專利名稱：消除眼壓測量中的誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及眼科儀器領(lǐng)域，尤其涉及接觸式和非接觸式眼壓計(jì)適用的一種新穎的眼壓測量方法。

背景技術(shù)：
測量IOP(眼內(nèi)壓)的眼壓計(jì)最初是作為“接觸式”儀器研制的，就是說在測量過程中儀器的一部分與角膜接觸。這種類型中的著名儀器是在二十世紀(jì)五十年代研制的Goldmann壓平眼壓計(jì)。GAT(Goldmann壓平眼壓計(jì))測量壓平(“扁平”)角膜的一個(gè)已知區(qū)域所需要的力，并且，目前仍然被用作其他類型的眼壓計(jì)校準(zhǔn)和比較的標(biāo)準(zhǔn)，用于評估測量精確度。
與使用諸如GAT的接觸式眼壓計(jì)有關(guān)的患者的不適感以及對使用麻醉的需要，導(dǎo)致了通過直接將氣體脈沖作用于角膜產(chǎn)生壓平工作的“非接觸式”眼壓計(jì)(NCT)的發(fā)展。典型地，氣體脈沖通過螺線管驅(qū)動(dòng)的泵機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，并且通過窄的流體排出管噴射在角膜上。當(dāng)角膜由于流體脈沖產(chǎn)生變形時(shí)，光電系統(tǒng)通過檢測從入射到角膜上的束角膜反射光來監(jiān)測角膜，并且當(dāng)角膜的反射表面變平時(shí)，在壓平出現(xiàn)的一刻出現(xiàn)峰值檢測信號。
NCT技術(shù)的狀況是，當(dāng)脈沖產(chǎn)生時(shí)，壓力傳感器檢測泵機(jī)構(gòu)內(nèi)的增壓壓力，并且提供與增壓壓力成比例的增壓壓力信號。處理該增壓壓力信號和壓平信號，以確定在壓平時(shí)刻的增壓壓力。在以GAT作為參考的臨床校準(zhǔn)過程中，利用開發(fā)并且儲存在儀器存儲器中的回歸方程式，將壓平時(shí)刻的增壓壓力轉(zhuǎn)換成以mmHg(毫米汞柱)為單位的IOP值。NCT可靠性的主要指標(biāo)是匹配的NCT和GAT臨床讀數(shù)對的差值Sd的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
雖然NCT提供合理可靠的IOP測量，但是由于一些氣體脈沖能量被消耗在使角膜組織自身“彎曲”上，與移動(dòng)壓縮角膜的眼內(nèi)流體相比，IOP讀數(shù)有時(shí)候會錯(cuò)誤地升高。直觀地，由于壓平需要更多的氣體脈沖能量，非常剛性的角膜更容易導(dǎo)致錯(cuò)誤升高的壓力讀數(shù)。事實(shí)上，近來的幾種研究表明，角膜的物理特性可能對NCT讀數(shù)有重要影響。見，例如，Copt R-P，Tomas R，Mermoud A，Corneal Thickness in Ocular Hypertension，Primary Open-Angle Glaucoma，andNormal Tension Glaucoma(眼壓過高時(shí)角膜的厚度，原發(fā)性開角型青光眼，和正常壓力青光眼)，Arch Ophthalmol.Vol.11714-16(1999)；Emara B，Probst LE，Tingey DP，Kennedy DW，等，Correlation of Intraocular Pressure and Central CornealThickness in Normal Myopic Eyes After Laser in situ Keratomileusis(在激光原位角膜磨削術(shù)后正常近視眼的眼內(nèi)壓和中間角膜厚度的相關(guān)性)；J Cataract RefractSurg，Vol.241320-25(1998)；Stodtmeister R，Applanation Tonometry and CorrectionAccording to Corneal Thickness(壓平眼壓測量法和根據(jù)角膜厚度的修正)，ActaOphthalmol Scand，Vol.76319-24(1998)；和Argus WA，Ocular Hypertension andCentral Corneal Thickness(眼壓過高和中心角膜厚度)，Ophthalmol，Vol.1021810-12(1995)。對于具有相對厚的角膜的人來說，依據(jù)在先技術(shù)方法測得的IOP值可能與“真實(shí)的”IOP值有很大的不同。在此以前，校正測得的由于角膜厚度影響的IOP值的嘗試典型地包括利用附加的儀器裝置測量角膜厚度并且通過基于測得的角膜厚度的量來校正測得的IOP值。1995年12月12日授權(quán)給Grolman的專利號為US5,474,066的美國專利屬于這種方法。
關(guān)于基于角膜厚度的校正的缺點(diǎn)是角膜的厚度是一個(gè)靜態(tài)參數(shù)，其可能是或者不是一個(gè)在通過氣體脈沖或其他方法施加力產(chǎn)生壓平時(shí)角膜剛性對動(dòng)態(tài)載荷的可靠指標(biāo)。換句話說，由于角膜組織自身的不同，在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)載荷下，具有相同厚度的角膜可能表現(xiàn)出不同的剛性響應(yīng)。本發(fā)明的發(fā)明者，在他的美國專利申請系列號No.09/553,111，現(xiàn)美國專利號US6,419,631中描述了一種非接觸式眼壓測量方法，其中考慮到相關(guān)IOP的兩個(gè)增壓壓力，第一個(gè)相應(yīng)于在由于氣體脈沖產(chǎn)生向內(nèi)變形時(shí)角膜的壓平狀態(tài)和第二個(gè)相應(yīng)于當(dāng)角膜從一個(gè)短暫的凹陷狀態(tài)返回到其正常的凸面狀態(tài)時(shí)角膜的壓平狀態(tài)。根據(jù)所描述的方法，假設(shè)與向內(nèi)和向外變形相關(guān)的角膜剛性力分量基本上彼此抵消，并且IOP測量值通過基于兩個(gè)獨(dú)立的回歸方程將向內(nèi)和向外的增壓壓力與IOP值相關(guān)和平均得到的IOP值對來進(jìn)行，或通過平均向內(nèi)和向外增壓壓力和使用單一回歸方程將平均壓力與IOP值相關(guān)來進(jìn)行。雖然該方法是對在先技術(shù)的改進(jìn)，但是它是基于對第二次壓平現(xiàn)象的觀察，第二次壓平現(xiàn)象是傳遞到眼睛上的超過取得第一次壓平現(xiàn)象所需的域值水平的額外脈沖能量的隨機(jī)副產(chǎn)物。由于在測試過程中引起患者的不適感，所以本領(lǐng)域的技術(shù)人員基本上認(rèn)為該額外能量是不理想的。因此，非接觸式眼壓計(jì)的開發(fā)者已經(jīng)在尋找將額外脈沖能量最小化，例如在第一次壓平時(shí)或第一次壓平之前通過切斷或反向泵驅(qū)動(dòng)器，在泵系統(tǒng)內(nèi)安裝壓力釋放閥或類似裝置，和改變壓力斜線自身的形狀。關(guān)于這方面，請參見專利號為US5,779,633；US5,165,408；和US6,159,148的美國專利。
所以，上面描述的內(nèi)/外眼壓測量方法在某些方面存在問題。該方法本身依賴于在一種不可控制的方式下的流體脈沖的消耗，這樣作為時(shí)間的函數(shù)的增壓壓力在與泵壓縮沖程聯(lián)系的峰值壓力周圍形成了不對稱的曲線。這種情況在一定程度上破壞了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中力抵消的基本假設(shè)。同樣，需要將額外的脈沖能量傳遞到眼睛上的非接觸式眼壓測量方法的使用基本上是與設(shè)計(jì)用來減少患者感覺到的氣體噴射的不適感的非接觸式眼壓計(jì)不相容的，并且在患者的IOP值完全在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的情況下可能是不必要的。另外，上面描述的內(nèi)/外眼壓測量方法是專門用于非接觸式眼壓計(jì)的，并且當(dāng)它們涉及眼壓測量的接觸式方法時(shí)，并不解決角膜剛性影響的問題。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種基本消除與角膜剛性相關(guān)的測量誤差的眼壓測量方法，以提供能給眼科醫(yī)師提供與患者真實(shí)的IOP值是否異常高或低相關(guān)的改進(jìn)信息的測量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種根據(jù)上面所述的目的的接觸式和非接觸式眼壓計(jì)都可以使用的眼壓測量方法。
最能體現(xiàn)本發(fā)明的普通型非接觸式眼壓計(jì)包括流體泵系統(tǒng)，將流體脈沖噴射在患者眼睛上以產(chǎn)生角膜壓平的與流體泵系統(tǒng)連通的流體發(fā)射管，用于監(jiān)測角膜以檢測流體脈沖產(chǎn)生的壓平的壓平檢測裝置，當(dāng)角膜達(dá)到壓平的瞬間在流體泵系統(tǒng)增壓腔內(nèi)確定流體壓力的裝置，和將增壓壓力與患者眼睛的眼內(nèi)壓相關(guān)的處理裝置。非接觸式眼壓計(jì)設(shè)置有兩種測量模式，其特征在于，對于供給流體泵系統(tǒng)的成比例螺線管的驅(qū)動(dòng)電流提供不同的電流對時(shí)間特性，導(dǎo)致在兩種模式下不同的增壓壓力對時(shí)間特性和流體脈沖的不同行為。
在標(biāo)準(zhǔn)測量模式下，螺線管驅(qū)動(dòng)電流隨時(shí)間線性增加直到檢測到角膜壓平，在此時(shí)刻驅(qū)動(dòng)電流被切斷。這提供了非線性壓力勻變直到壓平，以使患者感到舒適。壓平時(shí)的增壓壓力以一種熟知的方式與IOP相關(guān)。
在新穎的交替測量模式中，螺線管驅(qū)動(dòng)電流隨時(shí)間線性增加直到角膜已經(jīng)產(chǎn)生經(jīng)由第一次壓平狀態(tài)到凹陷狀態(tài)的變形，然后驅(qū)動(dòng)電流以與增加時(shí)相同的速率隨時(shí)間線性減少。雖然對于病人來說，交替測量模式比標(biāo)準(zhǔn)測量模式更不舒適，但是當(dāng)角膜從凹陷狀態(tài)朝正常凸面狀態(tài)返回時(shí)，它允許在第一次或向內(nèi)壓平(如標(biāo)準(zhǔn)模式)和在第二次或向外壓平發(fā)生時(shí)觀測增壓壓力。根據(jù)本發(fā)明的眼壓測量方法，測量數(shù)據(jù)點(diǎn)包括基于向內(nèi)壓平增壓壓力的IOP值和作為基于向內(nèi)向外壓平各自增壓壓力的IOP差值計(jì)算的滯后值。交替測量模式提供了兩維的眼壓測量，其中第一維依賴于壓平角膜所需要的力并且第二維依賴于角膜的物理特性。為了評價(jià)的目的，該兩維測量數(shù)據(jù)點(diǎn)與測得的IOP值和滯后量之間的常態(tài)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行對比，以確定測得的IOP值偏離常態(tài)的差度。例如，可以得知“過量的眼壓”(EOP)。該常態(tài)函數(shù)關(guān)系在儀器校準(zhǔn)的過程中通過擬合關(guān)于眼睛的統(tǒng)計(jì)學(xué)大群體進(jìn)行的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)先決定，并且被存儲在儀器的存儲器內(nèi)。
在交替測量模式中使用的眼壓測量的普通兩維方法在非接觸式和接觸式眼壓計(jì)中都可以使用。體現(xiàn)本發(fā)明的接觸式眼壓計(jì)包括由線性成比例螺線管以恒速在角膜上向內(nèi)驅(qū)動(dòng)通過預(yù)定位移到最大位移并且然后以相同大小的恒速向外反向的接觸頭。在向內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中與預(yù)定的位移位置相關(guān)的力(與螺線管驅(qū)動(dòng)電流成比例)和向外運(yùn)動(dòng)過程中與預(yù)定位移位置相關(guān)的力是不同的，它們的差值代表角膜滯后的程度。
另一個(gè)眼壓測量方法實(shí)施例包括使用具有快壓力勻變模式和慢壓力勻變模式的非接觸式眼壓計(jì)對眼睛進(jìn)行一對測量，以檢測依賴于速度的滯后。由于心動(dòng)周期會引起測得的IOP值的波動(dòng)，所以該測量最好相對于患者的心動(dòng)周期同步。



本發(fā)明的特點(diǎn)和操作模式將在下面結(jié)合附圖的本發(fā)明的描述中被更加全面地描述，其中 圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的一種非接觸式眼壓計(jì)的透視圖； 圖2為圖1中所示的非接觸式眼壓計(jì)的示意性框圖； 圖3為非接觸式眼壓計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)操作模式下螺線管激勵(lì)電流對時(shí)間的關(guān)系圖； 圖4為在第一操作模式下典型測量沖程的增壓壓力信號對時(shí)間以及壓平檢測信號對時(shí)間的關(guān)系圖； 圖5為非接觸式眼壓計(jì)在交替操作模式下螺線管激勵(lì)電流對時(shí)間的關(guān)系圖； 圖6為在第二操作模式下典型測量沖程的增壓壓力信號對時(shí)間以及壓平檢測信號對時(shí)間的關(guān)系圖； 圖7為示出了眼睛統(tǒng)計(jì)學(xué)群體的角膜滯后作用對所測眼內(nèi)壓的曲線，擬合到人口數(shù)據(jù)點(diǎn)的常態(tài)直線，和關(guān)于患者正常右眼的測量數(shù)據(jù)點(diǎn)，以說明所測數(shù)據(jù)點(diǎn)與常態(tài)直線的對比； 圖8為與圖7相似的曲線，然而示出了關(guān)于患者左眼的測量數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中左眼具有人工升高的IOP，以說明相對常態(tài)直線的高度差別； 圖9為采用本發(fā)明的方法以避免與角膜剛性有關(guān)的測量誤差的接觸式眼壓計(jì)的示意圖； 圖10為使用圖9所示的接觸式眼壓計(jì)的測量沖程的接觸頭速度對時(shí)間的曲線圖； 圖11為圖10中測量沖程中眼睛上的接觸頭位移對時(shí)間的曲線圖；和 圖12為圖10中測量沖程中接觸頭上的驅(qū)動(dòng)力對時(shí)間的曲線圖。

具體實(shí)施例方式 附圖中的圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明的一種手提式非接觸式眼壓計(jì)10(NCT)。雖然本發(fā)明的方法是結(jié)合手提式非接觸式眼壓計(jì)進(jìn)行說明的，但是它也可以在臺式非接觸式眼壓計(jì)中得到體現(xiàn)。另外，本發(fā)明的方法既適用于非接觸式眼壓計(jì)也適用于接觸式眼壓計(jì)。非接觸式眼壓計(jì)(NCT)10包括把手部分12和在把手部分頂端的頭部部分14。把手部分12包藏為由頭部部分14攜帶的對準(zhǔn)和眼壓測量系統(tǒng)供電的可充電電源。圖1中還可以看到，位于頭部部分14一端的操作者目鏡16，面向患者的位于頭部部分14相對一端的前窗18，和朝向靠近操作者目鏡16的操作者傾斜的具有按鈕控制表層22的液晶顯示器20。
圖2示意性的顯示了被頭部部分14包藏的對準(zhǔn)和眼壓測量系統(tǒng)。為了測量眼內(nèi)壓，非接觸式眼壓計(jì)10可操作為通過沿著測試軸線TA對準(zhǔn)的流體發(fā)射管24發(fā)射流體脈沖，以使患者角膜C產(chǎn)生可觀察到的變形。通過與流體發(fā)射管24連通的流體泵系統(tǒng)26產(chǎn)生流體脈沖，其延伸通過物鏡旋座28。流體泵系統(tǒng)26最好包括相對于氣缸32沿著沖程軸線SA可軸向移動(dòng)以壓縮由它限定的內(nèi)部壓縮室34內(nèi)的流體的活塞30，限定了內(nèi)部增壓室38的外殼36，和提供從壓縮室34到增壓室38的流體通道的流管40。為了引導(dǎo)來自增壓室38的加壓流體沿著測試軸線TA噴射在患者的角膜C上，流體發(fā)射管24通過外殼36的壁安裝。
為了產(chǎn)生活塞30相對于氣缸32的軸向定向運(yùn)動(dòng)，線性成比例螺線管42可操作地與活塞30連接。最好使用線性成比例螺線管，因?yàn)樗且环N特殊類型的線性馬達(dá)，其中，輸出的驅(qū)動(dòng)力與激勵(lì)電流成比例，并且通常與控制閥結(jié)合使用。然而，流體泵系統(tǒng)26使用的驅(qū)動(dòng)裝置并不企圖限制于該種特殊的驅(qū)動(dòng)裝置，其他類型的驅(qū)動(dòng)裝置，如旋轉(zhuǎn)螺線管，也可能被采用。成比例螺線管42與電源44連接，該電源在微處理器46的控制下為成比例螺線管提供激勵(lì)電流。適合的線性成比例螺線管為LEDEX

Linear Shift Solenoid Part No.197887-001。如圖2中所示，當(dāng)通過螺紋接附或通過具有或不具有機(jī)械固定器或膠粘劑的配合接附時(shí)，活塞30固定為與成比例螺線管42的柱塞48一起移動(dòng)。
線性成比例螺線管42保持去激勵(lì)并且活塞30保持靜止，直到當(dāng)與微處理器46連接的對準(zhǔn)檢測系統(tǒng)50確定時(shí)，獲得了發(fā)射管24相對于角膜C的正確定位。對準(zhǔn)檢測系統(tǒng)50可以是任何適合的系統(tǒng)，例如，如共同擁有的美國專利號為US4,881,807和US6,361,495的專利所教示的對準(zhǔn)系統(tǒng)。一旦對準(zhǔn)完成，微處理器46提供電源44使用的信號，以根據(jù)多個(gè)預(yù)編程序勻變形式之一提供驅(qū)動(dòng)電流，這些將在下面得到描述。
測量模式控制功能是操作者利用液晶顯示器20和按鈕控制表層22可利用功能的預(yù)編程菜單的一部分，并且在圖2中通過模式選擇塊52得到示意性地描述。測量模式控制功能允許操作者在多個(gè)不同的測量模式之間選擇，每一個(gè)測量模式特征在于作為時(shí)間函數(shù)的激勵(lì)電流的不同性能。尤其是，存儲在與微處理器46聯(lián)系的可編程存儲器54中的查找表格包含描述對于每一個(gè)相應(yīng)測量模式的預(yù)定的獨(dú)特電流對時(shí)間關(guān)系的數(shù)字信息，該信息用來產(chǎn)生與選擇的測量模式對應(yīng)的實(shí)際激勵(lì)電流。作為示例，圖3描述了與“標(biāo)準(zhǔn)”測量模式對應(yīng)的電流勻變，而圖5則描述了與“交替”測量模式對應(yīng)的電流勻變。
用于驅(qū)動(dòng)成比例螺線管42的電流勻變的形態(tài)直接影響增壓室38內(nèi)的壓力如何作為時(shí)間的函數(shù)變化。壓力傳感器56，例如壓力換能器或相似裝置，被設(shè)置在增壓室38內(nèi)，以產(chǎn)生指示增壓室內(nèi)流體壓力的壓力信號。圖4包括對應(yīng)于圖3中所示的標(biāo)準(zhǔn)模式電流勻變的壓力信號曲線圖。在標(biāo)準(zhǔn)測量模式下，測得的IOP是基于當(dāng)角膜被流體脈沖從它正常的凸起狀態(tài)向內(nèi)壓入時(shí)，角膜的預(yù)定區(qū)域被壓平的時(shí)刻增壓室38內(nèi)壓力的相關(guān)性。為了提供壓平出現(xiàn)的指示信號，光敏檢測器58對稱傾斜排列地設(shè)置在測試軸線TA周圍，以接收來自發(fā)射器60的角膜反射光，從而，當(dāng)角膜表面對于相干反射基本是平面時(shí)，通過檢測器58產(chǎn)生峰值信號。因此，圖4中表示的壓平信號的峰代表壓平。圖3中表示的標(biāo)準(zhǔn)測量模式電流勻變作為時(shí)間的函數(shù)線性增加，直到壓平被測得，在此時(shí)驅(qū)動(dòng)電流突然切斷，以使使患者感不適的對于眼睛的不必要的額外脈沖能量的輸出最小。由于其簡單，以及由于它產(chǎn)生了如圖4中所示的非線性的壓力-時(shí)間曲線，因此，圖3中表示的勻變形式是優(yōu)選的。如共同擁有的專利號為US6,159,148，題目為“具有非線性壓力斜坡的非接觸式眼壓計(jì)”的美國專利所說明的，與恒激勵(lì)電流相比，線性增加驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生減少傳遞到眼睛上的總脈沖能量的非線性壓力勻變，因此有助于患者舒適感。所以，在標(biāo)準(zhǔn)測量模式下，相應(yīng)電流勻變形式的目的是取得壓平，同時(shí)使患者感到的額外噴氣最小化。盡管對于本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)模式來說線性增加驅(qū)動(dòng)電流是優(yōu)選的，但是包含恒電流的其他形式也可以被使用。根據(jù)已知的過程確定標(biāo)準(zhǔn)模式下的IOP。尤其是，來自壓力傳感器56和壓平檢測器58的模擬信號信息被過濾并且被轉(zhuǎn)換成可被微處理器46處理的數(shù)字形式。在相對于作為對照的GAT臨床校準(zhǔn)的過程中，壓平時(shí)的增壓壓力P1通過微處理器46利用開發(fā)的且在儀器存儲器54內(nèi)存儲的回歸方程與以mmHg(毫米汞柱)為單位的IOP值相關(guān)。IOP測量數(shù)據(jù)通過液晶顯示器20告知操作者，并且可以被傳輸，最好通過無線傳輸至打印裝置或/和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，NCT10可進(jìn)一步提供交替測量模式，其主要用于這樣的情況，即，標(biāo)準(zhǔn)測量模式下的測量值和/或其他一些可觀察到的因素，指示異常高或低的IOP的可能性，并且操作者希望確認(rèn)通過標(biāo)準(zhǔn)測量模式獲得的讀數(shù)是否指示真實(shí)的IOP或包含由于角膜剛性效果引起的重大誤差。圖5表示根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的交替測量模式的作為時(shí)間函數(shù)的驅(qū)動(dòng)電流。如圖中所示，螺線管驅(qū)動(dòng)電流在其反坡并且以相同的速率減少之前，線性增加的時(shí)間段比由壓平信號第一個(gè)峰(左邊的)代表的取得“向內(nèi)”壓平所需要的時(shí)間長。圖6表示得出的壓力-時(shí)間曲線，其關(guān)于電流反坡的瞬間對稱。結(jié)果，角膜超出初始的壓平狀態(tài)變形至凹陷狀態(tài)，然后當(dāng)增壓壓力減少至零時(shí)，通過第二個(gè)“向外”的壓平狀態(tài)返回其凸面的初始狀態(tài)。由圖6中表示的壓平信號的第二個(gè)峰(右邊的)代表向外壓平。
從圖6中會觀察到，當(dāng)壓力信號到達(dá)最大值時(shí)，向內(nèi)壓平的時(shí)間T1和向外壓平時(shí)間T2與時(shí)間TM是不等距的，與向外壓平情況聯(lián)系的壓力P2小于與第一次壓平情況聯(lián)系的壓力P1。申請人已經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，該所觀察到的滯后壓力差是與流體脈沖速度有關(guān)的依賴速率的結(jié)果，并且不依賴于IOP。尤其是，申請人已經(jīng)證明，當(dāng)壓力勻變緩慢下降時(shí)，該滯后以一種相應(yīng)的方式降低。因此，該滯后可以被看作是動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的粘彈性損失的體現(xiàn)，其當(dāng)壓力勻變的速率足夠快并且與IOP相對，依賴于角膜的物理特性時(shí)出現(xiàn)。
在這里描述的優(yōu)選實(shí)施例中，該滯后以在標(biāo)準(zhǔn)測量模式下已知且遵循的方式通過將第一增壓壓力P1與用毫米汞柱表示的IOP(IOP1)相關(guān)，同樣將第二增壓壓力P2與以毫米汞柱表示的IOP(IOP2)相關(guān)，并且通過找到該差值計(jì)算出滯后H來定量 H＝IOP1+IOP2 在交替測量模式下進(jìn)行的每一次眼壓測量是兩維的測量，其中第一維簡單地就是基于與向內(nèi)壓平相聯(lián)系的壓力P1的IOP值(下面用IOPM表示)，第二維是滯后H。所以，每一個(gè)交替模式測量是包含依賴于壓平角膜所需要的力的第一維數(shù)據(jù)和依賴于角膜自身物理特性的第二維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
如上面所提到的，交替測量模式與說明角膜剛性的影響有關(guān)，以提供一種給眼科醫(yī)師提供涉及患者的真實(shí)IOP是否異常高或低的改進(jìn)的信息的測量?；颊叩臏y得的IOP可以如下表示 IOPM＝IOPC-IOPI 其中IOPM是測得的IOP值，IOPC是由角膜作用引起的等效IOP偏移，IOPI是具有診斷價(jià)值的真實(shí)的內(nèi)部眼壓。跟隨上面所提到的涉及滯后H的觀察，假設(shè)IOPC是滯后H的某個(gè)函數(shù)。因此， IOPC＝f1(H) 通過定義， IOPI＝IOPN+EOP 其中IOPN為正常(平均值)內(nèi)部壓力，它是大約等于14.7mmHg的常數(shù)。EOP是“超過的”(相對于IOPN)眼壓。設(shè)定IOPN等于常數(shù)K1并且代入 IOPM＝f1(H)+K1+EOP 通過臨床測量N個(gè)受試者的統(tǒng)計(jì)學(xué)的大群體，其中EOP大約為零，可以寫成下面的關(guān)系式 IOPMi＝f1(Hi)+K1；i＝1，N IOPMi的值可以被擬合為r次多項(xiàng)式，例如 其中a0＝k1并且“a”值可以通過使最小平方差最小來確定-即對Hi值曲線擬合IOPMi。通過計(jì)算IOPMi和

之間的常規(guī)的相關(guān)系數(shù)可以評價(jià)數(shù)據(jù)很好地與r次多項(xiàng)式擬合的假設(shè)的質(zhì)量。當(dāng)前的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了大約0.9的相關(guān)。
曲線擬合不限于多項(xiàng)式，也可以使用其他函數(shù)。甚至表列的平滑數(shù)據(jù)集也可以使用，但是基礎(chǔ)物理學(xué)表明了第二維數(shù)據(jù)H和第一維數(shù)據(jù)IOPM之間的簡單關(guān)系。
圖7為由同一臺儀器測定的146只眼睛的統(tǒng)計(jì)學(xué)群體的滯后H對IOPM的曲線。該曲線表示擬合到人口數(shù)據(jù)點(diǎn)的常態(tài)線，其中該線的斜率為0.51，y軸截距為-1.67。該函數(shù)關(guān)系作為儀器校準(zhǔn)的一部分存儲在存儲器60中。該曲線同樣表示關(guān)于患者右眼的兩維測量數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中，IOPM＝18.04mmHg，H≈8.5mmHg，EOP＝-1.75mmHg。該群體數(shù)據(jù)分布表示1.6mmHg的EOP標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖8為對于相同患者左眼的與圖7相似的曲線，然而IOP已經(jīng)通過局部給予的強(qiáng)的松龍被人為地升高了。在圖8中，IOPM＝34.12mmHg，H≈6.8mmHg，EOP＝17.61mmHg。如從先前的描述中可以理解，交替測量模式使患者的測得的IOP能夠相對于由存儲器內(nèi)儲存的預(yù)定函數(shù)關(guān)系所限定的常態(tài)進(jìn)行比較。該函數(shù)關(guān)系可以是直線，二次函數(shù)，或其他擬合到人口數(shù)據(jù)集的函數(shù)。通過使用滯后作為第二個(gè)測量維數(shù)，由于角膜影響而產(chǎn)生的誤差被避免了。依據(jù)在前技術(shù)的方法，患者的測得的IOP值將會與群體平均測得的IOP值進(jìn)行簡單地比較，沒有辦法確認(rèn)是否或多大程度上高的讀數(shù)是由于角膜的影響而不是實(shí)際升高的IOP。
雖然上面描述的實(shí)施例采用一套從臨床校準(zhǔn)試驗(yàn)得到的常態(tài)函數(shù)，但是在儀器壽命上的每一次測量或若干次的測量后，還可能重新計(jì)算該常態(tài)函數(shù)，從而該常態(tài)函數(shù)被更新并且當(dāng)進(jìn)行更多測量時(shí)被統(tǒng)計(jì)地改進(jìn)。
人們將會認(rèn)識到非接觸式眼壓計(jì)10在交替測量模式下使用的方法也可以被接觸式眼壓計(jì)使用。例如，上面描述的在非接觸式實(shí)施例中用來量化滯后的壓差類似于與接觸式眼壓計(jì)接觸頭聯(lián)系的驅(qū)動(dòng)力差。圖9以圖示的方式說明接觸式眼壓計(jì)70，其具有電子控制單元72，具有與控制單元72連接的線圈76和可移動(dòng)的柱塞78的線性馬達(dá)74，固定于柱塞78遠(yuǎn)端的倒圓的接觸頭80，和安排來感測柱塞78和接觸頭80的速度并且向控制單元72提供相應(yīng)輸出信號的速度檢測器82。線性馬達(dá)74是一種恒力(與位置相對)線性成比例螺線管，它的力對于供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流是線性成比例的，例如Ledex Part No.197124-012。
當(dāng)開始測量的信號開始發(fā)出時(shí)，例如通過人工觸發(fā)器(未示出)，控制單元72就“猛烈地”驅(qū)動(dòng)螺線管74，直到其達(dá)到預(yù)定的速度(PV)。在接觸頭80接觸眼睛前，這種現(xiàn)象在過程開始時(shí)造成了電流尖峰。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的速度PV的時(shí)候，螺線管電流下降至零(沒有力，恒速度)。在接觸頭80接觸眼睛的瞬間，控制單元72增加驅(qū)動(dòng)電流，從而增加接觸頭80上的力，以保持預(yù)定的速度PV。接觸頭80的倒圓形狀由于漸增的面積而導(dǎo)致產(chǎn)生眼睛阻力增加(作為眼睛陷入的函數(shù))。由于角膜剛性的粘彈性阻力加到由于IOP的阻力中?？刂茊卧獧z測上升螺線管電流的起點(diǎn)并且持續(xù)恒速一段預(yù)定的時(shí)間(PT)。因此，接觸頭下壓角膜固定的距離(預(yù)定的時(shí)間PT乘以恒速)。
在預(yù)定時(shí)間PT末，控制單元設(shè)置了預(yù)定速度-PV等于負(fù)的第一預(yù)定速度PV。線性馬達(dá)74反向并且接觸頭80離開眼睛。在這種情況下，粘彈力減去IOP力。此刻線性馬達(dá)74平衡自眼睛減少的力并且因此具有較低的電流。圖10-12分別示出了速度，位移和螺線管力的曲線。在眼睛上產(chǎn)生預(yù)定位移(PD)時(shí)力的大小(對于線性馬達(dá)的電流)由向內(nèi)和向外的沖程決定。在圖12中這些力用F1和F2標(biāo)記。這兩個(gè)力之間的差值作為角膜滯后的測量，并且所測得的IOP與這兩個(gè)力的平均值成比例。因此，根據(jù)本發(fā)明，接觸式眼壓計(jì)70提供兩維的測量。整個(gè)測量在大約10毫秒內(nèi)發(fā)生，快得足以產(chǎn)生相當(dāng)大的粘彈阻力。
本發(fā)明借助于被觀察到的依賴于速率的滯后影響來提供與角膜影響相關(guān)的第二維測量數(shù)據(jù)的方法在此前已經(jīng)在單獨(dú)眼壓測量沖程的范圍中得到描述。然而，在寬泛的意義上，本發(fā)明的方法可以應(yīng)用在一對以不同的速率運(yùn)行的不同的測量沖程的場合，以便能夠觀察依賴速率的滯后作用。例如，在圖1和圖2中顯示的非接觸式眼壓計(jì)10中，具有陡壓力勻變的快速測量模式和具有更加漸進(jìn)的電流勻變的慢測量模式可以用來連續(xù)測量同一只眼睛，以提供兩維數(shù)據(jù)點(diǎn)。這種方法可如下面所提出的數(shù)學(xué)地表示，其中下面的變量限定為 I1＝向內(nèi)壓平的壓力(mmHg) I2＝向外壓平的壓力(mmHg) H＝角膜滯后(mmHg) R＝均變率(μsec/mmHg) I0＝真實(shí)的眼內(nèi)壓(mmHg) 通過定義 H＝I1-I2(1) H＝αR (2) 其中α是常數(shù)，假設(shè) I1＝I0+H/2 I2＝I0-H/2 (3) 對I1進(jìn)行兩次測量，用I10和I11標(biāo)明，分別使用兩個(gè)不同的勻變率，R0和R1。兩次測量的兩個(gè)角膜滯后值分別用H0和H1標(biāo)明，并且 R1＝βR0(4) 其中β為定比例常數(shù)。從等式(2)通過定義 H0＝αR0(5) H1＝αR1(6) 并且從等式(3)和(4) I10＝I0+H0/2＝I0+αR0/2＝I0+αR0/2 (7) I11＝I0+H1/2＝I0+αR1/2＝I0+αβR0/2(8) 等式(5)減去等式(6)，求解滯后H(＝αR0)給出 H0＝αR0＝2*(I10-I11)/(1-β)(9) 將(6)和(5)相加得到I0 I0＝I10-[(I10-I11)/(1-β)](10) 所以，使用不同壓力均變率的“雙發(fā)”測量方法產(chǎn)生了兩維數(shù)據(jù)I1和H，如先前從單次向內(nèi)-向外測量得到的。
這種方法更耗費(fèi)時(shí)間并且具有比單次測量方法差的分辨率，但是在概念上可靠。一個(gè)對測量準(zhǔn)確性有負(fù)面影響的因素是，眼內(nèi)壓有些依賴于測量時(shí)心動(dòng)周期點(diǎn)。一種典型的非接觸式眼壓計(jì)在大約4到5毫秒量級的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行測量，然而人的心脈的正常周期大約為1000毫秒的量級。因此，這里先前描述的單發(fā)向內(nèi)-向外測量中，由于向內(nèi)和向外壓平期間眼內(nèi)的血液流動(dòng)情況，IOP值存在很少的變化。然而，在雙發(fā)測量模式時(shí)，該兩次測量在沿著心動(dòng)周期的隨機(jī)點(diǎn)出現(xiàn)而不是基本在同一點(diǎn)出現(xiàn)。所以，根據(jù)本發(fā)明的雙發(fā)測量方法最好包括相位同步步驟，從而該兩次測量基本在心動(dòng)周期的同一點(diǎn)作出。例如，眼壓計(jì)10可以裝備如美國專利US3,572,100教示的同步器，在這里通過參考結(jié)合其公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于測量角膜滯后的設(shè)備，包括
對角膜臨時(shí)施加壓力的裝置，以使所述角膜從凸面的自然狀態(tài)經(jīng)歷壓平的第一個(gè)狀態(tài)到凹陷狀態(tài)變形，以便所述角膜從所述凹陷狀態(tài)經(jīng)歷壓平的第二個(gè)狀態(tài)恢復(fù)到所述凸面的自然狀態(tài)；
用于檢測與所述壓平的第一個(gè)狀態(tài)相關(guān)的第一壓力和與所述壓平的第二個(gè)狀態(tài)相關(guān)的第二壓力的裝置；和
處理器，所述處理器計(jì)算所述第一和第二壓力之間的差異，其中所述差異表示所述角膜滯后。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于施加壓力的裝置包括可操作以引導(dǎo)流體脈沖到角膜處的流體泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于施加壓力的裝置包括柱塞，所述柱塞具有接觸頭以接觸角膜。
4.一種檢測角膜滯后的方法，其包括以下步驟
(A)對角膜施加壓力，使所述角膜從凸面的自然狀態(tài)經(jīng)歷壓平的第一個(gè)狀態(tài)到凹陷狀態(tài)變形；
(B)減少所述施加的壓力，以允許所述角膜從所述凹陷狀態(tài)經(jīng)歷壓平的第二個(gè)狀態(tài)恢復(fù)到所述凸面的自然狀態(tài)；
(C)觀測與所述壓平的第一個(gè)狀態(tài)相關(guān)的第一壓力和與所述壓平的第二個(gè)狀態(tài)相關(guān)的第二壓力；以及
(D)計(jì)算所述第一和第二壓力之間的壓差，所述壓差表示所述角膜滯后。
全文摘要
一種新穎的眼壓測量方法，其中，測得的與角膜向內(nèi)壓平相應(yīng)的眼內(nèi)壓和根據(jù)在相同的測量脈沖下與向內(nèi)和向外壓平相關(guān)的壓差得到的角膜滯后可以跟一個(gè)預(yù)定群體的常態(tài)函數(shù)進(jìn)行比較，以避免角膜的影響，這樣就可以確定眼內(nèi)壓的真實(shí)情況。雙模式非接觸式眼壓計(jì)允許在能使患者舒適的標(biāo)準(zhǔn)測量模式和交替測量模式之間進(jìn)行選擇，在交替測量模式中流體脈沖的壓力-時(shí)間特性是不同的，以允許對與執(zhí)行該新穎眼壓測量方法的動(dòng)態(tài)測量過程相關(guān)的角膜滯后附加觀測。相應(yīng)的眼壓測量方法實(shí)施例包括適于接觸式眼壓計(jì)的方法和基于使用不同氣體脈沖壓力勻變率的一對非接觸式眼壓計(jì)測量的方法。
文檔編號A61B3/16GK101305902SQ20081009914
公開日2008年11月19日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者D·A·魯塞 申請人:李克特有限公司