基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置及方法，其中所述装置包括OCT系统、主控机、角膜固定器、眼内压控制器和压力传感器力，OCT系统包括低相干光源、光纤耦合器、参考臂、光谱仪、光纤准直器、二维扫描振镜和汇聚透镜。本发明专利技术所述分析角膜生物力学性能的装置及方法，通过光谱仪将干涉光谱信息传输到主控机上的方式，使主控机经过光谱解析后获得了角膜结构信息，实现了角膜生物力学性能参数的获得供疾病的诊断和研究使用。

【技术实现步骤摘要】
基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置及方法
本专利技术涉及角膜生物力学性能测量
，尤其涉及一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置及方法。
技术介绍
角膜是位于眼球最前端的透明组织，为眼球提供保护并提供了大约70％的屈光功能。角膜的生物力学性能与构成角膜组织的材料性质以及角膜的外形结构例如厚度、曲率等参数相关，角膜的生物力学性能主要表现在角膜可以抵消眼内压，保持角膜自身形态和保护眼球视力。目前，角膜的生物力学性能在临床医学中被逐渐重视，例如屈光手术、青光眼以及圆锥角膜病症都需要考虑角膜的生物力学性能。通过分析角膜的生物力学性能可以直接判断出角膜的功能是否退化。因此，正确了解角膜生物力学性能，对临床检查和治疗有着非常重要的作用。离体角膜的膨胀实验，不但保持了角膜的完整性，而且可以对整个角膜的机械性能进行分析。在英国邓迪大学的Elsheikh,A.等人(Elsheikh,A.,B.Geraghty,P.Rama,M.CampanelliandK.M.Meek(2010).“Characterizationofage-relatedvariationincornealbiomechanicalproperties.”JournaloftheRoyalSocietyInterface7(51):1475-1485.)提出的角膜膨胀实验中，采用单点激光光束测量角膜表面弧顶位移可以获得角膜生物力学性能随不同年龄阶段的变化特点。但是，在该角膜膨胀实验中存在以下不足之处：1)只能获得角膜顶点的位移变化，不能获得角膜整体的变化情况；2)角膜的厚度、曲率等结构信息需要用其他设备单独测量；3)角膜厚度的变化情况不能检测；4)角膜局部的变化情况不能检测。OCT(Opticalcoherencetomography，光学相干成像术)技术是一种新兴的光学成像技术，可以对组织断层结构进行高速、高分辨率、非侵入的成像，在临床医学研究和诊断中起着重要的作用，尤其在眼科医学中，OCT设备已经成为眼科诊断和临床筛查的不可或缺的工具。采用眼前节OCT成像设备可以获得眼前节的结构信息，例如可以获得角膜的厚度，曲率半径，前方深度，厚度地形图，曲率地形图等。将OCT成像技术与角膜膨胀测量相结合，可以直观地研究角膜在膨胀过程中角膜形态的变化情况，为系统性分析角膜生物力学性能提供更加完善的数据信息。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置及方法，以获得角膜的生物力学性能参数，供疾病的诊断和研究使用。于是，本专利技术提供了一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置，该装置包括：OCT系统、用于固定离体角膜的角膜固定器、与角膜固定器连接用于控制角膜固定器内压力的眼内压控制器、与角膜固定器连接用于采集角膜所受压力，即眼内压的压力传感器及用于通过眼内压控制器和压力传感器分别控制和测量眼内压并同步获得角膜OCT图像的主控机，所述OCT系统包括低相干光源、光纤耦合器、参考臂、光谱仪、光纤准直器、二维扫描振镜和汇聚透镜，低相干光源发出的测量光通过光纤进入到光纤耦合器，经过光纤耦合器分光后，一端进入参考臂，另一端通过光纤准直器进行准直，准直后的测量光通过二维扫描振镜和汇聚透镜后照射到角膜上，角膜返回所述测量光，并和参考臂返回的测量光在光纤耦合器处发生干涉，干涉光进入光谱仪，经过光谱仪将干涉光谱信息传输到主控机上，主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息。其中，所述主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息包括：主控机根据眼内压和角膜顶点位移曲线建立应力和应变之间的关系，通过下列公式计算得到角膜组织的弹性：其中E为角膜的弹性模量，p为角膜所受的眼内压，R是角膜的曲率半径，D是角膜的位移变化量，T是角膜的平均厚度，υ是角膜的泊松比，通过膨胀测试获得的角膜随眼内压变化的顶点位移曲线，计算曲线的斜率从而确定p/D的值。所述主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息包括：主控机通过眼内压控制器可以控制眼内压连续变化，主控机通过压力传感器可以实时采集得到眼内压的变化，随着眼内压连续升高和下降，同步采集角膜OCT图像，得到角膜随眼内压变化而产生的应变。其中，所述同步采集角膜OCT图像包括：采集到的低相干光源的中心波长和带宽用以确定OCT图像的纵向分辨率，采集到的光谱仪的光谱分辨率和解析速度用以分别确定OCT图像的纵向成像深度和扫描速度，二维扫描振镜提供OCT图像的横向扫描范围，控制二维扫描振镜的扫描方式获得眼前节二维结构图和眼前节三维结构图。二维扫描振镜的扫描方式为单振镜扫描时，获得眼前节二维结构图，二维扫描振镜的扫描方式为两个振镜联合扫描时，获得眼前节三维结构图。所述汇聚透镜为可将入射平行光汇聚到一个平面上的平场镜，所述眼内压控制器为注射泵或者活塞泵机构。所述角膜固定器内充满生理盐水用以模拟房水。本专利技术还提供了一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的方法，该方法包括：使低相干光源发出的测量光通过光纤进入到光纤耦合器，测量光在光纤耦合器内分光后，一端进入参考臂，另一端通过光纤准直器进行准直；光纤准直器准直后的测量光通过二维扫描振镜和汇聚透镜后，照射到角膜上；角膜返回所述测量光，并和参考臂返回的测量光一并进入到光纤耦合器，在光纤耦合器处发生干涉；所述干涉光进入光谱仪，并经过光谱仪将干涉光谱信息传输到主控机上，主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息。其中，所述主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息包括：主控机根据眼内压和角膜顶点位移曲线建立应力和应变之间的关系，通过下列公式计算得到角膜组织的弹性：其中E为角膜的弹性模量，p为角膜所受的眼内压，R是角膜的曲率半径，D是角膜的位移变化量，T是角膜的平均厚度，υ是角膜的泊松比，通过膨胀测试获得的角膜随眼内压变化的顶点位移曲线，计算曲线的斜率从而确定p/D的值。其中，所述主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息包括：主控机通过眼内压控制器可以控制眼内压连续变化，主控机通过压力传感器可以实时采集得到眼内压的变化，随着眼内压连续升高和下降，同步采集角膜OCT图像，得到角膜随眼内压变化而产生的应变。所述同步采集角膜OCT图像包括：采集到的低相干光源的中心波长和带宽用以确定OCT图像的纵向分辨率，采集到的光谱仪的光谱分辨率和解析速度用以分别确定OCT图像的纵向成像深度和扫描速度，二维扫描振镜提供OCT图像的横向扫描范围，控制二维扫描振镜的扫描方式获得眼前节二维结构图和眼前节三维结构图。本专利技术所述基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置及方法，通过使低相干光源发出的测量光通过光纤进入到光纤耦合器，测量光在光纤耦合器内分光后，一端进入参考臂，另一端通过光纤准直器进行准直，光纤准直器准直后的测量光通过二维扫描振镜和汇聚透镜后，照射到角膜上，角膜返回所述测量光，并和参考臂返回的测量光一并进入到光纤耦合器，在光纤耦合器处发生干涉，干涉光进入光谱仪，并经过光谱仪将干涉光谱信息传输到主控机上，主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息的方式，实现了角膜生物力学性能参数的获得，获得的角膜生物力学性能参数供疾病的诊断和研究使用。附图说明图1是本专利技术实施例所述基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置，其特征在于，包括OCT系统、用于控制和测量眼内压并同步获得角膜OCT图像的主控机、用于控制眼内压力的眼内压控制器和用于采集角膜所受压力，即眼内压的压力传感器力，眼球与压力传感器及眼内压控制器连接，或者离体角膜放置在角膜固定器上，角膜固定器内充满生理盐水模拟房水，压力传感器和眼内压控制器与角膜固定器连接，所述OCT系统包括低相干光源、光纤耦合器、参考臂、光谱仪、光纤准直器、二维扫描振镜和汇聚透镜，低相干光源发出的测量光通过光纤进入到光纤耦合器，经过光纤耦合器分光后，一端进入参考臂，另一端通过光纤准直器进行准直，准直后的测量光通过二维扫描振镜和汇聚透镜后照射到角膜上，角膜返回所述测量光，并和参考臂返回的测量光在光纤耦合器处发生干涉，干涉光进入光谱仪，经过光谱仪将干涉光谱信息传输到主控机上，主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于OCT三维成像分析角膜生物力学性能的装置，其特征在于，包括OCT系统、用于控制眼内压力的眼内压控制器、用于采集角膜所受压力，即眼内压的压力传感器及用于通过眼内压控制器和压力传感器分别控制和测量眼内压并同步获得角膜OCT图像的主控机，眼球与压力传感器及眼内压控制器连接，或者离体角膜放置在角膜固定器上，角膜固定器内充满生理盐水模拟房水，压力传感器和眼内压控制器与角膜固定器连接，所述OCT系统包括低相干光源、光纤耦合器、参考臂、光谱仪、光纤准直器、二维扫描振镜和汇聚透镜，低相干光源发出的测量光通过光纤进入到光纤耦合器，经过光纤耦合器分光后，一端进入参考臂，另一端通过光纤准直器进行准直，准直后的测量光通过二维扫描振镜和汇聚透镜后照射到角膜上，角膜返回所述测量光，并和参考臂返回的测量光在光纤耦合器处发生干涉，干涉光进入光谱仪，经过光谱仪将干涉光谱信息传输到主控机上，主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息，所述主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息包括：主控机根据眼内压和角膜顶点位移曲线建立应力和应变之间的关系，通过下列公式计算得到角膜组织的弹性：其中E为角膜的弹性模量，p为角膜所受的眼内压，R是角膜的曲率半径，D是角膜的位移变化量，T是角膜的平均厚度，υ是角膜的泊松比，通过膨胀测试获得的角膜随眼内压变化的顶点位移曲线，计算曲线的斜率从而确定p/D的值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控机经过光谱解析后获得角膜结构信息包括：主控机通过眼内压控制器可以控制眼内压连续变化，主控机通过压力传感器可以实时采集得到眼内压的变化，随着眼内压连续升高和下降，同步采集角膜OCT图像，得到角膜随眼内压变化而产生的应变。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述同步采集角膜OCT图像包括：采集到的低相干光源的中心波长和带宽用以确定OCT图像的纵向分辨率，采集到的光谱仪的光谱分辨率和解析速度用以分别确定OCT图像的纵向成像深度和扫描速度，二维扫描振镜提供OCT图像的横向扫描范围，控制二维扫描振镜的扫描方式获得眼前节二维结构图...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立科，
申请(专利权)人：深圳市亿领科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44