CN101810528A - 用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法。通过测量不同光亮度下瞳孔直径及瞳孔中心相对角膜顶点中心的移心量，建立水平偏移量和垂直偏移量模型、并将所建立的模型数据输入具有眼部追踪系统的激光屈光手术机器的方法，实现对激光角膜屈光手术中的瞳孔进行动态追踪，从而减少追踪系统误差，显著提高激光角膜屈光手术术后的视觉质量。

Description

用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法

技术领域

本发明涉及一种用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心方法，通过测量不同光亮度下瞳孔直径及瞳孔中心相对角膜顶点中心的移心量，建立水平偏移量和垂直偏移量模型，并将所建立的模型数据输入具有眼部追踪系统的激光屈光手术机器的方法，从而实现对激光角膜屈光手术中的瞳孔进行动态追踪。

背景技术

瞳孔是虹膜的围成的孔隙，是人眼光学系统的重要组成部分。其主要功能是通过改变大小维持不同照明环境下进入眼底光线的稳定。此外，瞳孔大小对眼睛成像的焦深及全眼像差也有很大的影响。

在激光屈光手术中，角膜切削中心的定位和保持是至关重要的，特别是在像差引导的激光屈光手术。激光屈光手术中，为了便于操作，通常假定治疗中心通过理论上的视轴和角膜顶点。然而，眼球跟踪系统通常跟踪的是瞳孔(瞳孔中心)，而瞳孔中心与角膜顶点是有差别的，在某些情况下，这种差别可以十分显著。为了解决这个问题，当前的方法是采用引入一个固定的移心量来补偿这个差别。即追踪瞳孔中心，但治疗区以靠近视轴的角膜顶点为中心。然而，手术中间很多状态会发生改变：随周围照明不同瞳孔的大小会改变，注视方向不同造成的眼内光线差异也会影响瞳孔大小，还会由于紧张情绪导致交感神经受刺激扩张瞳孔，而且调节状态的改变也会明显改变瞳孔大小。瞳孔大小的改变进而会引起瞳孔中心位置的变化。

现有的研究显示，激光手术中瞳孔中心位置会随瞳孔大小变化而发生改变。Fay等(1992)对散瞳过程中瞳孔中心的研究显示其变量可达0.7mm。Wilson等(1992)对5种不同照明条件下人眼瞳孔大小及其中心位置的研究显示，瞳孔中心的位置随瞳孔大小发生改变，最大的改变量为0.6mm，约半数的被测者瞳孔中心位置的改变量与瞳孔大小具有线性关系，且左右眼的改变具有对称性。国人对Lasik术中瞳孔中心的研究^[4]显示203例394眼中术中瞳孔中心位置均发生改变，右眼水平和垂直改变量为0.18mm、0.16mm，左眼水平和垂直改变量为0.31、0.11mm。提示Lasik手术过程中双眼瞳孔中心发生显著性的改变。Yang等(2002)对暗视、昏暗、明视及散瞳条件下70例被测者瞳孔中心位置的研究显示，平均偏移改变量为0.133mm，最大改变量为0.6mm。Bara认为^[6]忽视瞳孔中心移位可能在波前像差引导的屈光手术中导致不理想的结果Porter等(2006)对像差引导激光手术的研究显示，药物性散瞳引起的瞳孔中心的改变可达0.29±0.14mm，进而引起术眼高阶像差的增加，进而影响视觉质量。

这些研究结果提示，使用固定移心补偿量的激光系统会引起激光手术切削误差，有时这种误差十分显著。尤其角膜激光手术中，术眼照度大约在600至2000勒克斯左右，和通常130至300勒克斯左右的室内检查的照明有很大差异，因而术中瞳孔大小及瞳孔中心位置和自然状态下有所不同。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种能实时精确确定角膜顶点中心的用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法。

为实现上述目的，本发明公开了一种用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设定一照明亮度；

2)使用仪器同时获取Placido环、瞳孔的图像；

3)记录瞳孔大小和瞳孔中心相对角膜地形图顶点中心的位置；

4)计算并记录瞳孔中心相对角膜地形图顶点中心的水平移心量offsetX和垂直移心量offsetY；

5)改变照明亮度，重复步骤2)至4)2次以上；

6)根据所得数据分别绘制水平移心量offsetX和垂直移心量offsetY相对于瞳孔直径的曲线；

7)使用2阶或3阶多项式来分别水平移心模型和垂直移心模型；

8)将水平移心模型和垂直移心模型输入至激光机器；

9)用激光机器的眼球追踪系统检测瞳孔大小及中心位置；

10)根据眼球追踪系统检测所得的瞳孔大小及中心位置数据结合水平移心模型和垂直移心模型得出角膜顶点中心的位置数据。

所以，我们需要对不同照明环境下不同瞳孔大小时的瞳孔中心相对角膜顶点的位置进行研究，建立瞳孔大小和瞳孔中心位置关系的数学模型，以期以后应用到屈光手术临床，在对角膜切削时对其进行补偿校正。。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过测量不同光亮度下瞳孔直径及瞳孔中心相对角膜顶点中心的移心量，建立水平偏移量和垂直偏移量模型、并将所建立的模型数据输入具有眼部追踪系统的激光屈光手术机器的方法，实现对激光角膜屈光手术中的瞳孔进行动态追踪，从而减少追踪系统误差，显著提高激光角膜屈光手术术后的视觉质量。

下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

附图说明

图1为瞳孔、切削区、瞳孔中心、切削中心、移心量之间的关系示意图；

图2为AstraMax同时获取眼睛、Placido环、瞳孔的图像示意图(正面观)；

图3为AstraMax采集的瞳孔图像；

图4为AstraMax采集的瞳孔直径及其中心相对角膜顶点中心移心量的叠加图；

图5为高阶多项式模型-水平移心量模型(水平移心量相对于瞳孔直径曲线)示意图；

图6为线性模型-垂直移心量模型(垂直移心量相对于瞳孔直径曲线)示意图；

具体实施方式

在本具体实施例中，获取图像的仪器选用美国雷赛公司的AstraMax三维立体角膜地形图信息处理系统，AstraMax三维立体角膜地形图信息处理系统的一个优点就是具有自定义获取抓拍能力，可以同时获取眼睛、Placido环及瞳孔的图像，并且还可以改变照明水平，刺激被测眼改变瞳孔大小，其照明设定值在0～255，非常适合在本方法中使用。AstraMax三维立体角膜地形图信息处理系统照明系统包括波长为660nm的Placido照明视标和波长为875nm的红外波段照明。采用本方法要设置2个以上照明水平作为采样点，当然，采样点越多越精确，通常设置4～10个照明水平作为采样点为宜，本具体实施例中设置了6个照明水平采样点。根据Weber-Fechner法则当外界刺激呈几何级变化时，对应的生理反应呈算术级改变。因此，本具体实施例中6个采样点的照明水平划分采用指数变化的原则，在0～255划分6个区间，即：255、92、67、56、48、44、0，分别对应瞳孔的平面照度为：355、133、50、18.8、7.1、2.66、0lux，用AstraMax三维立体角膜地形图信息处理系统分别在355、133、50、18.8、7.1、2.66、0lux的照明水平下进行多次测试，获取相应的眼睛、Placido环及瞳孔的图像，计算并记录瞳孔中心相对角膜地形图顶点中心的水平移心量offsetX和垂直移心量offsetY，然后根据所得数据分别绘制水平移心量offsetX和垂直移心量offsetY相对于瞳孔直径的曲线，并使用2阶或3阶多项式来建立模型，即

水平移心模型：

offsetX＝a₀+a₁d+a₂d²+...    (1)

垂直移心模型：

offsetY＝b₀+b₁d+b₂d²+...    (2)

然后将水平移心模型和垂直移心模型输入至激光机器，再用激光机器的眼球追踪系统检测患者眼睛瞳孔大小及中心位置，最后根据眼球追踪系统检测所得的瞳孔大小及中心位置数据结合水平移心模型和垂直移心模型得出角膜顶点中心的精确位置数据。

在手术和眼睛追踪时，瞳孔直径和位置的数据被获取。即时的瞳孔直径数据用水平移心量和垂直移心量模型分别计算出动态可变的水平移心量和垂直移心量。上述动态可变的水平和垂直移心量将被用于补偿瞳孔中心相对角膜顶点中心的改变，即动态可变地追踪瞳孔位置并且精确地保持切削中心位于角膜顶点中心(视轴)。

本发明通过测量不同光亮度下瞳孔直径及瞳孔中心相对角膜顶点中心的移心量，建立水平偏移量和垂直偏移量模型、并将所建立的模型数据输入具有眼部追踪系统的激光屈光手术机器的方法，可以实现对激光角膜屈光手术中的瞳孔进行动态追踪，从而减少追踪系统误差，显著提高激光角膜屈光手术术后的视觉质量。

Claims (2)

1.一种用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设定一照明亮度；

2)使用仪器同时获取Placido环、瞳孔的图像；

3)记录瞳孔大小和瞳孔中心相对角膜地形图顶点中心的位置；

4)计算并记录瞳孔中心相对角膜地形图顶点中心的水平移心量offsetX和垂直移心量offsetY；

5)改变照明亮度，重复步骤2)至4)2次以上；

6)根据所得数据分别绘制水平移心量offsetX和垂直移心量offsetY相对于瞳孔直径的曲线；

7)使用2阶或3阶多项式来分别水平移心模型和垂直移心模型；

8)将水平移心模型和垂直移心模型输入至激光机器；

9)用激光机器的眼球追踪系统检测瞳孔大小及中心位置；

10)根据眼球追踪系统检测所得的瞳孔大小及中心位置数据结合水平移心模型和垂直移心模型得出角膜顶点中心的位置数据。

2.根据权利要求1所述的用于准分子激光角膜屈光手术的角膜中心定位方法，其特征在于：所述照明亮度值为0、44、48、56、255。

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