CN113730091A - 适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块 - Google Patents

Abstract

一种适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，眼底多功能影像模块包括非接触眼底广角镜子模块和OCT成像系统子模块。非接触眼底广角镜子模块和OCT成像系统子模块通过通用的标准转接装置与眼科手术显微镜连接并切换,可方便地固定在普通眼科手术显微镜的物镜筒下，可适配不同厂家的眼科手术显微镜，具有小型化、便捷化、成本低等优点。OCT成像子模块和非接触式眼底广角镜结合，实现眼底显微成像和OCT成像的功能。OCT成像子模块分为探头和远端机构，固定在显微镜筒上的探头部分结构紧凑，方便手术使用。通过光路的切换，影像模块集成了眼前段OCT结构成像、眼后段OCT结构成像，和眼轴测量等多种功能。该影像模块结合OCT系统和非接触眼底观察系统，同时具有眼轴测量功能，在术中实时监控眼轴的变化，为相关眼科手术提供数据支持。

Description

适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像系统技术领域，具体涉及一种适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块。

背景技术

眼科手术显微镜一般应用于眼科白内障、青光眼以及视网膜等眼底疾病的手中观察和引导。根据观察对象的区别，眼科手术显微镜分为眼前段和眼后段两种类型：眼前段手术显微镜类似于一般的外科手术显微镜，用于对组织表面的成像；眼后段手术显微镜则是应用于眼底成像，是通过在眼前段显微镜的光路上，加入视网膜观察镜的方式实现。视网膜观察镜有接触式和非接触式两种类型，其中非接触眼底广角镜已经成为广泛采用的眼底观察方式。该光路由非接触式前置镜（一般为90D）和reduction lens组成。眼底图像经过前置镜成像到两透镜之间，该中间实像面作为显微镜的物面。Zeiss和Leica开发了适用各自眼科手术显微镜的非接触眼底广角镜配件，Ocular公司则推出了独立的、可适配其他厂家眼科手术显微镜的非接触眼底广角镜。

近20多年来，光学相干层析成像系统（Optical Coherence Tomography，OCT）在眼科临床检查和诊断中得到了广泛应用，极大提高了眼科诊疗技术水平。眼科用OCT的工作原理：入射光分别进入光纤迈克尔逊干涉仪中放有反射镜的参考臂和放有被测样品的样品臂。从反射镜返回的参考光和被样品背景反射回来的信号光,只有在它们的光程差处于光源的一个相干长度范围内,它们才会产生干涉,并在探测光束焦点处返回的光束才有最强的干涉信号,产生的干涉信号被探测器接收,再通过解调等数据处理。水平或纵向深度移动参考臂的反光点,可以获得局部不同点的干涉图样，从而获得角膜、晶体、玻璃体、视网膜和巩膜等组织结构的层析图像。OCT检查有对组织的无辐射，无损伤及实时成像等优点。

眼球的层状结构特点，使得眼科手术中的组织深度信息，对手术的顺利实施具有重要价值。术中显微镜虽然具有双目立体视觉的功能，但是对于深度信息是欠缺的。眼科OCT属于断层成像设备，主要用于对眼科疾病的检查和诊断，患者坐位并眼位配合即可完成检查，能够为临床准确诊断提供可靠的证据。OCT如何应用于手术中对卧位或全麻不能眼位配合的患者，以提高手术治疗的质量，是眼科临床重要需求。术中OCT能帮助手术医师在术中实时获得眼睛组织结构的OCT图像，实时反馈手术操作和眼组织的相互作用，检测其眼睛在手术过程中的细微变化，让医生在手术中可以更好地判断和预测术后的病情变化，帮助医生更好地规划手术方案，更精准地完成手术操作。不管是玻璃体视网膜手术，角膜移植手术，白内障手术，青光眼手术，还是EVO ICL晶体植入术，术中OCT都可以帮助医生随时获得手术部位的断层图像，而且无需改变原有手术流程，帮助医生更好地决策。目前仅Zeiss和Leica等国外医疗器械公司推出了结合OCT功能的手术显微镜设备。但是此类设备价格昂贵，而且只能作为各自产商的手术显微镜的配套功能，不具有普适性。因此，我们设计一种可适配各种眼科手术显微镜的OCT成像模块，具有眼前段和眼后段OCT结构成像功能。该OCT成像模块结合OCT系统和非接触眼底观察系统，通过外置的方式与现有的标准眼科手术显微镜进行光路整合，具有小型化、便捷化、成本低等优点。

术中测量眼轴或眼球体积的改变，在眼科临床手术中也有一定的需求。如在术前因晶体混浊不能精确测量眼轴的患者，通过术中眼轴测量可以实现植入人工晶体的实时计算。在对高度近视患者进行后巩膜收缩手术中，眼轴是实时计算眼球体积减少量的重要指标。临床上常用的眼轴测量仪器，如IOL Mster和Lenstar仅适用于患者坐位时的检查，不适用于卧位，因此现有眼轴测量只能在术前和术后实施，尚无法实现术中的眼轴测量。我们期望在术中OCT的基础上，增加眼轴测量功能，在术中实时监控眼轴的变化，为相关眼科手术提供数据支持。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明提供了一种适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块。

本发明采用的技术解决方案是：适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块,所述的眼底多功能影像模块包括非接触眼底广角镜子模块和OCT成像系统子模块,所述的非接触眼底广角镜子模块和OCT成像系统子模块通过通用的标准转接装置与眼科手术显微镜连接并切换,所述的OCT成像系统子模块包括探头组件和远端控制系统,所述的探头组件和远端控制系统之间通过光纤和线缆连接,所述的探头组件包括连接在显微镜物镜筒上依次设置的扫描透镜、二维扫描振镜、准直镜，所述的探头组件和显微镜物镜筒之间还设有二向色镜，所述的二向色镜倾斜设置与显微镜光路耦合，所述的远端控制系统包括OCT的光源、参考光路、探测器和电脑。

所述的非接触眼底广角镜子模块由reduction镜和前置镜组成，所述的reduction镜和前置镜分别设置在二向色镜的两侧。

所述的探头组件和远端控制系统之间通过光纤和线缆进行光路和振镜信号的传输。

所述的OCT成像系统子模块中的OCT系统为扫频OCT或谱域OCT。

所述的非接触眼底广角镜子模块的广角镜光路可单独移除和移动至显微镜光路上。

OCT成像系统子模块的OCT探头光路中的扫描镜可以单独沿光轴移动。

所述的二向色镜45度倾斜设置与显微镜光路耦合。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，眼底多功能影像模块包括非接触眼底广角镜子模块和OCT成像系统子模块,非接触眼底广角镜子模块和OCT成像系统子模块通过通用的标准转接装置与眼科手术显微镜连接并切换, 可方便地固定在普通眼科手术显微镜的物镜筒下，实现眼底显微镜和OCT的功能。OCT成像模块和非接触式眼底广角镜结合，可适配不同厂家的眼科手术显微镜， OCT成像模块采用探头和远端机构结合方式，在显微镜筒上的探头结构紧凑，方便手术使用。具有眼前段和眼后段OCT结构成像功能。该OCT成像模块结合OCT系统和非接触眼底观察系统，通过外置的方式与现有的标准眼科手术显微镜进行光路整合，具有小型化、便捷化、成本低等优点，增加眼轴测量功能，在术中实时监控眼轴的变化，为相关眼科手术提供数据支持。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明OCT眼底成像光路图。

图3为本发明参考光路和预期的眼轴测量图像。

图4为OCT术中眼轴测量光路图。

其中1-非接触眼底广角镜子模块，2-OCT成像系统子模块，3-眼科手术显微镜，4-二向色镜，11-reduction镜，12-前置镜，21-探头组件，22-远端控制系统，23-光纤和线缆，24-扫描透镜，25-二维扫描振镜，26-准直镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获的的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块,其特征在于, 所述的眼底多功能影像模块包括非接触眼底广角镜子模块（1）和OCT成像系统子模块（2）,所述的非接触眼底广角镜子模块（1）和OCT成像系统子模块（2）通过通用的标准转接装置与眼科手术显微镜（3）连接并切换,所述的OCT成像系统子模块（2）包括探头组件（21）和远端控制系统（22）,所述的探头组件（21）和远端控制系统（22）之间通过光纤和线缆（23）连接,所述的探头组件（21）包括连接在显微镜物镜筒上依次设置的扫描透镜（24）、二维扫描振镜（25）、准直镜（26），所述的探头组件（21）和显微镜物镜筒之间还设有二向色镜（4），所述的二向色镜（4）45度倾斜设置与显微镜光路耦合，所述的远端控制系统（22）包括OCT的光源、参考光路、探测器和电脑。所述的非接触眼底广角镜子模块（1）由reduction镜（11）和前置镜（12）组成，所述的reduction镜（11）和前置镜（12）分别设置在二向色镜（4）的两侧。

所述的探头组件（21）和远端控制系统（22）之间通过光纤和线缆（23）进行光路和振镜信号的传输。

所述的OCT成像系统子模块（2）中的OCT系统为扫频OCT或谱域OCT。手术中眼球麻醉后，几乎不会自主转动，因此对OCT系统的成像速度要求不高。

所述的非接触眼底广角镜子模块（1）的广角镜光路可单独移除和移动至显微镜光路上。

OCT成像系统子模块（2）的OCT探头光路中的扫描镜可以单独沿光轴移动。术中眼底成像

在OCT眼底成像模式下，非接触广角镜移入显微镜光路。在非接触式眼底广角镜的前置镜和reduction镜之间，插入二向色镜，实现显微镜可见光与OCT近红外光的耦合，两者共用广角前置镜。OCT扫描透镜后焦面与前置镜前焦面重合。通过前置镜所成的眼底实像，同时作为显微镜和OCT的成像物面。同时显微镜可以为OCT提供监控影像，确定OCT在眼底的扫描位置，如图2所示。

术中眼轴测量

基于OCT的眼轴测量技术，其原理是快速对眼表和眼轴进行成像，在OCT结构图中确定角膜顶点和视网膜黄斑中心凹，测量两者之间的光程差，除以折射率即为眼轴长度。为了实现在同一OCT系统中实现眼前段和后端两个位置的成像，本发明将利用光开关器件，实现参考光路的光程快速切换，从而实现眼前段和后端OCT成像时的光程差匹配（如图3）。

术中麻醉后，眼球无法像普通眼科检查仪器一样注视视标，因此眼位不可细调，角膜顶点和黄斑中心凹可能偏离测量光路的主光线。眼轴测量时需要充分考虑这个特点，测量眼轴时需要保证在角膜表面和视网膜上有一定的扫描范围，并能实现3D扫描成像，在后续图像处理过程中准确寻找到角膜顶点和黄斑中心凹，从而得到准确的眼轴数据。

在此模式下，如图4，将非接触式眼底广角镜移除显微镜光路；同时OCT扫描透镜移向二向色镜，使其后焦面移动到眼球前房。通过参考光路光程差的切换，分别获取前段和眼底的三维OCT图像。由于手术中眼球麻醉后不会自动调焦，因此扫描光束在眼底具有很小的扫描范围。但是本模式下，眼底图像的目的仅仅是确定黄斑位置，而非具体结构，因此小成像范围、低成像质量的眼底OCT结构图是可以接受的。后期通过三维重建和图像处理，可以通过这两帧图像的距离差，得到眼轴长度。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

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.适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块,其特征在于, 所述的眼底多功能影像模块包括非接触眼底广角镜子模块（1）和OCT成像系统子模块（2）,所述的非接触眼底广角镜子模块（1）和OCT成像系统子模块（2）通过通用的标准转接装置与眼科手术显微镜（3）连接并切换,所述的OCT成像系统子模块（2）包括探头组件（21）和远端控制系统（22）,所述的探头组件（21）和远端控制系统（22）之间通过光纤和线缆（23）连接,所述的探头组件（21）包括连接在显微镜物镜筒上依次设置的扫描透镜（24）、二维扫描振镜（25）、准直镜（26），所述的探头组件（21）和显微镜物镜筒之间还设有二向色镜（4），所述的二向色镜（4）倾斜设置与显微镜光路耦合，所述的远端控制系统（22）包括OCT的光源、参考光路、探测器和电脑。

2.根据权利要求1所述的适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，其特征在于，所述的非接触眼底广角镜子模块（1）由reduction镜（11）和前置镜（12）组成，所述的reduction镜（11）和前置镜（12）分别设置在二向色镜（4）的两侧。

3.根据权利要求1所述的适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，其特征在于，所述的探头组件（21）和远端控制系统（22）之间通过光纤和线缆（23）进行光路和振镜信号的传输。

4.根据权利要求1所述的适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，其特征在于，所述的OCT成像系统子模块（2）中的OCT系统为扫频OCT或谱域OCT。

5.根据权利要求4所述的适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，其特征在于，所述的非接触眼底广角镜子模块（1）的广角镜光路可单独移除和移动至显微镜光路上，OCT成像系统子模块（2）的OCT探头光路中的扫描镜可以单独沿光轴移动。

6.根据权利要求1所述的适配眼科手术显微镜的眼底多功能影像模块，其特征在于，所述的二向色镜（4）45度倾斜设置与显微镜光路耦合。

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