1.一种视网膜形貌的获得方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建LENSTAR周边眼轴测量光路；

根据实测的角膜地形图和轴长构建半个性化人眼模型，具体包括：

利用LENSTAR测量得到轴上角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和玻璃体长度，并将测量结果替换掉入射人眼模型中的相应参数；

采集角膜地形图数据，并根据地形图数据进行相应的拟合得到角膜面型参数；

将拟合后得到的角膜前后表面的形貌参数输入眼模型中获得半个性化人眼模型；

角膜形貌拟合计算如下：



其中，x1、y表示角膜的坐标，z1表示角膜高度，r为曲面的曲率半径，k为曲面的圆锥系数，Zi(x1,y)为第i项Zernike多项式，Ai为第Zi(x1,y)项的系数，i＝1,2,3...30

利用光线追迹得出不同视场下光线在半个性化眼模型中的传播路径和传播角度，具体包括：主光线追迹半个性化人眼模型，获得各个视场下主光线在模型中各个结构中传播的路径以及与光轴的夹角；其中传播路径包括：在角膜中传播的路径Lc，在房水中传播的路径La，在晶状体中传播的路径Ll和在玻璃体中传播的路径Lv；其中光轴夹角包括：在晶状体中传播的夹角α和在玻璃体中传播的夹角β；

结合光线追迹结果和眼轴测量结果，获得各个视场下的视网膜坐标，并通过相应的拟合得到视网膜形貌；获得各个视场下的视网膜坐标具体包括：根据实测轴长去掉在角膜中传播的路径Lc、在房水中传播的路径La和在晶状体中传播的路径Ll获得新的玻璃体传播的路径Lv′；通过计算获得各个视场下对应的的视网膜坐标计算如下：

x＝La·sin(α)+Lv′·sin(β)

z＝La·cos(α)+Lv′·cos(β)

其中，x,z表示计算出来的视网膜坐标；

后续拟合过程中以轴上光线经过人眼到达的视网膜坐标(x0,z0)作为原点，因此将轴上的视网膜坐标(x0,z0)设置为(0，0)，那个其他的位置的视网膜坐标需做以下修正：

x'＝x-x0

z'＝z-z0

其中,x0和z0表示原本轴上点计算得到的视网膜坐标，(x′,z′)表示修正后的视网膜坐标；

视网膜形貌拟合计算如下：



式中，x′，z′表示修正后视网膜坐标，Rx表示视网膜水平方向曲率半径，kx为视网膜水平方向圆锥系数。

2.如权利要求1所述的视网膜形貌的获得方法，其特征在于，

构建LENSTAR周边眼轴测量光路包括：首先进行中心定标，外置的中心视标将其安置在与LENSTAR的内置中心视标镜像重合的位置；受试者位于LENSTAR前方，并且保持头部不动仅转动眼睛；通过安置分光镜，使得视标成像在受试者水平位置上，并且中心视标与LENSTAR的内置视标重合，测量获得受试者水平各个方向的眼轴长度。

技术领域

[0001]本发明属于眼视光学技术领域，尤其涉及一种视网膜形貌的获得方法。

背景技术

[0002]随着近视的高发和低龄化，越来越多的人寻求有效的近视防控手段。针对视网膜周边的近视性离焦是近视防控的重要研究内容，准确获得视网膜形貌将更加有效的控制和治疗近视。因此获得视网膜的面型信息，对于近视防控的理论研究和临床研究都具有重要意义。目前临床上使用的多光谱屈光地形图(MRT，Multispectral RefractionTopography)，能够给出视网膜处的离焦情况，但无法直接给出视网膜的面型参数。

[0003]然而由于人眼的结构，目前临床上并没有直接获取视网膜形貌的方法。针对视网膜的形貌，只能采用间接的手段获得，比如利用核磁共振(Magnetic Resonance Imaging，MRI)，OCT(Optical Coherence Tomography)等采集视网膜图像后进行相应的图像处理，或者改造相应的眼轴测量仪器(比如A超，IOLMaster(Carl-Zeiss MeditecAG Jena,Germany)和Lenstar(Haag Streit,Bern,Switzerland))再进行相应的数据处理。

[0004]对于核磁共振MRI，MRI可以测量得到较大范围的视网膜形貌，且图像没有畸变等问题。但是MRI价格比较昂贵，测量时间较长，且MRI的分辨率更差为0.15mm。

[0005]对于OCT，其测量时间快，分辨率高，测量过程中无需直接接触眼睛。但是目前针对近视的研究更多关注周边视场的情况，但OCT测量的视场范围较小。此外OCT测量的结果存在畸变等问题。因此利用OCT获得是视网膜形貌的方法通常较为困难，目前尚无给出视网膜形貌的商用OCT设备。

[0006]对于A超，主要是通过测量眼轴长度，然后进行相应的拟合。但是其在测量的时候需要接触受试者的角膜，可能会因挤压角膜出现结果偏差甚至损伤眼睛。测量的过程也较为缓慢，患者配合度对结果影响较大。且精度较低仅为0.1mm，根据亚利桑那眼模型得出眼轴每增加1mm近视度数增加3D，而在临床验光中一般以0.25D为分界线，简要换算的话测量精度需控制在0.1mm以内。

[0007]对于一些利用部分相干原理的IOL MASTER和LENSTAR等眼轴测量仪器，其测量时间快，分辨率高且不接触眼镜，但是其只能测量轴上的轴长。研究表明LENSTAR的精度比IOLMASTER更高，目前也有通过LENSTAR测量周边眼轴长度间接拟合出视网膜形貌的方法，但是其拟合过程还有许多值得改进的地方，比如精度的提高，方法的简化和与人眼生理情况的贴近程度等。因此找到一种能够简单且准确获得视网膜的方法可以解决目前存在的许多困难。

发明内容

[0008]本发明的目的在于提出一种视网膜形貌的获得方法，测量视场范围大，操作过程简单，成本低，测量时间快并且提高了测量精度。

[0009]为实现上述目的，本发明提供了一种视网膜形貌的获得方法，包括以下步骤：

[0010]构建LENSTAR周边眼轴测量光路；

[0011]根据实测的角膜地形图和轴长构建半个性化人眼模型；

[0012]利用光线追迹得出不同视场下光线在半个性化眼模型中的传播路径和传播角度；

[0013]结合光线追迹结果和眼轴测量结果，获得各个视场下的视网膜坐标，并通过相应的拟合得到视网膜形貌。

[0014]可选的，构建LENSTAR周边眼轴测量光路包括：首先进行中心定标，外置的中心视标将其安置在与LENSTAR的内置中心视标镜像重合的位置；受试者位于LENSTAR前方，并且保持头部不动仅转动眼睛；通过安置分光镜，使得视标成像在受试者水平位置上，并且中心视标与LENSTAR的内置视标重合，测量获得受试者水平各个方向的眼轴长度。

[0015]可选的，根据实测的角膜地形图和轴长构建半个性化人眼模型包括：

[0016]利用LENSTAR测量得到轴上角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和玻璃体长度，并将测量结果替换掉入射人眼模型中的相应参数；

[0017]采集角膜地形图数据，并根据地形图数据进行相应的拟合得到角膜面型参数；

[0018]将拟合后得到的角膜前后表面的形貌参数输入眼模型中获得入射半个性化眼模型。

[0019]可选的，角膜形貌拟合计算如下：

[0020]

[0021]其中，x、y表示角膜的坐标，z表示角膜高度，r为曲面的曲率半径，k为曲面的圆锥系数，Zi(x,y)为第i项Zernike多项式，Ai为第Zi(x,y)项的系数，i＝1,2,3...30。

[0022]可选的，利用光线追迹得出不同视场下光线在半个性化眼模型中的传播路径和传播角度包括：主光线追迹入射半个性化眼模型，获得各个视场下主光线在模型中各个结构中传播的路径以及与光轴的夹角；其中传播路径包括：在角膜中传播的路径Lc，在房水中传播的路径La，在晶状体中传播的路径Ll和在玻璃体中传播的路径Lv；其中光轴夹角包括：在晶状体中传播的夹角α和在玻璃体中传播的夹角β。

[0023]可选的，结合光线追迹结果和眼轴测量结果，获得各个视场下的视网膜坐标包括：根据实测轴长去掉在角膜中传播的路径Lc、在房水中传播的路径La和在晶状体中传播的路径Ll获得新的玻璃体传播的路径Lv′；通过计算获得各个视场下对应的的视网膜坐标计算如下：

[0024]x＝La·sin(α)+Lv′·sin(β)

[0025]z＝La·cos(α)+Lv′·cos(β)

[0026]其中，(x,z)表示计算出来的视网膜坐标。

[0027]可选的，视网膜形貌拟合计算如下：

[0028]

[0029]式中，x′，z′表示修正后视网膜坐标，Rx表示视网膜水平方向曲率半径，kx为视网膜水平方向圆锥系数。

[0030]本发明技术效果：本发明公开了一种视网膜形貌的获得方法，本发明以个体人眼的临床数据为基础，追迹半个性化人眼模型，对于临床的应用具有重大的价值；本发明解决了目前准确获得视网膜面型上的一些困难，借助临床上测量速度和精度较高的仪器，以及相应的软件处理最终获得视网膜形貌。

附图说明

[0031]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0032]图1为本发明实施例视网膜形貌的获得方法的流程示意图；

[0033]图2为本发明实施例光线追迹眼模型示意图；

[0034]图3为本发明实施例实际测量光路图。

具体实施方式

[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0036]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0037]如图1-3所示，本实施例中提供一种视网膜形貌的获得方法，包括以下步骤：

[0038]构建LENSTAR周边眼轴测量光路；

[0039]根据实测的角膜地形图和轴长构建半个性化人眼模型；

[0040]利用光线追迹得出不同视场下光线在半个性化眼模型中的传播路径和传播角度；

[0041]结合光线追迹结果和眼轴测量结果，获得各个视场下的视网膜坐标，并通过相应的拟合得到视网膜形貌。

[0042]优选的，构建LENSTAR周边眼轴测量光路具体为：

[0043]在测量之前先搭建测量光路。首先进行中心定标，外置的中心视标将其安置在与LENSTAR的内置中心视标镜像重合的位置。在分光镜的作用下，受试者看到的LENSTAR的内置中心视标将和外置中心视标重回，以此为固视中心。

[0044]预测的轴外视场角为水平5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°；其相应的视标沿着中心视标水平方向安置。如图3所示，设视场角为θ，每个视标和中心视标的距离为L。利用红外激光测距笔测量得出LENSTAR和外置中心视标的距离D，则可以根据公式tanθ＝L/D确定出每个视场下对应的视标位置，并每个视标位置上安置LED灯。

[0045]受试者位于LENSTAR前方，并且保持头部不动仅转动眼睛。如图3所示，在分光镜的作用下受试者可以通过注视LED经过分光镜之后所成的像，从而达到轴外注视的效果。此时LENSTAR的测量光线从受试者眼睛周边进行，达到轴外眼轴的测量效果。为了让受试者在测量过程中舒适，且获得更大的瞳孔。在安置视标之前，我们先用黑胶布包裹LED灯，只留下一个小孔透出微弱的光。

[0046]通过安置分光镜，使得视标成像在受试者水平位置上，并且中心视标与LENSTAR的内置视标重合，从而测量得出受试者水平各个方向的眼轴长度。具体测量为：先测量受试者轴上的眼轴长度，接着以5°视场为一间隔，先测量患者右侧视场，然后再测量患者左侧视场。每个视场均结果为测量三次的平均值。每个视场测量完都让受试者适当的闭眼休息，保证下一个视场的测量效果。

[0047]优选的，根据实测的角膜地形图和轴长构建半个性化人眼模型具体为：

[0048]根据Navarro人眼模型在zemax中建立入射眼模型。

[0049]利用LENSTAR测量得到的轴上角膜厚度，前房深度，晶状体厚度和玻璃体长度，并将测量结果替换掉入射人眼模型中的相应参数。

[0050]利用Pentacam采集角膜地形图数据，并根据地形图数据进行相应的拟合得到角膜面型参数。

[0051]优选的，角膜面型拟合公式如下：

[0052]

[0053]式中，x、y表示角膜的坐标，z表示角膜高度，r为曲面的曲率半径，k为曲面的圆锥系数，Zi(x,y)为第i项Zernike多项式，Ai为第Zi(x,y)项的系数，i＝1,2,3...30。

[0054]将拟合后得到的角膜前后表面的面型参数代入眼模型中。再将入瞳直径设置为3mm，波长设置为555nm,视场参数设置为与测量情景相一致，为此我们获得了入射半个性化眼模型。

[0055]优选的，利用光线追迹得出不同视场下光线在半个性化眼模型中的传播路径和传播角度具体为：

[0056]如图2所示：主光线追迹上述的入射半个性化眼模型，得出各个视场下，主光线在模型中各个结构中传播的路径以及与光轴的夹角。其中传播路径包含：在角膜中传播的路径Lc，在房水中传播的路径La，在晶状体中传播的路径Ll和在玻璃体中传播的路径Lv。其中与光轴夹角包含：在晶状体中传播的夹角α和在玻璃体中传播的夹角β。

[0057]优选的，结合光线追迹结果和眼轴测量结果，获得各个视场下的视网膜坐标，并通过相应的拟合得到视网膜形貌具体为：

[0058]将实测轴长减去追迹得到的Lc,La,L1得到新的玻璃体传播的路径Lv′；

[0059]利用公式计算得到各个视场下对应的的视网膜坐标其公式如下：

[0060]x＝La·sin(α)+Lv′·sin(β)

[0061]z＝La·cos(α)+Lv′·cos(β) (2)

[0062]其中(x,z)表示计算出来的视网膜坐标,测量竖直方向时y的计算和x方法类似。后续拟合过程中以轴上光线经过人眼到达的视网膜坐标(x0,z0)作为原点，因此将轴上的视网膜坐标(x0,z0)设置为(0，0)，那个其他的位置的视网膜坐标需做以下修正：

[0063]x'＝x-x0

[0064]z'＝z-z0 (3)

[0065]其中x0和z0表示原本轴上点计算得到的视网膜坐标，(x′,z′)表示修正后的视网膜坐标。

[0066]优选的视网膜面型拟合公式如下：

[0067]

[0068]式中，x′，z′表示修正后视网膜坐标，Rx表示视网膜水平方向曲率半径，kx为视网膜水平方向圆锥系数。最后我们拟合得到视网膜的面型参数Rx和kx。

[0069]改造LENSTAR眼轴测量系统并测量周边眼轴长度；

[0070]利用红外激光测距笔测量得出LENSTAR的中心视标和天花板的距离为1.85m。视标安置在天花板，中心视标安装在与LENSTAR的内置中心视标镜像重合的位置，其余视标沿着水平方向安置。

[0071]设视场角为：±5°，±10°，±15，°±20°，±25°，±30°；根据公式tanθ＝L/D计算每个视标距离中心视标分别为：±0.162m,±0.326m,±0.496m,±0.673m,±0.863m,±1.068m；在每个视标位置上安置LED灯，受试者可以通过注视LED经过分光镜之后所成的像，从而达到轴外注视的效果。

[0072]在安置视标之前，我们先用黑胶布包裹LED灯，只留下一个小孔透出微弱的光。

[0073]通过安置分光镜，利用分光镜的折射效应使得视标成像在受试者水平方向，引导受试者先测量轴上眼轴长度，再依次测量右侧眼轴长度，最后是左侧眼轴长度。每个视场测量三次并取平均值，每测完一个视场适当闭眼休息。

[0074]测量完受试者1的左眼数据如表1所示：

[0075]表1

[0076]视场眼轴长度0°25.03mm鼻侧5°24.99mm鼻侧10°24.68mm鼻侧15°24.17mm鼻侧20°24.31mm鼻侧25°24.01mm鼻侧30°23.69mm颞侧5°24.95mm颞侧10°24.81mm颞侧15°24.49mm颞侧20°24.16mm颞侧25°23.88mm颞侧30°23.52mm

[0077]根据轴上测得轴长和实测的角膜地形图数据构建半个性化人眼模型；

[0078]根据Navarro人眼模型在zemax中建立初始入射眼模型。

[0079]利用LENSTAR测量得到的轴上的角膜厚度：0.56mm，前房深度：3.00mm，晶状体厚度：3.51mm和玻璃体长度：17.96mm替换掉初始入射人眼模型中的相应参数。得到入射眼模型参数，如表2所示：

[0080]表2

[0081]表面类型曲率半径r圆锥系数k厚度折射率n阿贝数角膜前表面7.72mm-0.260.56mm1.37656.5角膜后表面6.5mm03.00mm1.337449.61瞳孔Infinity001.337449.61晶状体前表面10.2mm-3.13163.51mm1.4248晶状体后表面-6mm-117.96mm1.33650.9视网膜-12mm----

[0082]利用Pentacam采集角膜地形图数据，并根据地形图数据进行相应的拟合得到角膜面型参数。

[0083]优选的角膜面型拟合公式如下：

[0084]

[0085]式中，x、y表示角膜的坐标，z表示角膜高度，r为曲面的曲率半径，k为曲面的圆锥系数，Zi(x，y)为第i项Zernike多项式，Ai为第Zi(x，y)项的系数，i＝1，2，3...30。

[0086]在zemax中将角膜前后表面面型设置为Zernike standard sag并将zernike系数参数设置为30项，将表3所得的结果代入模型中，再将入瞳直径设置3mm，波长设置为555nm，视场设置与眼轴测量的情况相符合，最后得到半个性化入射眼模型。

[0087]光线追迹不同视场下，主光线在半个性化眼模型中的传播路径和传播角度，利用zemax主光线追迹得到各个视场下主光线在角膜中传播的路径Lc，在房水中传播的路径La，在晶状体中传播的路径L1和角度α，在玻璃体中传播的路径Lv和角度β。追迹得到的结果如表3所示：

[0088]表3

[0089]视场Lc/mmLa/mmLl/mmLv/mmLv’/mmα/(弧度)β/(弧度)0°0.5602.9963.51017.95817.9640.0150.016鼻侧5°0.5623.0023.51517.88917.9110.0860.089鼻侧10°0.5663.0163.52817.72417.5700.1570.161鼻侧15°0.5723.0393.54817.46717.0110.2280.234鼻侧20°0.5803.0703.57617.12117.0840.2970.305鼻侧25°0.5903.1103.61016.69116.6990.3670.376鼻侧30°0.6033.1593.65316.18316.2750.4350.447颞侧5°0.5612.9983.51217.93217.879-0.054-0.056颞侧10°0.5633.0093.52117.81217.716-0.124-0.128颞侧15°0.5683.0283.53817.60017.356-0.194-0.199颞侧20°0.5753.0553.56117.29716.968-0.264-0.271颞侧25°0.5843.0923.59316.90416.611-0.334-0.343颞侧30°0.5963.1373.63216.42516.154-0.404-0.415

[0090]结合光线追迹结果和眼轴测量结果，得到各个视场下的视网膜坐标，并通过相应的拟合得到视网膜面型。

[0091]根据表1中实测的眼轴长度，减去表3中的Lc，La，L1得到新的Lv′，见表3；

[0092]根据以下公式计算得到各个视场下对应的视网膜坐标，其公式如下：

[0093]x＝La·sin(α)+Lv′·sin(β)

[0094]z＝La·cos(α)+Lv′·cos(β) (2)

[0095]其中计算得出轴上光线经过受试者眼睛最终到达视网膜的坐标为：(x0，z0)＝(0.333，21.471)；将轴上坐标修正为(0，0)，对于其他视场的坐标按以下公式进行相应的修正：

[0096]x′＝x-x0

[0097]z′＝z-z0 (3)

[0098]最终得到视网膜坐标如表4所示：

[0099]表4

[0100]视场(x′，z′)0°(0，0)鼻侧5°(1.556，-0.128)鼻侧10°(3.043，-0.645)鼻侧15°(4.407，-1.466)鼻侧20°(5.852，-1.759)鼻侧25°(7.101，-2.571)鼻侧30°(8.242，-3.4824)颞侧5°(-1.522，-0.114)颞侧10°(-3.022，-0.405)颞侧15°(-4.451，-0.987)颞侧20°(-5.807，-1.685)颞侧25°(-7.097，-2.433)颞侧30°(-8.269，-3.346)

[0101]将表4的坐标根据如下公式进行视网膜面型拟合：

[0102]

[0103]拟合得到视网膜水平方向曲率半径Rx为-11.34mm,圆锥系数kx为-0.1565。

[0104]以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。