晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统及测量方法。本发明专利技术的超声负载系统提供使晶状体产生形变的机械波，谱域OCT系统实现对晶状体的结构和弹性成像；结合消共轭技术，实现OCT全范围成像，得到从角膜前表面到晶状体后表面的全眼前节二维或三维结构图像，计算得到晶状体的形态学和光学特性参数，并构建晶状体地形图。同时，利用相位敏感OCT技术，获得晶状体深度方向的应变分布，重建得到晶状体的二维或三维生物力学特性分布图。晶状体生物力学和光学特性的高分辨率成像和精确测量为白内障等晶状体疾病的基础研究、早期诊断、手术方案制定及术后结果评价提供更全面完整的影像测量学依据，具有重要的现实意义和临床意义。

Non invasive and in vivo imaging system and measuring method for lens biomechanics and optical characteristics

The present invention discloses a lens, biomechanics and optical characteristics, non-invasive body imaging system and measuring method. Provide mechanical wave lens deformation ultrasonic the load system, the spectral domain OCT system structure and elasticity of the lens imaging; combined with the de conjugation technology, OCT full range imaging, obtained from the surface to the posterior surface of the anterior segment of the whole two-dimensional or three-dimensional structure image of anterior corneal morphology and optical properties were calculated. The parameters of the lens, and the lens to construct topographic map. Meanwhile, the phase sensitive OCT technique was used to obtain the strain distribution in the depth direction of the lens, and the 2D or 3D biomechanical characteristics of the lens were reconstructed. The results provide scientific basis for evaluation of image measurement more comprehensive and complete high resolution imaging and precise measurement of biomechanical and optical properties of the lens surgery for cataract lens development and disease basic research, early diagnosis and surgical plan, has important practical significance and clinical significance.

【技术实现步骤摘要】
晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统及测量方法
本专利技术涉及晶状体光学相干弹性成像和全范围成像光学相干层析成像技术，尤其是涉及到一种采用谱域光学相干层析成像技术并结合相位敏感检测技术对晶状体的生物力学特性和光学特性信息进行无创在体成像和测量的系统和方法。
技术介绍
晶状体是眼睛重要的屈光介质之一，其生物力学和光学特性(如弹性、屈光力和折射率等)的生理性和病理性改变将导致众多眼科疾病的发生发展，譬如老视和白内障。白内障是全球首位致盲性眼病。老年化是其最常见的病因且年龄越大发病率越高。随着人口寿命的延长，白内障带来的社会影响也将日益扩大。白内障主要是由于晶状体蛋白质变性使得晶状体混浊所导致，其具体发病机制尚不明确，但被认为与晶状体弹性模量及晶状体纤维的填密度有关。在白内障形成过程中，晶状体核硬度和颜色会同时发生改变，且两者密切相关，所以目前临床上对晶状体核硬度的分级主要是参照Emery及Little晶状体核分级标准，通过裂隙灯照片中晶状体核颜色进行预判。然而，年龄与晶状体核硬度也有密切关系，晶状体颜色相同的白内障，80岁患者的晶状体核硬度显然要比60岁的要硬得多。因此，单从晶状体核本文档来自技高网...

【技术保护点】
晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统，由超声负载系统和谱域OCT系统组成，其特征在于：所述的谱域OCT系统包含光源、光纤耦合器、样品臂、参考臂、光谱仪和控制计算机；光源提供的光束被光纤耦合器分成两束，分别进入样品臂和参考臂；样品臂返回的样品背向散射光和参考臂返回的参考光经过光纤耦合器形成干涉光信号后输出至光谱仪，所述的光谱仪将采集得到的实数形式干涉光谱信号输入到控制计算机；所述的样品臂包括第一偏振控制器、第一准直透镜、X‑Y扫描振镜系统和扫描透镜，由光纤耦合器输出的光束经由第一偏振控制器进入第一准直透镜，从第一准直透镜出射的准直光束再先后经过X‑Y扫描振镜系统和扫描透镜聚焦到晶状体或眼前节...

【技术特征摘要】
1.晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统，由超声负载系统和谱域OCT系统组成，其特征在于：所述的谱域OCT系统包含光源、光纤耦合器、样品臂、参考臂、光谱仪和控制计算机；光源提供的光束被光纤耦合器分成两束，分别进入样品臂和参考臂；样品臂返回的样品背向散射光和参考臂返回的参考光经过光纤耦合器形成干涉光信号后输出至光谱仪，所述的光谱仪将采集得到的实数形式干涉光谱信号输入到控制计算机；所述的样品臂包括第一偏振控制器、第一准直透镜、X-Y扫描振镜系统和扫描透镜，由光纤耦合器输出的光束经由第一偏振控制器进入第一准直透镜，从第一准直透镜出射的准直光束再先后经过X-Y扫描振镜系统和扫描透镜聚焦到晶状体或眼前节；所述的X-Y扫描振镜系统包括X-扫描振镜、Y-扫描振镜、驱动X-扫描振镜和Y-扫描振镜的电机及控制电机的控制面板；控制计算机负责对控制面板进行控制；所述的参考臂包括第二偏振控制器、第二准直透镜、色散补偿块、可调机械狭缝和反射镜；由光纤耦合器输出的光束经由第二偏振控制器进入第二准直透镜，经第二准直透镜准直的出射光束依次通过色散补偿块和机械可调狭缝后，垂直入射到反射镜上；从反射镜返回的参考光，沿原路返回至光纤耦合器；所述的光谱仪包括第三准直透镜、光栅、成像透镜和线阵相机；从光纤耦合器出射的干涉光经由第三准直透镜准直后出射进入光栅被分成多个波段的单色光，经成像透镜聚焦到线阵相机上，形成干涉光谱；所述的超声负载系统包括超声探头和脉冲发生器；所述的超声探头为中空结构；超声探头由脉冲发生器驱动，脉冲发生器由控制计算机控制；超声波通过眼杯进入眼球；眼杯中设置耦合剂；超声探头和扫描透镜中心轴线同轴设置。2.根据权利要求1所述的晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统，其特征在于：所述的光源采用近红外宽带光源。3.根据权利要求1所述的晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统，其特征在于：所述的X-扫描振镜和Y-扫描振镜进行线性等角度扫描。4.根据权利要求1所述的晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统，其特征在于：所述的耦合剂为生理盐水。5.根据权利要求1所述的晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统，其特征在于：所述的超声探头中心频率为1～20MHz，内径为20～30mm。6.运用权利要求1所述的晶状体生物力学和光学特性无创在体成像系统进行成像和测量的方法，其特征在于：该方法具体如下：在超声负载系统作用下，晶状体发生形变；由光源发出的光束经光纤耦合器，分别输出到样品臂和参考臂，进入样品臂的光束先后经第一偏振控制器、第一准直透镜、X-Y扫描振镜系统和扫描透镜聚焦到晶状体或眼前节；进入参考臂的光束先后第二偏振控制器、第二准直透镜准直、色散补偿块和机械可调狭缝，并垂直入射...

【专利技术属性】
技术研发人员：范姗慧，陈冬梅，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33