CN102008286A - 一种基于半球面投射的视功能诊疗*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于半球面投射的视功能诊疗***，其支撑架上安装半球面投射屏，内球面为投射面，外球面与支撑架相固定；半球面投射屏的前上方安置投影仪，投影仪将刺激图片投影到半球面投射屏上；3D眼镜通过无线与控制主机通信；控制主机包括PC母板、图形卡，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接口与医生键盘通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏通信；图形卡通过VGA(显示)接口与超短焦投影仪通信；控制主机与控制台通过USB接口协议通信，控制主机与超短焦投影仪通过RS-232串口协议通信。本发明采用半球面投射技术，为检查提供了140°(水平)×130°(垂直)的大视场角，患者接受检查和治疗时受外界干扰显著减小，并为治疗提供了更加精确的数据。

Description

一种基于半球面投射的视功能诊疗***

技术领域

本发明属于视觉功能的诊断和治疗设备制造技术领域，具体地说，涉及一种基于半球面投射的视功能诊疗***，其能对患者进行同视机检查如斜视角，同时视、融合功能、立体视觉等三级视功能检查，Hess屏检查，视野检查等视觉功能的检查以及其它斜视、弱视的诊断及治疗。

背景技术

眼睛是人类感观中最重要的器官，大脑中大约有80％的知识和记忆都是通过眼睛获取的。然而，由于某些先天或后天原因，使眼睛的视物功能发生了变化，比较常见的病症有弱视、斜视等。弱视是指最佳矫正视力低于0.9(0.9适用于5岁和5岁以上者，低于5岁者应下调至：4岁0.8，3岁和3岁以下0.6)的视力状况。斜视是指由于外眼肌不平衡而引起一眼不能同另一眼取得双眼视觉的状况。由此可见，无论是弱视、斜视，还是其它相关的视功能障碍，都给患者的学***的逐步提高和生活质量的不断改善，人们对自己的主观感受也越来越重视，越来越多的人开始关注自己的视功能是否健全。

目前，临床上使用的视功能诊疗产品主要有弱视综合治疗仪和同视机等，如中国专利号CN200720192226.1公开的弱视治疗仪、专利号CN03142288.8公开的智能型小儿弱视斜视诊断和治疗仪、专利号CN00245777.6公开的一种同视机、专利号CN200820087712.1公开的一种同视机等，这些专利产品都对弱视、斜视或相关视功能障碍各自有一定的疗效，但或多或少存在着一些问题，如：(1)在检查和治疗时，由于这些产品大多采用普通的平面显示装置配合检查，然而诊断明视距离应该大于33cm，这样导致视场角过小，患者容易受外界其它视觉噪音的干扰，从而造成视力检查、融合训练、眼位检查和斜视角检查达不到临床要求。对于同视机而言，通过转动刺激图片来实现大视角，人眼所能够观察到视角非常小，无法模拟人眼视物的大视角自然状态；(2)趣味性差，现有产品大多治疗过程乏味，不能持续吸引患者接受治疗；(3)可操作性差，目前很多产品都是机械式的，患者不易掌握使用方法。

发明内容

基于现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于半球面投射的视功能诊疗***，其在诊疗功能、诊疗范围、趣味性、可操作性、方便性、训练过程的智能化调整等方面都有了很大的改进，并且由于引入了空间视觉训练、虚拟眼罩、工作记忆训练等新的弱视治疗技术，与现有技术相比，其在诊断的功能、范围和疗效上有了很大的扩展和提高，将使更多斜视、弱视患者得到有效的诊断和治疗。该发明的创造性特别表现在：

(1)本发明将被诊疗眼固定于半球面的球心，从而可以得到大于人眼水平和垂直视野范围的大视场角，满足眼科治疗对大视场角需要；由于患者沉浸于半球之中，无法看到半球之外的外界干扰，从而不会受到其它客观视觉噪音的影响；

(2)由于本发明设计的半球投射屏的半径大于33cm，无需象同视机和其它治疗仪一样采用光学透镜来模拟大于33cm的诊断明视距离，而引起眼球的睫状肌调节，提高诊疗的准确性；

(3)双眼光路的分离采用高速主动液晶快门3D眼镜，实现同时视、融合功能、立体视觉的诊疗；

(4)本发明基于计算机主机开发相应的控制和诊疗软件，可操作性、趣味性(顺应性)好，并且具有数据的分析与记录功能，同时可以实现Hess屏和视野检查。

本发明采取以下技术方案：一种基于半球面投射的视功能诊疗***，其包括超短焦投影仪、半球面投射屏、控制主机、3D眼镜、控制台、支撑架，支撑架上固定安装半球面投射屏，内球面为投射面，外球面与支撑架相固定；半球面投射屏的前上方安置超短焦投影仪，超短焦投影仪将图片投影到半球面投射屏上；3D眼镜通过无线与控制主机通信，无线装置安插在控制主机的USB口上；控制主机包括PC母板、图形卡，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接口与医生键盘通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏通信，医生显示屏与电源相联；图形卡通过VGA接口与超短焦投影仪通信；控制主机与控制台通过USB接口协议通信，控制主机与超短焦投影仪通过RS-232串口协议通信。

优选的，视功能诊疗***包括诊断功能模块，诊断功能模块包括至少一种下列检查项目：视力检查、立体视觉检查、双眼融合功能检查、同时视检查、对比敏感度检查、主观斜视角、客观斜视角、Kappa角检查、眼位检查、Hess屏检查和视野检查。

优选的，视功能诊疗***包括治疗功能模块，该治疗功能模块包括至少一种下列训练项目：眼球运动训练、立体视训练、双眼融合训练、同时视训练、感知学习训练、精细操作训练、红光刺激训练、CAM刺激训练、工作记忆训练。

优选的，半球面投射屏的前方安置下颌托及额托。

优选的，控制台处于半球面投射屏的前方，控制台设有控制台开关、左方向键、右方向键、开关指示灯、确认键及鼠标。

本发明融合了计算机软件、硬件技术、控制技术、半球面投射技术以及虚拟现实技术，与现有技术相比，其在诊疗功能、诊疗范围、趣味性、可操作性、方便性、训练过程的智能化调整等方面都有了很大的改进。

本发明采用半球面投射技术，为检查提供了140°×130°的大视场角，完全满足了诊疗需求，患者接受检查时受外界干扰显著减小，并为治疗提供了更加精确的数据。与现有同类产品相比，其在疗效上有了很大的提高，将使更多弱视患者得到有效的治疗，具有较高的商业价值和社会效益。

附图说明

图1是基于半球面投射的视功能诊疗***的结构简图。

图2是基于半球面投射的视功能诊疗***(无控制主机)的侧向立体示意图。

图3是基于半球面投射的视功能诊疗***局部三维效果图。

图4是控制主机的功能模块图。

图5是控制台的功能模块图。

图6是检查功能和治疗功能模块图。

图7是Hess屏检查流程图。

图8是视野检查流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

参见图1-5，基于半球面投射的视功能诊疗***包括超短焦投影仪1、半球面投射屏2、控制主机3、3D眼镜4、控制台5、图形卡6、支撑架7、下颌托8、额托9，支撑架7上固定安装半球面投射屏2，半球的内球面为投射面，半球的外球面与支撑架7相固定。半球面投射屏2的前方安置下颌托8、额托9，供患者诊疗时定位视角。半球面投射屏2的前上方安置超短焦投影仪1，超短焦投影仪1将图片投影到半球面投射屏2上，实现半球面投射。3D眼镜4通过无线与控制主机3进行通信。

控制台5处于半球面投射屏2的前方，控制台5上设有控制台开关、左方向键、右方向键、开关指示灯、确认键及鼠标。

控制主机3包括PC母板、图形卡6，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接口与医生键盘相联并通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏相联并通信，医生显示屏与电源相联。PC母板包含目前普通计算机主机箱内的一些必须配件，如主板、内存、显卡、存储器、硬盘等。控制主机3内的图形卡6通过VGA接口与超短焦投影仪1相联并通信。图形卡6是用于显示图形信息的显卡。PC母板、图形卡采用现有技术。

医生键盘面对医生显示屏进行操作，而患者键盘针对半球面投射屏2进行操作。患者键盘平时都是被锁定的，只有当医生设定好各项参数后，在相应的界面上按下【开始】按钮进行检查或按下【训练】按钮进行训练时，患者才可以通过患者键盘进行相应的操作。在检查和训练过程中，医生键盘不进行任何操作。当检查和训练完成，医生按【确定】按钮后，患者键盘再次被锁定。

医生显示屏与半球面投射屏2显示的是不同的画面。半球面投射屏2主要接收由超短焦投影仪1投射的光线，超短焦投影仪1中的图像是由控制主机3中的图形卡6提供的。而医生显示屏显示的画面则是由控制主机3中的另一块普通显卡提供的。两者互不干扰。

控制主机3与控制台5通过USB接口线连接，两者间通过USB接口协议通信。当按下按键或者鼠标，通过USB接口线发信号给控制主机3。USB是英文Universal Serial BUS(通用串行总线)的缩写，中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，其是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

控制主机3与超短焦投影仪1通过RS-232串口线连接，两者间通过RS-232串口协议通信。控制主机3通过RS-232串口线调节超短焦投影仪1的亮度等一些参数值。RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS(recommeded standard)代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。

控制台5与半球面投射屏2不直接进行通信，而是通过控制主机3、超短焦投影仪1间接与半球面投射屏2通信，即：当控制台5上的键盘或者鼠标有动作(按键按下或鼠标点击)时，通过USB接口线发信号给控制主机3，再由控制主机3进行处理，通过RS-232串口线发信号给超短焦投影仪1，超短焦投影仪1再将图片投射到半球面投射屏2，完成通信。

如图6所示，基于半球面投射的视功能诊疗***中内嵌式视功能诊断治疗功能模块包括诊断功能模块和治疗功能模块，诊断功能模块包括视力检查、立体视觉检查、双眼融合功能检查、同时视检查、对比敏感度检查、主观斜视角、客观斜视角、Kappa角检查、眼位检查、Hess屏检查和视野检查；治疗功能模块包括眼球运动训练、立体视训练、双眼融合训练、同时视训练、感知学习训练、精细操作训练、红光刺激训练、CAM刺激训练、工作记忆训练。

需特别指出的是，目前Hess屏检查有人工检查和自动检查两种。人工检查都是在暗室中进行的，既烦琐又不能精确地标出偏斜光斑的位置；而自动检查常采用普通的显示器配合检查，由于显示屏的尺寸比较小，无法提供一个比较大的视场角，其检查功能受到了限制。目前视野检查也存在上述问题。而本发明基于半球面投射装置的视功能诊疗***由于具有较大的视场角，其实现了Hess屏检查和视野检查，而这两种检查功能是目前同类仪器所无法实现的。

下面结合本发明的数个诊疗功能对本发明作进一步说明。

双眼融合功能检查：首先，由医生操作控制主机3，使***处于运行状态。诊断所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将下颌放在下颌托8上，前额靠近额托9。医生点击【双眼融合功能检查】按钮，进入融合功能检查界面。此时，患者通过3D眼镜4，左右两眼会分别看到两幅不同的图片。医生点击界面左侧的【画片选择】按钮选择不同的检查画片，点击【画片大小】按钮选择检查画片的大小。界面右侧显示选择的检查图片，以及实时显示患者的融合点、融合范围等数据。选择好各项参数后，点击【开始】按钮进行检查，按照医生屏右上方的提示逐步进行操作，分别测出融合点、水平集合范围、水平发散范围、垂直集合范围、垂直发散范围、内旋范围、外旋范围。其中，患者通过控制台5上的键盘进行相应的操作。点击【保存】则保存此次检查数据，否则不保存。

Hess屏检查(参见图7)：首先，由医生操作控制主机3，使***处于运行状态。诊断所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将下颌放在下颌托8上，前额靠近额托9。医生点击【Hess屏检查】按钮，进入Hess屏检查界面。选择好各项参数后，点击【开始】按钮进行检查，根据选择训练眼的不同进行操作，以左眼检查为例，当点击【选择训练眼】按钮选择的是左眼时，患者通过3D眼镜4，会看到半球面投射屏2上有9个红色灯光标记的图形，眼与中心红点同高。患者通过操作鼠标控制绿色灯光标记的图形，直至完全覆盖半球面投射屏2上红色标记的位置，对15°及30°范围的红色标记处都进行检查，并记录其所指的位置。一只眼检查完后，再检查另一只眼，并记录其图形。点击【保存】则保存此次检查数据，否则不保存。

视野检查(参见图8)：首先，由医生操作控制主机3，使***处于运行状态。诊断所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将下颌放在下颌托8上，前额靠近额托9。医生点击【视野检查】按钮，进入视野检查界面。选择好各项参数后，点击【开始】按钮进行检查，根据选择训练眼的不同进行操作，以左眼检查为例，当点击【选择训练眼】按钮选择的是左眼时，此时，半球面投射屏2上会显示一个光标。一开始，由于光标亮度很低，患者无法看到。逐渐增加光标亮度，患者一旦看见视标，按下控制台5上相应的按钮，记录数据，再进行其他角度的检查并记录。一只眼检查完后，再检查另一只眼，并记录相应数据。点击【保存】则保存此次检查数据，否则不保存。

同时视训练：首先，由医生操作控制主机3，使***处于运行状态。治疗所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将下颌放在下颌托8上，前额靠近额托9。医生点击训练界面中的【同时视训练】按钮，进入同时视训练界面。此时，患者通过3D眼镜4，左右两眼会分别看到两幅不同的图片。患者点击界面左边上方的【画片选择】按钮选择不同的检查画片，点击【画片大小】按钮选择检查画片的大小，点击【选择检查眼】按钮选择要检查的眼睛。界面右侧显示选择的检查图片，以及实时显示患者的水平视场角和垂直视场角数据。选择好各项参数后，点击【开始】按钮进行检查，根据选择训练眼的不同进行操作，以左眼检查为例，当点击【选择训练眼】按钮选择的是左眼时，首先，医生操作右眼对应键盘，将小马移出笼子，点击【训练】按钮，此时【训练】按钮变成【确定】按钮，然后，患者操作控制台5上左眼对应的键盘进行操作将狮子移进笼子，当患者认为狮子在笼子里面时，点击【确定】按钮，按钮变为【训练】按钮，医生点击医生操作右眼对应键盘将狮子移出笼子，然后，患者再将狮子移进笼子里，如此反复训练。当要结束训练时，点击【结束】按钮。跳出保存数据对话框，用户点击【保存】则保存此次检查数据，否则不保存。

本发明基于半球面投射装置的视功能诊疗***所投射的图像可覆盖140°×130°的视野，能为患者提供一个足够大的视野，完全满足检查及治疗需求，检查或治疗时受干扰显著减小，为检查及治疗提供了更加精确的数据。本发明采取半球面投射技术手段，由于投射的图像覆盖的视野近似于半球面，有效减少患者注意力分散所带来的影响，因为周边基本被半球覆盖，患者视觉看到的是投射的图像，而不是屏幕以外的周围环境。

同时，本发明扩展了传统同类仪器在功能上的不足，实现同类仪器无法实现的功能，如视野检查、Hess屏检查、空间视觉训练等，并且通过扩展和升级，可提供更加丰富的功能。

本发明结合双眼视功能诊疗理论，借助计算机软件、硬件相关技术、控制技术、半球面投射技术以及虚拟现实技术，数字多媒体手段，开发了集视功能诊断及治疗于一体的智能***，解决了现有技术存在的问题，其在诊疗功能、诊疗范围、趣味性、可操作性、方便性、训练过程的智能化调整等方面都有了很大的改进，并且由于引入了空间视觉训练、虚拟眼罩、工作记忆训练等新的弱视治疗技术，与同类产品相比，在疗效上有了很大的提高，将使更多弱视患者得到有效的治疗。

Claims (5)

1.一种基于半球面投射的视功能诊疗***，其特征是包括超短焦投影仪、半球面投射屏、控制主机、3D眼镜、控制台、支撑架，支撑架上固定安装半球面投射屏，内球面为投射面，外球面与支撑架相固定；半球面投射屏的前上方安置超短焦投影仪，超短焦投影仪将图片投影到半球面投射屏上；3D眼镜通过无线与控制主机通信；

控制主机包括PC母板、图形卡，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接口与医生键盘通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏通信；图形卡通过VGA接口与投影仪通信；

控制主机与控制台通过USB接口协议通信，控制主机与超短焦投射屏通过RS-232串口协议通信。

2.如权利要求1所述的基于半球面投射的视功能诊疗***，其特征是：所述的视功能诊疗***包括诊断功能模块，诊断功能模块包括至少一种下列检查项目：视力检查、立体视觉检查、双眼融合功能检查、同时视检查、对比敏感度检查、主观斜视角、客观斜视角、Kappa角检查、眼位检查、Hess屏检查和视野检查。

3.如权利要求1所述的基于半球面投射的视功能诊疗***，其特征是：所述的视功能诊疗***包括治疗功能模块，该治疗功能模块包括至少一种下列训练项目：眼球运动训练、立体视训练、双眼融合训练、同时视训练、感知学习训练、精细操作训练、红光刺激训练、CAM刺激训练、工作记忆训练。

4.如权利要求1所述的基于半球面投射的视功能诊疗***，其特征是：所述半球面投射屏的前方安置下颌托及额托。

5.如权利要求1或4所述的基于半球面投射的视功能诊疗***，其特征是：所述控制台处于半球面投射屏的前方，控制台设有控制台开关、左方向键、右方向键、开关指示灯、确认键及鼠标。

Images