[发明专利]用于确定眼地形图的方法和设备

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种用于进行光学测量的方法和设备，并且更具体地，涉及一种用于测量眼的特别是角膜和巩膜区域上面的地形图的方法和设备。

背景技术

病人的眼的表面形状或“地形图(topography)”的精确知识对于诸如白内障手术、激光原位角膜磨镶(Lasik)手术的多项眼科手术、眼的检查和诊断，以及适配的光学功能性的、舒适的接触镜片的制造是必不可少的。在所有这些应用中，关于角膜和巩膜的地形图的信息是特别重要的。在包括在眼皮下方的区域的、镜片接触眼的区域中，眼拓扑结构的精确知识大大有利于以实现最佳的旋转取向和病人舒适度的方式来制造镜片。然而，测量眼拓扑结构，并且更具体地角膜和巩膜的拓扑结构，因眼在巩膜区域中的陡峭曲率、上下巩膜区域的眼皮阻碍、和测量程序期间随机的眼运动而复杂化。

相对于获取能够用来构建个人的眼的精确模型的测量而言，结合了光学相干断层成像(OCT)和普拉西多环(Placido Ring)技术并且当前用来测量眼拓扑结构的现有技术设备具有各种限制。普拉西多环技术例如通过将一系列同中心环投射到眼的表面上并且测量环位置和变形以确定表面拓扑结构来操作。然而，由于沿着投射环的旋转轴的表面不规则，该技术不提供充分且精确的信息。因此，如果环由于眼表面拓扑结构中的不规则而结合在一起则会失去信息。由于环的数量少，大约22个，分辨率在径向方向上是有限的，并且在眼皮下不能测量表面拓扑结构。OCT通过获取在环绕垂直于瞳孔的前表面的轴的不同的角位置处扫描的眼的高度轮廓截面的时间序列来操作。为了创建眼的三维模型，必须在眼不移动的情况下扫描多个截面，然后在已扫描的截面之间维持严格对准的情况下精确地结合该多个截面。很遗憾，因为没有办法让每个截面都以病人的眼上的固定空间参照物为基准，所以如果眼在连续的顺序截面测量期间或中间移动，则模型将是不精确的。此外，由于巩膜的陡峭弯曲，所以截面在直径上当前限制于近似16mm。16mm直径图像不足以包含具有高达22mm的直径的宽巩膜接触镜片。而且，OCT和普拉西多环扫描仪不容易适于在个体的眼皮下测量巩膜拓扑结构。

授予Wei等人的美国专利No.5,493,109(以下称为“Wei-109”)公开了具有眼科手术显微镜的OCT设备。通过用从OCT设备输出的信号来驱动眼科手术显微镜的机动化内聚焦镜头来提供自动聚焦。这样的系统的实施例包括：(a)光学相干断层扫描设备；(b)光束组合器，其用于将来自OCT设备的输出内部地耦合到眼科手术显微镜；和(c)马达，其用于响应于来自OCT设备的信号，移动眼科手术显微镜的内聚焦镜头。

授予Wei等人的美国专利No.6,741,359(以下称为“Wei-359”)公开了OCT设备并且描述了在Wei-109中所描述的系统的特殊方法学和局限性。Wei-359公开了用于扫描OCT辐射束的扫描仪的一个实施例，包括：(a)OCT辐射源；(b)扫描仪；和(c)扫描光学器件，其中，像面具有负场曲。如所公开的，Wei-109对于扫描眼的角膜区域是有限的。该系统利用大孔隙和自动聚焦以满足角膜的场深参数。作为结果，并且如随后所描述，该过程还影响系统的光收集效率。在Wei-359中，定制光学器件以近似于人类角膜的弧形的弯曲弧形聚焦OCT辐射束。目的是将OCT辐射限制为平行于眼的表面。这样的系统产生沿着横跨眼的直径的用户编程径向扫描线的深度分布信息。实际情况是，这样的系统出现限于角膜区域的测量并且无法覆盖角膜区域和整个巩膜区域。

最近已经进行尝试来为其角膜因诸如爆炸的事故受损或变形、或被诊断为患有圆锥形角膜——促使角膜的中心区域变薄和向外凸出的疾病的个人制造“巩膜镜片”。由于常规接触镜片位于角膜表面，所以它们不适合于这样的个人。然而，巩膜接触镜片靠在巩膜而非变形的角膜上。因此，已经使用这样的巩膜透效果来恢复许多病人的视觉。该镜片通过创建在受损的角膜上方升起的新的光学表面而工作。镜片的背面和角膜表面之间的间隙填充有病人自身的泪液，该泪液产生充当液体绷带以安抚角膜表面上的神经的泪液池。镜片的新近形成的刚性前光学表面因此通过病人的眼将光聚焦到后视网膜上以恢复视力。为了以最佳的病人舒适度实现最好的光学性能，巩膜镜片必须完美地匹配病人的巩膜的形状、曲度和拓扑结构，病人的巩膜是镜片的支承表面，包括眼皮下的支承区。