一种基于OCT的眼轴测量方法及装置转让专利
申请号 : CN202110916582.8
文献号 : CN113558563B
文献日 : 2022-04-05
发明人 : 李鹏 , 张子艺
申请人 : 浙江大学 , 宁波明星科技发展有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于OCT的眼轴测量方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:眼轴测量的光路中设有用于调节眼后节光程从而实现采集待测眼(12)的视网膜的眼后节光程调节装置(8),利用基准位置标定方法对眼轴测量的光路进行自检,使得眼后节光程调节装置(8)处于基准位置;
S2:调整眼轴测量的光路,使得待测眼(12)的角膜位于眼轴测量的光路中接目物镜(11)的焦点位置;
S3:设置待测眼(12)的角膜顶点位于OCT成像结果中心;
S4:眼轴测量的光路中的光源发出光束,光束分为用于探测待测眼(12)的角膜的第一OCT光束和用于探测待测眼(12)的视网膜的第二OCT光束的两路,移动缩短眼后节光程调节装置(8)在光轴的位置,使得第一OCT光束和第二OCT光束分别沿各自的光路传播后入射到待测眼(12)的角膜和视网膜的光程相等,且设置第二OCT光束聚焦至待测眼(12)的视网膜;
S5:同时采集待测眼(12)角膜和视网膜的OCT二维层析成像结果;
S6:根据待测眼(12)角膜和视网膜的OCT二维层析成像结果和眼后节光程调节装置(8)的位移,实现待测眼(12)眼轴长的测量;
所述S1中,移动眼后节光程调节装置(8),第一OCT光束和第二OCT光束在眼轴测量的光路中形成干涉,探测采集干涉图像,调整眼后节光程调节装置(8)使所述干涉图像位于零光程差位置,此时第一OCT光束和第二OCT光束分别沿各自的光路传播后入射到待测眼(12)的光程相等,此时眼后节光程调节装置(8)的位置作为基准位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于OCT的眼轴测量方法,其特征在于:所述S6具体为:根据待测眼(12)角膜和视网膜的OCT二维层析成像结果获得待测眼(12)的角膜前表面和视网膜色素上皮细胞层,再根据眼后节光程调节装置(8)的位移,计算待测眼(12)角膜前表面到视网膜色素上皮细胞层之间的距离并作为待测眼(12)的眼轴长。
3.根据权利要求2所述的一种基于OCT的眼轴测量方法,其特征在于:所述S6中,将待测眼(12)角膜的OCT二维层析成像结果和视网膜的OCT二维层析成像结果合并为待测眼(12)的OCT二维层析成像结果,将待测眼(12)的OCT二维层析成像结果的上边界作为零光程差位置,利用边界识别方法对待测眼(12)的OCT二维层析成像结果进行图像处理后获得待测眼(12)的角膜前表面和视网膜色素上皮细胞层。
4.根据权利要求2所述的一种基于OCT的眼轴测量方法,其特征在于:所述S6中,记待测眼(12)角膜前表面的顶点a至零光程差位置之间的距离为d1,记顶点a与零光程差位置之间的距离的延长线与视网膜色素上皮细胞层的交点为b,交点b与零光程差位置之间的距离为d2,眼后节光程调节装置位移台的位移为d3,则待测眼(12)的眼轴长D满足D=d2–d1+2×d3。
5.用于实施权利要求1‑4任一所述眼轴测量方法的一种基于OCT的眼轴测量装置,其特征在于:包括OCT模块、扫描振镜(15)、第一光纤准直器(3)、第二光纤准直器(4)、眼前节样品臂模块、眼后节样品臂模块、分光镜(10)、接目物镜(11)、红外照明模块(22)、参考臂透镜(13)、参考臂反射镜(14)、固视灯模块(18)和虹膜相机模块(19);
第一光纤准直器(3)与OCT模块的第一输出端相连,第二光纤准直器(4)与OCT模块的第二输出端相连,OCT模块第一输出端出射的第一OCT光束沿光轴依次经第一光纤准直器(3)和扫描振镜(15)的反射后入射至眼前节样品臂模块发生反射,经眼前节样品臂模块反射的第一OCT光束沿光轴入射至分光镜(10)发生反射和透射,第一OCT光束经分光镜(10)的反射光沿光轴经接目物镜(11)透射后入射至待测眼(12)的眼前节形成携带待测眼前节信息的光束,第一OCT光束经分光镜(10)的透射光沿光轴经参考臂透镜(13)透射和参考臂反射镜(14)反射后形成参考光束,携带待测眼前节信息的光束和参考光束分别沿光轴原路返回至分光镜(10)后产生眼前节低相干干涉信号,眼前节低相干干涉信号沿光轴最终进入探测器模块(17),被探测器模块(17)探测采集;
OCT模块第二输出端出射的第二OCT光束依次经第二光纤准直器(4)、扫描振镜(15)的反射和眼后节样品臂模块后入射至分光镜(10)发生反射和折射,第二OCT光束经分光镜(10)的反射光经参考臂透镜(13)透射和参考臂反射镜(14)反射,第二OCT光束经分光镜(10)的透射光经接目物镜(11)透射后入射至待测眼(12)的眼后节形成携带待测眼后节信息的光束,携带待测眼后节信息的光束和所述参考光束分别沿光轴原路返回至分光镜(10)后产生眼后节低相干干涉信号,眼后节低相干干涉信号沿光轴最终进入探测器模块(17),被探测器模块(17)探测采集;
红外照明模块(22)靠近接目物镜(11)设置,红外照明模块(22)发射虹膜成像光束至待测眼(12)的眼前节发生反射,反射后的虹膜成像光束沿光轴依次经接目物镜(11)的透射、分束镜(10)的反射、眼前节二向色镜(7)的透射后进入虹膜相机模块(19),固视灯模块(18)发射的可见光经部分眼后节样品臂模块、分光镜(10)透射和接目物镜(11)透射后入射至待测眼(12)的眼后节。
6.根据权利要求5所述的一种基于OCT的眼轴测量装置,其特征在于:所述OCT模块包括光源(1)、光纤耦合器(2)、第三光纤准直器(16)和探测器模块(17);光纤耦合器(2)的第一输入端通过光纤与光源(1)相连,光纤耦合器(2)的第二输入端经第三光纤准直器(16)后与探测器模块(17)相连,光纤耦合器(2)的第一输出端和第二输出端分别通过光纤与第一光纤准直器(3)和第二光纤准直器(4)相连。
7.根据权利要求5所述的一种基于OCT的眼轴测量装置,其特征在于:所述眼前节样品臂模块包括眼前节第一透镜(5)、眼前节第二透镜(6)和眼前节二向色镜(7);
眼前节第一透镜(5)、眼前节第二透镜(6)和眼前节二向色镜(7)沿光轴依次布置,眼前节第一透镜(5)和眼前节第二透镜(6)焦点重合;经第一光纤准直器(3)的第一OCT光束沿光轴经扫描振镜(15)的反射后依次入射至眼前节第一透镜(5)和眼前节第二透镜(6),眼前节第二透镜(6)发生透射后入射至眼前节二向色镜(7)发生反射和折射,第一OCT光束经眼前节二向色镜(7)的反射光沿光轴入射至分光镜(10);
所述眼前节二向色镜(7)为长波通二向色镜,使红外照明模块(22)发射的虹膜成像光束透射,使OCT模块发射的近红外光反射;
由第一光纤准直器(3)发射的第一OCT光束依次经扫描振镜(15)、眼前节第一透镜(5)、眼前节第二透镜(6)和眼前节二向色镜(7)的反射后入射至分光镜(10)前的光路组成眼前节样品臂光路。
8.根据权利要求5所述的一种基于OCT的眼轴测量装置,其特征在于:所述眼后节样品臂模块包括眼后节反射镜(21)、眼后节光程调节装置(8)、眼后节二向色镜(20)和屈光镜(9);
眼后节反射镜(21)、眼后节光程调节装置(8)、眼后节二向色镜(20)的反射和屈光镜(9)沿光轴依次布置,经第二光纤准直器(4)的第二OCT光束沿光轴经扫描振镜(15)的反射后依次入射至眼后节反射镜(21)、眼后节光程调节装置(8)、眼后节二向色镜(20)和屈光镜(9),经屈光镜(9)透射后入射至分光镜(10);
固视灯模块(18)发射的可见光眼后节二向色镜(20)的透射和屈光镜(9)的透射后入射至分光镜(10);
由第二光纤准直器(4)发射的第二OCT光束依次经扫描振镜(15)、眼后节反射镜(21)、眼后节光程调节装置(8)、眼后节二向色镜(20)和屈光镜(9)后入射至分光镜(10)前的光路组成眼后节样品臂光路。
9.根据权利要求5所述的一种基于OCT的眼轴测量装置,其特征在于:所述参考臂透镜(13)和参考臂反射镜(14)在装置自检时作为样品臂光程标定装置,在眼轴测量时作为形成参考光的装置。
说明书 :
一种基于OCT的眼轴测量方法及装置
技术领域
置。
技术背景
前市面上的眼轴测量方法可分为光学相干生物测量仪(如ZEISS的IOL‑Master,非接触式测
量)和超声仪测量(即A超,接触式测量)。然而,现有技术存在以下缺点:A超需要接触眼球,
且在测量白内障等眼病时存在因声波反射造成的误差;IOL‑Master等设备昂贵,在国内医
院难以大范围推广使用。
物组织深度信息。目前已有一些基于OCT技术的眼轴测量方法及装置,这些方法可以实现眼
轴测量,但仍存在以下缺点:在专利文献202011264580.7、202010202763.X等公开的眼轴测
量系统及方法中,通过眼前节和眼后节的分时成像实现眼轴长的测定,分时成像可能使眼
轴测量结果受到眼动的影响;在专利文献202011037937.8等公开的眼轴测量系统及方法
中,眼前节、后节可以同步成像,但仅对眼前节进行聚焦,眼后节仅有较模糊的成像结果,不
能确定眼后节的准确成像位置,可能影响眼轴测量的准确性;在专利文献201910756738.3
等公开的眼轴测量系统及方法中,眼前节、后节可以同步成像,但眼前节光束在扫描振镜处
不是平行光,成像时可能造成较大的像面弯曲,并且该光路中接目镜前的屈光镜受眼前节
光路的位置限制,不能在实际测量中根据不同屈光度的人眼移动调节,影响实际测量。特别
地,上述基于OCT的眼轴测量方法有一个共同的不足,即眼轴长的计算公式中包含了样品臂
中眼前节和眼后节的固有光程,若在光路安装或使用期间出现光机械部件的位移,将在眼
轴长的测量中引入计算误差。
发明内容
品臂光程标定方法,有助于提升眼轴测量的准确性。
程调节装置处于基准位置;
在光轴的位置,使得第一OCT光束和第二OCT光束分别沿各自的光路传播后入射到待测眼的
角膜和视网膜的光程相等,且设置第二OCT光束聚焦至待测眼的视网膜;
程差位置,此时第一OCT光束和第二OCT光束分别沿各自的光路传播后入射到待测眼的角膜
的光程相等,此时眼后节光程调节装置的位置作为基准位置。
膜色素上皮细胞层之间的距离并作为待测眼的眼轴长。
零光程差位置,利用边界识别方法对待测眼的OCT二维层析成像结果进行图像处理后获得
待测眼的角膜前表面和视网膜色素上皮细胞层。
程差位置之间的距离为d2,眼后节光程调节装置位移台的位移为d3,则待测眼的眼轴长D满
足D=d2–d1+2×d3。
射镜、固视灯模块和虹膜相机模块;
振镜的反射后入射至眼前节样品臂模块发生反射,经眼前节样品臂模块反射的第一OCT光
束沿光轴入射至分光镜发生反射和透射,第一OCT光束经分光镜的反射光沿光轴经接目物
镜透射后入射至待测眼的眼前节形成携带待测眼前节信息的光束,第一OCT光束经分光镜
的透射光沿光轴经参考臂透镜透射和参考臂反射镜反射后形成参考光束,携带待测眼前节
信息的光束和参考光束分别沿光轴原路返回至分光镜后产生眼前节低相干干涉信号,眼前
节低相干干涉信号沿光轴最终进入探测器模块,被探测器模块探测采集;
参考臂透镜透射和参考臂反射镜反射,第二OCT光束经分光镜的透射光经接目物镜透射后
入射至待测眼的眼后节形成携带待测眼后节信息的光束,携带待测眼后节信息的光束和所
述参考光束分别沿光轴原路返回至分光镜后产生眼后节低相干干涉信号,眼后节低相干干
涉信号沿光轴最终进入探测器模块,被探测器模块探测采集;
节二向色镜的透射后进入虹膜相机模块,固视灯模块发射的可见光经部分眼后节样品臂模
块、分光镜透射和接目物镜透射后入射至待测眼的眼后节。
器模块相连,光纤耦合器的第一输出端和第二输出端分别通过光纤与第一光纤准直器和第
二光纤准直器相连。
的反射后依次入射至眼前节第一透镜和眼前节第二透镜,眼前节第二透镜发生透射后入射
至眼前节二向色镜发生反射和折射,第一OCT光束经眼前节二向色镜的反射光沿光轴入射
至分光镜;
反射镜、眼后节光程调节装置、眼后节二向色镜和屈光镜,经屈光镜透射后入射至分光镜;
动位移台或电动位移台;
包括一个或多个第二成像透镜和一个面阵相机,入射一个或多个第二成像透镜的虹膜成像
光束后被面阵相机探测采集;所述红外照明光源模块主要由2个或2个以上的红外点状光源
组成,红外点状光源均匀分布在接目物镜外侧附近。
准位置,即标定样品臂光程的基准位置,根据基准位置对眼后节光程进行调节,再根据位移
进行眼轴长的计算,从而消除了计算误差。
节样品臂模块和眼后节样品臂模块的同步扫描,可以实现眼前节和眼后节的同步成像,避
免眼动对眼轴测量结果造成的影响。
的设置可以同时对眼前节和眼后节进行聚焦,得到清晰的二维层析成像结果,进一步提升
眼轴测量的准确性。
部件的位移,将在眼轴长的测量中引入计算误差;针对已有技术的此缺点,本发明在同侧的
两个端口分别连接了眼前节样品臂模块和眼后节样品臂模块,眼前节样品臂模块和眼后节
样品臂模块置于分光镜的一侧,参考臂(即参考臂透镜和参考臂反射镜)则置于分光镜的另
一侧。将分光镜另一侧的光束作为参考光束,不仅提升了系统的光能利用率,而且还巧妙利
用参考臂作为样品臂的光程标定装置,通过调整眼后节光程调节装置对眼轴测量装置自
检,在每次眼轴测量前快速标定样品臂光程基准位置,避免光路安装或使用期间出现光机
械部件的位移引入的眼周长度计算误差。
了基准位置标定方法,在每次眼轴测量前能快速标定样品臂光程的基准位置,有助于提升
眼轴测量的准确性。
附图说明
光镜;11‑接目物镜;12‑待测眼;13‑参考臂透镜;14‑参考臂反射镜;15‑扫描振镜;16‑第三
光纤准直镜;17‑探测器模块;18‑固视灯模块;19‑虹膜相机模块;20‑眼后节二向色镜;21‑
眼后节反射镜;22‑红外照明模块。
具体实施方式
明的保护范围由随附的权利要求书限定,任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明
的保护范围。
考臂反射镜14、固视灯模块18和虹膜相机模块19;
扫描振镜15的反射后入射至眼前节样品臂模块发生反射,经眼前节样品臂模块反射的第一
OCT光束沿光轴入射至分光镜10发生反射和透射,第一OCT光束经分光镜10的反射光沿光轴
经接目物镜11透射后入射至待测眼12的眼前节的角膜形成携带待测眼前节信息的光束,第
一OCT光束经分光镜10的透射光沿光轴经参考臂透镜13透射和参考臂反射镜14反射后形成
参考光束,携带待测眼前节信息的光束和参考光束分别沿光轴原路返回至分光镜10后产生
眼前节低相干干涉信号,眼前节低相干干涉信号沿光轴最终进入探测器模块17,被探测器
模块17探测采集;具体实施中,探测器模块17具体为光谱仪及线阵相机。
反射光经参考臂透镜13透射和参考臂反射镜14反射后该光束不参与后续的眼轴测量,第二
OCT光束经分光镜10的透射光经接目物镜11透射后入射至待测眼12的眼后节的视网膜形成
携带待测眼后节信息的光束,携带待测眼后节信息的光束和参考光束分别沿光轴原路返回
至分光镜10后产生眼后节低相干干涉信号,眼后节低相干干涉信号沿光轴最终进入探测器
模块17,被探测器模块17探测采集。
10的反射、眼前节二向色镜7的透射后进入虹膜相机模块19,固视灯模块18发射的可见光经
部分眼后节样品臂模块、分光镜10透射和接目物镜11透射后入射至待测眼12的眼后节。
16后与探测器模块17相连,光纤耦合器2的第一输出端和第二输出端分别通过光纤与第一
光纤准直器3和第二光纤准直器4相连。
振镜15的反射后依次入射至眼前节第一透镜5和眼前节第二透镜6,眼前节第二透镜6发生
透射后入射至眼前节二向色镜7发生反射和折射,第一OCT光束经眼前节二向色镜7的反射
光沿光轴入射至分光镜10;
光路。
至眼后节反射镜21、眼后节光程调节装置8、眼后节二向色镜20和屈光镜9,经屈光镜9透射
后入射至分光镜10;
样品臂光路。
位移台或电动位移台,眼后节调节装置位移台可沿着图1中所示的箭头方向移动;
视线稳定;虹膜相机模块19包括一个或多个第二成像透镜和一个红外面阵相机,入射一个
或多个第二成像透镜的虹膜成像光束后被面阵相机探测采集。红外照明光源模块22主要由
2个或2个以上的红外点状光源组成,红外点状光源均匀分布在接目物镜外侧附近。
4,从第一光纤准直镜3出射的第一OCT光束为平行光束,记为眼前节样品臂光束,经过眼前
节第一透镜5和眼前节第二透镜6后成为直径更大的平行光束,经过眼前节二向色镜7后反
射,在50:50分光镜10后反射和透射为两束光强比为50:50、光强强度为原来的一半的光,其
中反射光经接目物镜11后聚焦至待测眼12的眼前节,形成携带待测眼前节信息的光束,透
射光经参考臂透镜13后聚焦至参考臂反射镜14并反射形成参考光束,携带待测眼前节信息
的光束和参考光束分别原路返回至分光镜10后产生眼前节低相干干涉信号,最终经第一光
纤准直器3和光纤耦合器2后,进入光谱仪及其线阵相机;从第二准直透镜4中出射的第二
OCT光束为平行光束,记为眼后节样品臂光束,经过眼后节反射镜21后进入眼后节光程调节
装置8,经过眼后节二向色镜7反射至屈光镜9调整光束的会聚程度,在50:50分光镜10后反
射和透射为两束光强比为50:50、光强强度为原来的一半的光,其中透射光经接目物镜11后
聚焦至待测眼12的视网膜,形成携带待测眼后节信息的光束,该光束和参考光束分别原路
返回至分光镜10后产生眼后节低相干干涉信号,最终经第二光纤准直器4和光纤耦合器2
后,进入光谱仪及其线阵相机。
视线稳定。
块19的红外面阵相机的感光面上,获取待测眼12的虹膜成像结果。
反射光在参考臂反射镜14产生干涉,探测器模块17探测采集参考臂反射镜14的干涉图像,
再调整眼后节光程调节装置8使干涉图像位于零光程差位置,此时眼前节样品臂光路和眼
后节样品臂光路的光程相等,此时眼后节光程调节装置8的位置作为眼后节光程调节装置8
在眼轴测量时的基准位置。
后节光程调节装置8的位移,使得第二OCT光束到达待测眼12的视网膜的光程与第一OCT光
束到达参考臂反射镜14(即第一OCT光束到达待测眼12的角膜)的光程相等,实现待测眼12
视网膜的OCT二维层析成像,再移动屈光镜9,使第二OCT光束聚焦至待测眼12的视网膜,实
现待测眼12视网膜信号强度和清晰度最佳的OCT二维层析成像;
移,计算待测眼12角膜前表面到视网膜色素上皮细胞层之间的距离并作为待测眼12的眼轴
长。
光程差位置,利用边界识别方法对待测眼12的OCT二维层析成像结果进行图像处理后获得
待测眼12的角膜前表面和视网膜色素上皮细胞层,记待测眼12角膜前表面的顶点a至零光
程差位置之间的距离为d1,记顶点a与零光程差位置之间的距离的延长线与视网膜色素上
皮细胞层的交点为b,交点b与零光程差位置之间的距离为d2,眼后节光程调节装置位移台
的位移为d3,则待测眼12的眼轴长D满足D=d2–d1+2×d3。