干眼症综合分析系统的制作方法

本发明涉及一种干眼症检测设备，特别是一种干眼症综合分析系统。

背景技术：

干眼症是指任何原因引起的泪液质和量异常或动力学异常导致的泪膜稳定性下降，并伴有眼部不适，导致眼表组织病变为特征的多种疾病的总称，又称角结膜干燥症。常见症状包括眼睛干涩、容易疲倦、眼痒、有异物感、痛灼热感、分泌物粘稠、怕风、畏光、对外界刺激很敏感。美国的一项调查显示10％-15％的成年人患有干眼，日本为17％，澳大利亚为10.3％，我国的干眼患病率约在21％-33.7％，目前干眼在世界范围内的发病率呈逐年上升趋势，随着电子屏幕的广泛使用、环境恶化、滴眼液的滥用、隐形眼镜的配戴等原因，干眼症还将继续增多，临床医师急需一种快速、便携、非接触式、客观、定量、智能全面的干眼症分析设备辅助诊断。根据病理特性干眼主要分类两类，包括脂质缺乏型干眼(LTD)和水液缺乏型干眼(ATD)。本发明可对干眼症类做出全面分析结果，辅助医师针对不同类型及不同程度的干眼制定个体化治疗方案，提高治疗效果，减少患者痛苦。

目前常用的干眼症检测方法主要包括侵入式的泪膜破裂时间检测、泪液分泌试验(如Schirmer I及II试验)，裂隙灯检查及最近推出的德国OCULUS Keratograph 5M等。传统的泪膜破裂时间(BUT)检测是角膜荧光素钠染色后在裂隙灯显微镜下观察角膜出现第一个干燥斑的时间，检查结果准确性依赖于观察者的经验及染色剂对泪膜的稳定性；泪液分泌试验使用标准试纸进行泪液测量，将两条标准试纸轻轻放入被测眼下结膜囊的中外1/3交界处，患者向下看或轻轻闭眼，5分钟后去除试纸，放置一分钟后读取试纸刻度，根据测试值判断诊断结果，该方法也可在患者滴用表面麻醉状态下测试基础值，避免试纸本身刺激导致的泪液分泌影响试验结果的准确性，泪液分泌试验方法也是目前临床眼科常用的方法之一，成本低，但测试过程持续时间长，且侵入式的方法给患者带来一定不适感；Keratograph 5M能够较全面地分析干眼症状，但该设备较大，便携性差，成本较高，普及性不好。

现有干眼检查方法经分析有以下缺点：

1、基于裂隙灯对荧光素染色后的角膜进行观察的方法依赖于医师的经验及染色剂对泪膜的稳定性，检查结果主观性强，且不稳定，检查之前需要患者滴入染色剂，给患者带来一定危害；

2、泪液分泌试验方法持续时间长，且试纸侵入给患者带来一定不适感，测试结果可能会受试纸侵入刺激产生的泪液的影响，降低准确性；

3、Keratograph 5M设备体积较大，便携性差；

4、Keratograph 5M为一体设备，不适合躺卧类病人的检查；

5、Keratograph 5M设备结构不兼容当前眼科检查设备，占用空间资源较多。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明公开了一种干眼症综合分析系统，包括高分辨率图像采集模块、智能光源控制模块、多功能环形光源模块、干眼症综合分析软件系统模块、数据处理控制系统计及便携式干眼综合分析装置，实现泪膜破裂时间统计检查、泪河高度测量，睑板腺图像采集增强及人眼脂质层分析等功能，为临床干眼症诊断提供依据，适合于临床眼科诊断其相关领域的医疗应用。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种干眼症综合分析系统，包括：

成像系统，其包括照明光源、成像组件、控制板以及摄像模组，所述控制板输入端通过串口接口与PC机通信连接，所述控制板的输出端通过光源控制模块与所述照明光源连接，所述照明光源透过所述成像组件照射患者眼睛处，所述摄像模组对患者眼睛成像，并将生成的所述图像通过USB接口传输至所述PC机；

分析系统，其布置在所述PC机端，包括通信模块、图像数据采集模块、泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、脂质层分析模块、数据分析模块及信息管理输出模块，所述分析系统对所述摄像模组采集的图像进行显示、存储及数据处理，并对处理后的测量结果进行显示、存储及打印输出；

视频终端，其与分析系统连接。

优选的，所述照明光源为LED环形光源，包括电路基板和均匀布置在电路基板上的近红外LED、白光LED，电路基板采用环形结构、铝基板材质，所述近红外LED波长为850nm，近红外LED和白光LED间隔设置成环形光源结构，所述电路基板上同心设置有若干圈均匀布置的近红外LED和白光LED，近红外LED和白光LED都为独立驱动且亮度可调。

优选的，所述成像组件包括滤光片、固定套筒以及锥形筒，所述固定套筒设置成聚光腔结构，所述聚光腔的大开口对准所述照明光源的出射面，所述滤光片设置在所述照明光源与聚光腔之间的光路上，所述锥形筒为普拉西多锥形筒，所述锥形筒的锥端从所述聚光腔的小开口伸入所述聚光腔中，所述锥形筒的平底端抵靠在所述聚光腔的小开口上。

优选的，所述聚光腔的内侧壁上涂覆有漫反射涂层，所述照明光源的出射光线经所述漫反射涂层均匀反射到所述锥形筒的锥面上。

优选的，所述摄像模组为高分辨率彩色模组，支持白光波段成像、850nm近红外波段成像，支持自动对焦，且对焦位置可控，所述摄像模组配置有多种与不同测量模式对应的成像模式，且摄像模组的成像模式可通过PC机进行切换。

优选的，所述电路基板、滤光片以及锥形筒中心对齐开设有通孔，所述摄像模组的拍摄镜头通过该通孔对准患者眼睛。

优选的，所述PC机信号输入端通过所述通信模块与所述串口接口和USB接口连接，所述PC机信号输入端设置有泪膜破裂时间检查按钮、泪河高度测量按钮、睑板腺图像采集及增强按钮、脂质层分析按钮。

优选的，所述图像数据采集模块输入端与所述摄像模组的输出端连接，所述图像数据采集模块输出端分别与泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、脂质层分析模块以及视频终端连接。

优选的，所述数据分析模块分别与泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、脂质层分析模块输出端连接，所述数据分析模块的输出端与信息管理输出模块连接。

所述成像系统通过一手柄可拆卸的设置在一便携式装置上。

本发明至少包括以下有益效果：

1、该装置测量结果准确、客观、稳定，检查时间短，能快速显示在视频终端；

2、本发明检查过程为非侵入式，降低患者痛苦，减少检查难度；

3、本发明便携式干眼分析装置便携性强，照明及成像组件设计巧妙，底部结构兼容裂隙灯结构，使用时可取下作为手持设备为特殊病人检查，也可放在裂隙灯底座上使用，可谓一种设计三种使用方法，不仅方便医师操作，也一定程度上节约了眼科诊室宝贵的空间资源；

4、本发明成像系统照明光源设计为多模式LED环形光源，提供了均匀、稳定、可靠的红外和白光照明环境，光源及亮度可调，实现了干眼检查模式的自动切换；

5、装置成像组件设计小巧，Placido锥形筒设计替代现有的Placido环设计，保证的泪膜破裂时间统计精度的同时，实现了Placido环形结构的精简化；

6、Placido锥形筒设计在使用时可取下，完成不同功能成像的需求；

7、干眼症综合分析软件系统完成对干眼症四个方面的诊断分析，包括泪膜破裂时间检查、泪河高度测量。睑板腺图像拍摄及增强、脂质层分析。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明分析系统示意图；

图2是探头组件的结构示意图；

图3是照明光源的结构示意图；

图4是便携式装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明公开了一种新的干眼症综合分析系统，包括高分辨率图像采集模块、智能光源控制模块、多功能环形光源模块、干眼症综合分析软件系统模块、数据处理控制系统计及便携式干眼综合分析装置，实现泪膜破裂时间统计检查、泪河高度测量，睑板腺图像采集增强及人眼脂质层分析等功能，为临床干眼症诊断提供依据，适合于临床眼科诊断其相关领域的医疗应用。

目前针对干眼症临床诊断，最常用的检查方法包括角膜荧光素染色、泪膜破裂时间测定、泪液分泌试验、泪液渗透压、乳铁蛋白、泪液蕨类试验、虎红染色以及问卷调查等，主要包括侵入式和非侵入式两类。其中侵入性检查方法，操作过程复杂，检查过程周期长，流程繁琐，且检查过程依赖医务测量人员的主观判断，缺乏特异性，同时侵入式检查需要患者配合且影响患者舒适度；目前非侵入检查设备能够较全面的分析干眼症病历，但是设备较为庞大，操作不方便，且价格昂贵，国内大多数医院未普及。

本发明针对上述问题，提出了一种新的干眼症综合分析系统，该系统可进行泪膜破裂时间测量、泪河高度测量、睑板腺图像拍摄及脂质层分析，高分辨率图像采集模块及智能光源控制模块保证测量图像清晰，测量数据精准，进而使得干眼诊断更简单，更客观，是一种无创性、可重复性较强的干眼检查方法。该装置结构设计便携性强，探头组件底端部分可兼容眼科诊室的裂隙灯仪器，方便替换，节约诊室空间资源。

实施例一

如图1所示的是根据本发明的一种实现形式，其中包括：用于对患者眼睛拍摄的成像系统、对图像进行多重症状分析的分析系统以及将图像进行显示的视频终端。

本发明中成像系统设置在一个一体式的探头组件4中，如图2所示，该探头组件包括依次设置的成像组件、照明光源44、摄像模组45、以及控制板47，成像组件、照明光源44和摄像模组45固定在相机固定装置46的一侧，所述控制板47固定在所述相机固定装置46的另一侧，同时，用盖板48封闭成一个完整结构，成像组件包括依次设置的锥形筒41、固定套筒42以及滤光片43，所述固定套筒42设置成聚光腔结构，聚光腔前后各开设有开口，所述聚光腔的大开口对准所述照明光源44的出射面，所述滤光片43设置在所述照明光源44与聚光腔之间的光路上，所述锥形筒41为普拉西多(Placido)锥形筒，所述锥形筒41的锥端从所述聚光腔的小开口伸入所述聚光腔中，使得整个锥形筒41同心容置在所述聚光腔中，所述锥形筒41的平底端抵靠在所述聚光腔的小开口上，装置成像组件设计小巧，Placido锥形筒设计替代现有的Placido环设计，保证的泪膜破裂时间统计精度的同时，实现了Placido环形结构的精简化，尺寸缩减至直径和长度均为10cm左右。

所述照明光源44采用的为LED环形光源，如图3所示，包括电路基板440和均匀布置在电路基板440上的近红外LED441、白光LED442，电路基板440采用环形结构、铝基板材质，所述近红外LED波长为850nm，近红外LED和白光LED间隔设置成环形光源结构，所述电路基板上同心设置有两圈均匀布置的近红外LED和白光LED，使其均匀照射在患者眼部，提高成像质量，其中，近红外LED可独立驱动且亮度可调，白光LED也可以独立驱动且亮度可调，成像系统照明光源设计为多模式LED环形光源，提供了均匀、稳定、可靠的红外和白光照明环境，光源及亮度可调，实现了干眼检查模式的自动切换。

所述控制板47输入端通过串口接口与PC机通信连接，所述控制板47的输出端通过光源控制模块与所述照明光源44连接，光源控制模块控制照明光源44的照明模式，具体的，进行泪膜破裂时间统计检查时，照明模式调整为白光照射，调整照射光的强度；进行泪河高度测量时，也调整为白光照射，并调整光照强度；在进行睑板腺图像采集增强时，也调整为白光照射，并调整光照强度；进行人眼脂质层分析时，调整为近红外光照射，并取下锥形筒41，调整光照强度。在进行测量模式选定后，上述白光或近红外光自动进行切换，并自动调整相应的光照强度，以适应不同的检测要求。

所述摄像模组45采用的为高分辨率彩色模组，用于对患者眼部进行高清拍照成像，支持白光波段成像、850nm近红外波段成像，且支持自动对焦，且对焦位置可控，所述摄像模组45配置有多种与不同测量模式对应的成像模式，摄像模组45通过USB接口与PC机控制端连接，将拍摄的眼部高清图像传输至所述PC机，且成像模式可通过PC机控制端进行切换，所述PC机信号输入端设置有泪膜破裂时间检查按钮、泪河高度测量按钮、睑板腺图像采集及增强按钮、脂质层分析按钮，当选择其中一个按钮时，照明光源44的照明模式自动切换至相应的光照模式，同时，摄像模组45自动调整成像模式，并进行自动对焦，对患者眼部进行高清成像。

具体的，每种测量模式下，自动调整照明光源44的照明模式和摄像模组45的成像模式，所述照明光源44透过所述成像组件照射患者眼睛处，提供照明，随后所述摄像模组45对患者眼睛进行高清成像，并将生成的所述图像通过USB接口传输至所述PC机进行数据分析和检测，并进行储存和显示分析，检查过程为非侵入式，降低患者痛苦，减少检查难度。

本实施例中，分析系统布置在所述PC机端，具体包括通信模块、图像数据采集模块、泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、脂质层分析模块、数据分析模块及信息管理输出模块，所述PC机信号输入端通过所述通信模块与所述串口接口和USB接口连接，进行通信和数据传输，用于切换测量模式并行进相应的控制照明模式和成像模式。所述图像数据采集模块输入端与所述摄像模组45的输出端连接，将眼部图像传输至PC机端，所述图像数据采集模块输出端分别与泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、脂质层分析模块以及视频终端连接，将每种模式下拍摄的眼部图像传输至相应的检测模块，同时，所述数据分析模块分别与泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、脂质层分析模块输出端连接，将每个模块采集产生的数据进行相应的分析，得出检测结果。同时，视频终端直接显示拍摄的图像，用于直观的显示和观察分析，这种分析系统测量结果准确、客观、稳定，检查时间短，能快速显示在视频终端。

所述数据分析模块的输出端与信息管理输出模块连接，该系统对对干眼症四个方面的诊断分析，包括泪膜破裂时间检查、泪河高度测量、睑板腺图像拍摄及增强、脂质层分析，将这些检测生成的数据经信息管理输出模块处理后生产报告、打印输出。同时，在PC机中对图像数据和检测数据进行储存留档。

实施例二

在实施例一的基础上，如图2所示，在所述锥形筒41的平底端横向设置有挡片411，同时在聚光腔的小开口上开设有一个定位槽421，为了在满足不同的检测功能，需要切换成像模式，因此需要将锥形筒41从固定套筒上取下，为此，本实施例中，所述锥形筒41以可拆卸的安装在所述固定套筒42上，挡片411卡设在所述定位槽421中，Placido锥形筒设计在使用时可取下，完成不同功能成像的需求。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，所述聚光腔的内侧壁上涂覆有漫反射涂层，所述照明光源的出射光线经所述漫反射涂层均匀反射到所述锥形筒的锥面上，将出射光聚会到锥形筒的锥面上，增强了照射光的有效性，减少偏光、漏光，从而出射光集中照射在患者眼部，提供更好的照明效果，进而提高成像效果，提高测量结果的准确、客观和稳定性。

实施例四

在实施例一的基础上，所述电路基板440、滤光片45以及锥形筒41中心对齐开设有通孔，所述摄像模组45的拍摄镜头通过该通孔对准患者眼睛，为摄像模组45提供拍摄光路，优化了成像光路、减小了这个探头组件4的尺寸，将分析系统小型化、便携化。

实施例五

在实施例一的基础上，如图4所示，将探头组件4通过一手柄可拆卸的设置在便携式装置上，该便携式装置包括头托组件1、可调手杆2、可调工作台组件3、以及一手柄，探头组件4设置在手柄上端，手柄设置成可弯曲结构，手柄下端通过一可拆卸的零件设置在所述可调工作台组件3上，头托组件1设置在探头组件4后方，当患者定位在头托组件1上后，通过摆动可调手杆2的前后左右来调整可调工作台组件3以及探头组件4相对于头托组件1的前后左右距离，同时通过上下旋转可调手杆2来调整可调头托组件1上下颌托的上下位置，从而调整人眼位置，使得探头组件4中的照明光源和摄像模组与患者眼部对准，达到最佳成像效果，实现快速的成像检测，提高检测效率，且便携性强，适应性更高。

针对于一些特殊病人，无法自行将头部放置到该检测装置上，为了为这些病人做眼部检测，本实施例中的手柄可以从可调工作台组件3上拆卸下来作为手持设备为特殊病人检查，只需将手持设备对准患者眼部即可进行检查，病人可以躺着即可完成整个检测过程，为病人和操作者提供便捷，该手持设备也可放在裂隙灯底座上使用，可深空间资源，可谓一种设计三种使用方法，对于一些不便不仅方便医师操作，也一定程度上节约了眼科诊室宝贵的空间资源。

由上所述，本发明中干眼症综合分析系统，包括高分辨率图像采集模块、智能光源控制模块、多功能环形光源模块、软件模块、数据处理控制系统计及便携式干眼综合分析装置。高分辨率图像采集模块可采集彩色图像和近红外图像，采集模块的自动对焦功能满足泪膜破裂时间测量与睑板腺成像原理不同的成像需求；多功能环形光源模块提供照明环境，通过串口通信与PC机连接，上位机通过软件实现智能光源控制模块，实现均匀的红外照明环境和白光照明环境，实现泪膜破裂时间统计检查、泪河高度测量，睑板腺图像采集增强及人眼脂质层分析等功能。

同时本发明的干眼症综合分析系统包括彩色感红外摄像模组、LED环形照明光源、控制板、便携式干眼综合分析装置及干眼症综合分析系统模块。其中摄像模组，环形照明光源、及控制板集成于便携式装置内部，控制板实现智能光源控制功能，控制环形光源照明系统，提供多模式照明环境，由摄像模组获得图像数据，通过USB接口传输至PC，经PC干眼症综合分析系统模块分析计算并将结果显示在PC视频终端，并可通过终端打印输出诊断报告。

便携式装置包括头托组件、可调工作台组件、可调手杆、探头组件、显示屏、笔记本电脑等。通过可调手杆调整可调工作台的前后、左右位置，以及下颌托的上下位置，从而实现快速而精准的瞳孔对准功能；仪器主机通过底部的USB3.0接口与笔记本电脑相连，实现相互的通讯及相关功能实现。探头组件主要由Placido锥形筒、固定套筒、环形光源、CCD相机、相机固定装置等组成，结构设计方便拆卸与安装。

成像系统包含摄像模组、LED环形光源、探头组件、控制板和USB设备接口，其中摄像模组、LED环形光源及控制板集成在成像系统设备内部，摄像模组与PC机连接，控制板连接环形光源，通过上位机串口通信实现光源控制，由PC负责信号的控制和数据的输入输出。干眼症综合分析软件系统模块布置在PC端，对摄像模组采集的图像进行显示、存储及相关模块处理，并对测量结果进行显示、存储及打印输出。装置成像系统内部的环形光源的亮度调节及光源开关控制由PC段发出信号给予输入，软件系统用于进行处理图像数据采集，图像数据分析判断以及诊断结果的输出。

光源电路采用环形结构、铝基板材质，近红外LED波长为850nm满足成像要求。环形光源设计两圈，红外LED和白光LED相间均匀布置在铝基板两圈上，保证照明亮度均匀。红外光源设计为亮度可调，白光光源设计为亮度可调。

便携式装置包括头托组件1、可调手杆2、可调工作台组件3、探头组件4。通过可调手杆可以调整可调工作台的前后、左右位置，以及下颌托的上下位置，从而调整人眼位置，达到最佳成像效果。

探头组件4由Placido锥形筒41、固定套筒42、滤光片43、环形光源44、摄像模组45、相机固定装置46、控制电路板47及盖板48组成，Placido锥形筒前端面设计有两个小挡片，方便拆卸与安装。探头组件底部支撑结构与裂隙灯兼容，使用时可放在裂隙灯底座，也可取下来手持使用。

摄像模组选择高分辨率彩色模组，支持850nm近红外波段成像，支持自动对焦，对焦位置可控。成像模式通过PC端软件控制。

干眼症综合分析软件系统布置于PC机，通过串口线及USB与结构装置连接，实现通信与数据交互。干眼综合分析软件系统包括通信模块、图像数据采集模块、泪膜破裂时间检查模块、泪河高度测量模块、睑板腺图像采集及增强模块、数据分析模块及信息管理输出模块，最终实现干眼症综合分析功能。

Placido锥形筒针对泪膜破裂时间检查设计，检查时被检查者将头部放在头托1下颌处，操作医师通过可调手杆2调节使得人眼(左眼或者右眼)对准成像中心，被测者双眼正视前方，正常瞬目待中心位点对准瞳孔后，然后嘱咐被测者一直睁眼直到系统自动记录出泪膜首次破裂时间及位点。再次测量需要闭眼休息至少1分钟，数据分析模块支持多次测量多次记录，方便医师统计分析病情；泪膜破裂时间检查结束后，可进行泪河高度测量，首先操作医师取下Placido锥形筒，被测者将头部放在头托1下颌处，操作医师对患者的泪河图像进行抓取，并用软件系统的测量工具对瞳孔中央正下方的泪河高度进行测量；睑板腺图像采集包括上眼睑和下眼睑睑板腺红外成像，通过软件系统增强分析处理，辅助医师临床干眼诊断；脂质层分析成像，嘱咐被测者瞬目后，抓取人眼脂质层图像。四种模式的成像系统均通过PC端的软件系统实现自动切换，完成干眼症的病情分析，然后针对病因采取个体化治疗方案，为临床医师提供一种直接、快速、编写、无创、客观、全面的诊断依据以辅助干眼症诊断。

该系统和装置测量结果准确、客观、稳定，检查时间短，能快速显示在视频终端；且整个检查过程为非侵入式，降低患者痛苦，减少检查难度；携式干眼分析装置便携性强，照明及成像组件设计巧妙，底部结构兼容裂隙灯结构，使用时可取下作为手持设备为特殊病人检查，也可放在裂隙灯底座上使用，可谓一种设计三种使用方法，不仅方便医师操作，也一定程度上节约了眼科诊室宝贵的空间资源；本发明成像系统照明光源设计为多模式LED环形光源，提供了均匀、稳定、可靠的红外和白光照明环境，光源及亮度可调，实现了干眼检查模式的自动切换；、装置成像组件设计小巧，Placido锥形筒设计替代现有的Placido环设计，保证的泪膜破裂时间统计精度的同时，实现了Placido环形结构的精简化；Placido锥形筒设计在使用时可取下，完成不同功能成像的需求；干眼症综合分析软件系统完成对干眼症四个方面的诊断分析，包括泪膜破裂时间检查、泪河高度测量。睑板腺图像拍摄及增强、脂质层分析。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。