本發(fā)明屬于眼科醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及的是一種實(shí)現(xiàn)大景深眼前節(jié)分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眼睛是人體最重要的感覺器官，人們所接收的外界信息約80％以上是通過眼睛獲得的。醫(yī)學(xué)眼解剖概念范疇中，眼前節(jié)包括角膜至晶狀體的眼組織部分。近年來，光學(xué)相干層析(oct)技術(shù)發(fā)展迅速，以其快速、非侵入等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于醫(yī)療研究當(dāng)中。在對(duì)角膜、鞏膜、虹膜、房角的診斷方面優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)在對(duì)青光眼、白內(nèi)障以及屈光視力問題的診斷中，晶體病變情況也是尤為重要的。傳統(tǒng)oct圖像存在共軛偽像，因此其成像深度僅為系統(tǒng)相干長(zhǎng)度的一半。而角膜前表面到晶體的距離在10mm左右，到晶體后表面的距離還要更大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頻域oct的成像深度范圍，因此傳統(tǒng)oct無法適用于眼前節(jié)的全景成像。

為了擴(kuò)大頻域oct的成像范圍，一些研究小組使用了超窄線寬的掃頻激光器代替寬帶光源，但其系統(tǒng)的軸向分辨率普遍低于普通寬帶光源系統(tǒng)，且相位穩(wěn)定性不好，非常依賴于激光器性能，同時(shí)造價(jià)昂貴，在目前的發(fā)展水平下不利于廣泛推廣。另一方面，使用的比較多的擴(kuò)展成像范圍的技術(shù)大致可以分為兩類：多參考面拼接技術(shù)和相位調(diào)制技術(shù)。

專利cn102670172描述了一種基于多參考面的頻域oct成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)參考面，分別置于角膜前表面之前和晶體后表面之后，在此結(jié)構(gòu)下可以分別獲得兩幅無偽像干擾的oct圖像，然后經(jīng)計(jì)算機(jī)處理拼接得到一副完整的眼前節(jié)圖像。這類裝置的缺點(diǎn)是需要精確標(biāo)定兩參考面之間的距離差異，標(biāo)定精度應(yīng)高于系統(tǒng)的軸向分辨率，否則會(huì)引入較大的深度測(cè)量誤差，造成診斷風(fēng)險(xiǎn)，其準(zhǔn)確性和重復(fù)性無法保證，不適合工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

專利wo2010011656描述了一種基于外加調(diào)制源的成像方法，該裝置在參考臂中引入調(diào)制源，對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行分析處理可以去除oct偽像，而此方法雖然可以進(jìn)行擴(kuò)展范圍內(nèi)同時(shí)成像，但需要樣品臂與調(diào)制源之間進(jìn)行同步匹配，受硬件情況影響較大，同時(shí)增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，不便于裝調(diào)。

本發(fā)明旨在研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可對(duì)眼角膜至晶體全范圍同時(shí)成像的眼前節(jié)分析系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)大景深眼前節(jié)分析系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種實(shí)現(xiàn)大景深眼前節(jié)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括寬帶光源、分光模塊、振鏡模塊、樣品臂模塊、高分辨率光譜儀及參考臂，其中寬帶光源所發(fā)出的入射光經(jīng)過分光模塊后分為兩束能量成一定比例的光，其中一束經(jīng)振鏡模塊、樣品臂模塊到達(dá)被檢測(cè)眼球后返回，構(gòu)成采集眼部信息的樣品臂，所述振鏡模塊中每一維度的掃描振鏡均采用離軸掃描振鏡，每一維度離軸掃描振鏡旋轉(zhuǎn)軸c偏離入射光中心為t的距離，形成離軸結(jié)構(gòu)，即在樣品臂一路引入調(diào)制源，其中t滿足t＝nλ/8a，n為掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，λ為寬帶光源中心波長(zhǎng)，a為光束旋轉(zhuǎn)角度。

而且，所述高分辨率光譜儀的光譜分辨率為大于或等于25皮米，對(duì)應(yīng)相干長(zhǎng)度大于14毫米。

而且，在上述系統(tǒng)中進(jìn)一步安裝有屈光調(diào)節(jié)視標(biāo)模塊，所述屈光調(diào)節(jié)視標(biāo)模塊通過二向色鏡將視標(biāo)圖像經(jīng)樣品臂模塊送入被測(cè)試眼球中，聚焦在不同位置，誘發(fā)被測(cè)者屈光調(diào)節(jié)力。

而且，在上述系統(tǒng)中進(jìn)一步安裝有將高分辨率光譜儀送出的光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換為三維光學(xué)相干層析掃描圖像的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。

而且，在上述系統(tǒng)中進(jìn)一步安裝有與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接的瞳孔監(jiān)視模塊，瞳孔監(jiān)視模塊所發(fā)出光束經(jīng)二向色鏡、樣品臂模塊照射在被測(cè)試眼球上，返回光束攜帶瞳孔位置信息，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)將瞳孔監(jiān)視模塊采集的瞳孔位置信息與高分辨率光譜儀送出的瞳孔位置信息進(jìn)行比對(duì)生成系統(tǒng)校正信號(hào)，系統(tǒng)校正信號(hào)用于系統(tǒng)微小抖動(dòng)或偏移的校正。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本發(fā)明的調(diào)制源設(shè)置在樣品臂，避免了其他方案中調(diào)制源與掃描同步的問題，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度；

2、本發(fā)明的高分辨率光譜儀設(shè)計(jì)光譜分辨率是25皮米以上，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)相干長(zhǎng)度大于14毫米，配合調(diào)制解調(diào)算法可實(shí)現(xiàn)眼角膜至晶體后表面的全景同時(shí)成像；

3、本發(fā)明不存在圖像拼接，避免了深度方向的測(cè)量誤差。

4、本發(fā)明送出的三維光學(xué)相干層析掃描圖像為3d重建算法建模，獲得角膜地形圖，晶體前后表面地形圖，眼前節(jié)三維形態(tài)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

5、本發(fā)明對(duì)被測(cè)者眼前節(jié)進(jìn)行豎直方向掃描成像，獲取淚河高度測(cè)量信息，可用于評(píng)價(jià)干眼病程度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中一個(gè)維度的離軸掃描振鏡結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明調(diào)制解調(diào)方法示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種實(shí)現(xiàn)大景深眼前節(jié)分析系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括寬帶光源3、分光模塊5、振鏡模塊7、樣品臂模塊6、高分辨率光譜儀4及參考臂8，其中寬帶光源所發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過分光模塊后分為兩束能量成一定比例的光，其中一束經(jīng)振鏡模塊、樣品臂模塊到達(dá)被檢測(cè)眼球9后返回，構(gòu)成采集眼部信息的樣品臂，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是，如圖2所示，所述振鏡模塊中每一維度的掃描振鏡均采用離軸掃描振鏡，每一維度離軸掃描振鏡旋轉(zhuǎn)軸c偏離入射光中心為t的距離，形成離軸結(jié)構(gòu)，其中t滿足t＝nλ/8a，n為掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，λ為寬帶光源中心波長(zhǎng)，a為光束旋轉(zhuǎn)角度，即在樣品臂一路引入調(diào)制源。

以一個(gè)維度的掃描原理為例，掃描振鏡沿旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)將入射光以不同反射角度射出，光束旋轉(zhuǎn)角度為a，旋轉(zhuǎn)軸與入射光軸在x掃描方向上的偏移量為t，由于掃描振鏡的旋轉(zhuǎn)角度較小，根據(jù)小角度弧長(zhǎng)公式，因掃描振鏡在不同角度而形成的光程差b可以近似認(rèn)為b＝at，即在任意掃描位置，入射光在樣品臂所走過的光程都不同于相鄰掃描位置處所走過的光程，且入射光光程隨掃描振鏡旋轉(zhuǎn)角度改變，呈單調(diào)性。

由光程差相位公式φ＝4πz/λ可得，δφ＝4πat/nλ，其中n為掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，λ為寬帶光源中心波長(zhǎng)，因此，當(dāng)掃描光線沿x方向?qū)悠愤M(jìn)行采樣時(shí)，離軸掃描振鏡在相鄰的掃描點(diǎn)引入近似固定的光程差，產(chǎn)生時(shí)域多普勒效應(yīng)，即沿x方向加入了一個(gè)調(diào)制頻率。當(dāng)相鄰采樣點(diǎn)之間的相位差滿足δφ＝π/2時(shí)，即t＝nλ/8a，由解調(diào)算法得到的oct圖像中的偽像可以得到抑制，實(shí)現(xiàn)大景深眼前節(jié)分析。對(duì)于兩個(gè)維度的掃描，其原理相同，在各個(gè)維度上均采用離軸掃描振鏡結(jié)構(gòu)即實(shí)現(xiàn)相應(yīng)維度掃描均加入了調(diào)制頻率。

如圖3所示，光學(xué)相干層析圖像是以波數(shù)(波長(zhǎng)的倒數(shù)*2π)和x掃描方向位置作為坐標(biāo)系的二維數(shù)組。由于沿x方向掃描同時(shí)加入了調(diào)制，樣品組織的頻率分布從0附近平移至調(diào)制頻率附近，因此對(duì)x方向數(shù)據(jù)做傅里葉濾波，可以得到復(fù)數(shù)域采樣信息，從而消除了在實(shí)數(shù)域做傅里葉變換造成的偽像重疊問題，濾波后的數(shù)據(jù)在復(fù)數(shù)域進(jìn)行oct解調(diào)，即可得到在全部相干長(zhǎng)度內(nèi)無偽像影響的圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)眼前節(jié)部分從角膜前表面至晶體后表面的全景實(shí)時(shí)成像。

在本發(fā)明的具體實(shí)施中，為了與樣品臂采集的大景深光信號(hào)相匹配，所述高分辨率光譜儀選用消色差透鏡，減小光譜儀光路設(shè)計(jì)中存在的色差，降低光譜畸變，采用高速線陣ccd相機(jī)，提高采樣頻率，降低調(diào)制信號(hào)的失真，根據(jù)光學(xué)相干層析原理，相干長(zhǎng)度l＝λ²/2δλ，高分辨率光譜儀設(shè)計(jì)光譜分辨率大于或等于25皮米，對(duì)應(yīng)相干長(zhǎng)度大于14毫米，對(duì)角膜前表面到晶體后表面范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)同時(shí)成像。

在本發(fā)明的具體實(shí)施中，為觀察晶體及瞳孔等眼前節(jié)組織變化情況，在上述系統(tǒng)中進(jìn)一步安裝有屈光調(diào)節(jié)視標(biāo)模塊2，所述屈光調(diào)節(jié)視標(biāo)模塊通過二向色鏡將視標(biāo)圖像經(jīng)樣品臂模塊送入被測(cè)試眼球中，聚焦在不同位置，誘發(fā)被測(cè)者屈光調(diào)節(jié)力，在光學(xué)相干層析圖像中可以觀察晶體及瞳孔等眼前節(jié)組織變化。

在本發(fā)明的具體實(shí)施中，寬帶光源作為系統(tǒng)光源，入射光經(jīng)分光模塊分別進(jìn)入樣品臂和參考臂，樣品臂入射光經(jīng)過離軸掃描振鏡模塊聚焦在被測(cè)者眼睛前節(jié)部分，后向散射光攜帶組織信息和調(diào)制相位返回，并與參考臂返回光疊加形成干涉，干涉光進(jìn)入高分辨率光譜儀經(jīng)色散器件以光譜形式送出，為處理光譜形式數(shù)據(jù)，在上述系統(tǒng)中進(jìn)一步安裝有數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)10，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)將高分辨率光譜儀送出的光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換為三維光學(xué)相干層析掃描圖像，三維光學(xué)相干層析掃描圖像為3d重建算法建模，獲得角膜地形圖，晶體前后表面地形圖，眼前節(jié)三維形態(tài)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施中，在上述系統(tǒng)中進(jìn)一步安裝有瞳孔監(jiān)視模塊1，瞳孔監(jiān)視模塊與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接，瞳孔監(jiān)視模塊所發(fā)出光束經(jīng)二向色鏡、樣品臂模塊在被測(cè)試眼球上，返回光束攜帶瞳孔位置信息，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)將瞳孔監(jiān)視模塊采集的瞳孔位置信息與高分辨率光譜儀送出的瞳孔位置信息進(jìn)行比對(duì)生成系統(tǒng)校正信號(hào)，系統(tǒng)校正信號(hào)用于系統(tǒng)微小抖動(dòng)或偏移的校正。

在本發(fā)明的具體實(shí)施中，分光模塊可以是光纖分束器，或空間分光棱鏡，或薄膜分束器等，包括可以實(shí)現(xiàn)分光功能的任何種類光學(xué)器件，其分光比可以是任何比例；

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于簡(jiǎn)要的闡述本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。