[發(fā)明專利]基于眼球運(yùn)動特征的玻璃體力學(xué)特性測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110732151.6
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113588636B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉笑宇;陳鐸;霍洪強(qiáng);喬嘯峰;吳智鑫;樊瑜波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01;G01N1/36
• 代理公司: 北京惠森至誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11992
• 代理人: 王園園;王峰

1.一種基于眼球運(yùn)動特征的玻璃體力學(xué)特性測量方法，使用以下玻璃體力學(xué)特性測量裝置，包括：

眼動裝置(1)；

眼球包埋支架，包括包埋頂蓋(1010)、包埋端蓋(1009)和包埋托槽(1008)，所述包埋頂蓋(1010)、包埋端蓋(1009)和包埋托槽(1008)均由光敏樹脂通過3D打印制造，所述包埋托槽(1008)的中心呈凹狀，所述包埋托槽(1008)與實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)通過螺栓連接，所述包埋端蓋(1009)與包埋托槽(1008)通過螺栓連接，所述包埋端蓋(1009)和包埋托槽(1008)之間設(shè)置有密封紙墊，所述包埋端蓋(1009)的上方開設(shè)有小孔；

高速攝像系統(tǒng)(2)，設(shè)置在所述眼動裝置(1)的正上方，所述高速攝像系統(tǒng)(2)由微距鏡頭與高速攝像機(jī)組成，對玻璃體表面散斑進(jìn)行拍攝；

PC控制端(3)，設(shè)置在所述眼動裝置(1)的旁側(cè)，由筆記本電腦與電機(jī)控制器組成，所述PC控制端(3)用于控制眼動裝置(1)的轉(zhuǎn)速及角頻率，并傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，通過軟件對所述高速攝像機(jī)的玻璃體表面散斑的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行采集整理并傳回至PC控制端(3)，計(jì)算獲得不同玻璃體區(qū)域的局部液化現(xiàn)象；

其特征在于，測量方法包括如下步驟：

S1：將去除周圍組織及多余神經(jīng)的眼球組織放入包埋托槽(1008)的中心凹處，通過螺栓連接將包埋端蓋(1009)及包埋托槽(1008)進(jìn)行緊固，并在縫隙處添加特制的密封紙墊實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)密封，配置3％瓊脂糖溶液作為脂肪組織模擬液，使用注射器沿端蓋頂孔填充瓊脂糖溶液至溶液剛剛溢出，使用包埋頂蓋(1010)完全密封眼球包埋支架并放入4℃環(huán)境中1小時，至瓊脂糖完全凝固后取出，使用刀片沿密封紙墊水平切割，移除包埋端蓋(1009)后保留包埋托槽(1008)，作為組織測試件，采用與玻璃體色差明顯的水性噴漆均勻噴灑至玻璃體表面進(jìn)行散斑制作；

S2：將眼動裝置(1)水平放置于實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)并連接伺服電機(jī)(1007)、電機(jī)控制器、PC控制端(3)和高速攝像系統(tǒng)(2)，通過控制伺服電機(jī)(1007)以正弦函數(shù)運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行周期往復(fù)運(yùn)動模擬真實(shí)眼球運(yùn)動規(guī)律，將含有100mm微距鏡頭的高速攝像系統(tǒng)(2)水平安裝至包埋托槽(1008)正上方，微距鏡頭距離包埋托槽(1008)表面距離約為11mm，對微距鏡頭進(jìn)行調(diào)焦與補(bǔ)光，保證拍攝視野清晰、明亮；

S3：通過螺栓將包埋托槽(1008)緊固在端蓋(1002)處，調(diào)整不同的轉(zhuǎn)速與角頻率參數(shù)模擬不同掃視運(yùn)動，通過PC控制端(3)設(shè)置5°、10°及15°三個轉(zhuǎn)動幅度，并計(jì)算對應(yīng)轉(zhuǎn)動速率與角頻率分別如下：轉(zhuǎn)動速率為1290rad/min時，角頻率為16Hz；轉(zhuǎn)動速率為1011rad/min時，角頻率為19Hz；角頻率為667rad/min時，角頻率為25Hz，將高速攝像系統(tǒng)(2)拍攝到的散斑運(yùn)動分為固體區(qū)域的參考點(diǎn)位與玻璃體區(qū)域的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)位，根據(jù)實(shí)驗(yàn)參考點(diǎn)和計(jì)算公式以計(jì)算旋轉(zhuǎn)中心位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眼球運(yùn)動特征的玻璃體力學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述眼動裝置(1)包括實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)、端蓋(1002)、軸承(1003)、箱體(1005)、連接法蘭盤a(1004)、連接法蘭盤b(1006)和伺服電機(jī)(1007)，所述實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)設(shè)置在箱體(1005)的頂端，所述端蓋(1002)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)的下方，所述軸承(1003)安裝在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)與箱體(1005)之間，并通過端蓋(1002)進(jìn)行固定，所述伺服電機(jī)(1007)與箱體(1005)通過連接法蘭盤b(1006)連接并通過螺栓固定，所述伺服電機(jī)(1007)上端與實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)底部通過連接法蘭盤a(1004)連接并通過螺栓固定，所述軸承(1003)安裝在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(1001)與箱體(1005)之間，并通過端蓋(1002)進(jìn)行固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眼球運(yùn)動特征的玻璃體力學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述高速攝像系統(tǒng)(2)具有微距攝像功能，用于對玻璃體表面散斑進(jìn)行拍攝，設(shè)置平行光源進(jìn)行補(bǔ)光。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于眼球運(yùn)動特征的玻璃體力學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述伺服電機(jī)(1007)與PC控制端(3)通過電機(jī)控制器連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眼球運(yùn)動特征的玻璃體力學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述計(jì)算公式如下：

R＝sqrt((X-x₁)²+(Y-y₁)²)＝sqrt((X-x₂)²+(Y-y₂)²)＝sqrt((X-x₃)²+(Y-y₃)²)

其中，圓心為(X,Y)、參考點(diǎn)A為(x1,y1)、參考點(diǎn)B為(x2,y2)、參考點(diǎn)C為(x3,y3)及半徑為R，以其中實(shí)驗(yàn)點(diǎn)D為例，計(jì)算測試實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃體表面散斑的運(yùn)動規(guī)律，則有點(diǎn)D隨時間變化的角速度規(guī)律，則角速度計(jì)算公式如下：

ω＝{sqrt((m₂-m₁)²+(n₂-n₁)²)}/{t×[sqrt((X-m₁)²+(Y-n₁)²)]}

其中，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)D1為(m1,n1)，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)D2為(m2,n2),兩點(diǎn)間時刻為t，角速度為ω，計(jì)算不同實(shí)驗(yàn)點(diǎn)隨時間變化情況，計(jì)算中央玻璃體、邊緣玻璃體及其他區(qū)域內(nèi)的玻璃體轉(zhuǎn)動角速度變化情況，通過比較不同轉(zhuǎn)動峰值條件與不同區(qū)域內(nèi)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)過程中表現(xiàn)出的角速度差異，獲得不同玻璃體區(qū)域的局部液化情況。