專利名稱：非接觸式眼壓測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及眼科儀器與方法，具體涉及到用于測量眼睛的眼內(nèi)壓(IOP)的非接觸式眼壓測量的改進(jìn)方法。
用于測量IOP的眼壓計原先是作為“接觸型”儀器發(fā)展的，這就是說，在測量過程中，這種儀器的一部分要與角膜接觸。周知的這樣一種儀器乃是1950年最初所開發(fā)的Goldmann(哥德曼)加積夷平(applanation)作用眼壓計(GAT)。GAT測量整平(加積夷平)角膜中一給定面積時所需的力，時至今日它還用作其他類型眼壓計的比較標(biāo)準(zhǔn)，用以評定測量精度。
因接觸式眼壓計如GAT給病人帶來的不舒適導(dǎo)致開發(fā)“非接觸式”眼壓計(NCT)，這種眼壓計在操作時通過描準(zhǔn)角膜的排氣管將泵機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的空氣脈沖引入，以產(chǎn)生加積夷平作用。在角膜由于這種流體脈沖的作用而變形時，用光電子系統(tǒng)監(jiān)控角膜，探測斜入射到角膜上光束的角膜反射光，在此角膜的反射面變平時，于此加積夷平作用的瞬間便產(chǎn)生峰值探測信號。
在當(dāng)前的工藝水平下，壓力傳感器測量脈沖產(chǎn)生時的泵的送氣壓力，提供一通常近似高斯分布的送氣壓力信號，由此可以測定在加積夷平作用瞬間所達(dá)到的送氣壓力。此加積夷平下的送氣壓力然后用相對于GAT為基準(zhǔn)作儀器臨床校正過程所存儲的線性回歸方程，變換為以mmHg為單位的IOP值。NCT可靠性的基本指標(biāo)則是NCT與GAT臨床讀數(shù)配對的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sd。
雖然NCT提供了合理可靠的IOP測量結(jié)果，但新近的研究結(jié)果說明，角膜的厚度效應(yīng)會對NCT讀數(shù)有顯著的影響。IOP讀數(shù)會被錯誤地夸大，這是由于與排送壓到角膜上的眼內(nèi)流體的情形相反，空氣脈沖會因“彎曲”角膜組織本身而消耗了它的某些能量。例如參看CoptR-P,Thomas R,Mermoud A,corneal Thickness in OcularHypertension,Primary Open-angle Glaucoma and Normal TensionGlaucoma,Arch Ophthalmol.Vol.117:14-16(1999)；EmaraB,Probst LE,Tingey DP,Kennedy DW,et al.,Correlation ofIntraocular Pressure and Central Corneal Thickness in NormalMyopic Eyes After Laser in situ Keratomileusis,J CataractRefract Surg,Vol.24:1320-25(1998)；Stodtmeister R,Applanation Tonometry and Correction According to CornealThickness,Acta Ophthalmol Scand,Vol.76-319-24(1998)；andArgus WA,Ocular Hypertension and Central CornealThickness,Ophthalmol,Vol.102:1810(1995)。對于那些有較厚角膜的人，在先有技術(shù)方法下測出的IOP值會受到顯著的影響。迄今，在試圖對角膜厚度校正所測的IOP時，通常涉及到由另外的儀器裝置來測量角膜厚度，并根據(jù)測得的角膜厚度對所測的IOP作一定數(shù)量的校正。1995,12,12授權(quán)的美國專利No.5474066(Grolman)便是基于這種方法的。
在非接觸式IOP測量中，角膜實(shí)際上是由它的原始凸態(tài)經(jīng)第一加積夷平態(tài)到略凹態(tài)，而在空氣脈沖衰減時則允許其從凹態(tài)通過第二加積夷平態(tài)回復(fù)到凸態(tài)。事實(shí)上，在對應(yīng)于第二加積夷平態(tài)的加積夷平信號中已知會發(fā)生第二峰值。當(dāng)前，非接觸式眼壓測量方法只考慮到與第一加積夷平態(tài)有關(guān)的送氣壓力來輸入回歸方程以計算IOP，而忽略了與第二加積夷平態(tài)有關(guān)的送氣壓力。
本發(fā)明的一個目的在于提供能更精確地測量真實(shí)IOP的、改進(jìn)了的非接觸式眼壓測量法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供消除了作為影響IOP測量值因素的角膜厚度的非接觸式眼壓測量法。
本發(fā)明的再一目的是用現(xiàn)有的NCT硬件來實(shí)現(xiàn)上述的兩個目的。
考慮到上述各目的和其他目的，本發(fā)明第一實(shí)施例的非接觸式眼壓測量方法包括下述步驟。初始時，與先有技術(shù)中的相同，將流體脈沖導(dǎo)引到角膜上，使此角膜從凸態(tài)經(jīng)第一加積夷平態(tài)到凹態(tài)，然后反過來經(jīng)第二加積夷平態(tài)至凸態(tài)，經(jīng)過這樣可逆變形。角膜變形作為時間函數(shù)，產(chǎn)生分別表明第一加積夷平與第二加積夷平的時間t1與t2的信號而得以監(jiān)控。由于監(jiān)控了角膜變形，從而泵機(jī)構(gòu)的送氣壓力便產(chǎn)生流體脈沖，用以確定分別與第一和第二加積夷平時間t1與t2相對應(yīng)的第一與第二送氣壓力PP1與PP2。第一送氣壓力PP1作為第一回歸方程的系數(shù)輸入來產(chǎn)生第一眼內(nèi)壓值IOP1，第二送氣壓力PP2作為第二回歸方程的系數(shù)輸入以產(chǎn)生第二眼內(nèi)壓值IOP2。然后將這兩個值IOP1與IOP2加以平均去計算最終報告的眼內(nèi)壓值IOPf?；蚩蓪⒌谝慌c第二送氣壓力的平均值PPAVG作為單一相應(yīng)的回歸方程的系數(shù)輸入來計算IOPf。
下面在結(jié)合附圖對最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述中將更全面地說明本發(fā)明的本質(zhì)與工作方式，在附圖中

圖1是示明依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的非接觸式眼壓測量法的示意性流程圖。
圖2A是角膜在第一加積夷平瞬間的受力圖。
圖2B是角膜在第二加積夷平瞬間的受力圖。
圖3是表明典型的NCT、IOP的測量的加積夷平探測信號與送氣壓力信號的曲線圖。
圖4是示明向內(nèi)(第一)與向外(第二)兩種加積夷平送氣壓力下的送氣壓力線性回歸圖象。
圖5是示明依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的非接觸眼壓測量法的示意流程圖。
本發(fā)明的改進(jìn)的眼壓測量方法可以由具有微機(jī)控制裝置的現(xiàn)有的NCT，包括本發(fā)明的受讓與方Leica Microsystems公司制造的NCT來實(shí)施。正如眼科儀器技術(shù)領(lǐng)域中的內(nèi)行人所知道的，實(shí)施這里所敘述的方法是通過改進(jìn)相關(guān)儀器的校準(zhǔn)技術(shù)與測量控制軟件來進(jìn)行的，并不要求不同的或另外的硬件。
如圖1的流程圖所示，NCT測量開始時產(chǎn)生導(dǎo)向到角膜的流體脈沖，這通?？梢杂杉钆c眼前方準(zhǔn)直的流體排出管成流體通連的螺線管來驅(qū)動泵機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，例如美國專利No.3756073中所說明的，該專利的內(nèi)容已綜合于此供參考。由此流體脈沖傳遞的脈沖能量可逆地使角膜從其原始凸態(tài)經(jīng)第一加積夷平態(tài)變形至凹態(tài)。當(dāng)此空氣脈沖衰減或受控地通過對泵的螺線管去激勵而減弱時，角膜便從凹態(tài)經(jīng)第二加積夷平態(tài)迫回其凸態(tài)。應(yīng)該指出，用螺線管來驅(qū)動這種泵機(jī)構(gòu)在本項(xiàng)技術(shù)中是普遍的，但也可采用其他的驅(qū)動裝置，例如也屬周知的線性馬達(dá)。
圖2A與2B是簡化了的圖，表明了在NCT測量過程中，略去了動態(tài)效應(yīng)時，在第一加積夷平瞬間(圖2A)與第二加積夷平瞬間(圖2B)作用到角膜C上的力。在這兩個圖中，F(xiàn)1表示入射流體脈沖指向內(nèi)部的力，F(xiàn)2表示彎曲角膜組織本身時所需的力，而F3則表示源于眼內(nèi)壓而指向外方的力即待測的量。在第一加積夷平下，力F2與F3一致地作用，反抗由流體脈沖所施加的力F1F1,in=F2+F3(in指進(jìn)入)但在第二加積夷平作用下，力F2與流體脈沖F1的力在一起反抗眼內(nèi)壓所施加的力F3F1,out=F2+F3(out指外出)因此，此系統(tǒng)可以表示為下述關(guān)系F3=F1,IN+F1,OUT2]]>在以上的方程中可以看到，力F2由于角膜厚度業(yè)已“排除掉”，致使F3是由F1,in與F1,out表示。由于F1,in與F1,out直接關(guān)系到可觀察的量，即泵的送氣壓力，而IOP又直接與F3相關(guān)，利用下述的第一與第二加積夷平態(tài)，所尋求的真實(shí)IOP便可測量出而不受角膜厚度的影響。這種方法由于在測量IOP中考慮到了第二加積夷平態(tài)，是不同于先有各先有技術(shù)的方法的。
現(xiàn)在只注意圖1、3與4來說明本發(fā)明的最佳眼壓測量方法。在上述的角膜變形過程中，NCT的光電子系統(tǒng)監(jiān)控角膜的形狀而提供加積夷平信號。更具體地說，正如本項(xiàng)技術(shù)中所周知的，將紅外放射器設(shè)于此儀器的中心準(zhǔn)直軸線的一側(cè)，將一束斜入射的光導(dǎo)引到角膜上，而把光敏探測器設(shè)在此準(zhǔn)直軸線與該發(fā)射器對稱地相對的另一側(cè)與接收角膜的反射光。當(dāng)角膜是凸或凹時，此斜入射光在從弧形的角膜表面上反射時便呈扇形展開，絕大部分的反射光到達(dá)不了探測器，但當(dāng)角膜趨近加積夷平態(tài)，此斜入射光便以相干方式從平的角膜表面反射向探測器。因此，探測器便產(chǎn)生一指明此加積夷平作用的峰值信號。圖3示明了隨時間變化的真實(shí)加積夷平信號，以第一峰值表明第一加壓夷平時間t1，以第二峰值表明第二加壓夷平時間t2。根據(jù)圖1，加積夷平信號信息輸入處理裝置中用于確定第一與第二加積夷平時間t1與t2。在先有技術(shù)的方法中，只寄存有第一加積夷平時間。此外，在角膜變形過程中，也可把與泵機(jī)構(gòu)相關(guān)的送氣壓力作為時間函數(shù)測量來提供送氣壓力信號。送氣壓力可以直接由小型壓力傳感器測量，或?qū)τ诎匆阎俾蔬f增的壓力斜坡函數(shù)通過使壓力與時間相關(guān)聯(lián)來間接地進(jìn)行這種測量，這兩種方法都是非接觸式眼壓測量技術(shù)中周知的。圖3示明疊加到加積夷平信號上的實(shí)際送氣壓力信號。這一送氣壓力信號通常近似高斯分布。此送氣壓力信號，與加積夷平信號相同，輸入到處理裝置中，這樣就能在第一加積夷平時間測定第一加積夷平壓力PP1和在第二加積夷平時間測定第二加積夷平壓力PP2。
根據(jù)上述實(shí)施例的方法，這兩個送氣壓力PP1與PP2都輸入到作為臨床裝置中儀器校準(zhǔn)結(jié)果而存儲于此儀器中的各相應(yīng)回歸方程之中。圖4例示了用來對于結(jié)合有本發(fā)明方法的非接觸式眼壓測量方法，列出兩個相應(yīng)的線性回歸方程的臨床校準(zhǔn)測量結(jié)果所標(biāo)繪出的圖象。在此臨床試驗(yàn)中所研究的各個眼由GAT與NCT儀器進(jìn)行了測量。菱形的數(shù)據(jù)點(diǎn)代表NCT(y軸)對應(yīng)于以mmHg為單位的GAT測量結(jié)果(x軸)所測的第一送氣壓力PP1，而方形數(shù)據(jù)點(diǎn)同樣代表NCT對應(yīng)于相應(yīng)GAT測量結(jié)果所測的第二送氣壓力PP2。這兩組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合到各相應(yīng)的回歸方程，例如由最小二乘算法確定的線性回歸方程，同時將這種回歸方程存于儀器的存儲器中。應(yīng)該指出，雖然在此是結(jié)合圖4所示的線性回歸方程，但是同樣可以推導(dǎo)出非線性回歸方程，這樣的內(nèi)容也應(yīng)包括在本發(fā)明的方法之內(nèi)。
在依據(jù)所述實(shí)施例對患者所作的實(shí)際測量中，第一送氣壓力PP1用第一回歸方程變換為第一眼內(nèi)壓值IOP1，第二送氣壓力PP2用第二回歸方程變換為第二眼內(nèi)壓值IOP2。此第一與第二IOP值如圖2A與2B所討論的加以平均，以消除角膜厚度效應(yīng)。此平均步驟產(chǎn)生了最終報告值IOPf。
作為上述方法之外的一種方法是，可將第一與第二送氣壓力PP1與PP2平均化來產(chǎn)生PPAVG(AVG指平均)，這一平均值可以輸入對儀器進(jìn)行臨床校準(zhǔn)而確定的單一回歸方程中來產(chǎn)生最終報告值IOPf。這種方法由圖5示意地表明，與前述的校準(zhǔn)方法不同，在此是將第一與第二NCT送氣壓力PP1與PP2分別相對于相應(yīng)的GAT測量結(jié)果標(biāo)繪以確定兩個相關(guān)的回歸方程，在此另一種方法下進(jìn)行的校準(zhǔn)涉及到NCT送氣壓力PP1與PP2取平均并將此平均值相對相應(yīng)的GAT測量結(jié)果標(biāo)繪。這組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合到單一的回歸方程，例如由最小二乘算法所確定的線性回歸方程，而此單一的線性回歸方程則存于儀器的存儲器中。
權(quán)利要求
1．一種測量眼睛的眼內(nèi)壓的方法，此方法包括下述步驟(A)將流體脈沖導(dǎo)引到角膜上使此角膜經(jīng)過從凸態(tài)到第一加積夷平態(tài)而至凹態(tài)，然后反過來經(jīng)第二加積夷平態(tài)至凸態(tài)的可逆變形；(B)監(jiān)控上述角膜變形，以之為時間函數(shù)，產(chǎn)生指明上述第一加積夷平態(tài)的時間和第二加積夷平態(tài)的時間的信號；(C)測量對應(yīng)于所述第一加積夷平態(tài)時間的第一送氣壓力和對應(yīng)于所述第二加積夷平態(tài)時間的第二送氣壓力；(D)將此第一與第二送氣壓力輸入各相應(yīng)的第一與第二回歸方程，提供各相應(yīng)的第一與第二眼內(nèi)壓值；(E)根據(jù)上述第一與第二眼內(nèi)壓值計算出最終的眼內(nèi)壓值。
2．如權(quán)利要求1所述的測量眼內(nèi)壓的方法，其中所述最終的眼內(nèi)壓值是通過將上述第一與第二眼內(nèi)壓值取平均而計算出的。
3．一種測量眼睛的眼內(nèi)壓的方法，此方法包括下述步驟(A)將流體脈沖導(dǎo)引到角膜上使此角膜經(jīng)過從凸態(tài)到第一加積夷平態(tài)而至凹態(tài)，然后反過來經(jīng)第二加積夷平態(tài)至凸態(tài)的可逆變形；(B)獲取與所述流體脈沖在第一加積夷平態(tài)的時間和在第二加積夷平態(tài)的時間有關(guān)的壓力數(shù)據(jù)；(C)根據(jù)以上獲取到的壓力數(shù)據(jù)來計算最終的眼內(nèi)壓值。
4．一種測量眼睛的眼內(nèi)壓的方法，此方法包括下述步驟(A)將流體脈沖導(dǎo)引到角膜上使此角膜經(jīng)過從凸態(tài)到第一加積夷平態(tài)而至凹態(tài)，然后反過來經(jīng)第二加積夷平態(tài)至凸態(tài)的可逆變形；(B)監(jiān)控上述角膜變形，以之為時間函數(shù)，產(chǎn)生指明上述第一加積夷平態(tài)的時間和第二加積夷平態(tài)的時間的信號；(C)測量對應(yīng)于所述第一加積夷平態(tài)時間的第一送氣壓力和對應(yīng)于所述第二加積夷平態(tài)時間的第二送氣壓力；(D)將此第一送氣壓力與第二送氣壓力平均，提供平均送氣壓力；(E)將此平均送氣壓力輸入相應(yīng)的回歸方程中，計算出最終的眼內(nèi)壓值。
全文摘要
在由流體脈沖感生角膜變形過程中,處理與向內(nèi)的第一加積夷平態(tài)和向外的第二加積夷平態(tài)有關(guān)的觀察結(jié)果,以提供基本上不存在源于角膜厚度效應(yīng)的誤差的最終報告的眼內(nèi)壓值。
文檔編號A61B3/16GK1318343SQ0111713
公開日2001年10月24日 申請日期2001年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月20日
發(fā)明者D·A·盧斯 申請人:萊卡微系統(tǒng)公司