双目多光谱瞳孔对光反射定量测量仪的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，具体是在患有眼科、神经内科等患者及相关动物模型上的瞳孔对光反射定量测量仪，特别是双目多光谱瞳孔对光反射定量测量仪。

背景技术：

作为一项最基本、最常规、最重要的眼科临床检查，瞳孔及瞳孔对光反射检查对眼科、神经外科、神经内科等疾病的诊断与鉴别诊断非常重要，并在临床实践中一直备受关注与重视。及时、准确地检测瞳孔大小、瞳孔直接与间接对光反射的变化，对视神经视路及其相关病变的性质、部位、严重程度、预后及治疗效果评价至关重要，甚至不可或缺。同时，瞳孔大小、瞳孔对光反射检查在眼科研究，特别在对涉及视神经视网膜、视路的大动物实验研究中亦必不可少。然而迄今为止，尚无一种理想的瞳孔检查设备可供临床与基础实验研究使用。目前临床上，绝大部分检查者采用手电筒或裂隙灯显微镜光源的方式进行瞳孔大小与瞳孔对光反射检查，但这仅为粗略、简单的方法，一方面只能定性判断，不能定量测量瞳孔直径、瞳孔对光反射的精细变化；另一方面这些判断都建立在检查者主观经验的基础上，并没有客观标准。近2-3年来，定量瞳孔测量仪被广泛应用于临床，但它仅能测量规则圆形瞳孔的大小、直径以及直接对光反射，而对不规则瞳孔的大小、直径以及间接对光反射过程无法测量，且尚存在操作复杂、性能相对欠稳定、可重复性差、价格昂贵、不适合大型动物的测量等缺陷。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种双目多光谱瞳孔对光反射定量测量仪，能够同时检测不同瞳孔大小、直接与间接光反射，并且操作简便、轻巧便携、成本低，测量数据一致性较好，还可应用于大动物实验研究。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：双目多光谱瞳孔对光反射定量测量仪，包括为受试者眼部提供暗室环境的罩体，所述罩体内设置至少一个红外摄像装置和至少一个刺激光源，还包括图像处理装置、用于控制刺激光源的控制装置，所述红外摄像装置包括摄像头和光源，所述摄像头将采集到的信息传送至图像处理装置，所述控制装置可对刺激光源进行开关、亮度、闪烁速度的调控，以及不同色光间的切换，所述图像处理装置基于matlab软件对图像进行处理，包括以下步骤：

将红外摄像装置采集到的视频导入matlab软件中，读取视频，将视频每一帧图像二值化处理；

利用bwareaopen函数滤波进行降噪处理；

利用imclearborde函数删除与瞳孔图像边界相连的对象；

创建圆盘形结构元素进行开运算形态学运算；

找到(l/2)²/s的值最接近π的连通域，计算瞳孔直径；

输出对应于每一帧图像的瞳孔直径值结果。

输出的瞳孔直径值结果中记录了每一帧图像静息瞳孔直径、最小瞳孔直径、平均瞳孔直径、瞳孔收缩及扩张潜伏期、收缩幅度、收缩及扩张速度。

所述输出的瞳孔直径结果以电子表格及曲线图形式输出。

所述罩体为穿戴式头盔或者2个独立的罩筒。

所述罩体与受试者接触的一侧设置海绵垫圈。

所述刺激光源包括8盏led灯构成的灯带，灯带上连有无线接收器，所述控制装置为无线遥控器。

所述光源为红外850mm光源。

所述摄像头与图形处理装置无线通信连接。

所述罩体末端设置电容触摸显示屏。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明可以通过发出不同亮度、不同波长的单色光使瞳孔产生相应的对光反射，可用于研究视网膜固有光敏神经节细胞的反应；左右眼接受各自的光源刺激，互不影响，可精确地定量测量瞳孔大小、形状、对光反射的相关参数，同时对图像的捕获精确度高，图像清晰度高。

2、本装置体积小，可以随身携带，在测量过程中，也可以随瞳孔的位置，受试者高矮的不同调节测量的角度。

3、本装置可同时捕捉双侧瞳孔的图像，同时给出两条变化曲线，可以同时反应一侧瞳孔直接对光反射和另外一侧瞳孔间接对光反射的情况。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图2是本发明图像处理过程图；

附图3是本发明图像处理步骤图。

附图中所示标号：1、罩体；2、摄像头；3、光源；4、刺激光源；5、海绵圈。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1所示，双目多光谱瞳孔对光反射定量测量仪，包括为受试者眼部提供暗室环境的罩体1，所述罩体内设置红外摄像装置和刺激光源，还包括图像处理装置、用于控制刺激光源的控制装置，将所述红外摄像装置包摄像头2和光源3，所述红外摄像装置以及刺激光源均与通过集线器与罩体内的控制电路板电连接，控制电路板通过usb与计算机连接，红外摄像机将采集到的视频数据实时传送至计算机中的图像处理装置，操作者可以通过计算机显示器实时观察受试者的瞳孔收缩情况，以及所拍摄的瞳孔是否位于中央区，拍摄的瞳孔对光反射过程是否有被眼睑遮挡等问题。所述控制装置对刺激光源进行开关、亮度、闪烁速度的调控，以及不同色光间的切换。摄像头为对红外光敏感的红外摄像头或感应红外的超低照度摄像头，光源为检测提供所需要的基本亮度，使受测者的眼睛瞳孔大小保持适中，其中光源由6盏红外灯构成，照射方向与眼部直视方向相同，光源为红外850mm光源。控制装置控制刺激光源，使受测者接受光源刺激，比如双眼同时刺激或交替刺激，采用不同波长的单色光源进行刺激，从而计算瞳孔孔径动态变化，便于技术人员通过瞳孔变化来诊断疾病。所述图像处理装置基于计算机中matlab软件对图像进行处理，包括以下步骤，如图3所示：

将红外摄像装置采集到的视频导入matlab软件中，如图2中a图，读取视频，将视频每一帧图像二值化处理，如图2中b图；

利用bwareaopen函数滤波进行降噪处理，如图2中c图；

利用imclearborde函数删除与瞳孔图像边界相连的对象；

创建圆盘形结构元素进行开运算形态学运算；

找到(l/2)²/s的值最接近π的连通域，计算瞳孔直径；

输出对应于每一帧图像的瞳孔直径值结果。

本装置使用方法如下：在使用时，受试者带上眼罩，在暗环境下暗适应时间约5分钟，打开计算机中amcap，连接红外摄像头；暗适应结束后，调整头位及罩体位置，使角膜大小与红色滤光纸的大小相似，调整红外灯亮度，使之亮度达到最大，点击amcap捕捉——开始捕捉——确定；拍摄前确保虹膜纹理清晰，瞳孔暴露完全，瞳孔平面与摄像头平面平行；点击amcap，捕捉——停止捕捉。

对捕捉图像进行二值化处理，使瞳孔区域更加明显，测量结果更加准确，对检查结果取平均值，以减轻生理瞬时波动对瞳孔大小的影响。

另外，输出的瞳孔直径值结果中记录了每一帧图像静息瞳孔直径、最小瞳孔直径、平均瞳孔直径、瞳孔收缩及扩张潜伏期、收缩幅度、平均收缩及扩张速度。其中，静息瞳孔直径指光刺激前瞳孔的初始直径；最小瞳孔直径指光刺激后瞳孔收缩至最小时的直径；平均直径指最大和最小瞳孔直径的平均值；瞳孔收缩潜伏期指光刺激后至瞳孔开始收缩的时间；瞳孔扩张潜伏期指撤光后至瞳孔开始扩张的时间；收缩幅度指最大瞳孔直径与最小瞳孔直径之差，并将该值转换为基线瞳孔面积的百分比。平均收缩速度为收缩幅度除以收缩时间；平均扩张速度为扩张幅度除以扩张时间。

为了便于查看结果，所述输出的瞳孔直径结果以电子表格及曲线图形式输出。

其中，所述罩体为穿戴式头盔或者2个独立的罩筒，可根据需要选择不同的罩体，灵活方便，不管是穿戴式头盔还是独立的罩筒，均可独立检测左右眼。如图1所示，优选采用2个独立的罩筒，仅需要调节2个罩筒之间的距离即可适用于不同的受试者。所述罩体与受试者接触的一侧设置海绵垫圈6，可以用于与不同受试者脸部紧密贴合，避免外部光源进入到罩体内对检测结果产生影响。所述刺激光源包括8盏led灯构成的灯带，灯带上连有无线接收器，所述控制装置为无线遥控器，采用无线遥控器对刺激光源进行调控，灵活方便，高亮度的发光二极管确保了光亮度及颜色输出的稳定性，不同波长的单色可见光组成环状光带使全视网膜可均匀的接受光刺激，确保引发的瞳孔收缩反映了全视网膜功能。其中，所述摄像头与图形处理装置无线连接，可通过蓝牙连接或者wifi连接，操作者可以通过电脑实时观察受试者开睑闭睑情况，并可通过程序选择灯光亮度以及闪烁速度。所述罩体末端设置电容触摸显示屏，可实时显示摄像头所拍摄的画面。