（机械工程专业论文）新型自动视野仪的研究与开发.pdf

，_】_1，_11 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 虢莅宝盎导师签名 摘要 摘要 视野仪是视野检查的有效工具，用以测定视区范围及视区有无功能损害。它 是一种重要的医疗仪器，主要应用于眼科的视野检查，能够诊断青光眼、眼底疾 病、视神经疾病等疾病的早期发病情况，并准确确定病变部位、损害程度等，也 是神经外科用于神经系统疾病早期诊断的重要手段。 本论文详细分析了视野仪的国内外发展现状，研究了当前主流视野仪的硬件 组成及系统功能。针对自动电脑视野仪的两大组成部分：硬件设备和各种测试应 用软件，结合液晶平板显示技术的发展，提出了一种新的视野仪总体设计方案。 在该总体设计方案的基础上对视野仪两大组成部分进行改进、优化、设计。主要 包括以下几个方面： ( 1 ) 建立新型自动视野仪的平面视标模型。 视标大小是视野检查的重要参数，不同的视标大小会产生不同的检测结果， 在视野检查过程中，在固定视标大小的基础上对视标的亮度进行调节，从而确定 阈值敏感度。计算机视野仪的视标大小一般按照c 0 1 d m a i l i l 视野计所规定的视标 大小来设计。在本课题中以c o l d m a n n 标准视标为模型建立新型自动视野仪的平 面视标模型。 ( 2 ) 设计视野仪光强闭环自校正系统。 视标亮度是阈值检测的重要依据，视标亮度的变化会直接影响视野检测的结 果。随着视野仪的长期使用，一般都存在着视标亮度时效老化的现象。本课题提 出了一种基于c c d 成像技术的视标光强自校正技术。将每一级视标亮度成像， 获取视标r g b 值进行标定。并以此标定值为标准进行光强校正。 ( 3 ) 视野检测策略的开发 检测策略是实现视野检查的重要方法，检测策略效率的高低直接影响着视野 检测的结果，在本课题中，结合目前视野检测策略算法，设计开发了一种用于本 新型视野仪的视野检测策略方案。 ( 4 ) 开发性能优良、功能丰富的检测控制软件。 以s u a lc + + 6 0 为开发工具，开发更加合理、人性化的人机交互界面软件， 将系统的各项功能如固视监视，检查策略、数据库存储等，充分融入到软件中。 使软件具备视野检查的各项功能需求，并且有效的完成视野检查。 ( 5 ) 开发具有数据存储、数据处理的数据库系统。 数据库存储系统是视野检测过程中的重要组成部分。利用m f c0 d b c 数据 库访问技术开发a c c e s s 数据库系统，用于存储受检者的基本资料和检查结果， 即视野检查后将各个视标点的阈值信息存储在a c c e s s 数据库。便于后期对病 人视野缺损情况和视觉病症的分析和处理。 新型自动视野仪能够替代原有视野仪复杂的机械、光电、光源等硬件设备。 北京丁业大学t 学硕十学位论文 新型自动视野仪的研制与开发能够提高完善该领域技术水平，解决视野仪光强时 效老化的缺点，另外结合数据库存储功能，能够进一步辅助病理诊断的，对于提 高我国眼科的检测水平及疾患判断有重大意义。 关键字：视野仪；自校正；软件开发；检测策略； 【一 a b s t r a c t a b s tr a c t v i s u a lf i e l da i l a l y z e ri sa 1 1e f l e “v et o o lf o rp 谢m e t l mw h i c hc a nb eu s e dt 0 d e t e n n i nm ef i e l do fv i s u a la r e aa i l dt h ea v a i l a b _ i l i t yo fi m p a i 肌e n t i ti sa i li m p o r t a i l t m e d i c a le q u i p m e l l t ，m a i n l yu s e de y ev i s i o ne x 锄i n a t i o nt 0d i a 印o s eg l a u c o m a ，r e t i n a l d i s e a s e ，o p t i cn e r v ed i s e a s e ss u c ha se a r l yo n s e td i s e a s e ，a 1 1 dt oa c c u r a t e l yd e t e n t l i n e m el e s i o n ，d a m a g e ，e t c ，i sa l s ou s e df o rn e r v o u ss y s t e mn e u r o s u r g e i ti sa n i m p o r t a n tm e a n so fe a r l yd i a g n o s i so fm ed i s e a s e t h i sp 印e ra i l a l y z e dt h ec u r r e n td e v e l o p m e n ts t a t l l so f v i s u a lf i e l di n s t n 】m e n t ，t h e i n s t n l m e n th a r d w a r ea i l d s y s t e m如n c t i o n a l i t yo ft l l em a i n s t r e 锄 v i s u a lf i e l d i n s m l m e l l t a u t o m a t e dp 甜m e 仃yh a v e 伽om a j o rc o m p o n e i l t s ：h a r d w a r ea i l da v 撕e t y o ft e s ta p p l i c a t i o n s ，c o n l b i n e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft f t - l c d d i s p l a yt e c l l l l o l o 鼢 p r o p o s a lan e wv i s u a lf i e l di n s t 玎n e n td e s i 印p r o 黟姗i i i l p r o v ea i l do p t i m i z et h e d e s i g nf o rt h et 、) v om 萄o rc o m p o n e n t s i n c l u d et h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) e s t a b l i s han e wa u t o m a t i cv i s u a lf i e l di n s t m m e n tn a tc u r s o rm o d e l t h es i z eo fc u r s o ri sa ni m p o n a n tp a r a m e t e ri l lp e m e t r y ，d i 行b r e n ts i z eo fc u r s o r p r o d u c ed i 行打e i l tr e s u l t s ，i nt h ev i s i o ni n s p e c t i o np r o c e s s ，t h r o u 曲a d j u s tm e b r i 曲t i l e s s o fc l l r s o rt od e t e m l i n et l l et l l r e s h o l d s e l l s i t i v i t vc o l d m 猢c u 鹏o ri s r e c o 印i z e dt ob es t 锄d a r dc u r s o ri nc o m p u t e rv i s u a l6 e l da n a l y z i i lt 1 1 i si s s u e ， e s t a b l i s han e wa u t o m a t i cv i s u a lf i e l da n a l v z e rn a tc u 鹏o rm o d e lb a s e do ng o l d m a r m s t a n d 矾sc u r s o r ( 2 ) d e s i 印v i s u a lf i e l da n a l y z e ri n t e i l s i t ys e l f 二t i m i n gc l o s e d 一1 0 0 ps y s t e m t h eb r i 曲t n e s so fc u r s o ri sa ni m p o r t a l l tb a s i sf o rt l l r e s h o l dd e t e c t i o n ，c u r s o r b r i g h t n e s sc h a l l g ew i l ld i r e c t l ya f i e c tt h ev i s i o nt e s tr e s u l t s w i mt h el o n g t e mu s eo f v i s u a lf i e l da i l a l y z u s u a l l yt h ec u r s o r b r i g l l 协e s sh a st h ep h e n o m e n o no fa g i n g 1 1 1 i s t o p i cw a sp r o p o s e db a s e d o nc c di m a 舀n gt e c l l n o l o 鼢饥r s o rl i 曲t i 1 1 t s 埘 s e l f - t l l n i n gt e d h l o l o 黟t 0e a c h1 e v e lo f 晡曲t n e s sa st h es t 锄d 砒di m a g i n t oo b t a i n r g bv a l u e sa sm ec a l i b r a t i o ns t a i l d a r d a n dt l l i sc a l i b r a t i o ns t a l l d a r di n t e n s i t yv a l u e c a nb eu s e df o rc o n e c t i o n ( 3 ) n l ed e v e l o p m e n to f 啊s u a lf i e l dc h e c ks 仃a t e 西e s c h e c ks 订a t e 百e si s 锄i m p o r t 锄tm e t h o dt oa c 量l i e v e 、，i s u a l6 e l d ，c h e c ks n a t e 百e s w i l ld i r e c t l ya 仃e c tt h ee 伍c i e i l c yo f s i o nt e s t i nt 1 1 i si s s u e ，t h i sp 印e ra l l a l y z e dt l l e c u 爪m ta l g o r i t l l i i lo fd e t e c t i o ns t r a t e g y ，d e s i 印e da l l dd e v e l o p m e i l t e dan e wd e t e c t i o n s 仃a t e 百e sp r o 黟锄f o rn e wa u t o m a t i cv i s u a lf i e l di n s 们肋e l l t ( 4 ) d e v e l o p m e i l to fe x c e l l e i l tp e r f o 肌a n c e ，f e a n 】r e i r i c ht e s tc o n t r 0 1s o 胁a r e t bv i s u a lc + + 6 0a sd e v e l o p m e n tt o o l s ，d e v e l o p m e i l tm o r er a t i o n a l ，h u m a n e m a n - m a c m n ei n t e r f a c es o r w a r e ，n l es y s t e m sv a r i o u s 如n c t i o n s ，s u c ha ss o l i d m o l l i t o d n g ，i n s p e 撕o ns 仃a t e 百e s ，d a t a b a s es t o r a g e ，f h l l yi n t e 洲e di n t om es o f 啊a r e s ot l l a tt h es o r w a r eh a st l l em n c t i o no fv i s u a lf i e l de x 锄i n a t i o nr e q u i r e m e l l t sa n d e f f t i v ec o m p l e t e dp e r i m e t l y i l l 北京t 业大学t 学硕一l ：学位论文 ( 5 ) d e v e l o pd a t as t o r a g e ，d a t ap r o c e s s i n ga i l dd a t a b a s es y s t e m s d a t a b a s es t o r a g es y s t e i i li sa ni m p o r t a n tp a r to fp 甜m e t 】够u s i n gm f co d b c d a t a b a s ea c c e s st e c l l l l o l o g yd e v e l o p e da c c e s sd a t a b a s es y s t 锄，u s e dt os t o r eb a s i c i n f o n n a t i o na i l de x a m i n a t i o no fp a t i e n tr e s u l t s c u r s o r 廿1 1 1 e s h 0 1 di n f o m a t i o no f p 甜m e t r yi ss t o r e di na c c e s sd a t a b a s e i ti sf a c i l i t a t et h a ta n a l y s i sa n dp m c e s s i n g v i s u a lf i e l dt e s tr e s u l t so f p a t i e i l t s n e wa u t o m a t i cv i s u a lf i e l di n s 胁e i l tc a ni i 印l a c et h eo r i 百n a l c o m p l e x m a c h i n e o p t o e l e c t r o n i c s ，1 i 曲t i n g 锄do t h e rh a r d w a r ed e v i c e s t h er e s e a r c ha i l d d e v e l o p m e n to fn e wa u t o m a t i cv i s u a lf i e l di n s t m m e n tc a ni m p r o v em et e c h n i c a ll e v e l o fr e f i n 锄e n to ft h ef i e l d ，i ta l s oc 觚r e s o l v et h ep r o b l e mo fa 垂n ga 西n go fc u r s o r a d d i t i o n a l ，a l l o m e rc o m b i n a t i o no fd a t a b a s es t o r a g ec a p a b i l i t i e st h a tc a l l 如n h e ra s s i s t p a t h o l o 菩c a ld i a 印o s i s ，a n df o rt h ei m p r o v 啪e n to ft l l e d e t e c t i o nl e v e la 1 1 de y e d i s e a s e s j u d 毋：l l e n ts i 罂l i f i c a n c e k e y w o r d s ： v i s u a lf i e l d a n a l y z e r ；s e l f 二t l m i n g ； c h e c k s t r a t 哂e s ； s o 脚a r e d e v e l o p m e n t 目录 目录 摘要i 错误! 未定义书签。 a b s t r a c t 目录1 - r 第1 章绪论1 1 1 课题背景1 1 1 1 视野和视野仪概念介绍1 1 1 2 视野检查概述2 1 2 自动视野仪的国内外发展现状3 1 2 1 自动视野仪的国外发展现状3 1 2 2 自动视野仪的国内发展现状6 1 3 新型自动视野仪的研究背景8 1 4 本课题的研究内容一8 1 5 本课题的研究意义9 1 5 1 技术意义9 1 5 2 经济意义一9 1 6 本章小结9 第2 章新型自动视野仪的总体设计。1 1 2 1 新型自动视野仪的硬件组成1 1 2 1 1 传统视野仪的硬件组成1 l 2 1 2 新型自动视野仪系统组成及功能1 2 2 1 3 终端显示设备的选择13 2 1 4 新型视野仪硬件组成的可行性1 4 2 2 控制程序模块1 4 2 2 1 新型自动视野仪软件控制程序组成1 4 2 2 2 新型自动视野仪软件设计方案及可行性15 2 3 新型自动视野仪的关键功能及设计1 7 2 3 1 平面模型的建立1 7 2 3 2 光强自校正方案的设计1 7 j2 3 3 人性化的操作界面18 2 3 4 视野检查策略的开发1 8 2 3 5 合理的病例存储管理系统1 8 2 4 新型自动视野仪的方案特点1 8 2 5 本章小结1 9 第3 章新型视野仪平面视标模型的建立2 1 3 1 视野检查2 1 3 2 视标参数2 1 3 2 1 视标大小2 l 3 2 2 视标亮度2 2 3 3 视标平面模型的建立2 2 v 北京工业大学工学硕- 学位论文 3 3 1 视标球面模型简介2 2 3 3 2 建立坐标系2 3 3 3 3 平面视标模型2 3 3 3 4 影响平面视标模型的因素2 6 3 4 本章小结2 7 第4 章新型视野仪光强自校正系统2 9 4 1 视标光强自校正的必要性2 9 4 2 光强自校正系统总体方案设计3 0 4 3 前期标定方法3 2 4 3 1 标定方法：3 2 4 3 2 获取视标灰度值：- 3 3 4 4 校正功能的实现3 5 4 5 本章小结3 8 第5 章系统软件设计及功能实现3 9 5 1 人机交互界面设计3 9 5 1 1 界面设计概述3 9 5 1 2 系统界面组成。4 l 5 2 软件系统的主要功能模块：一4 2 5 3 眼球固视监测4 4 5 3 1 实时视频信息采集方法选择4 4 5 3 2 固视实时监测功能的设计与实现4 5 5 3 3 创建视频捕捉窗口4 6 5 3 4 连接驱动程序4 7 5 3 5 初始化视频捕捉卡4 7 5 3 6 设置预览属性4 7 5 4 阈值检查策略的开发4 8 5 4 1 数据库系统的选择4 8 5 4 2m f co d b c 数据库访问技术的实现4 8 5 4 3 数据库系统的选择5 1 5 4 4m f co d b c 数据库访问技术的实现5 1 5 4 5 数据库系统的选择。5 2 5 4 6m f co d b c 数据库访问技术的实现5 3 5 5 数据存储系统的开发。5 3 5 5 1 数据库系统的选择。5 4 5 5 2m f co d b c 数据库访问技术的实现5 5 5 6 打印输出5 7 5 7 本章小结5 8 第6 章新型自动视野仪的总体调试 5 9 6 1 硬件平台的建立5 9 6 2 系统软件程序的调试6 0 6 2 1 界面系统调试6 0 6 2 2 数据存储测试6 0 目录 6 3 光强自校正模块测试6 3 6 4 本章小结6 7 结论t ；9 参考文献7 l 攻读硕士学位期间所发表的学术论文7 3 附j 录7 5 致谢7 7 v i i v i 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题背景 1 1 1 视野和视野仪概念介绍 视野是指眼睛注视一个固定目标不动时，所能观察到的周边空间区域，它 涉及视网膜、视路及皮质的功能，临床实践证明不同的光亮度、不同光颜色、不 同的病症、对应的人眼的视野不同，测得视图也不同，故可通过视野检查来判断 病变与否。 视野仪是视野检查的有效工具，用以测定视区范围及某视区有无功能损害。 它是一种重要的医疗仪器，主要用于青光眼、眼底病、视神经疾病、视路损伤、 眼部肿瘤、脑部肿瘤等疾病的早期发病情况，并准确确定病变部位、损害程度等， 也是神经外科用于神经系统疾病早期诊断的重要手段。从而为医生的确诊和治疗 提供了科学依据。此外，也常用于对视功能有特殊要求的职业体检中，我国飞行 员体检以及特种驾驶行业均对视野有较高要求。在国外，驾驶证的考取也涉及到 视野检测方面。 视野仪的刺激发生系统可分为4 类：( 1 ) 隐蔽发光二级管式：如a u t o g e n t s c r e e l l2 0 0 0 型，d i 西l a b3 5 0 型等。( 2 ) 发光二级管式：如d i c o na p2 0 0 0 型等。( 3 ) 光导纤维式：如f i e l d m a s t t u b i n g e ra u t o m a t i c ，北京工业大学z s g 1 光纤式自动 视野仪( 图卜1 ) 等。( 4 ) 投射式：如o c t t o p u s ，h 啪p h r e y 等。前三类视野计的视 标均固定在视野计的屏面上，最后一类的视标是由一个光源投影在屏面上心1 。 图1 1z s g 1 光纤式自动电脑视野仪 f i g u r e l 1z s g - l f i b e rt y p ea u t o m a t i cv i s u a lf i e l di n s n 咖l 饥t 北京t 业大学1 = 学硕上学位论文 早期的视野仪是弧形动态视野仪，随着计算机技术的发展，视野领域出现了 计算机控制的自动视野仪，它准确性好、检查迅速、使用方便，并克服了视野检 查中技术人员的主观诱导作用，使检查过程和检查条件标准化。例如，在早期的 光纤自动电脑视野仪球形屏幕积分球的白色背景上，按一定规律分布有不同亮度 梯度的光刺激点。这些光刺激点用发光二极管或导光纤维制作，在微机控制下显 示不同的亮度梯度，给眼以刺激。根据病人分辨这些刺激点的多少及亮度梯度， 可自动打印出视野范围的大小、功能缺损的部位及缺损的程度，定量显示出二维 视野状态，进一步有三维立体定量显示视野改变的结果。 1 1 2 视野检查概述 视野检查可以分为单眼视野检查和双眼视野检查，双眼注视观察到的视野范 围较单眼注视范围较宽。一般常用的视野检查为单眼视野检查。我们认为如果受 检者的视野范围和该范围的视觉敏感度与正常健康人相同即为正常视野。视野检 查为眼科工作者诊断和跟踪随访主要的致盲眼病提供了重要信息，是诊断和监测 青光眼以及其它一些视觉、视神经疾病的基本方法。先进的视野检查为早期诊断 和密切监测这些疾病的发展提供了可能，同时为成功的治疗创造了条件。图卜2 是病人正在进行视野检查。 图l 也视野检查 f i g 啪- e l 一2t h eh 峭t i o f 访s u a lf i e l d 视野检查也分为静态视野检查和动态视野检查。静态视野检查是指视标不 动，通过逐渐增加或减小视标刺激强度来测量视野中某一点的光敏度或光阈值的 方法，目前计算机自动视野计如国外的h u m p l 眦y e 及国内的北京眼科研究所的h q d s i 型全自动电脑视野仪均属此种检查法。动态视野检查法是用一定刺激强度 视标从某一不可见区，如视野周边部或暗点中心向可见区移动来探查不可见区与 可见区交界点的方法，动态视野检查法主要用于测绘等视线和暗点范围，目前临 床常用的平面视野计、弧形视野计均属此种。 除此之外，不同的视野仪有不同的检查策略，甚至在同一视野仪上都有多种 方法不同的检查策略。不同的检查策略有不同的检查效果，一般来讲，精度越高 第1 章绪论 的检查策略所用的检查时间越长。随着计算机技术的快速发展，很多复杂高效的 阈值检查算法应用于策略中，大大增加了阈值视野检查的精确性和高效性。总之 随着计算机视野学的发展，阈值检查策略也一直不断的发展、完善，其目标就是 在尽量短的时间内完成尽量精确的结果n 1 。 1 2 自动视野仪的国内外发展现状 1 2 1 自动视野仪的国外发展现状 随着人类科学水平的发展和视野医学的进步，自1 8 0 1 年1 1 1 0 m a sy a n g 第一 次真正地测量了视野开始，人类的视野检测技术也在不断的进步和自我完善。视 野仪的发展大致分为三个阶段。 第一阶段：平面视野计时期 平面视野计一般用来检查中心3 0 。以内视野有无异常，主要检查有无病理 性暗点。在自然光线下或人工照明下进行。受检者坐在用黑色呢绒制成的平面视 野屏前l 米处，将下颏固定于颏架上，被检眼注视平面视野计中心的白色固定目 标点，另一眼用眼罩遮盖，用适宜的视标( 常用直径为1 m m ) ，先查出生理盲点 的位置和大小，然后在各子午线上由中心到周边，或由周边向中心缓慢移动视标， 并在移动中均匀地与进行方向做垂直的轻微摆动，让受检者说出何处看到视标变 形、变色或消失，用黑色大头针在视野屏上作出记号。发现暗点后，要围绕此处 反复检查，标出其界限，最后把结果描记于平面视野表上。检查时，如查不出生 理盲点，则表示检查方法不正确或病员对检查方法还不了解。其中正切屏就是在 平面视野基础上发展起来的。属于平面视野计的一种，如图卜3 所示： 图l - 3 正切屏 f i g u r e l - 31 h g 锄ts c r e 第二阶段：弧形视野计时期 1 8 6 2 年，f o r s t e r 设计了第一台弧形视野计，以后发展为多种弧形视野计。弧 形视野计的基本特点是以空心球的一瓣弧形段进行视野测定。此种视野计将视野 检查扩大到4 5 。，并且测定出视野的外界。弧形视野计有简易型与投射型两种。 北京工业人学工学硕十学位论文 主要用于检查周边视野，属动态检查。方法是：在自然光线或人工照明下进行， 被检者坐于视野计前，下颏固定于颏架上，受检眼正对视野计中心，注视视野计 弧上零度处的白色固定目标，另一眼用眼罩遮盖。视野计为1 8 0 。的弧形，半径 为3 3 0 r i l m ，选用适宜的视标( 常用的直径为3 或5 m m ) ，从圆弧周边向中心缓慢 移动。嘱被检者刚一发现视标或辨出颜色时，立即告知。将此时视标在弧上的位 置记录在周边视野表上。将圆弧转动3 0 。后再查，如此每隔3 0 。检查一次，直 到圆弧转动一圈，最后把各点连接起来，就是该眼的视野范围。一般常检查白色 及红色视野。比较典型的弧形视野计有英国的“a i m 诎”投射式弧形视野计( 图 卜4 ) 、f e n e e r a n d 视野计、h a r r i n 甜o n 视野计( 图卜5 ) 。 图l _ 4a i m 破投射式弧形视野计 f i g u r e l _ 4a i m a r kp r 巧e c t i o na r cp e r i m e t e r 第三阶段：计算机自动视野计 图1 - 5h a r r i n 垂o n 视野计 f i g u r e l - 5h a r r i n 甜o np e r i m e 旧 自动视野仪按照检测时刺激光标运动与否视野仪分为动态自动视野仪和静 态自动视野仪，虽然技术上可以支持自动动态视野计，但是自动动态视野计没有 自动静态视野计更为实用。所以我们通常所说的自动视野计是指自动静态视野 计。它采用静止光标检查视野，其结果提供灰阶图和数字图( 定量图) 。 以上两类视野计测量精度较差，非标准化，进行定量分析或者相互比较也较 困难。2 0 世纪4 0 年代，g o l d m 锄研究了视野计测试视标强度、视标大小等对视 野的影响，设计了一种半球形的投射式视野计，基本上达到定量和标准化要求。 自此之后计算机视野计的硬件和软件都是在此基础之上进行开发和研究。从1 9 5 0 年开始g o l d m 锄设计( 图卜4 ) 的投射式半球形视野计持续流行了3 0 年。g o l d m a i l i l 视野计比以前正切屏和弧形视野计提高了视野测试的可靠性和敏感性，有利于临 床应用。g o l d m 猢视野计至今仍是动态等视线测定的一种较稳定、较精确的方 法，尤其应用于周边视野测定，也用于超阈值的静点检查。但是，g o l d m 猢视 野计也存在着不足的地方。例如，用该视野仪进行静态阈值测定时，会消耗较长 的时间，容易使受检者疲劳以及其他心理因素，不利于精确检查视野。随着计算 第l 章绪论 机视野技术的发展，越来越先进的视野仪逐级问世。国外有代表性的视野仪包括 美国c o m p u t a t i o n 公司的a u t o m a t i c ，瑞士h l t e r z e a g 公司的o c t o ”s ， 德国 r o d e n s t o c k 公司的p 舐m a t2 0 6 ，h u m p l 矾y 。o c u l ，u s 公司的t u b i n g e r ，美国的 d i 西l a b7 5 0 ，d i c o n ，m o d e lf 5 0 r 等产品。其中o c t o p u s 和h u m p h r e y 计算机视野计 在市场上的推广应用最为普遍。 瑞士的o c t o p u s 是市场上出现的第一台自动静态视野计。1 9 7 6 年首先推出第 一代o c t o p u s2 0 1 系列视野仪，这型仪器是投射式半球面计算机视野计，以 后o c t o p u s 自动视野计不断发展改进，随后又推出了o c t o p u s2 0 0 0 型和 o c t o p u s5 0 0 型，目前市场上广泛使用的是o c t o p u s1 0 1 型视野计。o c t o p u s 1 0 l ( 图卜6 ) 是没有任何限制的9 0 0 全视野投影视野仪，具有专业的检查策略和程 序，可根据不同的需求进行选择。例如使用趋势导向测量法( t o p 策略) ，只需接 近2 分钟时间即可完成检测。 j ，一? 魄静静。 图1 - 6 瑞士0 c t o p u s - 1 0 1 视野仪 f i g l l r e l - 6s w i t z 鲥a n do c 研璐一1 0 1p 耐m e t e r 以后出现的德国蔡司h u m p h r e y s u a lf i e l da n a l y z e r ( h f a ) 功能更加完善， 例如h 啪p h r e y 7 2 0 ( 图卜7 ) 是一个全自动的独立完整的系统，完全计算机化。 它提供不同种类的静态检查，包括阈值视野检查和筛查。检查结果可以被打印出 来或被软盘储存起来。它使用的是标准大小的g 0 1 d m 踟1 的光标，大小从i v 可 调，这样对检查严重视野缺损的病人提供了有利条件。背景光强度可以选择为 3 1 5 a s b 或者3 1 5 曲。其检测范围为全视野9 0 度，它还提供彩色视野检查。h f a 光标的强度从o 1 0 8 l 0 0 0 0 a s b 。每一个检查过程中，光标的强度是可变的，而光 标的大小是恒定的。h f a 光标持续时间为o 2 秒，光标的位置无任何规律，是随机 出现的，这一点提高了病人的注意力。该机的s i t a t m 快速检测技术在保持准确 性的基础上比传统测试快了2 3 的时间；具有多种测试程序，并能根据需要进行 自定义检测程序。 北京t 业人学工学硕 ：学位论文 图1 7 德国h 啪曲鹏y7 2 0 系列视野仪 f i g u r e l - 7g e n n 锄yh u m p h r e y7 2 0s 嘶e sp d m e t e r 在国外的高端视野中，除了市场上经常用到的h u n l p i l r e y 视野仪和o c t o p u s 视野仪外，还有德国o c c u l a r s 视野仪( 图卜8 ) ，美国d i c o n 公司生产的l d 、 t k s 系列自动视野仪、d i c o n t k s 4 0 0 0 自动视野仪，以及澳大利亚m e d m o n t 公司的m 7 0 0 型全自动视野计等。 图l - 8 德国( ) c c u i ，a r s 视野仪 f i g u r c l - 8g e n m n yo c c u l 讯sp 甜m e 衙 1 2 2 自动视野仪的国内发展现状 国内方面，在视野计的研发和应用方面起步较晚，大多都是引进国外产品， 并根据国外成熟产品进行消化、吸收和创新。比较有影响的视野仪主要有以下几 种： 北京市眼科研究所和北京佑安医院联合开发的以8 0 5 1 型单片机为核心的视 野仪，实现了刺激点的随机产生，视野检查、显示、数据处理、报告打印一体化， 第1 章绪论 并有允许操作者实时的监视控制检查过程的全汉字智能化仪器。 天津医科大学附属医院和北京协和医院等单位联合开发的t b c 1 型中心视 野仪是我国自行设计和研制的一种阈值上静态单点自动定量中心视野仪，采用生 理盲点自动监视眼位，可自动监测并报告出灰度图、数值表和分析结果。 北京工业大学自行研制开发的z s g 1 光纤式自动视野仪应用光导纤维，通过 各刺激光点采用一个集中光源的方法，解决了使用时亮度不一致的问题，其内置 检测方法根据需要设置了4 种，分别为定性三域值检测、定量检测、快速阈值以 及全阈值检测，可提高监测速度h ，。光纤式自动视野仪是用光导纤维作为刺激光 源，有白、蓝、红三种色试标，辅以计算机控制和处理能取得可靠的检查结果。 其设计符合国际公认标准，是国内首次自行研制的具有国际先进水平的医疗诊断 仪器，填补了我国光纤自动测标检测视野的空白，经北京部分重点医院临床应用 表明：它完全可以替代进口同类仪器，有很好的经济效益和社会效益。 重庆重庆贝澳电子仪器有限公司生产的b i o 一1 0 0 0 型一体化全自动电脑视野 仪( 图卜9 ) ，吸取了国际先进机型的优点，采用了高集成的计算机、光、机、 电一体化形成的事业检查系统，配合该设备新进高档的配置，全面完善的软件检 查项目，并按照国际标准提供的九项报告分析，为临床青光眼、眼底病、视路损 伤及神经内科疾病等提供了科学的检查手段。 矿+ p 孔 ， t i s 、 叁 ，。 i ，、； j “l ；弼1 9 銎 ：施藏“盔 图l - 9 重庆b i o - l 0 0 0 d 背投式视野仪 f i g i l 他l - 9c h o n g q i n gb i o - 1 0 0 0 dr e a rp r o j e c t i o np e r i i n e t e r 总之，视野仪自上世纪八十年代以来，随时计算机技术的发展，视野仪技术 也在迅速发展。无论是设计理念、硬件基础和软件系统，功能上都逐渐增强，操 作和数据处理逐渐智能化，检查速度大大加快，检查精度提高，自动分析能力增 强，操作简单。但大多数只能按照预先设计的固定次序检查视野的范围，而不能 根据实际需要自行寻优灵活调配；目前自动视野仪的光学刺激源产品存在时效老 化的弱点，若无自补偿自整定功能，则随着使用，将导致视野仪检测精度下降， p蓐貔 北京工业大学丁学硕j j 学位论文 使用可靠性、稳定性及寿命降低等。另外，目前自动视野仪普遍不具备辅助病理 诊断的功能，不利于高效准确地确诊病因，也不利于眼科视野检测的推广和应用。 1 3 新型自动视野仪的研究背景 随着电子计算机的兴起，以及在医疗系统中的广泛应用，由计算机控制的 自动视野仪也应运而生。它的诞生是视野计划时代的变革，对眼科诊断水平的提 高，尤其是对青光眼视野方面的早期诊断、追综观察产生了很大影响。自动视野 仪不但排除了操作者印象为主的诱导，更重要的是提高视野诊断的精确性。 但目前主流视野仪大部分都存在着一定程度的时效老化的影响，影响了视野 仪的精确性。所以开发具备光强自整定、并且具备一定的自我维护功能的新型视 野仪是很必要的。 1 4 本课题的研究内容 自动电脑视野仪主要包括两大组成部分，硬件设备和各种测试应用软件。本 课题主要根据视野仪两大组成部分分别进行改进、优化、设计。主要内容概况如 下： ( 1 ) 新型自动视野仪的总体设计