CN1318343A - 非接触式眼压测量方法 - Google Patents

Abstract

在由流体脉冲感生角膜变形过程中,处理与向内的第一加积夷平态和向外的第二加积夷平态有关的观察结果,以提供基本上不存在源于角膜厚度效应的误差的最终报告的眼内压值。

Description

非接触式眼压测量方法

本发明涉及眼科仪器与方法，具体涉及到用于测量眼睛的眼内压(IOP)的非接触式眼压测量的改进方法。

用于测量IOP的眼压计原先是作为“接触型”仪器发展的，这就是说，在测量过程中，这种仪器的一部分要与角膜接触。周知的这样一种仪器乃是1950年最初所开发的Goldmann(哥德曼)加积夷平(applanation)作用眼压计(GAT)。GAT测量整平(加积夷平)角膜中一给定面积时所需的力，时至今日它还用作其他类型眼压计的比较标准，用以评定测量精度。

因接触式眼压计如GAT给病人带来的不舒适导致开发“非接触式”眼压计(NCT)，这种眼压计在操作时通过描准角膜的排气管将泵机构产生的空气脉冲引入，以产生加积夷平作用。在角膜由于这种流体脉冲的作用而变形时，用光电子系统监控角膜，探测斜入射到角膜上光束的角膜反射光，在此角膜的反射面变平时，于此加积夷平作用的瞬间便产生峰值探测信号。

在当前的工艺水平下，压力传感器测量脉冲产生时的泵的送气压力，提供一通常近似高斯分布的送气压力信号，由此可以测定在加积夷平作用瞬间所达到的送气压力。此加积夷平下的送气压力然后用相对于GAT为基准作仪器临床校正过程所存储的线性回归方程，变换为以mmHg为单位的IOP值。NCT可靠性的基本指标则是NCT与GAT临床读数配对的标准偏差S_d。

虽然NCT提供了合理可靠的IOP测量结果，但新近的研究结果说明，角膜的厚度效应会对NCT读数有显著的影响。IOP读数会被错误地夸大，这是由于与排送压到角膜上的眼内流体的情形相反，空气脉冲会因“弯曲”角膜组织本身而消耗了它的某些能量。例如参看CoptR-P,Thomas R,Mermoud A,corneal Thickness in OcularHypertension,Primary Open-angle Glaucoma and Normal TensionGlaucoma,Arch Ophthalmol.Vol.117:14-16(1999)；EmaraB,Probst LE,Tingey DP,Kennedy DW,et al.,Correlation ofIntraocular Pressure and Central Corneal Thickness in NormalMyopic Eyes After Laser in situ Keratomileusis,J CataractRefract Surg,Vol.24:1320-25(1998)；Stodtmeister R,Applanation Tonometry and Correction According to CornealThickness,Acta Ophthalmol Scand,Vol.76-319-24(1998)；andArgus WA,Ocular Hypertension and Central CornealThickness,Ophthalmol,Vol.102:1810(1995)。对于那些有较厚角膜的人，在先有技术方法下测出的IOP值会受到显著的影响。迄今，在试图对角膜厚度校正所测的IOP时，通常涉及到由另外的仪器装置来测量角膜厚度，并根据测得的角膜厚度对所测的IOP作一定数量的校正。1995,12,12授权的美国专利No.5474066(Grolman)便是基于这种方法的。

在非接触式IOP测量中，角膜实际上是由它的原始凸态经第一加积夷平态到略凹态，而在空气脉冲衰减时则允许其从凹态通过第二加积夷平态回复到凸态。事实上，在对应于第二加积夷平态的加积夷平信号中已知会发生第二峰值。当前，非接触式眼压测量方法只考虑到与第一加积夷平态有关的送气压力来输入回归方程以计算IOP，而忽略了与第二加积夷平态有关的送气压力。

本发明的一个目的在于提供能更精确地测量真实IOP的、改进了的非接触式眼压测量法。

本发明的另一个目的在于提供消除了作为影响IOP测量值因素的角膜厚度的非接触式眼压测量法。

本发明的再一目的是用现有的NCT硬件来实现上述的两个目的。

考虑到上述各目的和其他目的，本发明第一实施例的非接触式眼压测量方法包括下述步骤。初始时，与先有技术中的相同，将流体脉冲导引到角膜上，使此角膜从凸态经第一加积夷平态到凹态，然后反过来经第二加积夷平态至凸态，经过这样可逆变形。角膜变形作为时间函数，产生分别表明第一加积夷平与第二加积夷平的时间t₁与t₂的信号而得以监控。由于监控了角膜变形，从而泵机构的送气压力便产生流体脉冲，用以确定分别与第一和第二加积夷平时间t₁与t₂相对应的第一与第二送气压力PP₁与PP₂。第一送气压力PP₁作为第一回归方程的系数输入来产生第一眼内压值IOP₁，第二送气压力PP₂作为第二回归方程的系数输入以产生第二眼内压值IOP₂。然后将这两个值IOP₁与IOP₂加以平均去计算最终报告的眼内压值IOP_f。或可将第一与第二送气压力的平均值PP_AVG作为单一相应的回归方程的系数输入来计算IOP_f。

下面在结合附图对最佳实施例的详细描述中将更全面地说明本发明的本质与工作方式，在附图中：

图1是示明依据本发明一实施例的非接触式眼压测量法的示意性流程图。

图2A是角膜在第一加积夷平瞬间的受力图。

图2B是角膜在第二加积夷平瞬间的受力图。

图3是表明典型的NCT、IOP的测量的加积夷平探测信号与送气压力信号的曲线图。

图4是示明向内(第一)与向外(第二)两种加积夷平送气压力下的送气压力线性回归图象。

图5是示明依据本发明另一实施例的非接触眼压测量法的示意流程图。

本发明的改进的眼压测量方法可以由具有微机控制装置的现有的NCT，包括本发明的受让与方Leica Microsystems公司制造的NCT来实施。正如眼科仪器技术领域中的内行人所知道的，实施这里所叙述的方法是通过改进相关仪器的校准技术与测量控制软件来进行的，并不要求不同的或另外的硬件。

如图1的流程图所示，NCT测量开始时产生导向到角膜的流体脉冲，这通常可以由激励与眼前方准直的流体排出管成流体通连的螺线管来驱动泵机构实现，例如美国专利No.3756073中所说明的，该专利的内容已综合于此供参考。由此流体脉冲传递的脉冲能量可逆地使角膜从其原始凸态经第一加积夷平态变形至凹态。当此空气脉冲衰减或受控地通过对泵的螺线管去激励而减弱时，角膜便从凹态经第二加积夷平态迫回其凸态。应该指出，用螺线管来驱动这种泵机构在本项技术中是普遍的，但也可采用其他的驱动装置，例如也属周知的线性马达。

图2A与2B是简化了的图，表明了在NCT测量过程中，略去了动态效应时，在第一加积夷平瞬间(图2A)与第二加积夷平瞬间(图2B)作用到角膜C上的力。在这两个图中，F₁表示入射流体脉冲指向内部的力，F₂表示弯曲角膜组织本身时所需的力，而F₃则表示源于眼内压而指向外方的力即待测的量。在第一加积夷平下，力F₂与F₃一致地作用，反抗由流体脉冲所施加的力F₁：

F_1,in=F₂+F₃(in指进入)

但在第二加积夷平作用下，力F₂与流体脉冲F₁的力在一起反抗眼内压所施加的力F₃：

F_1,out=F₂+F₃(out指外出)

因此，此系统可以表示为下述关系： $F_3=\frac{F_{1,\mathrm{IN}}+F_{1,\mathrm{OUT}}}{2}$

在以上的方程中可以看到，力F₂由于角膜厚度业已“排除掉”，致使F₃是由F_1,in与F_1,out表示。由于F_1,in与F_1,out直接关系到可观察的量，即泵的送气压力，而IOP又直接与F₃相关，利用下述的第一与第二加积夷平态，所寻求的真实IOP便可测量出而不受角膜厚度的影响。这种方法由于在测量IOP中考虑到了第二加积夷平态，是不同于先有各先有技术的方法的。

现在只注意图1、3与4来说明本发明的最佳眼压测量方法。在上述的角膜变形过程中，NCT的光电子系统监控角膜的形状而提供加积夷平信号。更具体地说，正如本项技术中所周知的，将红外放射器设于此仪器的中心准直轴线的一侧，将一束斜入射的光导引到角膜上，而把光敏探测器设在此准直轴线与该发射器对称地相对的另一侧与接收角膜的反射光。当角膜是凸或凹时，此斜入射光在从弧形的角膜表面上反射时便呈扇形展开，绝大部分的反射光到达不了探测器，但当角膜趋近加积夷平态，此斜入射光便以相干方式从平的角膜表面反射向探测器。因此，探测器便产生一指明此加积夷平作用的峰值信号。图3示明了随时间变化的真实加积夷平信号，以第一峰值表明第一加压夷平时间t₁，以第二峰值表明第二加压夷平时间t₂。根据图1，加积夷平信号信息输入处理装置中用于确定第一与第二加积夷平时间t₁与t₂。在先有技术的方法中，只寄存有第一加积夷平时间。此外，在角膜变形过程中，也可把与泵机构相关的送气压力作为时间函数测量来提供送气压力信号。送气压力可以直接由小型压力传感器测量，或对于按已知速率递增的压力斜坡函数通过使压力与时间相关联来间接地进行这种测量，这两种方法都是非接触式眼压测量技术中周知的。图3示明叠加到加积夷平信号上的实际送气压力信号。这一送气压力信号通常近似高斯分布。此送气压力信号，与加积夷平信号相同，输入到处理装置中，这样就能在第一加积夷平时间测定第一加积夷平压力PP₁和在第二加积夷平时间测定第二加积夷平压力PP₂。

根据上述实施例的方法，这两个送气压力PP₁与PP₂都输入到作为临床装置中仪器校准结果而存储于此仪器中的各相应回归方程之中。图4例示了用来对于结合有本发明方法的非接触式眼压测量方法，列出两个相应的线性回归方程的临床校准测量结果所标绘出的图象。在此临床试验中所研究的各个眼由GAT与NCT仪器进行了测量。菱形的数据点代表NCT(y轴)对应于以mmHg为单位的GAT测量结果(x轴)所测的第一送气压力PP₁，而方形数据点同样代表NCT对应于相应GAT测量结果所测的第二送气压力PP₂。这两组校准数据点拟合到各相应的回归方程，例如由最小二乘算法确定的线性回归方程，同时将这种回归方程存于仪器的存储器中。应该指出，虽然在此是结合图4所示的线性回归方程，但是同样可以推导出非线性回归方程，这样的内容也应包括在本发明的方法之内。

在依据所述实施例对患者所作的实际测量中，第一送气压力PP₁用第一回归方程变换为第一眼内压值IOP₁，第二送气压力PP₂用第二回归方程变换为第二眼内压值IOP₂。此第一与第二IOP值如图2A与2B所讨论的加以平均，以消除角膜厚度效应。此平均步骤产生了最终报告值IOP_f。

作为上述方法之外的一种方法是，可将第一与第二送气压力PP₁与PP₂平均化来产生PP_AVG(AVG指平均)，这一平均值可以输入对仪器进行临床校准而确定的单一回归方程中来产生最终报告值IOP_f。这种方法由图5示意地表明，与前述的校准方法不同，在此是将第一与第二NCT送气压力PP₁与PP₂分别相对于相应的GAT测量结果标绘以确定两个相关的回归方程，在此另一种方法下进行的校准涉及到NCT送气压力PP₁与PP₂取平均并将此平均值相对相应的GAT测量结果标绘。这组校准数据点拟合到单一的回归方程，例如由最小二乘算法所确定的线性回归方程，而此单一的线性回归方程则存于仪器的存储器中。

Claims (4)

1．一种测量眼睛的眼内压的方法，此方法包括下述步骤：

(A)将流体脉冲导引到角膜上使此角膜经过从凸态到第一加积夷平态而至凹态，然后反过来经第二加积夷平态至凸态的可逆变形；

(B)监控上述角膜变形，以之为时间函数，产生指明上述第一加积夷平态的时间和第二加积夷平态的时间的信号；

(C)测量对应于所述第一加积夷平态时间的第一送气压力和对应于所述第二加积夷平态时间的第二送气压力；

(D)将此第一与第二送气压力输入各相应的第一与第二回归方程，提供各相应的第一与第二眼内压值；

(E)根据上述第一与第二眼内压值计算出最终的眼内压值。

2．如权利要求1所述的测量眼内压的方法，其中所述最终的眼内压值是通过将上述第一与第二眼内压值取平均而计算出的。

3．一种测量眼睛的眼内压的方法，此方法包括下述步骤：

(A)将流体脉冲导引到角膜上使此角膜经过从凸态到第一加积夷平态而至凹态，然后反过来经第二加积夷平态至凸态的可逆变形；

(B)获取与所述流体脉冲在第一加积夷平态的时间和在第二加积夷平态的时间有关的压力数据；

(C)根据以上获取到的压力数据来计算最终的眼内压值。

4．一种测量眼睛的眼内压的方法，此方法包括下述步骤：

(A)将流体脉冲导引到角膜上使此角膜经过从凸态到第一加积夷平态而至凹态，然后反过来经第二加积夷平态至凸态的可逆变形；

(B)监控上述角膜变形，以之为时间函数，产生指明上述第一加积夷平态的时间和第二加积夷平态的时间的信号；

(C)测量对应于所述第一加积夷平态时间的第一送气压力和对应于所述第二加积夷平态时间的第二送气压力；

(D)将此第一送气压力与第二送气压力平均，提供平均送气压力；

(E)将此平均送气压力输入相应的回归方程中，计算出最终的眼内压值。

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