KR20130107918A - Intraocular pressure measuring device and method for calculating intraocular pressure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안압 측정 장치 및 안압 산출 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각막의 두께, 점성, 탄성, 곡률 등 안구의 고유한 생체 역학적 특성에 의하여 발생하는 안압 측정 오차를 보정할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치 및 안압 산출 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an intraocular pressure measuring device and an intraocular pressure calculation method, and more particularly, to a non-contact intraocular pressure measurement capable of correcting intraocular pressure measurement errors caused by inherent biomechanical characteristics such as corneal thickness, viscosity, elasticity, and curvature. An apparatus and an intraocular pressure calculation method are provided.
안압(Intraocular Pressure; IOP)은, 안구의 각막과 수정체 사이를 채우고 있는 용액인 방수(Aqueous humor)에 의해 안구에 작용하는 압력으로서, 정상 안압의 크기는 일반적으로 10 내지 21 mmHg 정도이다. 정상 크기의 안압은 안구의 형태와 기능을 유지하는 역할을 하지만, 방수의 생성과 배출에 이상이 발생하여, 안압이 비정상적으로 커지면, 망막의 시신경 섬유층을 손상시키거나, 녹내장과 같은 중증 질병을 유발하여, 시력을 잃게 되는 경우도 있다. 따라서, 정확한 안압 측정은 안과 질환의 조기 발견과 치료에 매우 중요하다.
Intraocular Pressure (IOP) is a pressure acting on the eye by an aqueous humor, a solution filling the cornea and the lens of the eye, and the normal intraocular pressure is generally about 10 to 21 mmHg. Normal-sized intraocular pressure maintains the shape and function of the eye, but abnormalities occur in the production and discharge of the waterproofing, and abnormally high intraocular pressure can damage the optic fiber layer of the retina or cause severe diseases such as glaucoma. As a result, vision may be lost. Therefore, accurate intraocular pressure measurement is very important for the early detection and treatment of eye diseases.
안압을 측정하기 위한 안압계는, 장치의 일부와 각막의 직접 접촉 여부에 따라, 접촉식과 비접촉식으로 구분될 수 있다. 대표적인 접촉식 안압계는 골드만 압평 안압계(Goldmann Applanation Tonometer, 이하 GAT)로서, 프리즘이 내장된 탐색침(Probe)으로 각막 중심부를 누른 뒤, 각막의 표면이 편평화된 상태(압평)에 도달했을 때, 작용하는 힘을 측정한다. GAT는 측정 원리가 명확하고, 다른 방법으로 측정된 안압값의 정확도를 평가하기 위한 표준 장치로 사용되고 있으나, 안압 검사를 위해, 각막의 점안 마취가 필요하고, 이로 인한 감염증의 위험이 있으며, 검사 중에 장치 일부가 안구에 접촉된 상태를 유지하여야 하므로, 피검사자에게 공포심과 불쾌감을 유발할 수 있고, 정확한 측정을 위해서는 숙련된 안과 의사의 조작이 필요한 단점이 있다.
The tonometer for measuring the intraocular pressure may be classified into a contact type and a non-contact type according to whether a part of the device is in direct contact with the cornea. A typical contact tonometer is the Goldmann Applanation Tonometer (GAT), which is used when the cornea's surface reaches a flat state (pressure flatness) after pressing the center of the cornea with a probe with a built-in prism. Measure the force acting. GAT is used as a standard device for evaluating the accuracy of measured intraocular pressures with a clear measurement principle, but for intraocular pressure examinations, anesthetic anesthesia of the cornea is required, and there is a risk of infectious disease. Since a part of the device needs to remain in contact with the eye, it may cause fear and discomfort to the examinee, and an operation of an experienced ophthalmologist is required for accurate measurement.
비접촉식 안압계(Non Contact typed Tonometer, 이하 NCT)는, 솔레노이드 구동에 의해 압축된 공기를 각막으로 분사하여, 공기 압력으로 각막의 일정 면적을 누르고(압평), 압평에 소요되는 시간과 가해진 공기 압력으로부터 안압을 산출한다. NCT는 점안 마취가 불필요하고, 검사가 순간적으로 이루어지므로, 피검사자의 불편을 최소화할 수 있고, 조작이 쉬우며, 측정된 안압의 정확도가 우수한 장점이 있다. 도 1은 통상적인 비접촉식 안압계의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 비접촉식 안압계는, 얼라인먼트(alignment) 상태 관찰계, 압평 상태 관찰계, 압축 공기 발생부, 및 제어부를 포함한다. 상기 얼라인먼트 상태 관찰계는, 피검안(E)의 시선을 고정하는 시선 유도광을 조사하는 응시 투영 광원(12), 피검안(E)으로 얼라인먼트 광을 조사하는 얼라인먼트 지표 광원(14), 상기 시선 유도광을 피검안(E) 방향으로 유도하며, 상기 얼라인먼트 광을 투과시키는 반사 미러(16), 및 피검안(E)에서 반사된 얼라인먼트 광을 검출하는 광검출 소자(18)를 포함한다. 상기 얼라인먼트 광은 피검안(E)을 조명하는 역할도 수행할 수 있다. 상기 압평 상태 관찰계는, 피검안(E)의 각막으로 압평화 지표 광원을 조사하는 포토다이오드(20), 및 상기 각막의 변형 상태에 따라 다른 강도로 각막에서 반사되는 압평화 지표 광원을 검출하는 포토디텍터(22)를 포함한다. 여기서, 상기 압평화 지표 광원은 Z축 방향 얼라인먼트 지표 광원의 역할을 수행하기도 한다. 상기 압축 공기 발생부는, 압축 공기를 생성하는 솔레노이드 챔버(30), 상기 솔레노이드 챔버(30)에서 생성된 압축 공기를 피검안(E)으로 분사하는 분사 노즐(32), 및 상기 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하는 압력 센서(34)를 포함한다. 상기 제어부(40)는, 상기 솔레노이드 챔버(30)를 제어하여 압축 공기의 공급을 조절하고, 상기 포토디텍터(22)로부터 검출된 각막의 변형 상태, 및 상기 압력 센서(34)에서 검출된 압축 공기의 압력 등을 입력 받아, 피검안(E)의 안압을 산출한다.
Non-contact tonometer (NCT) injects compressed air into the cornea by solenoid drive, presses a certain area of the cornea (pressure) by air pressure, and the intraocular pressure from the time required for pressing pressure and the applied air pressure. To calculate. Since NCT does not require anesthesia and the test is performed instantaneously, inconvenience of the examinee can be minimized, operation is easy, and the accuracy of the measured intraocular pressure is excellent. 1 is a view for explaining the structure of a conventional non-contact tonometer. As shown in FIG. 1, a conventional non-contact tonometer includes an alignment state observation system, a flat state observation system, a compressed air generating unit, and a control unit. The alignment state observation system includes a gaze
도 1에 도시된 비접촉식 안압계의 동작을 살펴보면, 먼저, 응시 투영 광원(12)에서 조사된 시선 유도광(가시광선)은 반사 미러(16)를 통하여, 피검안(E)의 망막에 결상됨으로서, 피검안(E)의 시선을 고정한다. 얼라인먼트 지표 광원(14)에서 조사된 얼라인먼트 광은, 피검안(E)의 각막에서 결상 및 반사되고, 반사 미러(16)를 통해, 광검출 소자(18)에서 검출된다. 검사자는, 상기 검출된 얼라인먼트 광과 피검안(E)의 위치를 관찰하면서, X, Y 평면(압축 공기의 진행 방향에 수직인 방향) 상에서, 피검안(E)의 각막 중심이 분사 노즐(32)의 중심, 예를 들면, 얼라인먼트 광의 중심과 일치하도록, 피검안(E) 또는 안압계의 위치를 조정한다. 다음으로, 포토다이오드(20)로부터 피검안(E)의 각막으로 압평화 지표 광원을 조사하고, 각막에서 반사된 압평화 지표 광원은 포토디텍터(22)에서 검출된다. 검사자는, 상기 압평화 지표 광원의 신호 크기에 따라, Z축 상에서 분사 노즐(32)과 피검안(E) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 다음으로, 상기 제어부(40)가 솔레노이드 챔버(30)를 제어하여 적절한 압력으로 압축 공기를 생성하고, 분사 노즐(32)를 통해 생성된 압축 공기를 피검안(E)으로 분사한다. 압축 공기는, 솔레노이드 챔버(30) 내부의 피스톤 운동에 의해 발생하며, 피스톤의 운동에 따라, 압축 공기의 압력이 완만히 증가하였다가 감소한다(도 2에서 실선으로 표시됨). 상기 압축 공기의 압력은 압력 센서(34)에서 검출되어, 제어부(40)로 전달되고, 각막에서 반사된 압평화 지표 광원도 포토디텍터(22)에서 검출되어, 제어부(40)로 전달된다. 상기 압축 공기는 피검안(E)의 각막으로 분사되어 각막을 눌러 변형시키며, 상기 각막이 편평화된(압평) 상태일 때, 상기 포토디텍터(22)에서 검출되는 압평화 지표 광원의 세기(도 2에서 점선으로 표시됨)가 최대가 되도록 배치되어 있다.
Referring to the operation of the non-contact tonometer shown in FIG. 1, first, the gaze guided light (visible light) irradiated from the gaze
도 2는 솔레노이드 챔버(30)가 구동되어, 피검안(E)으로 압축 공기를 1회 분사하는 동안, 압력 센서(34)에서 검출된 압축 공기의 압력과 포토디텍터(22)에서 검출된 압평화 지표 광원의 세기를 보여주는 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시간의 흐름에 따라, 압축 공기의 압력(도 2에서 실선으로 표시됨)이 천천히 증가하며, 최초 볼록한 형태의 각막이 변형되기 시작하여 일정 시점(t1)에서 편평화되며, 이때 포토디텍터(22)에서 검출된 압평화 지표 광원의 세기(도 2에서 점선으로 표시됨)도 최대가 된다. 이후, 공기의 압력이 계속 증가함에 따라, 편평화된 각막이 오목하게 변형되고, 압평화 지표 광원의 세기도 감소한다. 이후, 공기 압력이 정점으로부터 감소하면, 오목하게 변형된 각막이 다시 (두 번째로) 편평화되고(t2), 압평화 지표 광원의 세기도 증가하며, 공기 압력이 더 낮아지면, 편평화된 각막이 볼록하게 변형되어, 압평화 지표 광원의 세기도 감소한다. 상기 제어부(40)는 첫 번째 편평화 시점(t1) 및 필요에 따라 두 번째 편평화 시점(t2)에서, 압축 공기의 압력값(각각 PP1 및 PP2)을 산출하고, 압축 공기의 압력값과 표준 안압으로부터 작성된 단일 회귀 방정식을 사용하여, 안압을 산출한다.
2 shows the pressure of the compressed air detected by the
이와 같이, 안압의 측정에 있어서는, 각막에 압력을 가하여, 각막을 압평화할 필요가 있다. 그러나, 각막의 압평화에 필요한 압력은, 실제 안구의 안압(각막 안쪽에서 바깥쪽으로 작용하는 방수의 압력) 외에, 각막의 두께, 점성(viscosity), 탄성(elasticity), 곡률 등 안구의 고유한 생체 역학적 특성에도 의존한다. 즉, 각막 조직은 점성 및 탄성을 가지는 생체 조직으로서, 가해진 힘을 흡수 및 감쇠시키고, 이로 인해 이력 현상(Hysteresis)을 나타낸다. 예를 들어, 각막이 두꺼우면 안압이 실제보다 높게 측정되고, 각막이 얇으면 안압이 실제보다 낮게 측정된다. 따라서, 각막 두께의 영향을 통계적으로 수치화하여, 접촉식으로 측정한 안압을 보정하는 방법도 알려져 있다(미국특허 7,204,802호 참조). 그러나, 실제 안압은, 각막 두께 보다는, 각막 조직의 경도, 점도, 탄성도, 곡률 등에 따라 달라지는 경우가 많다. 따라서, 비접촉식 안압 측정의 압평화 과정에서 발생하는, 각막의 변형을 이용하여, 각막의 이력 현상을 상쇄하는 방법도 알려져 있다(미국특허 6,419,631호 참조). 도 3은 미국특허 6,419,631호에 개시된 안압 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 A에 도시된 바와 같이, 압축 공기가 각막(C)에 압력을 가해 각막(C)이 첫 번째 압평되면, 이 때 작용하는 공기압(F1,IN)은 실제 안압(F3)과 각막(C)의 외향으로 작용하는 이력(F2)의 합과 동일하다. 이후, 공기압이 증가하면 각막(C)이 안쪽으로 오목해지고, 공기압이 최고점을 지나 감소하면, 각막(C)이 원래의 형태를 회복하면서, 도 3의 B에 도시된 바와 같이, 두 번째 압평 상태가 된다. 이 두 번째 압평 상태에서는, 이력(F2)이 각막(C)의 내향(안쪽 방향)으로 작용하므로, 공기압 (F1, OUT)과 이력(F2)의 합이 실제 안압(F3)과 동일하게 된다. 따라서, 실제 안압(F3)은 첫 번째 압평 시점에서의 공기압(F1, IN, 도 2에서는 PP1)과 두 번째 압평 시점에서의 공기압(F1, OUT, 도 2에서는 PP2)의 평균 압력(Pavg)으로 산출된다. 그러나 첫 번째 압평과 두 번째 압평 사이에는 시간적인 차이가 존재하고, 압축 공기가 피검안으로 분사될 때, 피검자가 당황하거나, 순간적인 놀람에 따라, 피검안의 위치가 변화하여, 안압 측정의 정확도가 저하되는 문제가 있다.
As described above, in the measurement of intraocular pressure, it is necessary to apply pressure to the cornea to pressurize the cornea. However, in addition to the actual intraocular pressure (water pressure that acts from inside to the outside of the cornea), the pressure required to compress the cornea is inherent to the eye's inherent body such as corneal thickness, viscosity, elasticity, and curvature. It also depends on the mechanical properties. In other words, the corneal tissue is a viscous and elastic biological tissue, which absorbs and attenuates the applied force, thereby exhibiting hysteresis. For example, when the cornea is thick, the intraocular pressure is measured higher than it is, and when the cornea is thin, the intraocular pressure is measured. Accordingly, a method of statistically quantifying the influence of corneal thickness and correcting intraocular pressure measured by contact method is also known (see US Patent 7,204,802). However, the actual intraocular pressure often depends on the hardness, viscosity, elasticity, curvature, and the like of the corneal tissue rather than the corneal thickness. Therefore, a method of canceling the hysteresis of the cornea by using the deformation of the cornea, which occurs during the pressure flattening of non-contact intraocular pressure measurement, is also known (see US Pat. No. 6,419,631). 3 is a view for explaining the intraocular pressure measurement method disclosed in US Patent No. 6,419,631. As shown in FIG. 3A, when compressed air applies pressure to the cornea C and the cornea C is first pressed, the applied air pressures F1 and IN are the actual intraocular pressure F3 and the cornea ( It is equal to the sum of the hysteresis F2 acting outwardly of C). Thereafter, when the air pressure increases, the cornea C becomes concave inward, and when the air pressure decreases past the highest point, the cornea C recovers its original shape, as shown in FIG. Becomes In this second pressing state, since the hysteresis F2 acts inwardly (inwardly) of the cornea C, the sum of the air pressures F1, OUT and the hysteresis F2 becomes equal to the actual intraocular pressure F3. Therefore, the actual intraocular pressure F3 is the average pressure Pavg of the air pressures F1, IN at the first pressing point, PP1 in FIG. 2, and the air pressures F1, OUT at the second pressing point, PP2 in FIG. 2. Is calculated. However, there is a temporal difference between the first and second pressure plates, and when compressed air is injected into the eye, the subject's position changes as the subject becomes embarrassed or in a moment's surprise, thereby reducing the accuracy of the intraocular pressure measurement. There is a problem.
따라서, 본 발명의 목적은, 각막의 생체 역학적 특성에 의하여 발생하는 안압 측정 오차를 효과적으로 보정할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치 및 안압 산출 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 보다 정확하게 안압을 측정할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치 및 안압 산출 방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a non-contact intraocular pressure measuring device and intraocular pressure calculation method capable of effectively correcting intraocular pressure measurement errors caused by biomechanical properties of the cornea. Another object of the present invention is to provide a non-contact intraocular pressure measuring device and intraocular pressure calculation method capable of more accurately measuring intraocular pressure.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피검안의 각막으로 압평화 지표 광원을 조사하는 포토다이오드; 상기 각막의 변형 상태에 따라, 다른 강도로 각막에서 반사되는 압평화 지표 광원을 검출하는 포토디텍터; 피검안으로 압축 공기를 분사하여 각막을 변형시키는 압축 공기 발생부; 및 상기 압축 공기의 압력 및 상기 포토디텍터에서 검출된 압평화 지표 광원의 신호로부터 안압을 산출하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 압평화 지표 광원의 신호 파형으로부터 압평 신호 피크의 기울기를 산출하고, 산출된 압평 신호 피크의 기울기를 이용하여, 안압 산출의 기준이 되는 압평 상태에서의 압축 공기 압력을 보정하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a photodiode for irradiating the pressure-enlarging indicator light source to the cornea of the eye to be examined; A photodetector for detecting a pressure equalizing indicator light source reflected by the cornea at different intensities according to the deformed state of the cornea; A compressed air generator for deforming the cornea by injecting compressed air into the eye; And a control unit for calculating intraocular pressure from the pressure of the compressed air and the signal of the pressure flattening indicator light source detected by the photodetector, wherein the control unit calculates the slope of the pressure signal peak from the signal waveform of the pressure flattening indicator light source. Using the inclination of the calculated peak signal peak, to provide a pressure measurement device characterized in that for correcting the compressed air pressure in the pressure flat state as a reference of the intraocular pressure calculation.
또한, 본 발명은, 피검안의 각막으로 압축 공기를 분사하여, 각막을 변형시키는 단계; 상기 피검안의 각막으로 압평화 지표 광원을 조사하고, 상기 각막에서 반사된 압평화 지표 광원의 신호(압평 신호)를 검출하는 단계; 및 상기 압축 공기의 압력 및 압평화 지표 광원의 신호로부터 안압을 산출하는 단계를 포함하는 안압 산출 방법에 있어서, 상기 압평화 지표 광원의 신호 파형으로부터 압평 신호 피크의 기울기를 산출하고, 산출된 압평 신호 피크의 기울기를 이용하여, 안압 산출의 기준이 되는 압평 상태에서의 압축 공기 압력을 보정하는 것을 특징으로 하는 안압 산출 방법을 제공한다.In addition, the present invention, by spraying compressed air to the cornea of the eye to be examined, deforming the cornea; Irradiating a pressure equalizing indicator light source onto the cornea of the eye, and detecting a signal (pressure signal) of the pressure equalizing indicator light source reflected from the cornea; And calculating the intraocular pressure from the pressure of the compressed air and the signal of the pressure flattening indicator light source, wherein the pressure of the pressure signal is calculated from the signal waveform of the pressure flattening indicator light source, and the calculated pressure signal is calculated. An intraocular pressure calculation method is provided by using a slope of a peak to correct a compressed air pressure in a pressurized state which is a reference for intraocular pressure calculation.
본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는, 각막의 생체 역학적 특성에 의하여 발생하는 안압 측정 오차를 효과적으로 보정하여, 보다 정확하게 안압을 측정할 수 있다.
The non-contact intraocular pressure measuring apparatus according to the present invention can effectively correct intraocular pressure measurement errors caused by the biomechanical characteristics of the cornea, and more accurately measure intraocular pressure.
도 1은 통상적인 비접촉식 안압계의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 피검안으로 압축 공기를 1회 분사하는 동안, 압축 공기의 압력과 압평화 지표 광원의 세기를 보여주는 그래프.
도 3은 종래의 안압 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는, 안압 측정 시, 압축 공기의 압력과 각막의 변형 상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는, 본 발명에 따른 안압 측정에 있어서, 각막이 정상 상태에서 압평 상태로 될 때, 포토디텍터에서 검출되는 압평 신호 파형을 보여주는 도면.
도 6은 압축 공기의 압력이 검출되는 시간 간격(Δt)에 대한 포토디텍터의 검출 신호 파형을 확대하여 보여주는 그래프.
도 7은, 안압 측정에 있어서, 각막이 정상 상태에서 변형되었다가, 원래의 형태로 복원되는 전체 과정에서, 압평 신호 파형의 변화를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 안압 측정 및 보정 방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a view for explaining the structure of a conventional non-contact tonometer.
2 is a graph showing the pressure of the compressed air and the intensity of the pressure-compensating surface light source during one injection of compressed air into the eye.
3 is a view for explaining a conventional intraocular pressure measurement method.
4 is a view for explaining the pressure of the compressed air and the deformation state of the cornea during intraocular pressure measurement.
Fig. 5 is a diagram showing a pressure signal signal detected by the photodetector when the cornea is brought into a flat state from the normal state in the intraocular pressure measurement according to the present invention.
6 is an enlarged graph showing detection signal waveforms of the photodetector for a time interval Δt at which pressure of compressed air is detected.
FIG. 7 is a diagram showing changes in the pressure signal signal waveform during the entire process of deterioration of the cornea in a normal state and restoring to its original shape in intraocular pressure measurement. FIG.
8 is a flow chart for explaining the intraocular pressure measurement and correction method according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 안압 측정 장치의 기구적인 구성은 도 1에 도시된 통상의 안압 측정 장치와 동일하며, 측정된 압축 공기 압력 및 압평 신호로부터 안압을 보정 및 산출하는 제어부(40)의 기능이 종래와 비교하여 개선된 것이다. 도 4는, 안압 측정 시, 압축 공기의 압력과 각막의 변형 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 안압 측정에 있어서, 분사된 압축 공기가 각막 중심부에 도달하고(도 4의 A), 압축 공기의 압력이 점차 증가하면, 각막 조직이 변형되기 시작하여, 그 변형 영역이 점차 확장된다(도 4의 B). 그에 따라, 포토다이오드(20, 도 1 참조)로부터 각막으로 조사된 압평화 지표 광원의 반사 면적이 증가하고, 포토디텍터(22)에서 검출되는 압평화 지표 광원의 신호(이하, "압평 신호"라 한다) 강도도 커진다(즉, 압평 신호의 파형이 상승한다). 상기 압축 공기 압력이 계속 증가하여, 각막 조직이 평탄화 상태가 되면(도 4의 C), 포토디텍터(22)에서 검출된 압평 신호 강도가 최대(정점)가 되어, 첫 번째 압평점을 형성한다. 이후, 압축 공기의 압력이 더 증가하면, 각막 조직이 계속 변형되어, 안쪽으로 오목한 형태가 되고(도 4의 D), 포토디텍터(22)의 압평 신호 강도가 감소한다. 다음으로, 상기 압축 공기의 압력이 감소하면, 위와 반대의 순서로 각막 조직이 원래의 형태로 회복되면서, 두 번째 압평점을 형성한다.
The mechanical configuration of the intraocular pressure measuring apparatus according to the present invention is the same as that of the conventional intraocular pressure measuring apparatus shown in FIG. 1, and the function of the
본 발명은, 상술한 바와 같이, 두 번의 압평점을 형성하는 압평 신호 피크의 기울기가 각막의 물리적 특성에 따라 달라지는 것에 착안한 것으로서, 압평 신호 파형으로부터 압평 신호 피크의 기울기를 산출하고, 산출된 압평 신호 피크의 기울기를 이용하여, 안압 산출의 기준이 되는 압평 상태에서의 압축 공기 압력을 보정하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 안압 측정 장치는, 피검안(E)의 각막으로 압평화 지표 광원을 조사하는 포토다이오드(20), 상기 각막의 변형 상태에 따라 다른 강도로 각막에서 반사되는 압평화 지표 광원을 검출하는 포토디텍터(22), 피검안(E)으로 압축 공기를 분사하여 각막을 변형시키는 압축 공기 발생부(30, 32), 및 상기 압축 공기의 압력 및 상기 포토디텍터(22)에서 검출된 압평화 지표 광원의 신호로부터 안압을 산출하는 제어부(40)를 포함한다.
The present invention focuses on the fact that the slope of the pressure signal peak forming the two pressure points is different depending on the physical properties of the cornea. The present invention calculates the slope of pressure signal peaks from the pressure signal signal and calculates the pressure By using the slope of the signal peak, it is characterized in that the compressed air pressure in the pressure flat state as a reference for the intraocular pressure calculation is corrected. Accordingly, the intraocular pressure measuring apparatus according to the present invention includes a
도 5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 안압 산출 방법을 설명한다. 도 5는, 본 발명에 따른 안압 측정에 있어서, 각막이 정상 상태(앞으로 볼록)에서 압평 상태로 될 때, 포토디텍터(22)에서 검출되는 압평 신호 파형을 도시한 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 압축 공기 압력(F)은 시간에 따라 서서히 증가하는 반면, 포토디텍터(22)에서 검출되는 압평 신호(A(t))는 일정 시점까지 거의 변동이 없다가 급격히 상승하여, 압평 시점(t1)에서 최대값 A(t1)이 되고, 다시 급격히 감소하는 피크(peak)의 형태를 가진다. 도 5에서, P(t1)은 시점 t1에서의 압축 공기 압력이고, S(t1)은 압평 신호 피크의 기울기로서, 각막이 볼록 상태에서 평평한 상태로 변하는 과정의 속도를 나타낸다. 만일, 각막 중심부 두께, 각막 강도, 각막 곡률 등이 커서, 각막의 변형에 저항하는 요인이 클 수록, 전체 기울기(S(t1))는 감소하고, 반대로 각막 조직의 강성이 낮을 수록, 전체 기울기(S(t1))은 증가한다. 따라서, 평균적인 강성을 갖는 각막의 평균 변화율(기울기)을 Savg 라 하면, 평균보다 강한 강성을 갖는 각막의 전체 기울기(S(t1))는 Savg 보다 작아지고, 평균보다 약한 강성을 갖는 각막의 전체 기울기(S(t1))는 Savg 보다 커진다.With reference to FIG. 5, the intraocular pressure calculation method according to the first embodiment of the present invention will be described. Fig. 5 shows the pressure signal signal detected by the photodetector 22 when the cornea is pressed in the normal state (convex forward) in the intraocular pressure measurement according to the present invention. As shown in FIG. 5, while the compressed air pressure F gradually increases with time, the pressure signal A (t) detected by the photodetector 22 has almost no change to a certain point and then rises rapidly. Therefore, it becomes the maximum value A (t1) at the crimping time point t1, and has a form of a peak which rapidly decreases again. In FIG. 5, P (t1) is the compressed air pressure at time t1, and S (t1) is the slope of the pressure signal peak, indicating the speed of the cornea changing from convex to flat. If the central corneal thickness, corneal strength, corneal curvature, and the like, the greater the resistance to corneal deformation, the lower the overall slope (S (t1)), and conversely, the lower the stiffness of the corneal tissue, the total slope ( S (t1)) increases. Therefore, if the average rate of change (tilt) of the cornea having an average stiffness is Savg, the total slope S (t1) of the cornea having a stronger than average stiffness is smaller than Savg, and the entire cornea having a weaker stiffness than the average. The slope S (t1) is greater than Savg.
상기 압평 신호 피크의 기울기 S(t1)은 통상의 다양한 방법으로 산출될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 압평 신호가 증가하기 시작되는 점(ta, 이때, A(ta) = 0)으로부터 압평 신호 피크의 정점(t1, A(t1))을 연결한 직선의 기울기를 압평 신호 피크의 기울기 S(t1)로 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 압평 신호 피크의 기울기 S(t1)를 산출하는데 있어서, 압평 신호 피크의 최대값 A(t1)의 5% 또는 10% 미만에 해당하는 압평 신호값 A(t) 영역을 제외함으로써, 베이스 라인 근처의 노이즈에 의한 영향을 제거할 수도 있다. 다른 방법으로는, 베이스 라인을 제외하고, 시간 구간 ta ~ t1에서, 시간에 대한 압평 신호(A(t)) 데이터를 이용하여, 선형 회귀 방정식을 작성하고, 작성된 선형 회귀 방정식의 기울기를 상기 압평 신호 피크의 기울기 S(t1)로 사용할 수 있다.
The slope S (t1) of the pressure signal peak may be calculated by various conventional methods. For example, as shown in FIG. 5, a straight line connecting the peaks t1 and A (t1) of the pressure signal signal peak from a point at which the pressure signal signal starts to increase (ta, where A (ta) = 0). Can be used as the slope S (t1) of the peak signal peak. In addition, if necessary, in calculating the slope S (t1) of the crimp signal peak, the region of the crimp signal value A (t) corresponding to less than 5% or 10% of the maximum value A (t1) of the crimp signal peak is excluded. By doing so, it is possible to eliminate the influence of noise near the base line. Alternatively, except for the baseline, in the time intervals ta to t1, a linear regression equation is created using the pressure signal A (t) data for time, and the slope of the written linear regression equation is squared. It can be used as the slope S (t1) of the signal peak.
이와 같이 산출한 압평 신호 피크의 평균 변화율(S(t1))을 이용하여, 측정된 안압을 보정한다. 압평 신호 피크의 평균 변화율(S(t1))을 이용한, 압평 상태에서의 압축 공기 압력 P(t1)의 보정은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 상기 압축 공기 압력 P(t1)은 상기 압평 신호 피크의 평균 변화율(S(t1))의 크기에 따라, 선형 또는 기타의 방식으로, 비례하도록 보정될 수 있다. 예를 들면, 상기 압축 공기 압력 P(t1)에 소정의 비율 또는 함수로 평균 변화율(S(t1))을 곱하여, 압축 공기 압력 P(t1)을 보정할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 피검안의 각막에 압축 공기를 분사한 후, 검출된 압평 신호 피크의 정점의 위치가 t1 이고, 이 때 압축 공기의 압력이 P(t1)이며, 압평 신호의 기울기가 S(t1)이며, 평균 강성력 혹은 두께를 가지는 각막의 압평 신호의 기울기를 Savg (상수) 라고 하면, 하기 수학식 1에 따라, S(t1)과 Savg의 차이를 탄젠트의 역함수로서 압축 공기 압력 P(t1)을 보정한 압력 P'(t1) 을 구할 수 있다. 하기 수학식 1에서, Fn 은 각막으로 분사한 압축 공기의 크기에 비례하는 상수이다. The measured intraocular pressure is corrected using the average rate of change (S (t1)) of the flattened signal peaks thus calculated. Correction of the compressed air pressure P (t1) in the pressing state using the average rate of change S (t1) of the pressing signal peak may be performed in various ways. The compressed air pressure P (t1) may be corrected to be proportional, in a linear or otherwise manner, depending on the magnitude of the average rate of change S (t1) of the pressure signal peak. For example, the compressed air pressure P (t1) may be multiplied by the average rate of change S (t1) by a predetermined ratio or function to correct the compressed air pressure P (t1). Specifically, after compressed air is injected into the cornea of the eye to be examined, the position of the peak of the detected peak signal peak is t1, the pressure of the compressed air is P (t1), and the slope of the pressure signal is S (t1). And the slope of the platen signal of the cornea having an average stiffness or thickness is Savg (constant), according to the
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 만일 피검안 각막의 강성력이 평균 이상이면 P'(t1) < P(t1) 으로서 보상된 압축 공기 압력(P'(t1))은 강성력의 초과 강도를 반영하여 낮아진다. 반면, 각막의 강성력이 평균 이하이면, P'(t1) > P(t1) 로서 강성력이 상대적으로 약한 것을 반영하여, 보상된 압축 공기 압력(P'(t1))은 높아진다. 압축 공기의 압력과 이로부터 산출되는 안압은 정비례 관계이므로, 보상된 압축 공기 압력 P'(t1)으로부터 산출되는 안압은 각막 강성에 의한 오차를 상쇄한 값이 된다. 여기서, 안압값은 보정된 압축 공기 공기압(P'(t1))에 해당하는 표준 안압값을 측정한 테이블이나 미리 설정된 회귀 방정식을 참조하여, 산출될 수 있다.
As can be seen from
각막 강성력 및 압평 신호 기울기의 관계를 이용하여, 안압을 보정하는 다른 방법(제2 실시예)은 다음과 같다. 도 5에 도시한 바와 같이, 각막 조직이 변형되기 시작(ta)하여, 각막의 일정 영역이 변형될 때(tb)까지, 포토디텍터(22)에서 검출되는 압평 신호(A(t))는 상대적으로 완만히 증가하다가(변화율: s1), 이후 압평 시점(t1)까지 급격히 증가한다(변화율: s2). 여기서, 압평 신호(A(t))가 완만히 증가하는 구간과 급격히 증가하는 구간은, 필요에 따라 적절히 분리할 수 있으며, 예를 들면, 압평 신호(A(t))의 기울기가 구해지는 구간을 이등분 또는 삼등분하여 분리할 수 있다. 도 6은 압축 공기의 압력이 검출되는 시간 간격(Δt)에 대한 포토디텍터(22)의 검출 신호 파형(A)을 확대하여 보여주는 그래프로서, i번째 단위 구간에서 검출 신호의 변화량 A(ti)-A(t(i-1)) 으로부터, 하기 수학식 2에 따라, 변화율 A'(ti) 및 소정 구간(ta ~ tb)에서의 평균 변화율 s를 구할 수 있다. Another method (second embodiment) for correcting intraocular pressure using the relationship between corneal stiffness and the inclination signal slope is as follows. As shown in FIG. 5, until the corneal tissue starts to deform (ta), and until a certain area of the cornea deforms (tb), the pressure signal A (t) detected by the photodetector 22 is relative. Gradually increasing (change rate: s1), and then rapidly increasing until the critical point (t1) (change rate: s2). Here, the section in which the appreciation signal A (t) gradually increases and the section in which the appreciation signal is gradually increased can be appropriately separated as necessary, for example, a section in which the slope of the appreciation signal A (t) is obtained. It can be separated into two or three parts. FIG. 6 is a graph showing an enlarged detection signal waveform A of the photodetector 22 with respect to the time interval Δt at which the pressure of the compressed air is detected. The change amount A (ti) − of the detection signal in the i-th unit section is shown. From A (t (i-1)), the change rate A '(ti) and the average change rate s in the predetermined periods ta to tb can be obtained according to the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
또한, 각각의 구간에서, 포토디텍터(22)에서 검출되는 신호의 평균 변화율(기울기)을 s1 및 s2라 하면, 하기 수학식 3에 따라, 각막 조직의 변형이 일어난 시점(ta)부터 압평 시점(t1)까지의 평균 변화율 S(t1)을 산출할 수 있다. 여기서, k = (ta ~ tb 사이의 시간)/(ta ~ t1 사이의 시간) 을 나타낸다.Also, in each section, when the average rate of change (tilt) of the signal detected by the photodetector 22 is s1 and s2, according to Equation 3 below, from the time ta at which the deformation of the corneal tissue occurs, The average rate of change S (t1) up to t1) can be calculated. Where k = (time between ta and tb) / (time between ta and t1).
[수학식 3]&Quot; (3) "
만일, 각막 중심부 두께, 각막 강도, 각막 곡률 등이 커서, 각막의 변형에 저항하는 요인이 클 수록, s1은 작아지고, 전체 기울기(S(t1))도 감소한다. 반대로 각막 조직의 강성이 낮을 수록, s1은 증가하고, 전체 기울기(S(t1))도 증가한다. 이와 같이 산출된 압평 신호 피크의 기울기 S(t1)을 사용하여, 제1 실시예와 동일한 방법으로, 보정된 압축 공기 공기압(P'(t1))을 구하고, 이로부터 안압을 산출할 수 있다.
If the central corneal thickness, corneal strength, corneal curvature, and the like are large, the larger the factors that resist corneal deformation, the smaller s1 and the smaller the total slope S (t1). On the contrary, as stiffness of corneal tissue is low, s1 increases and the overall slope S (t1) also increases. Using the slope S (t1) of the pressure signal signal peak thus calculated, the corrected compressed air air pressure P '(t1) can be obtained in the same manner as in the first embodiment, and the intraocular pressure can be calculated therefrom.
각막 강성력 및 압평 신호 기울기의 관계를 이용하여, 안압을 보정하는 다른 방법(제3 실시예)은 다음과 같다. 도 7은, 안압 측정에 있어서, 압축 공기의 압력이 증가하여, 각막이 정상 상태에서 첫 번째 압평 상태로 된 후, 계속 변형되어 오목한 상태로 되었다가, 압축 공기의 압력이 감소하여 원래의 각막 형태로 복원되는 과정에서, 두 번째 압평 상태를 형성하는 압평 신호 파형(그래프) 전체를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 첫 번째 압평 신호의 기울기 s(t1)이 외향으로 작용하는 안압과 각막의 강성력(저항)에 의해 낮아진다면, 두 번째 압평 신호에서 편평화된 시점(정점, t2)으로부터 각막 변형의 완료되는 시점(tc)까지의 기울기 s(t2)는 외향으로 작용하는 안압과 각막 조직의 이력 현상에 의해 증가된다. 평균 강성력을 갖는 각막에 있어서, 첫 번째 압평 신호의 평균 변화량을 S1avg, 평균 이력을 갖는 두 번째 압평 신호의 평균 변화량을 S2avg 라고 하면, 하기 수학식 4에 따라, s(t1)과 S1avg에 의해 각막 강성이 보정된 압력 P'(t1)을 산출할 수 있다. 또한, 하기 수학식 5에 따라, s(t2)와 S2avg에 의해 각막 이력이 보정된 압력 P'(t2)를 산출할 수 있으며, 하기 수학식 6에 따라, 평균 압력 P"(t) 를 구할 수 있다. Another method (third embodiment) for correcting intraocular pressure using the relationship between corneal stiffness and the inclination signal slope is as follows. 7 shows that in the measurement of intraocular pressure, the pressure of the compressed air increases, and after the cornea becomes the first flattened state from the normal state, it is continuously deformed and concave, and the pressure of the compressed air decreases to form the original cornea. In the process of restoring to, the entirety of the pressure signal signal waveform (graph) forming the second pressure condition is shown. As shown in FIG. 7, if the slope s (t1) of the first pressure signal is lowered by the intraocular pressure acting outwardly and the stiffness (resistance) of the cornea, the point of flattening at the second pressure signal (peak, t2) The slope s (t2) from) to the time point tc of completion of corneal deformity is increased by intraocular pressure acting outwardly and the hysteresis of corneal tissue. In the cornea having an average stiffness, when the average change amount of the first pressure signal is S1avg and the average change amount of the second pressure signal with the average history is S2avg, s (t1) and S1avg according to Equation 4 below. The pressure P '(t1) whose corneal stiffness is corrected can be calculated. Further, according to Equation 5 below, the pressure P '(t2) whose corneal histories are corrected by s (t2) and S2avg can be calculated, and according to Equation 6, an average pressure P "(t) can be obtained. Can be.
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5]&Quot; (5) "
[수학식 6]&Quot; (6) "
즉, 제3 실시예의 방법은, 2개의 압평점으로부터, 압평 상태를 형성하는 2개의 압축 공기 압력(P(t1), P(t2))을 얻고, 이를 압평 신호 피크의 기울기로 보정하여, 보정된 압축 공기 압력(P'(t1), P'(t2))을 얻은 다음, 이를 평균하여 평균 압력 P"(t)을 얻고, 이로부터 안압을 산출함으로서, 각막의 물리적 특성을 보다 충실히 반영한 안압을 얻을 수 있다.
That is, the method of the third embodiment obtains, from two pressure points, two compressed air pressures P (t1) and P (t2) which form a pressure condition, and corrects them by the slope of the pressure signal peaks, thereby correcting them. Compressed air pressures P '(t1) and P' (t2), which are then averaged to obtain the average pressure P "(t), from which intraocular pressure is calculated, thereby more fully reflecting the physical properties of the cornea. Can be obtained.
다음으로, 도 1 및 도 5~8을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따라 안압을 보정하는 방법을 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 안압 측정 및 보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 먼저, 솔레노이드 챔버(30)에서 압축 공기를 생성하고(S 12), 생성된 압축 공기를 피검안(E)의 각막으로 분사한다(S 14). 이때, 압력 센서(34)를 이용하여 상기 압축 공기의 압력(공기압)을 검출하고(S 16), 포토디텍터(22)를 이용하여 피검안(E)의 각막에서 반사되는 압평화 지표 광원, 즉, 압평 신호를 검출한다(S 18). 제어부(40)는 상기 압축 공기의 압력 및 압평 신호를 이용하여 안압을 보정 및 산출한다. 구체적으로, 압평 신호 그래프로부터, 첫 번째 압평 피크가 시작하는 시점 (ta), 각 압평 피크의 정점에 해당하는 시점(t1, t2) 및 두 번째 압평 피크가 완료(종료)되는 시점(tc)을 검출한다(S 20, S 22 및 S 24). 다음으로, 각 압평 피크의 정점에 해당하는 시점(t1, t2)에서, 압축 공기의 압력(P(t1), P(t2))을 산출한다(S 26). 다음으로, 첫 번째 압평 피크의 시작점(ta)부터 압평 피크의 정점(t1)까지의 구간에서, 시간에 대한 압평 신호의 평균 변화율(s(t1))을 산출하고, 두 번째 압평 피크의 정점(t2)부터 압평 피크가 종료되는 시점(tc)까지의 평균 변화율(s(t2))을 산출한다(S 28). 상기 첫 번째 평균 변화율(s(t1))을 이용하여 압축 공기의 압력P(t1))을 보정하여, 각막 강성력이 보정된 압력값 P'(t1)을 산출하고, 두 번째 평균 변화율(s(t2))을 이용하여 압축 공기 압력(P(t2))을 보정하여, 각막 강성력이 보정된 압력값 P'(t2)을 산출한 뒤(S 30), 이들의 평균값(평균 공기 압력값, P"(t))를 산출하고, 이로부터 각막의 생체 역학적 특성으로 보정된 안압을 산출한다(S 32). 이상, 도 8을 참조하여, 본 발명에 제3 실시예에 따른 안압 보정 및 산출 방법을 설명하였으나, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 안압 보정 및 산출 방법도 이와 유사하게 수행될 수 있다.
Next, referring to FIGS. 1 and 5 to 8, a method of correcting intraocular pressure according to a third embodiment of the present invention will be described. 8 is a flow chart for explaining the intraocular pressure measurement and correction method according to the present invention. First, the compressed air is generated in the solenoid chamber 30 (S 12), and the generated compressed air is injected into the cornea of the eye E (S 14). At this time, the pressure (air pressure) of the compressed air is detected using the pressure sensor 34 (S 16), and the pressure flattening indicator light source reflected from the cornea of the eye E using the photodetector 22, that is, In step S18, the pressure signal is detected. The
본 발명에 따른 안압 측정 장치 및 안압 보정 방법은, 각막으로 압축 공기를 분사하고, 압축 공기에 의해 각막이 변형되는 시점부터 편평화가 일어난 뒤, 각막이 추가로 변형되고, 변형된 각막이 다시 편평화된 후, 원상태로 복원되는 과정의 압형 신호 그래프를 이용하여, 측정되는 각막의 물리적 특성(예를 들면, 상대적인 강도)을 평가하고, 이를 이용하여 측정된 압력값, 즉, 안압을 보정한다. 따라서, 본 발명에 따른 안압 측정 장치 및 안압 보정 방법에 의하면, 측정 안압에서 각막의 특성에 의한 영향을 제거하여, 정확한 안압값을 얻을 수 있다. In the intraocular pressure measuring device and the intraocular pressure correction method according to the present invention, after compressed air is injected into the cornea, and the flattening occurs from the time when the cornea is deformed by the compressed air, the cornea is further deformed, and the deformed cornea is deformed again. After peace, the pressure signal graph of the process of restoring to the original state is used to evaluate the physical characteristics (eg, relative strength) of the cornea being measured, and use this to correct the measured pressure value, ie intraocular pressure. Therefore, according to the intraocular pressure measuring apparatus and the intraocular pressure correction method according to the present invention, it is possible to obtain the correct intraocular pressure value by removing the influence of the cornea characteristics from the measured intraocular pressure.
Claims (5)
상기 각막의 변형 상태에 따라, 다른 강도로 각막에서 반사되는 압평화 지표 광원을 검출하는 포토디텍터;
피검안으로 압축 공기를 분사하여 각막을 변형시키는 압축 공기 발생부; 및
상기 압축 공기의 압력 및 상기 포토디텍터에서 검출된 압평화 지표 광원의 신호로부터 안압을 산출하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 압평화 지표 광원의 신호 파형으로부터 압평 신호 피크의 기울기를 산출하고, 산출된 압평 신호 피크의 기울기를 이용하여, 안압 산출의 기준이 되는 압평 상태에서의 압축 공기 압력을 보정하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.A photodiode for irradiating a pressure-enlarging indicator light source to the cornea of the eye to be examined;
A photodetector for detecting a pressure equalizing indicator light source reflected by the cornea at different intensities according to the deformed state of the cornea;
A compressed air generator for deforming the cornea by injecting compressed air into the eye; And
A control unit calculating an intraocular pressure from a pressure of the compressed air and a signal of a pressure equalizing indicator light source detected by the photo detector,
The control unit calculates the slope of the flattening signal peak from the signal waveform of the flattening indicator light source, and corrects the compressed air pressure in the flattening state as the reference for intraocular pressure calculation using the calculated slope of the flattening signal peak. Intraocular pressure measuring device characterized by the above-mentioned.
상기 피검안의 각막으로 압평화 지표 광원을 조사하고, 상기 각막에서 반사된 압평화 지표 광원의 신호(압평 신호)를 검출하는 단계; 및
상기 압축 공기의 압력 및 압평화 지표 광원의 신호로부터 안압을 산출하는 단계를 포함하는 안압 산출 방법에 있어서,
상기 압평화 지표 광원의 신호 파형으로부터 압평 신호 피크의 기울기를 산출하고, 산출된 압평 신호 피크의 기울기를 이용하여, 안압 산출의 기준이 되는 압평 상태에서의 압축 공기 압력을 보정하는 것을 특징으로 하는 안압 산출 방법.Blowing compressed air into the cornea of the eye, thereby deforming the cornea;
Irradiating a pressure equalizing indicator light source onto the cornea of the eye, and detecting a signal (pressure signal) of the pressure equalizing indicator light source reflected from the cornea; And
In the intraocular pressure calculation method comprising the step of calculating the intraocular pressure from the pressure of the compressed air and the signal of the pressure equalizing surface light source,
Intraocular pressure is calculated by calculating the inclination of the flattening signal peak from the signal waveform of the flattening indicator light source, and using the calculated inclination of the flattening signal peak, correcting the compressed air pressure in the flattening state as a reference for intraocular pressure calculation. Output method.
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KR101348942B1 (en) | 2014-01-09 |
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