專(zhuān)利名稱(chēng)：一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于眼科臨床客觀檢測(cè)眼睛視網(wǎng)膜功能的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代眼科學(xué)檢查技術(shù)為醫(yī)生對(duì)眼科疾病的診斷提供了強(qiáng)有力的工具。從廣義上來(lái)說(shuō)，眼科相關(guān)的檢查包括形態(tài)學(xué)檢查與功能性檢查兩大類(lèi)。前者包括眼底彩色照相、眼底熒光血管造影、相干光斷層成像(OCT)、眼B超、Pentacam眼前段分析儀、IOL MASTER眼前段分析儀等；后者包括視力、視野、眼電生理學(xué)檢查等。隨著科技的發(fā)展，眼科相關(guān)的形態(tài)學(xué)檢查技術(shù)日新月異彩色眼底照相可以采集視網(wǎng)膜彩色圖像；眼底熒光血管造影和吲哚青綠脈絡(luò)膜血管造影的廣泛開(kāi)展使各種血管性疾病得到及時(shí)準(zhǔn)確的診斷；IOL Master使得人工晶體植入相關(guān)的各種術(shù)前檢查可以在同一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)完成，且精度大為提高；最新的譜域 OCT成像技術(shù)使得黃斑區(qū)細(xì)微的解剖結(jié)構(gòu)得以完美呈現(xiàn)；人眼視網(wǎng)膜自適應(yīng)光學(xué)成像儀更是把眼底的形態(tài)學(xué)圖像上升到細(xì)胞層面……盡管形態(tài)學(xué)檢查的手段日新月異，眼科相關(guān)的功能檢查卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于形態(tài)學(xué)檢查的進(jìn)展。在眼科功能檢查方面，眼電生理學(xué)檢查幾乎是目前眼科領(lǐng)域唯一的客觀功能檢測(cè)手段。它包括眼電圖(E0G)、視網(wǎng)膜電圖(ERG)、視覺(jué)誘發(fā)電位(VEP)等等。近些年來(lái)，多焦電生理(包括多焦視網(wǎng)膜電圖、多焦視覺(jué)誘發(fā)電位)檢查技術(shù)的出現(xiàn)使得眼科臨床醫(yī)師能夠判斷不同區(qū)域視網(wǎng)膜和/或視神經(jīng)以及視皮層的功能，但是，基于電生理的功能檢查技術(shù)有以下幾方面的缺點(diǎn)1)直觀性差。電生理檢查結(jié)果的表述大多是基于電位、波形變化產(chǎn)生的線條圖，不熟悉電生理領(lǐng)域的眼科醫(yī)師讀圖困難；2)檢測(cè)范圍有限。舉例來(lái)說(shuō)，多焦視網(wǎng)膜電圖(m-ERG)可以檢測(cè)中心30度視野范圍內(nèi)61個(gè)區(qū)域的視網(wǎng)膜反應(yīng)，對(duì)于更周邊的視網(wǎng)膜區(qū)域檢測(cè)效果差；3)變異性大，易受周?chē)h(huán)境影響。所有的電生理檢查方法，都會(huì)受到一些生理、物理等因素的影響，而且各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的正常值也不盡相同，這就給不同實(shí)驗(yàn)室結(jié)果間的比較造成了困難；4)與形態(tài)學(xué)檢測(cè)的結(jié)果不能直接對(duì)應(yīng)。舉例來(lái)說(shuō)，盡管可以通過(guò)后期圖像處理將眼底照相與m-ERG的各個(gè)區(qū)域的波形加以疊加，但是這種疊加的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不準(zhǔn)確，而且很不直觀。鑒于眼科電生理檢查存在這些缺點(diǎn)，眼科臨床醫(yī)師迫切希望能夠找到一種新的用于視網(wǎng)膜功能評(píng)估的技術(shù)，這種新技術(shù)要求客觀、更直觀、更穩(wěn)定、分辨率高且能與視網(wǎng)膜的形態(tài)學(xué)圖像直接對(duì)應(yīng)?，F(xiàn)有的腦光學(xué)成像的工作原理當(dāng)腦神經(jīng)組織被興奮時(shí)，其血流量以及血氧飽和度會(huì)增加，導(dǎo)致其光反射特性發(fā)生變化。通過(guò)特定波長(zhǎng)近紅外光照亮被檢測(cè)的神經(jīng)組織， 利用感光芯片(電荷耦合器件，CCD)對(duì)光反射信號(hào)加以記錄，就能發(fā)現(xiàn)這種光反射特性的變化，從而判斷其功能。由于腦組織不經(jīng)開(kāi)顱手術(shù)是無(wú)法暴露的，因此腦光學(xué)成像技術(shù)只能用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，無(wú)法用于視網(wǎng)膜功能成像檢測(cè)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，要解決的技術(shù)難題如下1)、現(xiàn)有的腦光學(xué)成像技術(shù)無(wú)法直接移植應(yīng)用于視網(wǎng)膜，因?yàn)槟X光學(xué)成像所采用的檢測(cè)功能的照明光能夠引起視網(wǎng)膜自身光反應(yīng)。2)、由于視網(wǎng)膜面積小，要檢測(cè)其微小的紅外光信號(hào)變化，需要盡可能減少周?chē)h(huán)境干擾以及電子儀器本身(尤其是CCD)產(chǎn)熱所產(chǎn)生的紅外線的干擾。3)、現(xiàn)有的光學(xué)成像技術(shù)尚處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)摸索階段，技術(shù)不成熟，分辨率低、刺激光形式單一、無(wú)法區(qū)分不同的光感受器功能。4)、現(xiàn)有的技術(shù)和理論基礎(chǔ)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全視網(wǎng)膜功能檢測(cè)，僅能針對(duì)視網(wǎng)膜很小的一部分區(qū)域進(jìn)行，且掃描需要時(shí)間很長(zhǎng)，效率低，圖像分辨率很差。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于包括刺激光源及光學(xué)元件部分、紅外照明光源及光學(xué)元件部分、雙橢球光學(xué)元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分，刺激光源及光學(xué)元件部分包括順序排列的控制器、脈沖發(fā)生器、激光器、快門(mén)、激光能量監(jiān)測(cè)控制器、光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成、刺激光反光鏡、焦點(diǎn)反光鏡；紅外照明光源及光學(xué)元件部分包括順序排列的計(jì)算機(jī)、紅外光源、第一紅外準(zhǔn)直儀、紅外分光鏡、紅外反光鏡和紅外二向色鏡一；雙橢球光學(xué)元件部分包括兩個(gè)具有共軛焦點(diǎn)的橢球反光鏡，其中一個(gè)是長(zhǎng)軸置于眼睛視網(wǎng)膜前方的橫向橢球反光鏡，另一個(gè)是長(zhǎng)軸與橫向橢球反光鏡的長(zhǎng)軸垂直相交的縱向橢球反光鏡，所述縱向橢球反光鏡的一個(gè)焦點(diǎn)與眼球的光學(xué)結(jié)點(diǎn)重合，共軛于F3點(diǎn)，所述縱向橢球反光鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)與橫向橢球反光鏡的一個(gè)外焦點(diǎn)F2重合，F(xiàn)2點(diǎn)處置有用于反射和透射紅外照明光線的焦點(diǎn)紅外二向色鏡二，所述橫向橢球反光鏡的內(nèi)焦點(diǎn)Fl置有用于反射刺激光線、且能夠旋轉(zhuǎn)的焦點(diǎn)反光鏡，所述橫向橢球反光鏡的外焦點(diǎn)F2和縱向橢球反光鏡的焦點(diǎn)F3的連線為轉(zhuǎn)軸Z，整個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)元件圍繞轉(zhuǎn)軸Z旋轉(zhuǎn)；視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分包括順序設(shè)置在紅外分光鏡反面與計(jì)算機(jī)之間的第二紅外準(zhǔn)直儀、紅外光掃描儀和圖像處理模塊，所述紅外光掃描儀的CXD攝像頭經(jīng)過(guò)橢球反光鏡的作用，相當(dāng)于虛擬放置在眼球結(jié)點(diǎn)的F3處，所述計(jì)算機(jī)的一個(gè)控制端與紅外光源的控制端連接，另一個(gè)通訊端口與控制器的信號(hào)端連接。所述刺激光側(cè)反光鏡包括三個(gè)并列排列的刺激光側(cè)第一組反光鏡和傾斜排列的刺激光側(cè)第二反光鏡。所述紅外分光鏡與紅外反光鏡之間加設(shè)光圈調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。所述激光器是能產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種刺激光線的光源，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為566nm、 Mlnm和441nm，其光源三種刺激光線的光路中分別設(shè)有三個(gè)快門(mén)。所述三個(gè)快門(mén)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制器的控制端信號(hào)連接。所述第二紅外準(zhǔn)直儀與紅外光掃描儀之間加設(shè)附加反光鏡。所述紅外光源是能發(fā)射750nm 900nm波長(zhǎng)的的紅外激光器。所述紅外光源由穩(wěn)定直流電源供電。所述紅外光掃描儀的CXD攝像頭是制冷CXD攝像頭。所述控制器是單片機(jī)、工控機(jī)或筆記本電腦。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果[0026]應(yīng)用本實(shí)用新型作眼睛全視網(wǎng)膜光學(xué)成像檢測(cè)是利用特定波長(zhǎng)近紅外光 (750nm-900nm)照亮視網(wǎng)膜，通過(guò)比較視網(wǎng)膜光刺激前后所反射的近紅外光信號(hào)的變化，來(lái)判斷視網(wǎng)膜功能的一種技術(shù)。其檢測(cè)視網(wǎng)膜功能的原理來(lái)自于腦光學(xué)成像，是腦光學(xué)成像技術(shù)經(jīng)改造后在視網(wǎng)膜組織的移植。人眼視網(wǎng)膜是人體唯一可以通過(guò)散瞳而直接觀察到的神經(jīng)組織，因此，將腦光學(xué)成像技術(shù)移植應(yīng)用于視網(wǎng)膜，可以構(gòu)建出一套全新的視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像設(shè)備。與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的視網(wǎng)膜光學(xué)成像技術(shù)不同，本實(shí)用新型在多方面進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)。具體如下(1)既往的光學(xué)成像所采用的照明光均為彌散的紅外光，本實(shí)用新型將這一技術(shù)改良，采用紅外激光光源實(shí)現(xiàn)照明和全視網(wǎng)膜功能的記錄，以改善成像質(zhì)量；(2)刺激光源采用紅綠藍(lán)三種刺激光源，且均采用激光光源刺激；(3)刺激光源的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于三種視錐細(xì)胞，這一有效設(shè)計(jì)使得區(qū)分不同的光感受器成為可能，其中還包括一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)30Hz光刺激的脈沖發(fā)生器，用于敏感的視錐細(xì)胞功能檢測(cè)；(4)采用一個(gè)激光能量監(jiān)測(cè)控制器用于控制激光能量，在微弱光源的刺激下可以判斷視桿細(xì)胞的功能；(5)采用全新的雙橢球反光鏡光路，將刺激光源、紅外線照明光源以及紅外光掃描儀統(tǒng)一起來(lái)。(6)雙橢球反光鏡設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)超大視野(150°-180°)全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像，而非局部的視網(wǎng)膜光學(xué)成像。為了實(shí)現(xiàn)全視網(wǎng)膜的刺激和紅外反射信號(hào)記錄，設(shè)計(jì)了一種全新的雙橢球反光鏡，用于實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜刺激和記錄的同步進(jìn)行。就視網(wǎng)膜的檢測(cè)范圍而言，區(qū)別于傳統(tǒng)的眼底照相技術(shù)，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)超大視野(150°-180 全視網(wǎng)膜功能記錄，而傳統(tǒng)的眼底照相技術(shù)僅能記錄30。-70。范圍的視網(wǎng)膜形態(tài)，且無(wú)法判斷其功能。本實(shí)用新型的光學(xué)原理基于幾何光學(xué)，單一的橢球體有兩個(gè)共軛焦點(diǎn)，當(dāng)光通過(guò)其中一個(gè)焦點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)橢球體的反射，將通過(guò)另一個(gè)共軛焦點(diǎn)。其中，紅外激光照明系統(tǒng)和紅外光信號(hào)掃描系統(tǒng)可以采用同一個(gè)橢球體同步同時(shí)實(shí)現(xiàn)紅外激光信號(hào)的照明與采集。然而，為了實(shí)現(xiàn)全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像，視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)必須與照明-掃描系統(tǒng)分開(kāi)，理由如下1)為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的紅外光照明，需要采用穩(wěn)定的直流電源用于對(duì)紅外激光照明系統(tǒng)進(jìn)行供電，因?yàn)槿魏坞妷旱牟▌?dòng)都會(huì)造成紅外激光照明系統(tǒng)光強(qiáng)度的改變，干擾來(lái)自視網(wǎng)膜的微弱的紅外光信號(hào)變化的記錄；2)紅外光和用于光刺激的可見(jiàn)光波長(zhǎng)不同，其光路中所需要的各類(lèi)光學(xué)元件的光學(xué)特性與可見(jiàn)光不同，且紅外光照明-采集系統(tǒng)對(duì)光路的要求更為苛刻，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。鑒于此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了雙橢球反光鏡系統(tǒng)以同時(shí)實(shí)現(xiàn)刺激、 照明以及光信號(hào)的記錄。本實(shí)用新型用控制器控制視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)脈沖發(fā)生器，可以控制激光器產(chǎn)生不同頻率脈沖的刺激光。激光器可以產(chǎn)生紅(R)綠(G)藍(lán)(B)三種不同類(lèi)型波長(zhǎng)的刺激光，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為566nm，541nm, 441nm,即人眼三種視錐細(xì)胞最敏感的波長(zhǎng)。RGB 三種刺激光通過(guò)各自的快門(mén)控制其發(fā)射，快門(mén)由控制器統(tǒng)一控制，可以分別開(kāi)關(guān)。來(lái)自激光器的刺激光經(jīng)過(guò)一個(gè)激光能量監(jiān)測(cè)控制器，再經(jīng)過(guò)一個(gè)光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成，經(jīng)過(guò)多個(gè)反光鏡最終到達(dá)第一個(gè)橢球反光鏡的第一個(gè)焦點(diǎn)F1。其中，激光能量監(jiān)測(cè)控制器用于把刺激光控制在人眼安全范圍內(nèi)。到達(dá)Fl焦點(diǎn)的刺激光，通過(guò)反光鏡的旋轉(zhuǎn)反射，把刺激光投射到橢球反光鏡的橢圓弧ABC上。根據(jù)前述原理，橢圓弧ABC反射的光線必然通過(guò)橢球反光鏡的第二個(gè)焦點(diǎn)F2。第二個(gè)橢球反光鏡的第一個(gè)焦點(diǎn)與F2重合，經(jīng)橢圓弧ABC反射的光線，投射到橢球反光鏡的橢圓弧AlBlCl上，根據(jù)同一原理，反射自橢圓弧AlBlCl的光線必然經(jīng)過(guò)橢球反光鏡的第二個(gè)焦點(diǎn)F3。如果把眼球的結(jié)點(diǎn)放置在F3上，則經(jīng)過(guò)反光鏡的旋轉(zhuǎn)，將刺激橢圓弧A2B2C2范圍(90 °范圍，半側(cè))的視網(wǎng)膜。其中，橢球反光鏡和僅在ABC和AlBlCl 上有反光鏡，虛線所示范圍無(wú)反光鏡。簡(jiǎn)而言之，雙橢球反光鏡設(shè)計(jì)將自Fl入射的刺激光源經(jīng)過(guò)二次虛擬，成為放置在眼內(nèi)結(jié)點(diǎn)F3的刺激光源。此為視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)。本系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)用于控制紅外激光照明系統(tǒng)和紅外光信號(hào)掃描系統(tǒng)，并使二者同步，同時(shí)，因?yàn)樾枰涗浌獯碳r(shí)以及光刺激后的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的紅外光信號(hào)變化，所以必須在控制器和計(jì)算機(jī)之間建立通訊，使得計(jì)算機(jī)可以在控制器開(kāi)始發(fā)送刺激信號(hào)后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)(也可以是同時(shí))開(kāi)始紅外光信號(hào)的發(fā)射與記錄。在計(jì)算機(jī)的控制下，紅外光源用于照明，是一個(gè)可以發(fā)射紅外激光(750nm-900nm)的紅外激光發(fā)射器，紅外激光經(jīng)過(guò)一個(gè)光路準(zhǔn)直器，到達(dá)紅外分光鏡。紅外分光鏡的作用是使得照明用的紅外激光和反射回來(lái)的紅外光信號(hào)掃描裝置同軸，以便照明光路和掃描記錄的光路同步。之后，紅外激光經(jīng)過(guò)一系列的反光鏡到達(dá)紅外二向色鏡，再經(jīng)過(guò)反射到達(dá)紅外二向色鏡。這兩個(gè)紅外二向色鏡的作用十分關(guān)鍵，它們僅反射照明用波長(zhǎng)的紅外光，而不反射可見(jiàn)光，因而減少了信號(hào)干擾。紅外光經(jīng)兩個(gè)二向色鏡反射后，投射到橢球反光鏡的橢圓弧AlBlCl上，再次被反射后投射到橢圓弧A2B2C2范圍的視網(wǎng)膜。根據(jù)光路可逆原理，反射回來(lái)的紅外光線原路返回，到達(dá)紅外分光鏡后，繼續(xù)前行經(jīng)過(guò)光路準(zhǔn)直器，通過(guò)第二個(gè)橢球反光鏡，紅外激光照明系統(tǒng)照射于焦點(diǎn) F2，紅外光掃描儀的CXD攝像頭虛擬放置在代表眼睛視網(wǎng)膜結(jié)點(diǎn)附近的F3處，由紅外光掃描儀采集眼睛視網(wǎng)膜的圖像光信號(hào)，通過(guò)圖像處理模塊，輸入計(jì)算機(jī)中記錄、儲(chǔ)存和分析處理。以上便是整個(gè)全視網(wǎng)膜光學(xué)成像系統(tǒng)的構(gòu)成，需要再次強(qiáng)調(diào)的是，之所以設(shè)計(jì)為雙橢球反光鏡結(jié)構(gòu)，是因?yàn)楸仨殞⒁暰W(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)與照明-掃描系統(tǒng)分開(kāi)。當(dāng)整個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)的光路部分圍繞圖1中的ζ軸旋轉(zhuǎn)，便可完成180 °范圍的全視網(wǎng)膜的光刺激以及紅外光的照明與紅外光信號(hào)記錄。由于反射的紅外光信號(hào)的變化很弱，因此，僅完成一次旋轉(zhuǎn)掃描是不夠的，需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)掃描。光刺激前，先掃描視網(wǎng)膜未經(jīng)光刺激時(shí)的紅外線眼底圖像。 當(dāng)光刺激開(kāi)始時(shí)，紅外激光照明系統(tǒng)和紅外光信號(hào)掃描系統(tǒng)可以根據(jù)要檢測(cè)的刺激后的時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始工作，時(shí)間點(diǎn)以旋轉(zhuǎn)周期為單位，可以在刺激的同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行掃描，亦可以在整數(shù)倍的旋轉(zhuǎn)周期刺激后開(kāi)始。經(jīng)過(guò)若干周期的旋轉(zhuǎn)掃描，所獲得的紅外線圖像與未經(jīng)光刺激時(shí)的眼底紅外線圖像作比較，計(jì)算得出差異圖像(Differential Image, DI)，即可判斷視網(wǎng)膜各個(gè)部位的功能。( 2 )功能成像光源的改進(jìn)。既往已有的腦光學(xué)成像光源無(wú)法直接移植應(yīng)用于視網(wǎng)膜，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜本身能夠感光，因此腦光學(xué)成像所用的照明光波長(zhǎng)不能用于視網(wǎng)膜光學(xué)成像。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究的視網(wǎng)膜光學(xué)成像采用彌散的紅外光源，光信號(hào)彌散，照明所用的紅外光波長(zhǎng)不夠單純，噪音較大。相比較而言，本系統(tǒng)采用紅外激光光源，通過(guò)雙橢球反光鏡反光系統(tǒng)所構(gòu)建的光路能夠?qū)崿F(xiàn)全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像，所用的光源更純、噪音小，較現(xiàn)有的技術(shù)更為先進(jìn)。此外，需要注意的是，紅外激光照明系統(tǒng)必須使用穩(wěn)定的直流電源。(3)區(qū)分不同光感受器功能的技術(shù)。[0038]眼科的某些病種表現(xiàn)為某一光感受器的缺乏或大量增多，而現(xiàn)有的技術(shù)無(wú)法區(qū)分不同光感受器的功能。舉例來(lái)說(shuō)，視網(wǎng)膜色素變性是由于視網(wǎng)膜色素上皮的破壞導(dǎo)致的一種疾病，其典型的夜盲是由于視桿細(xì)胞發(fā)生變性導(dǎo)致；此外，增強(qiáng)型S椎體綜合征，是由于感藍(lán)光的視錐細(xì)胞大量增多所致。為了區(qū)分不同的光感受器的功能，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 RGB三種刺激光源，對(duì)應(yīng)于人眼的三種視錐細(xì)胞，分別用于檢測(cè)RGB三條通路的視網(wǎng)膜功能。視錐細(xì)胞對(duì)30Hz的光刺激敏感，而視桿細(xì)胞主要負(fù)責(zé)弱光下的感光功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)脈沖發(fā)生器，被計(jì)算機(jī)所控制，用于產(chǎn)生30Hz的光刺激，從而判斷視錐細(xì)胞的功能。此外，通過(guò)激光能量監(jiān)測(cè)控制器可以檢測(cè)弱光刺激下視桿細(xì)胞的功能。這些都是現(xiàn)有的技術(shù)所無(wú)法達(dá)到的。(4)減少環(huán)境和電子儀器本身產(chǎn)生的干擾的方法。由于紅外光反射信號(hào)的變化及其微弱，因此需要盡可能減少周?chē)h(huán)境和電子儀器本身的干擾。除了上述采用穩(wěn)定直流電源用于對(duì)紅外激光照明系統(tǒng)供電外，為了減少噪音， 在紅外光掃描儀中還需要采用制冷CCD (目前市面上能夠買(mǎi)到的代表產(chǎn)品為圖森610萬(wàn)像素冷(XD，型號(hào)TCC-6. 1ICE)。此CXD為610萬(wàn)像素，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的光學(xué)成像所采用的CXD 的分辨率。此外，對(duì)檢查室的要求也很?chē)?yán)格，要求暗室環(huán)境，檢查時(shí)門(mén)窗不能透光，盡可能減少室內(nèi)不必要的發(fā)熱源。本實(shí)用新型全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)由于采用了雙橢球反光鏡系統(tǒng)和激光光源，掃描效率高，檢測(cè)時(shí)間短；由于采用了紅外激光光源以及制冷CCD，圖像噪音低，分辨率高，盡可能減少了環(huán)境和電子儀器本身產(chǎn)生的干擾；能夠檢測(cè)不同種類(lèi)的光感受器的功能， 區(qū)分不同光感受器的功能；本實(shí)用新型應(yīng)用于黃斑病變、眼睛視網(wǎng)膜功能下降、病變等眼科臨床180°全視網(wǎng)膜功能檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)、客觀檢測(cè)，而非形態(tài)學(xué)檢查。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1 一控制器、2 —脈沖發(fā)生器、3 —激光器、4 一快門(mén)、5 —激光能量監(jiān)測(cè)控制器、6 —光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成、7 —橫向橢球反光鏡、8 —焦點(diǎn)反光鏡、9 一縱向橢球反光鏡、10 —計(jì)算機(jī)、11 一紅外光源、12 —第一紅外準(zhǔn)直儀、13 —紅外分光鏡、14 一紅外二向色鏡一、15 —紅外二向色鏡二、16 —第二紅外準(zhǔn)直儀、17 —紅外光掃描儀、18 —圖像處理模塊、19 一刺激光側(cè)第一組反光鏡、20 —刺激光側(cè)第二反光鏡、21 —紅外反光鏡、22 —附加反光鏡、23 —光圈調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見(jiàn)圖1所示，一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于包括刺激光源及光學(xué)元件部分、紅外照明光源及光學(xué)元件部分、雙橢球光學(xué)元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分，刺激光源及光學(xué)元件部分包括順序排列的控制器1、脈沖發(fā)生器2、激光器3、快門(mén) 4、激光能量監(jiān)測(cè)控制器5、光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成6、刺激光反光鏡、焦點(diǎn)反光鏡8 ；紅外照明光源及光學(xué)元件部分包括順序排列的計(jì)算機(jī)10、紅外光源11、第一紅外準(zhǔn)直儀12、紅外分光鏡13、紅外反光鏡21和紅外二向色鏡一 14 ；雙橢球光學(xué)元件部分包括兩個(gè)具有共軛焦點(diǎn)的橢球反光鏡，其中一個(gè)是長(zhǎng)軸置于眼睛視網(wǎng)膜前方的橫向橢球反光鏡7，另一個(gè)是長(zhǎng)軸與橫向橢球反光鏡7的長(zhǎng)軸垂直相交的縱向橢球反光鏡9，所述縱向橢球反光鏡9的一個(gè)焦點(diǎn)與眼球的光學(xué)結(jié)點(diǎn)重合，共軛于F3 點(diǎn)，所述縱向橢球反光鏡9的另一個(gè)焦點(diǎn)與橫向橢球反光鏡7的一個(gè)外焦點(diǎn)F2重合，F(xiàn)2點(diǎn)處置有用于反射和透射紅外照明光線的焦點(diǎn)紅外二向色鏡二 15，所述橫向橢球反光鏡7的內(nèi)焦點(diǎn)Fl置有用于反射刺激光線、且能夠旋轉(zhuǎn)的焦點(diǎn)反光鏡8，所述橫向橢球反光鏡7的外焦點(diǎn)F2和縱向橢球反光鏡9的焦點(diǎn)F3的連線為轉(zhuǎn)軸Z，整個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)元件圍繞轉(zhuǎn)軸Z旋轉(zhuǎn)；視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分包括順序設(shè)置在紅外分光鏡13反面與計(jì)算機(jī)10 之間的第二紅外準(zhǔn)直儀16、紅外光掃描儀17和圖像處理模塊18，所述紅外光掃描儀17的 CCD攝像頭經(jīng)過(guò)橢球反光鏡的作用，相當(dāng)于虛擬放置在眼球結(jié)點(diǎn)的F3處，所述計(jì)算機(jī)10的一個(gè)控制端與紅外光源11的控制端連接，另一個(gè)通訊端口與控制器1的信號(hào)端連接。所述刺激光側(cè)反光鏡包括三個(gè)并列排列的刺激光側(cè)第一組反光鏡19和傾斜排列的刺激光側(cè)第二反光鏡20。所述紅外分光鏡13與紅外反光鏡21之間加設(shè)光圈調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23。所述激光器3是能產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種刺激光線的光源，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為566nm、 Mlnm和44lnm，其光源三種刺激光線的光路中分別設(shè)有三個(gè)快門(mén)4。所述三個(gè)快門(mén)4的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制器1的控制端信號(hào)連接。所述第二紅外準(zhǔn)直儀16與紅外光掃描儀17之間加設(shè)附加反光鏡22。所述紅外光源11是能發(fā)射750nm 900nm波長(zhǎng)的的紅外激光器。所述紅外光源11由穩(wěn)定直流電源供電。所述紅外光掃描儀17的CXD攝像頭是制冷CXD攝像頭。所述控制器1是單片機(jī)、工控機(jī)或筆記本電腦。以眼科常見(jiàn)的老年黃斑變性為例，說(shuō)明本實(shí)用新型全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像的過(guò)程和所要取得的技術(shù)效果。老年黃斑變性是眼科常見(jiàn)疾病，主要累及黃斑中心凹，眼底表現(xiàn)為中心凹下纖維血管膜增殖，出血滲出等，受累部位的光感受器被破壞，導(dǎo)致功能喪失。
以下結(jié)合
如何進(jìn)行全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像。本系統(tǒng)有一臺(tái)控制視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)的控制器1，所述控制器1可以是任何個(gè)人電腦或筆記本電腦，可以發(fā)送觸發(fā)指令給脈沖發(fā)生器2。脈沖發(fā)生器2必須能夠產(chǎn)生從IHz 到IOOHz的脈沖，用于控制激光器3，從而產(chǎn)生不同頻率脈沖的刺激光。當(dāng)脈沖發(fā)生器2發(fā)出30Hz頻率的脈沖時(shí)，則控制激光器3發(fā)出同樣頻率的脈沖刺激，用于判斷眼睛的視錐細(xì)胞功能。本例中為老年黃斑變性，主要影響黃斑中心凹，所以可以采用30Hz光脈沖刺激。由激光器產(chǎn)生的紅(R)綠(G)藍(lán)(B)三種刺激光(對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為566歷，541nm, 441nm左右，即人眼三種視錐細(xì)胞最敏感的波長(zhǎng))通過(guò)各自的快門(mén)4控制其發(fā)射?？扉T(mén)由控制器1統(tǒng)一控制，可以分別開(kāi)關(guān)，在此例中全部開(kāi)放。來(lái)自激光器3的刺激光經(jīng)過(guò)激光能量監(jiān)測(cè)控制器5，再經(jīng)過(guò)光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成6， 經(jīng)過(guò)刺激光側(cè)第一組反光鏡19、刺激光側(cè)第二反光鏡20最終到達(dá)第一個(gè)橢球反光鏡7的第一個(gè)焦點(diǎn)F1。到達(dá)Fl焦點(diǎn)的刺激光，通過(guò)焦點(diǎn)反光鏡8的旋轉(zhuǎn)反射，把刺激光投射到橢球反光鏡7的橢圓弧ABC上。之后根據(jù)前述的原理，將刺激橢圓弧A2B2C2范圍(90°范圍，半側(cè))的視網(wǎng)膜。至此，一側(cè)經(jīng)線90°范圍的視網(wǎng)膜刺激完成。隨著Z軸的旋轉(zhuǎn)，將完成全部視網(wǎng)膜(180°范圍)的光刺激。刺激前，控制器1通過(guò)通訊裝置讓計(jì)算機(jī)10在無(wú)刺激狀態(tài)下開(kāi)始先工作數(shù)個(gè)周期，已取得視網(wǎng)膜在無(wú)光刺激時(shí)的紅外線圖像，并將數(shù)個(gè)周期的紅外線圖像信號(hào)平均，并以此作為靜息圖像。刺激開(kāi)始時(shí)，控制器1發(fā)指令給脈沖發(fā)生器開(kāi)始光刺激，同時(shí)計(jì)算機(jī)10持續(xù)同步工作，在計(jì)算機(jī)10的控制下，紅外光源11發(fā)射紅外激光(750nm-900nm)用于照明，經(jīng)過(guò)一個(gè)光路準(zhǔn)直器12，到達(dá)紅外分光鏡13。紅外分光鏡13使得照明用的紅外激光和反射回來(lái)的紅外光信號(hào)掃描裝置同軸。之后，紅外激光經(jīng)過(guò)照明光側(cè)的反光鏡21到達(dá)紅外二向色鏡14， 之后到達(dá)紅外二向色鏡15。經(jīng)兩個(gè)二向色鏡反射后，投射到橢球反光鏡9的橢圓弧AlBlCl 上，再次被反射后投射到橢圓弧A2B2C2范圍的視網(wǎng)膜。根據(jù)光路可逆原理，反射回來(lái)的紅外光線原路返回，到達(dá)紅外分光鏡13后，繼續(xù)前行經(jīng)過(guò)光路準(zhǔn)直器16，進(jìn)入紅外光掃描儀 17，通過(guò)圖像處理模塊18，在計(jì)算機(jī)10中記錄。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)一周后，便完成了一個(gè)掃描周期，如此反復(fù)進(jìn)行多個(gè)周期的刺激與掃描后，記錄每個(gè)周期的紅外眼底圖像，與靜息圖像進(jìn)行對(duì)比(相減)，得出差異圖像。如果需要記錄光刺激一段時(shí)間后的眼底紅外圖像，則可以先進(jìn)行幾個(gè)周期的光刺激但不開(kāi)啟紅外光信號(hào)照明與掃描，在幾個(gè)周期的光刺激以后再開(kāi)啟照明-掃描模塊。正常區(qū)域的視網(wǎng)膜由于對(duì)光敏感，因此血流量增加，導(dǎo)致吸收紅外線增強(qiáng)，反射回掃描裝置的紅外線減少，因此在圖像中為暗區(qū)。而老年黃斑變性區(qū)域一一即黃斑中心凹病變區(qū)域的視網(wǎng)膜則形成亮區(qū)。需要注意的是，由于視盤(pán)沒(méi)有光感受器，因此，視盤(pán)在差異圖像中也應(yīng)為亮區(qū)。通過(guò)全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，所得到的差異圖像的總體判讀原則是暗區(qū)為有功能區(qū)域的視網(wǎng)膜，亮區(qū)為病變區(qū)域的視網(wǎng)膜，且明暗程度與視網(wǎng)膜功能相關(guān)。
權(quán)利要求1.一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于包括刺激光源及光學(xué)元件部分、紅外照明光源及光學(xué)元件部分、雙橢球光學(xué)元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分，刺激光源及光學(xué)元件部分包括順序排列的控制器(1)、脈沖發(fā)生器(2)、激光器(3)、快門(mén)(4)、激光能量監(jiān)測(cè)控制器(5)、光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成(6)、刺激光反光鏡、焦點(diǎn)反光鏡(8)；紅外照明光源及光學(xué)元件部分包括順序排列的計(jì)算機(jī)(10)、紅外光源(11)、第一紅外準(zhǔn)直儀(12)、紅外分光鏡(13)、紅外反光鏡(21)和紅外二向色鏡一(14)；雙橢球光學(xué)元件部分包括兩個(gè)具有共軛焦點(diǎn)的橢球反光鏡，其中一個(gè)是長(zhǎng)軸置于眼睛視網(wǎng)膜前方的橫向橢球反光鏡(7)，另一個(gè)是長(zhǎng)軸與橫向橢球反光鏡(7)的長(zhǎng)軸垂直相交的縱向橢球反光鏡(9)，所述縱向橢球反光鏡(9)的一個(gè)焦點(diǎn)與眼球的光學(xué)結(jié)點(diǎn)重合，共軛于F3點(diǎn)，所述縱向橢球反光鏡(9)的另一個(gè)焦點(diǎn)與橫向橢球反光鏡(7)的一個(gè)外焦點(diǎn)F2重合，F(xiàn)2點(diǎn)處置有用于反射和透射紅外照明光線的焦點(diǎn)紅外二向色鏡二(15)，所述橫向橢球反光鏡(7)的內(nèi)焦點(diǎn)Fl置有用于反射刺激光線、且能夠旋轉(zhuǎn)的焦點(diǎn)反光鏡(8)，所述橫向橢球反光鏡(7)的外焦點(diǎn)F2和縱向橢球反光鏡(9)的焦點(diǎn)F3的連線為轉(zhuǎn)軸Z，整個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)元件圍繞轉(zhuǎn)軸Z旋轉(zhuǎn)；視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分包括順序設(shè)置在紅外分光鏡(13)反面與計(jì)算機(jī)(10) 之間的第二紅外準(zhǔn)直儀(16)、紅外光掃描儀(17)和圖像處理模塊(18)，所述紅外光掃描儀 (17)的CCD攝像頭經(jīng)過(guò)橢球反光鏡的作用，相當(dāng)于虛擬放置在眼球結(jié)點(diǎn)的F3處，所述計(jì)算機(jī)(10)的一個(gè)控制端與紅外光源(11)的控制端連接，另一個(gè)通訊端口與控制器(1)的信號(hào)端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述刺激光側(cè)反光鏡包括三個(gè)并列排列的刺激光側(cè)第一組反光鏡(19)和傾斜排列的刺激光側(cè)第二反光鏡(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外分光鏡(13)與紅外反光鏡(21)之間加設(shè)光圈調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述激光器 (3)是能產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種刺激光線的光源，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為566nm、541nm和441nm，其光源三種刺激光線的光路中分別設(shè)有三個(gè)快門(mén)(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述三個(gè)快門(mén)(4)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制器(1)的控制端信號(hào)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述第二紅外準(zhǔn)直儀(16)與紅外光掃描儀(17)之間加設(shè)附加反光鏡(22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外光源(11)是能發(fā)射750nm 900nm波長(zhǎng)的的紅外激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外光源(11)由穩(wěn)定直流電源供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外光掃描儀(17)的CXD攝像頭是制冷CXD攝像頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述控制器 (1)是單片機(jī)、工控機(jī)或筆記本電腦。
專(zhuān)利摘要一種全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像系統(tǒng)，包括刺激光源及光學(xué)元件部分、紅外照明光源及光學(xué)元件部分、雙橢球光學(xué)元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號(hào)處理部分，雙橢球光學(xué)元件部分包括一個(gè)橫向橢球反光鏡和一個(gè)縱向橢球反光鏡，所述縱向橢球反光鏡的一個(gè)焦點(diǎn)與眼球結(jié)點(diǎn)相交于F3點(diǎn)，所述縱向橢球反光鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)與橫向橢球反光鏡的一個(gè)外焦點(diǎn)F2重合，所述橫向橢球反光鏡的外焦點(diǎn)F2和縱向橢球反光鏡的焦點(diǎn)F3的連線為轉(zhuǎn)軸，整個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)元件圍繞轉(zhuǎn)軸Z旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型掃描效率高，時(shí)間短，圖像噪音低，分辨率高，能夠檢測(cè)、區(qū)分不同種類(lèi)的光感受器的功能，減少環(huán)境和電子儀器本身產(chǎn)生的干擾?？稍谘劭婆R床中實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)、客觀的檢測(cè)人眼全視網(wǎng)膜功能。
文檔編號(hào)A61B3/12GK201948993SQ20112004047
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者王凱, 黎曉新 申請(qǐng)人:王凱