以“点”带“面”实现角膜曲率测量
【上海理工大学王成副教授课题组】


        角膜是人眼重要的屈光介质,其屈光度约占人眼总体屈光度的三分之二。了解角膜曲率状况,对于判定有无散光及散光性质,诊断某些角膜疾病,指导佩戴角膜接触镜,指导角膜屈光手术和术后追踪观察以及拟植入人工晶状体度数的测算都有重要意义。角膜曲率仪可用于测量角膜前表面曲率,为准确获得角膜曲率提供了方便快捷的测量手段。
        目前常规使用的角膜地形测量设备基本采用了光学反射法设计,其测量原理是在角膜前的特定位置放置特定大小的物体,该物体经角膜前表面反射后产生一个虚像,测量此像的大小即可计算出角膜前表面的曲率。随着光电技术的飞速发展,借助成熟的图像处理方法,快速准确地测量光学影像已经可行,西方国家在这方面的研究起步较早,在上世纪八十年代就提出了利用计算机辅助处理角膜反射影像的构想。
        近些年,国内外知名眼科设备公司以及科研团队对自动角膜曲率仪进行了大量的研究和改进,上海理工大学的研究团队在前人研究的基础上提出了一种简化的角膜曲率测量系统。
        上海理工大学医疗器械与食品学院,生物医学光学与视光学研究所王成副教授研究团队提出了一种简化的角膜曲率测量系统,利用角膜反射成像原理,将六个呈正六边形排布的点光源准直后投射到角膜中心区域,经角膜前表面反射成像在CMOS上,对角膜反射图像进行图像处理,求得图像中位于正六边形长对角线上的两个点光源的距离,进而得出角膜曲率半径。设计的测量系统的角膜曲率半径测量范围为5.5 mm~11 mm(对应角膜屈光度30 m-1~60 m-1),测量误差为±0.02 mm。

 
(a)角膜曲率测量原理; (b)测试光标排布示意图

     

 
模拟眼角膜反射图像

研究团队简介
        上海理工大学医疗器械与食品学院,生物医学光学与视光学研究所长期致力于眼生物参数测量设备的研究,在角膜曲率、前房深度、眼轴长度等眼参数测量方面均取得了不错的研究成果。团队的研究方向是以光学为基础,结合生物医学、现代医学、计算科学等学科,主要研究医学光学成像、组织光谱、视觉修复理论和技术、医学光学仪器等,为诊断和治疗疾病提供可靠的光学理论基础和技术。现开展的研究工作主要包括三个方面:1)基于组织本征光谱的癌变早期诊断研究;2)基于多光谱成像的食品质量控制研究;3)眼生物参数测量设备的研究。目前研究所拥有教授1人,副教授2人,讲师1人,研究生20余人,发表SCI论文20多篇,发明专利15篇。

相关论文
陈鹏, 王成, 郑刚, 等. 角膜曲率计的优化设计及实现[J]. 光电工程, 2019, 46(1): 180373.
DOI: 10.12086/oee.2019.180373