[发明专利]超声波眼科测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种眼科测量装置及方法，且特别是有关于一种超声波眼科测量装置及方法。

背景技术

屈光不正是人类最常见和最普遍的眼病，角膜厚度测量和眼轴长度测量都是为适应屈光性手术而发展起来的，最主要用于角膜屈光手术的术前检查和术后疗效评价，例如对手术时切口深度的掌握，术后指导用药，避免角膜上皮过度增殖增厚造成屈光回退，防止继发性圆锥角膜等都有重要意义。此外，角膜厚度还是角膜细胞机能的客观指标，眼轴长度的测定还可以了解眼的病变和屈光情况。

超声波测厚技术的依据是：超声波在介质中的传播速度一定的情况下，发射脉冲和回波脉冲之间的时间间隔与介质的厚度直接相关。与光学测量法相比较，超声对角膜无害无损，操作非常简便，同时可以连续测量同一部位的数点或不同部位的数点取其平均值，而且比光学测量法精确，因此在眼科的应用日益广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波眼科测量装置及方法，利用超声波高分辨率的性能测量人体眼角膜的厚度和眼轴的长度，用于眼部手术前检查和手术后疗效的评价。

本发明提出一种超声波眼科测量装置，包括超声换能器、控制单元、超声波发射单元、超声波接收单元、数据采集单元、显示单元以及按键单元。其中，控制单元包括相互连接的MSP430单片机和CPLD芯片。超声波发射单元的输入端连接CPLD芯片的输出，输出端连接至超声换能器。超声波接收单元的输入端连接超声换能器，输出端连接至CPLD芯片。数据采集单元包括依次连接的滤波电路、A/D转换电路及FPGA芯片。滤波电路的输入连接超声波接收单元的输出。FPGA芯片的输出端连接至MSP430单片机的输入端。显示单元和按键单元分别连接至MSP430单片机。

本发明中的超声波发射单元包括微分电路，其输入端连接CPLD芯片的输出，将矩形波转换为尖脉冲波。采用微分电路可以减小发射脉宽，提高测量精度。

本发明中的超声波接收单元包括放大电路和比较电路，放大电路的输入端连接至超声换能器的输出，输出端连接至滤波电路；比较电路的输入端连接放大电路的输出，输出端连接至CPLD芯片。

本发明中的比较电路包括TL3016比较器，其转换速度较高，可以达到7.8ns。

本发明还提出一种超声波眼科测量方法，包括步骤：a)将超声波眼科测量装置的测量探头正确放在人体角膜上；b)由控制单元的MSP430单片机输出固定宽度的发射脉冲至超声波发射单元，并触发测量探头中的超声换能器发射超声波；c)超声波经过人体角膜反射后由超声换能器输出至超声波接收单元，经过放大电路放大后，其中一路反射波输出至比较电路，另一路输出至数据采集单元；d)在超声波发射的同时启动时钟脉冲，由比较电路输出的反射波控制CPLD芯片输出计数脉冲至MSP430单片机；e)由MSP430单片机对所述时钟脉冲和计数脉冲进行数据处理，经转换得到眼角膜的厚度和眼轴长度，并通过显示单元进行显示。

本发明中的步骤c)中，反射波经数据采集单元的滤波电路滤波后，送入A/D转换电路转换为数字信号，输出至FPGA芯片存储，由FPGA芯片缓冲给MSP430单片机，并将采样所得到的波形通过显示单元进行显示。

本发明中的步骤d)中，CPLD芯片包括两组计数器，分别输出两组计数脉冲至MSP430单片机。采用双脉冲计数可以提高计数精度。

本发明中的步骤b)中，MSP430单片机发出的发射脉冲，经CPLD芯片和微分电路后变成宽度极窄的脉冲信号触发超声换能器发射超声波。

本发明中的测量方法还包括步骤：f)如果测量探头接触人体角膜3秒后未测量到数据，则超声波眼科测量装置发出长鸣音以提示测量探头必须离开角膜，避免角膜的损伤；如果在3秒内测到角膜厚度和眼轴长度值，则超声波眼科测量装置发出短鸣音以提示测量成功，可以进行下一次测量。

本发明中的测量方法还包括步骤：g)如果超声波眼科测量装置在10分钟内未检测到任何操作的话，则自动关机。采用定时关机可以降低整个装置的功耗，提高整个装置的可靠性。

本发明的有益效果是，本发明所提供的超声波眼科测量装置及方法可以利用超声波反射波法测量人体角膜厚度和眼轴长度。本发明原理简单，对被测物体表面要求较低，能满足角膜厚度和眼轴测量需求。