CN111227785A - 眼球激光扫描成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及眼科3D成像技术领域，公开了一种眼球激光扫描成像方法，包括如下步骤：(1)控制SLO射出激光，通过光学部件发射至前眼部位置；(2)调整SLO的焦距，使激光聚焦于前眼部位置；(3)控制SLO产生垂直裂隙光并将其投射到前眼部；(4)调整眼球斜角位置的相机扫描，相机在不同位置获取多个前眼部断层图像；(5)对多个前眼部断层图像进行计算，得到前眼部的3D形状数据。本发明通过相机镜头平面、激光焦平面和物平面交于一线，符合沙姆定律，结合SLO和沙姆定律，同时实现对眼球的观察和3D成像。
Description
技术领域
本发明涉及眼科3D成像技术领域，尤其涉及一种眼球激光扫描成像方法。
背景技术
直接和间接检眼镜在眼科检查项目中，一般通过强光或较强光透过瞳孔对视网膜进行照射，来观察视网膜的病理结构，这种强光通常为视网膜耐受的10％～100％，这在正常眼或许能够接受，对于病理性眼球却可能造成眼球的永久性损伤。
针对此问题，20世纪70年代以来，通过激光完成对眼睛的扫描方法，越来越多，激光扫描检眼镜是由波士顿Scheoens研究所研制，其通过一束聚焦的、暗的激光束(亮度不足间接检眼镜的1/1000)扫描眼底，每次一个点，反射光由光检测器接收放大,一点一点地获得眼底点图形，再通过电子计算机进行数字合成，形成监视器图像的电子束与扫描视网膜的激光束同步，从而获得清晰的视网膜结构图像。此外，还有激光扫描共聚焦显微镜等设备都可以实现视网膜荧光成像。
应用沙姆定律，当被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一直线时，即可得到全面清晰的影像。通过Scheimpflug camera可以观察到各种前眼疾病。
而SLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)可以观察各种眼底疾病。但是，没有机器可以在一台机器上同时观察到这两种功能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种眼球激光扫描成像方法，结合SLO和沙姆定律，同时实现对眼球的观察和3D成像。
本发明采取的技术方案是：
一种眼球激光扫描成像方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)控制SLO射出激光，通过光学部件发射至前眼部位置；
(2)调整SLO的焦距，使激光聚焦于前眼部位置；
(3)控制SLO产生垂直裂隙光并将其投射到前眼部；
(4)调整眼球斜角位置的相机扫描，相机在不同位置获取多个前眼部断层图像；
(5)对多个前眼部断层图像进行计算，得到前眼部的3D形状数据。
进一步，所述激光聚焦的焦点、相机以及前眼部，三者的位置符合沙姆定律。
进一步，所述步骤(3)中的垂直裂隙光是通过仅在一个方向上进行SLO扫描仪扫描产生，或者在双向扫描过程中的适当时机使光源闪烁时产生。
进一步，所述步骤(4)中的相机扫描方式包括水平扫描和旋转扫描。
进一步，水平扫描的方式为，调节SLO扫描仪打开或关闭光源的时间点，横向扫描垂直狭缝光通过眼球斜角位置的相机拍摄多个前眼部断层图像。
进一步，水平扫描的方式为，通过SLO扫描仪的测量头的水平移动，眼球斜角位置的相机为两个，两个相机拍摄多个前眼部断层图像。
进一步，旋转扫描方式为相机或者SLO扫描仪独立或整合旋转，所述相机为一个，设置在两侧的眼球斜角位置。
进一步，所述相机位于眼球水平线45度夹角位置。
进一步，所述激光为红外激光、红激光、绿激光、蓝激光。
进一步，所述激光作为SLO扫描仪光源。
本发明的有益效果是：
(1)在一台机器上以紧凑，便携式的形式同时实现SLO和Scheimpflug相机的功能。
(2)运用沙姆定律，实现眼球的全面扫描，得到全方位地图像信息；
(3)调节激光的类型和亮度，减少对眼球的损伤和刺激。
(4)相机的角度变化和激光直线运动，调节方便。
附图说明
附图1是本发明的激光调焦前的位置示意图；
附图2是调焦后的位置示意图；
附图3是相机位置改变示意图；
附图4是两个相机及其调节示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明眼球激光扫描成像方法的具体实施方式作详细说明。
沙姆定律就是当被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一直线时，即可得到全面清晰的影像。
本发明将沙母定律(Scheimpflug principle)与SLO(Scanning LaserOphthalmoscope，激光检眼镜)进行结合，同时观察眼疾及得到前眼部清晰图像。
本发明眼球激光扫描成像方法的具体步骤如下：
(1)控制SLO射出激光，通过光学部件发射至前眼部位置。激光可选择红外激光、红激光、绿激光、蓝激光。激光也可作为SLO扫描仪光源。
(2)调整SLO的焦距，使激光聚焦于前眼部位置。调焦时可先使用红外激光，调焦完成后，再使用不同波长的RGB激光进行光学检测。
(3)控制SLO产生垂直裂隙光并将其投射到前眼部。垂直裂隙光是通过仅在一个方向上进行SLO扫描仪扫描产生，或者在双向扫描过程中的适当时机使光源闪烁时产生。
(4)调整眼球斜角位置的相机扫描，相机在不同位置获取多个前眼部断层图像。按沙姆定律，相机可以相对于光轴倾斜。
相机扫描方式包括水平扫描和旋转扫描。水平扫描的方式为，调节SLO扫描仪打开或关闭光源的时间点，横向扫描垂直狭缝光通过眼球斜角位置的相机拍摄多个前眼部断层图像。或者，通过SLO扫描仪的测量头的水平移动，眼球斜角位置的相机为两个，两个相机拍摄多个前眼部断层图像。旋转扫描方式为相机或者SLO扫描仪独立或整合旋转，相机为一个，设置在两侧的眼球斜角位置。水平扫描和旋转扫描过程，相机位于眼球水平线45度夹角位置。
(5)对多个前眼部断层图像进行计算，得到前眼部的3D形状数据。
参见附图1，眼球激光扫描，通过激光扫描检眼镜发射激光2，对眼球1进行扫描，激光2经检眼镜后方的狭缝灯，射出狭缝激光，患者把眼睛放在狭缝光的位置，然后适当的调整激光扫描检眼镜的焦距。
在眼球的斜角位置设置相机3，相机3便可以获取到相应的眼球位置图像。将激光的焦点、相机3的镜头平面和拍摄位置平面排列，符合沙姆定律时，相机能够将眼球的各个位置都清晰地拍摄下来，再通过图像处理，形成完整的眼球3D影像。
参见附图2,通过直线移动检眼镜的位置，实现对检眼镜的焦距的改变。对比附图1,眼球1的位置前移后，调节激光2焦距，使其符合沙姆定律的条件。
参见附图3，通过改变相机3的镜头的转角，使相机镜头的位置符合沙姆定律。
参见附图4,相机3的数量设置为2个，分别位于眼球的两侧斜角位置，通过两个相机的左右翻转和水平旋转。实现不同位置的眼球图像的采集。
具体的，步骤(1)中激光发射之前，先进行光学系统位置对准等操作，使眼球和测定光学系统的光轴之间成为同轴。调节使眼球和装置主体的距离为合适距离，保证前眼部被正常摄影。
步骤(3)的垂直裂隙光激光可通过以下一种方法制作为狭缝状的激光，投影到前眼部。一是使SLO的扫描器的双向扫描仅为单方向扫描。二是SLO的扫描器保持双向扫描，在适当控制的定时点亮光源。两者差异在于一是将SLO的扫描仪限定为单方向，因此SLO图像取得变得不可能，二是由于使用波长的不同的光源，能够同时进行SLO图像取得和狭缝光投影。
在拍摄前眼部截面图像时，可通过一个相机对测量光学系统的光轴从约45°的角度进行拍摄。也可用两个照相机对测量光学系统的光轴从约45°的角度对测量光学系统的光轴进行拍摄。将焦点从角膜到水晶体，相对于约45°的光轴具有倾斜，实现对角膜前、后表面、水晶体前面的可视化。根据图像，可以计算出断面的角膜厚度、前房深度、角膜表面、背面的曲率分布。
通过水平扫描和旋转扫描进行多截面的摄影，水平扫描时，与眼球平行于水平方向的狭缝光被投影，用照相机拍摄该狭缝光照射的截面形状。旋转扫描时，最初对眼球投影出水平的狭缝光，用照相机拍摄该狭缝光照射的截面形状。并且，使SLO的扫描仪、由前眼部摄影照相机和透镜构成的前眼部截面摄影单元在光轴周围同时旋转，同时拍摄截面形状。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种眼球激光扫描成像方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)控制SLO射出激光，通过光学部件发射至前眼部位置；
(2)调整SLO的焦距，使激光聚焦于前眼部位置；
(3)控制SLO产生垂直裂隙光并将其投射到前眼部；
(4)调整眼球斜角位置的相机扫描，相机在不同位置获取多个前眼部断层图像；
(5)对多个前眼部断层图像进行计算，得到前眼部的3D形状数据。
2.根据权利要求1所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：所述激光聚焦的焦点、相机以及前眼部，三者的位置符合沙姆定律。
3.根据权利要求1所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：所述步骤(3)中的垂直裂隙光是通过仅在一个方向上进行SLO扫描仪扫描产生，或者在双向扫描过程中的适当时机使光源闪烁时产生。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：所述步骤(4)中的相机扫描方式包括水平扫描和旋转扫描。
5.根据权利要求4所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：水平扫描的方式为，调节SLO扫描仪打开或关闭光源的时间点，横向扫描垂直狭缝光通过眼球斜角位置的相机拍摄多个前眼部断层图像。
6.根据权利要求4所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：水平扫描的方式为，通过SLO扫描仪的测量头的水平移动，眼球斜角位置的相机为两个，两个相机拍摄多个前眼部断层图像。
7.根据权利要求4所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：旋转扫描方式为相机或者SLO扫描仪独立或整合旋转，所述相机为一个，设置在两侧的眼球斜角位置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：所述相机位于眼球水平线45度夹角位置。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：所述激光为红外激光、红激光、绿激光、蓝激光。
10.根据权利要求9所述的前眼部激光扫描成像方法，其特征在于：所述激光作为SLO扫描仪光源。
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