基于低相干光干涉的视轴参数测量系统研制

发布时间：2020-03-31 12:30

【摘要】：眼睛,是人体的重要视觉器官,通过它我们可以感知外界事物。和其他器官一样,眼睛也会出现一些异常,这些异常通常会或多或少地影响我们的生活质量。白内障,一种常见的致盲性眼科疾病之一;患者在患病初期,看东西会有些模糊,患病后期因晶状体的逐渐浑浊而更加模糊,直至失明。目前尚无彻底根治白内障的药物,唯一的有效方法是通过手术摘除混浊的晶状体并植入人工晶状体;这类手术要求术前对患者的视轴相关参数进行准确测量,患者才能在术后获得较为理想的屈光效果。不仅仅是白内障,视轴相关参数还与其他疾病的诊断和治疗有着密切关系。因此,视轴参数的准确有效的测量,无论对于相关疾病的诊断还是治疗,都有着极其重要的价值。针对检测视轴参数的测量,我们系统采用的主要原理为频域低相干光干涉(LCI,low coherence interferometry)。LCI,一种精准的光电检测技术,具有非接触、高速、高灵敏度等诸多优点。时域LCI,是早期出现的低相干光干涉技术;和其他检测技术相比,时域LCI优势明显,但是和后期涌现的频域LCI技术相比,时域LCI亦有诸多不足。首先,时域LCI,由于自身独特的检测方法,导致其灵敏度不是很高,比如在弱光条件下,应用该方法甚至无法检出有效信号;其次,用时域低相干光技术进行检测时,需要参考臂的来回移动以检测样品中的不同深度处的干涉信号,以至于时域方法的检测速度不是很高,这一点很不适于人眼视轴参数的在体检测。频域LCI技术,无论从检测技术的优势还是从检测方法的便捷性上讲,都很适合于视轴参数的检测。在实验室条件下,搭建了一套基于频域低相干光干涉的视轴参数测量系统,与现有方相比,该系统的主要创新点在于:(1)针对视轴检测装置检出率低的问题,系统采用探测光聚焦的方式检测眼内各位置,确保干涉信号的强度,进而保证系统检出率;(2)针对频域方法无法区分干涉信号的正负频域的问题,采用了“二次测量法”,确保了视轴参数检测结果的可靠性;(3)针对频域方法无法检测范围有限的这一问题,系统设置四个参考臂,分别对应不同眼内位置的探测臂,实现了从角膜到视网膜的人眼全范围检测。结合已经搭建好的系统,进行了多次试验,包括对玻璃片样品厚度的测量,以及真实人眼相关视轴参数的检测。检测结果与各自真实值差别不大,验证了该视轴参数测量系统的良好性能,表征该系统在眼科实际应用中有着很好的开发潜力和应用前景。
【图文】：

波形,超声仪,回波测距,超声波

基于回波测距法１２５１，如阁】．１所小。用超声波（８？２０ＭＨｚ）经超声探头进入时，一部分超声波就会原路反射回去被理后，最终显示为波形与电脑屏幕上。声波在人眼不同结构中的传播速度［２６１，＾逦Ｌ＝ｖ＊（Ｔ２－Ｔｌ）／２逦：ｔｉ邋ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ逡逑Ｏ图】．１回波测距法原理逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｃｈｏ邋ｒａｎｇｉｎｇ逡逑

实物,光学检测,光学方法,视轴

逡逑基于光学方法的视轴参数检测仪器，常见的有德国蔡司公司的ＩＯＬＭａｓｔｅｒ［２７］（如图逡逑１．３所示）以及瑞士邋Ｈａａｇ－Ｓｔｒｅｉｔ公司的ＬＥＮＳＴＡＲ［２８］（如图１．４所示），日本的Ｔｏｍｅｙ［２９］逡逑（如图１．５所示）等。与传统的声学检测方法相比，基于光学方法的检测技术具有非接逡逑触、高分辨率和高检测速度等诸多优点。ＬＥＮＳＴＡＲ、ＩＯＬＭａｓｔｅｒ和Ｔｏｍｅｙ从光学检测逡逑原理上来说，都是采用低相干光干涉的原理；与传统的声学测量方法相比，光学检测方逡逑法的主要优势在于非接触检测，可以有效避免因医生操作失误导致对角膜表层造成的伤逡逑害，进而有效地提高被测试者在检测过程中的满意度以及舒适度。逡逑１９９９邋年，德国卡尔蔡公司（Ｃａｒｌ邋Ｚｅｉｓｓ邋ＭｅｄｉｔｅｃＡＧ，Ｇｅｒｍａｎｙ）开发的邋ＩＯＬＭａｓｔｅｒ，，逡逑是第一款采用部分相干光干涉方法检测视轴参数的商用仪器；从出现至今，ＩＯＬ邋Ｍａｓｔｅｒ逡逑广泛应用于眼科临床诊断。ＩＯＬＭａｓｔｅｒ采用光学方法检测视轴长度；对于角膜弧度及角逡逑膜直径等，采用图像处理的技术进行检测；对于前房深度，ＩＯＬＭａｓｔｅｒ是用裂隙灯方法逡逑测得的
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH786

【参考文献】