[發(fā)明專利]一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜三維成像裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328474.5
• 申請(qǐng)日: 2011-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN102499628A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何益;史國(guó)華;李昊;李喜琪;魏凌;張雨?yáng)|
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): A61B3/12
• 分類號(hào): A61B3/12;A61B3/15
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李新華;賈玉忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)的生物成像技術(shù)領(lǐng)域，為一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜三維成像裝置及方法，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的眼科檢查。

背景技術(shù)

目前，針對(duì)活體人眼視網(wǎng)膜成像的技術(shù)有眼底相機(jī)、激光共焦掃描檢眼儀、自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像等，它們都取得了好的成像分辨率。但是，由于活體人眼視網(wǎng)膜的生理特性，視網(wǎng)膜視覺敏感細(xì)胞一直處于無(wú)規(guī)律的抖動(dòng)狀態(tài)，這種抖動(dòng)包含多種頻率成分，大約在10-100Hz左右，目前的活體人眼視網(wǎng)膜成像技術(shù)成像幀頻大都在30Hz左右，成像結(jié)果不僅有幀間抖動(dòng)，幀內(nèi)也存在嚴(yán)重的抖動(dòng)，如果無(wú)法校正視網(wǎng)膜抖動(dòng)，則無(wú)法對(duì)視網(wǎng)膜成像進(jìn)行定量分析研究，大大限制了這些成像技術(shù)的推廣應(yīng)用。

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所的史國(guó)華等人成功地研制出了自適應(yīng)光學(xué)相干層析系統(tǒng)(Shi?Guohua^*，Ding?Zhihua，Dai?Yun，Rao?Xuejun，Zhang?Yudong.“Adaptive?opticsoptical?coherence?tomography?for?retina?imaging.”Chinese?Optics?Letters，2008，6(6)：424～425)。該系統(tǒng)將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)成功地應(yīng)用到光學(xué)相干層析成像領(lǐng)域，自適應(yīng)光學(xué)能實(shí)時(shí)探測(cè)人眼像差并通過波前矯正器實(shí)時(shí)校正像差，消除了人眼像差造成的像質(zhì)彌散，得到了高分辨率成像結(jié)果。其系統(tǒng)示意圖如圖1所示，自適應(yīng)光學(xué)模塊對(duì)人眼像差進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，光學(xué)相干層析成像模塊對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行層析成像。這種自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像，成像效果好，但其自身仍然存在缺陷：由于采用二維掃描的方式，成像的幀頻速度小(＜30fps)，幀內(nèi)和幀間均存在抖動(dòng)，這種缺陷不可避免地限制了它的應(yīng)用，特別是阻礙了它直接用于眼科疾病的檢查。

針對(duì)于光學(xué)相干層析成像低幀頻造成的視網(wǎng)膜抖動(dòng)問題，中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所的史國(guó)華等人提出了基于線掃描的共焦系統(tǒng)及方法(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010595574.X和201010595587.7)。專利公布的裝置示意圖如圖2和圖3所示，激光光源的出射光束經(jīng)線光束變換裝置變換為一維線光束，由掃描振鏡掃描照明人眼眼底，從眼底反射出的成像線光束沿原路返回進(jìn)入成像單元，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和信號(hào)同步得到人眼眼底的實(shí)時(shí)圖像。這種線掃描共焦系統(tǒng)采用一維線掃描對(duì)眼底視網(wǎng)膜成像，成像幀頻大，視網(wǎng)膜幀內(nèi)抖動(dòng)大大減少，通過對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算可以提取出幀間抖動(dòng)，使得校正視網(wǎng)膜抖動(dòng)成為可能。

對(duì)光學(xué)相干層析成像結(jié)果進(jìn)行分析，幀內(nèi)和幀間抖動(dòng)均由視網(wǎng)膜二維平面的抖動(dòng)引起，無(wú)視網(wǎng)膜軸向抖動(dòng)分量，由視網(wǎng)膜的生理解剖分析可知視網(wǎng)膜上的視覺敏感細(xì)胞的無(wú)規(guī)律抖動(dòng)均為視網(wǎng)膜二維平面抖動(dòng)。結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)線共焦高速成像圖像進(jìn)行運(yùn)算解得視網(wǎng)膜二維抖動(dòng)量并將其轉(zhuǎn)換為校正抖動(dòng)的控制信號(hào)，控制校正單元對(duì)自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元的照明光束進(jìn)行調(diào)制出射，自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元得到視網(wǎng)膜軸向平面無(wú)抖動(dòng)、高分辨率的層析成像圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，結(jié)合申請(qǐng)人已申請(qǐng)的發(fā)明專利，提供一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜三維成像裝置及方法，本發(fā)明能夠同時(shí)得到線共焦單元獲取的無(wú)抖動(dòng)、高幀頻視網(wǎng)膜二維平面成像圖像和自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元獲取的視網(wǎng)膜軸向平面無(wú)抖動(dòng)、高分辨率的層析成像圖像，即實(shí)現(xiàn)了活體人眼視網(wǎng)膜的穩(wěn)像三維成像技術(shù)，本發(fā)明還具有視網(wǎng)膜抖動(dòng)測(cè)量準(zhǔn)確、抖動(dòng)校正精度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性能好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜三維成像裝置包括：校正單元、分光單元、自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元、線共焦單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元以及處理機(jī)；

校正單元與信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元以及分光單元相連，校正單元由傾斜鏡和4f透鏡組構(gòu)成，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸出的控制電壓控制傾斜鏡對(duì)自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元輸出的照明光束進(jìn)行調(diào)制校正視網(wǎng)膜抖動(dòng)，被傾斜鏡調(diào)制后的照明光束經(jīng)4f透鏡組后直接透射過分光單元照明人眼眼底，從人眼眼底反射回的成像光束依次經(jīng)分光單元、4f透鏡組直接透射后，由傾斜鏡同步反射回自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像單元探測(cè)獲取無(wú)抖動(dòng)、高分辨率層析成像；