CN116897007A - 确定眼科参数 - Google Patents
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Abstract
一种用于分析时间‑速度曲线并且基于时间‑速度曲线眼科参数进行计算的计算机实现的方法、计算机程序、系统和方法。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于确定眼科参数(诸如眼内压、角膜厚度、泪膜厚度和矫正后的眼内压)的计算机实现的方法、计算机程序、系统和方法。
背景技术
角膜是眼睛的最外部的透明层，并且在人类视觉中起重要作用。它约占眼睛的光焦度的大约70％，尤其是光线穿过视网膜的其中心部分。角膜中心部分的厚度，即，中心角膜厚度(CCT)，是角膜稳定性中最重要的因素。CCT的厚度在人体中平均为530±10μm，并且在动物中取决于动物的类型从300至1500μm不等。眼科医师不仅在临床常规中使用该厚度值作为疾病(如青光眼)的诊断参数，而且还用作外科手术(如屈光手术和角膜移植)的手术前的手术参数。
在健康的眼睛中，角膜被一层薄薄的粘性液体(泪膜)覆盖。泪膜是大约5μm并且覆盖眼睛的外粘膜表面。泪膜在眼睛表面和周围环境之间产生界面。如果泪膜的厚度较薄，则存在称为干眼病的状况。其症状的范围可以从轻度眼部灼烧和瘙痒到严重情况下的角膜穿孔。
眼睛的眼内压是由眼内流体的持续更新产生的压力，其在疾病(如青光眼)存在下增大。
青光眼是慢性、终末期疾病，如果不治疗，其可能给眼睛带来不可逆的损伤。青光眼患者逐渐失去中心视力，直至完全退化。具有高眼内压的人处于青光眼的高风险中。对疾病的及时诊断可以有效地增强疾病管理，而另一方面晚期诊断可以引起永久性损害并且需要更复杂的治疗。
眼内压(IOP)是眼睛的诊断参数，其在眼睛疾病(如青光眼)的及时诊断中发挥有效作用。眼内压的准确测量有助于改善青光眼患者的诊断。
通过经由角膜界面直接测量IOP，CCT影响眼内压的测量值。由于缺乏用于同时测量CCT和IOP的可靠技术，因此这被系统地忽略。因此，系统误差经常伴随IOP测量。IOP值可以以两种方式定义：a)是未矫正的IOP，以及b)是矫正后的IOP。
在不考虑角膜的实际厚度的情况下，使用CCT的固定和预设参考值(即，530μm)来测量未矫正的IOP。例如，US2018368681 A1描述了一种用于测量未矫正的IOP的装置和方法。用于测量未矫正的IOP的现有装置(尽管通常是便宜的)不能提供足够的准确度，尤其是当对先前已经经历屈光手术并且因此具有比正常情况更薄的CCT的眼睛进行测量时。当在CCT涵盖了广泛的范围的不同动物上进行测量时，IOP的不准确性也是问题。
矫正后的眼内压是用于相对于特定参考厚度统一中心角膜厚度对眼内压的影响的参数。矫正后的眼内压比未矫正的替代方案更准确且更重要，并且需要更昂贵且复杂的设备。采用当前的技术，独立地测量角膜厚度和未矫正的眼内压，并且此后使用所测量的参数计算矫正后的IOP。每个测量都需要昂贵的装置。
现今，由于诸如LASIK(激光辅助原位角膜磨削术)、LASEK(激光辅助上皮下角膜切除术)以及PRK(光折变角膜切除术)的激光操作(表面消融)需求量大，因此晶粒了这种干预的那些个体角膜厚度明显降低。当以未矫正的方式测量IOP时，这些个体容易出现IOP低估的风险，从而导致青光眼误诊。
因此，显然需要一种更简单、更快并且更便宜的测量眼科参数(如矫正后的眼内压)的方式。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于确定眼科参数的计算机实现的方法，这些眼科参数包括眼内压、角膜厚度、泪膜厚度和矫正后的眼内压。
另外的目的是提供用于计算此类眼科参数的计算机程序、系统和方法。
本发明由所附的独立权利要求限定。非限制性实施方式源于从属权利要求、附图以及下面的说明书。
根据第一方面，提供了一种用于分析时间-速度曲线的计算机实现的方法，时间-速度曲线包括在探针本体在朝向受试者的眼睛的角膜外表面行进的第一方向上的移动期间，在探针本体的端部与角膜外表面碰触期间，在完全停止在眼睛上时，以及在探针本体在与第一方向相反的第二方向上的反弹移动期间记录的探针本体的速度和时间，计算机实现的方法包括计算眼睛的眼内压作为探针本体的端部第一次碰触角膜外表面的时间与探针本体完全停止在眼睛上的时间之间的时间-速度曲线中的斜率，并且使用在探针本体的端部与角膜外表面接触时探针本体在时间-速度曲线中的速度Vr和在探针本体沿第二方向进行反弹移动期间探针本体离开角膜外表面时探针本体在时间-速度曲线中的速度Vb来计算中心角膜厚度。
当探针本体完全停止在眼睛上时，其在第一方向或第二方向上没有速度。
角膜外表面的中心区域在此是指眼瞳中间的区域。中心区域可以具有小于2mm的直径。
使用在探针的端部与角膜外表面接触时探针本体的速度Vr和在探针本体沿第二方向进行反弹移动期间探针本体的端部离开角膜外表面时探针本体的速度Vb来计算中心角膜厚度。对于该计算，可以使用时间-速度曲线的任何非线性、线性或分段线性函数。
获得的眼内压是在不考虑角膜的实际厚度的情况下获得的所谓的未矫正的眼内压。当计算该压力时，可以使用例如斜率上的三个均匀分布的点测量斜率作为平均斜率。
如果眼睛先前已经经历屈光手术并且因此具有比正常更薄的角膜厚度，则未矫正的眼内压可能是不正确的眼内压。此外，角膜厚度涵盖了不同动物之间广泛的范围。
在计算机实现的方法中，由相同的时间-速度曲线来计算未矫正的眼内压和角膜的中心区域的厚度。然后，计算机实现的方法可以使用这些值来计算矫正后的眼内压。
根据第二方面，提供了一种包括指令的计算机程序，当程序由计算机执行时，指令使计算机执行时间-速度曲线的分析，时间-速度曲线包括在探针本体在朝向受试者的眼睛的角膜外表面行进的第一方向上的移动期间，在探针本体的端部与角膜外表面碰触期间，在完全停止在眼睛上时，以及在探针本体在与第一方向相反的第二方向上的反弹移动期间所记录的探针本体的速度和时间，其中，计算机程序使计算机计算眼睛的眼内压作为探针本体的端部第一次碰触角膜外表面的时间与探针本体完全停止在眼睛上的时间之间的时间-速度曲线中的斜率，并且使计算机使用在探针本体的端部(与角膜外表面)接触时探针本体在时间-速度曲线中的速度Vr和在探针本体沿第二方向进行反弹移动期间探针本体离开角膜外表面时探针本体在时间-速度曲线中的速度Vb来计算中心角膜厚度。
计算机实现的方法或计算机程序可以由下式计算中心角膜厚度：
D＝C.exp(τ)+L
其中，C和L是常数，并且
τ＝(Vr 2-Vb 2)(1-exp(-Klogp))/Vr 2
其中，K是常数。
C，L和K是常数，并且可从使用具有可调节眼内压和不同中心角膜厚度的人工眼模型获得的时间-速度曲线获得。可替代地，可以通过抽吸流体或将流体注射到眼睛中并且通过切割角膜来产生不同的角膜厚度而从最近死亡的动物(如牛)的眼睛的时间-速度曲线获得该常数。可以使用三个参考设置来获得C、L和K的值，如30μm的角膜厚度和10、20和30mmHg的眼内压；530μm的角膜厚度，10、20和30mmHg的眼内压；1500μm的角膜厚度，10、20和30mmHg的眼内压。
计算机程序可以进一步包括使计算机使用计算的角膜厚度和眼内压计算矫正后的眼内压的指令。
计算机实现的方法可进一步包括使用所计算的角膜厚度和眼内压计算矫正后的眼内压。
矫正后的眼内压是用于统一中心角膜厚度对眼内压的影响的参数。矫正后的眼内压比未矫正的眼内压更准确且更重要。通常，矫正后的眼内压的测量需要昂贵且复杂的设备。采用当前的技术，从完全相同的时间-速度曲线计算角膜厚度和未矫正的眼内压，并且此后可以使用所计算的参数来计算矫正后的压力。因此，本计算机实现的方法和计算机程序呈现了获得矫正后的眼内压的简化的、更快的和更成本有效的方式。
通过使用复杂的算法和几何方程，基于所计算的角膜厚度和眼内压来重建和模拟新曲线(速度、时间)，可以从新曲线获得矫正后的眼内压。
计算机程序可以进一步包括使计算机根据时间-速度曲线计算角膜外表面上的泪膜厚度的指令，其中，泪膜厚度L由下式计算：
V(t)是从探针本体的端部碰到眼睛时起，完全停止在眼睛上并且直到探针本体离开眼睛，在探针本体的束缚和反弹路径期间记录的探针本体的速度-时间分布。(Tt，Vt)是当探针本体的端部(第一次碰触角膜外表面上的泪膜)时的时间点，并且(Tc，Vc)是当探针本体的端部第一次碰触角膜外表面时的时间点。
计算机实现的方法还可包括根据时间-速度曲线来计算角膜外表面上的泪膜厚度，其中，泪膜厚度L由下式计算：
V(t)是从探针本体的端部碰到眼睛时起，完全停止在眼睛上并且直到探针本体离开眼睛在探针本体的束缚和反弹路径期间记录的探针本体的速度-时间分布，(Tt，Vt)是探针本体的端部第一次碰触角膜外表面上的泪膜的时间点，并且(Tc，Vc)是探针本体的端部第一次碰触角膜外表面的时间点。
在健康的眼睛中，角膜覆盖有一层薄薄的粘性液体，泪膜，其可以是约5μm。泪膜在眼睛表面和周围环境之间产生界面。如果泪膜的厚度不足够厚，则存在称为干眼病的状况。其症状的范围可以从轻度眼部灼烧和瘙痒到严重情况下的角膜穿孔。
利用上述计算机实现的方法和计算机程序，可以使用完全相同的时间-速度曲线来计算泪液厚度层、角膜厚度、眼内压和矫正后的眼内压。
根据第三方面，提供了一种用于确定受试者的眼科参数的系统，该系统包括探针和处理器，其中处理器被布置为在探针本体在朝向受试者的眼睛的角膜外表面行进的第一方向上移动期间，在探针本体的端部与角膜外表面碰触期间，在完全停止在眼睛上时，以及在探针本体在与第一方向相反的第二方向上的反弹移动期间记录探针的探针本体的速度和时间，并且处理器进一步被布置为基于从探针本体的所记录的速度和时间获得的曲线，计算眼睛的眼内压作为探针本体的端部第一次碰触角膜外表面的时间与探针本体完全停止在眼睛上的时间之间的斜率，以及基于时间-速度曲线，使用在探针本体的端部与角膜外表面接触时探针本体的速度Vr和在探针本体在第二方向上的反弹移动期间探针本体的端部离开角膜外表面时的时刻探针本体的速度Vb来计算中心角膜厚度。
探针布置为使得在探针本体沿第一方向朝向角膜外表面的中心区域移动之前，探针本体的端部与角膜外表面相距一定距离。这样的距离可以例如是3-8mm。
探针本体的端部可以在基本上垂直于角膜外表面和瞳孔的方向上碰触角膜外表面。这意味着方向严格垂直或者可以偏离严格垂直高达±2.5°。
如果在离角膜的中心1mm附近执行角膜厚度测量，则可认为角膜厚度测量可靠。在该圆的外部，所测量的厚度可能不指示角膜中心厚度。
在上述系统中，探针可以包括磁探针本体，探针本体具有第一端和相对的第二端；以及非磁性管，非磁性管具有第一端和相对的第二端，其中磁探针本体被可滑动地布置在非磁性管中，探针本体的第一端和管的第一端被定向在相同的方向上。磁场被布置为用于在第一方向上将探针本体从管中的第一位置移动到第二位置，在第二位置中，探针本体的至少第一端延伸出管的第一端，其中探针本体的第一端可以被布置为在第二位置中碰触受试者的眼睛的角膜外表面。
系统可以进一步包括光学单元，光学单元被布置在非磁性管的第二端处，与管同心并对齐，并且被布置为使得从光学单元发出的光穿过非磁性管朝向非磁性管的第一端并且并经过该第一端，并且朝向被竖直地布置为与管的第一端相距一定距离的角膜外表面，从而使得由此光从角膜外表面反射，并且指示探针的第一端即将发生在角膜外表面上的碰触在角膜外表面上的区域。
光学单元可用于通过在朝向角膜外表面移动探针本体之前沿朝向角膜外表面的方向发射光来控制探针本体的端部对角膜外表面的碰触位置，朝向角膜外表面的方向是当朝向角膜外表面移动时探针本体将会移动的方向，由此从角膜外表面反射的光指示探针本体的端部即将发生在角膜外表面上的碰触在角膜外表面上的区域。任选地，可以通过基于角膜外表面上的光指示位置调整探针本体相对于角膜外表面的位置来调整探针本体的端部即将发生在角膜外表面上的碰触的位置。
与探针本体的路径对准的圆柱形和共心光路径可以用于发射光。所发射的光(例如，通过使用LED光源)可以在角膜表面处产生具有约2.6mm的直径的圆形光，从而指示探针本体将碰触角膜外表面的区域。
因此，可确保角膜表面的被探针本体的端部碰触的区域是角膜的中心区域。
如果反射光指示探针本体的端部即将在角膜外表面发生碰触的面已经在角膜外表面的中心部分中，则不需要调节。
所发射的光可为同步光。
光学单元可布置在非磁性管内部。
上述系统可以进一步包括用于显示所计算的眼科参数的显示器。
所显示的眼科参数可以是眼内压、中心角膜厚度、矫正的角膜压力、以及泪膜厚度中的一项或多项。
根据第四方面，提供了一种确定受试者中的眼科参数的方法，该方法包括提供具有第一端和相对的第二端的探针本体，将探针本体布置成使得探针本体的端部与受试者的眼睛的角膜外表面相距一定距离，在第一方向上朝向角膜外表面的中心区域移动探针本体，使得探针本体的端部碰触角膜外表面并且直到端部完全停止在眼睛上，记录当探针本体在第一方向上移动时在探针本体的束缚路径期间，在与角膜外表面碰触期间和探针本体完全停止在眼睛上时，以及当探针本体从眼睛上的完全停止在与第一方向相反的第二方向上移动直到探针本体离开眼睛时探针本体的反弹路径期间探针本体的速度和时间。基于从记录的探针的速度和时间获得的曲线，计算眼睛的眼内压作为探针本体的端部第一次碰触角膜外表面的时间和探针本体完全停止在眼睛上的时间之间的斜率，并且基于所述时间-速度曲线，使用在探针本体的端部与角膜外表面接触时探针本体的速度Vr和在探针本体沿第二方向反弹期间探针本体的端部离开角膜外表面时探针本体的速度Vb来计算中心角膜厚度。
方法还可以包括：基于所计算的眼内压和角膜厚度来计算矫正后的眼内压。
方法可以使用上述系统来执行。
附图说明
图1示出了包括被布置为在磁场中移动的磁探针本体的系统。装置用于基于探针本体与眼睛的角膜外表面碰撞期间(束缚阶段)和探针反弹期间探针本体移动过程中所记录的探针本体的速度和时间来测量患者的眼睛的眼科参数。
图2示出了布置在壳体中的图1的系统。
图3示出了图1中所示的系统的探针本体在眼睛的不同位置处的速度对时间的图表：a)探针本体碰到覆盖角膜外表面的泪膜；b)探针本体碰到角膜外表面；c)探针本体停止在眼睛处，d)探针本体离开眼睛。
图4示意性地示出了用于测量受试者中的眼科参数的方法。
图5和图6示出与图3所示相同种类的曲线图以及使用从原始曲线图(实线)计算的相应角膜厚度值和眼内压重构的重构曲线图(虚线)。重建的图用于计算矫正后的眼内压。
具体实施方式
角膜的中心部分的厚度(中心角膜厚度(CCT))是角膜稳定性中最重要的因素，并且在人类中平均为530±10μm，并且在动物中取决于动物的类型而从300μm至1500μm变化。眼科医师不仅在临床常规中使用该厚度值作为疾病(如青光眼)的诊断参数，而且还用作外科手术(如屈光手术和角膜移植)的手术前的手术参数。
在健康的眼睛中，角膜覆盖有一层薄薄的粘性液体，泪膜，其可以是约5μm。泪膜在眼睛表面和周围环境之间产生界面。如果泪膜的厚度较薄，则存在称为干眼病的状况。其症状的范围可以从轻度眼部灼烧和瘙痒到严重情况下的角膜穿孔。
眼睛的眼内压是由眼内流体的持续更新产生的压力，其在疾病(如青光眼)存在下增大。
眼内压的准确测量有助于改善青光眼患者的诊断。眼内压可以以两种方式限定：a)为未矫正的压力或b)为矫正的压力。
未矫正的压力是在不考虑角膜的实际厚度的情况下测量的，并且因此不能提供足够的准确度，尤其是在对先前已经经历屈光手术并且因此具有比正常更薄的角膜的眼睛进行测量时。
矫正后的眼内压是用于统一中心角膜厚度对眼内压的影响的参数。矫正后的眼内压比未矫正的替代方案更准确且更重要，并且需要更昂贵且复杂的设备。采用当前的技术，独立地测量角膜厚度和未矫正的眼内压，并且此后可以使用所测量的参数来计算矫正后压力。
以下描述了一种用于计算眼科参数的计算机实现的方法、计算机程序、系统1和方法，眼科参数包括角膜厚度、泪膜厚度、未矫正的眼科压力和来自同一时间-速度曲线的矫正后的眼科压力。
在图1中示出了非侵入性系统1，其包括布置成在磁场中移动的磁探针2。系统可以用于测量人或动物患者的眼睛的眼科参数。在图2中示出了图1的系统，该系统被布置为在壳体中并且具有用于显示所计算的眼科参数的显示器20。在图4中，示意性地示出了用系统测量眼科参数的方法。
系统1包括具有第一端2a和相对的第二端2b的磁探针2。探针可以布置在具有第一端4a和相对的第二端4b的非磁性管4中。磁探针2可滑动地布置在非磁性管中，探针的第一端2a和管的第一端4a在相同方向上定向。探针2布置为在磁场中移动。磁场可由一组线圈6a、6b提供。
如图1所示，借助于磁场，探针2可以在管4中在第一方向上加速，使得探针2的第一端2a从管4的第一端4a伸出。第一线圈6a可通过向线圈馈送电压以使得在第一方向上推动探针来激活。
已经提供了100探针本体2并且将探针2布置101为使得探针2的第一端2a与受试者的眼睛的角膜外表面相距一定距离，探针2可以借助于磁场在朝向角膜外表面的中心区域的第一方向上移动102，从而使得第一端2a在垂直于角膜外表面的方向上碰触角膜外表面并且直到它完全停止在眼睛上，探针本体2的束缚路径。所提供100的探针本体2可以被布置101为使得探针2的第一端2a与受试者的眼睛的角膜外表面相距一段距离，如3mm-8mm。
在与眼睛的角膜外表面接触时，探针本体2开始减速并从眼睛反弹。由此，在第二线圈6b中感应出电压，该电压取决于眼内压。探针本体2的电压和速度可以由第二线圈6b检测并且由处理器5记录103。图3中的曲线图示出了由第二线圈6b的输出得出的所记录的放大信号(速度-时间)的波形。在位置a)中，探针本体2碰到覆盖角膜外表面的泪膜；在位置b)中，探针本体碰到角膜外表面；在位置c)中，探针本体停止在眼睛处；在位置d)中，探针本体离开眼睛(即，探针2的第一端2a从角膜外表面缩回，因为在探针本体2的反弹路径中不存在均匀的泪膜)。
可以使用包括指令的计算机程序，当通过计算机执行程序时，这些指令可以使计算机执行时间-速度曲线(诸如，图3中所示的曲线)的分析。可以使用上述系统来记录时间-速度曲线，或者可以使用给出相同种类的速度-速度曲线的另一系统来记录时间-速度曲线。
计算机程序可以使计算机计算眼睛的眼内压p作为在探针本体2的端部第一次碰触角膜外表面b的时间与探针本体2完全停止在眼睛上的时间之间的时间-速度曲线中的斜率c，并且可使计算机使用在探针本体2的端部2a与角膜外表面b接触时探针本体2在时间-速度曲线中的速度Vr和探针本体2沿第二方向反弹移动期间探针本体2离开角膜外表面时探针本体2在时间-速度曲线中的速度Vb来计算中心角膜厚度D。
计算机程序可以由处理器5使用。由计算机程序执行的计算可以显示在显示器20上。
计算机实现的方法可以用于分析如图3中所示的时间-速度曲线。可以使用上述系统来记录时间-速度曲线，或者可以使用给出相同种类的速度-速度曲线的另一系统来记录时间-速度曲线。计算机实现的方法可以包括：计算眼睛的眼内压p作为在探针本体2的端部第一次碰触角膜外表面b的时间与探针本体2完全停止在眼睛上的时间之间的时间-速度曲线中的斜率c，并且使用探针本体2的端部2a与角膜外表面b接触时探针本体2在时间-速度曲线中的速度Vr和探针本体2沿第二方向反弹移动期间探针本体2离开角膜外表面时探针本体2在时间-速度曲线中的速度Vb来计算中心角膜厚度D。计算机实现的方法可以由处理器5使用。在计算机实现的方法中执行的计算可以显示在显示器20上。可以使用上述系统来记录时间-速度曲线，或者可以使用给出相同种类的速度-速度曲线的另一系统来记录时间-速度曲线。
中心角膜厚度D可以例如由下式计算105：
D＝C.exp(τ)+L，其中，C和L是常数，并且
τ＝(Vr 2-Vb 2)(1-exp(-Klogp))/Vr 2，其中，K为常数，vr为探针2的第一端2a与角膜外表面b接触时探针2在探针本体2的束缚路径上的速度，Vb为探针本体2的第一端2a在探针本体2的反弹路径中离开角膜外表面时探针本体2的速度。
以上获得的眼内压是在不考虑角膜的实际厚度的情况下获得的所谓的未矫正的眼内压。当计算该压力时，斜率可以被测量为平均斜率
并且在图3中进行标记。可以使用斜率上的三个点来计算压力。为了消除眼泪层对眼睛的影响，在与角膜外表面触碰之后曲线的起始点可以从斜率计算中排除。
在束缚路径中曲线下方的区域是探针本体向内到眼睛的纵向移动量。在反弹路径中曲线下方的区域等于反弹路径下方的区域。眼内压与探针本体在束缚或反弹路径中的纵向移动量成反比，参见图3。
探针本体2可以是具有磁性的铁杆并且可以在其第一端2a处配备有塑料盖(探针尖端)。在可以是滑轮缸的形式的非磁性管4处，存在两个线圈6a，6b。如果利用电脉冲激励每个线圈，在非磁性管4的内部产生较强的磁场，该磁场使探针本体2在管4内移动。非磁性管4可以是铝的。
角膜厚度与探针本体2在碰到角膜外表面之后的机械能损失率具有非常直接的逻辑关系。能量损失是通过计算与眼睛接触时的压缩率和眼睛离开压缩时的加速率之差获得的。
少量的这些动能损失(小于10％)是由眼睛内部的粘弹性流体(凝胶状液体)引起的，粘弹性流体引起眼内压的形成，并且由于眼睛内部的凝胶状流体引起的能量损失的量等于压力的量。眼睛中的压力越低，损失越高，并且压力越高，损失越低。与眼睛接触时的压缩速度为Vr，离开眼睛时的探针本体速度为Vb。
两个时刻的压缩动能，Er是碰撞时的压缩动能，Eb是探针本体的动能，是探针本体离开眼睛时的动能，以及来自以下等式的能量损失和角膜厚度：
Er＝0.5mVr 2，并且Eb＝0.5mVb 2，并且Etp＝(Er-Eb)＝0.5m(Vb 2-Vr 2)
Etp具有与角膜厚度(高于总损失的90％)和眼内压(眼内凝胶状流体，其低于总能量损失的10％)相关的能量损失的总量，Ep是由眼内压引起的能量损失率并且Et是由角膜引起的能量损失量，并且m是质量的质量。因此，通过以下等式获得角膜的能量损失量。
Et＝Etp(1-exp(-Klogp))
其中，K是常数，p是眼内压，exp是数学指数函数，log是对数数学函数，Et是角膜的能量损失，并且Etp是角膜和眼内压的总能量损失。眼睛和的量指示角膜的厚度，并且角膜的厚度量与角膜的能量损失量相关。
可在装置的预校准程序期间获得常数C和L，以便能够测量宽范围的角膜厚度，通常跨越100微米至1500微米。在系统设置中，C和L例如可以分别取值781和-805。
在上述一个实例中，使用具有值为Vr＝2m/s，Vb＝1.6m/s，K＝3，p＝7mmHg，C＝781以及L＝-805的参数和常数将中心角膜厚度D计算为530微米。
方法还可以包括通过在朝向角膜外表面b移动102探针本体2之前在朝向角膜外表面的方向(该方向是当朝向角膜外表面移动102时探针本体2将移动的方向)上发射光来控制101b第一端2a对角膜外表面b的碰触位置。由此从角膜外表面反射的光指示探针2的第一端2a即将发生在角膜外表面上的碰触在角膜外表面上的区域。可选地，然后通过基于角膜外表面上的光指示位置调整探针2相对于角膜外表面的位置来调整探针2的第一端2a即将发生在角膜外表面上的碰触的位置。
为了发光，光学单元7可以被布置在非磁性管4的第二端4b处，并且被布置为使得从光学单元7发出的光穿过非磁性管4朝向非磁性管4的第一端4a并且并经过该第一端，并且朝向被竖直地布置为与管4的第一端4a相距一定距离的角膜外表面b，从而使得由此光从角膜外表面反射，指示探针2的第一端2a即将发生在角膜外表面b上的碰触在角膜外表面b上的区域。所发射的光被患者看到，并向装置的用户显示光打在眼睛表面上的位置。用户使用来自患者的眼睛的背光以主观方式找到患者的眼睛的中心竖直位置。
方法可以进一步包括借助于处理器计算106角膜外表面上的泪膜厚度L的步骤，其中泪膜厚度L是由下式获得的：
V(t)是从探针本体2碰到眼睛的时间b起，完全停止c，到探针离开眼睛d，在探针本体2的束缚和反弹路径期间记录的探针本体2的时间-速度分布，(Tt，Vt)是探针本体2的第一端2a的外尖端第一次碰触角膜外表面上的泪膜a的时间点。(Tt，Vc)是探针本体2的第一端2a第一次碰触角膜外表面b的时间点。
泪腺层(泪层)是角膜与空气之间的中间流体，并且它具有与角膜(固体)和空气(气体)不同的材料(流体)。其具有与角膜层中的压缩运动和压缩停止系数不同的停止系数。如果角膜中的压缩系数是εc，并且泪层中的压缩系数是εt，并且空气中的压缩系数是
εa：
εa＜εt＜εc
因此，我们将使压缩加速度停止或者具有由曲折路径产生的速度-时间曲线的相同斜率。
图3所示的曲线图中的回程将如下：斜率是压缩加速度。
斜率a＜斜率t＜斜率c
因此，通过识别从空气到泪层或眼层的第一点的压缩的压缩点(Tt，Vr)，并且然后识别与角膜进行压缩的压缩点(Tc，Vc)，获得了这两个点中的压缩距离的量或泪层的厚度：
其中，L是泪层的厚度并且V(t)是如图3所示由探针2的回程产生的速度-时间曲线，并且t是时间的单位。
可以基于/使用所计算的角膜厚度D和眼内压p来计算107矫正后的眼内压PC。这可以通过以下方式完成并且在图5和图6中示出的曲线图中示出。
图5中示出了在探针本体在第一方向上移动期间，在与角膜外表面碰撞期间，在完全停止在眼睛上时，以及在探针本体2在与第一方向相反的第二方向上的反弹路径期间，探针本体2在探针的绑定路径期间记录的速度和时间显示为实线。在这个实例中，从这个信号获得的角膜厚度是580μm并且计算的眼内压是20mmHg。
然后可以针对530μm的“正常”角膜厚度(人类的角膜厚度的平均值是530±10μm)和＜20mmHg的眼内压来重构该测量信号。用作所测量的较厚角膜(580μm)的<20mmHg的压力引起装置中较高的压力测量。
可以以下列方式将测量的信号重构为重构信号(图5中的虚线)：
1)530微米的角膜厚度Vb获得自τ(见上文)。
2)Vr与针对测量信号获得的Vr相同。
3)从Vb的测量值和重构值以及时间获得探针本体2的反弹路径的斜率速率。
4)基于斜率和实际信号(点对点)计算在探针本体的反弹路径中随时间推移的速度的量。
5)计算探针本体的反弹路径中的重构曲线下方的区域。(眼睛表面中的探针压下量)。
6)在束缚阶段中的压下量与在反弹阶段中的压下量相同。
7)束缚阶段中的斜率与反弹阶段中的斜率的速率在实际所测量的信号(角膜生物力学性能)中进行计算，并且在重构的信号中应当是相同的。然后计算束缚阶段中的斜率。
8)基于束缚阶段中的斜率和信号抑制，重构束缚阶段的速度-时间曲线。
9)使用重建的曲线来计算矫正后的眼内压。
然后，可以由重构曲线计算矫正后的眼内压CP作为斜率，该斜率在图5中表示为介于探针本体2的第一端2a第一次碰触角膜外表面的时间b′与探针本体2完全停止在眼睛上的时间c之间。
图6中示出了实例，在该实例中，由记录的速度-时间信号获得的角膜厚度为450μm，并且所计算的眼内压为20mmHg。基于530μm的角膜厚度和大于20mmHg的眼内压(因为薄角膜引起装置中的较低压力测量)来重构该信号，如图6中的虚线所示。然后由作为斜率的重建曲线计算CP，该斜率在图6中表示为介于探针2的第一端2a第一次碰触角膜外表面的时间b′与探针本体2完全停止在眼睛上的时间c之间。
为了增加计算的准确性，计算出的参数可以是来自多个(如2-4个)测量或时间-速度曲线的平均值。
该系统可以在不需要麻醉滴剂的情况下使用。
第一线圈6a可被激活约10ms，并且所产生的磁场使得探针本体2在第一约10mm的移动中以特定且稳定的速度朝向眼睛移动。速度量由第二线圈6b监视。探针本体2的端部2a碰到泪膜并随后碰到角膜的外表面。探针本体将压缩角膜，直到它完全停止在角膜表面上(束缚阶段)。此后，眼睛的眼内压引起探针本体的反向移动，直到完全离开眼睛(反弹阶段)。在系统中记录了束缚和反弹阶段期间的速度分布。当处理器检测到探针本体2已经离开眼睛时，第二线圈6b被激活(在大约100ms内)以便使探针回到其起始位置。
对于具有70mmHg的未矫正的眼内压的靶，束缚和反弹阶段的总时间是约1ms，并且对于具有7mmHg的未矫正的眼内压的靶，总时间是约5ms。
为了控制探针本体2的速度，第一线圈6a和第二线圈6b可以在短时间间隔内依次激活(例如，分别在2ms-3ms和4ms-5ms期间)几次。如果探针本体的速度偏离特定值，则可以例如在显示器20上向系统的用户示出警告。对于多次试验的完全测量，该过程仅执行一次。
系统1可以是便携式系统或桌面系统。
Claims (12)
1.一种用于分析时间-速度曲线的计算机实现的方法，所述时间-速度曲线包括在探针本体(2)在朝向受试者的眼睛的角膜外表面行进的第一方向上的移动期间，在所述探针本体(2)的端部(2a)与所述角膜外表面(b)碰触期间，在完全停止在所述眼睛(c)上时，以及在所述探针本体(2)在与所述第一方向相反的第二方向上的反弹移动期间所记录的所述探针本体的速度和时间，
所述计算机实现的方法包括计算所述眼睛的眼内压(p)作为所述探针本体(2)的端部第一次碰触所述角膜外表面(b)的时间与所述探针本体(2)完全停止在所述眼睛(c)上的时间之间的时间-速度曲线中的斜率，并且使用在所述探针本体(2)的端部(2a)与所述角膜外表面(b)接触时所述探针本体(2)在所述时间-速度曲线中的速度Vr和在所述探针本体(2)沿所述第二方向进行反弹移动期间所述探针本体(2)离开所述角膜外表面时所述探针本体(2)在所述时间-速度曲线中的速度Vb来计算中心角膜厚度(D)。
2.一种包括指令的计算机程序，当程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行时间-速度曲线的分析，所述时间-速度曲线包括在探针本体(2)在朝向受试者的眼睛的角膜外表面行进的第一方向上的移动期间，在所述探针本体(2)的端部(2a)与所述角膜外表面(b)碰触期间，在完全停止在所述眼睛(c)上时，以及在所述探针本体(2)在与所述第一方向相反的第二方向上的反弹移动期间所记录的所述探针本体的速度和时间，
其中，所述计算机程序使所述计算机计算所述眼睛的眼内压(p)作为所述探针本体(2)的端部第一次碰触所述角膜外表面(b)的时间与所述探针本体(2)完全停止在所述眼睛(c)上的时间之间的时间-速度曲线中的斜率，
并且使所述计算机使用在所述探针本体(2)的端部(2a)与所述角膜外表面(b)接触时所述探针本体(2)在所述时间-速度曲线中的速度Vr和在所述探针本体(2)沿所述第二方向进行反弹移动期间所述探针本体(2)离开所述角膜外表面时所述探针本体(2)在所述时间-速度曲线中的速度Vb来计算中心角膜厚度(D)。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法或根据权利要求2所述的计算机程序，其中，所述中心角膜厚度(D)是由下式计算的：
D＝C.exp(τ)+L
其中，C和L是常数，
并且
τ＝(Vr 2-Vb 2)(1-exp(-Klogp))/Vr 2
其中，
K是常数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机程序，进一步包括使所述计算机使用所计算的角膜厚度(D)和所述眼内压(p)来计算矫正后的眼内压(CP)的指令。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机实现的方法，进一步包括使用所计算的角膜厚度(D)和所述眼内压(p)来计算矫正后的眼内压(CP)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机程序，进一步包括使所述计算机根据所述时间-速度曲线计算所述角膜外表面上的泪膜厚度(L)的指令，其中，所述泪膜厚度(L)是由下式计算的：
V(t)是从所述探针本体(2)的端部(2a)碰到所述眼睛，完全停止在所述眼睛上并且直到所述探针本体(2)离开所述眼睛时，在所述探针本体(2)的束缚和反弹路径期间记录的所述探针本体(2)的速度-时间分布，
(Tt，Vt)是所述探针本体(2)的端部(2a)第一次碰触所述角膜外表面上的所述泪膜(a)时的时间点，
(Tc，Vc)是所述探针本体(2)的端部(2a)第一次碰触所述角膜外表面(b)时的时间点。
7.根据权利要求1至3或5中任一项所述的计算机实现的方法，进一步包括根据所述时间-速度曲线计算所述角膜外表面上的泪膜厚度(L)，其中，所述泪膜厚度(L)是由下式计算的：
V(t)是从所述探针本体(2)的端部(2a)碰到所述眼睛，完全停止在所述眼睛上并且直到所述探针本体(2)离开所述眼睛时起，在所述探针本体(2)的束缚和反弹路径期间记录的所述探针本体(2)的速度-时间轮廓，
(Tt，Vt)是所述探针本体(2)的端部(2a)第一次碰触所述角膜外表面上的所述泪膜(a)时的时间点，
(Tc，Vc)是所述探针本体(2)的端部(2a)第一次碰触所述角膜外表面(b)时的时间点。
8.一种用于确定受试者的眼科参数的系统(1)，所述系统包括探针(11)和处理器(10)，其中处理器被布置为在探针本体在朝向受试者的眼睛的角膜外表面行进的第一方向上的移动期间，在所述探针本体(2)的端部(2a)与所述角膜外表面(b)碰触期间，在完全停止在所述眼睛(c)上时，以及在所述探针本体(2)在与所述第一方向相反的第二方向上的反弹移动期间记录所述探针(11)的探针本体(2)的速度和时间，并且所述处理器(10)进一步被布置为，基于由所记录的所述探针本体(2)的速度和时间获得的曲线来计算所述眼睛的眼内压(p)作为所述探针本体(2)的端部(2a)第一次碰触所述角膜外表面(b)的时间与所述探针本体(2)完全停止在所述眼睛(c)上的时间之间的斜率，并且被布置为，
基于时间-速度曲线，使用在所述探针本体(2)的端部(2a)与所述角膜外表面(b)接触时所述探针本体(2)的速度Vr和在所述探针本体(2)沿所述第二方向的反弹移动期间所述探针本体(2)的端部(2a)离开所述角膜外表面时所述探针本体(2)的速度Vb来计算中心角膜厚度(D)。
9.根据权利要求8所述的系统(1)，其中，所述探针(2)包括：
磁探针本体(2)，所述探针本体(2)具有第一端(2a)和相对的第二端(2b)，
非磁性管(4)，具有第一端(4a)和相对的第二端(4b)，其中，所述磁探针本体(2)被可滑动地布置在所述非磁性管(4)中，所述探针本体(2)的第一端(2a)和所述管(4)的第一端(4a)被定向在相同的方向上，
磁场，被布置为用于在第一方向上将所述探针本体(2)从所述管中的第一位置移动到第二位置，在所述第二位置中，至少所述探针本体(2)的所述第一端(2a)延伸出所述管(4)的所述第一端(4a)，
所述探针本体(2)的所述第一端(2a)被布置为在所述第二位置中碰触受试者眼睛的角膜外表面(b)。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的系统，其中，光学单元(7)被布置在所述非磁性管(4)的所述第二端(4b)处，与所述管同心并对齐，并且被布置为使得从所述光学单元(7)发出的光穿过所述非磁性管(4)朝向所述非磁性管(4)的第一端(4a)并且经过所述第一端，并且朝向被竖直地布置为与所述管(4)的第一端(4a)相距一定距离的角膜外表面(b)，从而使得由此所述光从所述角膜外表面反射，指示所述探针(2)的所述第一端(2a)即将发生在所述角膜外表面(b)上的碰触在所述角膜外表面上的区域。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，进一步包括用于显示所计算的眼科参数的显示器(20)。
12.一种确定受试者中的眼科参数的方法，所述方法包括：
提供(100)具有第一端(2a)和相对的第二端(2b)的探针本体，
将所述探针本体(2)布置(101)为使得所述探针本体(2)的端部(2a)与所述受试者的眼睛的角膜外表面(b)相距一定距离，
在朝向所述角膜外表面(b)的中心区域的第一方向上移动(102)所述探针本体(2)，使得所述探针本体的端部(2a)碰触所述角膜外表面(b)并且直到所述端部完全停止在所述眼睛(c)上，
记录(103)当所述探针本体(2)在所述第一方向上移动时所述探针本体(2)的束缚路径期间，在与所述角膜外表面(b)碰触并且直到所述探针本体(2)完全停止在所述眼睛(c)上的过程中，以及当所述探针本体(2)从所述眼睛(c)上的完全停止在与所述第一方向相反的第二方向上移动直到所述探针本体(2)离开所述眼睛(d)时所述探针本体(2)的反弹路径期间所述探针本体(2)的速度和时间，
基于由记录的所述探针的速度和时间获得的曲线，计算(104)所述眼睛的眼内压(p)作为所述探针本体(2)的端部(2a)第一次碰触所述角膜外表面(b)的时间与所述探针本体(2)完全停止在所述眼睛(c)上的时间之间的斜率，并且
基于时间-速度曲线，使用在所述探针本体(2)的端部与所述角膜外表面(b)接触时所述探针本体(2)的速度Vr和在所述探针本体(2)沿所述第二方向反弹期间所述探针本体(2)的端部(2a)离开所述角膜外表面时所述探针本体(2)的速度Vb来计算(105)中心角膜厚度(D)。
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