CN207666575U - 手持式人眼角膜结构成像仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种手持式人眼角膜结构成像仪，包括机箱，所述机箱内分别固定有光源、光学干涉仪、光学扫描单元和控制和数据采集部分，所述光源通过光学干涉仪与光束扫描单元连接，所述控制和数据采集部分分别与光源、光学干涉仪和光束扫描单元连接，所述光束扫描单元通过光纤束与探头连接，所述探头位于机箱的外侧，通过光纤束穿过机箱与光束扫描单元连接。从上述结构可知，本实用新型的手持式人眼角膜结构成像仪，因为扫描机构被置于光纤束的入射端，从而减小了角膜成像探头前端结构的复杂性，这可以有效减轻成像探头的重量，便于灵活操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及医用眼科光学成像装置的技术领域，具体涉及一种手持式人眼角膜结构成像仪。
背景技术
光学相干层析成像技术（OCT）是一种非接触，无损伤的医用光学成像技术。通过对样品内部散射光的检测，OCT可以对生物样品的结构进行高分辨的成像，分辨率在微米量级。OCT作为一种非侵入性高分辨眼组织断层成像技术，能在活体显示眼组织的细微结构。它可以观察细微病变的形态学改变，直接进行组织测量，如角膜厚度及曲率变化、前房角的角度、黄斑裂孔大小等，从而对眼部病变进行定量分析。
经过20多年的发展，OCT技术已成功应用于眼部结构性改变的临床检查，在角膜、视网膜、视神经、青光眼及黄斑部疾病的诊断、病情的监测、发病机制的探索、定量评估、治疗方案的选择等方面提供了有价值的依据，减少了误诊漏诊的机会，弥补了其它眼底检查方法的补足。在眼科疾病诊断上，OCT已经成为重要的检查手段，并逐渐作为眼病治疗随诊的观测指标，成为各大医院眼科诊断的重要依据。
现有的眼科OCT成像系统都是台式设备，需要病人采取坐立姿势进行检查，其缺点是无法对行动不便的老人，手术后的病人以及儿童进行眼科检查，从而限制了OCT技术在眼科检测中的应用范围。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种手持式人眼角膜结构成像仪，它利用光纤束作为传导元件，将光束扫描机构和探头进行分离，由光纤束出射端面和角膜反射的光被输入一个迈克耳逊干涉仪，重新进行干涉，以获得人眼角膜及前房组织的结构图像；因为扫描机构被置于光纤束的入射端，从而减小了角膜成像探头前端结构的复杂性，这可以有效减轻成像探头的重量，便于灵活操作；和现有的台式眼科检测OCT系统比较，手持式角膜结构检测仪使得OCT检测可以覆盖更多的人群，例如小孩、行动不便的老人以及手术后的病人，使更多的眼病患者受益；通过探头射出的、用于人眼角膜成像的光工作在平行扫描模式，从而保证了对于眼角膜的照射效果以及对眼角膜反射光的收集效果。
本实用新型所采取的技术方案是：
手持式人眼角膜结构成像仪，包括机箱，所述机箱内分别固定有光源、光学干涉仪、光学扫描单元和控制和数据采集部分，所述光源通过光学干涉仪与光束扫描单元连接，所述控制和数据采集部分分别与光源、光学干涉仪和光束扫描单元连接，所述光束扫描单元通过光纤束与探头连接，所述探头位于机箱的外侧，通过光纤束穿过机箱与光束扫描单元连接。
本实用新型进一步改进方案是，所述探头射出的、用于人眼角膜成像的光为平行扫描模式。
本实用新型更进一步改进方案是，所述探头内沿着从与光纤束连接的一端向另一端的方向依次设有准直透镜A和会聚透镜，所述光纤束前端面不同单元出射的光，经过准直透镜A和会聚透镜以后，以平行于会聚透镜光轴的方向射出。
本实用新型更进一步改进方案是，所述光源为一扫频激光器、或其它波长可连续调节的光源。
实用新型的有益效果在于：
第一、本实用新型的手持式人眼角膜结构成像仪，因为扫描机构被置于光纤束的入射端，从而减小了角膜成像探头前端结构的复杂性，这可以有效减轻成像探头的重量，便于灵活操作。
第二、本实用新型的手持式人眼角膜结构成像仪，和现有的台式眼科检测OCT系统比较，手持式角膜结构检测仪使得OCT检测可以覆盖更多的人群，例如小孩、行动不便的老人以及手术后的病人，使更多的眼病患者受益。
第三、本实用新型的手持式人眼角膜结构成像仪，通过探头射出的、用于人眼角膜扫描的光为平行扫描模式，从而保证了对于眼角膜的照射效果以及对眼角膜反射光的收集效果。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的成像示意图。
图3为本实用新型的光学干涉仪结构示意图。
图4为本实用新型的光束扫描单元结构示意图。
图5为本实用新型的探头结构示意图。
具体实施方式：
结合图1~图5所示，本实用新型包括机箱28，所述机箱28内分别固定有光源1、光学干涉仪2、光学扫描单元3和控制和数据采集部分5，所述光源1通过光学干涉仪2与光束扫描单元3连接，所述控制和数据采集部分5分别与光源1、光学干涉仪2和光束扫描单元3连接，所述光束扫描单元3通过光纤束11与探头4连接，所述探头4位于机箱28的外侧，通过光纤束11穿过机箱28与光束扫描单元3连接；所述探头4射出的、用于人眼角膜进行扫描的光为平行光；所述探头4内沿着从与光纤束11连接的一端向另一端的方向依次设有准直透镜A26和会聚透镜27，所述光纤束11前端面出射的光，经过准直透镜A26和会聚透镜27以后，以平行于会聚透镜27光轴的方向射出；所述光源1为一扫频激光器、或其它波长可连续调节的光源。
光学干涉仪2的具体结构参见图2和图3。由扫频光源1输出的光经过光学隔离器16和可变光衰减器17，进入光学环形器18的a端。从光学环形器c端输出的光经由一个2x2光学分束器19进行分光，从分束器19输出的一路光经由准直透镜20进行准直，然后通过光学衰减器21入射到全反射镜22。准直透镜20、光学衰减器21和全反射镜22构成干涉仪的参考臂。从光学分束器19输出的另一路光通过单模光纤传输到一个2x2光学分束器24，和由参考臂反射回的光经由分束器24进行干涉。偏振控制器23用于调节光的偏振状态，使得光干涉信号达到最佳化。分束器24输出的干涉光信号由光电探测器25进行接收，转换为电信号后由数据采集卡15进行采集。
光束扫描单元3的具体结构见图2和图4。由光学环形器b端口输出的光经由准直透镜B6准直以后，入射到一个二维扫描振镜7。由扫描振镜反射的光，经由透镜8、9和10，会聚到光纤束11的入射端面。 由光纤束11的出射端面输出的光进入成像探头4。
参见图2，控制和数据采集部分5由数据采集卡15，扫描驱动卡14和计算机13组成。扫描驱动卡14输出的信号用来控制振镜7进行扫描。数据采集卡15采集到的数字信号由计算机13接收并进行处理。
具体实施例1的工作原理：
工作原理
参见图2，由扫频光源1发出的光，首先进入环形器18的a端， 然后经由b端出射，进入光束扫描单元3。参见图4，探测光通过光纤束11以后，经由耦合透镜26和27会聚到角膜12。
参见图5，假定入射到光纤束出射端面FB的光场为E0，则由端面FB反射的光场为Er=rfE0，其中rf为光纤束端面的反射率。从角膜散射的光场为Es=rsE0(2d)，其中d为出射端面FB到角膜12表面的光程差，rs为样品的散射系数。参见图3，Er和Es按光场入射方向原光路返回光学干涉仪2，进入环形器的b端，然后由c端输出进入2x2光纤耦合器19，被分为两路光E1(E1=r1(Er + Es))和E2(E2=E21+E22=r2(Er + Es))，其中r1和r2为耦合器19的分光比。光场E1经由全反射镜22反射回光纤耦合器19，输出后变为光场E3= E31+E32=r3E1（其中r3=r1或r3=r2），则输入到光纤耦合器24的光场为E21=r2rfE0(Δl)、E22=r2rsE0(2d+Δl)、E31=r3r1rfE0和E32=r3r1rsE0(2d),其中Δl为由干涉仪引起的光场E21和E31之间的光程差，其长度可以通过调节全反射镜22来控制。这四项光场E21、E22、E31和E32具有不同的光程延迟,它们会彼此之间产生干涉，所以从光纤耦合器24输出的干涉光场包含有六项，它们分别为=<E21,E22>、=<E21,E31>、=<E21,E32>、=<E22,E31>、=<E22,E32>和=<E31,E32>，在OCT图像上，它们对应不同的成像深度，其中是光纤束端面FB的反射光和角膜中的反射光形成的共路型干涉信号，它产生在深度-2d处；是光纤束端面FB自身反射光的干涉信号，它产生在深度Δl处；是角膜和光纤束端面反射光的干涉信号，它产生在深度Δl-2d处；是角膜和光纤束端面反射光的另外一个干涉信号，它产生在深度Δl+2d处；是角膜自身散射光的干涉信号，它产生在深度Δl处；是光纤束端面FB的反射光和角膜中的反射光形成的另一个共路型干涉信号，它产生在深度-2d处。在这六项光场干涉信号中,、、和是和角膜内部的结构信息相关的。假定从光纤束端面到角膜的距离为d=15毫米，设定Δl=31毫米，对干涉光谱进行傅里叶变换，则六个干涉信号将分别产生在深度-30毫米（和）、31毫米（和）、1毫米（）、以及61毫米（）处，因为频率域OCT的信号会随着成像深度衰减，在这六个干涉信号中，只有在深度Δl-2d=1毫米处的干涉信号会被有效探测到，而正好包含有角膜内部的结构信息。从以上讨论可以看出，当我们设定好探头的工作距离d以后，通过移动平面反射镜22来选择合适的光程差Δl，就可以得到人眼角膜内部的结构图像，并同时消除其它干涉项对成像的不利影响。
Claims (4)
1.手持式人眼角膜结构成像仪，其特征在于：包括机箱（28），所述机箱（28）内分别固定有光源（1）、光学干涉仪（2）、光学扫描单元（3）和控制和数据采集部分（5），所述光源（1）通过光学干涉仪（2）与光束扫描单元（3）连接，所述控制和数据采集部分（5）分别与光源（1）、光学干涉仪（2）和光束扫描单元（3）连接，所述光束扫描单元（3）通过光纤束（11）与探头（4）连接，所述探头（4）位于机箱（28）的外侧，通过光纤束（11）穿过机箱（28）与光束扫描单元（3）连接。
2.如权利要求1所述的手持式人眼角膜结构成像仪，其特征在于：所述探头（4）射出的、用于人眼角膜成像的光为平行扫描模式。
3.如权利要求2所述的手持式人眼角膜结构成像仪，其特征在于：所述探头（4）内沿着从与光纤束（11）连接的一端向另一端的方向依次设有准直透镜A（26）和会聚透镜（27），所述光纤束（11）前端面不同单元出射的光，经过准直透镜A（26）和会聚透镜（27）以后，以平行于会聚透镜（27）光轴的方向射出。
4.如权利要求1所述的手持式人眼角膜结构成像仪，其特征在于：所述光源（1）为一扫频激光器、或其它波长可连续调节的光源。
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