CN110859592B - 一种无创非接触式相干眼压及颅内压的测量方法与装置 - Google Patents

一种无创非接触式相干眼压及颅内压的测量方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无创非接触式相干眼压及颅内压的测量方法与装置，属于眼压及颅内压检测技术领域，包括装置包括激光发射模块、分束镜和光电探测器；所述激光发射模块用于发射具有特定特征的激光，所述激光经所述分束镜反射出一路激光至人眼房水，并透射出一路激光至所述光电探测器；所述人眼房水将接收到的激光反射至所述分束镜，所述分束镜将人眼房水反射的一路激光反射至所述光电探测器，所述光电探测器接收到的两路激光发生干涉，形成干涉图样；利用装置测量的干涉条纹数的变化量进一步计算眼压及颅内压的值，本发明能够实时监测眼压和颅内压，结构简单，测量精度高。

Description

一种无创非接触式相干眼压及颅内压的测量方法与装置
技术领域
本发明涉及眼压及颅内压检测技术领域，具体涉及一种无创非接触式相干眼压及颅内压的测量方法与装置。
背景技术
重型颅脑损伤是常见的神经系统疾病，具有病情紧急，致残率及病死率高等特点。由于颅脑损伤引起的颅内压异常增高，导致患者病情持续恶化甚至死亡。传统方法中颅内压监测主要依靠观察患者临床表现，以及头颅的CT和MRI等。而持续性颅内压(ICP)监护，能及时、准确发现颅内压变化情况，提高患者治疗成功率。
颅内压监测可用的监测部位有脑室内、脑实质内、硬膜下、硬膜外及腰大池等。腰大池穿刺测量颅内压以脑脊液引流水柱传导，因其自身的限制往往并不符合神经重症监护的要求。目前临床最常用的监测部位为脑室内置管进行颅内压监测，此方法被认为是临床颅内压监测的金标准，而脑实质型颅内压监测在临床治疗中也具有重要意义，因其较为简便的操作和较强的适应性，在临床治疗中的使用率也逐步提高。有创颅内压监测技术目前以光纤-电张力测压为主要设备，是现代颅内压监测技术最常用的方法。颅内压监测技术设备的改进一直是国内外医疗器械制造企业的研究重点。由于设备制造精度及材料要求非常高，探头封装技术难度大等因素，国内颅内压精准监测产品目前还无法满足临床治疗的要求，所以目前临床使用的颅内压监测设备均为国外进口产品。
随着科技的不断发展，国内外对颅脑损伤患者的床旁监护技术日益更新，但都有着各自的条件限制，给临床工作开展带来或多或少的不便。颅内温、脑灌注压、及微创ICP监测，虽然技术成熟、临床应用较多，但是也存在高感染风险，无法长时间监测的缺陷
另一方面，目前已经公开了多项关于颅内压监测的发明专利，如颅内压无创测量方法及系统(CN102670252A)利用通过两路同规格的超声波传感器检测信号，通过差值解调方法来检测出颅内压的值；一种基于眼内压及颅内压线性关系的监测系统及方法(CN109124567A)是基于眼内压及颅内压的线性关系，通过对眼内压的测量，间接反映颅内压的变化，该方法利用信息整合模块、生命特征监测模块、腰大池压力监测模块等，通过眼压计直接接触式检测方法，属于直接接触式测量；用于无创监测颅内压的系统和方法(CN107613858A)是采用一个或多个光学传感器以大于受测者脑血流搏动频率的时间分辨率来采集漫射关联能谱数据；并且使用所采集到的数据来确定搏动脑血流；一种颅内压无创监测装置及方法(CN109009064 A)是利用经红外光谱获取脑血氧饱和度，并结合平均动脉压对颅内压进行实时监测。
以上方法采用的红外光谱法，受干扰严重，对环境要求高，受到环境温度的影响大。超声方法具有检测结果与个体相关，可靠性差；专利CN109124567A使用的直接接触测量眼内压来反映颅内压的方式，存在使用不便的缺点。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种无创非接触式相干眼压及颅内压的测量方法与装置，解决了目前眼压及颅内压的采用红外光谱进行测量可靠性差、受干扰严重的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种无创非接触式相干眼压测量装置，包括：激光发射模块、分束镜、光电探测器、脉搏波测量模块和微处理器；
所述激光发射模块用于发射具有特定特征的激光，所述激光经所述分束镜反射出一路激光至人眼房水，并透射出一路激光至所述光电探测器；
所述人眼房水将接收到的激光反射至所述分束镜，所述分束镜将人眼房水反射的一路激光反射至所述光电探测器，所述光电探测器接收到的两路激光发生干涉，形成干涉图样，所述光电探测器对所述干涉图样中的干涉条纹数进行计数；
脉搏波测量模块用于对人体的脉搏波进行测量；
微处理器用于连接光电探测器和脉搏波测量模块，利用干涉条纹数和脉搏波计算眼压。
进一步的，所述激光发射模块包括用于发射出激光的激光器和用于控制所述激光器的激光控制器。
进一步的，所述激光器为近红外激光器，发出的激光的波段为960nm～1750nm。
进一步的，所述激光发射模块与所述分束镜之间还连接有用于对激光进行整形和准直的整形准直模块。
进一步的，所述分束镜还对所述人眼房水反射的一路激光进行透射，透射的激光经衰减器衰减后被吸收膜吸收。
进一步的，还包括信号处理模块、光电开关模块、无线传输模块；
所述信号处理模块用于对所述光电探测器输出的信号进行处理；
所述光电开关模块用于检测人眼的状态，将状态数据输入所述微处理器；
所述无线传输模块用于传输数据至后端平台；
所述微处理器连接所述光电开关模块、信号处理模块和无线传输模块。
进一步的，所述装置为可穿戴眼镜式，所述激光探测器和激光发射模块分别设置在鼻垫背部和镜框两侧，所述分束镜设置在镜框中部；
所述脉搏波测量模块和微处理器设置在镜腿上。
一种无创非接触式相干眼压测量方法，眼压的计算公式如下：
Peo＝Pei+ΔP＝Pei+K×Δn×f(Pbp)，
其中，Pei表示参考眼压，ΔP表示眼压变化量，K表示眼压经验值，Δn表示干涉条纹数的变化量，f(Pbp)表示脉搏波波动函数。
一种无创非接触式相干颅内压的测量方法，颅内压测量公式为：Pho＝m×Peo；
其中，m表示颅内压与眼压的线性比值。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明能够实时监测眼压和颅内压，结构简单，测量精度高；本发明是可穿戴式检测设备，所有元器件分布在镜架上，佩戴方便；本发明直接测量的方法，避免环境光及温度对测量结果的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的整体架构图；
图2为本发明的可穿戴眼镜式结构图；
附图说明：
11-激光控制器，12-激光器，13-整形准直模块，14-吸收膜，15-衰减器，16-分束镜，17-人眼房水，18-光电探测器，19-信号处理模块，110-光电开关模块，111-无线传输模块，112-微处理器，113-脉搏波测量模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种无创非接触式相干眼压测量装置，由于房水经过小梁网途径和膜巩膜途径分别回流到视网膜中央静脉和涡静脉，最终回流到位于颅内的海绵窦中，房水中的眼压与颅内压存在相关性；因此本发明基于人眼房水17对眼压进行测量。
包括激光发射模块、分束镜16、光电探测器18、脉搏波测量模块113和微处理器112；
所述激光发射模块包括用于发射出激光的激光器12和用于控制所述激光器12的激光控制器11，激光控制器11可以控制激光器12发射需要脉宽和相位特征的激光，所述激光器12为近红外激光器12，可以是连续性的激光器12，也可以是脉冲激光器12，发出的激光的波段为960nm～1750nm，优选的波段为1510nm～1575nm。
所述激光经所述分束镜16反射出一路激光至人眼房水17，并透射出一路激光至所述光电探测器18；所述人眼房水17将接收到的激光反射至所述分束镜16，所述分束镜16将虹膜反射的一路激光反射至所述光电探测器18，所述光电探测器18接收到的两路激光发生干涉，形成干涉图样；当眼压不同时，干涉条纹会发生相应的变化，通过干涉条纹的变化即可得到眼压；
所述分束镜16还对人眼房水17反射的一路激光进行透射，透射的激光经衰减器15衰减后被吸收膜14吸收。
为了使激光器12发射的模块更利于发送至分束镜16，因此所述激光发射模块与所述分束镜16之间还连接有用于对激光进行整形和准直的整形准直模块13。
脉搏波测量模块113用于对人体的脉搏波进行测量；
微处理器112用于连接光电探测器18和脉搏波测量模块113，利用干涉条纹数和脉搏波计算眼压。
所该装置还包括信号处理模块19、光电开关模块110、无线传输模块111；述信号处理模块19用于对所述光电探测器18输出的信号进行处理；所述光电开关模块110用于检测人眼的状态，将状态数据输入所述微处理器112；所述无线传输模块111用于传输数据至后端平台；所述微处理器112连接所述光电开关模块110、信号处理模块19和无线传输模块111。
实施例2
本实施例基于实施例1，提供一种可穿戴的无创非接触式相干眼压测量装置，该可穿戴的装置为眼镜式，即包括镜框、镜腿和鼻垫。本实施例以左眼为例，由于右眼与左眼的结构呈镜像，因此不进行赘述。
左眼的光电探测器18设置在左鼻垫背部，即左鼻垫的支撑架上，左眼的分束镜16设置在左镜框中部，眼镜镜片的位置由衰减器15和吸收膜14替代，衰减器15和吸收膜14均为片状，分束镜16即设置在衰减器15上，激光器12设置在衰减器15的左侧部分，所述光电探测器18、分束镜16和激光器12在同一光学面上，形成光学通路。
镜腿上设置有激光控制器11、信号处理模块19、脉搏波测量单元、光电开关模块110、无线传输模块111和微处理器112。其中脉搏波测量单元设置在镜腿内侧，用于测量脉搏波。光电开关模块110用于检测人眼是否睁开，当光电开关模块110判断人眼睁开时，光电开关模块110将信号传输至微处理器112，微处理器112控制相应模块进入测量状态，从而进行测量；因此该光电开关模块110可设置在镜腿或者镜框上，能够检测到人眼的位置即可。
实施例3
本实施例提供一种无创非接触式相干眼压测量方法，眼压的计算公式如下：
Peo＝Pei+ΔP＝Pei+K×Δn×f(Pbp)，
其中，Pei表示参考眼压，ΔP表示眼压变化量，K表示眼压经验值，Δn表示干涉条纹数的变化量，f(Pbp)表示脉搏波波动函数。
本实施例还提供一种无创非接触式相干颅内压的测量方法，颅内压测量公式为：Pho＝m×Peo；
其中，m表示颅内压与眼压的线性比值，为一常数，与测试个体有关，通常取值范围为0.7～1.2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无创非接触式相干眼压测量装置，其特征在于，包括：激光发射模块、分束镜(16)、光电探测器(18)、脉搏波测量模块(113)和微处理器(112)；
所述激光发射模块用于发射具有特定特征的激光，所述激光经所述分束镜(16)反射出一路激光至人眼房水(17)，并透射出一路激光至所述光电探测器(18)；
所述人眼房水(17)将接收到的激光反射至所述分束镜(16)，所述分束镜(16)将人眼房水(17)反射的一路激光反射至所述光电探测器(18)，所述光电探测器(18)接收到的两路激光发生干涉，形成干涉图样，所述光电探测器(18)对所述干涉图样中的干涉条纹数进行计数；
脉搏波测量模块(113)用于对人体的脉搏波进行测量；
微处理器(112)用于连接光电探测器(18)和脉搏波测量模块(113)，利用干涉条纹数和脉搏波计算眼压；眼压的计算公式如下：
Peo＝Pei+ΔP＝Pei+K×Δn×f(Pbp)，
其中，Pei表示参考眼压，ΔP表示眼压变化量，K表示眼压经验值，Δn表示干涉条纹数的变化量，f(Pbp)表示脉搏波波动函数；
所述激光发射模块包括用于发射出激光的激光器(12)和用于控制所述激光器(12)的激光控制器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种无创非接触式相干眼压测量装置，其特征在于：所述激光器(12)为近红外激光器(12)，发出的激光的波段为960nm～1750nm。
3.根据权利要求1所述的一种无创非接触式相干眼压测量装置，其特征在于：所述激光发射模块与所述分束镜(16)之间还连接有用于对激光进行整形和准直的整形准直模块(13)。
4.根据权利要求1所述的一种无创非接触式相干眼压测量装置，其特征在于：所述分束镜(16)还对所述人眼房水(17)反射的一路激光进行透射，透射的激光经衰减器(15)衰减后被吸收膜(14)吸收。
5.根据权利要求1所述的一种无创非接触式相干眼压测量装置，其特征在于：还包括信号处理模块(19)、光电开关模块(110)、无线传输模块(111)；
所述信号处理模块(19)用于对所述光电探测器(18)输出的信号进行处理；
所述光电开关模块(110)用于检测人眼的状态，将状态数据输入所述微处理器(112)；
所述无线传输模块(111)用于传输数据至后端平台；
所述微处理器(112)连接所述光电开关模块(110)、信号处理模块(19)和无线传输模块(111)。
6.根据权利要求1所述的一种无创非接触式相干眼压测量装置，其特征在于：所述装置为可穿戴眼镜式，所述激光探测器和激光发射模块分别设置在鼻垫背部和镜框两侧，所述分束镜(16)设置在镜框中部；
所述脉搏波测量模块(113)和微处理器(112)设置在镜腿上。
7.一种无创非接触式相干眼压测量方法，其特征在于，包括：激光发射模块、分束镜(16)、光电探测器(18)、脉搏波测量模块(113)和微处理器(112)；
所述激光发射模块用于发射具有特定特征的激光，所述激光经所述分束镜(16)反射出一路激光至人眼房水(17)，并透射出一路激光至所述光电探测器(18)；
所述人眼房水(17)将接收到的激光反射至所述分束镜(16)，所述分束镜(16)将人眼房水(17)反射的一路激光反射至所述光电探测器(18)，所述光电探测器(18)接收到的两路激光发生干涉，形成干涉图样，所述光电探测器(18)对所述干涉图样中的干涉条纹数进行计数；
脉搏波测量模块(113)用于对人体的脉搏波进行测量；
微处理器(112)用于连接光电探测器(18)和脉搏波测量模块(113)，利用干涉条纹数和脉搏波计算眼压；眼压的计算公式如下：
Peo＝Pei+ΔP＝Pei+K×Δn×f(Pbp)，
其中，Pei表示参考眼压，ΔP表示眼压变化量，K表示眼压经验值，Δn表示干涉条纹数的变化量，f(Pbp)表示脉搏波波动函数。
8.基于权利要求7的一种无创非接触式相干眼压测量方法，其特征在于，颅内压测量公式为：Pho＝m×Peo；
其中，m表示颅内压与眼压的线性比值。
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GR01 Patent grant
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