der Augenlinse gestreut wird, als Funktion der Intensität des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Teilchen gestreut wird, für Datenpunkte von Individuen, die nicht einer Bestrahlungsbehandlung ausgesetzt worden sind und für Individuen, die eine Bestrahlungsbehandlung hatten, als Funktion der Zeit seit der Bestrahlung. Die Kurve 190 stellt die universelle Kurve für die Individuen, die keine Bestrahlungsbehandlung hatten, dar. Diese Daten zeigen an, daß die Bestrahlungsbehandlung die Individuen nicht sich merklich entlang der universellen Kurve bewegen lassen.
Der Rechner 70 (siehe Fig. 1) kann programmiert werden, die Intenstität des Lichtes, das von beweglichen (Imo) und unbeweglichen (Iimm) Streuern gestreut wird, aus der besten funktionalen Form für die zeitliche Autokorrelation, die in Gleichung (1a) gegeben ist, wie folgt zu lösen:
Die Werte von C(0) = α&sub0;Imo² + [Imo + Iimm]² und C(∞) = [Imo + Iimm]²
können aus der am besten angepaßten funktionalen Form bestimmt werden.
Es folgt: Imos = [C(0) - C(∞)/α&sub0;½.
Entsprechend gilt, da C(0) = C(0)-C(∞) +
Die Werte von Iimm, Imof und Imos können in derselben Art gelöst werden, wenn die zeitliche Autokorrelationsfunktion in der folgenden Form ist:
C(τ) = α&sub0;[Imofexp(-τ/τf)+Imosexp(-τ/τs]²+[Imof+Imos+Iimm]².
Diese Lösungsverfahren hängen davon ab, den Wert von α&sub0; im Vorhinein zu kennen. Da er die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern darstellt, kann er in-vitro durch das Durchführen von zeitlichen Autokorrelationsfunktionsmessungen an einer Lösung von Polystyrolkugeln oder an einer Lösung aus Material, das aus einer Augenlinse isoliert wurde, die keine unbeweglichen Streuer enthält, bestimmt werden. Er kann auch in-vivo durch das Durchführen zeitlicher Autokorrelationsmessungen an lebenden Lebewesen und Auswählen des Maximums von allen gemessenen Werten als vorbestimmtem Wert für α&sub0; ermittelt werden. Es ist natürlich vorzuziehen, daß das Lebewesen zur In-vivo-Bestimmung von α&sub0; aus einer Klasse ausgewählt wird, die wahrscheinlich ein Minimum an unbeweglichen Streuern in der Augenlinse hat. Es wurde gefunden, daß jüngere Individuen im allgemeinen den älteren Individuen vorzuziehen sind.
Fachleute werden durch den Gebrauch von nicht mehr als Routineexperimentation viele Ausführungsformen, die zu der spezifischen Ausführungsform der Erfindung, die hierin beschrieben ist, äquivalent sind, erkennen oder fähig sein, sie festzustellen. Zum Beispiel soll die Lieferungs-, Beobachtungs-, Kontroll- und Sammeloptik nicht nur auf die Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, beschränkt sein, sondern soll sich auf jedes optische System, das für diesen Zweck geeignet ist, erstrecken. Solche Äquivalente sollen in den folgenden Ansprüchen eingeschlossen sein.

Claims

1. Vorrichtung zum In-vivo-Nachweis von Linsentrübung in Augengewebe, die folgendes umfaßt:

Eine Lichtquelle (20), die im wesentlichen monochromatisches, kohärentes, kollimiertes Licht erzeugt;

Optiken (26), die das Licht so richten, daß es auf das Augengewebe fällt;

einen Lichtempfänger (32) zum Empfangen von Licht, das von dem Augengewebe gestreut worden ist, wobei das gestreute Licht (30) eine fluktuierende Intensität hat;

eine elektrische Schaltung, die eine mathematische Analyse der Intensität und der Intensitätsfluktuationen des empfangenen Lichtes durchführt, wobei eine Signatur von Linsentrübung bestimmt wird; und

eine elektrische Schaltung, die aus der Signatur den Grad der Linsentrübung bestimmt;

dadurch gekennzeichnet, daß

die elektrische Schaltung zur Durchführung der Analyse derart ausgebildet ist, die Signatur basierend auf der Intensität (Iimm) des Lichtes (30), das von unbeweglichen Streuern im Augengewebe gestreut wurde, zu bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung zur Durchführung der Analyse die Signatur zusätzlich basierend auf der Intensität (Imo) des Lichtes (30), das von beweglichen Streuern gestreut wurde, durchführt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die elektrische Schaltung zur Durchführung der mathematischen Analyse eine elektrische Schaltung umfaßt, die ausgebildet ist, eine zeitliche Autokorrelationsfunktion der Intensitätsfluktuationen des empfangenen Lichtes (30) zu berechnen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die elektrische Schaltung zur Durchführung der mathematischen Analyse weiterhin eine elektrische Schaltung umfaßt, die ausgebildet ist, eine Analyse der zeitlichen Autokorrelationsfunktion nach der Methode der kleinsten Quadrate durchzuführen, um die funktionale Form der Funktion C(τ) zu bestimmen, die am besten an die zeitliche Autokorrelationsfunktion angepaßt ist, wobei

C(τ) = α&sub0;[Imof(τ)]² + [Imos + Iimm]²,

τ ist eine Zeitverzögerungsvariable, α&sub0; ist eine vorbestimmte Konstante, repräsentativ für die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern, und f(τ) ist eine monoton fallende positive Funktion in τ und f(0) = 1 und f(τ) T 0, wenn τ T ∞.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin eine Vorrichtung umfaßt, die den Wert von α&sub0; aus In-vitro-Experimentieren in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern bestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung zur Bestimmung des Wertes von α&sub0; eine elektrische Schaltung umfaßt, die zeitliche Autokorrelationsmessungen an einer Lösung von Polystyrolkugeln macht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung zur Bestimmung des Wertes von α&sub0; eine elektrische Schaltung umfaßt, die zeitliche Autokorrelationsmessungen an einer Lösung von Material macht, das von einer Augenlinse isoliert worden ist, die keine unbeweglichen Streuer enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin eine Vorrichtung umfaßt, die Messungen des Wertes eines Parameters durchführt, der repräsentativ für die Licht-(30)-Streuung von einer Augenlinse jeden Mitgliedes einer Population von Individuen ist, und die einen Wert von α&sub0; auswählt, das Maximum der gemessenen Werte darstellend.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine elektrische Schaltung, die ausgelegt ist, eine Korrelationsanalyse der Intensität und der Intensitätsfluktuationen des empfangenen Lichtes durchzuführen, um eine Signatur von Linsentrübung zu bestimmen, wobei die Signatur die Intensität (Imof) des Lichtes, das an sich schnell bewegenden Streuern gestreut wurde, die Difussionsabnahmezeit (τf) der sich schnell bewegenden Streuer, die Intensität (Imos) des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Streuern gestreut wurde, die Difussionsabnahmezeit (τs) der sich langsam bewegenden Streuer und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wurde, einschließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektrische Schaltung einen Rechner umfaßt, der programmiert ist, eine zeitliche Autokorrelationsfunktion der Intensität des empfangenen Lichtes zu berechnen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektrische Schaltung einen integrierten Schaltkreis zur Berechnung einer zeitlichen Autokorrelationsfunktion der Intensität des empfangenen Lichtes umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektrische Schaltung einen alleinstehenden Autokorrelator zur Berechnung einer zeitlichen Autokorrelationsfunktion der Intensität des empfangenen Lichtes umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektrische Schaltung eine Analyse der zeitlichen Autokorrelationsfunktion nach der Methode der kleinsten Quadrate durchführt, um die funktionale Form der Funktion C(τ) zu bestimmen, die am besten an die zeitliche Autokorrelationsfunktion angepaßt ist, wobei

C(τ) = α&sub0;[Imofexp(-τ/τf)+Imosexp(-τ/τs)²+[Imof+Imos+Iimm]²,

τ ist eine Zeitverzögerungsvariable und α&sub0; ist eine vorbestimmte Konstante, die repräsentativ für die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, die weiterhin eine Vorrichtung zur Bestimmung des Wertes von α&sub0; durch In-vitro-Experimentieren in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtung zur Bestimmung des Wertes von α&sub0; Mittel zur Durchführung von Korrelationsmessungen an einer Lösung von Polystyrolkugeln umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtung zur Bestimmung des Wertes von α&sub0; Mittel zur Durchführung von Korrelationsmessungen an einer Lösung aus Material, das von einer Augenlinse isoliert wurde, die keine unbeweglichen Streuer enthält, umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, die weiterhin eine elektrische Schaltung umfaßt, die Messungen des Wertes eines Parameters macht, der repräsentativ für das Licht ist, das von der Augenlinse eines jeden Mitglieds einer Population von Individuen gestreut wird, und einen Wert von α&sub0; auswählt, das Maximum der gemessenen Werte darstellend.

18. Vorrichtung zum In-vivo-Nachweis von Linsentrübung in Augengewebe eines individuellen Lebewesens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine elektrische Schaltung, die ausgelegt ist, eine Korrelationsanalyse der Intensität und der Intensitätsfluktuationen des empfangenen Lichtes durchzuführen um die Werte von Variablen zu bestimmen, die die Intensität (Imos) des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Streuern in dem Augengewebe des Lebewesens gestreut wird, und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wird, einschließen;

eine elektrische Schaltung zur Entwicklung einer Frequenz mindestens einer dieser Variablen, basierend auf den Werten der Variablen für eine Population von Lebewesen; und

Mittel zur Bestimmung eines Grades von Linsentrübung für das individuelle Lebewesen durch Vergleich des Wertes von mindestens einer Variable für das individuelle Lebewesen mit der Frequenzverteilung für die Variable.

19. Eine Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die elektrische Schaltung zur Entwicklung einer Frequenzverteilung eine Frequenzverteilung von genau einer der Variablen entwikkelt.

20. Vorrichtung zum In-vivo-Nachweis der Linsentrübung in Augengewebe eines individuellen Lebewesens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine elektrische Schaltung zur Durchführung einer Korrelationsanalyse der Intensität und der Intensitätsfluktuationen des empfangenen Lichtes zur Bestimmung von Normalwerten der Variablen für die Population, die die Intensität (Imo) des Lichtes, das von beweglichen Streuern gestreut wird, und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe des Lebewesens gestreut wird, einschließen; und

eine elektrische Schaltung zum Vergleichen der Änderungsrate von der mindestens einen Variablen für das spezielle individuelle Lebewesen mit dem Normalwert der Änderungsrate mit dem Alter von dieser mindestens einen Variablen für die Population von Lebewesen, um Linsentrübung in dem Augengewebe des individuellen Lebewesens nachzuweisen.

21. Verfahren zur In-vivo-Inspektion in Augengewebe, das die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Erzeugen von im wesentlichen monochromatischen, kohärenten, kollimierten Licht;

(b) Veranlassen, daß das Licht auf das Augengewebe fällt;

(c) Empfangen von Licht, das von dem Augengewebe gestreut wurde, wobei das gestreute Licht eine fluktuierende Intensität hat;

(d) Durchführen einer mathematischen Analyse der Intensität des empfangenen Lichtes, wobei eine Signatur von Linsentrübung bestimmt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Signatur die Intensität (Iimm) des Lichtes einschließt, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wurde.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Signatur zusätzlich die Intensität (Imo) des Lichtes einschließt, das von beweglichen Streuern gestreut wurde.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 21 oder 22, wobei der Schritt (d) die Berechnung einer zeitlichen Autokorrelationsfunktion der Intensitätsfluktuationen des empfangenen Lichtes umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt (d) weiterhin die Durchführung einer Analyse der zeitlichen Autokorrelationsfunktion nach der Methode der kleinsten Quadrate umfaßt, um die funktionale Form der Funktion C(τ) zu bestimmen, die am besten an die zeitliche Autokorrelationsfunktion angepaßt ist, wobei

C(τ) = α&sub0;[Imof(τ)]² + [Imo + Iimm]²,

τ ist eine Zeitverzögerungsvariable, α&sub0; ist eine vorbestimmte Konstante, die für die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern repräsentativ ist, und f(τ) ist eine monoton fallende positive Funktion in τ so daß f(0) = 1 und f(τ) T 0, wenn τ T ∞.

25. Verfahren nach Anspruch 24, das weiterhin den folgenden Schritt umfaßt:

(e) Bestimmung des Wertes von α&sub0; durch In-vitro-Experimentieren in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt (e) das Durchführen von Korrelationsmessungen an einer Lösung von Polystyrolkugeln umfaßt.

27. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt (e) die Durchführung von Korrelationsmessungen an einer Lösung aus Material, das von einer Augenlinse isoliert worden ist, die keine unbeweglichen Streuer enthält, umfaßt.

28. Verfahren nach Anspruch 24, das zusätzlich den folgenden Schritt umfaßt:

(e) Durchführen von Messungen des Wertes von α&sub0; an einer Population von Individuen, wobei für den Wert von α&sub0; das Maximum der gemessenen Werte ausgewählt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der die mathematische Analyse durchführende Schritt den folgenden Schritt um-

(d') Durchführen einer Korrelationsanalyse des empfangenen Lichtes, um eine Signatur von Linsentrübung zu bestimmen, wobei die Signatur die Intensität (Imof) des Lichtes, das von sich schnell bewegenden Streuern gestreut wird, die Difussionsabnahmezeit (τf) der sich schnell bewegenden Streuer, die Intensität (Imos) des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Streuern gestreut wird, die Difussionsabnahmezeit (τs) von sich langsam bewegenden Streuern und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wird, einschließt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Schritt (d') die Berechnung einer zeitlichen Autokorrelationsfunktion des empfangenen Lichtes umfaßt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt (d') weiterhin das Durchführen einer Analyse der zeitlichen Autokorrelationsfunktion nach der Methode der kleinsten Quadrate umfaßt, um die funktionale Form der Funktion C(τ) zu bestimmen, die am besten an die zeitliche Autokorrelationsfunktion angepaßt ist, wobei

C(τ) = α&sub0;[Imofexp(-τ(τf)+Imosexp(-τ/τs)]²+[Imof+Imos+Iimm]²,

τ ist eine zeitliche Verzögerungsvariable und α&sub0; ist eine vorbestimmte Konstante, die repräsentativ für die Streuung in der Abwesenheit von unbeweglichen Streuern ist.

32. Verfahren nach Anspruch 31, das weiterhin den folgenden Schritt umfaßt:

33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Schritt (e) das Durchführen von Korrelationsmessungen an einer Lösung von Polystyrolkugeln umfaßt.

34. Verfahren nach Anspruch 32, wobei Schritt (e) das Durchführen von Korrelationsmessungen an einer Lösung aus Material, das von einer Augenlinse isoliert worden ist, die keine beweglichen Streuer enthält, umfaßt.

35. Verfahren nach Anspruch 31, das weiterhin den folgenden Schritt umfaßt:

(e) Durchführen von Messungen des Wertes eines Parameters, der repräsentativ für die Lichtstreuung an der Augenlinse eines jeden Mitgliedes einer Population von Individuen ist, und Auswählen eines Wertes von α&sub0;, ein Maximum der gemessenen Werte darstellend.

36. Verfahren zum In-vivo-Nachweis von Linsentrübung in Augengewebe eines individuellen Lebewesens nach Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte umfaßt:

(1) Für jedes Lebewesen in einer Population von Lebewesen:

(a) Erzeugen von im wesentlichen monochromatischen, kohärenten und kollimierten Lichtes;

(b) Veranlassen, daß das Licht auf das Augengewebe des Lebewesens fällt;

(c) Empfangen von Licht, das von dem Augengewebe gestreut wurde; und

(d) Durchführen einer Korrelationsanalyse des empfangenen Lichtes, um die Werte der Variablen zu bestimmen, die die Intensität (Imos) des Lichtes, das von sich langsam bewegenden Streuern gestreut wurde, die Diffusionsabnahmezeit (τs) der sich langsam bewegenden Streuer und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wurde, einschließen;

(2) Entwickeln einer Frequenzverteilung von mindestens einer dieser Variablen;

(3) für das individuelle Lebewesen:

(b) Veranlassen, daß das Licht auf das Augengewebe des individuellen Lebewesens fällt;

(c) Empfangen von Licht, das von dem Augengewebe des individuellen Lichtes gestreut wurde; und

(d) Durchführen einer Korrelationsanalyse des empfangenen Lichtes, um die Werte der Variablen zu bestimmen, welche die Intensität (Imos) des Lichtes, das von den sich langsam bewegenden Streuern gestreut wurde, die Difussionsabnahmezeit (τs) der sich langsam bewegenden Streuer und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe des individuellen Lebewesens gestreut wurde, einschließen.

37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei der Schritt (2) die Entwicklung einer Frequenzverteilung von genau einer dieser Variablen umfaßt.

38. Verfahren zum In-vivo-Nachweis von Linsentrübung in Augengewebe eines individuellen Lebewesens nach Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte umfaßt:

(1) Für das individuelle Lebewesen zu einem ersten Zeitpunkt:

(c) Empfangen von Licht, das von dem Augengewebe des individuellen Lebewesens gestreut wurde; und

(d) Durchführen einer Korrelationsanalyse des empfangenen Lichtes, um die Werte der Variablen zu bestimmen, die die Intensität (Irnos) des Lichtes, das von den sich langsam bewegenden Streuern gestreut wurde, die Difussionsabnahmezeit (τs) der sich langsam bewegenden Streuer in dem Augengewebe des individuellen Lebewesens und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe des individuellen Lebewesens gestreut wurde, einschließen;

(2) für das individuelle Lebewesen zu einem zweiten Zeitpunkt, der dem ersten Zeitpunkt folgt:

(d) Durchführen einer Korrelationsanalyse des empfangenen Lichtes, um die Werte der Variablen zu bestimmen, die die Intensität (Imos) des Lichtes, das von den sich langsam bewegenden Streuern gestreut wurde, die Difussionsabnahmezeit (τs) der sich langsam bewegenden Streuer in dem Augengewebe des Lebewesens und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wurde, einschließen;

(3) Bestimmen der Änderungsrate von mindestens einer dieser Variablen des Augengewebes des individuellen Lebewesens als Funktion des Alters;

(4) für jedes Individuum in einer Population von Individuen:

(b) Veranlassen, daß das Licht auf das Augengewebe eines jeden individuellen Lebewesens fällt;

(c) Empfangen von Licht, das von dem Augengewebe der individuellen Lebewesen gestreut wurde; und

(d) Durchführen einer Korrelationsanalyse des empfangenen Lichtes, um Normalwerte der Änderungsrate der Variablen für die Population mit dem Alter der Individuen zu bestimmen, die die Intensität (Imos) des Lichtes, das von den sich langsam bewegenden Streuern in dem Augengewebe des Lebewesens gestreut wurde, die Diffusionsabnahmezeit (τs) der sich langsam bewegenden Streuer in dem Augengewebe des Lebewesens und die Intensität (Iimm) des Lichtes, das von unbeweglichen Streuern in dem Augengewebe gestreut wurde, einschließen.