[发明专利]智能眼科超声乳化仪

说明书

技术领域

本发明是一种用于眼科白内障治疗的超声手术仪器，涉及一种智能化眼科超声乳化设备。

背景技术

我国白内障病例逐年增长，该疾病不仅给患者造成心理上的痛苦，同时成为社会的严重负担。到目前为止，超声乳化联合人工晶体植入术是治疗白内障最为有效的治疗手段。

白内障超声乳化技术是利用超声振动产生的机械加速度、声微流及空化的共同作用使白内障硬核组织破碎，将其乳化，并通过负压吸除的手术方法。该技术是人工晶体植入术中的一种先进技术，其优点是手术切口小、愈合时间短，术后视功能恢复快和角膜散光小，同时明显降低了并发症的发生率。

随着白内障超声乳化术的逐步推广和人工晶体植入术的广泛开展，超声乳化设备已在各大医院得到普及。但现有的超声乳化仪存在以下缺点：首先，在手术过程中，需要医生通过显微镜对内核硬度及其乳化过程和状态进行判定和监测，增大了医生的工作强度，影响手术效果和手术质量；其次，当内核吸除后，眼球内部的高负压使得球体产生凹瘪现象，可能引起后囊撕裂等医疗事故；再次，医生必须通过改变脚闸的角度来控制超声能量的输出，操作不方便。

发明内容

本发明的目的是解决现有超声乳化技术中的不足，提供一种智能眼科白内障超声乳化仪。具体地说采用图像采集和识别系统辅助白内障手术过程，降低医生的工作强度；采用患部状态识别系统，确定内核硬核硬度和乳化情况；采用负压流量控制系统，避免前房涌动；采用能量控制系统，自动控制超声波能量的输出。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种智能眼科超声乳化仪，包括：手术仪主机、超声乳化手柄、图像采集系统和脚闸，所述的手术仪主机由信号发生器、手术过程和患部状态识别系统、负压流量控制系统，能量控制系统和触摸/显示设备组成，所述的超声乳化手柄末端带电源，其内部连接一变幅杆，变幅杆前端连接超声乳化针头，内置换能器，注吸管道从手柄内通过，外装硅胶套管；所述的超声乳化手柄上设有三个按键，分别为光学识别按键、负载识别按键和能量控制按键；所述的图像采集包括眼科手术用电子显微镜、图像采集卡和专用图像处理微机；所述的手术过程和患部状态识别系统包括带有识别按键的专用手柄，用于手柄超声信号采集和分析处理的硬件软件模块；所述的超声乳化针头为钛合金，由不同斜面组成，可拆卸，乳化的晶体碎片从中空管道被吸出。智能眼科超声乳化仪采用负压流量控制系统，该系统包含灌注用平衡液、灌注电磁阀、灌注管道、抽吸用蠕动泵、抽吸管道、用于泄压控制的泄压阀、负压传感器。智能眼科超声乳化仪采用能量控制系统，该系统包含超声信号发生器、乳化超声输出模式、控制超声输出功率的脚闸。

本发明所述的智能眼科超声乳化仪与普通的超声乳化仪相比有其突出的特点，即“两个识别、两个控制”，下面对其进行简要说明：

(1)采用图像采集和识别系统，将术中所采集到的光学图像信息送至识别系统，与术前图象对比，监视手术过程情况，辅助医生进行乳化手术。在术前，建立一个白内障图像专家库，根据白内障内核硬度分级标准，对专家库内每个白内障病例晶状体核作一个硬度等级判定，对同等硬度级别的白内障图像采取模式识别算法进行图像特征提取。这个专家库的病例基数越大，通过手术图像进行白内障硬度特征提取的准确度越高。

手术时，实时采集眼球手术图像，根据模式匹配算法对当前白内障图像进行图像处理，判断手术中白内障内核的硬度等级，考虑到乳化超声仅对乳化针头附近较小区域有效，因此图像识别系统主要判别乳化针头接触部位的白内障内核硬度，同时针头在眼球的图像中特征明显，识别系统根据针头的位置仅对针头周围小区域图像进行模式识别，这样可以极大地降低识别系统图像处理的运算量，提高识别系统的实时性。

另外，可以考虑根据患者年龄段、病因类别、性别等因素建立不同种类的专家库，有效提高白内障内核硬度等级识别的准确性。

(2)采用患部状态识别系统，利用光学和超声信号，判断白内障硬核组织的硬度、乳化状态，将其信息反馈至计算机中，以便实时控制施加的乳化超声能量。

超声手柄患部状态识别系统的主要机理是不同组织对超声信号的阻抗差异很明显，对于正常的白内障组织乳化效果明显，对于非白内障组织，乳化效应很弱，体现出超声乳化的选择性；另外，相同功率的超声条件下，硬度不同的白内障组织表现的阻抗也有较大差别，根据阻抗数值的具体水平，可以判断当前白内障内核组织的硬度级别，采取适合的超声功率实现乳化。

两种识别系统结合起来，对白内障内核的硬度级别进行判定，结果更为可靠。