一種測量角膜彈性的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于測量角膜彈性的方法，本發明還涉及一種測量角膜彈性的裝 置。
【背景技術】
[0002] 角膜彈性是反映角膜對抗眼內壓保護角膜的能力，對角膜形狀和透明度的維持、 屈光手術的設計、人工角膜的研發等均有重要作用。很多角膜的病理狀態與其彈性密切相 關，特別角膜擴張類疾病，如圓錐角膜、角膜邊緣變性、準分子激光原位角膜磨鑲術（LASIK) 后醫源性角膜擴張等。近幾年來，在美國和歐洲選擇LASIK手術的患者每年都超過60萬人， 而在中國，每年角膜屈光手術量達到近100萬人。據不完全統計，LASIK術后角膜擴張發生 率在0. 04-0. 6%，其中85%以上是因為現有技術無法篩查出的臨床前期或具有圓錐角膜 潛在發病性質的患者，而由于手術不當或破壞過多引起的術后角膜擴張反而較少。又因為 其中50%以上的LASIK術后角膜病例多在術后一年以后發生，個別角膜擴張病例甚至可能 在術后10年以后發生，所以臨床上實際發生率可能更高，了解角膜彈性對上述角膜疾病的 診斷與治療有重要參考價值。此外，角膜彈性還會影響眼內壓的測量結果，并且是青光眼視 神經疾病的一種獨立危險因素。
[0003] 現有的在體角膜生物力學測量技術，如眼反應分析儀（ORA，OculusResponse Analyzer)通過測量角膜受到空氣脈沖作用下壓陷之后回彈，兩次壓平位置時的壓力差來 分析角膜的生物力學特性。這種眼反應分析儀只能提供角膜生物力學的間接信息，不能 夠直接計算角膜的真實彈性值；可視化角膜生物力學分析儀（CorvisST,CornealVisual ScheimpflugTechnology)可以動態監視角膜收到空氣脈沖作用下角膜運動過程，從而得 到角膜的響應特性，但是所采用的Scheimpflug技術存在對于角膜表面判定的幾何失真和 光學畸變的情況。因此，不能準確記錄角膜響應特性以及真實彈性值。
【發明內容】
[0004] 本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供了一種測量角膜彈性的方法及裝 置。
[0005] 為了實現上述的目的，本發明的技術方案是：一種測量角膜彈性的方法，包括以下 步驟：
[0006] a、利用印壓頭壓向角膜；
[0007] b、利用力學傳感器實時測量角膜所受到的壓力F;
[0008] c、通過印壓頭向角膜實時發射檢測信號，并接收角膜、晶狀體、及眼底組織反射回 來的反射信號；
[0009] d、通過反射回來的反射信號，得到角膜的結構變化信息，并提取角膜的壓陷位移 S、角膜的厚度t;
[0010] e、獲得角膜圖像并提取角膜的曲率半徑r;
[0011] f、利用力學方程獲得角膜的彈性模量。
[0012] 優選的是，所述角膜圖像和角膜的曲率半徑r由如下步驟得到：
[0013] a、掃描所述的檢測信號，并由角膜反射所述的反射信號；
[0014] b、由所述的由角膜反射的反射信號得到角膜圖像；
[0015] c、利用所述的角膜圖像提取角膜的曲率半徑r。
[0016] 優選的是，所述角膜圖像和角膜的曲率半徑r由如下步驟得到：
[0017] a、向角膜發射環狀點陣光斑，并由角膜反射所述環狀點陣光斑；
[0018] b、由匯聚透鏡將反射的環狀點陣光斑聚焦到圖像采集設備上；
[0019] c、由所述圖像采集設備得到有光斑分布的角膜圖像；
[0020] d、利用所述的有光斑分布的角膜圖像提取角膜的曲率半徑r。
[0021] 優選的是，利用OCT測量裝置或超聲波測量裝置獲得角膜的結構變化信息。
[0022] 優選的是，所述的角膜的壓陷位移S是對從晶狀體或眼底組織反射回來的發射 信號的分析得到。
[0023] 優選的是，所述用于計算角膜的彈性模量的力學方程為： 其中a為角膜幾何常數因子，u是角膜的泊松比。
[0024] 優選的是，所述印壓頭為柱狀超聲探頭。
[0025] 本發明還提供了一種測量角膜彈性的裝置，包括可移動的印壓頭，以及用于檢測 角膜所受壓力的壓力傳感器，檢測信號發射裝置，以及用于接收反射回來的反射信號的并 得到角膜結構變化信息的結構檢測裝置，還包括用于形成角膜圖像并提取角膜的曲率半徑 的成像裝置。
[0026] 優選的是，所述結構檢測裝置為0CT測量裝置。
[0027] 優選的是，所述成像裝置為由多個LED構成的環型點光源及采集角膜上放射的環 狀點陣光斑的圖像采集設備所組成。
[0028] 本發明提供的角膜彈性測量裝置，可以準確檢測角膜在受壓時變化的各參數數 據，并由此可測量出角膜的真實彈性數據。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例的部分結構示意圖；
[0030] 圖2是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例測量角膜受力情況時候，角膜印壓裝 置結構示意圖；
[0031] 圖3是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例測量角膜曲率半徑時候，環形LED燈 成像示意圖；
[0032] 圖4是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例測量角膜結構時候，角膜0CT結構示 意圖；
[0033] 圖5是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例測量角膜所受壓力和角膜位移關系 圖；
[0034] 圖6是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例測量角膜彈性的流程示意圖；
[0035] 圖7是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例測量角膜結構的流程示意圖；
[0036] 圖8是本發明角膜彈性測量裝置一種實施例印壓頭壓陷角膜過程的示意圖；
[0037] 圖9是本發明角膜彈性測量裝置另外一種實施例的部分結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 為了使本發明解決的技術問題、采用的技術方案、取得的技術效果易于理解，下面 結合具體的附圖，對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0039] 為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種測量角膜彈性的裝置，其包括由 多個LED構成的環型點光源6、圖像采集CCD設備9、角膜印壓裝置4、0CT測量裝置18,以 及耦合0CT測量裝置18和圖像采集CCD設備9的二向分光鏡7,參考圖1。
[0040] 參考圖2、圖8,角膜印壓裝置4包括印壓頭19,其作用是：開始印壓頭19接觸角 膜頂點位置，然后印壓裝置帶動印壓頭19壓陷角膜，角膜受到向內的壓力向后凹陷，所受 壓力經過有固定支撐點21的支撐桿20傳遞后，由力學傳感器22探測獲得角膜所承受的壓 力。
[0041] 印壓頭19是一個透明的裝置，可以使0CT光穿過并測量角膜的變形。0CT光可以 靜止成為單點也可以掃描來測量角膜的結構以及形變。印壓頭19也可以是一個超聲傳感 器探頭，此時超聲傳感器即是印壓頭壓陷角膜，又可以測量角膜結構以及形變。
[0042] 其中，環形點光源6發出環狀點陣光斑照射到角膜表面，該光斑被角膜反射后，經 二向分光鏡7,由匯聚透鏡8聚焦到圖像采集CCD設備9,從而可以得到光斑在角膜上的分 布圖像，通過對圖像的分析可以獲得角膜的曲率信息。
[0043] -般地，角膜曲率采用球面鏡成像方法計算。角膜可以近似為曲率半徑為r，焦長 為f的球面反射鏡。參考圖3,LED光斑h經過角膜反射所成的像h'，光斑h和像h'的距 離為d，光斑h到角膜焦點的距離為X。
[0044] 由成像公式可以得到：h/h' = -f/x= _r/2x
[0045] 通常情況下，對于球面鏡f=r/2 ;由于角膜的曲率半徑遠小于工作距離，因此x =d,從而，角膜曲率半徑r= _2dh' /h。
[0046] OCT測量裝置18負責測量角膜的結構以及角膜的位移，其中OCT測量裝置18 可以采用本領域技術人員所熟知的構造。0CT技術為光學相干斷層掃描技術（Optical CoherenceTomography,OCT)，它利用弱相干光干涉儀的基本原理，檢測生物組織不同深度 層面對入射弱相干光的背向反射或幾次散射信號，通過掃描，可得到生物組織二維或三維 結構圖像。
[0047] 圖1示出了其中一種0CT測量裝置的具體實施例，其中包括：作為檢測光源的弱 相干光源16 ;其發出的光經過耦合器13分成兩束，分別進入參考臂和樣品臂，然后經過參 考臂和樣品臂的反射后，返回耦合器13 ;其中，準直鏡15和可移動反射鏡14組成參考臂光 路；偏振控制器12、掃描鏡10