[發明專利]一種對視網膜內核層微細血管自適應光學成像的系統

有效

• 申請號: 201610348747.5
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105942972B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 宣麗;李大禹;王少鑫;張佩光;曹召良;穆全全;楊程亮;姚麗雙;劉永剛;彭增輝;徐煥宇;張杏云;王啟東;王玉坤;楊樂寶
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: A61B3/12
• 分類號: A61B3/12;A61B3/14
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 南小平

1.一種對視網膜內核層微細血管自適應光學成像的系統，其特征是：以視覺細胞層表面作為基準位置；將內核層微細血管作為被成像物體，統計大量人眼的微細血管內核層的相互交疊公共區域及公共區域中心面相對基準位置的距離d；將人眼等效于透鏡，利用現有人眼光學模型仿真得出人眼有效焦距F_eye和人眼軸長之間的關系式；實測人眼軸長，并將其代入上述關系式計算出因人而異的人眼有效焦距F_eye；最后根據人眼參數F_eye、d和視網膜內核層微細血管自適應光學成像系統中各透鏡的焦距，計算出內核層公共區域中心面的像面位置，在此處設置成像相機，使受試者在一次檢測中眼睛只受到短于18ms的可見光照射，即能完成自適應像差校正后的內核層中直徑10μm上下的微細血管清晰成像；

視網膜內核層微細血管自適應光學成像系統分為如下部分：

a.基于液晶波前校正器的眼底自適應光學成像系統

基于液晶波前校正器的眼底自適應光學成像系統由第一透鏡(2)、第二透鏡(3)、第三透鏡(4)、第四透鏡(5)、液晶波前校正器(6)，折軸反射鏡(7)、波前探測器(8)、偏振分光棱鏡(9)、成像相機(10)組成，成像相機(10)置于一個一維電控位移臺上、位于第四透鏡(5)的焦點處，配置視標、眼底照明光源和一臺計算機；計算機中裝有視網膜自適應光學成像的控制程序，其與液晶波前校正器(6)、波前探測器(8)、成像相機(10)、眼底照明光源和一維電控位移臺相連接，在內核層微細血管的自適應光學成像過程中相繼控制一維電控位移臺的位移量、波前探測器(8)的曝光時刻與曝光時間、探測信號的處理、液晶波前校正器(6)的像差校正、成像相機(10)的曝光時刻與曝光時間；照明系統將單色光束入射到人眼(1)，從人眼(1)反射出的光束經過第一透鏡(2)和第二透鏡(3)成為與液晶波前校正器(6)口徑匹配的平行光束，經過液晶波前校正器(6)反射、又經第二透鏡(3)、折軸反射鏡(7)和第三透鏡(4)成為與波前探測器(8)口徑匹配的平行光束，再經過一個偏振分光棱鏡(9)分成反射的S偏振光束和透射的P偏振光束，其中S偏振光束進入波前探測器(8)，由波前探測器(8)將人眼(1)的像差信息探測出來，計算機對像差信息進行處理、再控制液晶波前校正器(6)對P偏振光束進行波前校正，消除像差后的P偏振光束透過偏振分光棱鏡(9)、又經過第四透鏡(5)聚焦于成像相機(10)，在成像相機(10)上呈現無像差的高分辨視網膜圖像；

b.眼底照明光源：包含成像光源和像差探測光源；選用560nm～580nm波段內的單色光源作為內核層微細血管的成像光源，像差探測光源為近紅外780nm～810nm波段內的單色光；視網膜微細血管自適應光學成像系統中所用透鏡均為560nm～810nm波段消色差透鏡；為避免成像光源、像差探測光源與視標的波長不一樣在人眼中產生色差，需要針對人眼做成像光源、像差探測光源的消色差光路設計，以使成像光束與探測光束都能在視網膜的視覺細胞層表面聚焦，且設計探測光束在眼底的照明區域直徑只有45μm～55μm、成像光束在眼底的照明區域直徑為200μm～350μm；

c.視標：2mm～3mm直徑的可見光平行光束作為視標，亮度以人眼能舒適盯視為宜；放置在距離人眼1m光程的位置處，光束導入人眼，通過調節視標的位置來改變眼球轉角，使入眼的探測光束和成像光束聚焦至距離小凹中心2°～3°位置處；

獲得內核層微細血管的自適應像差校正光學成像步驟為：

測量受試者的眼軸長，將被測者眼軸長的測量數據代入(i)式計算出被測人眼的有效焦距F_eye，

F_eye＝0.7136l+0.1483(i)

其中l為人眼軸長，單位為毫米；再將算出的有效焦距F_eye代入(ii)式，得出成像相機(10)移動到微細血管層像面的距離L；

L＝(f₁f₄/f₃)²d/F_eye²(ii)

其中f₁、f₃和f₄分別為第一透鏡(2)、第三透鏡(4)和第四透鏡(5)的焦距，d為內核層中心面到視覺細胞表面的距離，d＝138μm；

將L的測算值輸入計算機中，計算機驅動一維電控平移臺使成像相機(10)從第四透鏡(5)的焦點處沿光軸向遠離第四透鏡(5)的方向移動到內核層中心面的像面處；

如果被測者有超過50度近視或50度散光則需要佩戴自己的眼鏡，然后將一瞳孔對準所搭建的眼底自適應光學成像光路；引入視標光束，其為2mm～3mm直徑的可見光平行光束，放置在距離人眼1m光程的位置處，令視標光束的光軸在人眼前與第一透鏡(2)的光軸重合導入人眼，通過調節視標的位置來改變眼球轉角，以使入眼的探測光束和成像光束能聚焦至距離小凹中心2°～3°位置處，即都能到達具有微細血管的內核層位置；人眼盯視視標并能看清楚視標的簡單圖案；立即啟動視網膜自適應光學成像的控制程序：用像差探測光源曝光，該光源的光束光軸也與第一透鏡(2)的光軸重合，通過瞳孔照明眼底，曝光時間在3ms～15ms完成眼底像差探測，隨即將像差探測光源切換到成像光源，曝光時間控制在5ms～18ms即可完成內核層微細血管的自適應像差校正光學成像，從探測像差開始到內核層微細血管成像結束的全程時間控制在50ms以內。