[发明专利]角膜基质绘测

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2012年8月15日递交的美国临时申请No.61/683,654和于2013年3月15日递交的美国非临时申请No.13/836,258的优先权，将其全部公开内容一并在此用作参考。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及光学相干断层扫描领域及其应用。具体地，本发明的实施例大体上涉及用于测量角膜的几何属性的方法和系统。

背景技术

角膜以及相关联的泪膜是眼睛的主要屈光元素，并且角膜的形状对于视力来讲尤其重要。角膜的形状通常受到扩张(ectactic)疾病(比如圆锥形角膜)以及屈光或其它外科手术的影响。

通常，使用普拉西多环成像原理来测量角膜的前表面的形状。图1A和图1B示出了使用普拉西多环成像原理进行地形成像的示例。如本领域所熟知，共心环120投影到眼睛100的前角膜表面110上，该前角膜表面110是凸形反射表面。这些反射环120的虚像的尺寸变化可以用于得到前角膜表面的形状和屈光力，比如使用来自如图1B所示的反射环位置的信息得到的角膜曲率150的轴向图。存在多种使用普拉西多环成像原理的商用的角膜地形测量设备。在这些设备中，通常显示表示所得到的前角膜表面的若干地形图，比如轴向/径向力(power)或曲率半径、切向/瞬时力或曲率半径、和相对于参考表面的高度。虽然这些地形图通常被假定为表示前角膜表面的形状，但事实上，这些地形图测量角膜泪膜(其是眼睛的前表面的第一和主反射表面)的形状。因此，使用普拉西多环成像原理的地形图在泪膜较差或不规则的情况中可能被破坏，特别是在与干眼状况相关联的情况中尤其如此。

图2是示出了角膜解剖的图。外角膜上皮210(或前角膜)(其限定角膜200的最外层)是动态组织，其可在发生发生角膜扩张疾病的情况下或在屈光手术之后对角膜表面进行重塑。外角膜上皮210的厚度的改变可以掩盖基本形状的改变，比如角膜基质220的曲率(其在评估角膜扩张疾病和角膜屈光外科手术中很重要)。内角膜内皮230限定角膜200的最内层。在外角膜上皮210和角膜基质220之间是鲍曼氏膜或基质上皮交界面215，而在角膜基质220和内角膜内皮230之间则是德斯密氏膜225。例如，对扩张角膜基质的上皮打薄可能妨碍顿挫型圆锥形角膜或在屈光外科手术筛选中重要的其它早期扩张疾病的检测。

图3是示出了角膜的上皮重塑的效果的示例示意图。在图3的角膜300中，角膜基质320由于某种扩张疾病在形变350处发生变形。然而，由于对角膜上皮310的动态重塑，前角膜表面340仍然相对光滑和均匀。在这些情况中，通过传统的普拉西多地形测量进行的只是对前角膜表面340的形状的测量可能不会揭示角膜基质的微小形状改变，比如图3中所示的受损角膜基质320，这是由于这些改变可能被角膜上皮310的厚度中的补偿性改变所掩盖。另一方面，普拉西多地形测量的优势在于其对于角膜曲率的小改变的高敏感度，这是由于角膜高度的小改变通常转换为环位置的较大可测量改变。

上皮重塑可能在角膜激光屈光手术之后引起屈光回退。此外，屈光回退可能由角膜基质形状的改变引起，这可以指示角膜的结构缺陷。使用传统普拉西多环原理对前角膜表面的测量可能不能对这些不同的回退原因进行区分，而这些回退原因在评估角膜扩张疾病和角膜屈光外科手术中是重要的。

一种得到与角膜基质的形状有关的附加信息的方法是对后角膜表面的形状进行测量，这是因为与上述角膜上皮层的动态重塑本质不同的是，角膜内皮厚度基本保持恒定。多种可商用的临床仪器尝试测量后角膜表面的形状(比如曲率)。Orbscan(纽约州Rochester的博士伦公司)使用普拉西多环来测量前角膜表面，并使用扫描狭缝光束来确定角膜厚度。两种测量都用来得到后角膜地形。Pentacam(华盛顿州Arlington的Oculus公司)采用向普鲁摄影术原理来测量角膜的前表面和后表面。Galilei(伊利诺伊州的Alton的Zeimer公司)使用普拉西多环成像和向普鲁摄影术两者的组合来生成前角膜表面和后角膜表面的地形图。然而，所有这些仪器的空间分辨率都不足以准确地测量各个组织层(比如角膜上皮、角膜基质和基质-上皮交界面)的形状和厚度。