一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置及测量方法制造方法及图纸

技术编号:20071478 阅读:23 留言:0更新日期:2019-01-14 22:05
一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置及测量方法,该测量装置包括眼前节光学相干层析成像系统、气介超声发射系统、可切换式非接触眼压测量校正系统、透红外玻璃平片、处理机、以及显示器。处理机通过眼前节光学相干层析成像系统获取角膜三维形态图像,当气介超声发射系统产生的超声波引起角膜共振时,从加载共振超声信号的角膜光学相干层析成像图像中得到全角膜弹性模量值。同时,根据角膜三维形态图像和全角膜弹性模量值,利用可切换式非接触眼压测量校正系统对常规测量的眼压值进行有效校正获取准确的眼压值,克服现有技术测量眼压时将角膜形态和生物力学性能常量化处理的不准确性。

A device and method for measuring corneal parameters in vivo based on optical coherence tomography

A device for measuring corneal parameters in vivo based on optical coherence tomography (OCT) technology is presented. The device includes an optical coherence tomography system for anterior segment of eye, an air-borne ultrasound transmitting system, a switchable non-contact intraocular pressure measurement and correction system, an infrared transparent glass plate, a processor and a display. The processor obtains the three-dimensional corneal morphology image through the optical coherence tomography system of the anterior segment of the eye. When the corneal resonance is caused by the ultrasound generated by the air-mediated ultrasound transmitting system, the elastic modulus of the whole cornea is obtained from the corneal optical coherence tomography image loaded with the resonance ultrasound signal. At the same time, according to the three-dimensional morphological image of cornea and the elastic modulus of the whole cornea, a switchable non-contact intraocular pressure measurement correction system is used to effectively correct the intraocular pressure values measured by conventional methods to obtain accurate intraocular pressure values, which overcomes the inaccuracy of constant quantification of corneal morphology and biomechanical properties when measuring intraocular pressure by existing techniques.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置及测量方法
本专利技术具体涉及在体角膜形态、眼压和生物力学性能参数测量
,具体涉及一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置及测量方法。
技术介绍
眼压、角膜生物力学性能和角膜形态的测量在青光眼、角膜外伤、圆锥角膜病变等眼科疾病的诊断和治疗中起着重要的作用。然而通常情况下三者之间往往是相互紧密关联和影响的,因此在体角膜形态、生物力学性能和眼压测量的一体化是眼科影像学检查领域一个非常有意义的研究内容。本专利技术中实现的一体化测量方法可以为大多数眼病的病理变化以及早期诊治提供更加精准的治疗指导和辅助诊断的信息。目前,有多种成像技术可以用来进行眼压、角膜生物力学性能和角膜形态的测量。首先,目前在眼压测量方面临床上常用的有Goldmann眼压计、非接触式眼压计和Icare眼压计等。通常情况下眼压测量的准确性往往受角膜的生物力学性能和角膜形态的影响,而角膜的生物力学性能和角膜形态又是存在个体差异的,二者的差异性不仅在正常人之间,尤其是在病理性角膜如角膜溃疡,圆锥角膜和角膜膨隆性疾病等患者之间。除此之外屈光手术和角膜交联手术也对角膜的生物力学性能和角膜形态有较大影响。而临床上现有的这些眼压测量技术由于无法在测量眼压的同时获得有效的角膜的生物力学性能和角膜形态的参数,往往将二者作为常量处理或忽略二者的影响,结果可想而知是不严谨也不够精确的。临床上仅有少数技术能够用于角膜生物力学性能的评估,如眼反应分析仪(ocularresponseanalyzer,ORA)和可视化角膜生物力学分析仪(cornealvisualizationScheimpflugtechnology,CorvisST)。两者原理相似,均为利用空气脉冲动态压平角膜,同时记录角膜在双向压平过程中的形变量,进而计算角膜的生物力学参数。但是这两种方法具有以下缺点。第一,仪器所获得的参数与物理力学中的标准本构参量并无直接对应关系,故不能作为角膜生物力学性能测量的可靠实验手段。第二,仪器仅能测量整体角膜的生物力学性能,不能获得角膜的生物力学性能分布图,从而降低对圆锥角膜诊断的灵敏度。第三,仪器的参数测量受到角膜几何参数的影响(如角膜厚度、曲率等),不能真实反映角膜的生物力学性能。本专利技术中利用气介超声辐射压作用于角膜以产生共振,并通过角膜的共振频率直接计算出角膜弹性的标准本构参量—―弹性模量。在评估角膜形态方面,临床上常用的如角膜曲率计、Placido盘角膜地形图仪、Orbscan和Pentacam眼前节测量分析系统,然而现有的这些临床方法各有其局限性。角膜曲率计虽然测量快捷、价格低廉,但只适于检查规则角膜,且测量范围较小(>3mm),只能测量角膜中央相互垂直的子午线变陡和变平度数,因此在临床工作中受到限制;基于Placido盘角膜地形图仪不能发现角膜细小变化,只能对角膜形态进行粗略的定性描述,且测量范围的大小受到眼睑和鼻部等阴影、遮挡的影响。除此之外当角膜上皮缺损、角膜高度不规则、基质溃疡时,Placido盘的影像经常交织在一起,难以进行测量甚至不能成像,而进行数学重建后的Placido盘角膜地形图只是角膜表面屈光力图,并不是真正的角膜地形;Orbscan能得到包括角膜厚度和角膜前后表面高度的地形图。但是其角膜前表面曲率不是由高度推算出的,仍根据Placido盘镜面反射像计算出角膜曲率图,具有相同局限性;Pentacam眼前节测量及分析系统可以说是目前最为完美和角膜形态测量方案,它可以完整描述从角膜缘到角膜缘的全角膜形态,包括角膜曲率和角膜前后表面高度等,而且实时监视眼球运动并进行内部校正,定位准确。但Pentacam并不能详细区分角膜各层厚度,如在LSAIK术后、角膜外伤、溃疡和圆锥角膜等病变时,角膜瓣和角膜基质层的厚度在此类疾病的诊断、治疗和评估中尤为重要。在本专利技术中利用眼前节光学相干断层扫描技术对角膜形态3D扫描后进行三维重建,可呈现角膜组织各层的细节,可以很好的弥补了上述方法的局限之处。具有扫描范围大、分辨率高、成像速度快、非接触、等优点。除此之外,还将该技术与眼压测量有机结合,在眼压测量的同时对角膜进行成像和定位,并引导气介超声的共振频率测量。不仅能完成真实可靠的角膜形态测量,而且同时能完成角膜的生物力学性能评估。
技术实现思路
为了解决现有技术中在体角膜形态、眼压和生物力学性能参数尚无设备能实现一次测量,以及现有技术手段在各类参数测量过程中不同步而导致的测量误差的不足。本专利技术提供了一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置及测量方法。本专利技术采用的技术解决方案是:一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,包括处理机以及显示器,其特征在于,所述的测量装置还包括有用于获取角膜光学相干层析成像图像的眼前节光学相干层析成像系统、用于引发角膜共振的气介超声发射系统、用于对测量的眼压值进行有效校正的可切换式非接触眼压测量校正系统,所述的眼前节光学相干层析成像系统、气介超声发射系统、可切换式非接触眼压测量校正系统分别与处理机相连。所述的测量装置还包括有位于眼前节光学相干层析成像系统和气介超声发射系统两者与角膜之间的透红外玻璃平片。所述的眼前节光学相干层析成像系统采用非接触光学成像的方式,对角膜进行断层扫描,获取眼前节的3D成像图像和定位。所述的眼前节光学相干层析成像系统为时域光学相干成像系统、谱域光学相干层析成像系统或扫频光源光学相干层析成像系统。所述的眼前节光学相干层析成像系统由扫频光源、若干单模光纤、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一光环形器、第二光环形器、第一准直透镜、扫描物镜、第二准直透镜、聚焦透镜、平面反射镜、平移台、水平扫描振镜、垂直扫描振镜、平衡探测器组成,所述的若干单模光纤由单模光纤111、单模光纤112、单模光纤113、单模光纤114、单模光纤115、单模光纤116、单模光纤117、单模光纤118、单模光纤119组成,所述的扫频光源出射的光经单模光纤111传输至第一光纤耦合器后分成两路:一路进入经单模光纤112传输至第二光环形器,另一路经单模光纤114传输至第一光环形器,所述的第一光环形器将光束出射经单模光纤115传输至第二准直透镜准直后,经聚焦透镜聚焦到平面反射镜,从平面反射镜反射回的光束,依次沿原路返回至第一光环形器后出射,经单模光纤117传输至第二光纤耦合器,所述的第二光环形器将光束出射经单模光纤113传输至第一准直透镜准直后,依次通过水平扫描振镜和垂直扫描振镜后,被扫描物镜聚焦直接穿透透红外玻璃平片到达人眼的角膜,照明眼前节部位,从角膜眼前节部位反射回的光束沿原路返回至第二光环形器后出射,经单模光纤116传输至第二光纤耦合器,所述的第二光纤耦合器将分别来自单模光纤116和单模光纤117的光束耦合后分成两部分,并分别由单模光纤118和单模光纤119传输至平衡探测器的负极和正极接收端,平衡探测器与处理机相连,通过处理机的软件实现图像重构,获取眼前节的光学相干层析成像图像,该图像可在处理机上进行存储与处理,并通过显示器进行显示。所述的第一光纤耦合器为1×2耦合器,输出端分光比为95:5,其中95%的光能量进入单模光纤112。所述的第二光纤本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,包括处理机以及显示器,其特征在于,所述的测量装置还包括有用于获取角膜光学相干层析成像图像的眼前节光学相干层析成像系统、用于引发角膜共振的气介超声发射系统、用于对测量的眼压值进行有效校正的可切换式非接触眼压测量校正系统,所述的眼前节光学相干层析成像系统、气介超声发射系统、可切换式非接触眼压测量校正系统分别与处理机相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,包括处理机以及显示器,其特征在于,所述的测量装置还包括有用于获取角膜光学相干层析成像图像的眼前节光学相干层析成像系统、用于引发角膜共振的气介超声发射系统、用于对测量的眼压值进行有效校正的可切换式非接触眼压测量校正系统,所述的眼前节光学相干层析成像系统、气介超声发射系统、可切换式非接触眼压测量校正系统分别与处理机相连。2.根据权利要求1所述的一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,其特征在于,所述的测量装置还包括有位于眼前节光学相干层析成像系统和气介超声发射系统两者与角膜之间的透红外玻璃平片。3.根据权利要求所述的一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,其特征在于,所述的眼前节光学相干层析成像系统采用非接触光学成像的方式,对角膜进行断层扫描,获取眼前节的3D成像图像和定位。4.根据权利要求所述的一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,其特征在于,所述的眼前节光学相干层析成像系统为时域光学相干成像系统、谱域光学相干层析成像系统或扫频光源光学相干层析成像系统。5.根据权利要求2所述的一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,其特征在于,所述的气介超声发射系统由由信号发生器、信号调制器、信号放大器、气介超声发射器组成,信号发生器在处理机控制下产生初始高频信号,该高频信号经信号调制器低频振幅调制后,经信号放大器等比放大,放大后的信号传入气介超声发射器,驱动气介超声发射器产生汇聚的超声波,超声波经透红外玻璃平片反射直接作用于所述眼前节光学相干层析成像系统定位的角膜位置引起角膜共振。6.根据权利要求1所述的一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,其特征在于,所述的可切换式非接触眼压测量校正系统由储气罐、导管、压力传感器、可调阀门组成,导管进气口连接储气罐,出气口靠近位于角膜边缘部位,导管的进气口至出气口之间依次放置压力传感器和可调阀门,处理机控制可调阀门处于大流量喷气模式时,处理机可由压力传感器直接测量得到角膜的未校正眼压值;当处理机切换可调阀门处于小流量快速喷气模式时,在角膜上产生可传播的剪切波。7.根据权利要求6所述的一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置,其特征在于,所述的可切换式非接触眼压测量校正系统的可调阀门处于大流量喷气模式时,喷气流量为8-10ml;可调阀门处于小流量快速喷气模式时,喷气流量为0.01-0.05ml,喷气脉冲时长为1ms-5ms。8.一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:接通电源,开启装置内所有器件的开关,并打开处理机的软件程序;步骤S2:开启眼前节光学相干层析成像系统的扫频光源,光束经眼前节光学相干层析成像系统出射后经透红光玻璃平片透射照射到角膜上,通过处理机获得角膜的光学相干层析成像形态图像;步骤S3:处理机控制水平扫描振镜、垂直扫描振镜的扫描角度,实现对角膜成像定位,同时开启气介超声发射系统的信号发生器,处理机控制信号调制器产生低频调制信号,信号发射器产生的高频超声信号经低频调制信号调制后,得到超声驱动信号,该驱动信号驱动超声发射器发射出会聚超声波聚焦到该角膜定位点,处理机将信号调制器的频率调节至角膜共振频率μ,引起该角膜定位点共振,此时,由处理机得到加载超声信号后的光学相干层析成像角膜图...

【专利技术属性】
技术研发人员:王媛媛沈梅晓朱德喜周煜恒吕帆
申请(专利权)人:温州医科大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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