CH705167A1

CH705167A1 - Method and apparatus for measuring intraocular pressure.

Info

Publication number: CH705167A1
Application number: CH01021/11A
Authority: CH
Inventors: Francois Salchli; Tiago Novo; Fabio Verna
Original assignee: Haute Ecole D Ingenierie Et De Gestion Du Canton De Vaud Heig Vd
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-31
Also published as: WO2012171131A1

Abstract

L’invention a pour objet un dispositif de mesure de la pression intraoculaire d’un œil humain ou animal, comportant un résonateur (12) agencé pour faire vibrer le globe oculaire dont on veut mesurer la pression intraoculaire, un générateur (21) d’un faisceau laser à envoyer sur ledit globe oculaire et un interféromètre (15) pour créer un réseau d’interférences entre un demi-faisceau laser (17) émis par le générateur (21) et un demi-faisceau laser (16) réfléchi par ledit globe oculaire et des moyens pour interpréter lesdites interférences pour en déduire la pression intraoculaire dudit globe oculaire. Le procédé de mesure consiste à analyser ledit réseau d’interférences dues au déphasage entre les deux demi-faisceaux (16, 17) et à déduire les modes de vibrations du globe oculaire qui dépendent de la pression intraoculaire, par le traitement du signal correspondant à ces interférences.The subject of the invention is a device for measuring the intraocular pressure of a human or animal eye, comprising a resonator (12) arranged to vibrate the ocular globe whose intraocular pressure is to be measured, a generator (21) for a laser beam for sending onto said eyeball and an interferometer (15) for creating an interference network between a half-laser beam (17) emitted by the generator (21) and a half-laser beam (16) reflected by said eyeball and means for interpreting said interferences to deduce the intraocular pressure of said eyeball. The measuring method consists in analyzing said network of interferences due to the phase shift between the two half-beams (16, 17) and in deducing the modes of oscillation of the eyeball which depend on the intraocular pressure, by the processing of the signal corresponding to these interferences.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne un procédé de mesure de la pression intraoculaire, sans contact avec le globe oculaire. The present invention relates to a method of measuring intraocular pressure, without contact with the eyeball.

[0002] Elle a également pour objet un dispositif de mesure de la pression intraoculaire, sans contact avec le globe oculaire pour la mise en œuvre du procédé ci-dessus. It also relates to a device for measuring intraocular pressure, without contact with the eyeball for the implementation of the method above.

Technique antérieurePrior art

[0003] Les techniques antérieures consistent à mesurer la pression intraoculaire en appliquant directement sur sa surface, un capteur de pression qui effectue cette mesure. Cette opération est désagréable pour le patient parce que la surface du globe oculaire est extrêmement sensible de sorte que le patient réagit spontanément et de façon quasiment incontrôlable lors d’un contact direct avec un instrument. Ceci se traduit par des larmoiements et des clignotements de l’œil rendant la mesure encore plus délicate. La démarche est particulièrement difficile chez des enfants et notamment des enfants en bas âge. The prior art is to measure the intraocular pressure by applying directly to its surface, a pressure sensor that performs this measurement. This is uncomfortable for the patient because the surface of the eyeball is extremely sensitive so that the patient reacts spontaneously and almost uncontrollably in direct contact with an instrument. This results in tearing and blinking of the eye making the measurement even more delicate. The process is particularly difficult for children, especially young children.

Exposé de l’inventionPresentation of the invention

[0004] La présente invention vise à pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant une mesure indirecte, sans contact avec le globe oculaire, ce qui facilite l’opération d’un intervenant et évite les désagréments pour le patient. The present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art by proposing an indirect measurement, without contact with the eyeball, which facilitates the operation of a speaker and avoids inconvenience to the patient.

[0005] Dans ce but, le procédé tel que défini en préambule est caractérisé en ce que l’on met le globe oculaire en vibration au moyen d’un résonateur appliqué contre un élément osseux à proximité du globe oculaire, en ce que l’on envoie un faisceau laser à travers un interféromètre sur ledit globe oculaire, en ce que l’on génère un premier demi-faisceau projeté sur la surface du globe oculaire et un deuxième demi-faisceau qui sert de référence sur un miroir, en ce que l’on recombine lesdits deux demi-faisceaux pour générer un réseau d’interférences, en ce que l’on analyse ledit réseau d’interférences dues au déphasage entre les deux demi-faisceaux et en ce que l’on déduit les modes de vibrations du globe oculaire qui dépendent de la pression intraoculaire, par le traitement du signal correspondant audites interférences. For this purpose, the method as defined in the preamble is characterized in that the eyeball is vibrated by means of a resonator applied against a bone element near the eyeball, in that the a laser beam is sent through an interferometer on said eyeball, in that a first half-beam projected on the surface of the eyeball is generated and a second half-beam which serves as a reference on a mirror, in that said two half-beams are recombined to generate an interference network, in that said interference network is analyzed due to the phase difference between the two half-beams and in that the vibration modes are deduced. of the eyeball that depend on the intraocular pressure, by the treatment of the corresponding signal audites interference.

[0006] Selon un mode de réalisation préféré, l’on établit un spectre en fréquence du signal de réponse du globe oculaire et l’on mesure au moins une fréquence pour déduire la pression dudit globe oculaire selon des relations liant ce spectre à cette pression. According to a preferred embodiment, a frequency spectrum of the response signal of the eyeball is established and at least one frequency is measured to deduce the pressure of said eyeball according to relations linking this spectrum to this pressure. .

[0007] Ladite fréquence mesurée est avantageusement la fréquence de résonnance. [0007] Said measured frequency is advantageously the resonance frequency.

[0008] Ledit spectre en fréquence peut être le spectre en fréquence de la phase démodulée du signal de réponse du globe oculaire. [0008] Said frequency spectrum may be the frequency spectrum of the demodulated phase of the response signal of the eyeball.

[0009] Lesdites relations liant ladite fréquence de résonance à ladite pression intraoculaire sont avantageusement établies expérimentalement à partir de mesures faites sur des modèles simplifiés de l’œil. [0009] Said relations linking said resonant frequency to said intraocular pressure are advantageously established experimentally from measurements made on simplified models of the eye.

[0010] Ledit réseau d’interférences est avantageusement obtenu en faisant varier la fréquence d’excitation du globe oculaire. Said interference network is advantageously obtained by varying the excitation frequency of the eyeball.

[0011] Le dispositif pour la mise en œuvre du procédé est caractérisé en ce qu’il comporte un résonateur agencé pour faire vibrer le globe oculaire dont on veut mesurer la pression intraoculaire, un générateur d’un faisceau laser à envoyer sur ledit globe oculaire et un interféra m être pour créer un réseau d’interférences entre un demi-faisceau laser émis par le générateur et un demi-faisceau laser réfléchi par ledit globe oculaire et des moyens pour interpréter lesdites interférences pour en déduire la pression intraoculaire dudit globe oculaire. The device for implementing the method is characterized in that it comprises a resonator arranged to vibrate the eyeball which is to measure the intraocular pressure, a generator of a laser beam to be sent on said eyeball and interference to create an interference network between a half-laser beam emitted by the generator and a half-laser beam reflected by said eyeball and means for interpreting said interference to derive the intraocular pressure of said eyeball.

[0012] Ledit interféromètre est préférentiellement un interféromètre de Michelson. Said interferometer is preferably a Michelson interferometer.

[0013] Lesdits moyens pour interpréter lesdites interférences comportent avantageusement un dispositif optoélectronique équipé d’un photodétecteur agencé pour interpréter ces interférences en vue d’en déduire un spectre en fréquence du signal mesuré. [0013] Said means for interpreting said interferences advantageously comprise an optoelectronic device equipped with a photodetector arranged to interpret these interferences in order to deduce a frequency spectrum of the measured signal.

[0014] De façon préférentielle, il comporte une unité de contrôle et de mesures connecté d’une part connecté au résonateur pour activer ce dernier à la fréquence souhaitée et d’autre part au générateur pour commander l’émission du faisceau laser. Preferably, it comprises a control and measurement unit connected firstly connected to the resonator to activate the latter at the desired frequency and secondly to the generator to control the emission of the laser beam.

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

[0015] La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: <tb>la fig. 1<sep>représente une vue schématique illustrant les phases opératoires du procédé de l’invention, <tb>la fig. 2<sep>représente une vue du schéma de principe illustrant le dispositif qui permet de mettre en œuvre le procédé selon l’invention, et <tb>la fig. 3<sep>est une vue du spectre en fréquence du signal capté par un détecteur.The present invention and its advantages will appear better in the following description of an embodiment given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which: <tb> fig. 1 <sep> represents a schematic view illustrating the operating phases of the process of the invention, <tb> fig. 2 <sep> represents a view of the block diagram illustrating the device which makes it possible to implement the method according to the invention, and <tb> fig. 3 <sep> is a view of the frequency spectrum of the signal picked up by a detector.

Meilleures manières de réaliser l’inventionBest ways to achieve the invention

[0016] La fig. 1 représente un schéma de principe qui illustre les phases du procédé de l’invention. Ce procédé consiste tout d’abord à faire vibrer le globe oculaire 10 d’une personne ou d’un animal 11, à l’intérieur de son orbite au moyen d’un résonateur 12 qui est excité par un module 13 appelé unité de contrôle et de mesure. Le globe oculaire est équivalent à une masse suspendue à des ressorts et l’excitation provoquée par le résonateur engendre des vibrations de cette masse suspendue. Dans la pratique le résonateur est appliqué à une structure osseuse à proximité de l’œil, de telle manière que les vibrations engendrées soient communiquées par son support, c’est-dire l’orbite, au globe oculaire. FIG. 1 represents a block diagram which illustrates the phases of the method of the invention. This process consists firstly in vibrating the eyeball 10 of a person or an animal 11, inside its orbit by means of a resonator 12 which is excited by a module 13 called a control unit and measurement. The eyeball is equivalent to a mass suspended from springs and the excitation caused by the resonator generates vibrations of this suspended mass. In practice, the resonator is applied to a bone structure near the eye, so that the vibrations generated are communicated by its support, ie the orbit, to the eyeball.

[0017] Ce procédé consiste ensuite à envoyer un faisceau laser appelé faisceau incident 14 sur le globe oculaire 10 mis en vibration, ce faisceau incident étant émis par un interféromètre, par exemple un interféromètre de Michelson 15 ou similaire, et à capter le faisceau réfléchi 16 par un photo détecteur 17 pour établir le spectre en fréquence du signal de réponse de l’œil. La fréquence de résonance permet de déduire la pression intraoculaire grâce à des relations liant cette fréquence à la pression, ces relations étant établies à partir de mesures expérimentales et de modèles physiques simplifiés de l’œil. This method then consists in sending a laser beam called incident beam 14 to the eyeball 10 set in vibration, this incident beam being emitted by an interferometer, for example a Michelson interferometer 15 or the like, and to pick up the reflected beam. 16 by a detector photo 17 to establish the frequency spectrum of the response signal of the eye. The resonance frequency allows to deduce the intraocular pressure thanks to the relations linking this frequency to the pressure, these relations being established from experimental measurements and simplified physical models of the eye.

[0018] La fig. 2 illustre une forme de réalisation schématique d’un dispositif de mesure de la pression intraoculaire, sans contact avec le globe oculaire pour la mise en œuvre du procédé de l’invention tel que défini ci-dessus. Le dispositif 20 comporte un générateur 21 qui émet un faisceau laser 22 vers l’interféromètre, qui est dans ce cas un interféromètre de Michelson 15. L’interféromètre de Michelson 15 comporte un diviseur de faisceau 23 qui décompose le faisceau laser 22 en deux demi-faisceaux 22a et 22b. Le demi-faisceau 22a correspond au faisceau 14 mentionné ci-dessus et appelé faisceau incident dans la description du procédé en référence à la figure 1. Le demi-faisceau 22b est dévié sur un miroir plan à réflexion totale 24. Le faisceau incident 14 (demi-faisceau 22a) génère un faisceau 16 réfléchi par le globe oculaire 10 et qui est renvoyé sur le diviseur de faisceau 23. Ce diviseur de faisceau le réfléchit sous la forme d’un faisceau qui est porteur de données propres au globe oculaire, notamment en ce qui concerne la pression intraoculaire de ce dernier. Par ailleurs le demi-faisceau 22b réfléchi par le miroir 24 traverse le diviseur de faisceau sous la forme d’un faisceau 17 qui se combine au faisceau réfléchi 16 pour générer une figure d’interférences. FIG. 2 illustrates a schematic embodiment of a device for measuring the intraocular pressure, without contact with the eyeball for the implementation of the method of the invention as defined above. The device 20 comprises a generator 21 which emits a laser beam 22 towards the interferometer, which is in this case a Michelson interferometer 15. The Michelson interferometer 15 comprises a beam splitter 23 which breaks down the laser beam 22 in two half beams 22a and 22b. The half-beam 22a corresponds to the beam 14 mentioned above and called incident beam in the description of the method with reference to FIG. 1. The half-beam 22b is deflected on a total reflection plane mirror 24. The incident beam 14 (FIG. half-beam 22a) generates a beam 16 reflected by the eyeball 10 and which is returned to the beam splitter 23. This beam splitter reflects it in the form of a beam that carries eyeball-specific data, in particular as regards the intraocular pressure of the latter. Furthermore, the half-beam 22b reflected by the mirror 24 passes through the beam splitter in the form of a beam 17 which combines with the reflected beam 16 to generate an interference pattern.

[0019] Un dispositif optoélectronique 25 comportant un photodétecteur interprète ces interférences pour en déduire un spectre en fréquence du signal mesuré. Une unité de contrôle et de mesures 26 est d’une part connecté au résonateur 12 pour activer ce dernier à la fréquence souhaitée et d’autre part au générateur 21 pour commander l’émission du faisceau laser 22. An optoelectronic device 25 comprising a photodetector interprets these interferences to deduce a frequency spectrum of the measured signal. A control and measurement unit 26 is on the one hand connected to the resonator 12 to activate the latter at the desired frequency and on the other hand to the generator 21 to control the emission of the laser beam 22.

[0020] La fig. 3 représente ledit spectre. L’information recherchée, à savoir la pression intraoculaire est obtenue grâce à une interprétation de ce spectre. Le spectre peut être un spectre en fréquence du signal de réponse du globe oculaire, ou un spectre en fréquence de la phase démodulée du signal de réponse du globe oculaire. La fréquence mesurée peut être la fréquence de résonnance. Dans l’exemple représenté, la fréquence fondamentale F est l’harmonique de premier ordre telle que détectée par un algorithme de traitement du signal. Elle peut être utilisée pour atténuer les fréquences plus basses du signal lors de l’analyse. La fréquence dominante D est celle qui offre la meilleure réponse de la part de l’œil. Elle peut se distinguer de la vibration forcée de l’œil E par exemple si l’excitation forcée provoque d’autres modes vibratoires proches de la résonnance. Un filtre passe-haut numérique dont la fréquence de coupure a été déterminée expérimentalement a été appliqué pour permettre d’éliminer le bruit en basse fréquence. A partir du spectre de la fig. 3et grâce à un algorithme de traitement du signal, il est possible de déterminer la réponse de l’œil et la fréquence de résonance. La pression intraoculaire est définie grâce à des relations liant ces fréquences à la pression. On notera que ces relations sont établies à partir de mesures expérimentales et de modèles physiques simplifiés de l’œil humain ou animal. FIG. 3 represents said spectrum. The information sought, namely the intraocular pressure is obtained through an interpretation of this spectrum. The spectrum may be a frequency spectrum of the eyeball response signal, or a frequency spectrum of the demodulated phase of the eyeball response signal. The measured frequency may be the resonance frequency. In the example shown, the fundamental frequency F is the first order harmonic as detected by a signal processing algorithm. It can be used to attenuate the lower frequencies of the signal during the analysis. The dominant frequency D is the one that offers the best response from the eye. It can be distinguished from the forced vibration of the eye E for example if the forced excitation causes other vibratory modes close to the resonance. A digital high pass filter whose cutoff frequency has been determined experimentally has been applied to eliminate low frequency noise. From the spectrum of FIG. 3and through a signal processing algorithm, it is possible to determine the response of the eye and the resonant frequency. Intraocular pressure is defined by relationships between these frequencies and pressure. Note that these relationships are based on experimental measurements and simplified physical models of the human or animal eye.

[0021] La figure d’interférences fournit un signal analogique qui est numérisé et traité et la phase démodulée de ce signal permet de déduire les modes de vibrations du globe oculaire. La variation de la fréquence du résonateur permet d’obtenir une boucle de mesures correspondant à une réponse forcée de l’œil. La variation de la fréquence d’excitation du résonateur permet d’établir un diagramme de la représentation de la vibration correspondante du globe oculaire, ce diagramme pouvant être utilisé en vue de l’établissement d’un diagnostic. The interference pattern provides an analog signal which is digitized and processed and the demodulated phase of this signal allows to deduce the vibration modes of the eyeball. The variation of the frequency of the resonator makes it possible to obtain a loop of measurements corresponding to a forced response of the eye. The variation of the excitation frequency of the resonator makes it possible to establish a diagram of the representation of the corresponding vibration of the eyeball, this diagram being able to be used for the purpose of establishing a diagnosis.

Possibilités d’application industriellePossibilities of industrial application

[0022] Il ressort clairement de cette description que l’invention permet d’atteindre les buts fixés, à savoir déduire de mesures faites sans contact avec le globe oculaire, la pression intraoculaire de l’œil. L’instrumentation pourrait être différente, notamment d’autres types d’interféromètres pourraient être utilisés. It is clear from this description that the invention achieves the goals set, namely to infer measurements made without contact with the eyeball, intraocular pressure of the eye. The instrumentation could be different, especially other types of interferometers could be used.

[0023] Différentes variantes de réalisation pourraient être envisagées dans le cadre des caractéristiques de l’invention telles qu’identifiées par les revendications. Various alternative embodiments could be envisaged within the scope of the features of the invention as identified by the claims.

Claims

1. Method for measuring the intraocular pressure of an eye, without contact with the eyeball, characterized in that the eyeball is vibrated by means of a resonator applied against a bone element near the eyeball , in that a laser beam is sent through an interferometer on said eyeball, in that a first half-beam projected on the surface of the eyeball is generated and a second half-beam which serves as a reference on a mirror, in that said two half-beams are recombined to generate an interference network, in that said interference network is analyzed due to the phase shift between the two half-beams and in that the we deduce the modes of vibrations of the eyeball which depend on the intraocular pressure, by the treatment of the corresponding signal audites interferences.

2. Measuring method according to claim 1, characterized in that a frequency spectrum of the response signal of the eyeball is established and at least one frequency is measured to deduce the pressure of said eyeball according to relations linking this eyeball. spectrum at this pressure.

3. Measuring method according to claim 2, characterized in that said measured frequency is the resonance frequency.

4. Measuring method according to claim 2, characterized in that said frequency spectrum is the frequency spectrum of the demodulated phase of the response signal of the eyeball.

5. Measuring method according to any one of the preceding claims, characterized in that said relations linking said resonant frequency to said intraocular pressure are experimentally established from measurements made on simplified models of the eye.

6. Measuring method according to claim 1, characterized in that said interference network is obtained by varying the excitation frequency of the eyeball.

7. Device for measuring the intraocular pressure of an eye, without contact with the eyeball, for the implementation of the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a resonator (12) arranged for vibrating the eyeball (10) whose intraocular pressure is to be measured, a generator (21) of a laser beam to be sent on said eyeball and an interferometer (15) for creating an interference network between a half-beam laser (17) emitted by the generator (21) and a half-laser beam (16) reflected by said eyeball and means for interpreting said interference to derive the intraocular pressure of said eyeball.

8. Measuring device according to claim 7, characterized in that said interferometer is a Michelson interferometer.

9. Measuring device according to claim 7, characterized in that said means for interpreting said interferences comprise an optoelectronic device (25) equipped with a photodetector arranged to interpret these interferences in order to deduce therefrom a frequency spectrum of the measured signal. .

10. Measuring device according to claim 7, characterized in that it comprises a control unit and measurements (26) connected on the one hand to the resonator (12) to activate the latter at the desired frequency and secondly the generator (21) for controlling the emission of the laser beam (22).