CN100579444C - 四点视野检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测眼睛的仪器，具体是一种便携式、可对人群进行青光眼快速筛查的四点视野检测装置及检测方法。解决现有半球形视野计体积大、检测时间长，新型倍频视野计昂贵的问题。其技术方案包括有：平面视野屏；一端封装视野屏，另端具有注视孔的暗箱；安装于暗箱前面的下颌托架；注视孔与视野屏中心的距离为330mm，视野屏中心设置一个中央发光二极管，在中央发光二极管为原点的直角坐标中，注视孔向内15°视角圆与±35°斜线的交点处设置四个周边发光二极管，视野屏四角各设置一个黄色背景灯，其检测控制电路由输出接于视野屏上各发光二极管，输入连接于应答键的单片机以串行通信接口与设有输入键盘、显示器、打印机的计算机连接构成。

Description

四点视野检测装置

技术领域

本发明涉及测试眼睛的设备或检查眼睛的仪器，具体是一种结构紧凑、便于携带、检测快捷、功能齐全，可对人群进行青光眼快速筛查的四点视野检测装置及检测方法。

背景技术

当注视眼(单眼或双眼)固视时所能看见的空间范围称为视野。视野缺损是由视觉传导通路损伤引起的，传导通路不同部位的损伤，会引发相应范围的视觉功能障碍。根据视野缺损的形态和范围能够帮助发现病变的种类和部位。在眼科视野学领域，研究最多的是青光眼视野改变。

青光眼是以视神经病变为特征的伴有进行性视野缺损的致盲性眼病。据统计，到2010年，全世界青光眼人数将达到6千万以上，到2020年增加到近8千万，中国位居第一。由此可见，青光眼已经成为严重威胁人类健康的疾病之一。特别是青光眼早期视野改变轻微，变化多端且捉摸不定。如最为常见的原发性开角型青光眼(POAG-Primary OpenAngle Glaucoma)，约有50％的患者在被诊断出时没有临床症状，只有在视野缺损严重时才有症状。因此，早期诊断是防治青光眼的关键，进行青光眼筛查非常必要。

临床上最常见的三种青光眼筛查方法有眼压测量法、检眼镜检查法、视野检查法。眼科专家用眼压测量法测得眼压(IOP-Intraocularpressure)超过正常界值(21mmHg)时，诊断为POAG的敏感度为47％，特异度为92％；用直接检眼镜对视盘进行检测时，敏感度达到59％，特异度为73％；视野计检查的敏感度和特异度都远远大于两者，特别是一些新型视野计，如倍频视野计等，敏感度及特异度达到90％以上，因此，其在青光眼早期发现中具有很大优势。而且，眼压高的患者不一定都是青光眼，也可能患有眼高压症，而检眼镜法无法对青光眼视盘损害程度分级。因此，视野检查法更适合青光眼的检查。

视野计种类很多，仅自动视野计就有数十种。其中以Humphrey和Octopus的各个型号在国内外各个医疗单位较为常用。国内近年来也研制并生产了计算机自动视野计，如北京市眼科研究所研制的HQDS型半球形电脑视野仪，天津医科大学的TBC型自动视野计。但这些视野计大多体积庞大、检测时间长、需专业人员操作。近年来，许多新型视野检查技术及算法的出现，如倍频视野检查、闪烁视野检查、SITA法及TOP法等，大大缩短了检测时间，简化了检测过程。但新型视野计价格昂贵，而且仍具有一定的局限性，需要不断的改进。因此，希望出现一种操作简单、便于携带、检测时间短、性价比高的视野计，以满足大规模青光眼筛查的需要。

发明内容

本发明为解决现有视野计存在的上述问题，研制并公开了一种四点视野检测装置及检测方法，其根据大量的临床经验，选择早期青光眼视野最易出现缺损的四点位置作为检测点，只检测这四点处的阈值，便可初步筛查青光眼，大大减少了检测时间，且操作简单，检测方法易于被受检者和检测者理解，便携式的外形结构设计，适合到乡村及偏远地区或对高危人群进行检测，为大规模青光眼筛查创造了条件。

四点视野检测装置是在特定四个位置上进行静态视野检查的一种仪器，即通过静态呈现亮度不同的光标，对四点处进行视觉阈值检测。四个位置为通过屏幕中心并与水平线成35°角的两条斜线与15°视角圆相交的四点(如图2所示)。因为根据文献记载，早期青光眼视野缺损易发生在Bjerrum(布耶鲁姆氏)区，我们又根据大量的临床经验，发现在这四点处最易出现暗点，因此通过检测这四个位置点的视觉阈值，可初步筛查青光眼。

为满足大规模筛查的需要，四点视野检测装置的结构设计需简单、可靠、携带方便。鉴于传统视野计的视野屏幕多为半球形，占用面积大，故本四点视野检测装置设计为矩形的平面视野屏，平面视野屏上打5个φ3mm的孔，将LED由屏幕背面嵌入，由于检测视野的视角圆仅为15°，检测位置在球形视野屏与平面视野屏上的距离很近，误差可以忽略不计。本四点视野检测装置暗箱制作为可伸缩型，展开后从受检眼角膜顶点到视野屏中心的距离为330mm，可折叠放置，以便于携带。

本四点视野检测装置结合蓝-黄视野检查方法，即检测光标设置为蓝色，亮度可变，背景光为4asb黄色。根据色觉原理及视神经传导方式，发现它能比白-白视野检查方法更为敏感的探测到早期青光眼视神经的损害。并且蓝-黄视野检查可以比SAP(标准自动视野检查)发现青光眼视野缺损早3-5年，检测出的视野缺损范围更大。

四点视野检测方法采用两种检测方法，一是阈上值四点视野快速筛查检测方法，流程图如图4所示，即中心点处LED为固视点，1、2、3、4处LED为检测点，(见图2)根据受检者年龄范围，以高于同年龄组正常人视野阈值4asb为检测亮度，四点处LED同时显示，若受检者四点处LED均能看见，筛查结果为正常，若有一个以上点处LED看不见，筛查结果为不正常；结果为不正常的受检者可使用第二种检测方法作进一步的检测，第二种检测方法即四点阈值检测方法。四点阈值检测方法以中央位置处LED为测试点，1、2、3、4处LED分别为四个固视点。当受检眼注视1处LED时，相当于以中央位置为固视点时检测点4的阈值。因此，测试点仅调节中央一个发光二级管亮度即可，可减小由于不同发光二极管性能差异造成的误差。四点阈值检测同样根据年龄相关阈上值，以年龄阈值增加4asb亮度为起始亮度，采用4-2dB阶梯法进行检测。受检者通过按键回答，如果未按键回答，该点以4dB步长增加亮度，回答后再以2dB减少亮度，直到看不见，最后看见的值为该点阈值。相反，如果已按键回答，该点以4dB步长减小亮度，看不见再以2dB增加亮度，直到看见。四点视野阈值检测方法流程图如图5所示。

根据上述四点视野检测装置及检测方法的原理论述，本发明四点视野检测装置的技术方案包括有：视野屏；一端封装视野屏，另一端具有注视孔的暗箱；安装于暗箱的前面，托放被检者下颌的下颌托架，上述视野屏是一个矩形平板，注视孔与视野屏中心的距离为330mm，视野屏中心设置一个中央发光二极管，在中央发光二极管为原点的直角坐标中，注视孔向内15°视角圆与±35°斜线的交点处设置四个周边发光二极管，视野屏四角各设置一个黄色发光二极管作为背景灯，其检测控制电路由输出接于视野屏上各发光二极管，控制其发光时间及长短，输入连接于应答键，接收受检者应答信号的单片机以串行通信接口与设有输入键盘、显示器、打印机的计算机连接构成。

上述暗箱由多节具有内外勾边的可伸缩的箱体构成。

上述暗箱前面设计有盒盖，盒盖以下框边安装的铰链，上框边安装的碰锁罩接于暗箱前面一节的周边上。

上述盒盖的两个侧边框中央，设计有与其边框平行的通槽，通槽中以左右旋紧钮可上下滑动定位的安装下颌托架轴与下颌托架。

上述下颌托架注塑为锐角楔形体，其厚端设计有一个通孔，安装时穿接于下颌托架轴上，使用时使下颌托架的锐角楔形体旋转置于水平方向，不用时旋转置于垂直方向藏于盒盖内。

上述暗箱的前一节下边框外两侧设计有两边具有同向直角折边及中间通槽的突板，暗箱的匚形前支架以两端轴孔及铆轴安装于上述突板通槽上。

上述暗箱后面一节以下框边安装的铰链，上框边安装的碰锁连接有电器安装盒，盒中以绝缘螺柱安装单片机及通信接口的电路板，安装盒下边框外面两侧设计有两边具有同向直角折边及中间通槽的突板，暗箱的匚形后支架以其两端部轴孔及铆轴安装于上述突板通槽上。

在快速筛查检测时上述视野屏上中央发光二极管作为固视点选用白色，周边发光二极管作为检测点选用蓝色；在四点阈值检测时其视野屏上中央发光二极管作为检测点选用蓝色，周边发光二极管作为固视点选用白色。

基于上述本发明检测装置的四点视野检测方法的四点视野快速筛查检测方法包括有：收到计算机的眼别、检测点初始亮度命令与否的判断阶段；判断结果如果否，则返回开始点，如果是，则进行中央固视点灯亮；四个检测点灯同时点亮2s阶段；接下去是被检者是否按下按键判断阶段；判断结果如是，则被检者视野正常，如否，被检者视野则不正常。

基于上述本发明装置的四点视野检测方法，其四点视野阈值检测方法包括有：收到计算机如眼别、检测点初始亮度命令与否的判断阶段；判断结果如果否，则返回开始点，如果是，则进入使第一固视点灯闪烁向被检者提示2次，中心检测点灯亮2s阶段；接着是判断被检者按键是否按下阶段；如果是，则进行第1分支程序，如果否，则进行第2分支程序。第1分支程序开始，先判断中央检测点亮度是否最小阶段，如是最小，则说明操作或机器出错，如否，则将中央检测点灯的亮度降4db；并进行被检者是否将按键按下判断阶段；如是，继续返回判断亮度是否最小阶段，如否，则将中央检测点亮度增加2db阶段；并继续判断被检者按键是否按下阶段；如否，继续亮度增加2db阶段，如是，则返回此时亮度值，接下去准备作第二固视点阈值检测。第二分支程序即判断中央检测点灯的亮度是否最大阶段；如是，则说明此点为绝对暗点，如果否，则将使中央检测点灯的亮度增加4db阶段，并再判断被检者是否将按键按下，如否，继续返回判断中央检测点灯的亮度是否最大阶段，如是，则进行将亮度减少2db阶段；并继续判断被检者按键是否按下阶段；如是，则进行继续将中央检测点灯的亮度减少2db阶段，如否，则返回此时亮度值，接下去准备作第二固视点阈值检测。

优点及积极效果：A.根据大量的临床经验，选择最易出现缺损的四点作为检测点，并使用现代电子计算机技术编程控制，所以，操作简单、大大减少了检测时间，适合大规模青光眼筛查。B.本发明使下颌托架、暗箱合为一体、视野屏作成矩形平板，暗箱采用可伸缩箱体，所以机体紧凑、便于携带。C.视野屏改为平板，上面固视灯、检测灯减为五个，所以降低了加工及元件成本、使性价比增高。D.其操作简单，检测方法易于被受检者和检测者接受，便携式的外形结构设计，适合到乡村及偏远地区或对高危人群进行筛查，为大规模青光眼筛查创造了条件。

附图说明

图1为本发明四点视野检测装置结构分解剖视图；

图2为本发明四点视野检测装置的平面视野屏中央及周边发光二极管安装位置图；

图3为本发明四点视野检测装置的检测控制电路框图；

图4为本发明四点视野检测方法之快速筛查检测方法流程图；

图5为本发明四点视野检测方法之四点阈值检测方法流程图；

图6为本发明四点视野装置操作流程图；

图7为本发明四点视野装置的前、后支架结构图。

各图中主要标记说明

1-视野屏        2-暗箱

3-碰锁          4-注视孔

5-通槽          6-下颌托架

7-软垫          8-旋紧钮

9-前支架        10-周边发光二极管

11-黄色背景灯   12-中央发光二极管(中心点)

13-电路板       14-铰链

15-后支架       16-安装盒

17-碰锁         18-铆轴、轴孔

19-直角折边     20-中间通槽

                LED-发光二极管

具体实施方式

为进一步说明本发明的内容、技术方案、特点及功效，再举以下实例并结合附图说明于下：如图1-7所示，本发明的技术方案包括有：视野屏1；一端封装视野屏，另一端具有注视孔4的暗箱2；安装于暗箱的前面，托放被检者下颌的下颌托架6，上述视野屏是一个矩形平板，注视孔与视野屏中心的距离为330mm，视野屏中心设置一个中央发光二极管12，在中央发光二极管为原点的直角坐标中，注视孔向内15°视角圆与±35°斜线的交点处设置四个周边发光二极管10，视野屏四角各设置一个黄色背景灯11，(如图1示)其检测控制电路由输出接于四点视野屏上各发光二极管，输入连接于应答键的单片机以串行通信接口与设有输入键盘、显示器、打印机的计算机连接构成(如图3示)。

上述暗箱2由多节具有内外勾边的可伸缩的箱体连成。

上述暗箱前面设计有盒盖，盒盖以下框边安装的铰链，上框边安装的碰锁3罩接于暗箱前面一节的周边上。

上述盒盖的两个侧边框中央，设计有与其边框平行的通槽5，通槽中以左右旋紧钮8可上下滑动定位的安装下颌托架轴与粘有软垫7的下颌托架6。

上述下颌托架6注塑为锐角楔形体，其厚端设计有一个通孔，安装时穿接于下颌托架轴上，使用时使下颌托架的锐角楔形体旋转置于水平方向，不用时旋转置于垂直方向藏于盒盖内。

上述暗箱2的前一节下边框外两侧设计有两边具有同向直角折边19及中间通槽20的突板，暗箱的匚形前支架9以两端轴孔及铆轴18安装于上述突板中间通槽20上。

上述暗箱2后面一节以下框上安装的铰链14，上框安装的碰锁17连接有电器安装盒16，盒中以绝缘螺柱安装单片机及通信接口的电路板13，安装盒下边框外面两侧设计有两边具有同向直角折边19及中间通槽20的突板，暗箱的匚形后支架15以端部轴孔及铆轴18安装于上述突板中间通槽20上。

在快速筛查检测时上述四点视野屏1上中央发光二极管12作为固视点选用白色，周边发光二极管10作为检测点选用蓝色；在四点阈值检测时其视野屏上中央发光二极管12作为检测点选用蓝色，周边发光二极管10作为固视点选用白色。

基于上述本发明装置的四点视野检测方法的四点视野快速筛查检测方法包括有：收到计算机的眼别、检测点初始亮度命令与否的判断阶段；判断结果如果否，则返回开始点，如果是，则进行中央固视点灯亮；四个检测点灯同时点亮2s阶段；接下去是被检者是否按下按键判断阶段；判断结果如是，则被检者视野正常，如否，被检者视野则不正常。

基于上述本发明装置的四点视野检测方法，其四点阈值检测方法包括有：收到计算机如眼别、检测点初始亮度命令与否的判断阶段；判断结果如果否则返回开始点，如果是，则进入使第一固视点灯闪烁向被检者提示2次，中心检测点灯亮2s阶段；接着是判断被检者按键是否按下阶段；如果是，则进行第1分支程序，如果否，则进行第2分支程序。第1分支程序开始，先判断中央检测点亮度是否最小阶段，如是最小，则说明操作或机器出错，如否，则将中央检测点灯的亮度降4db；并进行被检者是否将按键按下判断阶段；如是，继续返回判断亮度是否最小阶段，如否，则将中央检测点亮度增加2db阶段；并继续判断被检者按键是否按下阶段；如否，继续亮度增加2db阶段，如是，则返回此时亮度值阶段，接下去准备作第二固视点阈值检测。第二分支程序即判断中央检测点灯的亮度是否最大阶段；如是，则说明此点为绝对暗点，如果否，则将使中央检测点灯的亮度增加4db阶段，并再判断被检者是否将按键按下，如否，继续返回判断中央检测点灯的亮度是否最大阶段，如是，则进行将亮度减少2db阶段；并继续判断被检者按键是否按下阶段；如是，则进行继续将中央检测点灯的亮度减少2db阶段，如否，则返回此时亮度值，接下去准备作第二固视点阈值检测。

使用本发明四点视野检测装置的操作方法如图6所示：操作程序如下依次为；登陆四点视野检测装置，输入受检者信息(计算机键盘输入姓名、年龄、病历号、病史等)，保存输入信息(计算机对输入受检者信息进行保存和整理同时显示相关内容)，开始检测，选择年龄范围(计算机根据年龄自动设置检测点的初始亮度)，选择眼别，选择检测程序，(计算机将初始亮度、眼别信号通过串行接口传给单片机，单片机开始控制四点视野屏上的发光二极管发光亮度和检测程序)。如选择快速筛查检测方法，则中央发光二极管点亮2S后，四个检测二极管以初始亮度同时点亮2S，在2S内单片机程序不停的查询应答键是否按下，根据受检者按键是否按下显示器显示受检者眼睛属于正常或不正常。如选择四点阈值检测方法，第一固视点闪烁两次，在2s内，单片机程序不停查询应答键是否按下，并根据按键反应改变下一次检测点的显示亮度，根据4-2dB阶梯法检测，直到这一点检测结束，第一固视点和检测点熄灭1s，第二固视点开始闪烁，继续检测，直到4个固视点均检测后结束。显示器显示检测图形及结果，保存检测图形，输入诊断结果、保存，进入受检者信息管理，添加视野检测图，打印检测报告。检测点的发光亮度由单片机定时/计数器T0、T1运用PWM(脉宽调制)技术软件编程实现，各级亮度由国家认定的亮度计测试校准。检测过程中，发光二极管的亮灭显示、应答键的反应、检测点的最终亮度值都通过串行接口电路由单片机传递给计算机，计算机模拟四点视野屏绘制出视野图，实时显示发光二极管的显示情况及四点检测阈值。快速筛查程序中，显示器最后显示“筛查正常”或“筛查不正常”，四点检测程序中，显示器最终在四点位置显示灰度图和亮度对应分贝值。医生根据此视野图输入诊断结果，并把图形和结果保存在病人数据库中，如需打印，可输出包括受检者个人基本信息、视野图和诊断结果的检测报告。

本发明硬件设计：

四点视野装置通过上位机和下位机，实现对整个系统的控制。上位机采用计算机，实现数据处理和显示功能，并对下位机进行控制。下位机采用AT89S52单片机，本发明以AT89S52为程序控制芯片，实现LED亮度控制及数据串行传输的功能。

亮度控制电路：

本发明亮度控制电路根据两种检测程序分别控制两组不同的LED。快速筛查检测方法选用一个白色LED嵌入视野屏中央作为中心固视点，亮度不变，四个蓝色LED嵌入视野屏四个检测点位置，根据不同的年龄范围，设置六档亮度；在四点阈值检测方法中，中心检测点选用蓝色LED，设置40档亮度范围。四个固视点为亮度不变的白色LED。根据不同的程序，单片机通过输出口分别对五个LED进行不同的亮度控制。

本发明串行传输电路：通信接口电路是上位机和下位机之间信息传递的枢纽，一切数据的传输由它完成。上位机直接利用它的RS-232串行口，为此，采用了RS-232串行通信来接收或上传数据和指令。但RS-232信号的电平和单片机串口信号的电平不一致，必须进行二者之间的电平转换。在此电路中，采用MAX232实现TTL逻辑电平和RS-232电平之间的相互转换。

本发明软件设计：上位机软件采用Visual Basic 6.0制作，下位机程序采用C语言进行开发。

上位机软件：上位机通过Visual Basic 6.0(VB6.0)软件实现界面显示、数据传输、数据库管理及打印功能。整个系统操作简便、界面友好、功能齐全。VB6.0通过串行端口控件Mscomm，实现与单片机的串行通讯。该控件屏蔽了通信过程中的底层操作，程序员应用时只需设置、监视Mscomm控件的属性和事件即可完成对串行口的初始化和数据的输入、输出工作。此系统设置波特率为9600bps，无校验位，8位数据位，1位停止位。同时利用VB6.0提供的数据库绑定控件，创建以Access数据库为后台的数据库管理应用程序，实现对病人信息及检测数据的存储、修改、查询等功能。

下位机程序：单片机编程选择C语言，可读性和可移植性强，而且易于调试和维护，已经成为目前单片机语言中最流行的编程语言。单片机主要利用软件实现对检测LED的亮度调节。具体采用脉宽调制技术，即在一定频率的方波中，调整高电平和低电平的占空比。例如用低电平点亮一个LED灯，假设把一个周期分为10个时间等份，如果方波中的高低电平占空比是9∶1，这时就是一个比较暗的亮度，如果占空比是5∶5，就是一个中间亮度，如果高低电平占空比是1∶9，这时就是一个比较亮的亮度。电路通过定时器0和定时器1设置方波频率以及占空比，LED亮度按要求分档。定时器2做波特率发生器，实现串行通信功能。

Claims (7)

1.一种四点视野检测装置，包括有：视野屏；一端封装视野屏，另一端具有注视孔的暗箱；安装于暗箱的前面，托放被检者下颌的下颌托架，其特征是：上述暗箱由多节具有内外勾边的可伸缩的箱体构成，视野屏是一个矩形平板，注视孔与视野屏中心的距离为330mm，视野屏中心设置一个中央发光二极管，在中央发光二极管为原点的直角坐标中，通过原点与水平线成±35°的两条斜线和注视孔向内15°视角圆的交点处设置四个周边发光二极管，视野屏四角各设置一个黄色背景灯，上述四点视野检测装置的检测控制电路由输出接于视野屏上各发光二极管、输入连接于应答键的单片机以串行通信接口与设有输入键盘、显示器、打印机的计算机连接构成。

2.根据权利要求1所述的四点视野检测装置，其特征是：上述暗箱前面设计有盒盖，盒盖以下框边安装的铰链、上框边安装的碰锁罩接于暗箱前面一节的周边上。

3.根据权利要求2所述的四点视野检测装置，其特征是：上述盒盖的两个侧边框中央，设计有与盒盖侧边框平行的通槽，通槽中以左右旋紧钮可上下滑动定位的安装下颌托架轴与下颌托架。

4.根据权利要求3所述的四点视野检测装置，其特征是：上述下颌托架注塑为锐角楔形体，其厚端设计有一个通孔，安装时穿接于下颌托架轴上，使用时使下颌托架的锐角楔形体旋转置于水平方向，不用时旋转置于垂直方向藏于盒盖内。

5.根据权利要求2所述的四点视野检测装置，其特征是：上述暗箱的前面一节下边框外两侧设计有两边具有同向直角折边及中间通槽的突板，暗箱的匚形前支架以两端轴孔及铆轴安装于上述突板的中间通槽上。

6.根据权利要求1所述的四点视野检测装置，其特征是：上述暗箱的后面一节以下框边安装的铰链、上框边安装的碰锁连接有电器安装盒，盒中以绝缘螺柱安装单片机及串行通信接口的电路板，安装盒下边框外面两侧设计有两边具有同向直角折边及中间通槽的突板，暗箱的匚形后支架以其两端部轴孔及铆轴安装于上述突板的中间通槽上。

7.根据权利要求1所述的四点视野检测装置，其特征是：在快速筛查检测时其视野屏上中央发光二极管作为固视点选用白色，周边发光二极管作为检测点选用蓝色；在四点阈值检测时其视野屏上中央发光二极管作为检测点选用蓝色，周边发光二极管作为固视点选用白色，使用四个黄色LED做背景灯。

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