專利名稱：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。從廣義上來說，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。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)、視覺誘發(fā)電位(VEP)等等。近些年來，多焦電生理(包括多焦視網(wǎng)膜電圖、多焦視覺誘發(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。舉例來說，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，易受周圍環(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)。舉例來說，盡管可以通過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)。現(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。通過特定波長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)開顱手術(shù)是無法暴露的，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，需要盡可能減少周圍環(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，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、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)是長軸與橫向橢球反光鏡的長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。所述三個(gè)快門的驅(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)是利用特定波長近紅外光 (750nm-900nm)照亮視網(wǎng)膜，通過比較視網(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。(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)光通過其中一個(gè)焦點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過橢球體的反射，將通過另一個(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，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光波長不同，其光路中所需要的各類光學(xué)元件的光學(xué)特性與可見光不同，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)三種不同類型波長的刺激光，對(duì)應(yīng)的波長分別為566nm，541nm, 441nm,即人眼三種視錐細(xì)胞最敏感的波長。RGB 三種刺激光通過各自的快門控制其發(fā)射，快門由控制器統(tǒng)一控制，可以分別開關(guān)。來自激光器的刺激光經(jīng)過一個(gè)激光能量監(jiān)測(cè)控制器，再經(jīng)過一個(gè)光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成，經(jīng)過多個(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，虛線所示范圍無反光鏡。簡而言之，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)過一系列的反光鏡到達(dá)紅外二向色鏡，再經(jīng)過反射到達(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的紅外光，而不反射可見光，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)過光路準(zhǔn)直器，通過第二個(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。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)開始進(jìn)行掃描，亦可以在整數(shù)倍的旋轉(zhuǎn)周期刺激后開始。經(jīng)過若干周期的旋轉(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)無法區(qū)分不同光感受器的功能。舉例來說，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圍環(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 (目前市面上能夠買到的代表產(chǎn)品為圖森610萬像素冷(XD，型號(hào)TCC-6. 1ICE)。此CXD為610萬像素，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)檢查室的要求也很嚴(yán)格，要求暗室環(huán)境，檢查時(shí)門窗不能透光，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、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 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)是長軸與橫向橢球反光鏡7的長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4。所述三個(gè)快門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。以眼科常見的老年黃斑變性為例，說明本實(shí)用新型全視網(wǎng)膜光學(xué)功能成像的過程和所要取得的技術(shù)效果。老年黃斑變性是眼科常見疾病，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)通過各自的快門4控制其發(fā)射?？扉T由控制器1統(tǒng)一控制，可以分別開關(guān)，在此例中全部開放。來自激光器3的刺激光經(jīng)過激光能量監(jiān)測(cè)控制器5，再經(jīng)過光路準(zhǔn)直系統(tǒng)總成6， 經(jīng)過刺激光側(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通過通訊裝置讓計(jì)算機(jī)10在無刺激狀態(tài)下開始先工作數(shù)個(gè)周期，已取得視網(wǎng)膜在無光刺激時(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。刺激開始時(shí)，控制器1發(fā)指令給脈沖發(fā)生器開始光刺激，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的紅外光信號(hào)掃描裝置同軸。之后，紅外激光經(jīng)過照明光側(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)過光路準(zhǔn)直器16，進(jìn)入紅外光掃描儀 17，通過圖像處理模塊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，由于視盤沒有光感受器，因此，視盤在差異圖像中也應(yīng)為亮區(qū)。通過全視網(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(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)是長軸與橫向橢球反光鏡(7)的長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(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(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