角膜基質(zhì)繪測(cè)的制作方法
【專利說明】角膜基質(zhì)繪測(cè)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有于2012年8月15日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/683，654和于2013年3月15日遞交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)N0.13/836，258的優(yōu)先權(quán)，將其全部公開內(nèi)容一并在此用作參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及光學(xué)相干斷層掃描領(lǐng)域及其應(yīng)用。具體地，本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及用于測(cè)量角膜的幾何屬性的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]角膜以及相關(guān)聯(lián)的淚膜是眼睛的主要屈光元素，并且角膜的形狀對(duì)于視力來講尤其重要。角膜的形狀通常受到擴(kuò)張(ectactic)疾病(比如圓錐形角膜)以及屈光或其它外科手術(shù)的影響。
[0005]通常，使用普拉西多環(huán)成像原理來測(cè)量角膜的前表面的形狀。圖1A和圖1B示出了使用普拉西多環(huán)成像原理進(jìn)行地形成像的示例。如本領(lǐng)域所熟知，共心環(huán)120投影到眼睛100的前角膜表面110上，該前角膜表面110是凸形反射表面。這些反射環(huán)120的虛像的尺寸變化可以用于得到前角膜表面的形狀和屈光力，比如使用來自如圖1B所示的反射環(huán)位置的信息得到的角膜曲率150的軸向圖。存在多種使用普拉西多環(huán)成像原理的商用的角膜地形測(cè)量設(shè)備。在這些設(shè)備中，通常顯示表示所得到的前角膜表面的若干地形圖，比如軸向/徑向力(power)或曲率半徑、切向/瞬時(shí)力或曲率半徑、和相對(duì)于參考表面的高度。雖然這些地形圖通常被假定為表示前角膜表面的形狀，但事實(shí)上，這些地形圖測(cè)量角膜淚膜(其是眼睛的前表面的第一和主反射表面)的形狀。因此，使用普拉西多環(huán)成像原理的地形圖在淚膜較差或不規(guī)則的情況中可能被破壞，特別是在與干眼狀況相關(guān)聯(lián)的情況中尤其如此。
[0006]圖2是示出了角膜解剖的圖。外角膜上皮210 (或前角膜)(其限定角膜200的最外層)是動(dòng)態(tài)組織，其可在發(fā)生發(fā)生角膜擴(kuò)張疾病的情況下或在屈光手術(shù)之后對(duì)角膜表面進(jìn)行重塑。外角膜上皮210的厚度的改變可以掩蓋基本形狀的改變，比如角膜基質(zhì)220的曲率(其在評(píng)估角膜擴(kuò)張疾病和角膜屈光外科手術(shù)中很重要)。內(nèi)角膜內(nèi)皮230限定角膜200的最內(nèi)層。在外角膜上皮210和角膜基質(zhì)220之間是鮑曼氏膜或基質(zhì)上皮交界面215，而在角膜基質(zhì)220和內(nèi)角膜內(nèi)皮230之間則是德斯密氏膜225。例如，對(duì)擴(kuò)張角膜基質(zhì)的上皮打薄可能妨礙頓挫型圓錐形角膜或在屈光外科手術(shù)篩選中重要的其它早期擴(kuò)張疾病的檢測(cè)。
[0007]圖3是示出了角膜的上皮重塑的效果的示例示意圖。在圖3的角膜300中，角膜基質(zhì)320由于某種擴(kuò)張疾病在形變350處發(fā)生變形。然而，由于對(duì)角膜上皮310的動(dòng)態(tài)重塑，前角膜表面340仍然相對(duì)光滑和均勻。在這些情況中，通過傳統(tǒng)的普拉西多地形測(cè)量進(jìn)行的只是對(duì)前角膜表面340的形狀的測(cè)量可能不會(huì)揭示角膜基質(zhì)的微小形狀改變，比如圖3中所示的受損角膜基質(zhì)320，這是由于這些改變可能被角膜上皮310的厚度中的補(bǔ)償性改變所掩蓋。另一方面，普拉西多地形測(cè)量的優(yōu)勢(shì)在于其對(duì)于角膜曲率的小改變的高敏感度，這是由于角膜高度的小改變通常轉(zhuǎn)換為環(huán)位置的較大可測(cè)量改變。
[0008]上皮重塑可能在角膜激光屈光手術(shù)之后引起屈光回退。此外，屈光回退可能由角膜基質(zhì)形狀的改變引起，這可以指示角膜的結(jié)構(gòu)缺陷。使用傳統(tǒng)普拉西多環(huán)原理對(duì)前角膜表面的測(cè)量可能不能對(duì)這些不同的回退原因進(jìn)行區(qū)分，而這些回退原因在評(píng)估角膜擴(kuò)張疾病和角膜屈光外科手術(shù)中是重要的。
[0009]一種得到與角膜基質(zhì)的形狀有關(guān)的附加信息的方法是對(duì)后角膜表面的形狀進(jìn)行測(cè)量，這是因?yàn)榕c上述角膜上皮層的動(dòng)態(tài)重塑本質(zhì)不同的是，角膜內(nèi)皮厚度基本保持恒定。多種可商用的臨床儀器嘗試測(cè)量后角膜表面的形狀(比如曲率)。OrbScan(紐約州Rochester的博士倫公司)使用普拉西多環(huán)來測(cè)量前角膜表面，并使用掃描狹縫光束來確定角膜厚度。兩種測(cè)量都用來得到后角膜地形。Pentacam(華盛頓州Arlington的Oculus公司)采用向普魯攝影術(shù)原理來測(cè)量角膜的前表面和后表面。GalileU伊利諾伊州的Alton的Zeimer公司)使用普拉西多環(huán)成像和向普魯攝影術(shù)兩者的組合來生成前角膜表面和后角膜表面的地形圖。然而，所有這些儀器的空間分辨率都不足以準(zhǔn)確地測(cè)量各個(gè)組織層(比如角膜上皮、角膜基質(zhì)和基質(zhì)-上皮交界面)的形狀和厚度。
[0010]高分辨率截面成像技術(shù)(比如光學(xué)相干斷層掃描(OCT)和高頻超聲)已被用來測(cè)量角膜上皮厚度。角膜上皮厚度可使用商業(yè)測(cè)量?jī)x器(例如，RTVue (加州Fremont的Optovue))中的可用計(jì)算機(jī)算法從OCT圖像中直接測(cè)量。提出通過使用角膜上皮厚度的OCT測(cè)量來引導(dǎo)激光角膜外科手術(shù)的一些方法。一些其它方法公開了使用0CT、超聲或向普魯攝影來在激光上皮切除之前繪制角膜上皮厚度。還提出了使用高頻超聲來測(cè)量角膜組織(包括上皮和基質(zhì))厚度的裝置。然而，采用與臨床醫(yī)生在常規(guī)臨床實(shí)踐中慣于使用的方式類似的方式來使用軸向/徑向力或曲率半徑、切向/瞬時(shí)力或曲率半徑、平均曲率、高度和相對(duì)于參考表面的高度對(duì)角膜基質(zhì)/上皮交界面的形狀(比如曲率)的臨床有用的測(cè)量和數(shù)據(jù)表示和顯示是不可用的。
[0011]因此，需要用來獲得角膜基質(zhì)的測(cè)量結(jié)果的方法和裝置，具體地，需要用來得到前基質(zhì)/上皮交界面的形狀并通過與前角膜空氣/淚膜交界面的常規(guī)繪測(cè)相似的方式使用地形圖來顯示它們的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]給出了一種測(cè)量方法。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的測(cè)量方法包括:根據(jù)第一成像方法獲得第一測(cè)量結(jié)果；根據(jù)第二成像方法獲得第二測(cè)量結(jié)果；對(duì)第一測(cè)量結(jié)果和第二測(cè)量結(jié)果進(jìn)行組合，以獲得眼睛結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)信息和圖像表示；根據(jù)結(jié)構(gòu)信息來計(jì)算至少一個(gè)形狀參數(shù)；以及顯示眼睛結(jié)構(gòu)的圖像表示。
[0013]下面參照以下附圖對(duì)這些及其它實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步討論。
【附圖說明】
[0014]圖1A和圖1B示出了使用普拉西多環(huán)成像原理創(chuàng)建的示例性地形圖像；
[0015]圖2是示出了角膜解剖的示意圖；
[0016]圖3是示出了角膜的上皮重塑的效果的示例性示意圖；
[0017]圖4示出了說明根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法的框圖；
[0018]圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施例的使用光學(xué)相干斷層掃描獲得的角膜上皮厚度的示例性地形圖；
[0019]圖6示出了一些實(shí)施例中的根據(jù)光學(xué)相干斷層掃描測(cè)量結(jié)果直接獲得的前角膜基質(zhì)交界面的示例性地形圖；
[0020]圖7是示出了角膜的曲率半徑與相對(duì)于角膜頂點(diǎn)軸的高度和徑向距離之間的關(guān)系的不意圖；
[0021]圖8示出了一些實(shí)施例中的基質(zhì)角膜曲率的示例地形圖；
[0022]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下文參照附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，在這里為了解釋而對(duì)附圖進(jìn)行了簡(jiǎn)化，并且在本領(lǐng)域中常規(guī)的一些元件可以被省略。
[0024]角膜地形測(cè)量是用來測(cè)量前角膜表面的形狀的重要臨床工具，并且用于角膜擴(kuò)張疾病的診斷以及角膜屈光外科手術(shù)的術(shù)前和術(shù)后評(píng)估。角膜基質(zhì)的形狀改變可能被角膜上皮的重塑所掩蓋，并且可能不能使用常規(guī)的臨床角膜地形測(cè)量方法觀測(cè)。
[0025]根據(jù)一些實(shí)施例，公開了用于測(cè)量前角膜基質(zhì)交界面的形狀、以地形圖或三維表示的形式顯示形狀以及計(jì)算參數(shù)(比如軸向或徑向力或曲率半徑、切向或瞬時(shí)力或曲率半徑、平均曲率、高度、相對(duì)于參考表面的高度以及針對(duì)擴(kuò)張疾病的篩選參數(shù)(比如KISA百分比指標(biāo)、表面不對(duì)稱指標(biāo)等))的方法。
[0026]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖像處理器900。如圖9所