CN108352133B - 眼模型 - Google Patents

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Abstract

一种眼模型，所述眼模型包括巩膜模拟物和图案，所述巩膜模拟物由亮色塑料材料制成，所述塑料材料包含至少作为主成分的聚氯乙烯，所述图案与所述巩膜模拟物在颜色上形成对比，所述图案模拟眼瞳和/或虹膜结构。在生产所述眼模型的方法中，使用所述塑料材料的板形或矩形毛坯，所述毛坯具有两个相反设置的毛坯平坦侧面，通过切削或凿削加工将眼体从所述毛坯中分离。所述经分离的眼体具有由这些毛坯平坦侧面中的第一个形成的扁平区、以及以环状方式围绕所述扁平区的凸状弯曲的周向表面。所述方法还包括在所述第一毛坯平坦侧面上的、与所述第一扁平区对应的区域上形成所述图案。

Description

眼模型
技术领域
本披露总体上涉及一种眼模型。具体而言，本披露涉及一种借助红外摄像机可记录的眼模型、一种用于生产所述眼模型的方法、以及一种结合红外摄像机使用所述眼模型的装置。
背景技术
在许多测量眼睛的测量方法中，电磁辐射(以下简称“光”)辐射到有待检查的眼睛上和/或辐射进眼睛，并且对从眼睛反射的辐射进行检测和评估。因此，例如，在人眼屈光激光治疗领域，具有至少一个红外摄像机的眼追踪系统(称之为眼动仪)用于记录从眼睛反射的红外光、并且基于所记录的红外图像确定眼睛的位置和取向。通过使用合适的处理软件，可以由此在疗程内检测并且量化眼睛的运动。
借助于眼动仪确定眼睛的位置和取向是基于在记录的红外图像或VIS图像内对眼睛结构(例如眼瞳、虹膜结构、角膜缘和巩膜内的血管)的检测。因此用于在眼动仪的测试测量中(例如在校准期间)使用的测试对象也具有此类眼睛结构。测试对象通常作为具有一个或多个眼睛结构(例如，仅眼瞳)压印复制品的片形或板形对象存在。
例如，可以借助眼动仪，通过眼动仪与测试对象之间产生二维相对运动对眼睛的侧向平移进行模拟和追踪。然而，应当注意，眼睛(例如，在屈光激光治疗期间)还可以经历沿眼睛视轴的平移、以及绕视轴以及还有绕垂直延伸到所述视轴上的空间轴的转动。当今，眼动仪被配置用于检测所述运动。然而，在测试测量范围内，借助片形或板形的测试对象，不可能充分地模拟眼运动的所有自由度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在眼追踪系统的测试测量范围内用作测试对象的眼模型。
本发明的一个方面是一种眼模型，所述眼模型包括巩膜模拟物并且包括图案，所述巩膜模拟物由亮色塑料材料制成，所述塑料材料包含至少作为主成分的聚氯乙烯，所述图案与所述巩膜模拟物在颜色上形成对比，所述图案模拟眼瞳和/或虹膜结构。
使用至少作为塑料材料主成分的聚氯乙烯的结果是，在眼模型的红外光照期间，巩膜模拟物中不发生显著的漫反射。在一个优选的实施例中，塑料材料由聚氯乙烯组成。
由塑料材料制成的巩膜模拟物在红外光照下显现为亮色。因此，图案与巩膜模拟物在颜色上形成对比，即使在漫射或直接的红外光照下。在巩膜模拟物的区域中的塑料材料优选为白色。
在一个实施例中，所述眼模型由眼体形成，所述眼体的在所述巩膜模拟物的区域中的表面形成与球形或椭圆体表面的形状一致的环形表面。由于眼体的三维设计，具体而言，由于环形表面的凸状弯曲(例如，其以人眼的巩膜表面模造)，通过转动所述眼模型，有可能模拟绕眼睛视轴(z轴)的旋转运动以及绕垂直延伸到所述视轴上的空间轴的旋转运动(称之为绕x轴和y轴的眼睛转动)。
眼模型的眼体可以具有扁平区，图案的至少一部分、优选全部图案位于所述扁平区上。可以设为使图案位于所述扁平区的仅部分区域上。至少在这一情况下，图案可以仅模拟例如优选地位于所述扁平区中心的眼瞳。此外，可以设为使图案本质上位于所述扁平区的整个区域上。
从环形表面到扁平区的过渡可以由环形边缘形成。图案优选地毗连环形边缘。图案可以至少模拟虹膜结构，并且它的外边缘可以毗连环形边缘。在任何情况下，可以通过压印或涂绘眼体，或者通过将具有图案的粘性元件粘附至眼体来形成图案。
在眼模型的一个实施例中，眼体在与图案相反的环形表面上或环形表面一侧上具有螺纹孔。螺纹孔的横截面可以与至少一部分图案位于其内的扁平区基本平行地取向或基本成直角地取向。优选地，眼体在环形表面的与图案相反的一侧上具有扁平区，并在这一扁平区的区域中设有螺纹孔。可以提供螺纹孔以用于紧固眼模型的目的。
本发明的另一方面是一种眼模型，具体而言为在此描述的眼模型。眼模型包括眼体，所述眼体具有扁平区以及以环状方式围绕扁平区的亮色的(具体而言白色的)巩膜模拟物，其中图案形成于扁平区上，图案与巩膜模拟物在颜色上形成对比并且模拟眼瞳和/或虹膜结构。在巩膜模拟物的区域中，眼体的表面形成凸状弯曲的环形表面。
本发明的另一方面是一种生产眼模型、具体而言生产在此描述的这些眼模型之一的方法。所述方法包括提供板形或矩形毛坯，所述毛坯由亮色的、特别是白色的塑料材料制成，所述塑料材料包含至少作为主成分的聚氯乙烯，其中所述毛坯具有两个相反设置的毛坯平坦侧面。所述方法还包括对所述毛坯进行切削或凿削加工，以便从所述毛坯中分离至少一个眼体，所述经分离的眼体具有由这些毛坯平坦侧面中的第一个形成的第一扁平区，并且具有以环状方式围绕所述第一扁平区的凸状弯曲的周向表面；并且在所述第一毛坯平坦侧面的、与所述第一扁平区对应的区域中形成图案，所述图案在颜色上与所述塑料材料形成对比并且模拟眼瞳和/或虹膜结构。
可以设为使单个眼体或多个眼体与毛坯分离。多个眼体的分离可以发生，例如，本质上同时发生，或本质上在多个眼体的一部分内同时发生，或按时间顺序连续地发生。
在第一毛坯平坦侧面上形成图案可以发生在眼体已经从毛坯分离之后。然而，优选地，在从毛坯分离眼体的步骤之前图案形成于第一毛坯平坦侧面上。具体而言，基于单个毛坯的多个眼模型的生产可以按这种方式来简化和加速。
根据所述方法的另一发展，将螺纹孔引入这些毛坯平坦侧面中的第二个上的毛坯中、与有待从毛坯分离的每个眼体关联，之后将对应的眼体从毛坯分离。经分离的眼体可以具有第二扁平区，所述第二扁平区可以由第二毛坯平坦侧面形成并且螺纹孔可位于其中。
本发明的另一方面涉及眼模型(具体而言，在此所述眼模型中的一种)用于借助摄像机记录眼模型的图像的用途。红外摄像机用作所述摄像机，并且对于眼模型，使用具有巩膜模拟物并具有图案的眼体，所述巩膜模拟物由亮色塑料材料制成，所述亮色塑料材料包含至少作为主成分的聚氯乙烯，所述图案在颜色上与所述巩膜模拟物形成对比并且模拟眼瞳和/或虹膜结构。可以设为使眼模型的图像至少包含图案和巩膜模拟物的一部分。
红外摄像机可以是眼追踪系统的部分，其中所述眼模型相对于所述红外摄像机运动，同时这些图像被记录，并且所述眼追踪系统基于所记录的这些图像检测眼运动。对于这一目的，可以设为使眼追踪系统还具有处理单元，所述处理单元被配置为用于在记录的红外图像中确定眼模型所包括图案的位置和/或取向。
也可以设为使得就使用而言，在记录这些图像时，所述眼模型位于患者台上，在所述患者台的头部支撑区域中。例如，眼模型紧固(例如旋拧)于其上的眼模型定位装置可以集成在头部支撑物上。
附图说明
从以下附图的说明清楚的是本发明的补充特征、优点以及组分，这些附图显示以下：
图1A至1D显示眼模型的示例性实施例；
图2A和2B显示用于生产眼模型的毛坯的一个示范性实施例；以及
图3显示使用眼模型的装置。
具体实施方式
图1A至1D显示一个眼模型示例性实施例的示意图，总体上用附图标记10表示。图1A显示透视图，图1B显示顶视图，图1C显示侧视图，图1D显示眼模型10的沿图1B中所指示剖面线I的截面图。
在图1A至1D所示的示例性实施例中，眼模型10由眼体12形成。眼体12具有第一扁平区14，在所述第一扁平区内所述眼体12的表面是平的。第一扁平区14形成眼模型10的盘状(例如，椭圆形的，并且特别是圆形的)覆盖表面。以环状方式周向地环绕覆盖表面14的凸状弯曲的周向表面18通过第一环形边缘16与覆盖表面14连接。周向表面18被设计成与椭圆体表面(例如，球形表面)的形状一致(或符合所述)的环形表面。
眼体12还具有与覆盖表面14相反的第二扁平区20。第二扁平区20形成眼模型10的盘状(例如，椭圆形的，并且特别是圆形的)基底区。可以设为使基底区20(通过环形边缘)毗邻环形表面18。在图1A至1D所示的示例性实施例中，然而，眼体12具有在环形表面18和基底区20之间延伸的侧表面22。平的侧表面22描述了分别通过两个具有相同周长的环形边缘24、26毗连基底区域20和环形表面18的圆柱形表面的形状。在另一个示例性实施例中，侧表面22可以具有例如符合圆锥形表面的设计。
图1A至1D中所示的眼模型10包括人巩膜的模拟物(即，复制品)。巩膜模拟物由眼体12(具体而言，由环形表面18界定边界的眼体12的部分)形成。眼体12由白色聚氯乙烯制成。当眼体12用红外光照射时，在聚氯乙烯内不发生显著的漫反射。因此，眼体12显现为白色，即使在红外光照下。
在另一个示例性实施例中，可以设为代替由白色的聚氯乙烯制成，使得眼体12由亮色的(特别是白色的)塑料材料制成，所述塑料材料包含至少作为主成分的(例如，白色的)聚氯乙烯。塑料材料可以包括另外的成分，诸如增塑剂或另外的塑料。在任何情况下，塑料材料应以其显现亮色(特别是白色)(即使在红外光照下)的这样的方式设计。
对于图1A至图1D中所示的眼模型10，模拟物仅包括人巩膜的一部分。具有巩膜模拟物的眼体12的部分形成椭圆体层(例如，球形层)的形状。可替代地，可以设为增大巩膜的模拟部分，以形成本质上整个巩膜的模拟物。在后一种情况下，眼体12可以采取椭圆形穹顶(例如，球形穹顶)的形状。
如图1A和1B中所明显的，图案28涂覆于眼模型10的覆盖表面14上。图案28包括眼瞳30和虹膜结构32的模拟物。图案28遍布眼体12的整个扁平区延伸，所述整个扁平区形成了眼模型10的覆盖表面14。在另一个示例性实施例中，可以设为使得图案28仅模拟虹膜结构32或仅模拟眼瞳30。至少在这一情况下，有可能未将图案28涂覆于眼模型10的覆盖表面14的一个区域(例如，在只有瞳孔复制品的情况下，在眼瞳30周围的区域)上。
也可以设为使得图案28的一部分(例如，虹膜结构32的模拟物)在眼体12的凸状弯曲表面区域中延伸，或整个涂覆在眼体12的凸状弯曲表面区域中(例如，符合环形表面18的形状)。在后一种情况下，可以设为使得仅眼瞳30的模拟复制品位于眼模型10的覆盖表面14上。
如图1A和1B中所明显的，眼瞳30的模拟物和虹膜结构32的模拟物与巩膜模拟物在颜色上形成对比。眼瞳30和虹膜结构32的模拟可以用灰色色调、RGB色彩空间的颜色或CMYK色彩空间的颜色来实施。
至少在图1B和1C所示的示例性实施例中，具有图案28的眼体12的扁平区被设计为圆盘。扁平区(以及因此图案28)具有约12mm的直径ΦD。可替代地，在另一示例性实施例中，直径ΦD可以具有在约9mm至约14mm(特别是在约10m和约13mm之间)的范围内的不同于12mm的值。具有图案28的扁平区的直径ΦD对应于人虹膜外边缘的典型直径。
此外，形成眼模型10的基底区20的扁平区呈现为圆盘。至少在图1B和1C所示的示例性实施例中，基底区20的直径ΦG为约24mm。并且，眼体12具有约7.8mm的高度hU，所述高度相对于眼模型10的基底区20垂直地延伸进环形表面18的区域中。眼体12的高度hM，相对于基底区20垂直地延伸进侧表面22的区域中，为约2.2mm。
在另一个示例性实施例中，眼体12的直径ΦG和高度hU、hM的值中的至少一个可以不同于规定值。因此，在模拟人巩膜较小部分或较大部分的情况下，可以设为使得直径ΦG和高度hU作为彼此的函数而变化。
如图1D中所清楚的，在扁平区的区域中，眼体12在环形表面18的与图案28相反的一侧上设有凹陷30。特定地，凹陷30是引入眼模型10的基底区20中的螺纹孔。螺纹孔30可以用于例如将眼模型10安排(例如旋拧)在定位装置(未示出)上。
在图1D所示的示例性实施例中，螺纹孔30从眼模型10的基底区20的中间区开始延伸进眼体12。螺纹孔30还具有约6.5mm的高度hA，所述高度相对于基底区20垂直地延伸。在另一个示例性实施例中，可以设为使得多个凹陷(例如，多个螺纹孔30)设在眼体12内。此外，一个或多个凹陷可以具有不同于如关于图1D所示的示例性实施例所述的延伸的延伸。
图2A和图2B显示毛坯的一个示例性实施例的示意图，总体上用参考号40表示，由用于生产眼体12(如参考在先附图所述)的塑料材料制成。图2A显示毛坯40的透视图，且图2B显示毛坯40的侧视图(沿图2A中虚线所示箭头的方向取向)。
塑料材料(在这一情况下为白色聚氯乙烯)的板形毛坯40具有两个平的相反设置的毛坯平坦侧面42、44。多个图案28(见图1A和1B)涂覆在毛坯平坦侧面的第一个42(毛坯顶侧面42)上。
为了生产先前附图中所示的眼模型10，将一个眼体12或多个眼体12从毛坯40分离(如图2B的虚线标记)。在所述过程中，分别在毛坯40中制备与眼体12的扁平区连接的侧表面。眼模型10的覆盖表面14和基底区20由毛坯平坦侧面42、44的经分离部分形成。在图2B所示的示例性实施例中，在毛坯平坦侧面42、44之间延伸的高度hR因此对应于眼模型10的在眼体12的扁平区之间延伸的高度(见图1C)。
从毛坯40分离的多个眼体12，即，多个生产的眼模型10，优选地对应于多个涂覆(即，形成)在毛坯40上的图案28。根据图2A所示毛坯40的示例性实施例，图案28在眼体12分离之前就已经涂覆在毛坯顶侧42上。对于眼体12的分离，以环状方式围绕图案28的凸状弯曲的周向表面18在毛坯40中产生。此外，在图2B所示的示例性实施例中，毗连周向表面18的侧表面22在毛坯40中产生。
与单独地对于对应的已分离的眼体12涂覆图案28相比，先于分离步骤之前涂覆图案28简化并且加速了眼模型10的产生。在另一个示例性实施例中，在一个眼体12或多个眼体12已经分离之后，仍可以设为涂覆单独的图案28或多个图案28(在表面平的和/或凸状弯曲的区域上)。多个图案28彼此可以基本上相似。至少在这种情况下，将多个图案28涂覆在眼体12或毛坯40上可以自动地进行。
优选地将图案28压印在毛坯40上或已从毛坯40分离的眼体12上。可替代地，图案28可以按一些其他方式形成在毛坯40上或已从毛坯40分离的眼体12上。因此，例如，可以设为涂绘图案28，或涂覆具有图案28的粘性元件。还可以进一步设为涂覆另一图案(诸如血管模拟物)于具有巩膜模拟物的眼体12的部分上(如关于图1A至1D所述)。
在另一个示例性实施例中，还可以设为使得仅单个眼体12从毛坯40分离，以便生产单个眼模型10。至少在这种情况下，毛坯40也可以是例如矩形形状的。
可以设为将眼体12从图2A和2B的毛坯40中铣削出来。可替代地或另外地，眼体12的分离(或单个眼体12的分离)可以包括毛坯40的一些其他的切削或凿削加工。也可以设为将眼体12按时间顺序连续从毛坯40中分离。然而，多个眼体12也可以部分同时地(例如，成对同时地)或同时地分离。
眼模型10的生产可以包括另外的步骤。因此，可设为将图1D所示的螺纹孔30(或多个螺纹孔30)引入毛坯40中，与有待从毛坯40中分离的每个眼体12关联。具体地，从与毛坯顶侧面42相反设置的第二毛坯平坦侧面44开始，将螺纹孔30引入毛坯40中(例如，通过铣削出塑料材料)。可替代地，也可以在分离眼体12之后，从眼体的基底区20开始，将螺纹孔30引入眼体12中。
在一个可替代的实施例中，生产眼模型10的步骤中的至少一些可以用3D打印来代替。例如，可以使用塑料材料(诸如白色聚氯乙烯)3D打印眼体12。在这种情况下，3D打印可以进一步包括通过打印彩色塑料材料(诸如彩色聚氯乙烯)将图案28涂覆至眼体12的步骤。
图3在高度示意的方框图中显示了用于使用参考图1A至2B所述的眼模型10的装置(总体用参考号50表示)的一个示例性实施例。
装置50包括眼追踪系统52和用于人眼屈光激光治疗的激光装置53。眼追踪系统52可以是在多个维度上(具体而言，超过两个维度)设计用于检测和量化平移的以及转动的眼运动的眼动仪。眼动仪52可以例如是激光装置53的部分，以高度示意的方式来展示。
眼动仪52可以用本领域技术人员已知的不同方式来实施。在图3所示的示例性实施例中，眼动仪52包括红外摄像机单元54和处理单元56。眼动仪52进一步包括用于获得与沿人眼或眼模型10视轴的方向相关的信息(诸如眼睛或眼模型10沿视轴运动的信息)的器件(在此未示出)。器件可以例如包括位于红外摄像机单元54视野内的条纹投影仪(stripeprojector)。
红外摄像机单元54被配置为用于记录多个眼模型10(和条纹投影仪)的红外图像，例如，借助于一个或多个定位在眼模型10周围的红外摄像机。可以设为使得眼模型10的这种红外图像包含图案28和毗连图案28的巩膜模拟物的至少一部分(即，眼体12的环形表面18的一个区域)。由于参考图1A至2B所述的塑料材料，巩膜模拟物显现为亮色，即使在红外摄像机单元54的红外光照下。因此，图案28与亮色巩膜模拟物在颜色上形成对比，即使在红外光照下，即在红外图像中。
处理单元56被配置为用于从眼模型10的单个红外图像和多个红外图像中确定相对眼动仪52而言眼瞳30模拟物的中心的位置和虹膜结构32模拟物的取向(见图1A、1B和2A)。取决于图案28的设计，在另一个示例性实施例中，可以例如设为使得处理单元56仅确定眼瞳30模拟物的中心的位置，例如通过识别瞳孔缘。
在图3所示的示例性实施例中，考虑到由眼动仪53确定的眼睛位置和眼睛取向，眼动仪52或处理单元56通过合适的接口连接至激光装置53的控制系统58，从而由眼动仪52收集的关于眼模型10运动的数据可以中继至控制系统58，以便对激光装置53产生的激光辐射进行控制。激光辐射的光束路径用参考号60表示的箭头指示。
在图3所示的示例性实施例中，装置50还包括定位装置62，眼模型10被安排在所述定位装置上。眼模型10从而可以被固定，例如，通过将眼模型10旋拧在定位装置62的螺纹区(例如螺丝)(未示出)上。可设为将定位装置62与安排在其上的眼模型10一起设置在患者台的头部支撑物(这里未示出)的区域内，例如通过借助简单形式的锁定配合插入患者台中。
定位装置62还被设计为机械地调整眼模型10的位置和取向。从而产生了眼模型10与眼动仪52之间的相对运动。可替代地或另外地，在另一个示例性实施例中，可以通过改变眼动仪52的位置和取向，发生眼动仪52与眼模型10之间的相对运动。
作为眼模型10与眼动仪52之间这种相对运动的结果，三维巩膜模拟物(如参考图1A至2B所述的)允许模拟人眼沿着和垂直于视轴进行的平移运动，并且还允许模拟眼睛绕视轴(绕z轴的眼睛转动)和垂直于视轴的空间轴(绕x轴和y轴的眼睛转动)进行的旋转运动。借助眼动仪52，通过反复的红外图像记录以及红外图像处理，在运动期间，产生的相对运动可以被检测并被量化。因此，针对眼运动的所有自由度(当它们发生时，例如，在屈光激光治疗期间)，可以测试(例如，校准)眼动仪52的功能。
当眼模型10结合图3所示的装置一起使用时，基于眼模型10的模拟运动(诸如由定位装置62所产生的)，还可以进行激光装置53的一种或多种功能测试，和/或可以校准激光装置53，和/或可以模拟借助激光装置53伴随同时的眼追踪进行的人眼激光治疗。

Claims (5)

1.一种眼模型，其包括眼体，所述眼体具有：
第一扁平区，所述第一扁平区形成所述眼模型的覆盖表面；
由亮色塑料材料制成的巩膜模拟物，所述塑料材料包含至少作为主成分的聚氯乙烯；所述巩膜模拟物形成与球形或椭圆体表面的形状一致的环形表面，所述巩膜模拟物围绕所述第一扁平区并且连结到所述第一扁平区；
与所述巩膜模拟物在颜色上形成对比的图案，所述图案模拟眼瞳和/或虹膜结构；其中，所述图案位于所述第一扁平区的形成覆盖表面的至少一部分上；其中，所述巩膜模拟物的材料构造成显现为白色，并且所述图案构造成在红外光照下与所述巩膜模拟物在颜色上形成对比；
以及位于与所述图案相反的一侧的第二扁平基底区，其中在所述第二扁平基底区的区域中设有螺纹孔；所述螺纹孔用于将所述眼模型布置到定位装置。
2.根据权利要求1所述的眼模型，其中，在所述巩膜模拟物的区域中的所述塑料材料是白色的。
3.根据权利要求1所述的眼模型，其中，从所述环形表面到所述第一扁平区的过渡是由环形边缘来形成。
4.根据权利要求1或2所述的眼模型，其中，所述图案是通过压印或涂绘所述眼体或通过将承载有所述图案的粘性元件粘附至所述眼体来形成。
5.根据权利要求1或2所述的眼模型，其中，所述眼体的在所述巩膜模拟物的区域中的表面形成凸状弯曲的环形表面。
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