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〔摘要〕眼底成像檢測類設備是眼科檢查必不可少的設備，目前國內測量該類設備的準確性尚沒有統一的模型眼。現基于GullstrandⅠ號模型眼，設計一種用于檢測眼底成像設備的模型眼，并將模型眼應用于眼底照相機的檢測。檢測結果表明，將ISO10940：2009《眼科儀器眼底照相機》中的測量方法與采用模型眼檢測相比，視場角結果相對偏差0.2%，分辨力結果一致。模型眼可替代ISO10940：2009中的測量方法，用作檢測眼底成像設備。

〔關鍵詞〕眼底成像設備；模型眼；GullstrandⅠ號模型眼；人眼屈光組織

眼底成像檢查類的設備主要有眼底照相機、眼底造影機、眼底掃描儀等，眼底照相機是典型代表。眼底照相機是用來觀察和記錄眼底狀況的儀器，它將眼底以黑白或彩色照片的形式記錄和保存下來，是眼科醫師的主要診斷工具[1-2]。其主要光學性能包括視場角、分辨力等，這些性能的準確性直接關系到診斷的有效性，進而關系到患者眼睛的安全[3-4]，而如何測量眼底照相機的準確性就成為亟待解決的關鍵問題。眼底照相機產品的國際標準ISO10940：2009《眼科儀器眼底照相機》[5]已推出，目前眼底照相機國際標準中規定的分辨力、視場角、放大率等測量方法是在距離眼底照相機1m處使用不同的視標來測量。該方法是一種簡易的非實際狀態的方法，沒有考慮實際人眼的狀態，如人眼角膜的和晶狀體的反射較強，視網膜反射較弱，瞳孔起到光闌的作用，視網膜的形狀是曲面而不是平面等，這些國際標準中的方法都沒有涉及。本研究針對ISO10940：2009《眼科儀器眼底照相機》中檢驗方法的不足，基于GullstrandⅠ號模型眼，研究一種模擬人眼成像的眼底成像檢測用模型眼，具有與人眼接近的光學參數，如焦距、組織間低反射率、像差等。

1眼底成像檢測用模型眼的研制

1.1模型眼光學模塊的研制本研究基于在眼視光領域應用最為廣泛的眼光學模型——GullstrandⅠ號模型眼[6-7]，設計一種用于眼底成像檢測的模型眼。模型眼設計考慮要點：（1）模型眼的屈光特性模擬實際人眼屈光組織，其等效空氣中焦距應與人眼接近；（2）考慮模型眼相鄰材料層之間的反射光不應影響到眼底照相機接收到的眼底圖像，相鄰材料層之間的反射光應盡可能降低，結合人眼屈光組織層之間（角膜與房水、房水與晶狀體、晶狀體與玻璃體）的低反射特性，所以模型眼相鄰材料的相對折射率差應與GullstrandⅠ號模型眼屈光組織任意相鄰的兩層之間的相對折射率差接近；（3）GullstrandⅠ號模型眼作為具有權威性的模型眼，認為其水平代表非調節狀態時人眼的正常像差水平，并考慮結合眼底成像分辨力檢測，所以，模型眼的近軸光與軸外光的彌散斑半徑與GullstrandⅠ號模型眼接近，用以表征帶像差的人眼；（4）考慮到眼底面與眼底照相機成像面的物象關系，模型眼出射主光線與眼底切線的夾角應與GullstrandⅠ號模型眼接近；（5）模型眼的調制傳遞函數（modulationtransferfunction，MTF）會影響眼底照相機的最終成像質量，所以模型眼近軸光的MTF數值與GullstrandⅠ號模型眼應接近，這也是由于模型眼需用于考核眼底成像分辨力的要求。此外，ISO10940：2009檢測方法5.2.2條款中提到檢測光源可以是“由一個峰值波長介于520~560nm，半峰寬小于80nm的綠色濾色片濾過的光源”[5]，故在設計中不考慮色差，采用與檢測光源接近的單色D光（波長589.3nm）進行評價。不考慮色差為模型眼材料的選擇提供了方便，只需確保材料直接的相對折射率差與GullstrandⅠ號模型眼接近，實際設計中選用K9玻璃與H-BAK5玻璃。此外，模型眼第一個光學面的曲率半徑與GullstrandⅠ號模型眼接近，模擬人眼角膜面；模型眼最后一個光學面的曲率半徑與GullstrandⅠ號模型眼接近，模擬人眼視網膜面，即人眼眼底。采用ZEMAX設計，模型眼結果如下。該模型眼由3片光學透鏡組成（圖1），整個鏡頭從物方到像方依次為第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片，第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片之間的相鄰面緊貼，其中的第一鏡片1為凸透鏡，前表面和后表面的半徑分別為8mm和-14.027mm，中心厚度為4.5mm，光學面直徑為9.5mm，材料為K9玻璃；第二鏡片2為凹透鏡，前表面和后表面的半徑分別為-14.027mm和9.988mm，中心厚度為1.5mm，光學面直徑為8.5mm，材料為H-BAK5玻璃；第三鏡片3為凸透鏡，前表面和后表面的半徑分別為9.988mm和-11.476mm，中心厚度為19.264mm，前表面光學面直徑為8.5mm，后表面光學面直徑為22.0mm，材料為K9玻璃。

1.2視場、分辨力視標的設計視場刻度線呈正交分布，每個方向的范圍為5°~30°，所以視場角測量范圍可以達到60°。視場刻度線格值為0.5°，每個刻度線的位置、相鄰刻度線之間的距離采用ZEMAX軟件，由軸外光光線追跡計算得到。分辨力視標呈正交分布，與視場刻度線相隔45°布局，視場中心布局一組分辨力視標，該組由40lp/mm、60lp/mm、80lp/mm、100lp/mm這4個視標組成；視場中部以及邊緣，在每個方向分布4組分辨力視標，每一組由25lp/mm、40lp/mm、60lp/mm、80lp/mm這4個視標組成。每個視標包括互成直角的黑白三線視標。

1.3視場、分辨力視標的加工本著經濟節能的原則，視標的加工采用光刻技術結合電鍍鎳技術的工藝方案，具體流程如下：（1）根據上述視標圖紙進行光刻掩膜版設計、投版；（2）利用電子束蒸發鍍膜設備進行玻璃基底的金屬導電膜蒸鍍；（3）利用離心涂膠設備在具備導電膜的基底上進行光刻膠均勻涂覆；（4）利用真空烘箱進行樣品前烘；（5）利用紫外曝光設備，將涂有光刻膠的基底在光刻掩膜版下進行紫外曝光；（6）通過顯影工藝將掩膜版圖形轉移至光刻膠；（7）利用真空烘箱進行樣品后烘；（8）利用電鍍鎳設備進行金屬膜生長，在基底和光刻膠表面生成金屬鎳層；（9）利用有機溶劑進行光刻膠溶蝕；（10）在顯微鏡下進行金屬鎳層與基底的分離，形成具有微米尺度結構的金屬光闌。1.4模型眼系統組裝金屬光闌按照設計形狀進行切割，便于金屬光闌（平面）粘貼在模型眼球面的最后一面（球面）。粘貼后，放置在模型眼座里，配合固定裝置，組成眼底檢測用模型眼整體裝置。

2模型眼應用于眼底照相機的檢測

采用日本尼德克公司AFC-330型眼底照相機進行檢測對比。測量指標包括視場角與分辨力。測量方法分別采用ISO10940：2009中的方法與本研究研制的模型眼。

2.1ISO10940：2009中的方法將帶有量尺的板放置于眼底照相機出瞳1m處，采用白光照明，眼底照相機調焦清楚后拍攝，測量板上的視場大小，經計算后得到視場角。視場角檢測拍攝結果見圖3，左視場邊緣的刻度為175mm，右視場邊緣的刻度為945mm，可計算得到視場半徑=（945-175）/2=385mm，視場角=2arctan（385/1000）=42.1°。

2.2本研究研制的模型眼將模型眼放置于眼底照相機工作距離處，采用D光透射照明，眼底照相機調焦清楚后拍攝，檢測拍攝結果見圖5。可直接根據視場角刻劃線讀出視場大小，分別讀出左邊緣視場角刻度為21.5°，右邊緣視場角刻度為21.5°，所以視場角檢測結果為42.0°；此外視場中心、視場中部、視場邊緣可分辨的分辨力線線對分別為60lp/mm、40lp/mm、40lp/mm。2.3對比討論視場角：對于同一臺儀器，即日本尼德克公司AFC-330型眼底照相機，采用ISO10940：2009中的方法檢測得到的視場角為42.1°，采用本研究研制的模型眼檢測得到的視場角為42.0°，與ISO10940：2009的檢測結果僅偏離0.2%。所以，模型眼可滿足視場角±7%檢測允差的要求，可以替代ISO10940：2009的檢測方法。分辨力：對于同一臺儀器，即日本尼德克公司AFC-330型眼底照相機，采用ISO10940：2009中的方法與采用本研究研制的模型眼，視場中心、視場中部、視場邊緣可分辨的分辨力線線對皆為60lp/mm、40lp/mm、40lp/mm。所以，模型眼可滿足檢測眼底分辨力的檢測要求，可以替代ISO10940：2009的檢測方法。

3總結

本研究認為GullstrandⅠ號模型眼作為一種經典模型眼，其參數接近人眼實際情況，從而基于GullstrandⅠ號模型眼，設計了一種用于檢測眼底設備的模型眼。模型眼考慮到眼底檢測情況，考慮屈光特性、相鄰材料的相對折射率差、近軸光與軸外光的彌散斑半徑、出射主光線與眼底切線的夾角、近軸光的MTF這5個指標參數，使得與GullstrandⅠ號模型眼接近。采用光刻技術結合電鍍鎳技術的工藝方案研制視場、分辨力視標。分別采用ISO10940：2009《眼科儀器眼底照相機》中的檢測方法與本研究研制的模型眼檢測眼底照相機，視場角結果偏差0.2%，分辨力結果一致。本研究研制的模型眼可替代ISO10940：2009《眼科儀器眼底照相機》中的測量方法，用作檢測眼底成像設備。

［參考文獻］

［1］李科毅.免散瞳眼底照相機在防治糖尿病視網膜病變中的應用[J].現代診斷與治療，2013，9（10）：2298.

［2］羅俊，譚藝蘭，杜芬，等.免散瞳眼底照相技術在學齡前兒童眼底病篩查中的應用[J].國際眼科雜志，2014，14（6）：1179-1180.

作者：彭建華，賈曉航，王敬濤，胡一平 單位：浙江省醫療器械檢驗研究院