專利名稱：由角膜緣環(huán)測(cè)量的尺寸獲得前房直徑的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量眼睛的角膜緣至角膜緣的直徑的系統(tǒng)，更具體的，涉及一種用激光裂隙照射眼睛來(lái)測(cè)量角膜緣直徑并且從該角膜緣直徑來(lái)得出前房直徑的系統(tǒng)。
2.相關(guān)技術(shù)描述在配鏡或進(jìn)行外科手術(shù)如激光原位角膜磨削術(shù)(LASIK)或者插入眼內(nèi)接觸鏡(inter-corneal lens)(ICL)的眼睛護(hù)理專業(yè)中，常用的測(cè)量方法是測(cè)量角膜直徑或者角膜緣到角膜緣的尺寸。角膜緣是眼角膜和鞏膜的結(jié)合處，鞏膜圍繞角膜的整個(gè)外圍延伸。這種角膜緣直徑測(cè)量用于確定角膜的外邊界直徑并與LASIK手術(shù)或隱形眼鏡配制一塊使用。角膜緣直徑測(cè)量還用于確定內(nèi)部的內(nèi)腔直徑或角-角尺寸，這對(duì)于在患者眼內(nèi)適當(dāng)安裝ICL是非常關(guān)鍵的。
眾所周知，獲得角膜緣直徑尺寸使用通常被稱為Holliday盤(pán)的器件，或者保持在病人眼睛附近的比例尺，或者保持在病人眼睛附近的測(cè)徑器。這些已知技術(shù)都不能提供精確的角膜緣直徑尺寸。
如果計(jì)算的角膜緣直徑遠(yuǎn)大于實(shí)際的角膜緣直徑，那么可能會(huì)發(fā)生太大的ICL錯(cuò)誤地插入病人眼中的情況，因此在小梁網(wǎng)和施累姆氏管上引起壓力。ICL植入后，這些問(wèn)題會(huì)對(duì)從眼睛流出的自然房水流量(natural aqueous flow)或者屈光結(jié)果產(chǎn)生不利影響。相反，假如計(jì)算的角膜緣直徑太小會(huì)導(dǎo)致鏡片對(duì)病人來(lái)說(shuō)太小。因?yàn)镮CL可能移到不適當(dāng)?shù)奈恢盟赃@也是有問(wèn)題的。因此，獲得一個(gè)容易的、精確的測(cè)量角膜緣直徑的系統(tǒng)是很重要的。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是用于患者眼睛的依照本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選系統(tǒng)的一部分的流程圖；以及圖3是依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)供選擇的實(shí)施例的框圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述下面將描述一種用于測(cè)量眼睛的角膜緣直徑并且用于確定虹膜-角直徑的系統(tǒng)。
當(dāng)將一束光對(duì)準(zhǔn)將角膜與鞏膜連接到一起的環(huán)形的角膜緣區(qū)域或附近時(shí)，除了局部散射，可以看到一個(gè)從角膜緣發(fā)出的連續(xù)的光環(huán)。這種所謂的角膜緣環(huán)因可見(jiàn)光的和紅外的照射而出現(xiàn)，也因單色光(如，激光或LED)和連續(xù)光譜(例如，白光的裂隙光束)而出現(xiàn)。受照射的角膜緣環(huán)通常在照射直接射到角膜緣的區(qū)域時(shí)必定會(huì)清晰地出現(xiàn)。通過(guò)經(jīng)虹膜散射或者角膜纖維光學(xué)傳導(dǎo)間接照射角膜緣，也可以看見(jiàn)角膜緣環(huán)，但是相當(dāng)不清晰。
通常認(rèn)為當(dāng)光射到角膜緣的任何部分時(shí)，光都進(jìn)入基質(zhì)膠原纖維圓環(huán)。這些膠原纖維充當(dāng)了光管并且運(yùn)作而引導(dǎo)射入的光圍繞角膜緣區(qū)域的整個(gè)圓周。因此光的環(huán)狀散發(fā)標(biāo)記膠原纖維的解剖學(xué)上的環(huán)。這些膠原纖維與角膜緣和虹膜角直接相關(guān)。這種藏于眼睛的纖維膜下的角膜緣-纖維-環(huán)首先通過(guò)X射線衍射發(fā)現(xiàn)。這種角膜緣-纖維-環(huán)在將角膜與鞏膜連接的角膜緣連接處用于保持內(nèi)部受壓眼睛的形狀。
為了精確的確定角膜緣環(huán)的直徑，優(yōu)選的是將該環(huán)用上述光管效應(yīng)清晰地照射。優(yōu)選的是外部的表面散射以及經(jīng)角膜、虹膜、和前房的間接照射被最小化。因此，優(yōu)選使用窄光束直接射到角膜緣來(lái)進(jìn)行角膜緣環(huán)照射。
圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量眼睛12的角膜緣直徑的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括用于記錄受照射角膜緣圖像的放置于遠(yuǎn)離眼睛12的已知位置處的圖像記錄器14、至少一個(gè)第一照明光源16、以及一個(gè)計(jì)算裝置18。一個(gè)輸出裝置19、聚焦透鏡20、反射鏡22、以及一個(gè)可選擇的固定視標(biāo)(fixation target)24也優(yōu)選包括在系統(tǒng)10中?？梢岳斫獾氖牵到y(tǒng)10可以結(jié)合到綜合的眼睛測(cè)量系統(tǒng)中，例如Baush&Lomb出售的ORBSCANTM系統(tǒng)或者系統(tǒng)10可以是如圖1中所示的手提式獨(dú)立系統(tǒng)。
可選的固定視標(biāo)24包括固定光源26、針孔式孔徑28、以及分束器30，所有這些部件協(xié)同作用沿線32照射一小光點(diǎn)以使促使眼睛沿線32固定，該線32對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)14的光軸。
在操作過(guò)程中，照明光源16將光束定向在一個(gè)相對(duì)于圖像記錄器14的第一已知位置處，用于沿線36照亮角膜緣34。線36代表來(lái)自于照明光源36的已經(jīng)被反射鏡22反射的光。之后用圖像記錄器14記錄受照射的角膜緣環(huán)34，圖像記錄器14優(yōu)選為電荷耦合裝置(CCD)攝像機(jī)。運(yùn)用圖形分析的計(jì)算機(jī)18通過(guò)對(duì)攝像機(jī)14記錄的表面散射光中的光束進(jìn)行三角測(cè)量，將定位三維空間中的受照射的角膜緣的位置。然后基于與眼睛的已知距離從受照射的環(huán)的圖像計(jì)算該角膜緣的直徑。在直接入射光的區(qū)域中不能確定精確的角膜緣直徑，因?yàn)閬?lái)自于照明光源16的直接入射光在緊鄰入射光的眼睛的區(qū)域壓制住了(overwhelmed)攝像機(jī)14。因此角膜緣直徑優(yōu)選由至少兩種不同的圖像拼接形成。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所懂得的，運(yùn)用已知技術(shù)如虹膜紋理和瞳孔邊緣信息(pupil edge cues)由計(jì)算機(jī)18記錄不同的圖像是容易的。
照明光源16可以提供可視光或者是紅外的照明或者可使用優(yōu)選的紅色激光。照明光源16的優(yōu)選實(shí)施例是使用校直成窄的圓柱形光束或者短-縫(short-slit)的紅外二極管激光。這提供了經(jīng)濟(jì)不顯眼的照明光源并給出虹膜和瞳孔圖像的鮮明對(duì)比。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白的，為了使攝像機(jī)14和計(jì)算機(jī)18記錄并測(cè)定角膜緣區(qū)域，可以使用能夠提供角膜緣區(qū)域足夠照射的任何照明光源16。
圖像記錄器，優(yōu)選為攝像機(jī)如CCD攝像機(jī)14，聚集在由線32限定的角膜緣平面內(nèi)并且有一與攝像機(jī)成固定角度的窄光束，該光束在多個(gè)位置處照射角膜緣。照明光源16與圖像記錄器14的固定夾角優(yōu)選為約25°至約90°。優(yōu)選依次進(jìn)行多次照射并可以通過(guò)許多方法實(shí)現(xiàn)。第一方法是，如圖1所示，系統(tǒng)10具有單一固定光束(由線36代表)，且將單一固定光束人工改變位置多次(至少兩次)以使攝像機(jī)14獲得足夠數(shù)量的圖像來(lái)定義角膜緣直徑，如在圖3中所示的和在下面結(jié)合圖3所描述的，第二實(shí)施例包括兩束或多束固定光束，該固定光束高速連續(xù)成像。第三實(shí)施例是將單一照明光源構(gòu)建成使得射到患者眼睛上的光束圍繞角膜緣旋轉(zhuǎn)并掃描并且在掃描過(guò)程中由攝像機(jī)14記錄圖像。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的那樣，計(jì)算機(jī)18可以為單獨(dú)的計(jì)算機(jī)，如個(gè)人計(jì)算機(jī)，或者它可以構(gòu)建成一體式的儀器，這種情況是優(yōu)選，如圖1所示。計(jì)算機(jī)18優(yōu)選包括一個(gè)幀抓取器38或者其他的用于將來(lái)自于攝像機(jī)14的圖像數(shù)字化的裝置。計(jì)算機(jī)18優(yōu)選還包括一個(gè)虹膜角計(jì)算器42和一個(gè)ICL計(jì)算器44，這些在下面將詳細(xì)描述。
在攝像機(jī)14記錄了足夠數(shù)量的受照射角膜緣的圖像并在計(jì)算機(jī)18的存儲(chǔ)器40中數(shù)字化后，計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，如下面關(guān)于附圖2進(jìn)行的描述中所述。
圖2公開(kāi)了流程圖44，其表示為患者眼睛設(shè)置優(yōu)選的虹膜角計(jì)算器42和ICL計(jì)算器44的軟件。這允許醫(yī)師為患者精確安裝ICL并由此對(duì)患者來(lái)說(shuō)獲得最佳效果。
圖2中的步驟48使攝像機(jī)14和數(shù)字轉(zhuǎn)換器18快速獲取受照射角膜緣區(qū)域的多幅圖像。優(yōu)選的是，圖像可以盡可能快地被獲取以減小系統(tǒng)10和眼睛12移動(dòng)的效果，由此使得獲得最精確的測(cè)量結(jié)果。
然后步驟50使計(jì)算機(jī)18分析圖像場(chǎng)景(image scene)。該分析包括幾個(gè)步驟，包括直接裂隙像的定位，角膜緣照射環(huán)，固定視標(biāo)、以及瞳孔邊界(pupil boundary)。優(yōu)選地，使得每一圖像的這些部分的定位最接近像素精度。這使得要測(cè)量的角膜緣直徑精確到0.1mm內(nèi)。步驟50的下一部分包括用已知技術(shù)精確地測(cè)定直接裂隙像的邊緣，優(yōu)選精確到子-像素精度。將該測(cè)定的直接裂隙像然后用三角測(cè)量法轉(zhuǎn)換成三維空間并且之后精確地測(cè)量角膜緣環(huán)的外邊緣。這里邊緣(edge)定義為在后向散射照射中在最大梯度附近的中間域值點(diǎn)。并且最后步驟42以優(yōu)選精確地定位固定視標(biāo)24的質(zhì)心而結(jié)束，該固定視標(biāo)24如上所述投射到眼睛上。
然后步驟52確定角膜緣圖形，該圖形定義為投射到最好的角膜緣平面(the best limbal plane)上的角膜緣環(huán)的由步驟50測(cè)定的邊緣之間的圓環(huán)區(qū)域。最好的角膜緣面通過(guò)已知技術(shù)確定。然后將像和尺寸優(yōu)選記錄到一個(gè)共同的坐標(biāo)系中以便消除儀器和眼睛在多幅圖像之間的移動(dòng)。然后從步驟50的三角測(cè)量法測(cè)量的狹縫尺寸確定三維中的最好的角膜緣面。接下來(lái)，將角膜緣的邊緣投影到該最好的角膜緣面上。以及最后，將已來(lái)自步驟48和步驟50得出的不同圖像的不同角膜緣邊緣整合。
然后步驟54確定虹膜角直徑且該步驟包括虹膜角計(jì)算器42。優(yōu)選的是，該虹膜角直徑通過(guò)插入來(lái)自于測(cè)得的角膜緣環(huán)直徑的虹膜角直徑來(lái)進(jìn)行計(jì)算。隨著對(duì)不同的人群進(jìn)行解剖學(xué)研究從而憑經(jīng)驗(yàn)確定角膜緣環(huán)直徑和虹膜角直徑之間的關(guān)系，該插值法的精確性會(huì)增加。例如，典型的角膜緣圖形的直徑在約10.4mm至約13.2mm之間延伸。然后11mm的角膜緣直徑最可能會(huì)有一個(gè)約大1毫米的虹膜角直徑或者在特定例子中為12mm。這落在由其內(nèi)外邊緣定義的角膜緣圖形內(nèi)。相信虹膜角直徑可以精確到0.1到0.2mm之內(nèi)，在該范圍內(nèi)大多數(shù)差異來(lái)自于解剖學(xué)差異。直接的解剖學(xué)尺寸可以使用超聲或光學(xué)技術(shù)(如，超聲生物顯微鏡(UBM)，或者光學(xué)相干斷層掃描(OCT))以及其他的技術(shù)對(duì)前段進(jìn)行幾何形狀的精確B-掃描獲得。B-掃描為由A-掃描構(gòu)造的2-D部分。A-掃描通過(guò)回應(yīng)時(shí)間(UBM)或干涉路徑的長(zhǎng)度(OCT)給出與深度相對(duì)應(yīng)的散射振幅。為了從原始的A-掃描產(chǎn)生幾何形狀精確的B-掃描，除了考慮將時(shí)間測(cè)量或路徑長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成A-掃描深度的診斷波速、和發(fā)生在介質(zhì)界面的波折射(聲學(xué)的或者光學(xué)的)以外，還應(yīng)考慮測(cè)量的幾何形狀。
步驟56確定ICL尺寸并包括ICL計(jì)算器44。優(yōu)選的是，基于所確定的虹膜角直徑來(lái)計(jì)算ICL尺寸。然后該ICL尺寸在與系統(tǒng)10連接的顯示器19上提供給用戶。
圖3公開(kāi)了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)供選擇的實(shí)施例。特別地，除了圖3的實(shí)施例包括一個(gè)附加的照明光源16’和一個(gè)反射鏡22’并且還有一個(gè)用于依次開(kāi)關(guān)照明光源16和16’以獲得所需的多幅角膜緣圖像之外，圖3公開(kāi)了一種與上述結(jié)合圖1公開(kāi)的相似的系統(tǒng)。另外，圖3示出了用于將多余的光頻過(guò)濾掉由此提供具有最佳對(duì)比圖像的記錄角膜緣的濾光器60的使用。
已經(jīng)示出并描述了用于測(cè)量角膜緣直徑的系統(tǒng)，而且可以理解的是，根據(jù)所闡明的說(shuō)明書(shū)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變更和改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍是可能的，例如，可以使用不同的照明光源，和不同的圖像記錄器。另外，系統(tǒng)10可以有一個(gè)固定的焦距并且由此，整個(gè)系統(tǒng)10相對(duì)于眼睛12移動(dòng)直到獲得聚焦的角膜緣照射。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量眼睛的角膜緣直徑的系統(tǒng)，包括一個(gè)位于遠(yuǎn)離眼睛的已知位置處用于記錄受照射的角膜緣圖像的圖像記錄器；至少一個(gè)相對(duì)于該圖像記錄器位于第一已知位置處的用于照亮所述角膜緣的第一照明光源；以及一個(gè)與該圖像記錄器相連的用于從記錄的受照射的角膜緣確定所述角膜緣直徑的計(jì)算裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于顯示所記錄的圖像和所述角膜緣的直徑的輸出裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)固定視標(biāo)，其與所述圖像記錄器有關(guān)并用于為眼睛提供參照視標(biāo)由此防止不必要的眼睛移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述圖像記錄器是攝像機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)相對(duì)于所述圖像記錄器位于第二已知位置處的用于照亮所述角膜緣的第二照明光源；一個(gè)與第一和第二照明光源相連的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置用于依次起動(dòng)第一和第二照明光源用于允許所述圖像記錄器記錄由第一和第二照明光源中的每一個(gè)照亮的至少一個(gè)圖像；以及其中所述計(jì)算裝置將由第一照明光源照亮的至少一個(gè)記錄圖像和由第二照明光源照亮的至少一個(gè)記錄圖像合并，以便確定所述角膜緣的直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述照明光源為紅外光源。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述照明光源為激光。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述激光為裂隙光源。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述激光為紅色。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置還包括用于從確定的角膜緣直徑計(jì)算眼睛的虹膜角的直徑的虹膜角直徑計(jì)算器。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置還包括角膜內(nèi)鏡片(ICL)計(jì)算器，用于從確定的角膜緣直徑計(jì)算眼睛的合適的ICL尺寸。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)具有固定的焦距并且因此將整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)于眼睛移動(dòng)直到獲得聚焦的角膜緣照射。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的圖像記錄器沿眼睛的光軸定位。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的圖像記錄器包括一個(gè)濾光器，用于將不想要的光頻濾掉由此提供具有最佳對(duì)比圖像的記錄角膜緣。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置運(yùn)用三角測(cè)量法確定所述角膜緣直徑。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述照明光源放置在與圖像記錄器呈約25°至約90°角的位置。
17.一種眼睛測(cè)量系統(tǒng)，包括用于記錄眼睛的角膜緣的受照射圖像的攝像機(jī)，其中該攝像機(jī)放置于距離眼睛的已知位置處；相對(duì)于所述攝像機(jī)位于第一和第二已知位置處的用于照亮所述角膜緣的第一和第二激光裂隙燈；連接到所述燈上的開(kāi)關(guān)，用于順次起動(dòng)第一和第二照明光源以允許所述攝像機(jī)記錄由第一和第二激光裂隙燈中的每一個(gè)所照亮的角膜緣的一個(gè)圖像；計(jì)算機(jī)，包括與所述攝像機(jī)和開(kāi)關(guān)連接的幀抓取器，用于將受照射的角膜緣圖像數(shù)字化并對(duì)正被測(cè)量的眼睛計(jì)算角膜緣直徑、虹膜角直徑以及內(nèi)角膜透鏡尺寸中的一個(gè)或多個(gè)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括輸出裝置，用于顯示所記錄的圖像、以及所計(jì)算的角膜緣直徑、虹膜角直徑以及內(nèi)角膜晶體尺寸中的一個(gè)或多個(gè)。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括包括一個(gè)與所述攝像機(jī)相關(guān)的并用于為眼睛提供參照視標(biāo)由此防止不必要的眼睛移動(dòng)的固定視標(biāo)。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)具有固定的焦距并且因此將整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)于眼睛移動(dòng)直到獲得聚焦的角膜緣照射。
21.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的圖像記錄器沿眼睛的光軸定位。
22.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的圖像記錄器包括一個(gè)濾光器，用于將多余的光頻濾掉由此提供具有最佳對(duì)比圖像的記錄角膜緣。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)運(yùn)用三角測(cè)量法確定所述角膜緣直徑。
24.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述激光裂隙燈放置在與所述攝像機(jī)呈約25°至約90°角的位置。
全文摘要
一種用于測(cè)量眼睛(12)的角膜緣的直徑的系統(tǒng)(10)。一個(gè)位于遠(yuǎn)離眼睛的已知位置處并且記錄受照射的角膜緣圖像的圖像記錄器(14)。一個(gè)相對(duì)于圖像記錄器(14)位于已知位置處的照明光源(16)照亮所述角膜緣。一個(gè)與圖像記錄器(14)相連接的計(jì)算機(jī)裝置(18)從記錄的受照射角膜緣圖像確定所述角膜緣直徑。
文檔編號(hào)A61B3/12GK1561181SQ02819299
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2002年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月30日
發(fā)明者格雷格·D·尼文, 蒂莫西·N·特納 申請(qǐng)人:博士倫公司