CN101828900B - 一种移轴断层扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移轴断层扫描装置，其特征在于，包括旋转扫描部件，旋转扫描部件设于底座部件上，其中，旋转扫描部件包括回转座，在回转座的两端分别设有从动同步带轮及回转圆盘，在回转圆盘上分别设有裂隙照明光路设备、裂隙投射光路设备、对焦光路设备和移轴摄影光路设备；底座部件包括支架，旋转扫描部件设于支架的顶部，在支架底部设有电机，在电机的输出轴上设有主动同步带轮，同步带将主动同步带轮与从动同步带轮相连。本发明的优点是：实现了对患者眼睛的全面拍摄，消除了透视变形，采集速度快，充分保障了患者健康，使用寿命长。

Description

一种移轴断层扫描装置

技术领域

本发明涉及一种眼科的诊断设备，主要用于检查眼睛前段部位，包含角膜、虹膜和晶体等组织结构，涉及窄缝光形成原理、可见光断层成像和移轴摄影技术的综合应用。

背景技术

传统眼前段的检查仪器如：裂隙灯显微镜、角膜曲率仪、A/B超、角膜测厚仪、角膜地形仪由于成像原理的局限性，检查功能单一或者不能量化测量数据，均有一定的局限性。而且目前国内所使用的眼前段的检查仪器均采用的是外国进口设备，其采购成本相当大，对于一些小医院而言，无法负担如此高昂的费用，从而为诊断病情带来困难。

在专利号为US 6286958的美国专利中，公开了一种眼前段的检查仪器，该设备采用一个摄像机和一个裂隙照明光路设备来获得患者眼睛的裂隙照明图像。这两个设备都放置在一个支架上，在该支架上摄像机和裂隙照明光路设备是可以围绕一个共同的轴心旋转超过360度的。该轴心与患者眼睛的光路轴心保持一致。摄像机和裂隙照明光路设备通过一个滑动连接的传输设备来供电及传输信号。该设备的缺点是，由于采用滑动连接，信号传输不稳定，而且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是一种能够获得眼前段各种数据，很好地为眼科临床和医学研究服务的量化诊断装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种移轴断层扫描装置，包括底座部件，在底座部件上设有旋转扫描部件，旋转扫描部件包括可旋转的回转圆盘，在回转圆盘上设有移轴摄影光路设备及裂隙照明光路设备，其特征在于，裂隙投射光路设备和对焦光路设备设于回转圆盘上，回转圆盘的旋转中心与对焦光路设备的对焦光路中心相重合，裂隙照明光路设备的裂隙照明光路通过裂隙投射光路设备成像到患者眼睛，移轴摄影光路设备、裂隙照明光路设备、裂隙投射光路设备和对焦光路设备与外设设备之间通过有线方式连接。

眼睛前段组织主要包括角膜、虹膜和晶体，其中角膜、晶体为透明介质，能透过大部份可见光，要想获得角膜和晶体的高质量断层图像，第一需要采用窄缝光，第二所选择的光源必须有很好的散射效果。裂隙灯显微镜的照明部份是常见的形成窄缝光的装置，利用光源照亮两片刀片，刀口通过投射镜头形成清晰锐利的裂隙图像。在光源选择上通过大量的试验发现蓝光在透过透明介质时具有非常好的散射效果，这也就是晴朗的天空都是蓝色的原因，因为太阳光透过大气层照到地面时，大气层对蓝光有很好的散射效果，以致我们看到的天空是蓝色的。

上述的窄缝光和蓝色光源解决了照明的问题，在获取图像时，由于断层为景深方向的纵向片状物，采用普通的定焦镜头拍摄时，会存在透视变形，影响数据的整确性，而通过移轴摄影技术可以很好地消除透视变形、增加景深。从而获得高质量的断层图像。

本发明专利采用特定带宽的蓝色窄缝光产生清晰锐利的裂隙像，投射到眼前段部位，角膜、虹膜和晶体等组织反射的光经过移轴摄影系统成像，获得角膜、虹膜和晶体的断层图像。本发明专利的光源、投射镜、移轴摄影系统安装在一个可360°旋转的装置上，通过旋转装置的转动，每隔一定角度拍摄一张图像，比如每3°拍摄一张图片，则总共可获得120张图片，然后采用软件方法提取各组织的边界，合成为三维模型。则眼前段的各种数据如：角膜前后表面的地形、角膜曲率、角膜厚度、前房深度、房角、晶体密度等都可以从三维模型上获取。数据的精度与获得图片的数量有关，图片越多，三维模型越接近真实数据。

本发明的优点是：实现了对患者眼睛前段从角膜顶点、角膜前表面、角膜内皮、角膜内表面、虹膜、晶体等组织光学断层照片的拍摄，从而获得这些组织的相关数据，为临床诊断、手术方案制订、病历存档提供了手段。采用移轴摄影技术，消除了透视变形。采集速度快，患者无需忍受长时间保持固定姿势的痛苦。蓝光发光二极管功率低，充分保障了患者健康。使用寿命长，无需经常更换灯泡。数据采集和传输采用有线连接，可靠性好。

同时，本发明提供的设备可以实现完全的国产化，这样，成本便大大下降，便于本设备的普及。而且本设备由于采用了有线连接方式与原有设备相比，更加稳定，同时性能也更加优良。

附图说明

图1是本发明的一种移轴断层扫描装置的右视图；

图2是图1的J-J剖视图；

图3是图2的K-K剖视图；

图4是图2的L-L剖视图；

图5是本发明的旋转扫描部件细节示意图；

图6是本发明的底座细节示意图；

图7是本发明的光学原理示意图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

如图1至图4所示，为本发明提供的一种移轴断层扫描装置，该装置由旋转扫描部件1及底座部件3组成，旋转扫描部件1设于底座部件3上，旋转扫描部件1可以旋转超过720度。

旋转扫描部件1包括回转座1-17，在回转座1-17的两端分别设有从动同步带轮1-12及回转圆盘1-18，在回转圆盘1-18上分别设有裂隙照明光路设备、裂隙投射光路设备、对焦光路设备和移轴摄影光路设备。

底座部件3包括支架，旋转扫描部件1设于支架的顶部，在支架底部设有电机3-3，在电机3-3的输出轴上设有主动同步带轮3-4，同步带4将主动同步带轮3-4与从动同步带轮1-12相连。

裂隙照明光路设备的裂隙照明光路、裂隙投射光路设备的裂隙投射光路和对焦光路设备的对焦光路为同光路，便于在紧凑的空间内布置三路光学装置。

如图3至图5所示，所述移轴摄影光路设备包括移轴成像镜头1-7，移轴成像镜头1-7由多片光学透镜组成，移轴成像镜头1-7连接移轴相机1-8。

所述裂隙照明光路设备包括蓝色发光二极管阵列1-1，在蓝色发光二极管阵列1-1的前方依次设有非球面柱面镜1-2及两片裂隙刀片1-3。蓝色发光二极管阵列1-1由波长范围为460纳米～490纳米的蓝色发光二极管按照直线排列或圆弧排列组成。非球面柱面镜1-2将蓝色发光二极管阵列1-1所发出的蓝光汇聚成为一矩形光带，矩形光带长度为10毫米～20毫米，宽度为0.5毫米～5毫米。两片裂隙刀片1-3刀口相对排列，刀口之间保留一定间隙，成窄缝形状，窄缝长度为10毫米～20毫米，宽度为0.05毫米～1毫米，窄缝长度和宽度均略小于光带长度和宽度。光带均匀照亮裂隙刀片1-3刀口部位，从窄缝透过的光经过裂隙投射光路成像到患者眼睛2，形成患者眼前段光学断层2-1，裂隙刀片1-3刀口的长度方向与蓝色发光二极管阵列1-1的长度方向保持一致。

所述裂隙投射光路设备包括投射镜1-5，在投射镜1-5的上方及下方分别设有分光棱镜1-6及反光镜1-4、反光镜1-4倾斜得设于所述裂隙照明光路设备的前方。反光镜1-4用于改变从窄缝透过的光线的传播方向，投射镜1-5用于把窄缝成像到患者眼睛2，分光棱镜1-6用于反射裂隙投射光路的蓝色光、透过从患者眼睛2回来的红色光。

所述对焦光路设备包括对焦相机1-10，在对焦相机1-10上设有对焦镜头1-9，在对焦镜头1-9的前方设有分光棱镜1-6、在分光棱镜1-6两端各设有一颗波长范围为520纳米～1000纳米的红色发光二极管1-19，一左一右地设置在分光棱镜1-6的两端。对焦相机1-10通过红色发光二极管1-19在患者眼睛2的角膜外表面成像来确定相对位置从而完成对焦。红色发光二极管1-19发出的红光通过角膜表面反射后回来透过分光棱镜1-6进入对焦镜头1-9成像到对焦相机1-10上。

对焦光路设备中的分光棱镜1-6与裂隙投射光路设备中的分光棱镜1-6为同一设备，由两片等腰三角棱镜对接组成。等腰直角三角棱镜的斜面通过反射膜和增透膜区分裂隙照明光路设备的裂隙照明光路和对焦光路设备的对焦光路，其具体措施为，在等腰三角棱镜的斜边上分别镀蓝光反射膜和红光增透膜。红色发光二极管1-19发出的光线通过患者角膜表面反射回来，通过分光棱镜1-6及对焦镜头1-9后，在对焦相机1-10上成像，通过观察反光点与瞳孔之间的相对位置，调节部件3前后左右上下位置，使裂隙投射光路通过角膜顶点和瞳孔中心，然后可以启动安装在底座上的电机3-3，驱动旋转扫描部件1转动，每隔一定的角度拍摄一张断层图像，从而完成断层扫描。

所述移轴相机1-8、蓝色发光二极管阵列1-1、红色发光二极管1-19及对焦相机1-10分别通过移轴相机电缆11、蓝色发光二极管阵列电缆1-15、红色发光二极管电缆1-13及对焦相机电缆1-14连接外设装置，而不是接触式的滑动环方式，确保了信号和电能传输的可靠性。有线连接方式允许所述旋转扫描部件连续旋转2.5周，检查结束后旋转扫描部件反转复位，即可进行下一次检查。

蓝色发光二极管阵列电缆1-15为蓝色发光二极管阵列1-1提供电源，蓝色发光二极管阵列电缆1-15穿过回转座1-17侧面径向圆孔从中心引出连接到外置的电源上。红色发光二极管电缆1-13为红色发光二极管1-19提供电源，对焦相机电缆1-14是对焦相机1-10的电源和数据电缆。移轴相机电缆1-11是移轴相机1-8的电源和数据电缆。五条电缆：蓝色发光二极管阵列电缆1-15、两条红色发光二极管电缆1-13、对焦相机电缆1-14和移轴相机电缆1-11均从回转座1-17中心孔引出。

如图6所示，支架由底板3-1及组成竖板3-2，则整个底座部件3由底板3-1、竖板3-2、电机3-3、主动同步带轮3-4及轴承端盖3-5组成。竖板3-2固定设置在底板3-1上，电机3-3固定设置在竖板3-2上，主动同步带轮3-4固定设置在电机3-3的输出轴上，轴承端盖3-5固定设置在竖板3-1上。为实现整个底座部件3的前后左右的移动，可以将底板3-1固定设置在可以前后左右上下运动的运动装置上，运动装置可以采用手动或电动方式，以利于方便调节和患者眼睛的相对位置。电机3-3驱动主动同步带轮3-4，带动从动同步带轮1-12旋转，进行旋转扫描。结合图2和图5，在回转座1-17上设置有轴承组1-16，轴承组1-16通过轴承端盖3-5轴向固定。

如图7所示，为本发明的光学原理示意图，所述移轴摄影光路设备的移轴摄影光路与所述裂隙投射光路设备的裂隙投射光路成固定夹角α，所述移轴相机1-8的传感器平面与所述移轴摄影光路设备的移轴摄影光路成固定夹角β，所述移轴相机1-8的传感器平面延伸与所述移轴成像镜头1-7的主平面及患者眼睛2的眼前段光学断层2-1的平面延伸交于同一点0。夹角α、夹角β、交点0共同构成移轴摄影的原理，夹角α、夹角β、交点O的设置可以提高断层成像的景深范围和消除透视变形。

开机，红色发光二极管1-19亮，对焦相机1-10开始工作，动态拍摄红色发光二极管1-19在患者眼睛2角膜成像亮点。调整底座部件3前后上下左右位置，当两个亮点成最清晰的像并与患者眼睛2瞳孔对称分布时，红色发光二极管1-19关闭，电机3-3启动，旋转扫描部件1开始旋转，每隔一定的角度拍摄一张患者眼前段光学断层2-1的图像。将获得的图像传输到计算机，用软件方法合成为患者眼前段的三维模型，在三维模型上分析有关数据。

Claims (10)

1.一种移轴断层扫描装置，包括底座部件(3)，在底座部件(3)上设有旋转扫描部件(1)，旋转扫描部件(1)包括可旋转的回转圆盘(1-18)，在回转圆盘(1-18)上设有移轴摄影光路设备及裂隙照明光路设备，其特征在于，裂隙投射光路设备和对焦光路设备设于回转圆盘(1-18)上，裂隙照明光路设备的裂隙照明光路通过裂隙投射光路设备成像到患者眼睛(2)，回转圆盘(1-18)的旋转中心与对焦光路设备的对焦光路中心相重合，移轴摄影光路设备、裂隙照明光路设备、裂隙投射光路设备和对焦光路设备与外设设备之间通过有线方式连接，其中，所述移轴摄影光路设备包括移轴成像镜头(1-7)，移轴成像镜头(1-7)连接移轴相机(1-8)，所述移轴摄影光路设备的移轴摄影光路与所述裂隙投射光路设备的裂隙投射光路成固定夹角α，所述移轴相机(1-8)的传感器平面与所述移轴摄影光路设备的移轴摄影光路成固定夹角β，所述移轴相机(1-8)的传感器平面延伸与所述移轴成像镜头(1-7)的主平面及患者眼睛(2)的眼前段光学断层(2-1)的平面延伸交于同一点0；

所述对焦光路设备包括对焦相机(1-10)，在对焦相机(1-10)上设有对焦镜头(1-9)，在对焦镜头(1-9)的前方设有分光棱镜(1-6)、在分光棱镜(1-6)上设有2～4颗波长范围为520纳米～1000纳米的红色发光二极管(1-19)，对焦相机(1-10)通过红色发光二极管(1-19)在患者眼睛(2)的角膜外表面成像来确定相对位置从而完成对焦。

2.如权利要求1所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述裂隙照明光路设备的裂隙照明光路、裂隙投射光路设备的裂隙投射光路和对焦光路设备的对焦光路为同光路。

3.如权利要求1所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述裂隙照明光路设备包括蓝色发光二极管阵列(1-1)，在蓝色发光二极管阵列(1-1)的前方依次设有非球面柱面镜(1-2)及两片裂隙刀片(1-3)，蓝色发光二极管阵列(1-1)由波长范围为460纳米～490纳米的蓝色发光二极管按照直线排列或圆弧排列组成。

4.如权利要求3所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述非球面柱面镜(1-2)将所述蓝色发光二极管阵列(1-1)所发出的蓝光汇聚成为一矩形光带，矩形光带长度为10毫米～20毫米，宽度为0.5毫米～5毫米。

5.如权利要求4所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述两片裂隙刀片(1-3)刀口相对排列，刀口之间保留一定间隙，成窄缝形状，窄缝长度为10毫米～20毫米，宽度为0.05毫米～1毫米。

6.如权利要求1所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述裂隙投射光路设备包括投射镜(1-5)，在投射镜(1-5)的上方设有分光棱镜(1-6)，所述裂隙投射光路设备的裂隙投射光路和所述对焦光路设备的对焦光路共用分光棱镜(1-6)。

7.如权利要求1或6所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述分光棱镜(1-6)由两片等腰三角棱镜胶合而成，等腰三角棱镜的斜面通过反射膜和增透膜区分所述裂隙照明光路设备的裂隙照明光路和所述对焦光路设备的对焦光路。

8.如权利要求4所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述移轴相机(1-8)、蓝色发光二极管阵列(1-1)、红色发光二极管(1-19)及对焦相机(1-10)分别通过移轴相机电缆(11)、蓝色发光二极管阵列电缆(1-15)、红色发光二极管电缆(1-13)及对焦相机电缆(1-14)连接外设装置。

9.如权利要求1所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述回转圆盘(1-18)设于回转座(1-17)上，在回转座(1-17)上设有从动同步带轮(1-12)；

所述底座部件(3)包括可前后左右上下移动的支架，旋转扫描部件(1)设于支架的顶部，在支架上设有电机(3-3)，在电机(3-3)的输出轴上设有主动同步带轮(3-4)，同步带(4)将主动同步带轮(3-4)与从动同步带轮(1-12)相连。

10.如权利要求9所述的一种移轴断层扫描装置，其特征在于，所述支架包括底板(3-1)，底板(3-1)固定设置在可前后左右上下运动的运动装置上，竖板(3-2)设于底板(3-1)上，所述电机(3-3)设于竖板(3-2)上。

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