基于角膜生物力学参量角膜交联手术中光照强度优化系统

本发明涉及一种基于角膜生物力学参量角膜交联手术中光照强度优化系统。

背景技术：

1、角膜交联手术(cxl)是一种用于治疗近视和规则性角膜扩张的手术。这种手术的目的是通过在角膜中添加胶原蛋白的三维网络来增强角膜的强度，从而减缓角膜的扩张；中国发明专利申请号：cn201910622122.7所提出的用于角膜光交联手术的智能治疗系统，经配置采集用户角膜地形图图像；光交联手术引导系统，经预训练以通过将角膜激光交联前角膜地形图与预期术后角膜地形图对比来输出光交联手术的参数；治疗前角膜地形图与光交联手术参数对应数据库，用于对所述光交联手术引导系统进行预训练和修正；其中由角膜地形图图像采集系统获取图像，获取到患者的角膜地形图，而后将所述角膜地形图输入由所述治疗前角膜地形图与光交联手术参数对应数据库预训练完毕的光交联手术引导系统，获取到光交联手术的参数。

2、中国发明专利cn202210950370.6所提出的角膜地形成像指导的可视化精准角膜交联散光矫正系统，包括交联治疗模块、实时检测模块和控制模块，交联治疗模块用于输出用于实现角膜交联治疗的光斑，实时检测模块用于与交联治疗同步实时检测治疗时的眼部形态及角膜地形成像，实时检测的角膜地形变化动态定位散光治疗轴，控制模块根据实时检测模块实时检测成像的角膜地形和动态定位的散光治疗轴生成角膜交联图案方案，并控制交联治疗模块按照角膜交联图案方案输出光斑，从而实现角膜地形成像指导的角膜交联散光矫正。在交联治疗过程中实时检测角膜地形变化；

3、但是现有的角膜交联手术系统中仍然存在一些不足之处需要进行改进，现有的系统中无法根据患者的角膜生物力学参数，调整设定光源的输出功率和光斑大小，无法为患者提供个性化的治疗方案。这意味着我们可能需要在手术过程中进行多次尝试，以找到最适合患者的光照强度和uva光源参数。这不仅增加了手术时间，而且患者可能在手术过程中出现不适感，进而导致手术的风险增加，因此我们对此做出改进，提出一种基于角膜生物力学参量角膜交联手术中光照强度优化系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于角膜生物力学参量角膜交联手术中光照强度优化系统，包括角膜生物力学参数获取模块、光照强度调整模块、光照强度误差监测模块、角膜生物力学参数分析与优化模块；所述角膜生物力学参数获取模块从医疗设备中获取患者的角膜生物力学参数，角膜生物力学参数光照优化公式：p*a＝i*(1/εk*t),其中εk是角膜的消光系数，t是角膜厚度，p和a根据患者的角膜生物力学参数进行调整；

2、所述光照强度调整模块根据光照强度监测模块的反馈，调整uva光源的输出功率和光斑大小，以保持光照强度在最佳范围内；光照强度调整设定公式：i_threshold＝p_threshold/πa_threshold^2，其中i_threshold是光照强度的阈值，p_threshold是uva光源的输出功率阈值，a_threshold是光斑大小阈值；

3、所述光照强度误差监测模块实时监测uva光源的光照强度，并将监测结果传输给光照强度调整模块；角膜生物力学参数测量误差计算公式：εk*t*σ＝√(εk*t)，其中εk是角膜的消光系数，t是角膜厚度，σ是测量误差；

4、角膜生物力学参数分析与优化模块：根据获取的角膜生物力学参数，设定uva光源的输出功率和光斑大小，并实时调整和优化；光照强度与角膜生物力学参数优化目标公式：i_target＝k*(1/εk_target*t_target)^α，其中εk_target是目标的角膜消光系数，t_target是目标的角膜厚度。

5、作为本发明优选的技术方案，角膜生物力学参量角膜交联手术中第1次压平时间(a1t)范围为0～30毫秒；第1次压平长度(a1l)范围为0～8.5毫秒；第1次压平速度(a1v)范围为0～2毫秒；

6、第2次压平时间(a2t)范围为0～30毫秒；第2次压平长度(a2l)范围为0～8.5毫秒；第2次压平速度(a2v)范围为0～2毫秒。

7、作为本发明优选的技术方案，角膜生物力学参量角膜交联手术中产生最大压陷的时间(time of hi con，hct)范围为0～0毫秒；最大压陷时的峰距(peak distance,pd)范围为0～5毫米；最大压陷时的反向曲率范围为9～99d；中央角膜厚度(central cornealthickness，cct)范围为0.3～1.2毫米。

8、作为本发明优选的技术方案，还包括光照强度监测模块，所述光照强度监测模块实时监测uva光源的光照强度，并将监测结果传输给光照强度调整模块；光照强度安全监测公式：i<＝i_threshold，当光照强度超过阈值时，发出安全预警。

9、作为本发明优选的技术方案，还包括角膜生物力学参数更新模块，所述角膜生物力学参数更新模块当患者的角膜生物力学参数发生变化时，及时更新数据库中的参数；角膜生物力学参数更新公式：t＝t+δt，其中δt是患者的角膜厚度变化，根据医生的评估进行更新。

10、作为本发明优选的技术方案，还包括光照强度调整策略优化模块，所述光照强度调整策略优化模块根据光照强度的历史记录，优化光照强度的调整策略，以提高手术效果；光照强度调整策略优化公式：p＝p+α

11、*(i_current-i_target)^β，其中i_current是当前的光照强度，i_target是目标光照强度，α和β是调整策略的参数，需要根据历史数据进行学习优化。

12、作为本发明优选的技术方案，还包括光照强度安全范围监测模块，所述光照强度安全范围监测模块根据角膜生物力学参数和分析结果，设定光照强度的安全范围内；光照强度与安全范围的计算公式：i<＝i_max，其中i_max是允许的最大光照强度。

13、作为本发明优选的技术方案，还包括光照强度优化算法优化模块，所述光照强度优化算法优化模块根据光照强度的历史记录和分析结果，不断优化光照强度优化算法；光照强度与角膜生物力学参数优化算法的计算公式：p＝p+α*(i_current-i_target)^β*x，其中x是自变量。

14、作为本发明优选的技术方案，还包括光照强度与角膜生物力学参数关系计算模块，所述光照强度与角膜生物力学参数关系计算模块用于计算光照强度与角膜生物力学参数关系曲线图，光照强度与角膜生物力学参数关系图的计算公式：i＝k*(1/εk*t)^α*x，其中x是自变量。

15、作为本发明优选的技术方案，还包括光照强度与角膜生物力学参数关系模型验证模块，所述光照强度与角膜生物力学参数关系模型验证模块光照强度与角膜生物力学参数关系模型的验证公式：r^2>＝0.9，其中r^2是模型的决定系数。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果：通过获取患者的角膜生物力学参数，根据患者的角膜生物力学参数，设定uva光源的输出功率和光斑大小；使用光照强度传感器实时监测uva光源的光照强度，并根据监测结果调整uva光源的输出功率和光斑大小，以保持光照强度在最佳范围内；通过调整uva光源的输出功率和光斑大小，实现对角膜交联过程中光照强度的精确控制，提高角膜交联术的效果和安全性。

17、通过光照强度监测模块实时监测uva光源的光照强度，并将监测结果传输给光照强度调整模块。通过光照强度调整模块根据光照强度监测模块的反馈，调整uva光源的输出功率和光斑大小，以保持光照强度在最佳范围内。通过角膜生物力学参数分析与优化模块根据获取的角膜生物力学参数，设定uva光源的输出功率和光斑大小，并实时调整和优化。通过光照强度阈值设定模块根据角膜生物力学参数和分析结果，设定光照强度的阈值，以确保光照强度在安全范围内。