2021年5月18日 星期二

技術筆記:眼科儀器

白內障

白內障是指瞳孔水晶體中蛋白質變化混濁現象,依照其對視力影響程度,嚴重者必須以手術摘除置換為人工水晶體。

醫師檢驗:

美國國家眼睛總署(National Eye Institute)發展出來的水晶體混濁評估系統(Lens Opacity Classification System  LOCS),採用此評估系統之第三版也就是LOCS III可界定水晶體混濁程度。此為醫師透過細隙燈觀察瞳孔後自由心證判定,並沒有數值標準,因此僅能提供參考用。

儀器檢驗:

參考論文Cataract diagnosis by measurement of backscattered light,2011 Optical Society of America,設計一款手持式檢測儀,以眼罩罩住全眼,內有三個微弱光源,發射背景光,並且透過內置相機和側邊OLED螢幕,方便測試人員將眼睛移動到中心位置。

雷射光波長650nm,由中心射向瞳孔,反射的光線會向外反射,與眼底鏡不同,白內障不需要中心成像,而是要採集反射光散射強度。設計上採用環形光電接收器接收反射強度,經過處理可以得到100mV至500mV之間數值。並且顯示在OLED畫面上。

論文檢查28個眼球的機器:並沒有避開散瞳,反射的光線,並不是取得中心成像,而是透過眼睛外部的,接收光的強度,這個接收器的形狀是此裝置特點。數值顯示在畫面上。

未來白內障將日益頻繁,類似裝置體積小,價格低廉,可幫助病患在家就能掌握自身病程,深具普及潛力。

眼底鏡

眼底鏡可觀察眼底視網膜,提供視神經、血管病變資訊,也能協助偵測早期糖尿病。臨床上,眼科醫師可能會先由散瞳劑(Mydriatic)維持瞳孔為開,一手持光源以不同角度掃描眼底,一手持20D透鏡用肉眼觀察視網膜狀況,過程中全憑手感和經驗累積。

眼底攝影機算是補足上述無法紀錄和量化之不足,同樣是需要散瞳劑,但病患倚靠在設備前,先由低光,讓相機可以觀察到眼球進行位置調整和對焦,再透過閃光燈或高亮度LED單張拍照。廠商包括竹科晉弘(連結)及台達代工。照片的好處是可記錄並能轉成教案持續提供更優質醫療服務,累積眾多的資料也成為人工智慧與醫療最常見的訓練集。

這其中,很重要的是20D(60mm / 8mm)非球面鏡,該透鏡可將短直徑的眼底曲面拉回成平面圖形,除20D外,更有30D 50D等等,數字越大可視範圍更大(類魚眼)。採購來源包括VOLK(連結  台灣代理商在國父紀念館附近),taobao連結

新一代眼底鏡的設計重點。實體機器可參考 連結 連結。老闆Paul Yates曾到公司拜訪討論商品化可能性。
  • 解決Mydriatic問題,光源改用不可見紅外光,瞳孔不會自然收縮,相機部分則要移除IR-Cut。
  • 光路上,為避免中心部位散射,改由環形光射入眼底,反射光由中心收回。
  • 透過畫面拼接,提供更大範圍眼底資訊(連結)。

附註曾經下載過眼球模型,連結

OCT

OCT概念更複雜,相關資料整理如下(連結)。

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