一种测量眼轴光程值的oct系统及方法[0002]眼轴长是判断人眼屈光不正根源，区别真性近视与假性近视，测算白内障手术后人工晶体参数的重要指标。现有市面上的眼轴长测量装置有A超测量法和光学测量法。A超测量法采用超声测距原理，需要探头直接接触人眼，且超声的分辨率较低、测量不够精确。光学测量法基于双波长的光相干原理，实现较为复杂，设备价格高昂。[0003]光学相干层析成像(OCT, Optical Coherence Tomography)是一种新兴的光学成像技术，相对于传统的临床成像手段来说，具有分辨率高、成像速度、无辐射损伤、价格适中、结构紧凑等优点，是基础医学研究和临床诊断应用的重要潜在工具。当前，在多种使用光学仪器的眼科设备中，用于眼科检查和治疗的OCT装置已经成为眼科疾病诊断不可或缺的眼科设备。[0004]专利文献200710020707.9公开了一种利用OCT测量眼轴长的测量方法。该方法虽然可以实现人眼和各种动物活体的眼轴长度的测量，但是该方法存在以下两个缺点:1.采用步进电机的移动探头，来实现光程的调节，从而实现角膜和眼底的成像。而电机发生前后移动需要一定的时间，无法实现前后节快速切换并实时成像，加上被测对象的眼睛会抖动，使得测量眼轴长度不准确，误差较大；2.由于角膜及眼底结构不同，采用同一个探头无法在这两个位置都聚焦，导致成像质量差，这是这个方法无法避免的缺陷。[0005]传统眼底OCT系统，无法测量眼轴长，被测人眼前后位置无法完全确定，而人眼轴长又不同，因而无法单纯通过调节眼底OCT成像系统的参考臂或者样品臂长度，来测得人眼轴长。
[0006]本发明提供一种测量眼轴光程值的OCT系统及方法，其目的在于解决现有技术中因为人眼轴长不同，若单纯通过调节眼底OCT成像系统的参考臂或者样品臂长度，测得的人眼轴长将不准确的这一缺陷。[0007]本发明的技术方案是这样的:
[0008]一种测量眼轴光程值的OCT系统，包括OCT系统光源、光纤耦合器、探测系统、控制系统、样品臂组件和参考臂组件；所述OCT系统光源经光纤耦合器分别向样品臂组件和参考臂组件提供入射光，其中经过所述样品臂组件的光入射至人眼眼底并散射，散射回来的光经过样品臂组件后与从参考臂组件反射回来的光在所述耦合器中发生干涉并产生干涉光，所述干涉光被探测系统探测到，经控制系统处理后，得到人眼的OCT断层成像；所述样品臂组件包括接目物镜；
[0009]所述样品臂组件还包括角膜前后位置对准组件和外眼摄像组件；[0010]所述外眼摄像组件用于监测待测人眼的虹膜像，操作人员根据所述虹膜像控制样品臂组件，将角膜顶点调整到OCT系统的主光轴上；
[0011]所述控制系统用于判断角膜顶点到所述接目物镜的距离，通过控制样品臂组件的前后调节，将角膜顶点和接目物镜的距离调整至系统工作距离；
[0012]所述样品臂组件或者参考臂组件用于调节系统的光程，使得不同人眼的眼底与系统参考臂反射镜光程匹配，实现眼底的OCT成像；根据公式 [0013]LEye = LRDKltoEc+S+hRetinal,测得人眼轴光程值 LEye ；
[0014]其中，LRDKltoEc表示所述调光程组件处于复位位置时，OCT系统扫描成像的图像的顶端所对应的空间位置与处于工作距离的角膜顶点间的距离；S为所述调光程组件的移动距离；hRetinal为被测者的视网膜OCT图像顶端所对应的空间位置到视网膜黄斑中心凹的光程，该值由眼后节OCT图像中获得。
[0015]进一步地，所述将角膜顶点调整到OCT系统的主光轴上是通过让人的瞳孔中心和所述OCT系统的主光轴重合来实现。
[0016]进一步地:所述角膜前后位置对准组件包括:对准光源、聚光透镜、针孔板、出光透镜、接收透镜和对准光路探测器；所述对准光源依次经聚光透镜、针孔板和出光透镜入射至人眼角膜，经人眼角膜反射后再经所述接收透镜进入所述对准光路探测器。
[0017]进一步地:所述角膜前后位置对准光路还包括设置在所述聚光透镜和所述出光透镜之间用于限制所述对准光源成像范围的出光光阑。
[0018]进一步地:在所述接收透镜入射端的光路上还设置有滤光镜，所述滤光镜用于过滤除所述对准光源出射的光以外的杂散光。
[0019]进一步地:所述对准光路探测器至少为位置传感器、面阵探测阵列或者线阵探测阵列的一种。
[0020]进一步地:所述调光程组件为驱动装置带动共同移动的样品臂光路调焦透镜及样品臂光纤头。
[0021]进一步地:所述调光程组件的移动距离S通过电机移动步长计算测量得到，或者通过磁栅尺、光栅尺和容栅尺中的一种辅助测量得到。
[0022]进一步地:所述驱动装置为直线电机、步进电机或者音圈电机。
[0023]本发明还公布了一种测量眼轴光程值方法，包括如下步骤:
[0024]检测者利用外眼摄像组件，将被测者的角膜顶点调到系统光路的主光轴上；
[0025]检测者通过角膜前后位置对准模块的对准光路探测器接收到的信号，判断角膜顶点和接目物镜的距离，将角膜顶点调节至系统设定的位置；所述位置使角膜顶点与接目物镜的距离满足系统工作距离Lwork ；
[0026]根据公式LEye = LRDKltoEc+S+hRetinal,测得人眼轴长光程值LEye ；
[0027]其中，LRDKltoEc表示调光程组件处于复位位置时，OCT系统扫描成像的图像的顶端所对应的空间位置与处于工作距离的角膜顶点间的距离，该值由系统设置；S为调光程组件的移动距离；hRetinal为被测者的视网膜OCT图像顶端所对应的空间位置到视网膜黄斑中心凹的光程，该值由眼后节OCT图像中获得。
[0028]进一步地:所述检测者利用外眼摄像组件，将被测者的角膜顶点调到系统光路的主光轴上的具体步骤是:[0029]将被测者的眼固视；
[0030]检测者通过操作杆控制样品臂组件移动，使被检眼的虹膜进入摄像装置，并且让虹膜像呈现在计算机的显示屏中，通过将瞳孔中心移至虹膜像中央的表征系统光路主光轴的位置虚拟光标，将角膜顶点调到系统光路的主光轴。
[0031]本发明的有益的技术效果:角膜前后位置对准组件接受角膜信号，操作人员利用外眼摄像组件，根据角膜前后位置对准组件接收到的角膜信号将角膜顶点调整到OCT系统的主光轴上，控制系统判断角膜到所述接目物镜的距离，通过调节样品臂组件，将角膜顶点和接目物镜的距离调整至满足OCT系统工作的位置。根据公式LEye =LRDKltoEc+S+hRetinal，测得人眼轴长光程值；该系统实现了不同人眼轴长光程值的精确测量；在测眼轴长的过程中，无需让系统的参考臂或者样品臂组件分别与人眼前后节匹配，提高测量速度及准确性；可以针对不同视力的人眼进行屈光补偿，实现不同屈光人眼的清晰眼底OCT成像；实现人眼注视光路，且注视点能左右移动，以满足左右眼注视及测黄斑或视神经、房角等的不同部位测量的需要。
[0032]说明书附图
[0033]图1为本发明的总光路图；
[0034]图2为本发明的主光路图；
[0035]图3为角膜前后位置对准组件的一个实施例；
[0036]图4为角膜前后位置对准组件的另一个实施例；
[0037]图5为眼轴长测量原理说明；
[0038]图6为眼轴长度的计算推导示意图；
[0039]图7为外眼摄像组件400的光路图；
[0040]图中，各零件名称和序号分别为:
[0041]E、人眼
[0042]Ec、角膜顶点
[0043]101、OCT 系统光源
[0044]102、光纤耦合器
[0045]103、偏振控制器
[0046]1050、参考臂组件
[0047]104、参考臂光路透镜
[0048]105、参考臂反射镜
[0049]106、探测系统
[0050]107、控制系统
[0051]108、样品臂光路调焦透镜
[0052]1080、调光程组件
[0053]109、X方向光路扫描装置
[0054]110、Y方向光路扫描装置
[0055]200、眼后节成像组件
[0056]201、注视光路二向色镜
[0057]202、屈光度调节镜[0058]203、前置二向色镜
[0059]204、接目物镜
[0060]301、对准光源
[0061]302、聚光透镜
[0062]303、出光光阑
[0063]304、针孔板
[0064]305、出光透镜
[0065]306、滤光镜
[0066]307、接收透镜
[0067]308、对准光路探测器
[0068]400、外眼摄 像组件
[0069]401a, 401b:照明光源
[0070]402、虹膜成像光路透镜
[0071]403、摄像装置
[0072]501、注视点显示屏
[0073]502、注视点光路透镜
[0074]700、样品臂组件
[0075]800、角膜前后位置对准组件。

[0076]为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0077]参考图1，图1为本发明的总光路图，包括在主光路上的OCT系统光源101、光纤耦合器102、探测系统106、控制系统107、样品臂组件700和参考臂组件1050 ;其中，样品臂组件700包括角膜前后位置对准组件800和外眼摄像组件400 (见图7)。OCT系统光源101发出的光经光纤耦合器102分别向样品臂组件700和参考臂组件1050提供入射光，经过样品臂组件700的那路光入射至人眼E的眼底并经人眼眼底反射，反射回来的光经过样品臂组件700后，与另一路从参考臂组件1050反射回来的光在耦合器102中发生干涉，该干涉光被探测系统106探测到，然后传输给控制系统107，经控制系统107处理后，得到人眼的OCT断层成像。样品臂组件700除了包括前面所述的角膜前后位置对准组件800和外眼摄像组件400外，还包括眼后节成像组件200、调光程组件1080和偏振控制器103。而眼后节成像组件200又包括接目物镜204或者204a，角膜前后位置对准组件800用于收集人眼角膜顶点Ec的信号；
[0078]外眼摄像组件400用于监测待测人眼的虹膜像，操作人员根据所述虹膜像控制样品臂组件，将角膜顶点调整到OCT系统的主光轴上；
[0079]控制系统107判断角膜和接目物镜(204或者204a)的距离，通过调节样品臂组件700将角膜顶点和接目物镜(204或者204a)的距离调整至满足OCT系统工作的位置，根据公式 LEye = LRDKltoEc+S+hRetinal,测得人眼轴光程值 LEye。[0080]具体地，参考图3和图4.图3和图4给出了角膜前后位置对准组件800的两种实施例。第一个实施例，见图3，角膜前后位置对准组件800具体包括:对准光源301，它发出的光经过聚光透镜302后聚焦在针孔板304，再经过出光透镜305聚焦在人眼E的角膜顶点Ec,经过角膜顶点Ec反射后，经过接收透镜307后聚焦到对准光路探测器308。对准光路探测器308用于收集人眼角膜的反射信号。第二个实施例，见图4，它和第一个实施例不同之处在于，它入射到角膜的入射光经过接目物镜204a透射后得到。同样的，从角膜反射的反射光也经过接目物镜204a透射后再进入接收透镜307。
[0081]进一步地，参考图3和图4，两个实施例中的角膜前后位置对准组件800还包括设置在针孔板304和聚光透镜302之间光路上的出光光阑303，其目的在于使对准光源301在人眼角膜上的成像光斑足够小而且清晰，若将对准光源301直接成像于角膜上，角膜上的光斑就不是很好，因光源是有一定的结构。
[0082]下面具体阐述人眼的眼轴长的计算推导示意图。参考图5和图6，检测者利用外眼摄像组件400，将被测者的角膜顶点调到OCT系统的主光轴上。此时检测者根据对准光路探测器307接收到的信号，判断角膜和接目物镜204的距离，根据该距离将角膜顶点Ec调至系统设定的位置。该位置使得角膜顶点Ec与接目物镜204的距离满足系统工作距离Lwork0当设置好工作距离Lwork后,利用公式LEye = LRDKltoEc+S+hRetinal,计算出人眼轴长光程值。将人眼轴光程值LEye除以人眼等效平均折射率就可以得到人眼实际生理轴长。其中，LRDKltoEc表示调光程组件1080处于复位位置时，OCT系统扫描成像的图像的顶端所对应的空间位置与处于工作位置的人眼角膜顶点Ec的距离，该值由系统设定；S为调光程组件1080的移动距离；hRetinal为视网膜OCT图像顶端RDK2所对应的空间位置到被测者黄斑中心凹的光程，该值可由所得的眼后节OCT图像中获得。
[0083]具体的，参考图6并结合图1，当系统样品臂调光程组件1080处于复位位置时，参考臂1050的等相干起始位置位于RDKl处。其中RDKl处表征当调光程组件1080处于复位位置时，OCT系统扫描成像的图像顶端所对应的空间位置。而RDKl与处于工作距离的人眼角膜顶点Ec的距离LRDKltoEc可由系统标定得到。当测量人眼底OCT图像时，由于人眼眼轴光程值的不同，检测者可控制调光程组件1080的行程来得到眼底OCT图像。例如，测眼底OCT图像时，调光程组件1080向X方向光路扫描装置109靠近S的距离。此时，OCT系统扫描成像区域向人眼后方也移动S的光程。如图6中，扫描区域顶端从RDKl移动到视网膜OCT图像顶端RDK2，因此人眼轴光程值LEye = LRDKltoEc+S+hRetinal。根据上述公式，能准确的测量人眼轴长光程值。人眼实际生理轴长，可由LEye除以人眼等效平均折射率获得。而调光程组件1080的移动量S，可以通过电机移动步长计算测量得到，或者通过磁栅尺、光栅尺、容栅尺中的一种辅助测量得到。需要说明的是，在图5和图6中，2个矩形框表征不同部位的OCT测量范围，
[0084]矩形框只是扫描示意范围，实际扫描区域可为扇形或者其他图形的区域。
[0085]参考图1，眼后节成像组件200包括:前面提到的接目物镜204或者204 a、前置二向色镜203、屈光度调节镜202、注视光路二向色镜201、Y方向光路扫描装置110、X方向光路扫描装置109。其中，接目物镜204或者204 a设置在离人眼E最近的位置处，偏振控制器103连接光纤耦合器102。当进行眼后节OCT成像时，从调光程组件1080的样品臂光路调焦透镜108发射出的光经X方向扫描装置109，Y方向扫描装置110的反射，再经注视光路二向色镜201反射，再穿过屈光度调节镜202，经过前置二向色镜203反射到接目物镜204，接目物镜204透射后经过人眼E会聚到人眼眼底Er。
[0086]针对不同人眼具有不同的屈光度，通过调节屈光度调节镜202，使得OCT光束都能汇聚于人眼眼底，即将光束聚焦于视网膜上，这样能有效提高视网膜测量时，OCT图像的信噪比及横向分辨率。
[0087]另外，不同人眼的眼轴光程值不同，为实现OCT系统的相干测量，参考臂组件1050为固定不动的，此时需在样品臂光路中引入光程调节机制。参考图1，本系统采用让样品臂光路调焦透镜108与X方向扫描装置109之间的间距可调(具体传动机械结构未图示)的方案，来满足不同人眼轴光程长LEye探测的需要，即调整调光程组件1080的位置来实现。具体地，调光程组件1080包括了样品臂光路调焦透镜108和及样品臂光纤头(未图示)以及控制样品臂光路调焦透镜108和样品臂光纤头同时运动的驱动装置(未图示)。需要说明的是，样品臂组件700中，若样品臂光路调焦透镜108保持不动，即其不用于调节系统样品臂光程，在这种情况下，通过调节参考臂组件1050的参考臂反射镜105与参考臂光路透镜104的距离来改变光程。也就是说让被测人眼眼底Er与参考臂光路透镜104光程匹配，可以通过调节参考臂组件1050的参考臂反射镜105或者调节调光程组件1080来实现。需要说明的是，在控制样品臂光路调焦透镜108和样品臂光纤头(未图示)同时运动的过程中，它们之间的相对位置一直保持不变。正是因为样品臂光路调焦透镜108与X方向扫描装置109之间的间距可调，才实现了本发明在能测量眼底OCT图像的基础上同时满足能测量具有不同人眼轴长的功能，这是因为不同的人的眼轴长不同，调光程组件1080的移动距离S也不相同。
[0088]具体地，驱动装置为直线电机、步进电机或者音圈电机，当然，也可以是其他提供动力的装置，在此不做列举。
[0089]参考图1，在注视光路二向色镜201的透射面位置处还设置有注视点光路透镜502和注视点显示屏501。因此注视光路二向色镜201不仅可对光源101发出的信号光进行反射，而且可对来自注视点显示屏501发出的固视光进行透射。具体地，注视点显示屏501选择的范围很广泛，至少采用LCD屏或OLED屏或者LED阵列屏，对于满足使用条件的其他显示屏，也可以运用在本发明中。在本发明中，光源101发出的信号光的波长约为790~890nm ;固视光的波长为550nm。进一步地，参考图3，虹膜摄像光路还包括波长约为980nm的红外照明光源401a、照明光源401b ;照明光源401a和照明光源401b发出的光照射到被检人眼E的眼前房，并经眼前房反射。反射光穿过接目物镜204、前置二向色镜203，再经虹膜成像光路透镜402，最后被摄像装置403拍摄到。检测的时候，检测者将被测者头部固定，并让被测者注视系统的注视点显示屏501，以使被测者的人眼固视。之后，检测者一边通过观察控制系统107的显示屏，一边通过操作杆(未图示)控制样品臂组件的移动，以使被检人眼E的虹膜进入摄像装置404中，并且虹膜像呈现在控制系统107的显示屏中。通过让瞳孔中心与OCT系统光路的主光轴重合，实现角膜顶点设置在OCT系统的主光轴上的目的。注视点显示屏501通过改变内部固视标位置，改变被测者的固视位置；内部固视标可以上下、左右移动；因此通过内部固视标上下、左右移动，来满足被检眼不同位置的检测需要。
[0090] 但对于对准光路探测器308而言，并不希望除了对准光源301以外的其他杂散光进入。因此，需要在接收透镜307的光路入射处配置滤光镜片306，以过滤掉除对准光源301以外的其他杂散光。
[0091]在本发明中，准光路探测器307的选择范围非常广泛，可采用位置传感器或者面阵探测阵列或者线阵探测阵列等器件。
[0092]本发明还公布了测量眼轴长的方法，包括:
[0093]SlOl:检测者利用外眼摄像组件，将被测者的角膜顶点调到系统光路的主光轴上；
[0094]S102:检测者通过角膜前后位置对准模块的对准光路探测器接收到的信号，判断角膜顶点和接目物镜的距离，将角膜顶点调节至系统设定的位置；所述位置使角膜顶点与接目物镜的距离满足系统工作距离Lwork ；
[0095]S103:根据公式 LEye = LRDKltoEc+S+hRetinal,测得人眼轴光程值 LEye ；
[0096]其中，LRDKltoEc表示调光程组件处于复位位置时，OCT系统扫描成像的图像的顶端所对应的空间位置与处 于工作距离的角膜顶点间的距离，该值由系统设置；S为调光程组件的移动距离；hRetinal为被测者的视网膜OCT图像顶端所对应的空间位置到视网膜黄斑中心凹的光程，该值由眼后节OCT图像中获得。
[0097]步骤SlOl又可以分解为:
[0098]S201:将被测者的人眼固视；
[0099]S202:检测者通过操作杆控制样品臂组件的移动，使被检眼的虹膜进入摄像装置，并且让虹膜像呈现在计算机的显示屏中，通过将瞳孔中心移至虹膜像中央的虚拟光标，而该光标表征系统光路主光轴的位置，从而将角膜顶点调到系统光路的主光轴。
[0100]具体地，对于步骤S201，参考图7，外眼摄像组件400包括照明光源401，照明光源401包括401a和401b。照明光源401发出的光照射到被检人眼E的眼前房，并经眼前房反射。反射光穿过接目物镜204、前置二向色镜203，再经虹膜成像光路透镜402，最后被摄像装置403拍摄到。检测者使用下颚托装置(未图示)使被测者头部固定，并让被测者注视系统的固视标，以使得被测者眼固视。
[0101]具体地，对于步骤S202:检测者一边通过观察控制系统107的显示屏，一边通过操作杆控制样品臂组件的移动，以使被检眼E的虹膜进入摄像装置404中，并且虹膜像呈现在控制系统107的显示屏中。并能让瞳孔中心与系统光路的主光轴重合，以及让角膜顶点处于系统光路的主光轴上。本发明的眼轴长测量方法，利用虹膜成像组件并结合眼底OCT技术，实现了将角膜顶点精确对准到OCT系统主光路的目的，并在此基础上实现了人眼轴光程值LEye的精确测量，将眼轴光程值LEye除以人眼等效平均折射率就可以得到人眼实际生理轴长。
[0102]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。