[发明专利]一种角膜生物力学性能压平式测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及角膜生物力学测量装置技术领域，尤其涉及一种角膜生物力学性能压平式测量装置及测量方法。

背景技术

近视是导致人眼视觉质量下降的最常见原因，是当今世界范围内发病率最高的眼病之一。据统计，我国近视眼人数已近4亿，居世界第一位。近视眼属于眼屈光不正，在临床上矫正近视眼屈光不正采用的主要治疗方案是角膜屈光手术，现在全世界每年有600万以上的患者接受近视准分子激光角膜屈光手术，其中我国每年的手术量就达到了80到100万例。屈光手术主要是通过改变角膜的曲率、形状和角膜的刚度，在眼内压作用下引起角膜应力的重新分布，藉此改变角膜的有效弹性，从而改变屈光力，达到调节其折射能力的目的。准分子激光原位角膜磨镶术(laser in situ keratomileusis,LASIK)是目前全世界应用最广泛、开展最多的近视眼角膜屈光手术。LASIK由于手术保留了角膜上皮层和前弹力层，其设计较符合人眼角膜的解剖生理特性，但角膜术后在生理环境下会发生向前扩张膨隆的并发症已见报道，其发生发展机制引起医师与学者的广泛关注，普遍认为角膜膨隆现象与角膜的生物力学性能改变有关。在生理环境眼内压作用下，由于角膜纤维减少，其抵抗力将降低，角膜纤维的减少量可能直接影响角膜的刚度。为了提高手术技巧和质量，利用计算机开展对数字人眼或LASIK术前建模仿真研究较为必要,然而由于角膜不同于一般工程材料，其独特的个体生物力学性能将决定数值模型计算结果的准确性和可靠性。角膜是生物软组织材料，具有滞后、松弛、蠕变等生物力学性能。现有的角膜生物力学性能检测方法有角膜拉伸法、角膜膨胀法、光学干涉法以及整个眼球的灌注测试法。角膜拉伸法把角膜移植手术后的剩余边缘角膜切成条状或环状试样，通过控制不同的拉伸比进行单轴或双向拉伸实验，对角膜的应力-应变、应力松弛和蠕变性能等生物力学特性开展了研究。角膜膨胀法、光学干涉法以及整个眼球的灌注测试法则是把摘除的角膜固定于密封小室或直接采用离体(尸体)完整眼球，通过穿刺入前房的连通器调控，对不同眼内压下作用下的角膜弹性模量和眼壁硬度等生物力学性能情况进行检测。这些技术由于采用的方法都是对角膜进行离体测量，因而破坏了角膜固有的生理环境和结构特征，不能充分反映生理环境角膜的生物力学性能。目前眼科临床缺少能非破坏性直接获取与角膜实际生理工作状态一致的生物力学性能检测技术及数据，因而缺乏对个体眼角膜变形机制的充分了解。

发明内容

本发明提出了一种角膜生物力学性能压平式测量装置及测量方法，所述测量装置简单，可实现角膜生物力学性能非侵害性压平式测量，对生理环境个体眼角膜的生物力学性能进行一体化评价，测量结果可充分反应生理环境角膜的生物力学性能，测量方法准确。

本发明提出的一种角膜生物力学性能压平式测量装置，包括支撑结构、导杆、微型步进电机、压力传感器、位移传感器、面积探测光学探头、信号采集装置及信号处理与控制装置；微型步进电机的一端和位移传感器的固定端分别依次安装在支撑结构上，微型步进电机的另一端和位移传感器的测量端分别依次安装在导杆上；压力传感器的固定端安装在导杆上，测量端安装在面积探测光学探头上，微型步进电机带动导杆移动，导杆带动位移传感器及压力传感器移动，压力传感器带动面积探测光学探头移动；位移传感器可感知其固定端与测量端之间的位移变化信号，压力传感器可感知其固定端与测量端的压力变化信号，面积探测光学探头可探测角膜面积变化信号。

面积探测光学探头、压力传感器及位移传感器的信号输出端分别与信号采集装置的信号输入端通讯连接，面积探测光学探头将探测的角膜面积变化信号、压力传感器将感知的压力变化信号及位移传感器将感知的位移变化信号传送至信号采集装置；信号采集装置的信号输出端与信号处理与控制装置的信号输入端通讯连接，信号处理与控制装置通过信号采集装置获取位移变化信号、压力变化信号及角膜面积变化信号；信号处理与控制装置的信号输出端与微型步进电机的信号输入端通讯连接，信号处理与控制装置根据位移变化信号、压力变化信号及角膜面积变化信号控制微型步进电机工作。