一种测量人眼小梁网脉动运动的方法和装置与流程

本发明涉及眼底检测技术领域，具体涉及一种测量人眼小梁网脉动运动的方法和装置。

背景技术：

青光眼已经成为世界上第二大致盲眼病，仅次于白内障。青光眼是一组潜在地使人衰弱的眼科疾病,每一种都与致盲的高风险相关联。这些病症包括(但不限于)：开角型青光眼、刹脱性青光眼和色素性青光眼。所有这些青光眼病症所共有的特性是：小梁网不能充分平衡来自睫状体的眼房水的产生和它的排出，从而升高了眼内压，与青光眼相关联的眼压过高导致组成视神经的细胞逐渐退化,当神经细胞死亡时，视力会慢慢丧失常常，视力的丧失是不易觉察的直至明显的神经损害已经发生，而且青光眼导致的視力丧失是不可逆的。

因此，可以看出，对小梁网进行三维高分辨率结构成像以及准确的测量出小梁网的脉动信息，将有助于青光眼的早期检测和治疗。目前眼科医生对人眼小梁网的检测多采用裂隙灯、房角镜和超声生物显微镜等；其中，裂隙灯和房角镜只能对小梁网进行二维结构成像，不能检测出小梁网的动态信息；超声生物显微镜虽然能够实现小梁网的三维成像，但需要在眼睛中注满蒸馏水作为载体进行检测。因此亟需一种非接触性的检测装置，能够对人眼小梁网进行无创、高分辨、实时三维成像。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种测量人眼小梁网脉动运动的方法和装置。

一方面，本发明的测量人眼小梁网脉动运动的方法包括以下步骤：

获取小梁网及其周围组织的图像信号；

提取获得所述小梁网脉动的运动频率信号；

分析出所述小梁网的脉动信息。

进一步地，上述“获取小梁网及其周围组织的图像信号”是通过频域相干层成像技术获取小梁网及其周围组织的图像信号。

进一步地，上述频域相干层成像是以中心波长为840nm的弱干涉光为光源，通过双面聚焦透镜系统对待测组织进行精准聚焦，从而进行图像采集的。

进一步地，上述获取图像信号的扫描模式为：以帧率为400帧/s，每张图片相隔2.5ms，采集时间为3s的重复扫描为b扫描，而且每张b扫描图片由200个a扫描组成。

进一步的，上述“提取获得所述小梁网脉动的运动频率信号”的步骤包括，分别计算出小梁网组织及其周围组织的运动速度，然后将时域信号转换到频域，再将小梁网组织的速度分量频率除以其周围组织的运动频率分量得到的，从而提取出小梁网的脉动频率信号。

本发明的另一方面，还提供了一种测量人眼小梁网脉动运动的装置，包括，

成像系统，用于获取小梁网及其周围组织的图像信号；

处理模块，根据获取的图像信号分别计算出小梁网组织及其周围组织的运动速度，然后将时域信号转换到频域，再将小梁网组织的速度分量频率除以其周围组织的运动频率分量，提取出小梁网的脉动频率信号；从而分析出所述小梁网的脉动信息。

进一步地，所述成像系统包括：

光源，用于提供弱相干光；

环形器，用于保证所述弱相干光的单向传输；

耦合器，用于将所述弱相干光一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉系统；同时接收由干涉系统反射回来的光束，将其提供给光谱仪；

干涉系统，用于收集第一直线光束经固定反射镜后，向后散射的部分光束作为参考光，及第二直线光束经过二维振镜系统、精准聚焦透镜后向后散射的部分光束作为样品光；

光谱仪，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉信号，并实现被测样品图像的重建。

进一步地，上述光源为中心波长为840nm、带宽范围为49nm的激光光源。

进一步地，上述精准聚焦透镜为两面聚焦透镜，分别包括聚焦透镜一和聚焦透镜二。

进一步地，上述光谱仪包括光栅、透镜和线阵相机，所述线阵相机的扫描模式为：帧率为400帧/s，每张图片相隔2.5ms，采集时间为3s的重复扫描为b扫描，而且每张b扫描图片由200个a扫描组成。

本发明的有益效果是：本发明的方法采用频域光学相干层析成像技术对人眼的小梁网及其周围组织进行成像，通过图像信息，提取小梁网的脉动频率信息，从而分析小梁网的脉动信息，本发明的测量方法和装置能够对人眼小梁网进行无创、高分辨、实时三维成像，有望为青光眼的早期检测提供一种新的检测手段。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明实施例提供的测量人眼小梁网脉动运动的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的测量人眼小梁网脉动运动的装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的精准聚焦透镜结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明的一测量人眼小梁网脉动运动的方法包括以下步骤：

s1，获取小梁网及其周围组织的图像信号。

可以采用现有的已知的各种技术获取小梁网及其周围组织的信号，如光学相干层析成像术(oct)、共聚焦光学显微术、扩散光层析成像术等。优选地，采用频域相干层成像技术，分辨率和扫描速度更高。

而进一步地，为了精准成像，高分辨率，频域相干层成像是以中心波长为840nm的弱干涉光为光源，通过双面聚焦透镜系统对待测组织进行精准聚焦。

优选地，获取图像时，扫描模式为：以帧率为400帧/s，每张图片相隔2.5ms，采集时间为3s的重复扫描为b扫描，而且每张b扫描图片由200个a扫描组成。这样可以减小被测量者由于眼睛不自主转动对测量结果造成误差的概率，同时也减少由于心脏搏动带来的信号影响。

s2，提取获得所述小梁网脉动的运动频率信号。

由于小梁网组织的运动速度频率比它周边组织的运动速度频率高，小梁网在心脏搏动后运动速度的分量产生高频波动的强度信号，而它周边的组织的运动速度分量则产生低频的波动信号。那么便可以运用傅里叶变换将在小梁网处测量的平均速度vtm和在周边组织处测量的平均速度v0从时域传送到频域，然后将小梁网的脉动频率分离出来。

公式如下：

其中ψ就是小梁网脉动运动速度的频率分量。

故而，步骤2，进一步地，可以包括以下步骤：

s21，计算出小梁网组织及其周围组织的运动速度；

根据获取的图像信号通过数据处理得到分别计算出小梁网组织及其周围组织的运动速度；

s22，将时域信号转换到频域；

具体地，利用傅里叶变换，将在小梁网处测量的平均速度vtm和在周边组织处测量的平均速度v0从时域传送到频域,从而将时域信号转换到频域；

s23，将小梁网组织的速度分量频率除以其周围组织的运动频率分量，从而提取出小梁网的脉动频率。

s3，分析出所述小梁网的脉动信息。

根据提取出效率脉动运动的频率信号信号，从而分析出小梁网的位移和脉动频率等信息，从而判定出小梁网的运动状态。

本发明的另一方面，还提供了一种测量人眼小梁网脉动运动的装置。参考图2，该装置包括，成像系统和处理模块。

其中，成像系统包括，光源2-1，环形器2-2，耦合器2-3，干涉系统和光谱仪。

其中，光源2-1主要用于提供弱相干光，可以是激光光源等，在一具体实施例中，光源为中心波长为840nm，带宽为49nm的超辐射发光二极管。

环形器2-2，用于保证弱相干光的单向传输。

耦合器2-3，用于将弱相干光一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉系统；同时接收由干涉系统反射回来的光束，将其提供给光谱仪；在一实施例中，耦合器2-2为2×2的光纤耦合器。

干涉系统，包括参考臂2-6，参考臂2-6用于收集第一直线光束经固定反射镜后，向后散射的部分光束作为参考光，第二直线光束经过二维振镜系统2-7、精准聚焦透镜2-8后，其向后散射的部分光束被收集作为样品光；其中二维振镜系统2-7包括快速扫描振镜和慢速扫描振镜，精准聚焦透镜2-8包括有聚焦透镜一1-2和聚焦透镜二1-3(参考图3)，这样扫描分辨率更高。

光谱仪，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉信号，并实现被测样品图像的重建。在一实施例中，光谱仪包括准直镜2-4，光栅2-10、透镜2-11和线阵相机2-12。在一具体实施例中，线阵相机的扫描模式为：帧率为400帧/s，每张图片相隔2.5ms，采集时间为3s的重复扫描为b扫描，而且每张b扫描图片由200个a扫描组成。在另一具体实施例中，光谱仪为cobra-s800光谱仪。

使用时，成像系统的光源2-1发出的光，经过环形器2-1后进入耦合器2-3，经过耦合器2-3后，一分为二，然后进入干涉系统，其中第一直线光束进入参考臂内分别经过参考臂2-6，具体地，第一直线光束经过准直镜2-4后经反射镜2-5反射；第二直线光束经过准直镜2-4后，通过二维振镜系统2-7，然后经精准聚焦透镜2-8聚焦于眼底感兴趣的待测区2-9，第一直线光束经过反射镜2-5反射后的部分向后散射光被收集作为参考光，第二直线光束经待测区2-9反射后的部分向后散射光被收集作为样品光，参考光和样品光发生干涉，然后通过光谱仪收集干涉信号，从而获取到小梁网及其周围组织的图像信号。

处理模块主要是根据获取的图像信号分别计算出小梁网组织及其周围组织的运动速度，然后将时域信号转换到频域，再将小梁网组织的速度分量频率除以其周围组织的运动频率分量，提取出小梁网的脉动频率；从而分析出所述小梁网的脉动信息。处理模块通常包括有pc终端2-15，pc端内部装有的控制相机的软件和小梁网脉动信息提取的算法软件，这样图像采集到的数据和触发信号可以在处理模块和成像系统之间传输，协同完成对小梁网脉动的运动信号的检测。

综上，本发明的测量人眼小梁网脉动运动的方法，通过采集小梁网组织与周边组织图像信号，然后通过运动速度的频率的比值进行脉动信号的提取，排除了周围组织运动对小梁网脉动运动的影响，使测量的小梁网脉动信息更加精确。同时，通过优化图像采集技术，采集模式等，使得能够对小梁网组织进行精准聚焦，实现小梁网高分辨率成像；而且还可以减少被测量者由于眼睛不自主转动对测量结果造成误差的概率，及心脏搏动带来的影响。

本发明的测量装置是一种非接触性小梁网脉动运动检测装置，能够对人眼小梁网进行无创、高分辨、实时三维成像，通过图像信息，提取小梁网的脉动频率信息，此方法能够测量出小梁网的位移和脉动频率，有望为青光眼的早期检测提供一种新的检测手段。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。