CN110755029A - 一种防抖手持式oct探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及眼底光学相干断层扫描成像技术领域，具体涉及一种防抖手持式OCT探头。包括：光路模块，设有壳体、设于所述壳体内的成像光路和照明光路；固定支架，用于安装所述光路模块；稳定器，设有用于装配所述固定支架的支撑托板。上述技术方案中，将所述光路模块与所述稳定器相结合，通过所述稳定器消除光路模块在数据采集过程中的人为抖动产生的图像运动伪影偏差。

Description

一种防抖手持式OCT探头

技术领域

本发明涉及眼底光学相干断层扫描成像技术领域，具体涉及一种防抖手持式OCT探头。

背景技术

光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT）是一种低损、高分辨、非侵入性成像方式。它是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。可用于获取人体眼科方面高分辨率的图像，已广泛应用于眼科的诊断及各种疾病的治疗，诸如视网膜血管性疾病、青光眼、特发性黄斑中心凹旁毛细血管扩张症、糖尿病视网膜病变、脉络膜新生血管及视神经炎等多种眼科疾病。

然而，大多数商业化眼科OCT设备都是体积庞大、且以固定安装在桌面上的形式来进行数据采集，这就需要患者或者研究对象端坐在机器设备前，保持眼睛睁开数分钟才能完成图形的采集。这对于麻醉、卧床重症患者、婴幼儿、视网膜病变早产儿等特殊人群患者进行数据采集显得尤为困难。

为了提高OCT系统的可操作性和应用范围，近年来以商业化产品的形式开发了各种手持式OCT探头，用于研究和临床应用（例如，授权公告号CN202699100U、授权公告日2013年1月30日的实用新型专利所公开的一种手持OCT探头和OCT测量系统）。大都数手持式探头选择用手握的方式，运用手臂进行机械的调整找正，由于人体本身存在不可控的因素，数据采集者在操作过程中存在一定的抖动或者诸如婴幼儿无法让其一直保持很好的静止状态，数据采集信号变得模糊或者难以采集以及容易产生图像运动伪影等成像问题。

发明内容

本发明针对现有的OCT探头无法有效解决数据采集过程中手部抖动以及只能依靠手臂进行机械调整找正对焦，无法有效消除数据采集过程中的抖动、运动伪影等缺点和不足之处，提出了一种防抖手持式OCT探头，其特征在于，包括：

光路模块，包括壳体、设于所述壳体内的成像光路和照明光路；

固定支架，用于安装所述光路模块；

稳定器，设有用于装配所述固定支架的支撑托板。

上述技术方案中，将所述光路模块与所述稳定器相结合，通过所述稳定器消除光路模块在数据采集过程中的人为抖动产生的图像运动伪影偏差。

作为优选，所述稳定器还包括控制器、俯仰轴、横滚轴、航向轴；所述控制器控制所述航向轴用于带动所述支撑托板在第一平面转动，控制所述俯仰轴用于带动所述支撑托板在第二平面转动，控制所述横滚轴用于带动所述支撑托板在第三平面转动；所述第一平面、所述第二平面、所述第三平面两两垂直。所述控制器协调所述俯仰轴、所述横滚轴和所述航向轴保持所述支撑托板的稳定。

作为优选，所述稳定器还包括用于检测位置偏差的陀螺仪；所述控制器根据所述陀螺仪检测到的位置偏差控制所述俯仰轴、所述横滚轴、所述航向轴进行反向位置补偿。

作为优选，所述照明光路包括照明光源、接目透镜、分光器和显示屏；所述照明光源朝向测试位置发出的照射光在测试位置被反射后经所述接目透镜透过分光器照射到所述显示屏。所述显示屏可以显示静态或动态画面，用于在采集数据时吸引被测用户的注意力，方便被测目标的找正对焦。

作为优选，所述成像光路包括激光准直器、可调焦透镜、扫描振镜、透镜、所述分光器、所述接目透镜；所述激光准直器发出的成像光并经所述可调焦透镜调焦处理后进入所述扫描振镜，被所述扫描振镜反射至所述透镜射出到所述分光器，经所述分光器反射后穿过所述接目透镜进入到所述测试位置。

作为优选，所述透镜和所述接目透镜为消色差双胶合透镜。

作为优选，所述分光器为短波通二向色镜。

作为优选，所述调焦透镜的焦距调节范围在-77mm至+77mm之间。

作为优选，还包括安装于所述测试位置处的虹膜相机以及与所述虹膜相机通讯连接的虹膜相机控制面板。

作为优选，所述稳定器与所述虹膜相机控制面板通讯连接；所述稳定器追踪所述虹膜控制面板锁定的追踪对象。使得探头能够随着眼球的运动自动进行追踪调节，可以解决常规设备中由于被测对象的不断晃动带来的难以对焦，获取图像困难的问题。

本发明具有下述有益效果：

1、本发明所使用的光路模块与稳定器相结合，稳定器具备自动反向补偿功能，可消除数据采集过程中各种大小的抖动情况，具备自动平衡防抖的功能，消除数据采集过程中的人为抖动产生的图像运动伪影偏差。

2、本发明所使用的虹膜相机与稳定器相结合，具备自动跟踪跟随功能，探头能够随着眼球的运动自动进行追踪调节，可以解决常规设备中由于被测对象的不断晃动带来的难以对焦，获取图像困难的问题。

3、本发明的手持式设计确保使用该探头的设备不受场地限制，具有良好的环境适应性。

4、本发明采用显示屏可显示不同静态标识物或小物体动态画面，图像灵活多变，满足不同类型的被测对象患者的需求。

附图说明

图1为本发明防抖手持式OCT探头的成像系统示意图；

图2为本发明所使用的防抖稳定器结构示意图；

图3为本发明防抖手持式OCT探头设计实施例的侧视图。

具体实施方式

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。除非另外定义，否则本文使用的所有术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，常用术语应该被解释为具有与其在相关领域和本公开内容中的含义一致的含义。本公开将被认为是本发明的示例，并且不旨在将本发明限制到特定实施例。

如图1、图2 和图3，为本发明的一种防抖手持式OCT探头实施例的结构示意图。包括光路模块100和稳定器200，光路模块100包括一壳体110，整个光路所涉及的光学器件均固定在壳体110内。壳体110通过固定支架301安装到稳定器200上。本实施例的探头设备易于组装和拆卸，结构较紧凑，便于携带。

光路模块100内的光学器件包括激光准直器101、可调焦透镜102、扫描振镜103、透镜104、分光器105、显示屏106、接目透镜107、照明光源108、虹膜相机109，这些光学器件用于形成成像光路和照明光路。稳定器200包括控制模块、虹膜相机109以及虹膜相机控制面板302。

照明光源108采用LED白光源，从侧面照射到被测用户的眼球，经瞳孔进入眼底形成反射光。

可调焦透镜102采用电子可调焦透镜，在通电后能快速从凹面变为凸面，其焦距调节范围在-77mm至77mm之间。

扫描振镜103为二维机械扫描振镜。

接目透镜107为焦距30的消色双胶合透镜，透镜104为焦距50的消色差双胶合透镜。

分光器105采用二色镜，例如短波通二向色镜，截止波长为650nm。波长在650nm以上的光95%以上能够进行反射，波长在650nm以下的光95%以上能够透过。

显示屏106为微型电子显示屏，可显示不同静态标识物或小物体动态画面。在探头进行数据采集时，能够根据需要播放画面以吸引被测用户的注意力，方便在测试时的找正对焦。

虹膜相机109，用于实时显示对焦物体图像以自动跟踪跟随运动物体。虹膜相机109通过数据线与所述虹膜相机控制面板302连接，使得虹膜相机控制面板302的位置移动不对虹膜相机109的运动产生影响。

壳体110采用3D打印，各光学器件装配固定在壳体110内，壳体110上带有安装孔，可用于安装在稳定器200的支撑托板202上。

如图1所示为发明防抖手持式OCT探头的成像系统示意图：

照明光路包括照明光源108、接目透镜107、分光器105和显示屏106，照明光源108朝向测试位置发出的照射光在测试位置被反射后经接目透镜107透过分光器105照射到显示屏106。具体在本实施例中，照明光源108朝向测试位置发出的白光照射在被测者眼球E表面上产生反射光，反射光经过接目透镜107，经放大后进入分光器105，分光器105能对白光全透过，光线照射到显示屏106上。

成像光路包括激光准直器101、可调焦透镜102、扫描振镜103、透镜104、分光器105、接目透镜107。激光准直器101发出的成像光经可调焦透镜102调焦处理后进入扫描振镜103，被扫描振镜103反射至透镜104射出到分光器105，经分光器105反射后穿过接目透镜107进入到测试位置。本实施例中，成像光路采用波长为800~850nm的红外光。红外光由激光准直器101准直矫正后通过可调焦透镜102，可调焦透镜102根据实际需要调节不同的焦距，调焦处理后的红外光束经过扫描振镜103反射后进入透镜104，光束经过分光器105，分光器（二向色镜）能对波长为800~850 nm的红外光进行全反射，全反射至接目透镜107之后光束穿过接目透镜107，进入位于测试位置的被测者眼球E。

如图2所示，为本发明所使用的稳定器示意图。本实施例的稳定器200具备自动防抖功能。包括摇杆201、支撑托板202、绕Y轴旋转的俯仰轴203、绕X轴旋转的横滚轴204、绕Z轴旋转的航向轴205、控制器（图中未示出）、陀螺仪（图中未示出）。稳定器的横滚轴204、俯仰轴203和航向轴205内部均有一个电机，分别对应控制XYZ三个方向上的运动。探头采集数据过程手抖动或者被测者晃动导致空间位置发生变化时，三个电机能够进行反向位置补偿，纠正画面倾斜，减小和过滤采集过程中的抖动问题，辅助器件拍摄出稳定影像的工具。控制器分别与三个电机电连接，使得控制器可以控制航向轴用于带动支撑托板在第一平面转动（即绕直角坐标系的Z轴旋转），控制俯仰轴用于带动所述支撑托板在第二平面转动（即绕直角坐标系的Y轴旋转），控制所述横滚轴用于带动所述支撑托板在第三平面转动（即绕直角坐标系的X轴旋转）。

如图3所示，为本发明的一种防抖手持式OCT探头结构示意图。该探头设计由光路模块100、稳定器200、固定支架301及与虹膜相机109相连的虹膜相机控制面板302组成。具体的工作过程如下：

将光路模块100安装在固定支架301上，固定支架301装配在所述稳定器200的支撑托板202上，并调节好平衡性。将虹膜控制面板302通过蓝牙连接稳定器200，接目透镜107前的画面可通过安装在测试位置的虹膜相机109传输至虹膜相机控制面板302上，稳定器200上的摇杆201调节安装在支撑托板202上的光路模块100在各个方向上的转动。

手握住连接好的稳定器200，调节稳定器的摇杆201，将接目透镜107正对被检测者眼球M。数据采集过程中，稳定器200的三个电机带动平衡轴（即俯仰轴、横滚轴和航向轴）增稳，带动光路模块100对被测目标进行数据获取，消除操作者手抖带来的不稳定性。

在连接好的稳定器200的虹膜相机控制面板302屏幕上框选抓取被测者眼球M以锁定追踪对象。稳定器200根据所取得参照物自动跟踪跟随物体的运动，使得稳定器能够追踪虹膜控制面板302锁定的追踪对象。被测者眼球M左右运动或者头部晃动，探头及虹膜相机109自动跟踪跟随一起运动，随后可根据需要完成不同需求的数据采集。

虽然描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种防抖手持式OCT探头，其特征在于，包括：

光路模块，包括壳体、设于所述壳体内的成像光路和照明光路；

固定支架，用于安装所述光路模块；

稳定器，设有用于装配所述固定支架的支撑托板。

2.根据权利要求1所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述稳定器还包括控制器、俯仰轴、横滚轴、航向轴；

所述控制器控制所述航向轴用于带动所述支撑托板在第一平面转动，控制所述俯仰轴用于带动所述支撑托板在第二平面转动，控制所述横滚轴用于带动所述支撑托板在第三平面转动；

所述第一平面、所述第二平面、所述第三平面两两垂直。

3.根据权利要求2所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述稳定器还包括用于检测位置偏差的陀螺仪；

所述控制器根据所述陀螺仪检测到的位置偏差控制所述俯仰轴、所述横滚轴、所述航向轴进行反向位置补偿。

4.根据权利要求3所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述照明光路包括照明光源、接目透镜、分光器和显示屏；

所述照明光源朝向测试位置发出的照射光在测试位置被反射后经所述接目透镜透过分光器照射到所述显示屏。

5.根据权利要求4所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述成像光路包括激光准直器、可调焦透镜、扫描振镜、透镜、所述分光器、所述接目透镜；

所述激光准直器发出的成像光并经所述可调焦透镜调焦处理后进入所述扫描振镜，被所述扫描振镜反射至所述透镜射出到所述分光器，经所述分光器反射后穿过所述接目透镜进入到所述测试位置。

6.根据权利要求5所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述透镜和所述接目透镜为消色差双胶合透镜。

7.根据权利要求5所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述分光器为短波通二向色镜。

8.根据权利要求5所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述调焦透镜的焦距调节范围在-77至+77之间。

9.根据权利要求3所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

还包括安装于所述测试位置处的虹膜相机以及与所述虹膜相机通讯连接的虹膜相机控制面板。

10.根据权利要求3所述的一种防抖手持式OCT探头，其特征在于：

所述稳定器与所述虹膜相机控制面板通讯连接；

所述稳定器追踪所述虹膜控制面板锁定的追踪对象。

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