專利名稱：一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于眼科臨床客觀檢測眼睛視網(wǎng)膜功能的無創(chuàng)檢測裝置。
背景技術：
現(xiàn)代眼科學檢查技術為醫(yī)生對眼科疾病的診斷提供了強有力的工具。從廣義上來說，眼科相關的檢查包括形態(tài)學檢查與功能性檢查兩大類。前者包括眼底彩色照相、眼底熒光血管造影、相干光斷層成像(OCT)、眼B超、Pentacam眼前段分析儀、IOL MASTER眼前段分析儀等；后者包括視力、視野、眼電生理學檢查等。隨著科技的發(fā)展，眼科相關的形態(tài)學檢查技術日新月異彩色眼底照相可以采集視網(wǎng)膜彩色圖像；眼底熒光血管造影和吲哚青綠脈絡膜血管造影的廣泛開展使各種血管性疾病得到及時準確的診斷；IOL Master使得人工晶體植入相關的各種術前檢查可以在同一臺機器上同時完成，且精度大為提高；最新的譜域 OCT成像技術使得黃斑區(qū)細微的解剖結構得以完美呈現(xiàn)；人眼視網(wǎng)膜自適應光學成像儀更是把眼底的形態(tài)學圖像上升到細胞層面……盡管形態(tài)學檢查的手段日新月異，眼科相關的功能檢查卻遠遠落后于形態(tài)學檢查的進展。在眼科功能檢查方面，眼電生理學檢查幾乎是目前眼科領域唯一的客觀功能檢測手段。它包括眼電圖(E0G)、視網(wǎng)膜電圖(ERG)、視覺誘發(fā)電位(VEP)等等。近些年來，多焦電生理(包括多焦視網(wǎng)膜電圖、多焦視覺誘發(fā)電位)檢查技術的出現(xiàn)使得眼科臨床醫(yī)師能夠判斷不同區(qū)域視網(wǎng)膜和/或視神經(jīng)以及視皮層的功能，但是，基于電生理的功能檢查技術有以下幾方面的缺點1)直觀性差。電生理檢查結果的表述大多是基于電位、波形變化產(chǎn)生的線條圖，不熟悉電生理領域的眼科醫(yī)師讀圖困難；2)檢測范圍有限。舉例來說，多焦視網(wǎng)膜電圖(m-ERG)可以檢測中心30度視野范圍內(nèi)61個區(qū)域的視網(wǎng)膜反應，對于更周邊的視網(wǎng)膜區(qū)域檢測效果差；3)變異性大，易受周圍環(huán)境影響。所有的電生理檢查方法，都會受到一些生理、物理等因素的影響，而且各個實驗室的正常值也不盡相同，這就給不同實驗室結果間的比較造成了困難；4)與形態(tài)學檢測的結果不能直接對應。舉例來說，盡管可以通過后期圖像處理將眼底照相與m-ERG的各個區(qū)域的波形加以疊加，但是這種疊加的對應關系并不準確，而且很不直觀。鑒于眼科電生理檢查存在這些缺點，眼科臨床醫(yī)師迫切希望能夠找到一種新的用于視網(wǎng)膜功能評估的技術，這種新技術要求客觀、更直觀、更穩(wěn)定、分辨率高且能與視網(wǎng)膜的形態(tài)學圖像直接對應。現(xiàn)有的腦光學成像的工作原理當腦神經(jīng)組織被興奮時，其血流量以及血氧飽和度會增加，導致其光反射特性發(fā)生變化。通過特定波長近紅外光照亮被檢測的神經(jīng)組織， 利用感光芯片(電荷耦合器件，CCD)對光反射信號加以記錄，就能發(fā)現(xiàn)這種光反射特性的變化，從而判斷其功能。由于腦組織不經(jīng)開顱手術是無法暴露的，因此腦光學成像技術只能用于動物實驗，無法用于視網(wǎng)膜功能成像檢測。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，要解決的技術難題如下1)、現(xiàn)有的腦光學成像技術無法直接移植應用于視網(wǎng)膜，因為腦光學成像所采用的檢測功能的照明光能夠引起視網(wǎng)膜自身光反應。2)、由于視網(wǎng)膜面積小，要檢測其微小的紅外光信號變化，需要盡可能減少周圍環(huán)境干擾以及電子儀器本身(尤其是CCD)產(chǎn)熱所產(chǎn)生的紅外線的干擾。3)、現(xiàn)有的光學成像技術尚處于動物實驗摸索階段，技術不成熟，分辨率低、刺激光形式單一、無法區(qū)分不同的光感受器功能。4)、現(xiàn)有的技術和理論基礎無法實現(xiàn)全視網(wǎng)膜功能檢測，僅能針對視網(wǎng)膜很小的一部分區(qū)域進行，且掃描需要時間很長，效率低，圖像分辨率很差。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于包括刺激光源及光學元件部分、紅外照明光源及光學元件部分、雙橢球光學元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分，刺激光源及光學元件部分包括順序排列的控制器、脈沖發(fā)生器、激光器、快門、激光能量監(jiān)測控制器、光路準直系統(tǒng)總成、刺激光反光鏡、焦點反光鏡；紅外照明光源及光學元件部分包括順序排列的計算機、紅外光源、第一紅外準直儀、紅外分光鏡、紅外反光鏡和紅外二向色鏡一；雙橢球光學元件部分包括兩個具有共軛焦點的橢球反光鏡，其中一個是長軸置于眼睛視網(wǎng)膜前方的橫向橢球反光鏡，另一個是長軸與橫向橢球反光鏡的長軸垂直相交的縱向橢球反光鏡，所述縱向橢球反光鏡的一個焦點與眼球的光學結點重合，共軛于F3點，所述縱向橢球反光鏡的另一個焦點與橫向橢球反光鏡的一個外焦點F2重合，F(xiàn)2點處置有用于反射和透射紅外照明光線的焦點紅外二向色鏡二，所述橫向橢球反光鏡的內(nèi)焦點Fl置有用于反射刺激光線、且能夠旋轉的焦點反光鏡，所述橫向橢球反光鏡的外焦點F2和縱向橢球反光鏡的焦點F3的連線為轉軸Z，整個光學成像系統(tǒng)的光學元件圍繞轉軸Z旋轉；視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分包括順序設置在紅外分光鏡反面與計算機之間的第二紅外準直儀、紅外光掃描儀和圖像處理模塊，所述紅外光掃描儀的CXD攝像頭經(jīng)過橢球反光鏡的作用，相當于虛擬放置在眼球結點的F3處，所述計算機的一個控制端與紅外光源的控制端連接，另一個通訊端口與控制器的信號端連接。所述刺激光側反光鏡包括三個并列排列的刺激光側第一組反光鏡和傾斜排列的刺激光側第二反光鏡。所述紅外分光鏡與紅外反光鏡之間加設光圈調(diào)節(jié)機構。所述激光器是能產(chǎn)生紅、綠、藍三種刺激光線的光源，對應的波長分別為566nm、 Mlnm和441nm，其光源三種刺激光線的光路中分別設有三個快門。所述三個快門的驅動機構與控制器的控制端信號連接。所述第二紅外準直儀與紅外光掃描儀之間加設附加反光鏡。所述紅外光源是能發(fā)射750nm 900nm波長的的紅外激光器。所述紅外光源由穩(wěn)定直流電源供電。所述紅外光掃描儀的CXD攝像頭是制冷CXD攝像頭。所述控制器是單片機、工控機或筆記本電腦。與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果[0026]應用本實用新型作眼睛全視網(wǎng)膜光學成像檢測是利用特定波長近紅外光 (750nm-900nm)照亮視網(wǎng)膜，通過比較視網(wǎng)膜光刺激前后所反射的近紅外光信號的變化，來判斷視網(wǎng)膜功能的一種技術。其檢測視網(wǎng)膜功能的原理來自于腦光學成像，是腦光學成像技術經(jīng)改造后在視網(wǎng)膜組織的移植。人眼視網(wǎng)膜是人體唯一可以通過散瞳而直接觀察到的神經(jīng)組織，因此，將腦光學成像技術移植應用于視網(wǎng)膜，可以構建出一套全新的視網(wǎng)膜光學功能成像設備。與現(xiàn)有的實驗室用于動物實驗的視網(wǎng)膜光學成像技術不同，本實用新型在多方面進行了全新的設計。具體如下(1)既往的光學成像所采用的照明光均為彌散的紅外光，本實用新型將這一技術改良，采用紅外激光光源實現(xiàn)照明和全視網(wǎng)膜功能的記錄，以改善成像質(zhì)量；(2)刺激光源采用紅綠藍三種刺激光源，且均采用激光光源刺激；(3)刺激光源的波長對應于三種視錐細胞，這一有效設計使得區(qū)分不同的光感受器成為可能，其中還包括一個用于實現(xiàn)30Hz光刺激的脈沖發(fā)生器，用于敏感的視錐細胞功能檢測；(4)采用一個激光能量監(jiān)測控制器用于控制激光能量，在微弱光源的刺激下可以判斷視桿細胞的功能；(5)采用全新的雙橢球反光鏡光路，將刺激光源、紅外線照明光源以及紅外光掃描儀統(tǒng)一起來。(6)雙橢球反光鏡設計能夠實現(xiàn)超大視野(150°-180°)全視網(wǎng)膜光學功能成像，而非局部的視網(wǎng)膜光學成像。為了實現(xiàn)全視網(wǎng)膜的刺激和紅外反射信號記錄，設計了一種全新的雙橢球反光鏡，用于實現(xiàn)視網(wǎng)膜刺激和記錄的同步進行。就視網(wǎng)膜的檢測范圍而言，區(qū)別于傳統(tǒng)的眼底照相技術，本實用新型可以實現(xiàn)超大視野(150°-180 全視網(wǎng)膜功能記錄，而傳統(tǒng)的眼底照相技術僅能記錄30。-70。范圍的視網(wǎng)膜形態(tài)，且無法判斷其功能。本實用新型的光學原理基于幾何光學，單一的橢球體有兩個共軛焦點，當光通過其中一個焦點時，經(jīng)過橢球體的反射，將通過另一個共軛焦點。其中，紅外激光照明系統(tǒng)和紅外光信號掃描系統(tǒng)可以采用同一個橢球體同步同時實現(xiàn)紅外激光信號的照明與采集。然而，為了實現(xiàn)全視網(wǎng)膜光學功能成像，視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)必須與照明-掃描系統(tǒng)分開，理由如下1)為了實現(xiàn)穩(wěn)定的紅外光照明，需要采用穩(wěn)定的直流電源用于對紅外激光照明系統(tǒng)進行供電，因為任何電壓的波動都會造成紅外激光照明系統(tǒng)光強度的改變，干擾來自視網(wǎng)膜的微弱的紅外光信號變化的記錄；2)紅外光和用于光刺激的可見光波長不同，其光路中所需要的各類光學元件的光學特性與可見光不同，且紅外光照明-采集系統(tǒng)對光路的要求更為苛刻，需要單獨設計。鑒于此，本實用新型設計了雙橢球反光鏡系統(tǒng)以同時實現(xiàn)刺激、 照明以及光信號的記錄。本實用新型用控制器控制視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)，通過一個脈沖發(fā)生器，可以控制激光器產(chǎn)生不同頻率脈沖的刺激光。激光器可以產(chǎn)生紅(R)綠(G)藍(B)三種不同類型波長的刺激光，對應的波長分別為566nm，541nm, 441nm,即人眼三種視錐細胞最敏感的波長。RGB 三種刺激光通過各自的快門控制其發(fā)射，快門由控制器統(tǒng)一控制，可以分別開關。來自激光器的刺激光經(jīng)過一個激光能量監(jiān)測控制器，再經(jīng)過一個光路準直系統(tǒng)總成，經(jīng)過多個反光鏡最終到達第一個橢球反光鏡的第一個焦點F1。其中，激光能量監(jiān)測控制器用于把刺激光控制在人眼安全范圍內(nèi)。到達Fl焦點的刺激光，通過反光鏡的旋轉反射，把刺激光投射到橢球反光鏡的橢圓弧ABC上。根據(jù)前述原理，橢圓弧ABC反射的光線必然通過橢球反光鏡的第二個焦點F2。第二個橢球反光鏡的第一個焦點與F2重合，經(jīng)橢圓弧ABC反射的光線，投射到橢球反光鏡的橢圓弧AlBlCl上，根據(jù)同一原理，反射自橢圓弧AlBlCl的光線必然經(jīng)過橢球反光鏡的第二個焦點F3。如果把眼球的結點放置在F3上，則經(jīng)過反光鏡的旋轉，將刺激橢圓弧A2B2C2范圍(90 °范圍，半側)的視網(wǎng)膜。其中，橢球反光鏡和僅在ABC和AlBlCl 上有反光鏡，虛線所示范圍無反光鏡。簡而言之，雙橢球反光鏡設計將自Fl入射的刺激光源經(jīng)過二次虛擬，成為放置在眼內(nèi)結點F3的刺激光源。此為視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)。本系統(tǒng)中的計算機用于控制紅外激光照明系統(tǒng)和紅外光信號掃描系統(tǒng)，并使二者同步，同時，因為需要記錄光刺激時以及光刺激后的各個時間點的紅外光信號變化，所以必須在控制器和計算機之間建立通訊，使得計算機可以在控制器開始發(fā)送刺激信號后的某個時間點(也可以是同時)開始紅外光信號的發(fā)射與記錄。在計算機的控制下，紅外光源用于照明，是一個可以發(fā)射紅外激光(750nm-900nm)的紅外激光發(fā)射器，紅外激光經(jīng)過一個光路準直器，到達紅外分光鏡。紅外分光鏡的作用是使得照明用的紅外激光和反射回來的紅外光信號掃描裝置同軸，以便照明光路和掃描記錄的光路同步。之后，紅外激光經(jīng)過一系列的反光鏡到達紅外二向色鏡，再經(jīng)過反射到達紅外二向色鏡。這兩個紅外二向色鏡的作用十分關鍵，它們僅反射照明用波長的紅外光，而不反射可見光，因而減少了信號干擾。紅外光經(jīng)兩個二向色鏡反射后，投射到橢球反光鏡的橢圓弧AlBlCl上，再次被反射后投射到橢圓弧A2B2C2范圍的視網(wǎng)膜。根據(jù)光路可逆原理，反射回來的紅外光線原路返回，到達紅外分光鏡后，繼續(xù)前行經(jīng)過光路準直器，通過第二個橢球反光鏡，紅外激光照明系統(tǒng)照射于焦點 F2，紅外光掃描儀的CXD攝像頭虛擬放置在代表眼睛視網(wǎng)膜結點附近的F3處，由紅外光掃描儀采集眼睛視網(wǎng)膜的圖像光信號，通過圖像處理模塊，輸入計算機中記錄、儲存和分析處理。以上便是整個全視網(wǎng)膜光學成像系統(tǒng)的構成，需要再次強調(diào)的是，之所以設計為雙橢球反光鏡結構，是因為必須將視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)與照明-掃描系統(tǒng)分開。當整個光學成像系統(tǒng)的光路部分圍繞圖1中的ζ軸旋轉，便可完成180 °范圍的全視網(wǎng)膜的光刺激以及紅外光的照明與紅外光信號記錄。由于反射的紅外光信號的變化很弱，因此，僅完成一次旋轉掃描是不夠的，需要根據(jù)實際需要進行多次旋轉掃描。光刺激前，先掃描視網(wǎng)膜未經(jīng)光刺激時的紅外線眼底圖像。 當光刺激開始時，紅外激光照明系統(tǒng)和紅外光信號掃描系統(tǒng)可以根據(jù)要檢測的刺激后的時間點開始工作，時間點以旋轉周期為單位，可以在刺激的同時開始進行掃描，亦可以在整數(shù)倍的旋轉周期刺激后開始。經(jīng)過若干周期的旋轉掃描，所獲得的紅外線圖像與未經(jīng)光刺激時的眼底紅外線圖像作比較，計算得出差異圖像(Differential Image, DI)，即可判斷視網(wǎng)膜各個部位的功能。( 2 )功能成像光源的改進。既往已有的腦光學成像光源無法直接移植應用于視網(wǎng)膜，因為視網(wǎng)膜本身能夠感光，因此腦光學成像所用的照明光波長不能用于視網(wǎng)膜光學成像。實驗室現(xiàn)有的用于實驗動物研究的視網(wǎng)膜光學成像采用彌散的紅外光源，光信號彌散，照明所用的紅外光波長不夠單純，噪音較大。相比較而言，本系統(tǒng)采用紅外激光光源，通過雙橢球反光鏡反光系統(tǒng)所構建的光路能夠實現(xiàn)全視網(wǎng)膜光學功能成像，所用的光源更純、噪音小，較現(xiàn)有的技術更為先進。此外，需要注意的是，紅外激光照明系統(tǒng)必須使用穩(wěn)定的直流電源。(3)區(qū)分不同光感受器功能的技術。[0038]眼科的某些病種表現(xiàn)為某一光感受器的缺乏或大量增多，而現(xiàn)有的技術無法區(qū)分不同光感受器的功能。舉例來說，視網(wǎng)膜色素變性是由于視網(wǎng)膜色素上皮的破壞導致的一種疾病，其典型的夜盲是由于視桿細胞發(fā)生變性導致；此外，增強型S椎體綜合征，是由于感藍光的視錐細胞大量增多所致。為了區(qū)分不同的光感受器的功能，本系統(tǒng)設計了 RGB三種刺激光源，對應于人眼的三種視錐細胞，分別用于檢測RGB三條通路的視網(wǎng)膜功能。視錐細胞對30Hz的光刺激敏感，而視桿細胞主要負責弱光下的感光功能。本系統(tǒng)設計了一個脈沖發(fā)生器，被計算機所控制，用于產(chǎn)生30Hz的光刺激，從而判斷視錐細胞的功能。此外，通過激光能量監(jiān)測控制器可以檢測弱光刺激下視桿細胞的功能。這些都是現(xiàn)有的技術所無法達到的。(4)減少環(huán)境和電子儀器本身產(chǎn)生的干擾的方法。由于紅外光反射信號的變化及其微弱，因此需要盡可能減少周圍環(huán)境和電子儀器本身的干擾。除了上述采用穩(wěn)定直流電源用于對紅外激光照明系統(tǒng)供電外，為了減少噪音， 在紅外光掃描儀中還需要采用制冷CCD (目前市面上能夠買到的代表產(chǎn)品為圖森610萬像素冷(XD，型號TCC-6. 1ICE)。此CXD為610萬像素，遠高于現(xiàn)有的光學成像所采用的CXD 的分辨率。此外，對檢查室的要求也很嚴格，要求暗室環(huán)境，檢查時門窗不能透光，盡可能減少室內(nèi)不必要的發(fā)熱源。本實用新型全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)由于采用了雙橢球反光鏡系統(tǒng)和激光光源，掃描效率高，檢測時間短；由于采用了紅外激光光源以及制冷CCD，圖像噪音低，分辨率高，盡可能減少了環(huán)境和電子儀器本身產(chǎn)生的干擾；能夠檢測不同種類的光感受器的功能， 區(qū)分不同光感受器的功能；本實用新型應用于黃斑病變、眼睛視網(wǎng)膜功能下降、病變等眼科臨床180°全視網(wǎng)膜功能檢測，可實現(xiàn)無創(chuàng)、客觀檢測，而非形態(tài)學檢查。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。圖1是本實用新型全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)的結構示意圖。附圖標記1 一控制器、2 —脈沖發(fā)生器、3 —激光器、4 一快門、5 —激光能量監(jiān)測控制器、6 —光路準直系統(tǒng)總成、7 —橫向橢球反光鏡、8 —焦點反光鏡、9 一縱向橢球反光鏡、10 —計算機、11 一紅外光源、12 —第一紅外準直儀、13 —紅外分光鏡、14 一紅外二向色鏡一、15 —紅外二向色鏡二、16 —第二紅外準直儀、17 —紅外光掃描儀、18 —圖像處理模塊、19 一刺激光側第一組反光鏡、20 —刺激光側第二反光鏡、21 —紅外反光鏡、22 —附加反光鏡、23 —光圈調(diào)節(jié)機構。
具體實施方式
實施例參見圖1所示，一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于包括刺激光源及光學元件部分、紅外照明光源及光學元件部分、雙橢球光學元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分，刺激光源及光學元件部分包括順序排列的控制器1、脈沖發(fā)生器2、激光器3、快門 4、激光能量監(jiān)測控制器5、光路準直系統(tǒng)總成6、刺激光反光鏡、焦點反光鏡8 ；紅外照明光源及光學元件部分包括順序排列的計算機10、紅外光源11、第一紅外準直儀12、紅外分光鏡13、紅外反光鏡21和紅外二向色鏡一 14 ；雙橢球光學元件部分包括兩個具有共軛焦點的橢球反光鏡，其中一個是長軸置于眼睛視網(wǎng)膜前方的橫向橢球反光鏡7，另一個是長軸與橫向橢球反光鏡7的長軸垂直相交的縱向橢球反光鏡9，所述縱向橢球反光鏡9的一個焦點與眼球的光學結點重合，共軛于F3 點，所述縱向橢球反光鏡9的另一個焦點與橫向橢球反光鏡7的一個外焦點F2重合，F(xiàn)2點處置有用于反射和透射紅外照明光線的焦點紅外二向色鏡二 15，所述橫向橢球反光鏡7的內(nèi)焦點Fl置有用于反射刺激光線、且能夠旋轉的焦點反光鏡8，所述橫向橢球反光鏡7的外焦點F2和縱向橢球反光鏡9的焦點F3的連線為轉軸Z，整個光學成像系統(tǒng)的光學元件圍繞轉軸Z旋轉；視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分包括順序設置在紅外分光鏡13反面與計算機10 之間的第二紅外準直儀16、紅外光掃描儀17和圖像處理模塊18，所述紅外光掃描儀17的 CCD攝像頭經(jīng)過橢球反光鏡的作用，相當于虛擬放置在眼球結點的F3處，所述計算機10的一個控制端與紅外光源11的控制端連接，另一個通訊端口與控制器1的信號端連接。所述刺激光側反光鏡包括三個并列排列的刺激光側第一組反光鏡19和傾斜排列的刺激光側第二反光鏡20。所述紅外分光鏡13與紅外反光鏡21之間加設光圈調(diào)節(jié)機構23。所述激光器3是能產(chǎn)生紅、綠、藍三種刺激光線的光源，對應的波長分別為566nm、 Mlnm和44lnm，其光源三種刺激光線的光路中分別設有三個快門4。所述三個快門4的驅動機構與控制器1的控制端信號連接。所述第二紅外準直儀16與紅外光掃描儀17之間加設附加反光鏡22。所述紅外光源11是能發(fā)射750nm 900nm波長的的紅外激光器。所述紅外光源11由穩(wěn)定直流電源供電。所述紅外光掃描儀17的CXD攝像頭是制冷CXD攝像頭。所述控制器1是單片機、工控機或筆記本電腦。以眼科常見的老年黃斑變性為例，說明本實用新型全視網(wǎng)膜光學功能成像的過程和所要取得的技術效果。老年黃斑變性是眼科常見疾病，主要累及黃斑中心凹，眼底表現(xiàn)為中心凹下纖維血管膜增殖，出血滲出等，受累部位的光感受器被破壞，導致功能喪失。
以下結合
如何進行全視網(wǎng)膜光學功能成像。本系統(tǒng)有一臺控制視網(wǎng)膜光刺激系統(tǒng)的控制器1，所述控制器1可以是任何個人電腦或筆記本電腦，可以發(fā)送觸發(fā)指令給脈沖發(fā)生器2。脈沖發(fā)生器2必須能夠產(chǎn)生從IHz 到IOOHz的脈沖，用于控制激光器3，從而產(chǎn)生不同頻率脈沖的刺激光。當脈沖發(fā)生器2發(fā)出30Hz頻率的脈沖時，則控制激光器3發(fā)出同樣頻率的脈沖刺激，用于判斷眼睛的視錐細胞功能。本例中為老年黃斑變性，主要影響黃斑中心凹，所以可以采用30Hz光脈沖刺激。由激光器產(chǎn)生的紅(R)綠(G)藍(B)三種刺激光(對應的波長分別為566歷，541nm, 441nm左右，即人眼三種視錐細胞最敏感的波長)通過各自的快門4控制其發(fā)射?？扉T由控制器1統(tǒng)一控制，可以分別開關，在此例中全部開放。來自激光器3的刺激光經(jīng)過激光能量監(jiān)測控制器5，再經(jīng)過光路準直系統(tǒng)總成6， 經(jīng)過刺激光側第一組反光鏡19、刺激光側第二反光鏡20最終到達第一個橢球反光鏡7的第一個焦點F1。到達Fl焦點的刺激光，通過焦點反光鏡8的旋轉反射，把刺激光投射到橢球反光鏡7的橢圓弧ABC上。之后根據(jù)前述的原理，將刺激橢圓弧A2B2C2范圍(90°范圍，半側)的視網(wǎng)膜。至此，一側經(jīng)線90°范圍的視網(wǎng)膜刺激完成。隨著Z軸的旋轉，將完成全部視網(wǎng)膜(180°范圍)的光刺激。刺激前，控制器1通過通訊裝置讓計算機10在無刺激狀態(tài)下開始先工作數(shù)個周期，已取得視網(wǎng)膜在無光刺激時的紅外線圖像，并將數(shù)個周期的紅外線圖像信號平均，并以此作為靜息圖像。刺激開始時，控制器1發(fā)指令給脈沖發(fā)生器開始光刺激，同時計算機10持續(xù)同步工作，在計算機10的控制下，紅外光源11發(fā)射紅外激光(750nm-900nm)用于照明，經(jīng)過一個光路準直器12，到達紅外分光鏡13。紅外分光鏡13使得照明用的紅外激光和反射回來的紅外光信號掃描裝置同軸。之后，紅外激光經(jīng)過照明光側的反光鏡21到達紅外二向色鏡14， 之后到達紅外二向色鏡15。經(jīng)兩個二向色鏡反射后，投射到橢球反光鏡9的橢圓弧AlBlCl 上，再次被反射后投射到橢圓弧A2B2C2范圍的視網(wǎng)膜。根據(jù)光路可逆原理，反射回來的紅外光線原路返回，到達紅外分光鏡13后，繼續(xù)前行經(jīng)過光路準直器16，進入紅外光掃描儀 17，通過圖像處理模塊18，在計算機10中記錄。當光學系統(tǒng)圍繞Z軸旋轉一周后，便完成了一個掃描周期，如此反復進行多個周期的刺激與掃描后，記錄每個周期的紅外眼底圖像，與靜息圖像進行對比(相減)，得出差異圖像。如果需要記錄光刺激一段時間后的眼底紅外圖像，則可以先進行幾個周期的光刺激但不開啟紅外光信號照明與掃描，在幾個周期的光刺激以后再開啟照明-掃描模塊。正常區(qū)域的視網(wǎng)膜由于對光敏感，因此血流量增加，導致吸收紅外線增強，反射回掃描裝置的紅外線減少，因此在圖像中為暗區(qū)。而老年黃斑變性區(qū)域一一即黃斑中心凹病變區(qū)域的視網(wǎng)膜則形成亮區(qū)。需要注意的是，由于視盤沒有光感受器，因此，視盤在差異圖像中也應為亮區(qū)。通過全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，所得到的差異圖像的總體判讀原則是暗區(qū)為有功能區(qū)域的視網(wǎng)膜，亮區(qū)為病變區(qū)域的視網(wǎng)膜，且明暗程度與視網(wǎng)膜功能相關。
權利要求1.一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于包括刺激光源及光學元件部分、紅外照明光源及光學元件部分、雙橢球光學元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分，刺激光源及光學元件部分包括順序排列的控制器(1)、脈沖發(fā)生器(2)、激光器(3)、快門(4)、激光能量監(jiān)測控制器(5)、光路準直系統(tǒng)總成(6)、刺激光反光鏡、焦點反光鏡(8)；紅外照明光源及光學元件部分包括順序排列的計算機(10)、紅外光源(11)、第一紅外準直儀(12)、紅外分光鏡(13)、紅外反光鏡(21)和紅外二向色鏡一(14)；雙橢球光學元件部分包括兩個具有共軛焦點的橢球反光鏡，其中一個是長軸置于眼睛視網(wǎng)膜前方的橫向橢球反光鏡(7)，另一個是長軸與橫向橢球反光鏡(7)的長軸垂直相交的縱向橢球反光鏡(9)，所述縱向橢球反光鏡(9)的一個焦點與眼球的光學結點重合，共軛于F3點，所述縱向橢球反光鏡(9)的另一個焦點與橫向橢球反光鏡(7)的一個外焦點F2重合，F(xiàn)2點處置有用于反射和透射紅外照明光線的焦點紅外二向色鏡二(15)，所述橫向橢球反光鏡(7)的內(nèi)焦點Fl置有用于反射刺激光線、且能夠旋轉的焦點反光鏡(8)，所述橫向橢球反光鏡(7)的外焦點F2和縱向橢球反光鏡(9)的焦點F3的連線為轉軸Z，整個光學成像系統(tǒng)的光學元件圍繞轉軸Z旋轉；視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分包括順序設置在紅外分光鏡(13)反面與計算機(10) 之間的第二紅外準直儀(16)、紅外光掃描儀(17)和圖像處理模塊(18)，所述紅外光掃描儀 (17)的CCD攝像頭經(jīng)過橢球反光鏡的作用，相當于虛擬放置在眼球結點的F3處，所述計算機(10)的一個控制端與紅外光源(11)的控制端連接，另一個通訊端口與控制器(1)的信號端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述刺激光側反光鏡包括三個并列排列的刺激光側第一組反光鏡(19)和傾斜排列的刺激光側第二反光鏡(20)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外分光鏡(13)與紅外反光鏡(21)之間加設光圈調(diào)節(jié)機構(23)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述激光器 (3)是能產(chǎn)生紅、綠、藍三種刺激光線的光源，對應的波長分別為566nm、541nm和441nm，其光源三種刺激光線的光路中分別設有三個快門(4)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述三個快門(4)的驅動機構與控制器(1)的控制端信號連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述第二紅外準直儀(16)與紅外光掃描儀(17)之間加設附加反光鏡(22)。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外光源(11)是能發(fā)射750nm 900nm波長的的紅外激光器。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外光源(11)由穩(wěn)定直流電源供電。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述紅外光掃描儀(17)的CXD攝像頭是制冷CXD攝像頭。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，其特征在于所述控制器 (1)是單片機、工控機或筆記本電腦。
專利摘要一種全視網(wǎng)膜光學功能成像系統(tǒng)，包括刺激光源及光學元件部分、紅外照明光源及光學元件部分、雙橢球光學元件部分和視網(wǎng)膜紅外光圖像信號處理部分，雙橢球光學元件部分包括一個橫向橢球反光鏡和一個縱向橢球反光鏡，所述縱向橢球反光鏡的一個焦點與眼球結點相交于F3點，所述縱向橢球反光鏡的另一個焦點與橫向橢球反光鏡的一個外焦點F2重合，所述橫向橢球反光鏡的外焦點F2和縱向橢球反光鏡的焦點F3的連線為轉軸，整個光學成像系統(tǒng)的光學元件圍繞轉軸Z旋轉。本實用新型掃描效率高，時間短，圖像噪音低，分辨率高，能夠檢測、區(qū)分不同種類的光感受器的功能，減少環(huán)境和電子儀器本身產(chǎn)生的干擾?？稍谘劭婆R床中實現(xiàn)無創(chuàng)、客觀的檢測人眼全視網(wǎng)膜功能。
文檔編號A61B3/12GK201948993SQ20112004047
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權日2011年2月17日
發(fā)明者王凱, 黎曉新 申請人:王凱