RU2485879C1 - Method of measuring intraocular pressure - Google Patents

Method of measuring intraocular pressure Download PDF

Info

Publication number
RU2485879C1
RU2485879C1 RU2011143097/14A RU2011143097A RU2485879C1 RU 2485879 C1 RU2485879 C1 RU 2485879C1 RU 2011143097/14 A RU2011143097/14 A RU 2011143097/14A RU 2011143097 A RU2011143097 A RU 2011143097A RU 2485879 C1 RU2485879 C1 RU 2485879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
eye
autodyne
determined
function
Prior art date
Application number
RU2011143097/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011143097A (en
Inventor
Дмитрий Александрович Усанов
Анатолий Владимирович Скрипаль
Татьяна Борисовна Усанова
Сергей Юрьевич Добдин
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2011143097/14A priority Critical patent/RU2485879C1/en
Publication of RU2011143097A publication Critical patent/RU2011143097A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485879C1 publication Critical patent/RU2485879C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to field of medicine, in particular to the field of ophthalmology for measurement of intraocular pressure. Method lies in performing pneumatic impulse on eye with simultaneous illumination of its surface by laser. After that, reflected signal is transferred into autodyne signal, its power is registered, then, the signal is digitised and analysed. Ratio of deflection value ΔZ and acceleration a, with which membrane is moving, is used as an information parameter. To find said parameters autodyne signal P(t) is analysed. Deflection value ΔZ is determined as a result of recovery of function of motion Z(t) by means of reverse function: θ+4π/λ0·Z(t)=±arccos(P(t))+2πn, where n=0,±1,±2, …; θ is advance of autodyne signal phase, λ0 is wavelength of laser irradiation. Acceleration is determined from solution of reverse problem of obtained as a result of determination of functional minimum, determined as the sum of squares of deviations of experimental Pexp and theoretical Pther of autodyne signal P(t) for different time intervals: S ( θ ,   а ) = i ( Р exp ( t i ) Р t h e r ( t i ,   θ ,   а ) ) 2 .
Figure 00000008
Intraocular pressure is determined by the obtained ratio ΔZ/a with application of calibration curve.
EFFECT: application of the invention will make it possible to increase accuracy of measurement of intraocular eye pressure in contactless way.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и здравоохранения. В частности, данная разработка может быть использована в офтальмологии для измерений внутриглазного давления (ВГД) in vivo. Предлагаемый способ позволит проводить оценку ВГД бесконтактно.The invention relates to the field of medicine and healthcare. In particular, this development can be used in ophthalmology to measure intraocular pressure (IOP) in vivo. The proposed method will allow to evaluate the IOP non-contact.

Известен способ измерения внутриглазного давления, заключающийся в использовании генератора звукового колебания переменной частоты, передающего элемента, принимающего элемента, усилительной схемы и компьютера. Способ заключается в том, что при измерении ВГД обеспечивают вибрацию исследуемого глазного яблока с помощью средства вибрации. Измеряют вибрацию исследуемого глазного яблока средством бесконтактного измерения значения добротности (Q) резонанса исследуемого глазного яблока. Вычисляют внутриглазное давление в зависимости от значения Q. Средство вибрации и средство измерения расположены на веке глазного яблока (см. патент на ИЗ №2290856 МПК A61B 3/16).A known method of measuring intraocular pressure, which consists in using a variable frequency sound generator, a transmitting element, a receiving element, an amplifying circuit, and a computer. The method consists in the fact that when measuring the IOP, the vibration of the studied eyeball is provided by means of vibration. The vibration of the studied eyeball is measured by means of non-contact measurement of the quality factor (Q) of the resonance of the studied eyeball. The intraocular pressure is calculated depending on the Q value. The vibration tool and the measuring device are located on the eyelid of the eyeball (see patent for IZ No. 2290856 IPC A61B 3/16).

Недостатком известного способа и реализующих его устройств является необходимость контакта между веком, принимающим и передающим элементом, вызывающим дополнительное нагружение глазного яблока и изменение истинного ВГД.The disadvantage of this method and its implementing devices is the need for contact between the eyelid, the receiving and transmitting element, causing additional loading of the eyeball and a change in true IOP.

Известен способ измерения давления, в котором внутриглазное давление измеряют при помощи контактного средства, приходящего в соприкосновение с веком, средства вибрации, вибрирующего при приложении напряжения, средства приложения переменного тока к средству вибрации, средства измерения значения протекающего тока через средство вибрации, средства обработки информации. Способ измерения внутриглазного давления основан на приведении в соприкосновение средства вибрации с веком через контактное средство, приложении напряжения к средству вибрации, измерении значения тока, протекающего через средство вибрации, и измерении давления по значению тока в области точки резонанса, вычисленной при помощи средства обработки информации на основании изменения значения тока, которое вызывается изменением частоты вибрации (см. патент на ИЗ №2372021 МПК A61B 3/16).A known method of measuring pressure, in which the intraocular pressure is measured using a contact means that comes in contact with the eyelid, means of vibration that vibrates when voltage is applied, means of applying alternating current to the means of vibration, means of measuring the value of the flowing current through the means of vibration, information processing means. The method for measuring intraocular pressure is based on bringing the vibrating means into contact with the eyelid through the contact means, applying voltage to the vibrating means, measuring the value of the current flowing through the vibrating means, and measuring the pressure from the current value in the region of the resonance point calculated using the information processing means on based on the change in current value, which is caused by a change in the frequency of vibration (see patent for IZ No. 2372021 IPC A61B 3/16).

Недостатком известного способа является то, что измерение ВГД проводится через веко. Поиск резонансной частоты может быть затруднен различными значениями толщины века, т.к. для каждого человека эти показатели будут индивидуальны.The disadvantage of this method is that the measurement of IOP is carried out through the eyelid. The search for the resonant frequency can be complicated by various values of the eyelid thickness, because for each person, these indicators will be individual.

Наиболее близким к предлагаемому решению является бесконтактный способ измерения внутриглазного давления, реализуемый при помощи источника излучения, оптическая ось которого расположена под углом к оптической оси глаза, установленные последовательно по ходу отраженного от роговицы глаза пучка света щелевую диафрагму и фотоприемник, выход которого соединен с регистрирующим прибором, и устройство для пневматического воздействия, выполненное в виде полого сужающегося канала, диаметр выходного окна которого соизмерим с размером роговицы и окно расположено вблизи нее, а входное окно совмещено с плоскостью диффузора низкочастотного акустического динамика, установленного в корпусе и соединенного с генератором низкочастотных сигналов, причем диаметр входного окна канала не менее диаметра диффузора, фотоприемника и диафрагмы, установленных с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной направлению распространения отраженного от роговицы пучка света. Способ заключается в освещении центра роговицы глаза узким пучком света, направленным под углом к оптической оси глаза, деформации роговицы путем пневматического воздействия, осуществляемого периодически в звуковом диапазоне частот, изменении путем перемещения диафрагмы и фотоприемника перпендикулярно направлению распространения отраженного от роговицы пучка величины амплитуды электрического сигнала до максимального значения, измерении значения амплитуд полученного сигнала, нахождении среднего значения этих амплитуд, по которому по предварительно построенной градуировочной зависимости определяют искомое значение внутриглазного давления (см. патент на ИЗ №2067845 МПК A61B 3/16).Closest to the proposed solution is a non-contact method for measuring intraocular pressure, implemented using a radiation source, the optical axis of which is located at an angle to the optical axis of the eye, installed in series along the beam of light reflected from the cornea of the eye, a slit diaphragm and a photodetector, the output of which is connected to a recording device , and a device for pneumatic impact, made in the form of a hollow tapering channel, the diameter of the output window of which is commensurate with the size of the horns The window and the window are located close to it, and the input window is aligned with the plane of the low-frequency acoustic speaker diffuser installed in the housing and connected to the low-frequency signal generator, and the diameter of the channel input window is not less than the diameter of the diffuser, photodetector, and diaphragm, which can be moved in a plane perpendicular the direction of propagation of the light beam reflected from the cornea. The method consists in illuminating the center of the cornea of the eye with a narrow beam of light directed at an angle to the optical axis of the eye, deforming the cornea by means of pneumatic action periodically in the sound frequency range, changing by moving the diaphragm and photodetector perpendicular to the propagation direction of the magnitude of the electric signal amplitude reflected from the cornea to the maximum value, measuring the value of the amplitudes of the received signal, finding the average value of these amplitudes, according to which the pre-constructed calibration dependence determines the desired value of the intraocular pressure (see patent for IZ No. 2067845 IPC A61B 3/16).

Недостатком известного способа является то, что этот способ связан с измерением амплитуды отраженного сигнала и не учитывает особенности строения роговицы и толщины роговицы, что в итоге влияет на точность измерения истинного ВГД.The disadvantage of this method is that this method is associated with measuring the amplitude of the reflected signal and does not take into account the structural features of the cornea and the thickness of the cornea, which ultimately affects the accuracy of the measurement of true IOP.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности измерения внутреннего давления сферической оболочки глаза (внутриглазного давления) бесконтактным способом и получения информации о динамических свойствах оболочки, сопоставляя полученные результаты с результатами тестового измерения внутреннего давления.The objective of the present invention is to provide the ability to measure the internal pressure of the spherical shell of the eye (intraocular pressure) in a non-contact manner and to obtain information about the dynamic properties of the shell, comparing the results with the results of a test measurement of internal pressure.

Технический результат заключается в повышении точности измерения внутреннего давления глаза бесконтактным способом за счет использования полупроводникового лазера, работающего в автодинном режиме.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring the internal pressure of the eye in a non-contact manner by using a semiconductor laser operating in autodyne mode.

Указанный технический результат достигается тем, что на склеру глаза воздействуют пневмоимпульсом, при этом ее освещают лазерным излучением, преобразуют отраженный сигнал в автодинный сигнал, регистрируют его мощность, после чего сигнал оцифровывают и анализируют. В качестве информационных параметров используют параметры движения оболочки и величину прогиба, которым ставят в соответствие давление внутри глаза, измеренное с помощью глазного тонометра. Способ отличается тем, что отраженный от глаза сигнал преобразуют в автодинный сигнал, регистрируют его мощность, после чего сигнал оцифровывают, по цифровому автодинному сигналу P(t):The specified technical result is achieved by the fact that the sclera of the eye is affected by a pneumatic pulse, while it is illuminated by laser radiation, the reflected signal is converted into an autodyne signal, its power is recorded, after which the signal is digitized and analyzed. As information parameters, parameters of the shell motion and the amount of deflection are used, which correspond to the pressure inside the eye, measured using an eye tonometer. The method is characterized in that the signal reflected from the eye is converted into an autodyne signal, its power is recorded, after which the signal is digitized using a digital autodyne signal P (t):

P ( t ) = cos ( θ + 4 π λ 0 Z ( t ) ) ,                   (1)

Figure 00000001
P ( t ) = cos ( θ + four π λ 0 Z ( t ) ) , (one)
Figure 00000001

где θ - набег фазы автодинного сигнала, λ0 - длина волны лазерного излучения, t - интервал времени наблюдаемого автодинного сигнала на различных участках движения, Z(t) - функция, описывающая продольные перемещения объекта.where θ is the phase incursion of the autodyne signal, λ 0 is the wavelength of the laser radiation, t is the time interval of the observed autodyne signal in different parts of the movement, Z (t) is a function that describes the longitudinal displacements of the object.

Для определения величины смещения необходимо восстановить функцию движения объекта Z(t). Функцию движения объекта Z(t) можно определять по нормированной переменной составляющей интерференционного сигнала P(t) с помощью обратной функции, т.е.:To determine the magnitude of the displacement, it is necessary to restore the object's motion function Z (t). The object’s motion function Z (t) can be determined by the normalized variable component of the interference signal P (t) using the inverse function, i.e.:

θ + 4 π λ 0 Z ( t ) = ± arccos ( P ( t ) ) + 2 π n ,               (2)

Figure 00000002
θ + four π λ 0 Z ( t ) = ± arccos ( P ( t ) ) + 2 π n , (2)
Figure 00000002

где n=0, ±1, ±2, …where n = 0, ± 1, ± 2, ...

Неизвестный параметр ускорения оболочки а определяется из решения обратной задачи, получающегося в результате нахождения минимума функционала S(θ, а), определяемого как сумма квадратов отклонений экспериментальных Рэксп и теоретических Ртеор величин автодинного сигнала (1) для различных временных интервалов:The unknown parameter shell acceleration a is determined by solving the inverse problem of finding the resulting functional minimum S (θ, a), defined as the sum of the squared deviations of the experimental and theoretical P P exp theor autodyne signal magnitudes (1) for various time intervals:

S ( θ ,   а ) = i ( Р э к с п ( t i ) Р т е о р ( t i ,   θ ,   а ) ) 2 .           (3)

Figure 00000003
S ( θ , but ) = i ( R uh to from P ( t i ) - R t e about R ( t i , θ , but ) ) 2 . (3)
Figure 00000003

При нахождении минимума функционала (3) определялась область глобального минимума, точное значение которого находили методом спуска по искомым параметрам θ и a. Рассчитанным значениям ускорения и величины прогиба оболочки ΔZ, ставят в соответствие давление внутри глаза, измеренное с помощью глазного тонометра.When finding the minimum of functional (3), we determined the region of the global minimum, the exact value of which was found by the descent method using the sought-for parameters θ and a . The calculated values of the acceleration and the magnitude of the deflection of the shell ΔZ, correspond to the pressure inside the eye, measured using an eye tonometer.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Проводят компьютерное моделирование автодинного сигнала полупроводникового лазера при колебаниях внешнего отражателя. Переменная составляющая автодинного сигнала в предложенной модели записывается в виде:Computer simulation of the autodyne signal of a semiconductor laser is carried out with oscillations of the external reflector. The variable component of the autodyne signal in the proposed model is written in the form:

P ( t ) = cos ( θ + 4 π λ 0 Z ( t ) ) ,                      (1)

Figure 00000004
P ( t ) = cos ( θ + four π λ 0 Z ( t ) ) , (one)
Figure 00000004

где θ - набег фазы автодинного сигнала, λ0 - длина волны лазерного излучения, t - интервал времени наблюдаемого автодинного сигнала на различных участках движения, Z(t) - функция, описывающая продольные перемещения объекта.where θ is the phase incursion of the autodyne signal, λ 0 is the wavelength of the laser radiation, t is the time interval of the observed autodyne signal in different parts of the movement, Z (t) is a function that describes the longitudinal displacements of the object.

Для определения величины смещения необходимо восстановить функцию движения объекта Z(t). Функцию движения объекта Z(t) можно определять по нормированной переменной составляющей интерференционного сигнала P(t) с помощью обратной функции, т.е.:To determine the magnitude of the displacement, it is necessary to restore the object's motion function Z (t). The object’s motion function Z (t) can be determined by the normalized variable component of the interference signal P (t) using the inverse function, i.e.:

θ + 4 π λ 0 Z ( t ) = ± arccos ( P ( t ) ) + 2 π n ,               (2)

Figure 00000002
θ + four π λ 0 Z ( t ) = ± arccos ( P ( t ) ) + 2 π n , (2)
Figure 00000002

где n=0, ±1, ±2, …where n = 0, ± 1, ± 2, ...

Неизвестный параметр ускорения оболочки а определяется из решения обратной задачи, получающегося в результате нахождения минимума функционала (3), определяемого как сумма квадратов отклонений экспериментальных Рэксп и теоретических Ртеор величин автодинного сигнала (1) для различных временных интервалов:The unknown parameter shell acceleration a is determined by solving the inverse problem of finding the resulting functional level (3), defined as the sum of the squared deviations of the experimental and theoretical P P exp theor autodyne signal magnitudes (1) for various time intervals:

S ( θ ,   а ) = i ( Р э к с п ( t i ) Р т е о р ( t i ,   θ ,   а ) ) 2 .           (3)

Figure 00000003
S ( θ , but ) = i ( R uh to from P ( t i ) - R t e about R ( t i , θ , but ) ) 2 . (3)
Figure 00000003

При нахождении минимума функционала (3) определялась область глобального минимума, точное значение которого находили методом спуска по искомым параметрам θ и а. Рассчитанным значениям ускорения и величины прогиба оболочки ΔZ ставят в соответствие давление внутри глаза, измеренное с помощью глазного тонометра.When finding the minimum of functional (3), we determined the region of the global minimum, the exact value of which was found by the descent method using the sought-for parameters θ and a . The calculated values of the acceleration and the magnitude of the deflection of the shell ΔZ correspond to the pressure inside the eye, measured using an eye tonometer.

Для получения значений Р(t) глаз освещают лазерным излучением от полупроводникового лазера, работающего в автодинном режиме. Автодинный сигнал регистрируют встроенным в лазер фотодетектором, при этом выходной автодинный сигнал с фотодетектора усиливается, преобразуется в цифровой код и сохраняется в памяти компьютера для последующей обработки.To obtain the values of P (t), the eyes are illuminated by laser radiation from a semiconductor laser operating in the autodyne mode. The autodyne signal is recorded by a photodetector integrated into the laser, while the output autodyne signal from the photodetector is amplified, converted into a digital code and stored in the computer's memory for subsequent processing.

Для моделирования деформации глазного яблока под действием воздушной струи был использован макет, представляющий собой резиновый шарик, заполненный гелем, с разным внутренним давлением. Давление внутри макета изменяли путем введения дополнительного объема геля. Образец имел диаметр, равный 24 мм.To simulate the deformation of the eyeball under the action of an air stream, a model was used, which was a rubber ball filled with a gel with different internal pressure. The pressure inside the layout was changed by introducing an additional volume of gel. The sample had a diameter of 24 mm.

На фиг.1 приведена блок-схема экспериментальной установки. Излучение полупроводникового лазера 1, стабилизированного источником тока 3, направлялось на макет глаза. Воздушные импульсы от компрессора 2, запитанного источником тока 4, по гибкому шлангу и пластмассовой трубке направлялись на освещаемую лазером поверхность оболочки макета. Часть излучения, отраженного от поверхности, возвращалась в резонатор полупроводникового лазера, изменение выходной мощности которого регистрировалось встроенным фотодетектором 5. Сигнал с фотодетектора поступал через усилитель 6 на аналого-цифровой преобразователь 7. Цифровой сигнал с АЦП для последующей обработки сохраняли в памяти ЭВМ 8.Figure 1 shows the block diagram of the experimental setup. The radiation from a semiconductor laser 1 stabilized by a current source 3 was directed to the model of the eye. Air pulses from the compressor 2, powered by a current source 4, were sent through a flexible hose and a plastic tube to the mantle shell surface illuminated by a laser. Part of the radiation reflected from the surface was returned to the cavity of the semiconductor laser, the change in the output power of which was recorded by the built-in photodetector 5. The signal from the photodetector was fed through amplifier 6 to analog-to-digital converter 7. The digital signal from the ADC was stored in computer memory 8 for subsequent processing.

Были проведены экспериментальные исследования по определению величины деформации и ускорения оболочки а макета под действием пневмоимпульса. Для воздействия на анализируемый участок макета глаза использовался компрессор типа Roteri RCC-90 мощностью 120 W. При проведении экспериментов использовались различные режимы работы компрессора. С помощью внешнего источника питания изменялось давление воздушных импульсов. Для измерения деформаций макета глаза использовался полупроводниковый лазерный диода RLD-650 с мощностью излучения до 1 мВт. Тестовое измерение величины внутреннего давления проводилось по методу Маклакова грузом массой 10 г.Experimental studies were carried out to determine the magnitude of the deformation and acceleration of the shell and layout under the influence of a pneumatic pulse. A Roteri RCC-90 type compressor with a power of 120 W was used to affect the analyzed area of the eye model. During the experiments, various compressor operation modes were used. Using an external power source, the pressure of the air pulses was changed. To measure deformations of the eye model, an RLD-650 semiconductor laser diode with a radiation power of up to 1 mW was used. The test measurement of the internal pressure was carried out according to the Maklakov method with a load of 10 g.

Были проведены экспериментальные исследования по определению величины деформации и ускорения оболочки а глаза на его модели. Экспериментальные исследования проводились при трех различных силах воздействия. Деформация поверхности макета приводила к изменению величины автодинного сигнала полупроводникового лазера. Смещение и параметры движения при этом определялись по автодинному сигналу по методикам, приведенным выше.Experimental studies were carried out to determine the magnitude of the deformation and acceleration of the shell and eyes on his model. Experimental studies were carried out with three different forces. Deformation of the surface of the layout led to a change in the magnitude of the autodyne signal of a semiconductor laser. The displacement and motion parameters were determined by the autodyne signal according to the methods described above.

Измеренные автодинные сигналы, полученные при отражении от поверхности макета глаза с внутренним давлением 24 мм рт.ст., показаны на фиг.2, фиг.3, фиг.4.The measured autodyne signals obtained by reflection from the surface of the model of the eye with an internal pressure of 24 mm Hg are shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4.

Таблица 1Table 1 No. Ускорение оболочки а, м/с2×10-2 Shell acceleration a , m / s 2 × 10 -2 Смещение оболочки ΔZ, м×10-6 Shell displacement ΔZ, m × 10 -6 Отношение ΔZ/a, с2×10-4 The ratio ΔZ / a , s 2 × 10 -4 Давление струи p, ПаJet pressure p, Pa ВД макета, мм рт.ст.VD layout, mm Hg 1one 0,930.93 1,711.71 1,8231,823 0,0180.018 1616 22 1,281.28 2,352,35 1,8271,827 0,0820,082 33 1,671,67 3,053.05 1,8231,823 0,1580.158 4four 1,071,07 1.531.53 1,4301,430 0,0180.018 20twenty 55 1,491.49 2,152.15 1,4421,442 0,0820,082 66 1,951.95 2,802.80 1,4351,435 0,1580.158 77 1,041,04 1,301.30 1,2521,252 0,0180.018 2424 88 1,571,57 1,951.95 1,2541,254 0,0820,082 99 2,072.07 2,602.60 1,2581,258 0,1580.158 1010 1,061.06 1,121.12 1,0471,047 0,0180.018 30thirty 11eleven 1,681.68 1,761.76 1,0441,044 0,0820,082 1212 2,312,31 2,432.43 1,0481,048 0,1580.158 1313 1,011.01 0,950.95 0,9320.932 0,0180.018 3333 14fourteen 1,711.71 1,591,59 0,9290.929 0,0820,082 15fifteen 2,482.48 2,312,31 0,930.93 0,1580.158

Из таблицы 1 видно, что отношение смещения оболочки ΔZ и ускорения оболочки а с внутренним давлением 24 мм рт.ст. изменяется следующим образом: для p1=0,01873 Па отклонение от среднего значения составило 0,207%, для p2=0,08272 Па - 0,047%, для p3=0,15806 Па - 0,27%. Подобные результаты были получены в случае ВД макета 16, 20, 30 и 33 мм рт.ст. Таким образом можно сделать вывод о том, что отношение ΔZ/a слабо зависит от давления воздушной струи.From table 1 it can be seen that the ratio of the displacement of the shell ΔZ and the acceleration of the shell a with an internal pressure of 24 mm Hg changes as follows: for p 1 = 0.01873 Pa, the deviation from the average value was 0.207%, for p 2 = 0.08272 Pa - 0.047%, for p 3 = 0.15806 Pa - 0.27%. Similar results were obtained in the case of VD mock 16, 20, 30 and 33 mm Hg. Thus, we can conclude that the ratio ΔZ / a weakly depends on the pressure of the air stream.

Были проведены также измерения ΔZ и a при разных расстояниях между источником пневмоимпульсов и объектом (Δx). Измерения величины прогиба и ускорения оболочки a проводились для трех разных расстояний: 5, 10 и 15 мм. Результаты измерений приведены в таблице 2.ΔZ and a were also measured at different distances between the source of pneumatic pulses and the object (Δx). The deflection and acceleration of the shell a were measured for three different distances: 5, 10, and 15 mm. The measurement results are shown in table 2.

Таблица 2table 2 No. Δx, ммΔx, mm Ускорение оболочки a, м/с2×10-2 Shell acceleration a , m / s 2 × 10 -2 Смещение оболочки ΔZ, м×10-6 Shell displacement ΔZ, m × 10 -6 Отношение ΔZ/a, с2×10-4 The ratio ΔZ / a , s 2 × 10 -4 ВД макета, мм рт.ст.VD layout, mm Hg 1one 55 1,631,63 2,982.98 1,8241,824 1616 22 1010 1,071,07 1,951.95 1,8231,823 33 15fifteen 0,700.70 1,321.32 1,8251,825 4four 55 1,951.95 2,802.80 1,4351,435 20twenty 55 1010 1,221.22 1,751.75 1,4331,433 66 15fifteen 0,840.84 1,211.21 1,4321,432 77 55 2,042.04 2,552,55 1,2511,251 2424 88 1010 1,141.14 1,431.43 1,2551,255 99 15fifteen 0,650.65 0,820.82 1,2531,253 1010 55 2,232.23 2,342,34 1,0471,047 30thirty 11eleven 1010 1,651.65 1,721.72 1,0441,044 1212 15fifteen 1,081,08 1,131.13 1,0481,048 1313 55 2,412.41 2,252.25 0,9320.932 3333 14fourteen 1010 1,731.73 1,611,61 0,9290.929 15fifteen 15fifteen 1,121.12 1,041,04 0,930.93

Представленные в таблице 2 результаты свидетельствуют о том, что при изменении расстояния между источником пневмоимпульсов и объектом исследований, в пределах одного давления, величина ΔZ/a изменяется слабо.The results presented in table 2 indicate that when the distance between the source of pneumatic pulses and the object of study, within the same pressure, ΔZ / a changes slightly.

Полученные особенности могут быть использованы для исключения возможных ошибок, связанных с непостоянством давления, которое создает воздушная струя при пневмоударе. Кроме того, не потребуется построение множества калибровочных кривых, описывающих зависимость прогиб - внутреннее давление. Для этих целей можно будет использовать универсальную зависимость, основанную на постоянстве отношения величины прогиба и ускорения оболочки а. На фиг.5 показана калибровочная кривая, полученная из экспериментальных данных.The obtained features can be used to eliminate possible errors associated with the inconsistency of pressure that creates an air stream during pneumatic shock. In addition, the construction of many calibration curves describing the dependence of the deflection - internal pressure is not required. For these purposes, it will be possible to use a universal dependence based on the constancy of the ratio of the magnitude of the deflection and acceleration of the shell a . Figure 5 shows a calibration curve obtained from experimental data.

Предлагаемый способ был реализован на примере определения неизвестного внутреннего давления глаза с использованием калибровочных кривых. Исследования были проведены с использованием лазерного диода RLD-650 на квантово-размерных структурах с дифракционно-ограниченной одиночной пространственной модой и характеристиками: мощность излучения <1 mW, длина волны 654 nm. Для воздействия на глаз пневмоимпульсом использовался компрессор мембранного типа мощностью 2 Вт, давлением 0,01 МПа с частотой воздушных импульсов 1 Гц, диаметр воздушной струи на расстоянии 10 мм от объекта был равен 3 мм. Измеренное отношение ΔZ/a составило 1,91×10-4 с-2, что на калибровочной кривой (фиг.5) соответствует величине давления 16 мм рт.ст. Проверка величины внутреннего давления глаза проводилось с помощью бесконтактного пневмотонометра Canon Full Auto Tonometr. Измеренное значение величины давления составило 15±3,5 мм рт.ст. Таким образом, предлагаемый метод согласуется с общепринятым но, в отличие от него, позволяет проводить измерения с высокой точностью.The proposed method was implemented by the example of determining the unknown internal pressure of the eye using calibration curves. The studies were carried out using an RLD-650 laser diode on quantum-dimensional structures with a diffraction-limited single spatial mode and characteristics: radiation power <1 mW, wavelength 654 nm. A pneumatic pulse compressor with a power of 2 W, a pressure of 0.01 MPa and an air pulse frequency of 1 Hz was used to apply an air pulse to the eye; the diameter of the air jet at a distance of 10 mm from the object was 3 mm. The measured ΔZ / a ratio was 1.91 × 10 -4 s -2 , which corresponds to a pressure value of 16 mm Hg on the calibration curve (Fig. 5). Checking the value of the internal pressure of the eye was carried out using a non-contact pneumotometer Canon Full Auto Tonometr. The measured pressure value was 15 ± 3.5 mm Hg. Thus, the proposed method is consistent with the generally accepted one, but, unlike it, allows measurements to be made with high accuracy.

Claims (2)

1. Способ измерения внутриглазного давления по величине деформации глаза путем воздействия на глаз пневмоимпульсом с одновременным освещением его поверхности лазером, отличающийся тем, что отраженный от глаза сигнал преобразуют в автодинный сигнал, регистрируют его мощность, после чего сигнал оцифровывают, по цифровому автодинному сигналу P(t) восстанавливают функцию движения участка глаза Z(t) с помощью обратной функции:
θ+4π/λ0·Z(t)=±arccos(P(t))+2πn, где n=0, ±1, ±2, …; θ - набег фазы автодинного сигнала, λ0 - длина волны лазерного излучения; по функции Z(t) определяют величину деформации глаза ΔZ, ускорение оболочки a определяется из решения обратной задачи, получающегося в результате нахождения минимума функционала, определяемого как сумму квадратов отклонений экспериментальных Рэксп и теоретических Ртеор автодинного сигнала P(t) для различных временных интервалов:
S ( θ ,   a ) = i ( Р э к с п ( t i ) Р т е о р ( t i ,   θ ,  a ) ) 2 ;
Figure 00000005
по отношению величины прогиба оболочки ΔZ к значению ускорения оболочки a, используя калибровочную кривую, описывающую зависимость давления внутри модели глаза, измеренного с помощью манометра или глазного тонометра, от отношения ΔZ/a, определяют внутриглазное давление.
1. A method for measuring intraocular pressure by the amount of eye deformation by applying a pneumatic pulse to the eye while simultaneously illuminating its surface with a laser, characterized in that the signal reflected from the eye is converted into an autodyne signal, its power is recorded, and then the signal is digitized using a digital autodyne signal P ( t) restore the function of the eye section Z (t) using the inverse function:
θ + 4π / λ 0 · Z (t) = ± arccos (P (t)) + 2πn, where n = 0, ± 1, ± 2, ...; θ is the phase incursion of the autodyne signal, λ 0 is the wavelength of the laser radiation; the value of eye deformation ΔZ is determined by the function Z (t), the shell acceleration a is determined from the solution of the inverse problem, obtained by finding the minimum functional, defined as the sum of the squared deviations of the experimental P exp and theoretical P theory of the autodyne signal P (t) for different time intervals :
S ( θ , a ) = i ( R uh to from P ( t i ) - R t e about R ( t i , θ , a ) ) 2 ;
Figure 00000005
the ratio of the deflection of the shell ΔZ to the value of the acceleration of the shell a, using the calibration curve that describes the dependence of the pressure inside the eye model, measured using a manometer or eye tonometer, on the ratio ΔZ / a, determines the intraocular pressure.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что калибровочную кривую получают, освещая лазером модель глаза, представляющую собой сферическую оболочку из упругого материала, заполненную несжимаемой жидкостью, при одновременном воздействии на нее пневмоимпульсом, отраженный сигнал преобразуют в автодинный сигнал, регистрируют его мощность, после чего сигнал оцифровывают, по цифровому автодинному сигналу P(t) восстанавливают функцию движения участка глаза Z(t) с помощью обратной функции θ+4π/λ0·Z(t)=±arccos(P(t))+2πn, где n=0, ±1, ±2, …; θ - набег фазы автодинного сигнала, λ0 - длина волны лазерного излучения; по функции Z(t) определяют величину деформации глаза ΔZ, ускорение оболочки а определяется в результате нахождения минимума функционала S ( θ ,  a ) = i ( Р э к с п ( t i ) Р т е о р ( t i ,   θ ,  a ) ) 2 ;
Figure 00000006
отношение ΔZ/a, ставят в соответствие давление внутри модели, измеренное с помощью манометра или глазного тонометра.
2. The method according to claim 1, characterized in that the calibration curve is obtained by illuminating the eye model with a laser, which is a spherical shell of elastic material filled with an incompressible fluid, while simultaneously applying a pneumatic pulse to it, the reflected signal is converted into an autodyne signal, and its power is recorded , after which the signal is digitized, the function of the eye section Z (t) is restored using the digital autodyne signal P (t) using the inverse function θ + 4π / λ 0 · Z (t) = ± arccos (P (t)) + 2πn, where n = 0, ± 1, ± 2, ...; θ is the phase incursion of the autodyne signal, λ 0 is the wavelength of the laser radiation; the function Z (t) determines the amount of eye deformation ΔZ, the shell acceleration a is determined by finding the minimum of the functional S ( θ , a ) = i ( R uh to from P ( t i ) - R t e about R ( t i , θ , a ) ) 2 ;
Figure 00000006
ΔZ / a ratio, the pressure inside the model is measured according to a pressure gauge or an eye tonometer.
RU2011143097/14A 2011-10-26 2011-10-26 Method of measuring intraocular pressure RU2485879C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143097/14A RU2485879C1 (en) 2011-10-26 2011-10-26 Method of measuring intraocular pressure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143097/14A RU2485879C1 (en) 2011-10-26 2011-10-26 Method of measuring intraocular pressure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011143097A RU2011143097A (en) 2013-05-10
RU2485879C1 true RU2485879C1 (en) 2013-06-27

Family

ID=48702047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011143097/14A RU2485879C1 (en) 2011-10-26 2011-10-26 Method of measuring intraocular pressure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2485879C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642274C2 (en) * 2016-04-28 2018-01-24 Олег Леонидович Головков Method of intraocular pressure measurement through eyelid (versions)
RU2665112C1 (en) * 2017-09-20 2018-08-28 Олег Леонидович Головков Measurement method of intraocular pressure and device for implementation thereof
RU2675020C1 (en) * 2018-01-09 2018-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for remote measurement of intraocular pressure
RU2725854C1 (en) * 2019-06-26 2020-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for non-contact measurement of intraocular pressure

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1560080A1 (en) * 1987-10-21 1990-04-30 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Device contactless measuring of intraocular pressure
SU1560192A1 (en) * 1987-10-21 1990-04-30 Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" Method of contactless measuring of intraocular pressure
RU2067845C1 (en) * 1994-07-20 1996-10-20 Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет) Contact-free tonometer and contact-free method of measuring intraeye pressure
US6053867A (en) * 1998-08-19 2000-04-25 Kabushiki Kaisha Topcon Noncontact tonometer for measuring intraocular pressure
US20060241367A1 (en) * 2005-02-16 2006-10-26 Gert Koest Ophthalmic analysis system for measuring the intraocular pressure in the eye
EP2294968A1 (en) * 2008-05-15 2011-03-16 University of Tsukuba Device for measuring eigenfrequency of eyeball tissue and noncontact tonometer using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1560080A1 (en) * 1987-10-21 1990-04-30 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Device contactless measuring of intraocular pressure
SU1560192A1 (en) * 1987-10-21 1990-04-30 Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" Method of contactless measuring of intraocular pressure
RU2067845C1 (en) * 1994-07-20 1996-10-20 Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет) Contact-free tonometer and contact-free method of measuring intraeye pressure
US6053867A (en) * 1998-08-19 2000-04-25 Kabushiki Kaisha Topcon Noncontact tonometer for measuring intraocular pressure
US20060241367A1 (en) * 2005-02-16 2006-10-26 Gert Koest Ophthalmic analysis system for measuring the intraocular pressure in the eye
EP2294968A1 (en) * 2008-05-15 2011-03-16 University of Tsukuba Device for measuring eigenfrequency of eyeball tissue and noncontact tonometer using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642274C2 (en) * 2016-04-28 2018-01-24 Олег Леонидович Головков Method of intraocular pressure measurement through eyelid (versions)
RU2665112C1 (en) * 2017-09-20 2018-08-28 Олег Леонидович Головков Measurement method of intraocular pressure and device for implementation thereof
RU2675020C1 (en) * 2018-01-09 2018-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for remote measurement of intraocular pressure
RU2725854C1 (en) * 2019-06-26 2020-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for non-contact measurement of intraocular pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11369261B2 (en) Optical coherence elastography to assess biomechanics and detect progression of ocular and other tissues degenerative diseases
US20220110523A1 (en) Arrangement for eye pressure measurements
JP6437525B2 (en) Measurement method and configuration using electromagnetic waves
CA2479493C (en) A non-contacting tonometer
RU2485879C1 (en) Method of measuring intraocular pressure
US20180193194A1 (en) Method and arrangement for eye measurements
CN109645954B (en) Multi-beam optical coherence elasticity measurement system and method based on microlens array
CN109620132B (en) Multi-detection-beam optical coherence in-vivo corneal elasticity measurement system and method
JP5397670B2 (en) Non-contact ultrasonic tonometer
CN109620130B (en) Common-light-path multi-beam optical coherence elasticity measurement system and measurement method
WO2022165902A1 (en) Sensor applied to optical coherence elastography, imaging system, and imaging method
RU155355U1 (en) LASER INTERNAL EYE PRESSURE METER
JP5435417B2 (en) Tonometry device
RU2471406C2 (en) Method of non-contact measurement of intraocular pressure
CN109620131A (en) Optical path microlens array multiple beam optical coherence elasticity measurement system and method altogether
RU2675020C1 (en) Method for remote measurement of intraocular pressure
Usanov et al. Laser-based intraocular pressure meter
Kuzmin et al. Diffraction method of vocal chord oscillation sensing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171027