CN101019759A - 一种动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种各种物种眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法。该方法采用移动式设计的OCT(光学相干断层扫描仪)，精确测量人眼和各种动物活体的眼轴长度以及各组织结构的厚度(包括前房深度、晶体厚度、玻璃体腔长度、视网膜等)。该移动式设计的OCT通过由计算机驱动控制或手动的步进电机移动OCT样品扫描探头，以OCT的B－SCAN(二维扫描)图确定被测组织结构的前后表面，步进电机在空气中的移动距离与各组织结构的折射率之比即为眼轴长度或组织结构的厚度。此外，该设计还配置一套眼扫描部位观察系统，通过视频输出设备可观察被测物体的扫描部位，以便快速找到被测的组织结构，避免长时间由于动物的呼吸等引起的眼轴偏位等的测量误差。

Description

一种动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法

技术领域

本发明涉及一种厚度的测量方法，具体是动物活体眼轴长及各组织结构厚度的测量方法，该方法能精确测量人和动物等各种活体的眼轴长度以及活体眼内各组织结构的厚度(包括前房深度、晶体厚度、玻璃体腔长度等)。

背景技术

近视眼动物模型的建立，为我们理解近视的病因学提供了很好的途径。在视觉发育关键期进行行觉剥夺在许多的动物均可以诱导出近视，例如猴子、树鼠、小鸡、松鼠、小鼠以及近年来研究的豚鼠。而此类近视的改变主要表现在眼轴长度的改变上，所以对近视模型眼轴长的检测就显得尤为重要。

目前，有很多技术和设备用来测眼轴，如A超和AC-Master等。但目前的这两种方法存在以下几个缺点：1、由于A超是利用超声波回声的延迟原理来测量活体的眼轴长度或各活体组织的厚度，因此测量的长度或厚度受到超声波的分辨率影响，目前的技术其分辨率约在150μm。并且现有的A超设备其超声速度通常都是个常数，然众所周知超声速度是受其传导介质密度影响的，因此当眼内介质发生改变时(如眼内组织发生病变)，超声速度在其中传导的速度也会发生改变，而很多种的眼球各成分的超声速率都无法获得，所以测量结果的准确性受到影响。2、A超受眼角膜形态的影响，像对于小鼠等类动物，由于其角膜曲率半径小，角膜前表面陡峭，不仅要求探头重新设计，而且超生探头与角膜接触面积太小，使得超声能量不能充分进入眼睛，从而不能获得很好的超生波形。3、A超受眼轴长短的影响。现有的超声传感器所聚焦的距离均适合人眼轴的长度，显然小鼠的眼轴太短，普通的超声分辨率不够，从而无法获得理想的图形来分析。4、A超是一种接触式的测量方法，对被测物体具有侵入性和伤害性。5、AC-Master虽然可以克服A超的以上几点缺点，但这种测量方法采用光学相干扫描的方法，以获得的A-SCAN图两个界面波峰之间的象素值距离(光学距离)与介质的折射率之比来计算眼轴长度，测量长度受OCT的扫描深度影响，对于眼轴长度太长的动物，无法在一副图上得到A-SCAN波形图，所以，该方法受眼轴的长度的影响，只能测量长度在8mm内的动物眼轴长。6、A超和AC-Master都无法精确定位被侧活体组织的前后表面的中心位置，无法保证每次测量都在同一位置。

发明目的

本发明的目的在于为克服现有技术的不足，提供一种测量长度更长、能精确测量不同种属、不同时期的动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法。

为实现上述目的，本发明公开了一种动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

移动被测眼或OCT的样品扫描探头，通过OCT的B-SCAN图找到被测组织的前表面；

使被测组织的前表面的中央点(B-SCAN的镜面反射带)位于图象的十字线中心，固定被测眼的位置，记录此时OCT的样品扫描探头的位置；

再次移动OCT的样品扫描探头，直至被测组织的后表面的中央镜面反射点位于OCT图象中的十字线中央，再次记录OCT的样品扫描探头的位置；

计算两次OCT的样品扫描探头的位移量，所述位移量与被测组织的结构介质折射率之比即为被测组织的的厚度。

作为本发明的进一步设置：所述OCT的样品扫描探头固定在设有导轨的可移动支架上，所述可移动支架设有步进电机、步进电机控制器及传动机构作为驱动机构；OCT样品扫描探头与视频成像系统相连，视频系统与OCT样品扫描探头成一共轴系统。

与现有技术相比，本发明有如下优点：1、该方法以OCT的B-SCAN图像来确定被测物体的前后表面，比A-SCAN图更准确的确定被测部位的中心点；2、该方法不受眼轴长度和被测表面形态(如角膜表面等)的限制，能测量各种物种的眼轴和组织的厚度；3、该方法的测量结果精度更高，更准确，精度可达1μm，结果重复性更好；4、测量方法在测量眼轴长度或组织结构厚度时，不与活体直接接触。

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明测量方法的眼球OCT B-SCAN示意图；

具体实施方式

在具体实现本动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法时，OCT(光学断层相干扫描仪)的样品扫描探头固定在设有导轨的可移动支架上，为实现快速且方便观察到扫描部位，采用光学成像系统对眼成像，通过视频输出设备观察扫描部分，OCT样品扫描探头与视频成像系统相连，视频系统与OCT样品扫描探头成一共轴系统，可移动支架设有步进电机、步进电机控制器及传动机构作为驱动机构，步进电机控制器可以由计算机或手动控制步进电机移动OCT样品扫描探头，以由计算机控制为优选，步进电机行程范围大，可使测眼轴范围增广，又由于步进电机的控制精度高，读数精度可达1μm，因此可使得本测量方法的测量精度达到微米级。实时前段OCT采用1310nm的红外光源，谱宽达80nm，使OCT图像的分辨率小于10μm，OCT图像采集和保存速度应不小于8帧/秒，具有同视频设备相同数量级的采集速度，实现了实时采集和保存的功能。这一功能能够保证采集活体由于呼吸等原因引起的动态OCT图像。

测量时，移动被测眼或OCT的样品扫描探头，通过观察视频成像系统中监视器上的OCT的B-SCAN图找到角膜前表面，并使角膜前表面的中央点即B-SCAN的镜面反射带位于图象的十字线中心，固定被测眼的位置，记录此时OCT的样品扫描探头的位置；通过计算机控制步进电机旋转再次驱动支架连同OCT的样品扫描探头沿导轨移向被测眼，直至角膜后表面的中央镜面反射点位于OCT图象中的十字线中央，记录步进电机本次驱动脉冲数目，通过换算得到OCT的样品扫描探头的本次角膜测量位移量；继续通过计算机控制步进电机旋转再次驱动支架连同OCT的样品扫描探头沿导轨移向被测眼，至晶状体前表面的中央镜面反射点位于OCT图象中的十字线中央，记录步进电机此时驱动脉冲数字，然后再次继续通过计算机控制步进电机旋转驱动支架连同OCT的样品扫描探头沿导轨移向被测眼，直至晶状体后表面的中央镜面反射点位于OCT图象中的十字线中央，记录步进电机此时驱动脉冲数字，两次驱动脉冲数字相减后通过换算得到OCT的样品扫描探头的本次晶状体测量位移量；最后继续通过计算机控制步进电机旋转驱动支架连同OCT的样品扫描探头沿导轨移向被测眼，直至视网膜神经上皮层表面的中央镜面反射点位于OCT图象中的十字线中央，记录步进电机此时驱动脉冲数字，将本次驱动脉冲数字与晶状体测量时的第二次驱动脉冲数字相减后通过换算得到OCT的样品扫描探头的本次视网膜测量位移量。将上述角膜测量位移量、晶状体测量位移量和视网膜测量位移量均化为以何为单位然后分别与被测组织的结构介质折射率相除分别可以得到角膜厚度、晶状体厚度及视网膜至晶状体的距离。

下表为使用探头移动式OCT与AC-Master测量小鼠眼轴和眼内各组织厚度的数据结果比较：

*数值代表眼前节厚度，眼前节厚度＝角膜厚度+前房深度

Claims (2)

1、一种动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

移动被测眼或OCT的样品扫描探头，通过OCT的B-SCAN图找到被测组织的前表面；

使被测组织的前表面的中央点(B-SCAN的镜面反射带)位于图象的十字线中心，固定被测眼的位置，记录此时OCT的样品扫描探头的位置；

再次移动OCT的样品扫描探头，直至被测组织的后表面的中央镜面反射点位于OCT图象中的十字线中央，再次记录OCT的样品扫描探头的位置；

计算两次OCT的样品扫描探头的位移量(单位为mm)，所述位移量与被测组织的结构介质折射率之比即为被测组织的的厚度(单位mm)。

2、根据权利要求1所述的动物眼轴长及各组织结构活体厚度的测量方法，其特征在于：所述OCT的样品扫描探头固定在设有导轨的可移动支架上，所述可移动支架设有步进电机、步进电机控制器及传动机构作为驱动机构；OCT样品扫描探头与视频成像系统相连，视频系统与OCT样品扫描探头成一共轴系统。

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