基本信息
- 项目名称：
- 自动化弥散斑验光仪的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 看同样一盏路灯，不同的人看到不同的图像。近视度数越深，看到的路灯越大，而对于散光患者，看的路灯是椭圆形的。利用这一现象，我们研制了一款全新的验光仪器——弥散斑验光仪。本仪器不仅能有效地应用于临床验光，还可以模拟出患者看到的图像（弥散斑）形态，从而有力地促进了医患交流和临床诊断。此外，还具有自助验光、便携、成本较低等特点。这是一种全新的验光方法和仪器，目前医疗器械市场和教科书上均未见类似产品。
- 详细介绍：
- “看病贵、看病难”是困扰我国医疗事业发展的重要问题之一。究其原因，目前的大型医疗设备普遍采用进口产品，价格偏高。这不仅加重了医疗成本，也在一定程度上阻碍了我国医疗基础研究的发展。此外，医患沟通不够也是重要原因。面对大量的患者，临床医生很难详细地了解患者的各种不适；同时患者也因缺乏相关专业知识而难以和医生进行有效的沟通。 我国是近视大国，近视患者已近4亿人，不管是医疗机构还是眼镜店，对验光仪的需求都非常大，而目前的主流验光仪大多被国外产品所垄断，价格昂贵且存在一定的不足。本作品基于弥散斑原理，自主研发了一款经济实用的自动化验光仪。 弥散斑是远方物体在人眼视网膜上形成的图形，其大小和形态随人眼屈光状态（近视、远视或散光）的不同而改变。早在上世纪五十年代，国内外学者已经利用简化眼模型推导出屈光度数和弥散斑大小的计算公式，即通过测量弥散斑大小来获得人眼屈光状态的具体数据。然而，由于人眼的个体差异性和动态变化性等问题，迄今为止市场上没有任何基于弥散斑原理的验光仪器。 我们利用Zemax软件仿真人眼模型，进行像差分析和弥散斑对比。通过查阅大量人眼解剖参数文献和反复的计算机优化和临床试验，确定一组瞳孔和节点参数，并用4mm瞳孔片制作人工瞳孔，从而较好地解决了人眼的个体差异和动态变化等问题。同时，被测者通过红外遥控器远程控制激光器的转动，使两个激光光斑逐渐移动。当被测者确认两个激光光斑所形成的弥散斑相切时，位置传感器PSD和后续微机电路可以自动测量并同步显示验光的结果。 根据在浙江省眼科医院进行的200人次的临床测试结果显示，本作品现有的验光精度良好：近视度数误差80%在0.5D之内（而目前市场上的电脑验光仪的验光精度存在显著的个体差异，误差平均>0.5D）；数据稳定，个体多次测量平均波动小于0.25D；验光时间在2分钟之内。获得了国家卫生部视光学研究中心负责人与国家医药局医疗器械评审专家组专家的好评。 由于弥散斑是患者视网膜上形成的像，眼科医生可以通过弥散斑验光仪看到患者所见到的图像形态和大小，并利用自己的专业知识迅速地判断病情，从而显著增进了医患沟通。 本仪器还具有结构轻巧、便于携带、成本较低等特点，应用前景广阔。目前已申请国家发明专利（以学生为第一发明人）。 关键词：验光仪；弥散斑；模型眼；自动化；自助式
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：1、自主开发一款经济实用的自动化验光仪。2、发明一台仪器，使眼科医生可以“看到”患者所看到的图像形态。 基本思路： 屈光不正（近视、散光、远视等）程度不同，光点在人眼视网膜上形成的弥散斑大小和形态也不同。通过患者主观判断两圆相切的方法，我们可以测量、分析弥散斑的具体形态，从而获得屈光不正患者的具体度数。 创新点：1、利用弥散斑原理，研制一款全新的验光仪器（目前市场上和教科书上均无类似原理的验光仪器）。2、让医生看到患者所看到的的弥散斑形态和大小。 技术关键： 1、本项目通过查阅大量临床解剖数据文献，并结合计算机技术优化变量，同时进行多次临床试验，获得一组特定的人眼参数，将人眼解剖参数的个体差异和动态变化带来的验光误差减少到临床验光可以接受的范围。 2、利用串口通信和软件模拟，显示患者看到的图像（弥散斑）形态和大小。使眼科医生能够直观、迅速地了解患者屈光不正的程度。（目前任何验光仪器都不具备该功能）。 （3、患者自助操作，节省医疗成本。 4、体积小，重量轻，便携。 5、机电结构简单，易于维护，成本相对较低。 主要技术指标： 经过在卫生部视光学研究中心的3个月、200人次的临床测试和改进，该仪器验光精度良好：近视度数80%在0.5D之内（而目前市场上的电脑验光仪的验光精度存在显著的个体差异，误差平均大于0. 5D）；数据稳定，个体多次测量平均波动小于0.25D；验光时间2分钟之内；体积6dm3，约为目前电脑验光仪的1/4；采用220V交流电供电。
科学性、先进性
- 目前的验光仪主要分为电脑验光仪（客观验光）和综合验光仪（主觉验光）。电脑验光仪将人眼作为固定不变的光学镜头进行测量，没有考虑到人类视觉的主观性和动态变化，因此精度有限，只能用于临床筛查。而综合验光仪需要专业的眼科医生进行操作，而且步骤较为繁琐，需要患者的反复比较，耗时较长。 屈光不正弥散斑理论早在上个世纪五六十年代就已形成，但迄今为止市场和经典教科书上没有基于弥散斑理论的验光仪。将弥散斑理论应用于临床验光存在以下问题：弥散斑的主观认知问题、弥散斑的边缘质量问题、人眼解剖参数的个体差异性、人眼的动态变化性、患者配合性、检测速度等。 自动化弥散斑验光仪对上述问题提出了自己的解决方案，能有效地应用于临床验光，并能在电脑屏幕上显示患者所看到的图像形态，大大促进了医患沟通。此外，自动化弥散斑验光仪还具有稳定性好、使用方便、自助验光和携带方便等优点。
获奖情况及鉴定结果
- 1、2009年校重点课题；2010年浙江省大学生科技创新（新苗人才计划）项目；2011年浙江省大学生科技推广（新苗人才计划）项目（已通过学校审查）。 2、在东北师范大学图书馆和温州医学院图书馆进行查新，结论均为未见类似报道。 3、以学生为第一发明人申报国家发明专利；以学生为第一作者在《中国医疗器械杂志》发表相关论文。 4、获得国家卫生部视光学中心副主任、国家医药局医疗器械评审专家组专家的好评(具体请见附件)。 5、第十二届“挑战杯”浙江省大学生课外学术科技作品竞赛 特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 专利转让 技术转让
作品可展示的形式
- 实物，视频，图片等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 1.利用flash动画向患者演示验光操作流程；2.患者戴上瞳孔片；3.患者利用遥控器移动弥散斑，直至两个弥散斑在长轴（或短轴）方向相切；4.按下遥控器“确认”键，显示屏显示验光结果。 本仪器技术特点和优势： 1.显示患者所视图形，形象直观且有利于医患交流；2.验光精度良好，测试速度快，重复性好；3.自助式验光仪；4.设备轻巧，成本较低，易于维护。 适用范围： 1.有效应用于临床验光；2.携带方便，可用于医疗下乡等活动；3.视光学科研。 推广前景： 据不完全调查显示，目前我国近视眼人数已近4亿，且数量逐年增加，因此对验光仪器需求很大。但目前的验光仪价格动辄数万，而弥散斑验光仪只要0.4万。目前我国的乡镇眼镜店基本还是使用电脑验光仪进行验光配镜，我国有25758个镇及街道办事处，假设只有30%的镇及街道办事处的眼镜店使用自动化弥散斑验光仪，那么所节约的人力、物力及时间都是非常可观的。以一台仪器盈利10%进行保守估计，可盈利约500万元。
同类课题研究水平概述
- 现有的验光方法均采用镜片补偿原理，有各自的利弊，如：①检影镜价格便宜，但需要丰富的临床经验才能掌握[1]；②综合验光仪可靠性高，但设备昂贵、维护不便、验光所需时间长、需要专业人员操作[2]；③电脑验光仪使用方便，但存在近感知调节、设备昂贵、结果不可靠等问题。此外，上述主流的验光方法都有一个缺陷，即验光师无法获知患者的成像情况，只能通过患者的描述间接了解。 弥散斑验光仪根据非理想光学系统像点呈弥散斑原理，可以实现患者屈光状态的测定，并显示患者的所视图像（弥散斑）的形态。更加直观地显示患者视觉中出现的种种异常，从而有利于医患沟通。 国内外弥散斑的视光学理论比较成熟，经典的《visual optics》等都有描述[4]。然而将弥散斑应用于临床验光却鲜有报道，原因大致如下：①人眼参数存在个体差异，未必符合模型眼。②人眼参数存在动态变化。③光源质量难以保证，有色差或球差，从而使弥散斑的大小边缘判断造成困难[5]。④患者判断“相切”具有一定的主观性。⑤影响弥散斑的大小和形状的因素多, 其中非正视眼的屈光不正度和瞳孔直径是决定弥散斑大小的主要因素[6]。此外, 还有眼屈光系统的像差、衍射、不规则散光、瞳孔形状及眼内屈光介质的部分散射作用等因素。 我们对上述问题的解决提出了自己的方案，理论分析可靠，而且临床测试也表明我们的解决方案是卓有成效的。鉴于当前主流验光仪存在着不可忽视的缺陷和不足，以及国内外对于将弥散斑应用于临床验光的研究不够深入，我们研制出自动化弥散斑验光仪就显得尤为难能可贵。 参考文献： [1]施明光，临床视觉光学，第一版，杭州，浙江大学出版社，1993,51-77. [2]吕帆等，眼视光器械学，人民卫生出版社，2005. [3]陶育华等，非正视眼离焦弥散斑的变化与特征，温州医学院学报，1995年第2期. [4]Arthur G.&Ronald B，Clinical Visual Optics，1st ed. London:Butterworths，1984，（1）：67-70. [5]陶育华等，屈光不正眼离焦弥散斑的检测及临床应用探讨，光学仪器，1995年第17卷第4-5期. [6]李欣茹等，近视眼弥散斑直径与瞳孔的关系，温州医学院学报，1991年第2期.
