CN102805609A - 眼科分析方法和分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用分析系统测量眼睛（11）里的眼内压的眼科分析方法，还涉及此类型的分析系统，该分析系统包括：用于无接触地使眼睛的角膜（10）变形的致动设备，使用该致动设备将一缕空气施加到眼睛上以使角膜变形；用于监控和记录角膜的变形的监控系统，使用该监控系统记录未变形和变形角膜的截面图像；以及用于从角膜的截面图像推导出眼内压的分析设备，其中相对于所记录的未变形角膜的截面图像来校正所记录的变形角膜的截面图像，在考虑所述校正的情况下推导出所述眼内压。

Description

眼科分析方法和分析系统

技术领域

本发明涉及一种使用分析系统测量眼睛里的眼内压的眼科分析方法，并且涉及此类型的分析系统，该分析系统包括：用于无接触地使眼角膜变形的致动设备，使用该致动设备将一缕空气施加到眼睛上以使角膜变形；用于监控和记录角膜的变形的监控系统，使用该监控系统记录未变形和变形角膜的截面图像；以及用于从角膜的截面图像来推导出眼内压的分析设备。

背景技术

此种类型的分析方法和系统是众所周知的并主要被应用于无接触地和尽可能准确地测量眼睛里的眼内压。例如，为此目的使用了无接触式眼压计，在无接触式眼压计的帮助下将一缕空气施加到将被检查的眼睛，选择这缕空气的强度以便将眼角膜向内压迫形成凹面形。在角膜达到最大变形之前和角膜朝目镜方向向内折叠之前，角膜暂时形成一个被称为“第一扁平点”的平面。随后角膜达到最大绕度并且一旦角膜折返至原始状态，角膜经过相同的第二扁平点。然后根据这缕空气的压力与角膜扁平时间进展的关系可以确定眼内压。将使用无接触式眼压计确定的测量值与使用相对准确测量的压平式眼压计或接触式眼压计确定的比较测量值进行比较，结果可以得出接近于实际眼压的内部眼睛压力。

但是，使用无接触式眼压计测量的眼内压与使用压平式眼压计进行的压力测量相比仍然不够准确，因为角膜引起了失真测量。为了提高测量精度，已经试图在测量过程中通过无接触式眼压计来包含角膜韧性的测量，并因此所述测量过程中确定上述性能。为此，将一缕空气施加到角膜上，在依靠压力传感器的测量过程中连续不断地测量泵压。该测量的时间进展也被监控，并且角膜的第一扁平点和第二扁平点被光学地检测。例如，眼内压能够通过确定在第一和第二扁平时占优势的压力被推导出来，尤其是因为当角膜向内和向外折叠时弯曲角膜所需的力被假设为具有相同的大小并且相互抵消。因此眼内压由用于向内和向外折叠角膜的这缕空气施加的力的平均值得出。

另外，已知确定第一和第二扁平点之间的迟滞和基于该迟滞测量得到或纠正眼内压。上述测量方法的缺点是由一缕空气导致的角膜运动属于动态效应，该动态效应可能引起此类时间/压力测量失真，尤其因为在所描述的无接触式眼压计测量的情况下所述动态效应无法被考虑。总之，与使用接触式眼压计的测量相比，根据现有技术的通过采用同时检测扁平点的相互依赖的压力和时间测量的分析方法和系统仍然相对不准确。甚至由于没有准确考虑可能导致错误的原因，在这种类型的无接触式眼压计测量的情况下还存在明显的测量失真效应。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种测量眼睛里的眼内压的眼科分析方法和此类型的分析系统，通过使用所述分析方法和分析系统可以达到相对比较准确的测量。

所述目的通过具有权利要求1的特征的眼科分析方法和具有权利要求15的特征的分析系统实现。

在根据本发明的使用分析系统测量眼睛里的眼内压的眼科分析方法中，该分析系统包括：用于无接触地使眼角膜变形的致动设备，使用该致动设备将一缕空气施加到眼睛上以使角膜变形；用于监控和记录角膜变形的监控系统，使用该监控系统记录未变形和变形角膜的截面图像；用于从角膜的截面图像来推导眼内压的分析设备，其中相对于所记录的未变形角膜的截面图像来校正所记录的变形角膜的截面图像，在考虑所述校正的情况下推导出眼内压。

在无接触式眼压计测量过程中监控整个眼睛系统时，我们惊奇地发现所记录的未变形角膜的截面图像与所记录的变形角膜的截面图像的相对位置存在差异。这样，由于施加了一缕空气，眼角膜被施加了力，并引起整个眼睛的运动。由于在根据现有技术的无接触式眼压计测量的情况下，当推导眼内压时仅仅眼睛的前面部分被监控，而整个眼睛系统的运动并没有被考虑，这导致所确定的测量值的虚假。依照根据本发明的所述分析方法，因整个眼睛系统相对于未变形角膜的截面图像的运动而被失真的变形角膜的所记录截面图图因此被所考虑的误差校正了，并且然后从变形和未变形角膜的所记录截面图像中导出的仅是眼内压。因此，当通过无接触式眼压计的方法测量眼内压时没有被事先考虑的误差源能够被有效地消除，并且能够获得很大程度改善的测量精度。

因此，未变形角膜的截面图像能够被用作变形角膜的截面图像的参照点。因此，由整个眼睛系统的运动导致的变形角膜的截面图像相对于所述参照点或未变形角膜的至少一个截面图像的空间偏移可以被矫正。由此推导出的未变形角膜的截面图像或未变形角膜的位置被用作变形角膜或者整个眼睛系统的空间偏移的参照点。

由于变形角膜的截面图像各自通过空间偏移（offset）而被相对于未变形角膜的截面图像进行了校正，所以变形角膜的截面图像可以被校正。由这缕空气引起的整个眼睛系统在远离致动设备方向上的运动因此导致了整个眼睛在分析系统的光轴或设备轴方向上的空间平行偏移。因此，测量期间产生的误差能够通过建立偏移量而被特别容易地校正。然后，仅需要通过相对于未变形角膜的截面图像的空间偏移来校正变形角膜的截面图像。

如果考虑偏移函数，则这种类型的校正还可以被进一步改进。这意味着整个眼睛相对于角膜变形周期的运动不必平行且直线地朝着角膜的变形进行。例如，应该考虑，在校正过程中由于整个眼睛和角膜各自质量的不同，所以整个眼睛相对于角膜运动的运动而被延迟了，而且即使在已经达到角膜的最大变形时，最大可能的偏移也尚未达到。还应当考虑到，由于一旦已经将一缕空气施加到眼睛上，则容纳眼睛的眼窝就已经通过阻力来对抗眼睛的运动，所以整个眼睛系统的运动并不是相对于角膜的变形周期而线性延伸。

角膜变形从开始到结束的时间段也可以被测量。特别地，所有所记录的截面图像可以被分配到测量中的各个特定时刻，藉此来再现变形的时间过程。特别地，可以精确确定角膜的第一扁平时刻和第二扁平时刻和由此产生的时间间隔。该时间段的建立也可以用来确定相关的校正值。此外，也可以考虑角膜整个变形的时间段，以推导出该校正值。

角膜的运动速度也可以被测量。特别地，如果已知角膜变形的时间进展，则为了评估关于必要校正的变形期间的特定动态效应，变形或偏移的动力也因此可以被测量。例如，如果在测量时考虑角膜的后振动，则在施加了一缕空气时所述角膜的后振动因此不再具有对测量结果的虚假影响。因此，这缕空气的速度也是可以相对于动态效应而任意选择的，对于测量而言所述动态效应是不期望的。由于这些变量之间存在着函数关系，所以也能够从所测量的速度来推导出压入深度或者变形和偏移的最大振幅。

如果测量了眼球的偏移，则可以实现特别准确的校正。整个眼睛系统的运动因此能够被全面地检测并因此被校正。

还能够测量眼底的偏移。例如，干涉仪或者另外适宜的测量设备可以用于确定眼睛的长度、或者眼底或眼睛的视网膜上的点相对于该测量设备的距离。可以在通过这缕空气使角膜变形期间连续不断地测量所述距离，藉此可以建立由这缕空气引起的视网膜的偏移。因此，能够基本上相对准确地测量整个眼睛系统的运动。

为此目的，还能够从变形和未变形角膜的截面图像中推导出偏移，其可以单独实现或者可以添加到上面描述的对所述方法的修改中。如果记录了变形角膜的一系列截面图像，那么能够基于由截面图像呈现的变形进程来确定是否因这缕空气出现了眼睛的偏移以及所述偏移有多大。

能够根据截面图像的边缘部位中的远离光轴或设备轴的多个参考点来确定所述偏移。这缕空气使角膜在所记录的截面图像的边缘部位（例如在到眼睛的巩膜的过渡部位）中产生很小程度的变形。相反地，由整个眼睛系统的运动引起的各个角膜部位的偏移引起源自截面图像的比照的变形。如果已知偏移对角膜边缘部位的变形的任何影响或效果，则可以通过考虑这来校正变形角膜的截面图像。

如果能够确定最大偏移，则这会是更加有利的。因此，能够很容易地确定角膜变形达到整个眼睛系统的最大偏移的时刻。也能够考虑这些所测量的值来更准确地校正变形角膜的所记录截面图像。

还需要注意，在根据本发明的方法的情况下，不必测量泵压的压力。因此，能够总是在同一恒定的泵压下实现眼内压的任何测量。由于在这种情况下泵压的水平和泵压的时间同步不必被改变，所以大多数的可能误差源可以被消除，从而可以进行特别准确的测量。

如果用于产生这缕空气的泵压以相对于它们的持续时间的钟形曲线的方式前进，则这会是更有利的。因此，泵压可以以这缕空气的形式作用于角膜，没有单独的测量都是如此并且完全不受影响。除了其他内容，所述钟形曲线可以具有对称的形状。

在先前和随后的测量中，用于产生这缕空气的最大泵压也可以是相同的。因此可以实现不同测量的特别好的可比较性。例如，最大泵压可以是70mmHg。

为了能够在必要时校正泵压和检查期望的压力曲线，可以一旦达到角膜的扁平点就测量用于产生这缕空气的泵压。例如，泵可以具有压力传感器，该压力传感器能够在整个测量过程中监控泵压。在测量过程中关于泵压的任何误差可以被消除，从而能够确保连续测量的连续性。

为了更加准确地确定校正值，可以从角膜的截面图像中推导出角膜的最大变形。因此可以根据截面图像来建立角膜的最大压入深度，其中也能够确定角膜的至少相对于其中扁平点的最大变形时刻。

如果从角膜的截面图像中导出角膜变形的幅度，则可以更加准确地确定角膜的截面图像的必要校正。因此，可以很容易地再现变形和偏移的精确几何进程。这意味着，在变形的任何时刻，都可以记录此刻变形的几何形状，以及因此可以以变形胶卷的方式测量变形的几何进程。例如，也能够有效地测量一旦角膜已经向外折叠或到达第二扁平点之后的角膜后振动。

还可以可选地测量平面扁平区域的大小，即使在达到角膜的扁平点时。例如，可以考虑所述扁平区域的大小和/或扁平区域的直径和/或扁平区域的形状，作为角膜变形的航线（waypoint）的指示器。

此外，在变形的特定时间段中可以考虑相对于变形期间中角膜的另一可测量点或偏移的变形区域或扁平区域，以定义角膜或截面图像的偏移作为眼睛运动的结果。可以在数据库里存储和比较各个位置的所确定的偏移和相对值。这样可以从存储在数据库中的值来知道眼睛的客观眼内压或相应的校正值，并因此能够通过考虑角膜或者整个眼睛的偏移来导出被测量眼睛的客观眼内压。

如果角膜的变形因角膜的自由振动而继续而且如果角膜自由振动的进一步校正发生，则可以进一步区分角膜的截面图像的偏移。因而，可以通过监控系统记录角膜实际变形之外的角膜截面图像，以便确立角膜的任何自由振动。

在所述分析方法的有利实施方式中，监控系统可以包括以沙伊姆弗勒（Scheimpflug）排布的相机和照明设备，其中可以通过相机来记录截面图像。这意味着相机可以相对于用于照亮眼睛的间隙（gap）照明设备的光轴而以沙伊姆弗勒排布形式进行排布，因此可以使用相机来记录眼睛的照亮横截面图像（illuminating cross-sectional image）。例如，相机还可以用作每秒拍摄至少4000幅图像的高速相机。间隙照明设备的光轴还可以落入眼睛的光轴中或者与眼睛的光轴一致。然后，这缕空气的活动方向优选与间隙照明设备的光轴同轴地延伸。

根据本发明的用来测量眼睛里的眼内压的眼科分析系统包括：用于无接触地使眼角膜变形的致动设备，能够使用该致动设备来将一缕空气施加到眼睛上以使角膜变形；用于监控和记录角膜的变形的监控系统，使用该监控系统记录未变形和变形角膜的截面图像；以及用于从角膜的截面图像来推导出眼内压的分析设备，其中相对于所记录的未变形角膜的截面图像来校正所记录的变形角膜的截面图像，在考虑所述校正的情况下推导出眼内压。

所述分析系统的更有利的实施方式将从方法权利要求1的从属权利要求的特征描述中得到。

附图说明

以下将结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明，其中：

图1a至图1c示出测量过程中眼角膜变形的纵剖面图；以及

图2示出显示测量过程中泵压和泵时间的图示。

具体实施方式

图1a至图1c示出在利用分析系统（在这种情况下未示出）对内部眼压进行单独测量期间所选择的眼睛11的角膜10的变形状态。这些图示是沿着眼睛11的光轴12的纵剖面图。图2示出显示横坐标轴上的时间t和纵坐标轴上的泵压p的图示。单独使用监控系统（未示出）或具有间隙照明设备的沙伊姆弗勒相机，泵压以对称钟形曲线13的方式进展（progress），其中该泵压从初始时间T₀处的压力P₀开始并在时间T₂处上升至最大泵压P₂，然后在结束时间T₄处下降至泵压P₀。通过启动泵而在T₀处被排放到角膜10上的一缕空气引起角膜10的第一变形，所述第一变形可以在时间A₀后马上被监控设备记录。图1a示出了在时间A₀处还未变形的角膜10的形状。随着泵压的增加，在时间A₁处可以观察到根据图1b的角膜10的完全扁平，其中，如图所示，形成直径为d₁的扁平区14，该扁平区14基本成平面状并位于扁平平面15中。然后将角膜从角膜10的顶点16处移动或向内压入尺寸X₁。泵压P₁可以可选地且不是必须地在时间T₁处建立，时间T₁与达到所述第一扁平点的时刻的时间A₁是一致的。一旦达到泵压P₂，则在时间A₂处角膜10达到最大变形，这对应于图1c的图示。确定最大变形的点17与角膜10的顶点16距离尺寸X₂。在这种情况下，这是变形幅度的最大挠度。在该最大变形幅度处形成并测量凹变形区18的直径d₂。由角膜10的纵剖面的两个相对立的点之间的距离定义直径d₂，其中上述点表示角膜10面向分析系统的最近的点。然后，角膜10开始返回运动或者停止振动，其中在时间A₃处达到第二扁平点，这里不再进行详细阐述。还可以在一致时间T₃处可选地确定泵压P₃。一旦泵压在时间T₄处返回到初始值P₀，则在时间A₄处角膜10再次到达图1a所示的它的初始位置。所描述的用A₀至A₄指示的各个时间表征的角膜10的变形状态根据上面对眼睛的眼内压的单独测量的描述来建立。尤其独立于泵压来测量相关时间A₀至A₄的时间间隔和所述尺寸或压入深度X₁和X₂。

根据图1a至图1c可以进一步推断出，眼睛11的眼睛长度为A，沿着光轴12从顶点16至视网膜19的距离的长度为L₀。从顶点16至透镜20的长度Z₀也可以被测量。例如，可以使用沙伊姆弗勒排布的相机来测量该长度Z₀，以及可以使用干涉仪测量长度L₀。如图1b所示，当用一缕空气使角膜10变形时，整个眼睛沿着光轴12向眼窝（未示出）内偏移了长度Y₁。由于通过压入深度X₁可以测量角膜10的变形，所以根据等式X_校正=X₁-Y₁可以得出角膜10相对于顶点16的实际变形。因此，通过长度Y₁校正图1b所示的截面图像，以使用所校正的截面图像来推导出眼内压。如果角膜10被进一步变形至压入深度X₂，则眼睛11类似地进一步偏移了长度Y₂。然后如之前描述的那样，沿着光轴12移位或校正图1c所示的变形眼睛11的截面图像。可替换地或另外地，也可以基于长度Z₀、Z₁和Z₂之间的差异来类似地校正各个截面图像。

通过使用变形眼睛11和通过此方法校正的角膜10的截面图像，当从角膜的截面图像中推导眼内压时可以消除实质误差源，并因此能够获得与现有技术中公知的测量方法相比更加准确的眼内压的测量。

Claims (15)

1.一种使用分析系统测量眼睛（11）里的眼内压的眼科分析方法，所述分析系统包括：用于无接触地使眼睛的角膜（10）变形的致动设备，所述致动设备将一缕空气施加到所述眼睛上以使所述角膜变形；用于监控和记录所述角膜的变形的监控系统，通过所述监控系统记录未变形角膜和变形角膜的截面图像；以及用于从所述角膜的截面图像中推导出所述眼内压的分析设备，其特征在于，相对于所记录的所述未变形角膜的截面图像来校正所记录的所述变形角膜的截面图像，在考虑所述校正的情况下推导出所述眼内压。

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述未变形角膜（10）的所述截面图像被用作所述变形角膜的所述截面图像的参考点。

3.根据权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于，所述变形角膜（10）的所述截面图像被校正，以使得所述变形角膜的各个所述截面图像通过相对于所述未变形角膜的所述截面图像的空间偏移而被校正。

4.根据权利要求3所述的分析方法，其特征在于，所述偏移的函数被考虑。

5.根据权利要求3或4所述的分析方法，其特征在于，测量眼球的偏移。

6.根据权利要求3至5所述的分析方法，其特征在于，测量眼底（19）的偏移。

7.根据权利要求3至6所述的分析方法，其特征在于，从所述变形角膜和未变形角膜（10）的截面图像推导出偏移。

8.根据权利要求7所述的分析方法，其特征在于，根据远离光轴（12）或设备轴的所述截面图像的边缘部位中的多个参考点来建立所述偏移。

9.根据权利要求3至8所述的分析方法，其特征在于，建立最大偏移。

10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的分析方法，其特征在于，用于产生所述一缕空气的泵压以相对于所述泵压的持续时间的钟形曲线（13）的形式进展。

11.根据权利要求10所述的分析方法，其特征在于，用于产生所述一缕空气的最大泵压在之前和随后的测量中是相同的。

12.根据权利要求10或11所述的分析方法，其特征在于，一旦到达所述角膜（10）的扁平点就测量用于产生所述一缕空气的泵压。

13.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的分析方法，其特征在于，根据所述角膜的所述截面图像来推导出所述角膜（10）的最大变形。

14.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的分析方法，其特征在于，所述监控系统包括呈沙伊姆弗勒排布的相机和照明设备，通过所述相机记录所述截面图像。

15.一种用来测量眼睛（11）里的眼内压的眼科分析系统，该系统包括：用于无接触地使所述眼睛的角膜（10）变形的致动设备，能够使用所述致动设备将一缕空气施加到所述眼睛上以使所述角膜变形；用于监控和记录所述角膜的变形的监控系统，通过使用所述监控系统，未变形角膜和变形角膜的截面图像是可记录；以及用于从所述角膜的所述截面图像中推导出所述眼内压的分析设备，其特征在于，相对于所记录的所述未变形角膜的截面图像来校正所记录的所述变形角膜的截面图像，在考虑所述校正的情况下推导出所述眼内压。

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