扫描式激光角膜热成形术的离体实验系统技术方案

一种生物医学工程技术领域的扫描式激光角膜热成形术的离体实验系统。本发明专利技术包括：激光发射系统、第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统、安全参数测试系统、治疗成效测试系统、控制器。激光发射系统发出激光，激光经第一级聚焦系统、第二级聚焦系统聚焦后到达眼球旋转系统，通过眼球旋转系统的旋转，实现激光在眼球表面的环状飞点扫描，安全参数测试系统负责对扫描式激光角膜热成形术安全参数实时检测以保证安全性，治疗成效测试系统负责对扫描式激光角膜热成形术在保证安全性前提下的治疗成效的实时检测，两者检测结果由控制器收集反馈，传送至眼球旋转系统以实时控制眼球旋转速率。本发明专利技术可在离体实验中实现扫描激光角膜热成形术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物医学工程
的系统，具体涉及一种扫描式激光角膜热成形术的离体实验系统。
技术介绍
随着人们对远视的认识不断深入以及远视人群的不断增长，对远视的治疗正越来越成为眼科界关注的热点。治疗远视目前有好几种方法，包括准分子激光屈光性角膜切开术、准分子激光原位角膜磨镶术、激光角膜热成形术、透明晶体摘除联合人工晶体植入术、自动板层角膜成形术、角膜切开术、Lasso等等。其中，激光角膜热成形术是利用激光照射角膜，使角膜胶原纤维受热收缩，改变角膜屈光度以治疗屈光不正。由于激光角膜热成形术是使用激光对位于眼球屈光系统中最外层的角膜组织进行非侵入性治疗，所以虽然它在折射结果的可预测性和稳定性方面疗效相对有限，但仍然被证明是治疗轻度远视最安全也最有前途的方法之一，且有望直接获益于激光技术的飞速进展。经对现有技术的文献检索发现，2004年综述文章《激光角膜热成形术的研究进展》(陶丹，杜之渝，《中国实用眼科杂志》，2004年11月第22卷第11期848-850页)提到，目前主要采用非接触式光束传输系统进行激光角膜热成形术，该系统可同时发射均匀分布于角膜周边部、距中心直径相等的8束激光。虽然该系统相比早期的接触式光束纤维探头来说，使激光角膜热成形术耗时减少，降低了角膜上皮损伤和角膜感染，且提高了作用部位的精确度，但由于该系统依然仅能产生有限光凝点，故形成的收缩环还是有一定的不可预知性。因此，依然存在治疗效果的稳定性与可预测性相对较差的缺陷。在进一步的检索中，尚未发现与本专利技术相同或者类似的主题。
技术实现思路
本专利技术针对现行激光角膜热成形术所使用的系统的不足与缺陷，提出了一种扫描式激光角膜热成形术的离体实验系统。通过本专利技术可以在离体实验中实现扫描激光角膜热成形术，从而为激光角膜热成形术的研究与实验提供方便。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括七个模块，分别为激光发射系统、第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统、安全参数测试系统、治疗成效测试系统、控制器。沿激光束方向，激光发射系统后依次为第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统；安全参数测试系统和治疗成效测试系统的输入端均对准眼球旋转系统上所固定的眼球，而两者的输出端均与控制器的输入端相连，控制器的输出端连接至眼球旋转系统。激光发射系统负责激光的发射，第一级聚焦系统、第二级聚焦系统负责激光束的分步聚焦，眼球旋转系统负责对眼球实现机械旋转，控制器负责反馈控制，安全参数测试系统负责测试扫描式激光角膜热成形术的安全扫描参数(包括激光的扫描频率、脉冲的持续时间、眼球的旋转速度、聚焦点的深度等等)，治疗成效测试系统负责测试扫描式激光角膜热成形术在安全扫描参数(包括激光的扫描频率、脉冲的持续时间、眼球的旋转速度、聚焦点的深度等等)下的治疗成效。由激光发射系统发出激光，激光经第一级聚焦系统、第二级聚焦系统聚焦后到达眼球旋转系统，通过眼球旋转系统的旋转，实现激光在眼球表面的环状飞点扫描，安全参数测试系统负责对扫描式激光角膜热成形术安全参数的实时检测以保证安全性，治疗成效测试系统负责对扫描式激光角膜热成形术在保证安全性前提下的治疗成效的实时检测，两者的检测结果由控制器收集反馈，传送至眼球旋转系统以实时控制眼球旋转速率。所述安全参数测试系统包括热相机、浊度计。热相机负责对角膜组织温度的实时检测，浊度计负责对角膜组织浊度的实时检测。安全参数测试系统工作时，接受从眼表检测到的信息，热相机接受角膜组织温度信息，并传送至控制器，浊度计接受角膜组织浊度信息，并传送至控制器。所述治疗成效测试系统包括角膜地形图系统、波面相差仪。角膜地形图系统负责以角膜地形图形式对角膜屈光度进行实时检测，波面相差仪负责以波面相差形式对角膜屈光度进行实时检测。治疗成效测试系统工作时，接受从眼表检测到的角膜屈光度信息，角膜地形图系统将信息以角膜地形图形式显示，并传送至控制器，波面相差仪将信息以波面相差形式显示，并传送至控制器。所述控制器，收集安全参数的测试系统和治疗成效的测试系统的检测结果，经与事先设置的安全阈值和治疗期望值相比较后将调整信号送至眼球旋转系统，对眼球旋转速率进行反馈控制。如果热相机探测到角膜温度过高或浊度计探测到角膜混浊度开始上升，则控制器反馈负信号至眼球旋转系统，使其降低转速，反之则提高转速。现行激光角膜热成形术系统所产生的光凝点排列一般有两圈和三圈两种。而经过本专利技术的系统所产生的光点，将通过环状飞点式扫描，形成致密的凝结点阵列。使用本专利技术的系统所进行的实验，可以改进扫描的具体方案，例如如果收缩环应力不够强，易回退，可仿照现行系统的光凝点排列，类似地光凝若干圈，或者实施螺旋状扫描，直接形成有一定宽度的收缩环带。与现有技术相比，本专利技术的优势在于(1)角膜的受热是几乎同时的，可以大幅度减少不对称的散光现象的发生；(2)调整扫描的频率和间隔，可以实现热效应的最佳累积；(3)能形成应力更加稳定的收缩环带，提高角膜热成形手术效果的稳定性；(4)能实时检测屈光度改变效果来相应地实时决定扫描圈数，提高角膜热成形手术效果的可预测性；(5)使得扫描激光角膜热成形术的实验无须在活体上就能进行，实验操作更为方便；(6)能够通过实验为扫描激光角膜热成形术确定更为优化的参数，提高该手术的疗效。附图说明图1是本专利技术结构示意框图具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括激光发射系统、第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统、安全参数的测试系统、治疗成效的测试系统、控制器。各模块的位置关系是，沿激光束方向，激光发射系统后依次为第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统；此外，安全参数测试系统和治疗成效测试系统的输入端均对准眼球旋转系统上所固定的眼球，而两者的输出端均与控制器的输入端相连。控制器的输出端连接至眼球旋转系统。合适波长(2.0μm左右)的激光束由激光发射系统发出，经由第一级聚焦系统汇聚为平行光束，再经由第二级聚焦系统聚焦到已固定在眼球旋转系统上的眼球表面，通过眼球旋转系统的旋转，实现激光在眼球表面的环状飞点扫描。同时，安全参数的测试系统，实现安全性的实时检测，结果送至控制器，而治疗成效测试系统实现治疗成效的实时检测，结果送至控制器，控制器将检测结果收集反馈至扫描激光源，以实时控制激光参数。所述的激光发射系统为发射端固定的、波长合适(2.0μm左右)的激光器。所述的第一级聚焦系统为透镜，目的是将发散光束聚焦为平行光。所述的第二级聚焦系统为透镜，目的是将平行光进一步聚焦到眼角膜上。第二级聚焦透镜的焦距测量比较简单，在仪器缺乏的情况下甚至可以通过目测光斑大小来估算。然后通过第二级聚焦透镜的焦距和激光角膜热成形术所需的眼角膜内聚焦深度，来确定第二级聚焦透镜与眼球旋转系统之间的距离。所述的眼球旋转系统为马达和旋转齿轮，电源按需要外接。马达与旋转齿轮相连，旋转齿轮与固定眼球的支架相连。通过马达令旋转齿轮旋转，从而带动眼球支架旋转，实现角膜以瞳孔为中心的旋转。所述的控制器收集安全参数测试系统与治疗成效测试系统的反馈信息，以实时控制眼球旋转速率。所述的安全参数测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描式激光角膜热成形术的离体实验系统，其特征在于，包括：激光发射系统、第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统、安全参数测试系统、治疗成效测试系统、控制器，沿激光束方向，激光发射系统后依次为第一级聚焦系统、第二级聚焦系统、眼球旋转系统，安全参数测试系统和治疗成效测试系统的输入端均对准眼球旋转系统上所固定的眼球，两者的输出端均与控制器的输入端相连，控制器的输出端连接至眼球旋转系统，其中，激光发射系统负责激光的发射，第一级聚焦系统、第二级聚焦系统负责激光束的分步聚焦，眼球旋转系统负责对眼球实现机械旋转，控制器负责反馈控制，安全参数测试系统负责对扫描式激光角膜热成形术安全参数的实时检测以保证安全性，治疗成效测试系统负责对扫描式激光角膜热成形术在保证安全性前提下的治疗成效的实时检测，激光发射系统发出激光，激光经第一级聚焦系统、第二级聚焦系统聚焦后到达眼球旋转系统，通过眼球旋转系统的旋转，实现激光在眼球表面的环状飞点扫描，安全参数测试系统进行安全参数的实时检测，并由治疗成效测试系统进行治疗成效的实时检测，两者的检测结果由控制器收集反馈，传送至眼球旋转系统以实时控制眼球旋转速率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘易非，牛金海，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]