專利名稱：一種眼壓測量方法以及眼壓測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要用于實(shí)現(xiàn)眼壓的精確測量并同時獲取實(shí)時眼底圖像，是一種基于FPGA 的醫(yī)療設(shè)備，是以降低檢測次數(shù)和費(fèi)用，便于醫(yī)生依據(jù)所測眼壓值、觀察圖像實(shí)時顯示的眼底變化和眼底視盤的改變診斷眼科疾病的儀器，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
醫(yī)療器械技術(shù)是一個多學(xué)科交叉、知識、資金密集型的高技術(shù)型。醫(yī)療器械是單獨(dú)或者組合使用于人體的儀器、設(shè)備、器具、材料或者其他物品，包括所需要的軟件，其用于人體體表及體內(nèi)的作用不是用藥理學(xué)、免疫學(xué)或者代謝的手段獲得，但是可能有這些手段參與并起一定的輔助作用。FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列的縮寫，是在PLD和CPLD基礎(chǔ)上進(jìn)化而來的一種半定制的專用集成電路，以FPGA為核心既解決定制電路的限制，又克服原先可編程器件的門電路數(shù)量有限的缺點(diǎn)。選擇FPGA需考慮門密度、片上內(nèi)存大小、最大時鐘頻率、工作電壓、最大 IO引腳數(shù)和封裝形式等技術(shù)因素。眼睛是人與動物的最重要視覺器官，人眼近似球體，眼球涵蓋眼球壁、眼內(nèi)腔和內(nèi)容物、神經(jīng)、血管等組織。眼內(nèi)容物對眼球壁施加的平均壓力為眼壓。正常人的眼壓穩(wěn)定在 11 12mmHg，隨時間而波動。正常情況下，一日之間，眼壓有2 6mmHg的波動，雙眼之間可能有4mmHg以內(nèi)的差異。但眼壓變化過大對眼睛有害，眼壓過高則壓迫視神經(jīng)，眼壓過低導(dǎo)致眼球變形。致盲性眼疾如青光眼等具有隱匿性，早期診斷是治療的關(guān)鍵。而眼壓測量和眼底檢查在青光眼等眼科檢查中尤為重要。近年來，患有眼疾的人數(shù)不斷上升。預(yù)計(jì)2020 年，全世界將有近八千萬的人患有青光眼，有效診斷極為重要。由于青光眼的診斷復(fù)雜性，單一的眼科檢測結(jié)構(gòu)并不能確診，而目前眼科檢測儀器只能測量單一的參數(shù)。通常先利用眼壓計(jì)測量眼壓，再利用檢眼鏡或眼底照相機(jī)觀察眼底視盤改變，需進(jìn)行多次檢測，增添了病人的痛苦和費(fèi)用。眼壓計(jì)根據(jù)測量原理不同分為壓平式、壓陷式和非接觸式三種。Goldmarm眼壓計(jì)是壓平式眼壓測量的代表，探頭直徑為3. 06mm,探頭內(nèi)有兩個基底相反的三棱鏡，使與角膜接觸處的圓形物象移位成兩半圓，眼壓值是兩半圓剛好接觸時，角膜壓平面直徑就是 3. 06mm所施加的壓力值，是公認(rèn)的眼壓測量“金標(biāo)準(zhǔn)”。本發(fā)明依據(jù)Goldmarm壓平式的測量原理基礎(chǔ)提出新的眼壓測量系統(tǒng)。青光眼的診斷復(fù)雜性，單一的眼科檢測結(jié)構(gòu)并不能確診，而目前眼科檢測儀器只能測量單一的參數(shù)。通常先利用眼壓計(jì)測量眼壓，再利用檢眼鏡或眼底照相機(jī)觀察眼底視盤改變，需進(jìn)行多次檢測，增添了病人的痛苦和費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是基于FPGA和Nios II軟核，提供一種壓力迫使眼球形變，并對角膜受壓圖像和眼底圖像動態(tài)變化記錄的裝置及方法，用于精確檢測眼壓值和實(shí)時眼底圖像，清晰地展現(xiàn)圖像。技術(shù)方案一種眼壓測量方法，步驟包括1)先用電磁力驅(qū)動控制測壓探頭壓迫眼球，使角膜產(chǎn)生形變；再采集記錄壓迫眼球過程中動態(tài)變化的角膜壓平圖像；最后依據(jù)該角膜壓平圖像得到角膜壓平面積；2)電磁力和產(chǎn)生電磁力的勵磁電流的大小成線性關(guān)系，用勵磁電流表征壓迫眼球的壓力值，該壓力值結(jié)合角膜壓平面積得到眼壓值；所述步驟1)中，角膜壓平面積的計(jì)算方法是從角膜壓平圖像正中間開始，從上、 下、左和右四個方向依次掃描連通域并計(jì)數(shù)，得到該連通域的有效像素，即得到圖像；再根據(jù)該圖像和實(shí)物圖像的比例，依據(jù)下述公式得到角膜壓平面積；(采集到的圖像)(實(shí)物圖像)=(角膜壓平面積)(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)物壓平面積)。所述步驟1)中，角膜壓平圖像的求解方法是將采集到的原始圖像f (X，y)進(jìn)行二值化，得到所需二值化圖像g(x, y)，方法是
權(quán)利要求
1.一種眼壓測量方法，其特征是步驟包括1)先用電磁力驅(qū)動控制測壓探頭壓迫眼球，使角膜產(chǎn)生形變；再采集記錄壓迫眼球過程中動態(tài)變化的角膜壓平圖像；最后依據(jù)該角膜壓平圖像得到角膜壓平面積；2)電磁力和產(chǎn)生電磁力的勵磁電流的大小成線性關(guān)系，用勵磁電流表征壓迫眼球的壓力值，該壓力值結(jié)合角膜壓平面積得到眼壓值；所述步驟1)中，角膜壓平面積的計(jì)算方法是從角膜壓平圖像正中間開始，從上、下、左和右四個方向依次掃描連通域并計(jì)數(shù)，得到該連通域的有效像素，即得到圖像；再根據(jù)該圖像和實(shí)物圖像的比例，依據(jù)下述公式得到角膜壓平面積；(采集到的圖像)(實(shí)物圖像)=(角膜壓平面積)(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)物壓平面積)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓測量方法，其特征是所述步驟1)中，角膜壓平圖像的求解方法是將采集到的原始圖像f(x，y)進(jìn)行二值化，得到所需二值化圖像g(x，y)，方法是= ^取K = Oj1 = 1，得到二值化圖像，其中閾值τ的求解方法包括迭代閾值法、最大熵閾值法或最大類間方差法，結(jié)合不同的環(huán)境背景從三種方法選取最適宜的閾值法；所述迭代閾值法步驟包括先求出二值化圖像的最大灰度值μΜΧ和最小灰度值μΜΙΝ，令初始閾值
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的眼壓測量方法，其特征是所述步驟1)中，還采集壓迫眼球過程中動態(tài)變化的眼底圖像；采集壓迫眼球過程中動態(tài)變化的角膜壓平圖像和眼底圖像是采用圖像傳感器通過雙光路采集得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的眼壓測量方法，其特征是對于所述圖像傳感器，由雙光路采集角膜壓平圖像和眼底圖像，圖像大小分別是512像素*512像素和64像素*64像素。
5.一種使用權(quán)利要求1 4任一所述方法的眼壓測量儀，其特征是包括電磁力發(fā)生裝置、電磁力控制裝置、測壓探頭和圖像傳感器；所述電磁力發(fā)生裝置包括線圈和線圈中的永磁體，永磁體連接測壓探頭；所述測壓探頭內(nèi)設(shè)有光路，圖像傳感器設(shè)在光路的末端；所述電磁力控制裝置包括控制模塊、壓力控制電路、電磁驅(qū)動單元和電流采樣電路；所述控制模塊輸出壓力控制信號給壓力控制電路，壓力控制電路輸出電流給所述線圈；電流采樣電路對線圈中的勵磁電流進(jìn)行采樣，電流采樣電路的輸出端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路后連接控制模塊的輸入端；圖像傳感器的輸出信號傳給控制模塊中圖像采集部分的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼壓測量儀，其特征是所述控制模塊連接有圖像傳輸電路， 通過圖像傳輸電路連接有后臺PC機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的眼壓測量儀，其特征是所述控制模塊是FPGA，該FPGA的核心控制電路包括壓力控制模塊、圖像處理模塊、圖像采集接口、圖像緩存和圖像傳輸接口 ；壓力控制模塊的輸入端連接電流采樣電路的輸出端，壓力控制模塊的輸出端連接壓力控制電路；圖像傳感器的輸出端連接圖像采集接口，圖像傳輸電路連接圖像傳輸接口 ；所述壓力控制模塊、圖像處理模塊、圖像采集接口、圖像緩存和圖像傳輸接口連接在同一 AVALON總線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼壓測量儀，其特征是所述圖像傳感器的圖像幀率和壓力控制信號的壓力變化率相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼壓測量儀，其特征是所述永磁體通過杠桿結(jié)構(gòu)連接測壓探頭；所述杠桿結(jié)構(gòu)包括連桿和轉(zhuǎn)軸，連桿中間連接在轉(zhuǎn)軸上；連桿的一端連接永磁體，拉桿另一端連接測壓探頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼壓測量儀，其特征是所述光路是雙光路。
全文摘要
一種眼壓測量方法，步驟包括1)先用電磁力驅(qū)動控制測壓探頭壓迫眼球，使角膜產(chǎn)生形變；再采集記錄壓迫眼球過程中動態(tài)變化的角膜壓平圖像；最后依據(jù)該角膜壓平圖像得到角膜壓平面積；2)電磁力和產(chǎn)生電磁力的勵磁電流的大小成線性關(guān)系，用勵磁電流表征壓迫眼球的壓力值，該壓力值結(jié)合角膜壓平面積得到眼壓值。一種依照上述方法的眼壓測量儀，由電磁力發(fā)生裝置、電磁力控制裝置、測壓探頭和圖像傳感器構(gòu)成。本方法及測量儀產(chǎn)生壓力的原理與機(jī)械結(jié)構(gòu)簡易而安全可靠，由激勵電流表征壓力值，避免使用壓力傳感器獲得壓力值的方法。
文檔編號A61B3/12GK102178508SQ20111009141
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者楊麗賓, 沈燕婉, 趙興群 申請人:東南大學(xué)