CN107518870A - 一种基于oct的房角光学相干层析成像装置及成像方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置及成像方法，通过在探头光路的成像物镜与眼球之间设置房角镜，配合使成像物镜的焦距必须大于光线在房角镜中走过的路径长度与角膜顶点到房角距离之和，以及在参考光路中设置用于色散补偿的玻璃块，使头光路与参考光路色散匹配，利用房角透镜或房角棱镜与角膜的耦合，使OCT探测光在经过房角镜界面的折射或反射后，入射人眼房角部位，获取房角部位的各组织形态。

Description

一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置及成像方法
技术领域
本发明具体涉及OCT技术领域，具体涉及一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置及成像方法。
背景技术
前房角是位于周边角膜与虹膜根部的连接处，前房角的前外侧壁为角膜缘，从角膜后弹力层止端至巩膜突；后内侧壁为睫状体的前端和虹膜根部。其中有小梁网、Schlemm管等结构，小梁网为房角的前壁，精细的网状结构，具有筛网的作用。Schlemm管位于角巩膜的深部，呈环状管，是房水的排出管。
目前，对前房角结构和形态指标的检查以及对青光眼、白内障，糖尿病视网膜病变等眼部疾病的预防和治疗起到了重要作用，同时，对于眼科术后房角情况的评估也是评价手术指标的重要一环。现有的房角检查中存在困难，解剖上，人眼前房角被不透明的巩膜组织遮盖，因此从正面是无法直接观察到房角结构的。另外，从前房角发射的光线从折射率较高的角膜入射折射率较低的空气时，由于入射角较大，将会发生全反射现象。因此光线将返回前房，不能出射眼镜，从而无法被检查者或检查仪器接收到，如图1所示。
目前眼科临床中房角检查主要有以下三种方法：
房角镜检查（gonioscope）是眼部前房角的活体检查。检查的方法分静态检查法和动态检查法。检查者通过裂隙灯配合房角镜观察房角结构，在裂隙灯配置有前节照相设备的情况下，可以实时照相记录房角镜所见的图像，并作为证据保存，在司法鉴定中房角镜检查并实时照相是检查的金标准。
目前房角镜分为直接房角镜：Koeppe、Barkan等。间接房角静有goldman、zeiss等。
目前基于裂隙灯的房角镜检查，虽然能够将光线从前房导入房角，但是裂隙灯观察到的是房角的表面图像，无法看到房角中小梁网、Schlemm管等结构的深层信息。同时，由于房角角度较小，房角底部的结构也容易被阻挡而无法在裂隙灯中被观察到。前房房角镜的检查是半定量的主观检查，受检查者的主观影响，对检查者要求极高。
超声活体显微镜检查（UBM,ultrasoundbiomicroscopy）是超高频超声诊断系统，当屈光间质混浊时，传统的眼科裂隙灯检查对眼前段尤其房角结构的观察有限，UBM使用的高频探头为 50~100 Hz 的高频超声，结合计算机图像处理技术，可获得眼前段任意经线切面的二维图像。同时，具有无创伤性，在活体上观察眼前段结构，不受屈光介质的影响，分辨率高。UBM 的上述特点适用于观察结构复杂而位置相对表浅的眼前段结构。
UBM对青光眼患者眼前节的检查可以直观的揭示虹膜表面和房角表面的形态，而且可显示与房角形态相关的组织结构（如虹膜断面、虹膜根部附着位置、睫状体形态、后房形态），从而完成房角的整体观察。UBM进行房角检查不依赖照明光，可以在任何设定的照明条件下进行，消除了光线对房角检查结果的影响，为房角实时观察提供了条件。
UBM虽然能对前房、睫状体和虹膜进行断层成像，但是UBM的超声信号是穿过巩膜进入房角的，同时UBM的分辨率较低，因此无法观察到房角内部的精细结构。
光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)是20世纪90年代发展起来的光学诊断技术它具有非接触性、非侵入性、对操作者专业技能要求低等优点，避免了由于检查引起的不适感，也避免了感染和损伤等不良后果，安全性高，易于为受检者接受。由于不需要眼睛与仪器接触，故不会对眼球产生压迫变形等影响，在检查光带宽度恒定的情况下，眼球的生物学特性较为恒定，测量参数不受检查者影响，较为客观。因此，OCT成为检查前房角的成像方式的优选方案。
目前基于OCT的房角成像，光线是经巩膜入射，由于巩膜对光线的不透光性，对房角的成像存在固有的缺点，即房角底部一般是无法在OCT的图像中看到。OCT观察房角也存在局限性。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置及成像方法。
本发明采用的技术解决方案是：一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置，所述的成像装置包括光源、光线耦合器、探头光路、参考光路以及探测器，其特征在于，所述的探头光路包括扫描镜和成像物镜，所述的成像物镜与眼球之间还设有房角镜，所述的房角镜放置于眼球的角膜上，房角镜的折射率和角膜折射率相同，所述的成像物镜的焦距大于光线在房角镜中走过的路径长度与眼球的角膜顶点到房角距离之和，所述的参考光路的色散与探头光路的色散相同。
所述的参考光路内还设有用于色散补偿的玻璃块，所述的玻璃块的长度与光线在房角镜中走过的距离相同。
所述的房角镜为房角棱镜或房角透镜。
所述的房角镜采用光学玻璃或有机玻璃制成。
一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置的房角光学相干层析成像方法，包括以下步骤：将OCT光源发出的光线经光线耦合器进入成像探头中，再经过扫描镜和透镜，倾斜入射房角棱镜的反射面，经反射后穿过房角棱镜-角膜前表面的界面，入射房角部位，OCT探测光在房角部位反射后，经原光路返回，并耦合进光线耦合器，与参考光路返回的光线产生干涉，干涉信号由探测器获取，最终得到房角的光学相干层析图像。
一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置的房角光学相干层析成像方法，包括以下步骤：将OCT光源发出的光线经光线耦合6进入成像探头中，经过扫描镜和透镜，入射房角透镜的空气-透镜界面，经折射后穿过房角透镜-角膜前表面的界面，入射房角部位，OCT探测光在房角部位反射后，经原光路返回，并耦合进光线耦合器，与参考光路返回的光线产生干涉，干涉信号由探测器获取，最终得到房角的光学相干层析图像。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置及成像方法，通过在探头光路的成像物镜与眼球之间设置房角镜，配合使成像物镜的焦距必须大于光线在房角镜中走过的路径长度与角膜顶点到房角距离之和，以及在参考光路中设置用于色散补偿的玻璃块，使头光路与参考光路色散匹配，利用房角透镜或房角棱镜与角膜的耦合，使OCT探测光在经过房角镜界面的折射或反射后，入射人眼房角部位，获取房角部位的各组织形态。
附图说明
图1为眼球结构示意图；其中1为角膜；2为虹膜；3为晶状体；4为房角。
图2为本发明采用房角棱镜的基于OCT的房角光学相干层析成像装置；其中1为OCT成像探头；2为眼球；3为参考光路；4为光源；5为探测器；6为光线耦合器；7为扫描镜；8为透镜；9为房角棱镜；10为房角； 11为角膜； 12为虹膜； 13为为晶状体；14为玻璃块。
图3为本发明采用房角透镜的基于OCT的房角光学相干层析成像装置；其中1为OCT成像探头；2为眼球；3为参考光路；4为光源；5为探测器；6为光线耦合器；7为扫描镜；8为透镜；9为房角透镜；10为房角； 11为角膜； 12为虹膜； 13为为晶状体；14为玻璃块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
下面结合图2具体说明本发明利用房角棱镜的结构和工作原理。
本发明是在OCT系统基础上，在探头光路中使用房角棱镜实现房角的直接成像。OCT光源4发出的光线经光线耦合器6进入成像探头1，经过扫描镜7和透镜8，倾斜入射房角镜9的反射面，经反射后穿过房角镜-角膜前表面的界面，入射房角部位。OCT探测光在房角部位反射后，经原光路返回，并耦合进光线耦合器，与参考光路3返回的光线产生干涉，干涉信号由探测器5获取。
下面结合图3具体说明本发明利用房角透镜的结构和工作原理。
本发明是在OCT系统基础上，在探头光路中使用房角透镜实现房角的直接成像。OCT光源4发出的光线经光线耦合器6进入成像探头1，经过扫描镜7和透镜8，入射房角镜9的空气-透镜界面，经折射后穿过房角镜-角膜前表面的界面，入射房角部位。OCT探测光在房角部位反射后，经原光路返回，并耦合进光线耦合器，与参考光路3返回的光线产生干涉，干涉信号由探测器5获取。
房角镜是由光学玻璃或有机玻璃制成的特殊透镜或棱镜，放置于角膜上，使房角镜、接触液、角膜和房水在光学上耦合成一体。由于房角镜的折射率和角膜折射率接近，因此在房角镜和角膜界面上，光线不会发生全反射。OCT的探测光得以进入人眼房角，从房角反射的光线也可以从角膜出射。本发明的技术关键是在OCT 探头光路中设置房角镜，利用房角透镜或房角棱镜与角膜的耦合，使OCT探测光在经过房角镜界面的折射或反射后，入射人眼房角部位，获取房角部位的各组织形态。
由于在探头光路中增加了房角镜，为了使成像时房角仍然处于成像物镜的聚焦位置，因此对成像物镜的焦距有一定要求：成像物镜的焦距必须大于光线在房角镜中走过的路径长度与角膜顶点到房角距离之和。
基于OCT的成像原理，探头光路与参考光路必须色散匹配。由于探头光路中增加了房角镜，因此参考光路中也要相应设置用于色散补偿的玻璃块14。色散补偿玻璃块的长度与光线在房角镜中走过的距离匹配。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置，所述的成像装置包括光源、光线耦合器、探头光路、参考光路以及探测器，其特征在于，所述的探头光路包括扫描镜和成像物镜，所述的成像物镜与眼球之间还设有放置于眼球的角膜上的房角镜，房角镜的折射率和角膜折射率相同，所述的成像物镜的焦距大于光线在房角镜中走过的路径长度与眼球的角膜顶点到房角距离之和，所述的参考光路的色散与探头光路的色散相同。
2.根据权利要求1所述的一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置，其特征在于，所述的参考光路内还设有用于色散补偿的玻璃块，所述的玻璃块的长度与光线在房角镜中走过的距离相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置，其特征在于，所述的房角镜为房角棱镜或房角透镜。
4.根据权利要求1所述的一种基于OCT的房角光学相干层析成像装置，其特征在于，所述的房角镜采用光学玻璃或有机玻璃制成。
5.一种权利要求1所述的基于OCT的房角光学相干层析成像装置的房角光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：将OCT光源发出的光线经光线耦合器进入成像探头中，再经过扫描镜和透镜，倾斜入射房角棱镜的反射面，经反射后穿过房角棱镜-角膜前表面的界面，入射房角部位，OCT探测光在房角部位反射后，经原光路返回，并耦合进光线耦合器，与参考光路返回的光线产生干涉，干涉信号由探测器获取，最终得到房角的光学相干层析图像。
6.一种权利要求1所述的基于OCT的房角光学相干层析成像装置的房角光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：将OCT光源发出的光线经光线耦合6进入成像探头中，经过扫描镜和透镜，入射房角透镜的空气-透镜界面，经折射后穿过房角透镜-角膜前表面的界面，入射房角部位，OCT探测光在房角部位反射后，经原光路返回，并耦合进光线耦合器，与参考光路返回的光线产生干涉，干涉信号由探测器获取，最终得到房角的光学相干层析图像。
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