CN117258157B - 一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统，角膜交联辅助装置包括可透光的导光模块、位置测量模块、信息处理模块，导光模块配置有抵接面和耦合面，所述抵接面与角膜契合并与角膜或巩膜抵接，所述耦合面朝向光源并与光源耦合；角膜交联系统包括适于照射患者眼睛角膜的光源、如前所述的角膜交联辅助装置、数据处理模块、控制模块。本发明采用上述结构的一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统，能够测量交联装置相对于患者角膜的位置偏移信息，并控制交联装置移动，实现对角膜交联过程的精准控制。

Description

一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统。

背景技术

角膜交联的原理是以核黄素为光敏剂，运用一种特殊波长的紫外线对角膜局部进行照射，刺激胶原纤维进行交联反应，改善角膜的生物力学特性，可以有效控制圆锥角膜病变的发展，稳定视力，避免角膜移植产生的并发症。通过改变角膜形态可以用于治疗屈光问题，例如近视、远视，或者减小散光和不规则收纳光，还可以形成多焦点的角膜形态，使角膜具有高球差或者多焦点，达到治疗老视的目的。但现有的技术中对角膜交联过程的控制能力有限，难以精确控制角膜的交联过程，从而难以精确交联后的形态塑造。现有技术中的角膜交联仪通过末端的接触镜靠近角膜，控制光照强度来控制交联程度，改变角膜形态。

如申请号为CN201921276386.3的实用新型专利《一种具有数字光处理的角膜交联装置》，在罩体内设置多个矩形空腔，矩形空腔中设置紫外灯源。申请号为CN202221916809.5的实用新型专利《一种用于角膜交联的发光装置》，在发光罩内阵列排布若干发光单元。以上技术方案都需要光源与角膜之间保持相对位置静止，当眼球转动时，光源与角膜的相对位置改变会造成塑形位置偏移，交联精度下降。因此，有必要开发一种能够实时测量接触镜与角膜之间位移的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统，能够测量交联装置相对于患者角膜的位置偏移信息，并控制交联装置移动，实现对角膜交联过程的精准控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种角膜交联辅助装置，包括：

可透光的导光模块，配置有抵接面和耦合面，所述抵接面与角膜契合并与角膜或巩膜抵接，所述耦合面朝向光源并与光源耦合；光源发出的入射光依次透过所述耦合面、所述导光模块、所述抵接面垂直传导至患者眼表；

位置测量模块，设于所述耦合面的边缘区域并与所述导光模块耦合，被配置成实时获取所述导光模块与角膜的相对位置信息；

信息处理模块，与所述位置测量模块通信连接，接收所述相对位置信息并实时测量出所述导光模块相对角膜的位置偏移信息。

优选的，所述导光模块包括：

若干导光管，若干所述导光管沿入射光方向同向呈圆形紧密排布，所述抵接面位于其一端，所述耦合面位于其另一端，光源发出的入射光依次透过所述耦合面、所述导光管、所述抵接面垂直传导至患者眼表。

优选的，所述抵接面包括：

光学区，设于抵接面的中央区域，被配置成与角膜的中央结构适配并使入射光透过，所述光学区呈球面或近似球面；所述光学区的覆盖区域大于等于角膜区域；

接触区，围设于所述光学区周边区域，与巩膜抵接，所述接触区的曲率半径随着远离所述光学区逐渐减小。

优选的，所述位置测量模块包括若干组位移测量单元，任一组所述位移测量单元包括：

发光二极管，设于所述耦合面上，其投影至所述抵接面上的位置位于所述接触区范围内，所述发光二极管发射的光线通过所述导光管传导至眼表；

光学传感器，设于所述耦合面上，通过所述导光管实时获取眼表反射回的所述发光二极管发射光线的反射光图像；

所述光学传感器与所述发光二极管电连接，与所述信息处理模块通信连接，并将获取到的反射光图像发送至信息处理模块以得到所述导光模块相对角膜的位置偏移信息。

优选的，所述位移测量单元的组数为n，n≥3。

优选的，若干组所述位移测量单元沿圆周方向均匀分布在所述耦合面的边缘，任一组所述位移测量单元的投影均位于患者眼睛的巩膜上。

一种角膜交联系统，包括：

适于照射患者眼睛角膜的光源；

如前所述的角膜交联辅助装置，与所述光源耦合；

数据处理模块，与角膜交联辅助装置通信连接，接收所述角膜交联辅助装置相对角膜的位置偏移信息，依据设定规则将所述位置偏移信息转变为偏移数值，并将所述偏移数值与设定的偏移阈值进行比较，输出比较结果；

控制模块，接收数据处理模块输出的比较结果，基于该比较结果控制所述光源和/或所述角膜交联辅助装置运动或停止，控制所述光源开启和/或关闭；

所述控制模块分别与所述光源、角膜交联辅助装置、数据处理模块通信连接；

位移测量单元的投影均位于患者眼睛的巩膜上。

优选的，所述光源配置有光源移动模块，所述光源可沿所述光源移动模块自由移动以使光源发出的入射光垂直射入所述角膜交联辅助装置；

所述角膜交联辅助装置配置有辅助装置移动模块，所述角膜交联辅助装置可沿所述辅助装置移动模块自由移动以使所述光源发出的入射光垂直传导至患者眼表；

所述光源移动模块、所述辅助装置移动模块分别与所述控制模块通信连接。

优选的，当比较结果为负时，所述控制模块控制所述光源可沿所述光源移动模块自由移动，控制所述角膜交联辅助装置沿所述辅助装置移动模块自由移动，以使所述光源、所述角膜交联辅助装置与角膜的相对位置保持不变且入射光垂直传导至患者眼表。

优选的，其还包括警示提醒模块，与所述控制模块通信连接，当比较结果为正时，所述警示提醒模块发出警示提醒，所述控制模块控制所述光源关闭。

因此，本发明采用上述结构的一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统，能够通过导光管的光学区对患者的角膜进行紫外光线照射治疗，使角膜交联，通过导光管的接触区与巩膜抵接，设置于导光管耦合面的位置测量模块能够测量出导光模块相对于角膜的位置偏移信息；角膜交联系统包括角膜交联装置、适配的光源、数据处理模块和控制模块，控制模块根据数据处理模块得到的位置偏移信息控制角膜交联辅助装置运动或停止，以及控制所述光源开启和/或关闭。通过以上装置和系统实现对角膜交联过程的精准控制，即使交联过程中患者眼球发生转动，光源与角膜之间也能够保持相对位置静止，进而保障角膜塑形精度。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种角膜交联辅助装置实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的耦合面结构示意图；

图3为本发明实施例的角膜交联系统的逻辑架构图。

附图标记

1、外壳体；2、光源；3、位移测量单元；31、光学传感器；32、发光二极管；4、导光管；5、角膜；6、巩膜；7、接触区；8、光学区。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种角膜交联辅助装置，包括导光模块、位置测量模块和信息处理模块。角膜交联辅助装置的外围设置圆筒状的外壳体1，具有保护和固定的作用。

可透光的导光模块包括若干导光管4，导光管4采用光纤材质。若干导光管4沿入射光方向同向呈圆柱形紧密排布，并固结成束。导光管4可通过环形结构与导光管4的两端面分别组成抵接面和耦合面，抵接面位于其一端，耦合面位于其另一端。抵接面与角膜5契合并与角膜5或巩膜6抵接，耦合面朝向光源2并与光源2耦合；光源2发出的入射光依次透过耦合面、导光模块、抵接面垂直传导至患者眼表。

如图2所示，抵接面包括光学区8和接触区7。光学区8设于抵接面的中央区域，被配置成与角膜5的中央结构适配并使入射光透过，光学区8呈球面或近似球面；光学区8的覆盖区域大于等于角膜5区域；接触区7，围设于光学区8周边区域，与巩膜6抵接，方便角膜交联辅助装置及其光学区8相对角膜的定位，并在一定程度上便于光学区8的固定。由于患者眼球发生病变使得正常形状的角膜逐渐发展成圆锥形态，故，为保证与圆锥角膜结构匹配且有助于定位，进一步的，接触区7的曲率半径随着远离光学区8逐渐减小。

人体眼球中，角膜5的形状略突出于巩膜6，巩膜6外面被筋膜和结膜包裹，前缘临接角膜缘，后方与视神经硬膜鞘相延续。巩膜6的表层由疏松的结缔组织构成，较为坚韧，与筋膜层相连，神经、血管比较丰富。在进行角膜5交联时，紫外光通过光学区8作用于角膜5，保证角膜5处于紫外光的照射范围内，接触区7的边缘搭接于巩膜6的表层，能够防止损伤角膜5，并为位移测量的实现提供基础和参考支撑。

位置测量模块，设于耦合面的边缘区域并与导光模块耦合，被配置成实时获取导光模块与角膜5的相对位置信息；位置测量模块包括若干组位移测量单元3，任一组位移测量单元3包括发光二极管32和光学传感器31，发光二极管32和光学传感器31均设于耦合面上，其投影至抵接面上的位置位于接触区7范围内，发光二极管32发射的光线通过导光管4传导至眼表；光学传感器31通过导光管4实时获取眼表反射回的发光二极管32发射光线的反射光图像，以此可检测出位置测量模块相对于眼表的运动情况。其中，光学传感器31可选用表面配置为互补金属氧化物的半导体（CMOS）传感器。

光学传感器31与发光二极管32电连接，与信息处理模块通信连接，并将获取到的反射光图像发送至信息处理模块进行处理分析，以得到导光模块相对角膜5在空间层面的位置偏移信息，该偏移信息包括但不限于偏移方向、偏移角度和偏移距离。

其中，位移测量单元3的组数为n，n≥3，并沿圆周方向均匀分布在耦合面的边缘。如果位移测量单元3只放一组，或者非均匀放置，光学传感器31都被放在一侧，那么当交联辅助装置相对患者角膜有较大移动时，很可能所有的光学传感器31都移动到了角膜表面而没在巩膜6上，导致测量误差偏大。

如果位移测量单元3设置两组且对称放置，当交联辅助装置相对患者角膜移动时，虽然可以至少保证有一个光学传感器31的投影位于巩膜6表面且正常工作，然而一旦位移测量单元3以第二个光学传感器31为中心发生了旋转，只有一个光学传感器31测量数据时，对旋转会不敏感，亦会影响测量准确性。

如果位移测量单元3设置3组但非均匀分布，必然有两组靠得比较近。再进一步上述距离较小时，该两组位移测量单元3可视为是一组，即形成了前述位移测量单元3设置两组的情况。

故，位移测量单元3的组数n至少放三个，且优选方案为均匀分布。

结合角膜5光滑透明的组织特性以及巩膜6粗糙瓷白的结构特点，任一组位移测量单元3的投影均位于患者眼睛的巩膜6上，以保证光学传感器31更有效的获取眼表反射回的发光二极管32发射光线的反射光图像，避免如果光学传感器31的投影位于患者角膜上而产生的漏光问题。通过若干组位移测量单元3的综合定位结果，可确定出交联辅助装置相对于患者眼表的具体位移偏离方向和偏离值。

信息处理模块，与位置测量模块通信连接，接收相对位置信息并实时测量出导光模块相对角膜5的位置偏移信息。具体的，本实施例中，信息处理模块可选用数字信号处理器（DSP）。

一种角膜交联系统，其逻辑架构如图3所示，包括光源2、角膜交联辅助装置、数据处理模块、控制模块、光源移动模块、辅助装置移动模块、警示提醒模块。

光源2需适于照射患者眼睛角膜5。

角膜交联辅助装置如前所示，与光源2耦合。

数据处理模块，与角膜交联辅助装置通信连接，接收角膜交联辅助装置相对角膜5的位置偏移信息，依据设定规则将位置偏移信息转变为偏移数值，并将偏移数值与设定的偏移阈值进行比较，输出比较结果。

控制模块，接收数据处理模块输出的比较结果，基于该比较结果控制光源2和/或角膜交联辅助装置运动或停止，控制光源2开启和/或关闭；控制模块分别与光源2、角膜交联辅助装置、数据处理模块通信连接。

本实施例中，光源2可以使用紫外光投影特定图形图像到角膜上，形成指定位置指定强度的交联，从而改变角膜局部的形态和屈光力。

光源2配置有光源移动模块（未示出），该光源移动模块可采用多种组合，包括但不限于电机配合滚珠丝杠、电机、齿轮组配合滑块/滑轨、电磁动力配合轨道、多电机驱动多方向、多自由度支臂等，此处不再赘述。光源2可沿光源移动模块自由移动，以使光源2发出的入射光保证垂直射入角膜交联辅助装置。

角膜交联辅助装置配置有辅助装置移动模块（未示出），角膜交联辅助装置可沿辅助装置移动模块自由移动以使光源2发出的入射光垂直传导至患者眼表。其中，辅助装置移动模块可对应上述光源移动模块选择适合的动力组合，具体选择可根据实际需要进行设计。

光源移动模块、辅助装置移动模块分别与控制模块通信连接。光源移动模块和辅助装置移动模块的运动形式包括但不限于滚珠丝杆、电动推杆、直线电机、齿轮齿条等，装载于支架上，以实现角膜5交联装置和光源2在可调节范围内的自由运动。

本实施例中，当数据处理模块中偏移数值与设定偏移阈值的比较结果为负时，表示抵接面与眼表的偏离程度处于允许范围内，此时控制模块控制光源2可沿光源移动模块自由移动，控制角膜交联辅助装置沿辅助装置移动模块自由移动，以使光源2、角膜交联辅助装置与角膜5的相对位置保持不变且入射光垂直传导至患者眼表。其中，基于不同患者眼睛参数以及其对应的手术目标，偏移阈值可设定为具体偏离值（±Xmm、Ymm、Z°），还可以设定为参考物的面积百分比，甚至可以设定抵接面相对角膜的重叠率，或其它可执行方式。

角膜交联系统还包括警示提醒模块，与控制模块通信连接，当比较结果为正时，表示抵接面与眼表的偏离程度过大，已超出调节范围，警示提醒模块发出警示提醒，控制模块控制光源2关闭。

具体的，偏移阈值可设定为偏离30%角膜面积。当角膜交联辅助装置中的抵接面相对患者角膜5发生偏移时，数据处理模块接收到角膜交联辅助装置相对角膜5的位置偏移信息，计算出偏移量为相对角膜面积，将a%与偏移阈值70%角膜面积进行比较。如果a%≤30%，则控制模块控制紫外投影图像可沿光源移动模块自由移动，控制角膜交联辅助装置沿辅助装置移动模块自由移动，以使紫外投影图像、角膜交联辅助装置与角膜5的相对位置保持不变且入射光垂直传导至患者眼表。

如果a%＞30%，则位移发生过大，抵接面与角膜5重叠的部分已经小于手术需求的最低值，则控制模块向警示提醒模块发出信号，随即警示提醒模块发出警告，包括但不限于蜂鸣、敏感光刺激等，同步切断紫外投影图像，提醒医生能够进行干预和纠正。

因此，本发明采用上述结构的一种角膜交联辅助装置及角膜交联系统，能够通过导光管4的光学区8对患者的角膜5进行紫外光线照射治疗，使角膜5交联，通过导光管4的接触区7与巩膜6抵接，设置于导光管4耦合面的位置测量模块能够测量出导光模块相对于角膜5的位置偏移信息；角膜交联系统包括角膜5交联装置、适配的光源2、数据处理模块和控制模块，控制模块根据数据处理模块得到的位置偏移信息控制角膜交联辅助装置运动或停止，以及控制光源2开启和/或关闭。通过以上装置和系统实现对角膜5交联过程的精准控制，提高交联对角膜5各处屈光度控制的精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种角膜交联辅助装置，其特征在于：包括可透光的导光模块、位置测量模块和信息处理模块；

可透光的导光模块配置有抵接面和耦合面，所述抵接面与角膜契合并与角膜或巩膜抵接，所述抵接面包括光学区和接触区；所述耦合面朝向光源并与光源耦合；光源发出的入射光依次透过所述耦合面、所述导光模块、所述抵接面垂直传导至患者眼表；

光学区设于抵接面的中央区域，被配置成与角膜的中央结构适配并使入射光透过，所述光学区呈球面或近似球面；所述光学区的覆盖区域大于等于角膜区域；

接触区围设于所述光学区周边区域，与巩膜抵接，所述接触区的曲率半径随着远离所述光学区逐渐减小；

位置测量模块设于所述耦合面的边缘区域并与所述导光模块耦合，被配置成实时获取所述导光模块与角膜的相对位置信息；所述位置测量模块包括若干组位移测量单元，任一组所述位移测量单元包括发光二极管和光学传感器；

发光二极管设于所述耦合面上，其投影至所述抵接面上的位置位于所述接触区范围内，所述发光二极管发射的光线通过所述导光模块传导至眼表；

光学传感器设于所述耦合面上，通过所述导光模块实时获取眼表反射回的所述发光二极管发射光线的反射光图像；所述光学传感器与所述发光二极管电连接，与所述信息处理模块通信连接，并将获取到的反射光图像发送至信息处理模块以得到所述导光模块相对角膜的位置偏移信息；

信息处理模块与所述位置测量模块通信连接，接收所述相对位置信息并实时测量出所述导光模块相对角膜的位置偏移信息，若干组所述位移测量单元沿圆周方向均匀分布在所述耦合面的边缘，任一组所述位移测量单元的投影均位于患者眼睛的巩膜上。

2.根据权利要求1所述的一种角膜交联辅助装置，其特征在于：所述导光模块包括：

若干导光管，若干所述导光管沿入射光方向同向呈圆形紧密排布，所述抵接面位于其一端，所述耦合面位于其另一端，光源发出的入射光依次透过所述耦合面、所述导光管、所述抵接面垂直传导至患者眼表。

3.根据权利要求2所述的一种角膜交联辅助装置，其特征在于：所述位移测量单元的组数为n，n≥3。

4.一种角膜交联系统，其特征在于：包括：

适于照射患者眼睛角膜的光源；

如权利要求1-3任意一项所述的角膜交联辅助装置，与所述光源耦合；

数据处理模块，与角膜交联辅助装置通信连接，接收所述角膜交联辅助装置相对角膜的位置偏移信息，依据设定规则将所述位置偏移信息转变为偏移数值，并将所述偏移数值与设定的偏移阈值进行比较，输出比较结果；

控制模块，接收数据处理模块输出的比较结果，基于该比较结果控制所述光源和/或所述角膜交联辅助装置运动或停止，控制所述光源开启和/或关闭；

所述控制模块分别与所述光源、角膜交联辅助装置、数据处理模块通信连接；

位移测量单元的投影均位于患者眼睛的巩膜上。

5.根据权利要求4所述的一种角膜交联系统，其特征在于：所述光源配置有光源移动模块，所述光源可沿所述光源移动模块自由移动以使光源发出的入射光垂直射入所述角膜交联辅助装置；

所述角膜交联辅助装置配置有辅助装置移动模块，所述角膜交联辅助装置可沿所述辅助装置移动模块自由移动以使所述光源发出的入射光垂直传导至患者眼表；

所述光源移动模块、所述辅助装置移动模块分别与所述控制模块通信连接。

6.根据权利要求5所述的一种角膜交联系统，其特征在于：当比较结果为负时，所述控制模块控制所述光源可沿所述光源移动模块自由移动，控制所述角膜交联辅助装置沿所述辅助装置移动模块自由移动，以使所述光源、所述角膜交联辅助装置与角膜的相对位置保持不变且入射光垂直传导至患者眼表。

7.根据权利要求6所述的一种角膜交联系统，其特征在于：其还包括警示提醒模块，与所述控制模块通信连接，当比较结果为正时，所述警示提醒模块发出警示提醒，所述控制模块控制所述光源关闭。