[发明专利]用于角膜生物力学响应的体内测量的设备和方法

说明书

呈现了一种用于以空间分辨率非接触体内测量角膜或泪膜的一种或多种特性的设备和方法。在某些实施方式中，用来自多波长光源的子光束的会聚阵列以基本垂直入射探测角膜/泪膜，并以干涉测量分析反射光以产生测厚图的时间序列。测量和分析由外压和内眼压之间的差异引起的，例如来自眼脉动或外部施加的压力变化的厚度变化可以获得有关角膜的生物力学响应的信息。在优选的实施方式中，测量并减去泪膜厚度的时间变化以产生用于生物力学分析的归一化的测厚数据。在某些实施方式中，该设备配置为使用会聚的或基本平行的子光束阵列测量泪膜的动力学和分布。

技术领域

本发明涉及用于光学计量学的设备和方法，具体是用于体内测量人角膜的生物力学响应的设备和方法。然而，应当理解的是，本发明不限于该特定使用领域。

相关申请

本申请要求2018年6月5日提交的澳大利亚临时专利申请号2018902018的优先权，其内容通过引证结合于本文中。

背景技术

在整个说明书中对现有技术的任何讨论决不应该认为是承认这种现有技术是众所周知的或构成了本领域公知常识的部分。

圆锥形角膜(Keratoconus)是一种退行性疾病，其中局部变薄和刚度降低会导致角膜变形，从而直接损害视力质量。尽管可以通过角膜形貌图或测厚法容易地检测到进展更多的圆锥形角膜的角膜变形特征，但优选的是可以在较早阶段检测到该疾病。例如，这将允许筛查出发展圆锥形角膜风险的人，而使该病的管控策略可以在永久性损伤发生之前实施，并在屈光手术之前进行患者筛查。认为通过测量眼睛的生物力学特性，寻找角膜的局部弱化，可以有效实现圆锥形角膜和其他角膜疾病的早期检测。具体地，圆锥形角膜锥体的焦点区域被弱化并且具有与角膜的其他区域不同的生物力学特性。这种方法可以提供与其他角膜的扰动(perturbation)的区别，其可能使仅基于几何特征如角膜高程和厚度图的诊断复杂化。

一种用于测量如角膜的人体组织的力学响应的技术是光学相干弹性成像(OCE)，例如，描述于已公开的标题为“Optical coherence elastography to assessbiomechanics and detect progression of ocular and other tissues degenerativediseases”的美国专利申请号2017/0290503 A1中。通过例如吹气(air puff)、超声或机械接触激发组织中的振动，并通过光学相干断层扫描(OCT)测量机械响应。使用OCE进行角膜测量的困难在于需要将眼内压(IOP)变化的影响与角膜异常分开。

布里渊(Brillouin)显微镜已推荐作为用于映射至少体外的角膜内机械强度的技术。例如，如Scarcelli et al‘Biomechanical characterization of keratoconuscorneas ex vivo with Brillouin microscopy’,Investigative OphthalmologyVisualScience 55(7),4490(2014)中描述的，布里渊位移测量可以提供有关角膜纵向模量的信息。然而，由于需要高分辨率光谱仪，该设备相对昂贵。此外，由于扫描要求，该技术很耗时，并且需要高眼内光强度，这对体内使用提出了挑战。