一种测量角膜弹性的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于测量角膜弹性的方法，本发明还涉及一种测量角膜弹性的装 置。
【背景技术】
[0002] 角膜弹性是反映角膜对抗眼内压保护角膜的能力，对角膜形状和透明度的维持、 屈光手术的设计、人工角膜的研发等均有重要作用。很多角膜的病理状态与其弹性密切相 关，特别角膜扩张类疾病，如圆锥角膜、角膜边缘变性、准分子激光原位角膜磨镶术（LASIK) 后医源性角膜扩张等。近几年来，在美国和欧洲选择LASIK手术的患者每年都超过60万人， 而在中国，每年角膜屈光手术量达到近100万人。据不完全统计，LASIK术后角膜扩张发生 率在0. 04-0. 6%，其中85%以上是因为现有技术无法筛查出的临床前期或具有圆锥角膜 潜在发病性质的患者，而由于手术不当或破坏过多引起的术后角膜扩张反而较少。又因为 其中50%以上的LASIK术后角膜病例多在术后一年以后发生，个别角膜扩张病例甚至可能 在术后10年以后发生，所以临床上实际发生率可能更高，了解角膜弹性对上述角膜疾病的 诊断与治疗有重要参考价值。此外，角膜弹性还会影响眼内压的测量结果，并且是青光眼视 神经疾病的一种独立危险因素。
[0003] 现有的在体角膜生物力学测量技术，如眼反应分析仪（ORA，OculusResponse Analyzer)通过测量角膜受到空气脉冲作用下压陷之后回弹，两次压平位置时的压力差来 分析角膜的生物力学特性。这种眼反应分析仪只能提供角膜生物力学的间接信息，不能 够直接计算角膜的真实弹性值；可视化角膜生物力学分析仪（CorvisST,CornealVisual ScheimpflugTechnology)可以动态监视角膜收到空气脉冲作用下角膜运动过程，从而得 到角膜的响应特性，但是所采用的Scheimpflug技术存在对于角膜表面判定的几何失真和 光学畸变的情况。因此，不能准确记录角膜响应特性以及真实弹性值。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种测量角膜弹性的方法及装 置。
[0005] 为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种测量角膜弹性的方法，包括以下 步骤：
[0006] a、利用印压头压向角膜；
[0007] b、利用力学传感器实时测量角膜所受到的压力F;
[0008] c、通过印压头向角膜实时发射检测信号，并接收角膜、晶状体、及眼底组织反射回 来的反射信号；
[0009] d、通过反射回来的反射信号，得到角膜的结构变化信息，并提取角膜的压陷位移 S、角膜的厚度t;
[0010] e、获得角膜图像并提取角膜的曲率半径r;
[0011] f、利用力学方程获得角膜的弹性模量。
[0012] 优选的是，所述角膜图像和角膜的曲率半径r由如下步骤得到：
[0013] a、扫描所述的检测信号，并由角膜反射所述的反射信号；
[0014] b、由所述的由角膜反射的反射信号得到角膜图像；
[0015] c、利用所述的角膜图像提取角膜的曲率半径r。
[0016] 优选的是，所述角膜图像和角膜的曲率半径r由如下步骤得到：
[0017] a、向角膜发射环状点阵光斑，并由角膜反射所述环状点阵光斑；
[0018] b、由汇聚透镜将反射的环状点阵光斑聚焦到图像采集设备上；
[0019] c、由所述图像采集设备得到有光斑分布的角膜图像；
[0020] d、利用所述的有光斑分布的角膜图像提取角膜的曲率半径r。
[0021] 优选的是，利用OCT测量装置或超声波测量装置获得角膜的结构变化信息。
[0022] 优选的是，所述的角膜的压陷位移S是对从晶状体或眼底组织反射回来的发射 信号的分析得到。
[0023] 优选的是，所述用于计算角膜的弹性模量的力学方程为： 其中a为角膜几何常数因子，u是角膜的泊松比。
[0024] 优选的是，所述印压头为柱状超声探头。
[0025] 本发明还提供了一种测量角膜弹性的装置，包括可移动的印压头，以及用于检测 角膜所受压力的压力传感器，检测信号发射装置，以及用于接收反射回来的反射信号的并 得到角膜结构变化信息的结构检测装置，还包括用于形成角膜图像并提取角膜的曲率半径 的成像装置。
[0026] 优选的是，所述结构检测装置为0CT测量装置。
[0027] 优选的是，所述成像装置为由多个LED构成的环型点光源及采集角膜上放射的环 状点阵光斑的图像采集设备所组成。
[0028] 本发明提供的角膜弹性测量装置，可以准确检测角膜在受压时变化的各参数数 据，并由此可测量出角膜的真实弹性数据。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明角膜弹性测量装置一种实施例的部分结构示意图；
[0030] 图2是本发明角膜弹性测量装置一种实施例测量角膜受力情况时候，角膜印压装 置结构示意图；
[0031] 图3是本发明角膜弹性测量装置一种实施例测量角膜曲率半径时候，环形LED灯 成像示意图；
[0032] 图4是本发明角膜弹性测量装置一种实施例测量角膜结构时候，角膜0CT结构示 意图；
[0033] 图5是本发明角膜弹性测量装置一种实施例测量角膜所受压力和角膜位移关系 图；
[0034] 图6是本发明角膜弹性测量装置一种实施例测量角膜弹性的流程示意图；
[0035] 图7是本发明角膜弹性测量装置一种实施例测量角膜结构的流程示意图；
[0036] 图8是本发明角膜弹性测量装置一种实施例印压头压陷角膜过程的示意图；
[0037] 图9是本发明角膜弹性测量装置另外一种实施例的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面 结合具体的附图，对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0039] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种测量角膜弹性的装置，其包括由 多个LED构成的环型点光源6、图像采集CCD设备9、角膜印压装置4、0CT测量装置18,以 及耦合0CT测量装置18和图像采集CCD设备9的二向分光镜7,参考图1。
[0040] 参考图2、图8,角膜印压装置4包括印压头19,其作用是：开始印压头19接触角 膜顶点位置，然后印压装置带动印压头19压陷角膜，角膜受到向内的压力向后凹陷，所受 压力经过有固定支撑点21的支撑杆20传递后，由力学传感器22探测获得角膜所承受的压 力。
[0041] 印压头19是一个透明的装置，可以使0CT光穿过并测量角膜的变形。0CT光可以 静止成为单点也可以扫描来测量角膜的结构以及形变。印压头19也可以是一个超声传感 器探头，此时超声传感器即是印压头压陷角膜，又可以测量角膜结构以及形变。
[0042] 其中，环形点光源6发出环状点阵光斑照射到角膜表面，该光斑被角膜反射后，经 二向分光镜7,由汇聚透镜8聚焦到图像采集CCD设备9,从而可以得到光斑在角膜上的分 布图像，通过对图像的分析可以获得角膜的曲率信息。
[0043] -般地，角膜曲率采用球面镜成像方法计算。角膜可以近似为曲率半径为r，焦长 为f的球面反射镜。参考图3,LED光斑h经过角膜反射所成的像h'，光斑h和像h'的距 离为d，光斑h到角膜焦点的距离为X。
[0044] 由成像公式可以得到：h/h' = -f/x= _r/2x
[0045] 通常情况下，对于球面镜f=r/2 ;由于角膜的曲率半径远小于工作距离，因此x =d,从而，角膜曲率半径r= _2dh' /h。
[0046] OCT测量装置18负责测量角膜的结构以及角膜的位移，其中OCT测量装置18 可以采用本领域技术人员所熟知的构造。0CT技术为光学相干断层扫描技术（Optical CoherenceTomography,OCT)，它利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测生物组织不同深度 层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过扫描，可得到生物组织二维或三维 结构图像。
[0047] 图1示出了其中一种0CT测量装置的具体实施例，其中包括：作为检测光源的弱 相干光源16 ;其发出的光经过耦合器13分成两束，分别进入参考臂和样品臂，然后经过参 考臂和样品臂的反射后，返回耦合器13 ;其中，准直镜15和可移动反射镜14组成参考臂光 路；偏振控制器12、扫描镜10