[发明专利]一种基于喷气式光学相干弹性成像技术测量在体人眼角膜弹性模量的方法

说明书

一种基于喷气式光学相干弹性成像技术测量在体人眼角膜弹性模量的方法，利用光学相干弹性成像技术(optical coherence Elastography，OCE)来采集在体角膜组织不同横断面的多普勒图像，通过人眼眼球运动伪影矫正算法来提取角膜组织中弹性波信息，根据兰姆波模型估算出角膜组织的弹性模量，解决了现有OCE难以实现在体人眼角膜弹性成像问题。

技术领域

本发明具体涉及光学相干弹性成像技术领域，具体涉及一种基于喷气式光学相干弹性成像技术测量在体人眼角膜弹性模量的方法。

背景技术

角膜组织为黏弹性材料，具有黏性和弹性两种特性，可以通过弹性模量、粘滞系数等生物力学性能参数表征。而现有研究发现，角膜力学特性可协助早期诊断某些眼科疾病(如圆锥角膜、Fuchs角膜变性等)及指导开展角膜相关手术(如角膜屈光手术、角膜交联手术等)等。

光学相干弹性成像技术(Optical Coherence Elastography,OCE)是基于光学相干断层成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)，以软组织的弹性模量、剪切模量、粘滞性系数等生物力学参量为成像对象的技术。由于人眼角膜直径约为11mm，角膜中央厚度仅为0.52mm，而OCE保持了OCT的高分辨率、非侵入式以及扫描速度快等优点，相较于布里渊光学显微镜(confocal Brillouin microscopy,CBM)、超声弹性成像(ultrasoundelastography,UE)、磁共振弹性成像(magnetic resonance elastography,MRE)等其他弹性技术，可以实时、高精度地对角膜组织成像，在角膜生物力学在体测量上具有极大的临床应用前景。

从结构层面考虑，OCE系统由机械加载装置、组织响应反应和运动检测系统三部分组成。而组织响应反应和运动检测系统取决于机械加载的类型。目前常用的机械加载方式分为压电陶瓷激励(Piezoelectric,PZT)、超声激励(Acoustic radiation force,ARF)、空气激励(Air puff)和激光激励(Pulsed laser excitation)。其中压电陶瓷激励为接触式，易使病人不适感；超声激励需要水浴环境，不宜在临床上实现；激光对于眼部组织可能存在损伤，缺乏安全性；而空气激励为非接触式，安全有效，在临床上广泛应用，是在体人眼角膜弹性成像的理想激励装置。

2.现有技术方案：

(1)喷气式光学相干弹性成像技术

美国休斯顿大学的Larin教授团队曾自主搭建喷气式光学相干弹性成像系统，利用微空气脉冲激励在体小鼠角膜组织产生弹性波，通过相位敏感型OCT(Phase SensitiveOCT,Phs-OCT)进行扫描探测角膜组织中弹性波的传播情况，并根据弹性波传播速度从而估算角膜组织的弹性模量。但该研究通过固定小鼠头部来减小心跳或呼吸等因素造成的眼球运动，不宜将该方法直接推广至临床。(来源于期刊文献《In vivo estimation of elasticwave parameters using phase-stabilized swept source optical coherenceelastography》)

(2)在体运动伪影矫正算法

美国加州大学欧文分校的陈忠平教授团队曾利用空气耦合超声探头激励在体兔眼角膜组织产生弹性波，通过Phs-OCT探测角膜组织的振动位移，并自主开发了眼球运动伪影矫正算法来提取弹性波信息，从而估算角膜组织的弹性模量。该研究虽然开发了眼球运动伪影矫正算法，但其所采用的激励方式为空气耦合超声辐射力。空气耦合超声辐射力诱导角膜组织的形变量十分微小，不易引起眼球整体运动，而微空气脉冲激励能引起较大的角膜形变，同时伴有眼球整体运动；此外，该研究对象为麻醉后的兔子，算法仅考虑眼球轴向运动伪影的干扰，而实际上，临床受试者存在眼球水平运动伪影的干扰，因此，仍不能直接将该算法推广应用至临床。