裂隙灯生物显微镜数字化成像系统设计

　　裂隙灯显微镜(slit-lamp microscope)是Gullstrand于1911年发明的,随着科学技术的发展,裂隙灯显微镜屡经改进,已经成为眼科检查的重要工具。通过裂隙灯显微镜可以仔细观察眼前部,检查眼睑、巩膜、角膜、结膜、虹膜、晶体、玻璃状体等组织的细微病变,可以利用裂隙光带通过透明组织形成的光学切面判断病变的深、浅层次,还可以借助荧光造影和红外线等技术进一步了解眼部生理和病理特征,并且能够用来实施部分眼科显微手术。

　　长期以来,裂隙灯检查所见皆由医师用文字描述或用略图表示,仅少数重要、罕见病例采用系统的附件─—普通相机拍摄照片来记录病变。这种检查方式具有许多不足:首先,受普通相机的限制,不能立即观察拍摄情况;第二,受图像质量和尺寸限制,难以精确观察分析细微病变;最后,资料管理、检索复杂。随着图像处理技术与计算机技术的发展,高分辨率数字影像技术开始应用于医学图像。高分辨率数字影像技术应用于裂隙灯生物显微镜,可以有效克服现有裂隙灯使用中的种种不足,并可进一步对眼部数字图像中的病灶部分进行量化分析,客观准确地判断病情变化[1~3]。

　　笔者基于国内普遍采用的YZ5E系列裂隙灯显微镜,采用Canon Powershot A70数码相机作为数字图像采集设备,设计构造了裂隙灯显微镜数字化成像系统,实现了裂隙灯图像的数字化,为后续的计算机图像分析和处理提供条件。

　　1　裂隙灯显微镜结构及原理

　　裂隙灯显微镜主要包括裂隙灯照明系统和双目显微镜2部分[4],如图1所示。

　　(1)照明系统。主要包括光源、聚光透镜、裂隙、光阑盘、滤色片、投射透镜、反光镜等。光源1发出的光经聚光镜2集中,通过裂隙3和光阑4,将光线束调整成不同长短宽窄的裂隙,再经过投射透镜6使光线更加集中,然后经反光镜7使亮而集中的光束投射在所要检查的眼组织上。

　　(2)双目显微镜。由成对的物镜、转向棱镜、目镜组成。被检眼通过物镜9和转向棱镜10后,在目镜焦面处成正像,再由目镜12成像在无穷远处,即可由观察者接收。在上述裂隙灯显微镜基本结构的基础上,将显微镜成像光线引出,还可以扩展出照相光路和示教镜光路等。其中,照相光路如图2所示。眼部组织反射的光线经显微物镜后,由移动反射镜引出,成像在场镜位置处,光束通过场镜的压缩,经反射镜变换传输路线,再通过成像镜头成像在普通相机胶片上。为了实现从场镜到照相底片的近距离成像,成像镜头的焦距比一般照相机小。

　　本系统就是在原模拟照相光路的基础上进行二次设计,实现裂隙灯图像的数字化拍摄。