专利名称：一种斜视度测量仪及测量方法
技术领域：
本发明属于眼科医疗器械领域，具体的说是一种斜视度测量仪及其测量方法。
背景技术：
斜视是眼科常见疾病，手术治疗是其主要手段，斜视手术术前设计的主要依据是斜视的度数，所以，获得准确的斜视度数，是影响手术效果的重要因素。现有的临床广泛应用的检查斜视度的方法主要有三棱镜加遮盖检查法、视野弧检查法、角膜映光法、斜视尺检查法及同视机检查法。上述方法均在不同程度上依赖于患者的理解与合作，而且由于检查者与被检者主观因素的影响，检查结果经常不一致，偏差较大，常出现不同的医生检查，结果相差较大的情况，缺乏客观一致的检查方法，也很不利于学术上的交流。
现在也有一些采用摄像分析的客观检查斜视度的方法，例如，2003年授与顾宝文的中国CN2552474Y号专利公开了一种拍摄眼球运动图像，通过计算机图像分析软件测量角膜映光点与角膜中心的距离，按每偏离1mm相当于8°斜视角进行斜视度的计算。
公开在上述专利中的系统的缺点是它的精确度较差且测量误差较大。由于被检查者角膜大小、眼球大小、轴长存在较大个体差异，测量时头部微动眼球前表面标记点的位移也会存在误差，而这些误差在计算斜视角度的过程中会被放大，例如在轴长为正常值24mm的眼球上，如果分析图像测量眼表某点的位移误差为1mm，那么，计算斜视角度时，误差可达360°*1/(24π)＝4.77°，换算成棱镜度约为9Δ；再如一个近视眼患者，眼轴长为28mm，如果测得眼表某点位移为5mm，对应的角度为5*360°/(28*π)＝20.46°，而若仍以眼轴长24mm计算则为5*360°/(24*π)＝23.87°，产生误差为3.41°，换算成棱镜度约为7Δ。
上述专利反映了申请人所知道的现有技术状况，申请人坦率地提供了公开信息，这些信息有助于对本申请的审查。然而，荣幸的是，按照规定，这些专利没有明显地，单独地或在考虑组合时给出有关的教导或提供申请人所要保护的发明。
当用一红外辅助光源照射人的脸部时，在眼睛角膜表面形成反射像，此反射像被称为普尔钦(Purkinje)斑点。人眼在盯视不同位置时，眼球会发生相应的转动。假定实验者的头在不动的情况下，由于红外发光二极管的位置是固定的，而眼球是一个近似的球体，所以当眼球转动时，可以认为普尔钦斑点的绝对位置是不变的；而虹膜与瞳孔的位置要发生相应的变化，这样红外辅助光源在虹膜上形成的普尔钦斑点和瞳孔与虹膜的相对位置关系也将发生变化，这种相对位置关系的确定可以通过图像处理来实现。
在测量开始前，首先使用定标装置进行系统定标，即自校准，使普尔钦斑点和瞳孔与虹膜的相对位置关系与眼位斜度建立一一对应的联系，因为每次测量之前均对被检者进行个体化定标，故可以很好的克服个体差异带来的误差，使得测量结果精度高而且准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种斜视度测量仪及其测量方法，以解决现有检查方法存在的测量误差较大以及测量过程复杂的问题。
本发明的技术方案是当头部固定不动时，辅助光源照射人面部，在人眼睛角膜形成普尔钦斑点，其与瞳孔及虹膜的偏移量与眼位的倾斜度(棱镜度，下同)有一一对应的线性关系。摄取眼部图像，通过计算机图像处理工具计算普尔钦斑点与瞳孔及虹膜的位置关系，计算机图像处理技术为成熟公开技术。假定普尔钦斑点的位置坐标为(Xp，Yp)，瞳孔与虹膜中心的位置坐标为(Xt，Yt)，眼位水平方向斜视度为M，垂直方向斜视度为N，当头部固定不动时，(Xp，Yp)固定，眼球转动时，(Xt，Yt)变化，则有M＝a(Xp-Xt)+b，N＝c(Yp-Yt)+d，a、b、c、d为系统常量，其中b、d相当于临床上的kappa角，对每一个体来讲为一常量。测量前首先让被检者注视至少2个不同的固定已知倾角的目标，分别得到M，(Xp-Xt)，N，(Yp-Yt)，代入上式即可求得系统常量，实现个体化系统定标。测量时先使用档板遮盖被测眼使之处于斜位，然后移开档板使被测眼注视目标，摄像机摄取移开档板瞬间被测眼眼位图像，由计算机图像处理工具计算得到(Xp，Yp)和(Xt，Yt)，可求得M，N，即水平和垂直方向斜视度。
本发明产生的有益效果是采取上述技术方案后，本发明能够客观，准确，标准化的测量人眼的斜视度，满足眼科工作者斜视诊疗、术前设计及学术交流的要求，同时可以让患者更便捷，迅速的完成检查。相比较于现有技术，能够很好的控制误差并保持较高的精度进行斜视度的客观测定，在临床上具有很好的实际应用价值。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明头部固定装置的结构示意2是本发明眼摄像机一种固定方式的实施例采用头盔式固定装置的结构示意3是本发明系统定标装置和注视目标及光源的实施例的结构示意4是本发明头部固定装置与注视目标及系统定标装置的实施例的位置关系透视5是本发明头部固定装置与注视目标、摄像机及系统定标装置的另一种实施例的位置关系透视图参见图1～图5，所示的本发明的斜视度测量仪实施例由头部固定台架5、眼摄像机8、注视目标13、系统定标装置10和计算机图像分析系统(未示出)组成。分述如下1、头部固定台架5固定头托3及立柱2等，头托3可由调节钮4调节高低，额托1固定于立柱2。
2、眼摄像机8固定于支撑杆7与头套6连接固定，面向人眼睛，可拍摄人眼部图像。需要说明的是，图2所示的头盔式摄像机固定装置仅是摄像机固定方式的实施例之一，摄像机还可以固定至可拍摄人眼部图像的任何位置。
3、注视目标13放置于被检者面前一定距离，使被检者头部固定于头托3和额托1时，被测眼在正位时的视线通过注视目标13。与注视目标13相临放置光源12，光源12照向被检者面部，可在眼睛角膜上形成反射像，可采用红外光二极管或其它波段光源。
4、系统定标装置10可为线状、网格、平面或曲面，固定有至少2个位置已知的定标点，图3所示定标装置为面板状，有4个定标点9，11，14，15，定标点与眼球的连线与注视点13与眼球的连线所成角度为已知。需要说明的是，虽然在图3中显示了注视目标13、光源12与定标点9，11，14，15位于同一个面板10，并显示了它们的位置，但这只是提供了一个代表本发明最佳实施例的说明，不构成为对本发明的限制。
本发明的测量方法将被检者头部固定于头托3和额托1，使被检者的被测眼依次注视4个定标点9，11，14，15，并使用眼摄像机8分别摄取眼部图像。然后遮盖被测眼，令另一眼注视注视目标13，注视稳定之后去掉被测眼的遮盖，摄取去遮盖瞬间的图像，由计算机图像处理工具分别计算各图像中光源反射像与眼睛虹膜、瞳孔的相对位移。计算出斜视度。
应该注意到，在不脱离本文所公开的基本构思的情况下可以改变装置的外形和一些细节部分，而且在不脱离本文所公开的基本构思的情况下可以改变方法的各个步骤。
实施例一本实施例由头托固定台架5，头托3，头托3的高低调节钮4，立柱2，额托1构成头部固定装置，眼摄像机8采用watec902K黑白摄像机，通过连接杆7固定于头套6，注视目标13与定标点9，11，14，15都固定于面板状系统定标装置10，距离头部固定装置35cm放置。定标点9位于定标面板中心点左侧35cm处，定标点11位于定标面板中心点上方35cm处，定标点14位于定标面板中心点右侧35cm处，定标点15位于定标面板中心点下方35cm处。光源12采用红外二极管光源，也固定于面板10，与注视目标13相临。
实施例二如图5，本实施例由头托固定台架5，头托3，头托的调节钮4，立柱2，额托1构成头部固定装置，眼摄像机8采用watec902K黑白摄像机，固定于支架22上，条形系统定标装置23距离头部固定装置2米，其上有注视目标18与4个定标点16，17，20，21及光源19，定标点16位于定标装置中点左侧2米处，定标点17位于定标装置中点左侧1米处，定标点20位于定标装置中点右侧1米处，定标点21位于定标装置中点右侧2米处，注视目标18位于定标装置中点左侧20cm处，光源19采用白光二极管光源，位于定标装置中点处。
权利要求
1.一种斜视度测量仪，包括头部固定装置、眼摄像机、系统定标装置、注视目标、光源和计算机图像处理系统，被检者头部固定于所述的头部固定装置，面向所述的系统定标装置，系统定标装置上有定标点，所述的光源照向被检者眼睛，所述的眼摄像机拍摄眼部图像，所述的计算机图像处理系统对所拍摄图像进行计算，其特征在于所述的头部固定装置可固定被检者头部，所述系统定标装置固定于头部固定装置前，所述的光源照射被测眼，所述眼摄像机面向被测眼固定，分别拍摄被测眼注视系统定标装置的图像和被测眼处于斜视眼位的图像，所述的计算机图像处理系统处理上述图像计算并输出被测眼的斜视度。
2.根据权利要求1所述的斜视度测量仪，其特征在于所述的系统定标装置上有至少2个定标点，定标点相对于系统定标装置中心的位置和距离为固定而且已知的，定标装置可为线状、网格、平面或曲面。
3.根据权利要求1所述的斜视度测量仪，其特征在于所述的计算机图像处理系统对所述眼摄像机所摄取的图像进行分析，计算得到所述光源在角膜表面的像与眼睛虹膜、瞳孔的相对位移。分别计算注视每个上述定标点时的反射像与虹膜、瞳孔的相对位移，计算得到相对位移与眼睛斜视度的线性函数关系。
4.一种斜视度测量方法，其特征在于将被检者头部固定于所述头部固定装置，使被检者的被测眼依次注视所述的多个定标点，并使用所述的眼摄像机分别摄取眼部图像。然后遮盖被测眼，令另一眼注视所述的注视目标，注视稳定之后去除被测眼的遮盖，摄取去遮盖瞬间的眼部图像，由所述的计算机图像处理系统首先根据被测眼注视定标点时的图像计算出光源在角膜表面的像与虹膜、瞳孔的相对位移与眼睛斜视度的线性函数关系，然后根据被测眼去遮盖瞬间的眼部图像计算光源在角膜表面的像与虹膜、瞳孔的相对位移，根据所求得的线性函数关系计算斜视度。
全文摘要
本发明属于眼科医疗领域，公开了一种测量斜视度的装置与测量方法。本发明所公开的斜视度测量装置包括头部固定装置、眼摄像机、系统定标装置、注视目标、光源和计算机图像分析系统。利用本发明所设计的斜视度测量仪，可以快速、精确、客观的测量斜视角度。
文档编号A61B3/08GK1836625SQ200610076159
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者赵阳 申请人:赵阳