基于眼前眼后光路切换的OCT成像系统及眼轴测量

本发明涉及光学成像，涉及但不限定于一种基于眼前眼后光路切换的oct成像系统及眼轴测量方法。背景技术：1、眼轴长度的测量对于眼科医生在进行眼部疾病诊断、视力矫正手术规划以及眼部生物学研究中至关重要。目前，测量眼轴的方法主要有两种：超声仪测量(即a超，接触式测量)与光学相干生物测量仪(iol-master，非接触式测量)。然而，这些方法存在一些局限性。a超费用低、技术成熟，在很长一段时间被认为是眼轴长度测量的金标准，但是a超在测量白内障等眼病时因声波反射存在误差，且需要接触式测量且操作复杂，容易造成患者的不适感，且重复性相对较差，并且测量时探头可能压迫角膜导致测量值偏低。2、光学生物测量是一种非接触式光学方法，基于光学相干的原理来测量的眼轴长度。通过采用光学低相干反射成像技术，时域光学相干层析成像系统(td-oct)一次性测量眼轴长度。td-oct采用的是基于迈克尔逊干涉仪的光路结构，低相干光源发出的光耦合进入光纤迈克逊干涉仪，通过一个光纤耦合器使光分别进入干涉仪的两个臂。样品光经过一个共焦系统再经散射介质的背向散射后沿原路返回，在光纤耦合器中与参考臂返回来的参考光干涉。随后，光电传感器接收干涉信号并进行处理，最终通过计算机处理得到样品的断层图像。通过纵向参考臂的扫描，实现对样品内部纵向信息(深度方向)的逐点获取。然而，由于该扫描机制的限制，td-oct的轴向线扫描速度(a-line)通常被限制在2至4khz，这严重制约了td-oct的成像速度。在这一过程中，被测对象的眼睛不自主的抖动使得测量眼轴长度不准确，误差非常大；另外，探测信号是一维信号，无法显示二维oct图像。此外，由于眼前节和眼后节结构不同，眼前节成像需要将oct光束聚焦到眼角膜，眼后节成像需要将oct光束调成近似平行光，然后通过瞳孔汇聚到视网膜上，因此采用同一个探头无法在这两个位置都聚焦，导致成像质量差。3、近年来，扫频光学相干层析成像(oct)技术因其高速、高分辨率、非接触式测量等优点，在眼科领域得到了广泛应用，可穿透到眼睛内部观测内部结构，其探测精度非常高，使得oct已经成为眼睛检测的“金标准”。跟td-oct系统工作原理不同的是，ss-oct不再需要纵向扫描参考臂，通过傅里叶变换就能获得整个深度上的全部结构信息。特别1060纳米波段的扫频oct，具有较深的组织穿透能力和较高的图像分辨率，能够有效地观察眼部结构，包括视网膜、视神经头和晶状体等。但是由于组织对近红外光的散射和吸收，导致光在组织中穿透深度仅2毫米左右，不能满足全眼轴测量需要。且现有的设备还没有通过采用1060纳米扫频波段的oct对眼前眼后都成像的方式来测量以眼轴长度为代表的眼睛生物参数。4、因此，迫切需要一种基于1060纳米扫频oct，能够实现快速切换眼前眼后成像模式来进行眼轴长度测量，以提高测量的效率和准确性。技术实现思路1、有鉴于此，本发明实施例提供一种基于眼前眼后光路切换的oct成像系统及眼轴测量方法，旨在解决现有技术在眼轴长度测量领域存在的一系列问题，包括但不限于：a超的接触式测量容易引起患者不适，且在某些眼病测量中存在误差；基于td-oct一维a-扫描的光学相干生物测量仪的测量时间较长，测量精度受到限制，影响了测量效率和准确性。2、本发明实施例的技术方案是这样实现的：3、第一方面，本发明实施例提供一种基于眼前眼后光路切换的oct成像系统，包括：高速扫频光源、90:10的光纤耦合器、两个环形器、偏振控制器、50:50的光纤耦合器、参考臂模块、样品臂模块、平衡探测器、图像信号采集卡、振镜扫描信号发生卡、双轴扫描振镜、图形工作站和显示器；其中，所述参考臂模块包括第一旋转电机以及并行设置的分别对应眼前节成像光路和眼后节成像光路的两个参考臂，每一所述参考臂包括第一准直器、回束器和音圈电机；所述样品臂模块包括第二准直器、双轴扫描振镜、第二旋转电机、第三旋转电机、反射镜组、眼底成像透镜组、接目物镜、眼底相机、二向色镜、近红外led靶环，通过三个旋转电机旋转各自控制的反射镜来切换眼前眼后成像光路。4、在一些可能的实施例中，所述高速扫频光源用于为oct光路提供中心波长为1060nm、带宽为110nm的激光光源，且功率设置为2mw，扫描速度400khz。5、在一些可能的实施例中，所述90:10的光纤耦合器用于将高速扫频光源输出的光束分为两部分，分别进入参考臂模块和样品臂模块，其中进入样品臂模块的光为光源光功率的90％，进入参考臂模块的光为光源光功率的10％；所述50:50的光纤耦合器用于将从样品反射回的光和从参考臂模块反射回的光进行耦合。6、在一些可能的实施例中，在每一所述参考臂中所述回束器被固定在所述音圈电机上，通过所述音圈电机高速运动调节所述回束器的位置，以调节所述参考臂模块和所述样品臂模块之间的光程差，对眼睛生理运动进行运动补偿。7、在一些可能的实施例中，所述两个参考臂为第一参考臂和第二参考臂，共用一个所述第一准直器；当所述第一旋转电机将所控制的反射镜旋转到与光路平行，进入所述参考臂模块的光经过所述第一准直器后入射到所述第二参考臂的回束器上；当所述第一旋转电机将所控制的反射镜旋转到与光路成45度，进入所述参考臂模块的光经过所述第一准直器后经反射镜折射转入到所述第一参考臂的回束器上。8、在一些可能的实施例中，所述双轴扫描振镜包括快轴扫描振镜和慢轴扫描振镜；所述快轴扫描振镜、所述慢轴扫描振镜、所述第二准直器、所述二向色镜、所述接目物镜和近红外led靶环组成所述眼前节成像光路；所述快轴扫描振镜、所述慢轴扫描振镜、所述第二准直器、所述反射镜组、所述眼底成像透镜组、所述二向色镜、所述接目物镜和所述近红外led靶环组成所述眼后节成像光路；当所述第二旋转电机、第三旋转电机将所控制的反射镜转到与光路平行时切换到所述眼前节成像光路；当所述第二旋转电机、第三旋转电机将所控制的反射镜转到与光路成45度时切换到所述眼后节成像光路。9、在一些可能的实施例中，在所述眼前节成像光路中针对传输到所述样品臂模块的光，经过所述第二准直器后入射到所述快轴扫描振镜上，再经过反射使光传输到所述慢轴扫描振镜上，然后光经过所述接目物镜的聚焦，聚焦到眼角膜表面；在所述眼后节成像光路中针对传输到所述样品臂模块的光，经过所述第二准直器后入射到所述快轴扫描振镜上，再经过反射使光传输到所述慢轴扫描振镜上，然后光经过所述第二旋转电机所控制的反射镜反射后进入眼底成像透镜组，再经过反射镜两次反射后，经过所述接目物镜后从人眼瞳孔进入，聚焦到视网膜表面。10、在一些可能的实施例中，所述近红外led靶环、所述接目物镜、所述二向色镜、眼底相机聚焦透镜、眼底相机ccd组成眼底成像光路。11、在一些可能的实施例中，所述二向色镜、所述眼底相机和扫频oct系统共享所述接目物镜。12、第二方面，本发明实施例提供一种眼轴测量方法，应用于第一方面所述的基于眼前眼后光路切换的oct成像系统，包括：13、在所述oct成像系统中，通过三个旋转电机旋转各自控制的反射镜来切换眼前节成像光路和眼后节成像光路；分别确定所述眼前节成像光路中参考臂的第一光程和所述眼后节成像光路中参考臂的第二光程；其中，所述第一光程表征眼角膜中心最前端的位置，所述第二光程表征视网膜中心最远端的位置；基于所述第一光程和所述第二光程之间的差值确定眼轴长度。14、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：15、本发明提供的基于眼前眼后光路切换的oct成像系统采用1060纳米波段的扫频oct技术，具有较深的组织穿透能力和较高的图像分辨率，能够快速获取高质量的眼部结构图像，进而便于后续提高了眼轴长度测量的效率。同时本发明集成了眼底相机，且本发明中的扫频oct系统具有快速切换眼前眼后成像模式的功能，能够实现对眼前节和眼后节的快速成像，从而满足不同位置眼部结构的观测需求。同时本发明提供的眼轴测量方法能够实现对眼轴长度的精确测量，避免了现有技术中因切换模式所导致的测量误差，提高了测量的准确性和可靠性，为眼科医生提供更可靠、更便捷的眼部生物参数测量工具，为患者提供更精准、更舒适的诊疗体验。