诊断系统技术方案

本发明专利技术提供诊断系统和诊断方法。更具体地说，本公开的实施方案涉及用于检测影响人类角膜的生物力学稳定性的角膜变性的诊断系统，以及用于检测影响人类角膜的生物力学稳定性的角膜变性的诊断方法。再更具体地说，本公开的实施方案涉及用于在早期检测影响人类角膜的生物力学稳定性的角膜变性的诊断系统，以及用于在早期检测影响人类角膜的生物力学稳定性的角膜变性的诊断方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】诊断系统
本公开一般来说涉及诊断系统和诊断方法。更具体地说，本公开的实施方案涉及用于检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性的诊断系统，以及用于检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性的诊断方法。再更具体地说，本公开的实施方案涉及用于在早期检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性的诊断系统，以及用于在早期检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性的诊断方法。
技术介绍
圆锥形角膜是眼睛的变性病症，其特诊在于中央角膜和/或旁中央角膜的非炎性变薄和变陡。这些结构改变使角膜变成比其正常渐进曲线更圆锥形的形状，且在未治疗时导致患者眼睛的非可逆视觉障碍。圆锥形角膜导致的角膜结构改变还加剧或甚至妨碍LASIK(激光原位角膜磨镶)手术，这是因为具有进一步发展的圆锥形角膜的经过LASIK治疗的角膜以后可导致角膜扩张。由圆锥形角膜引起的患者的视觉障碍可通过专门改装的眼镜或角巩膜隐形眼镜来矫正。然而，这些矫正对于处于其发病后期的圆锥形角膜不起作用。在这种情况下，只可执行所谓的角膜交联，这可阻止或至少减缓发病。而完全的视觉康复是不可能的。因此，需要尽可能早地检测圆锥形角膜。除了圆锥形角膜之外，存在影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性。举例来说，透明边缘角膜变性(缩写：PMD；也称作角膜隆凸)是变性角膜疾病，其特征通常在于角膜的下方和外围区域的清晰的双边变薄(扩张)。具体地说，角膜的中央示出具有完整的中央上皮的正常厚度，但下方角膜展现变薄的外围带。角膜的紧邻角膜缘的部分是薄弱的，通常是约几毫米的条。另外，角膜的鲍曼氏层可能不存在、不规则或具有破裂的区域。在以下内容中，术语圆锥形角膜可表示影响人类角膜的生物力学稳定性的任何角膜变性。因此，在本说明书全文中，较特定的术语“圆锥形角膜”可用较一般的短语“影响人类角膜的生物力学稳定性的角膜变性”或用表示影响人类角膜的生物力学稳定性的角膜变性的任何术语(诸如“透明边缘角膜变性”)替换。用于检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性的现有诊断系统和诊断方法仅仅基于测量角膜的形貌和检测此形貌中的角膜变形。因此，圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性仅可在发病的相对后期被检测到，其中患者的视觉障碍已有所发展。
技术实现思路
鉴于以上内容，需要提供一种诊断系统和诊断方法，其允许识别角膜的结构部分和识别角膜的此结构部分的生物力学性质。更具体地说，需要提供一种诊断系统和诊断方法，其允许在早期检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性。本公开是基于以下发现：为了在早期检测圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性，需要获取角膜的参数，借此可在角膜的临床上表现的肉眼可见的结构改变出现之前可靠地诊断初期圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性。角膜或角膜的固有结构的单个部分可被认为是线性弹性的、均质的和/或各各向同性材料。角膜的固有结构包括角膜上皮、鲍曼氏层(也称作前界膜)、角膜基质(也称作固有质)、杜瓦层、德斯密氏膜(也称作后界膜)和角膜内皮。对于病因和在圆锥形角膜或影响人类角膜的生物力学稳定性的其它角膜变性的发病期间，角膜的生物力学性质的改变最有可能是相关的。生物力学性质可用弹性力学性质和/或粘弹性质表示。这些是与刚性相关的性质。举例来说，生物力学性质可用以下模量中的一个或多个表征：·纵向模量M(也称作P波模量或侧限模量)，其可描述各向同性均质材料。其可定义为单轴应变状态下的轴向应力与轴向应变的比，其中所有其它非轴向应变是零(即，零横向应变)。·杨氏模量E(也简称为弹性模量)，其可描述拉伸弹性或在沿着轴线施加相反力时介质沿着该轴线变形的倾向。其可定义为拉伸应力与拉伸应变的比。·剪切模量G(也称作刚性模量，μ，mu或拉梅第二参数)，其可描述物体在受到相反力作用时剪切的倾向(恒定体积下的形状变形)。其可定义为剪切应力比剪切应变。剪切模量G可以是粘度导数的一部分。·体积模量K，其可描述体积弹性或介质在所有方向上被均匀地装载时在所有方向上变形的倾向。其可定义为体积应力比体积应变或定义为压缩率的倒数κ(或卡帕)。体积模量K可以被理解为杨氏模量E延伸到三维。·拉梅第一参数λLame(或λ-拉梅)，其也可描述拉伸弹性或在沿着轴线施加相反力时介质沿着该轴线变形的倾向。·泊松比ν(或nu，也称作泊松数)，其可描述当在一个方向上压缩介质时，所述介质在垂直于压缩方向的另外两个方向上膨胀的倾向。其可定义为横向应变与轴向应变的比的相反数或膨胀分数(或百分比)除以压缩分数(或百分比)。应力可定义为因为变形除以被施加力的面积引起的恢复力。应变可定义为应力引起的改变与物体的原始状态的比。对于均质的各向同性线性弹性介质，可推断出联系以上模量彼此间的关系。举例来说，体积模量K、杨氏模量E和剪切模量G经由泊松比nu互相联系：作为进一步实例，体积模量K、剪切模量G和纵向模量M如下互相联系：因此，当已知以上模量中的一些时，可从其计算其它未知模量。为了测量生物力学性质，其可采用基于布里渊散射(简称：BS)的技术。因而布里渊散射是已知的。简短地说，声子(诸如声学模式，即声波)表示位置依赖性介质内的质量密度变化。因为这些局部压缩，介质的光密度n(即，折射率)局部地改变。这导致了空间周期性光密度变化，其表示用于入射的相干光的衍射光栅。当相干光通过其偏转或反射而与此空间周期性光密度变化相互作用时，布里渊散射发生。由于声子在介质内行进，偏转/反射的光经受多普勒频移。也就是说，布里渊散射的光子改变它们的能量，因此布里渊散射是无弹性的散射过程。光子能量的改变对应于光的频率f或光的波长λ的改变(其中f和λ通过f·λ＝c/n相互联系，其中c是光的真空速度且n是介质的非干扰光密度)，从而导致相对于未偏转/未反射的，即入射光的频率f和波长λ的向上或向下的频率偏移fB和波长偏移λB。因此，分别地，无弹性的布里渊散射光的频率为f±fB且无弹性的布里渊散射光的波长为λ±λB，且除形成所谓的瑞利峰的弹性偏转/反射光之外，布里渊散射光的光谱也包括形成至少一个额外侧峰或边带(即所谓的斯托克斯和/或反斯托克斯峰或斯托克斯和/或反斯托克斯布里渊峰)的非弹性布里渊散射光。一般来说，布里渊散射光子也改变其传播方向，其中偏转/反射BS光的频率偏移fB通过以下式子依赖于入射的未偏转/未反射光束与偏转/反射布里渊散射光束之间的散射角θ：其中：-n是介质的局部光密度(当未由声子改变时)，-V是声子的速度(即，声波的速度或材料中的音速；V＝Λ·Ω，其中Λ是声子的波长且Ω是声子的频率)，-λ是入射的(例如，未偏转/未反射)光波在真空中的波长，且-θ是入射的(例如，未偏转/未反射)光波的传播方向与偏转/反射的布里渊散射光波的传播方向之间的散射角。按照定义，当θ是零(即θ＝0°)时，入射的未偏转/未反射光波的传播方向反向平行于偏转的/反射的布里渊散射光波的传播方向。分别地，“-”符号对应于斯托克斯布里渊峰且“+”号对应于反斯托克斯布里渊峰。对于|λB|〈〈λ，频率偏移fB经由|fB|≈c·n·|λB|/λ2对应于波长偏移λB。由于频率偏移fB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种诊断系统(10)，其包括：光学相干断层扫描OCT装置(12)，其被配置成发射具有第一波长(λ1)的第一光束(14)，布里渊散射BS分光计(16)，其被配置成发射具有与所述第一波长(λ1)不同的第二波长(λ2)的第二光束(18)，光束组合器(20)，其被配置成组合所述第一光束(14)和所述第二光束(18)，使得所述第一光束(14)和所述第二光束(18)沿着同一光学路径(22)朝角膜(24)传播，光束引导和聚焦装置(28)，其被配置成将所述第一光束(14)和所述第二光束(18)一起聚焦于所述角膜(24)上或所述角膜(24)中的预定位置(x，y，z)处，以及控制和分析装置(34)，其被配置成控制所述光束引导和聚焦装置(28)来扫描所述第一光束(14)和所述第二光束(18)的方向取向(kx，ky，kz)，使得所述第一光束(14)和所述第二光束(18)沿着所述方向取向进入所述角膜(24)上或所述角膜(24)中的焦点(x，y，z)，其中所述OCT装置(12)被进一步配置成干涉分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第一光束(14)以提供表示所述角膜(24)的位置依赖性结构性质的OCT数据，且其中所述BS分光计(16)被进一步配置成用光谱方法分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第二光束(18)以提供表示所述反向散射的第二光束(18)的布里渊散射引起的边带的位置依赖性频率偏移(fB(x，y，z))的BS数据。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种诊断系统(10)，其包括：光学相干断层扫描OCT装置(12)，其被配置成发射具有第一波长(λ1)的第一光束(14)，布里渊散射BS分光计(16)，其被配置成发射具有与所述第一波长(λ1)不同的第二波长(λ2)的第二光束(18)，光束组合器(20)，其被配置成组合所述第一光束(14)和所述第二光束(18)，使得所述第一光束(14)和所述第二光束(18)沿着同一光学路径(22)朝角膜(24)传播，光束引导和聚焦装置(28)，其被配置成将所述第一光束(14)和所述第二光束(18)一起聚焦于所述角膜(24)上或所述角膜(24)中的预定位置(x，y，z)处，以及控制和分析装置(34)，其被配置成控制所述光束引导和聚焦装置(28)来扫描所述第一光束(14)和所述第二光束(18)的方向取向(kx，ky，kz)，使得所述第一光束(14)和所述第二光束(18)沿着所述方向取向进入所述角膜(24)上或所述角膜(24)中的焦点(x，y，z)，其中所述OCT装置(12)被进一步配置成干涉分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第一光束(14)以提供表示所述角膜(24)的位置依赖性结构性质的OCT数据，且其中所述BS分光计(16)被进一步配置成用光谱方法分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第二光束(18)以提供表示所述反向散射的第二光束(18)的布里渊散射引起的边带的位置依赖性频率偏移(fB(x，y，z))的BS数据。2.如权利要求1所述的诊断系统(10)，其中所述BS分光计(16)被进一步配置成用光谱方法分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第二光束(18)以提供也表示所述反向散射的第二光束(18)的所述布里渊散射引起的边带的位置依赖性线宽(ΔfB(x，y，z))的BS数据。3.如权利要求1或2所述的诊断系统(10)，其中所述光束引导和聚焦装置(28)进一步被配置成调节所述第一光束(14)和所述第二光束(18)的方向取向(kx，ky，kz)，且其中所述BS分光计(16)进一步被配置成用光谱方法分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第二光束(18)以提供也表示所述布里渊散射引起的边带的方向依赖性频率偏移(fB(x，y，z，kx，ky，kz))的BS数据。4.如权利要求1或2所述的诊断系统(10)，其中所述光束引导和聚焦装置(28)进一步被配置成调节所述第一光束(14)和所述第二光束(18)的所述方向取向(kx，ky，kz)，且其中所述BS分光计(16)进一步被配置成用光谱方法分析经由所述光束组合器(20)从所述角膜(24)反向散射的所述第二光束(18)以提供也表示所述布里渊散射引起的边带的方向依赖性线宽(ΔfB(x，y，z，kx，ky，kz))的BS数据。5.如权利要求1所述的诊断系统，其中所述控制和分析装置(34)被配置成控制所述光束引导和聚焦装置(28)来按一维、二维或三维方式扫描所述角膜(24)上或所述角膜(24)中的焦点的所述预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·沃格勒，C·多尼斯基，
申请(专利权)人：视乐有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE