本發(fā)明涉及角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置，更具體地涉及用于角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的光源。

背景技術(shù)：

本發(fā)明是一種角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的光源，專利CN103156572的部分內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

散光是一種常見(jiàn)的人眼屈光不正現(xiàn)象，指眼球在不同經(jīng)線上屈光力不一致，或同一經(jīng)線的屈光度不等，以致進(jìn)入眼內(nèi)的平行光線不能在視網(wǎng)膜上形成焦點(diǎn)，而形成焦線的現(xiàn)象。散光在臨床上分為規(guī)則散光和不規(guī)則散光兩種。屈光力差別最大的兩條經(jīng)線為主徑線，兩條主經(jīng)線相互垂直，為規(guī)則散光；各子午線的散光彎曲度不一致，為不規(guī)則散光。其中規(guī)則散光可通過(guò)Toric人工晶狀體矯正。

Toric人工晶狀體植入手術(shù)在術(shù)前需要利用角膜曲率計(jì)或角膜地形圖儀對(duì)角膜散光大小和軸向進(jìn)行精確測(cè)量，并利用網(wǎng)上計(jì)算軟件先行計(jì)算所植入的人工晶狀體軸位、切口位置。為了達(dá)到矯正術(shù)前角膜散光的效果，需要術(shù)中對(duì)Toric IOL散光軸標(biāo)記線和角膜屈光力最強(qiáng)的子午線重合。CN103156572發(fā)明的角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置可以在手術(shù)過(guò)程中實(shí)時(shí)地檢測(cè)患者角膜散光軸向，極大地方便了手術(shù)操作。

角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置包括手術(shù)顯微鏡、攝像裝置、圖像處理裝置及顯示裝置，攝像裝置的輸出與圖像處理裝置連接，圖像處理裝置的輸出與顯示裝置連接，手術(shù)顯微鏡鏡頭上同軸設(shè)有圓環(huán)狀燈體，該燈體可拆卸的安裝在手術(shù)顯微鏡鏡頭。

其基于的原理是橢圓擬合，采用一個(gè)圓環(huán)狀光源，通過(guò)對(duì)圓環(huán)狀光源在角膜上的反射影像進(jìn)行橢圓擬合，標(biāo)示出橢圓的長(zhǎng)軸方向，從而標(biāo)示出角膜散光軸向。

其具體工作步驟是：燈體的光線在人眼中反射，攝像裝置對(duì)從手術(shù)顯微鏡中觀察到的反射影像進(jìn)行拍攝，并將影像輸送至圖像處理裝置中，圖像處理裝置中設(shè)有對(duì)影像進(jìn)行橢圓擬合的單元，橢圓擬合單元獲取反射像上的點(diǎn)集數(shù)據(jù)、擬合出橢圓并標(biāo)示軸向，圖像處理裝置將根據(jù)橢圓軸向及術(shù)源性散光標(biāo)出手術(shù)切口位置和晶體放置位置輸送至顯示裝置顯示，醫(yī)生采取手動(dòng)的方式將顯示的結(jié)果標(biāo)記在患者角膜上，然后進(jìn)行手術(shù)操作；或者通過(guò)直接觀察顯示裝置上的位置標(biāo)示進(jìn)行操作。

其中，燈體投射到角膜平面，反射形成一個(gè)橢圓這一環(huán)節(jié)極為重要。橢圓的情況，包括形狀、大小、位置、精確性將直接決定后續(xù)擬合所獲得的散光軸向結(jié)果的正確性和精確性。而所獲橢圓的情況取決于燈體形狀、燈體與角膜相對(duì)位置。

如前所述，Toric人工晶狀體植入手術(shù)只針對(duì)規(guī)則散光病人，然而即便是規(guī)則散光患者，也不代表角膜在各個(gè)區(qū)域都是規(guī)則散光，散光的大小和軸位與檢測(cè)時(shí)的測(cè)量孔徑有關(guān)，會(huì)隨著測(cè)量孔徑的變化而變化。臨床上通過(guò)角膜曲率計(jì)或是角膜地形圖儀對(duì)角膜散光進(jìn)行檢測(cè)。在角膜散光大小和軸向測(cè)量中，醫(yī)生更建議的是采用角膜曲率計(jì)進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，可以獲得更高的可重復(fù)性和測(cè)量精度。角膜曲率計(jì)的有效測(cè)量范圍大約在中心4mm以內(nèi)，這也是Toric人工晶狀體發(fā)揮作用的最有效的光學(xué)區(qū)。

在角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置中，如果裝置的光源直徑過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致擬合所需的投射像的尺寸超出角膜曲率計(jì)的檢測(cè)范圍，則所擬合的散光軸向極有可能與角膜曲率計(jì)測(cè)量的結(jié)果不同，影響檢測(cè)和軸向標(biāo)示準(zhǔn)確性。并且裝置占用空間太大容易影響手術(shù)操作。

同時(shí)，如果裝置的光源直徑過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致圖像采集系統(tǒng)所獲得的擬合橢圓的長(zhǎng)軸尺寸過(guò)小。擬合橢圓的長(zhǎng)軸尺寸過(guò)小帶來(lái)的問(wèn)題包括：（1）橢圓與術(shù)前檢查孔徑不同引起軸位標(biāo)示準(zhǔn)確性的問(wèn)題；（2）術(shù)中橢圓極易受到患者動(dòng)作、環(huán)境的影響而導(dǎo)致橢圓中心移位，引起大幅度的軸向標(biāo)示誤差，以及術(shù)中軸向標(biāo)記抖動(dòng)，并且，這種過(guò)小尺寸的橢圓中心移位極難被施術(shù)者辨識(shí)而加以排除；（3）橢圓光斑尺寸過(guò)小，容易與其它位置的雜散光斑相互混淆，比如術(shù)中角膜、鞏膜甚至眼眶上的雜散光斑的干擾，而導(dǎo)致擬合橢圓尋找困難，影響手術(shù)效率。

綜上所述，角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的光源直徑不宜過(guò)大或過(guò)小，其在角膜表面投射的擬合橢圓大小應(yīng)與術(shù)前檢查時(shí)采用的檢測(cè)孔徑基本一致，且易于辨識(shí)。

現(xiàn)有角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的缺點(diǎn)在于，沒(méi)有考慮到投射影像的尺寸對(duì)散光實(shí)時(shí)定位準(zhǔn)確性的影響。如專利CN103156572附圖3中所示，裝置在人眼角膜投射像的橢圓長(zhǎng)軸尺寸僅為1.63mm~1.78mm（根據(jù)人眼角膜直徑范圍約10.5~11.5mm推算）。該裝置的光源尺寸過(guò)小，導(dǎo)致其在角膜上的投射像的橢圓長(zhǎng)軸尺寸過(guò)小，進(jìn)而引起散光軸位判斷與術(shù)前標(biāo)記不一致，或是術(shù)中標(biāo)記劇烈抖動(dòng)，或是大幅度的軸向標(biāo)示誤差等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的光源，所述光源為圓環(huán)形，具有適中的直徑，在實(shí)際手術(shù)操作環(huán)境下，光源經(jīng)角膜投射后，獲得與術(shù)前角膜曲率半徑測(cè)量時(shí)采用的孔徑基本一致的投射像大小，保證擬合所得角膜散光軸位精確，軸向定位與術(shù)前角膜散光檢測(cè)結(jié)果一致，減小定位誤差，并降低術(shù)中軸位擾動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的光源，所述光源用于在角膜上投射影像進(jìn)行橢圓擬合來(lái)確定角膜散光軸位置，其特征在于，所述光源包括同心的一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體，在實(shí)際手術(shù)操作環(huán)境下，所述光源的一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體中的至少一個(gè)的發(fā)射光經(jīng)角膜投射后，獲得與術(shù)前角膜曲率半徑測(cè)量時(shí)采用的孔徑基本一致的投射像大小。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體中的至少一個(gè)在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸在1.8~3.5mm之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體中的至少一個(gè)在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸在2.0~3.0mm之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體中的至少一個(gè)在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸在2.2~2.8mm之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的直徑均在65~215mm之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的直徑均在70~160mm之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的直徑均在80~140mm之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，能夠通過(guò)機(jī)械或電動(dòng)的方式控制所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的亮或滅。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體處于不同的高度水平。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的發(fā)射光直接照射到角膜上。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的發(fā)射光經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后照射到角膜上。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的發(fā)射光是單色光。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的發(fā)射光是白光。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述光源還包括可調(diào)光學(xué)裝置，所述可調(diào)光學(xué)裝置構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體在人眼角膜的投射像的大小。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的發(fā)射光的方向是可調(diào)的，以便調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體在人眼角膜的投射像的大小。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述光源還包括設(shè)置在所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體外圍的環(huán)形反射鏡，用于改變所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體的入射角度和方向。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的燈體的示意圖；

圖3是光源、角膜以及光源在角膜上的投射像的數(shù)學(xué)和光學(xué)關(guān)系的示意圖；

圖4a和4b示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；

圖5a和5b示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；

圖6a和6b示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；

圖7a和7b示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；并且

圖8a和8b示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有的角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置包括燈體，并通過(guò)對(duì)該燈體在角膜上的反射影像進(jìn)行橢圓擬合，標(biāo)出橢圓的長(zhǎng)軸向方向，從而標(biāo)示出角膜散光軸向。如圖1所示，現(xiàn)有的角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置包括手術(shù)顯微鏡1、攝像裝置2、圖像處理裝置3、顯示裝置4以及燈體5。攝像裝置2對(duì)通過(guò)手術(shù)顯微鏡1觀察到的影像進(jìn)行攝像，該攝像裝置2的輸出與圖像處理裝置3連接，以便將所攝影像輸出到圖像處理裝置3中。燈體5設(shè)置在手術(shù)顯微鏡1的鏡頭上。如圖2所示，燈體5包括環(huán)形燈座501和電源電路503，該環(huán)形燈座501上設(shè)有圓環(huán)形的光源502。環(huán)形燈座501和手術(shù)顯微鏡1的鏡頭的軸線重合。燈體5采用可拆卸地方式安裝在手術(shù)顯微鏡1的鏡頭上。

攝像裝置2對(duì)從手術(shù)顯微鏡1中觀察到的影像進(jìn)行攝像，并將影像輸送至圖像處理裝置3中，圖像處理裝置3中設(shè)有對(duì)圓環(huán)形光源502在角膜上反射影像進(jìn)行橢圓擬合的單元，圖像處理裝置3對(duì)輸入的影像進(jìn)行處理后標(biāo)出所擬合的橢圓的長(zhǎng)軸方向并輸送至顯示裝置4進(jìn)行顯示。橢圓擬合單元可以通過(guò)內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)，具體可以采用C++語(yǔ)言編寫，在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。軟件通過(guò)攝像裝置2獲取手術(shù)視頻原圖后，首先通過(guò)一定的閾值將圖像二值化，再利用Opencv自帶尋找輪廓函數(shù)，通過(guò)條件控制篩選出圓環(huán)形光源的反射像，并將反射像上的點(diǎn)集存入一個(gè)數(shù)組，將獲取到的邊緣點(diǎn)數(shù)據(jù)，用最小二乘法便可擬合出橢圓，在橢圓的長(zhǎng)軸向方向畫出一條線，即為角膜散光軸向，并標(biāo)示手術(shù)切口位置和人工晶狀體植入位置，并將結(jié)果顯示在顯示裝置4如液晶顯示屏上。

其中燈體光源100的尺寸、光源100與角膜200的間距H、角膜200的曲率半徑（或K值）、投射像300的尺寸之間存在數(shù)學(xué)和光學(xué)關(guān)系，如圖3所示。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的圓環(huán)形光源處于實(shí)際的臨床狀態(tài)，人眼角膜曲率半徑約在6.8~8.6mm之間，光源與角膜的間距約在100~400mm之間，優(yōu)選地約在100~300mm之間。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，光源100可以包括一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101，該圓環(huán)形發(fā)光體101可以例如由排列成圓環(huán)的多個(gè)LED組成，如圖4a和圖4b所示。在實(shí)際手術(shù)操作環(huán)境下，光源100的一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101中的至少一個(gè)的發(fā)射光經(jīng)角膜投射后，能夠獲得與術(shù)前角膜曲率半徑測(cè)量時(shí)采用的孔徑基本一致的投射像大小，也就是說(shuō)，至少一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101在角膜上的投射像（即角膜反射像，其形狀為圓形或橢圓形）的直徑（當(dāng)投射像為圓形時(shí)）或橢圓長(zhǎng)軸尺寸（當(dāng)投射像為橢圓形時(shí)）與術(shù)前角膜曲率半徑測(cè)量時(shí)采用的孔徑基本一致。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸為1.8~3.5mm；優(yōu)選為2.0~3.0mm；更優(yōu)選為2.0~2.8mm。對(duì)應(yīng)地，角膜散光實(shí)時(shí)定位裝置的光源100的直徑為65~215mm；優(yōu)選為70~160mm；更優(yōu)選為80~140mm。表1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖5a和圖5b所示，光源100可以包括多于一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101，例如兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)。這些圓環(huán)形發(fā)光體101是同心的并且具有不同的直徑，每個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101可以例如由排列成圓環(huán)的多個(gè)LED組成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，能夠通過(guò)機(jī)械或電動(dòng)的方式（例如旋鈕、開關(guān)、軟件等方式）控制不同的圓環(huán)形發(fā)光體101的亮或滅，供不同手術(shù)環(huán)境選擇，以獲得更好的手術(shù)效果。在操作中，可以首先使一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體發(fā)光，然后觀察該圓環(huán)形發(fā)光體在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸是否處于合適的范圍。如果該圓環(huán)形發(fā)光體在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸處于合適的范圍，則繼續(xù)進(jìn)行手術(shù)的后續(xù)步驟。如果該圓環(huán)形發(fā)光體在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸未處于合適的范圍，則關(guān)閉該圓環(huán)形發(fā)光體并且使另一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體發(fā)光，直到某一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體在角膜上的投射像的直徑或橢圓長(zhǎng)軸尺寸處于合適的范圍為止。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在光源100包括多于一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101的情況下，這些圓環(huán)形發(fā)光體101的高度可以是相同的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在光源100包括多于一個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101的情況下，這些圓環(huán)形發(fā)光體101的高度可以是不同的，如圖6a和圖6b所示。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在燈座上設(shè)有亮度調(diào)節(jié)單元，采用3V、300mA可調(diào)節(jié)直流電源作為工作電源，通過(guò)LED專用恒流可調(diào)光電路調(diào)節(jié)光源亮度。

在一些實(shí)施例中，在光源100的附近可以增加可調(diào)光學(xué)裝置，如反射鏡、透鏡或鏡組等，可以通過(guò)該可調(diào)光學(xué)裝置來(lái)調(diào)節(jié)光源100在人眼角膜投射像的大小。如圖7a和圖7b所示的一個(gè)實(shí)施例，在光源100的外圍安裝一圈具有預(yù)定斜度的反射鏡102，光源通過(guò)反射鏡102反射后，形成一個(gè)與原先光源不同大小的光圈，成像于角膜平面。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源100的一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101本身的發(fā)光方向是可調(diào)的，以便調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101在人眼角膜的投射像的大小。如圖8a和圖8b所示，一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101可以由一圈或多圈可以調(diào)節(jié)發(fā)光方向的光點(diǎn)陣組成，其發(fā)光方向可以通過(guò)機(jī)械、電子等裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101的外圍安裝環(huán)形反射鏡102，改變一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101的入射角度和方向，可以使一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101經(jīng)反射鏡102反射后的反射光形成不同尺寸的光圈，投射到角膜表面。在一個(gè)實(shí)施例中，反射鏡102可以與一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)形發(fā)光體101所在的平面垂直。

在一些實(shí)施例中，光源100的發(fā)射光可以直接照射到角膜上。

在另一些實(shí)施例中，光源100的發(fā)射光可以經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后照射到角膜上。該光學(xué)系統(tǒng)可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何光學(xué)元件。

在一些實(shí)施例中，光源100的發(fā)射光可以是單色光，也可以是白光。在一些實(shí)施例中，光源100可以由同一種波長(zhǎng)的LED組成，也可以由不同波長(zhǎng)的LED組成。

盡管已經(jīng)參照（一個(gè)或多個(gè)）示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，本發(fā)明不限于本文所描述的確切結(jié)構(gòu)和組成部分，而且在不偏離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，從前面的描述可明白各種修改、變化和變形。本發(fā)明不受步驟的所示排序的限制，因?yàn)橐恍┎襟E可以按照不同的順序和/或與其它步驟同時(shí)進(jìn)行。因此，本發(fā)明不限于所公開的（一個(gè)或多個(gè)）具體實(shí)施例，而是將會(huì)包括落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。