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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 自動(dòng)化彌散斑驗(yàn)光儀的研制
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 看同樣一盞路燈，不同的人看到不同的圖像。近視度數(shù)越深，看到的路燈越大，而對(duì)于散光患者，看的路燈是橢圓形的。利用這一現(xiàn)象，我們研制了一款全新的驗(yàn)光儀器——彌散斑驗(yàn)光儀。本儀器不僅能有效地應(yīng)用于臨床驗(yàn)光，還可以模擬出患者看到的圖像（彌散斑）形態(tài)，從而有力地促進(jìn)了醫(yī)患交流和臨床診斷。此外，還具有自助驗(yàn)光、便攜、成本較低等特點(diǎn)。這是一種全新的驗(yàn)光方法和儀器，目前醫(yī)療器械市場(chǎng)和教科書(shū)上均未見(jiàn)類(lèi)似產(chǎn)品。
- 詳細(xì)介紹：
- “看病貴、看病難”是困擾我國(guó)醫(yī)療事業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題之一。究其原因，目前的大型醫(yī)療設(shè)備普遍采用進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格偏高。這不僅加重了醫(yī)療成本，也在一定程度上阻礙了我國(guó)醫(yī)療基礎(chǔ)研究的發(fā)展。此外，醫(yī)患溝通不夠也是重要原因。面對(duì)大量的患者，臨床醫(yī)生很難詳細(xì)地了解患者的各種不適；同時(shí)患者也因缺乏相關(guān)專業(yè)知識(shí)而難以和醫(yī)生進(jìn)行有效的溝通。 我國(guó)是近視大國(guó)，近視患者已近4億人，不管是醫(yī)療機(jī)構(gòu)還是眼鏡店，對(duì)驗(yàn)光儀的需求都非常大，而目前的主流驗(yàn)光儀大多被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷，價(jià)格昂貴且存在一定的不足。本作品基于彌散斑原理，自主研發(fā)了一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化驗(yàn)光儀。 彌散斑是遠(yuǎn)方物體在人眼視網(wǎng)膜上形成的圖形，其大小和形態(tài)隨人眼屈光狀態(tài)（近視、遠(yuǎn)視或散光）的不同而改變。早在上世紀(jì)五十年代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)利用簡(jiǎn)化眼模型推導(dǎo)出屈光度數(shù)和彌散斑大小的計(jì)算公式，即通過(guò)測(cè)量彌散斑大小來(lái)獲得人眼屈光狀態(tài)的具體數(shù)據(jù)。然而，由于人眼的個(gè)體差異性和動(dòng)態(tài)變化性等問(wèn)題，迄今為止市場(chǎng)上沒(méi)有任何基于彌散斑原理的驗(yàn)光儀器。 我們利用Zemax軟件仿真人眼模型，進(jìn)行像差分析和彌散斑對(duì)比。通過(guò)查閱大量人眼解剖參數(shù)文獻(xiàn)和反復(fù)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化和臨床試驗(yàn)，確定一組瞳孔和節(jié)點(diǎn)參數(shù)，并用4mm瞳孔片制作人工瞳孔，從而較好地解決了人眼的個(gè)體差異和動(dòng)態(tài)變化等問(wèn)題。同時(shí)，被測(cè)者通過(guò)紅外遙控器遠(yuǎn)程控制激光器的轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)激光光斑逐漸移動(dòng)。當(dāng)被測(cè)者確認(rèn)兩個(gè)激光光斑所形成的彌散斑相切時(shí)，位置傳感器PSD和后續(xù)微機(jī)電路可以自動(dòng)測(cè)量并同步顯示驗(yàn)光的結(jié)果。 根據(jù)在浙江省眼科醫(yī)院進(jìn)行的200人次的臨床測(cè)試結(jié)果顯示，本作品現(xiàn)有的驗(yàn)光精度良好：近視度數(shù)誤差80%在0.5D之內(nèi)（而目前市場(chǎng)上的電腦驗(yàn)光儀的驗(yàn)光精度存在顯著的個(gè)體差異，誤差平均>0.5D）；數(shù)據(jù)穩(wěn)定，個(gè)體多次測(cè)量平均波動(dòng)小于0.25D；驗(yàn)光時(shí)間在2分鐘之內(nèi)。獲得了國(guó)家衛(wèi)生部視光學(xué)研究中心負(fù)責(zé)人與國(guó)家醫(yī)藥局醫(yī)療器械評(píng)審專家組專家的好評(píng)。 由于彌散斑是患者視網(wǎng)膜上形成的像，眼科醫(yī)生可以通過(guò)彌散斑驗(yàn)光儀看到患者所見(jiàn)到的圖像形態(tài)和大小，并利用自己的專業(yè)知識(shí)迅速地判斷病情，從而顯著增進(jìn)了醫(yī)患溝通。 本儀器還具有結(jié)構(gòu)輕巧、便于攜帶、成本較低等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。目前已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利（以學(xué)生為第一發(fā)明人）。 關(guān)鍵詞：驗(yàn)光儀；彌散斑；模型眼；自動(dòng)化；自助式
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的：1、自主開(kāi)發(fā)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化驗(yàn)光儀。2、發(fā)明一臺(tái)儀器，使眼科醫(yī)生可以“看到”患者所看到的圖像形態(tài)。 基本思路： 屈光不正（近視、散光、遠(yuǎn)視等）程度不同，光點(diǎn)在人眼視網(wǎng)膜上形成的彌散斑大小和形態(tài)也不同。通過(guò)患者主觀判斷兩圓相切的方法，我們可以測(cè)量、分析彌散斑的具體形態(tài)，從而獲得屈光不正患者的具體度數(shù)。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、利用彌散斑原理，研制一款全新的驗(yàn)光儀器（目前市場(chǎng)上和教科書(shū)上均無(wú)類(lèi)似原理的驗(yàn)光儀器）。2、讓醫(yī)生看到患者所看到的的彌散斑形態(tài)和大小。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、本項(xiàng)目通過(guò)查閱大量臨床解剖數(shù)據(jù)文獻(xiàn)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化變量，同時(shí)進(jìn)行多次臨床試驗(yàn)，獲得一組特定的人眼參數(shù)，將人眼解剖參數(shù)的個(gè)體差異和動(dòng)態(tài)變化帶來(lái)的驗(yàn)光誤差減少到臨床驗(yàn)光可以接受的范圍。 2、利用串口通信和軟件模擬，顯示患者看到的圖像（彌散斑）形態(tài)和大小。使眼科醫(yī)生能夠直觀、迅速地了解患者屈光不正的程度。（目前任何驗(yàn)光儀器都不具備該功能）。 （3、患者自助操作，節(jié)省醫(yī)療成本。 4、體積小，重量輕，便攜。 5、機(jī)電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，成本相對(duì)較低。 主要技術(shù)指標(biāo)： 經(jīng)過(guò)在衛(wèi)生部視光學(xué)研究中心的3個(gè)月、200人次的臨床測(cè)試和改進(jìn)，該儀器驗(yàn)光精度良好：近視度數(shù)80%在0.5D之內(nèi)（而目前市場(chǎng)上的電腦驗(yàn)光儀的驗(yàn)光精度存在顯著的個(gè)體差異，誤差平均大于0. 5D）；數(shù)據(jù)穩(wěn)定，個(gè)體多次測(cè)量平均波動(dòng)小于0.25D；驗(yàn)光時(shí)間2分鐘之內(nèi)；體積6dm3，約為目前電腦驗(yàn)光儀的1/4；采用220V交流電供電。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前的驗(yàn)光儀主要分為電腦驗(yàn)光儀（客觀驗(yàn)光）和綜合驗(yàn)光儀（主覺(jué)驗(yàn)光）。電腦驗(yàn)光儀將人眼作為固定不變的光學(xué)鏡頭進(jìn)行測(cè)量，沒(méi)有考慮到人類(lèi)視覺(jué)的主觀性和動(dòng)態(tài)變化，因此精度有限，只能用于臨床篩查。而綜合驗(yàn)光儀需要專業(yè)的眼科醫(yī)生進(jìn)行操作，而且步驟較為繁瑣，需要患者的反復(fù)比較，耗時(shí)較長(zhǎng)。 屈光不正彌散斑理論早在上個(gè)世紀(jì)五六十年代就已形成，但迄今為止市場(chǎng)和經(jīng)典教科書(shū)上沒(méi)有基于彌散斑理論的驗(yàn)光儀。將彌散斑理論應(yīng)用于臨床驗(yàn)光存在以下問(wèn)題：彌散斑的主觀認(rèn)知問(wèn)題、彌散斑的邊緣質(zhì)量問(wèn)題、人眼解剖參數(shù)的個(gè)體差異性、人眼的動(dòng)態(tài)變化性、患者配合性、檢測(cè)速度等。 自動(dòng)化彌散斑驗(yàn)光儀對(duì)上述問(wèn)題提出了自己的解決方案，能有效地應(yīng)用于臨床驗(yàn)光，并能在電腦屏幕上顯示患者所看到的圖像形態(tài)，大大促進(jìn)了醫(yī)患溝通。此外，自動(dòng)化彌散斑驗(yàn)光儀還具有穩(wěn)定性好、使用方便、自助驗(yàn)光和攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2009年校重點(diǎn)課題；2010年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新（新苗人才計(jì)劃）項(xiàng)目；2011年浙江省大學(xué)生科技推廣（新苗人才計(jì)劃）項(xiàng)目（已通過(guò)學(xué)校審查）。 2、在東北師范大學(xué)圖書(shū)館和溫州醫(yī)學(xué)院圖書(shū)館進(jìn)行查新，結(jié)論均為未見(jiàn)類(lèi)似報(bào)道。 3、以學(xué)生為第一發(fā)明人申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利；以學(xué)生為第一作者在《中國(guó)醫(yī)療器械雜志》發(fā)表相關(guān)論文。 4、獲得國(guó)家衛(wèi)生部視光學(xué)中心副主任、國(guó)家醫(yī)藥局醫(yī)療器械評(píng)審專家組專家的好評(píng)(具體請(qǐng)見(jiàn)附件)。 5、第十二屆“挑戰(zhàn)杯”浙江省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓 技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物，視頻，圖片等
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 1.利用flash動(dòng)畫(huà)向患者演示驗(yàn)光操作流程；2.患者戴上瞳孔片；3.患者利用遙控器移動(dòng)彌散斑，直至兩個(gè)彌散斑在長(zhǎng)軸（或短軸）方向相切；4.按下遙控器“確認(rèn)”鍵，顯示屏顯示驗(yàn)光結(jié)果。 本儀器技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1.顯示患者所視圖形，形象直觀且有利于醫(yī)患交流；2.驗(yàn)光精度良好，測(cè)試速度快，重復(fù)性好；3.自助式驗(yàn)光儀；4.設(shè)備輕巧，成本較低，易于維護(hù)。 適用范圍： 1.有效應(yīng)用于臨床驗(yàn)光；2.攜帶方便，可用于醫(yī)療下鄉(xiāng)等活動(dòng)；3.視光學(xué)科研。 推廣前景： 據(jù)不完全調(diào)查顯示，目前我國(guó)近視眼人數(shù)已近4億，且數(shù)量逐年增加，因此對(duì)驗(yàn)光儀器需求很大。但目前的驗(yàn)光儀價(jià)格動(dòng)輒數(shù)萬(wàn)，而彌散斑驗(yàn)光儀只要0.4萬(wàn)。目前我國(guó)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)眼鏡店基本還是使用電腦驗(yàn)光儀進(jìn)行驗(yàn)光配鏡，我國(guó)有25758個(gè)鎮(zhèn)及街道辦事處，假設(shè)只有30%的鎮(zhèn)及街道辦事處的眼鏡店使用自動(dòng)化彌散斑驗(yàn)光儀，那么所節(jié)約的人力、物力及時(shí)間都是非?？捎^的。以一臺(tái)儀器盈利10%進(jìn)行保守估計(jì)，可盈利約500萬(wàn)元。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 現(xiàn)有的驗(yàn)光方法均采用鏡片補(bǔ)償原理，有各自的利弊，如：①檢影鏡價(jià)格便宜，但需要豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)才能掌握[1]；②綜合驗(yàn)光儀可靠性高，但設(shè)備昂貴、維護(hù)不便、驗(yàn)光所需時(shí)間長(zhǎng)、需要專業(yè)人員操作[2]；③電腦驗(yàn)光儀使用方便，但存在近感知調(diào)節(jié)、設(shè)備昂貴、結(jié)果不可靠等問(wèn)題。此外，上述主流的驗(yàn)光方法都有一個(gè)缺陷，即驗(yàn)光師無(wú)法獲知患者的成像情況，只能通過(guò)患者的描述間接了解。 彌散斑驗(yàn)光儀根據(jù)非理想光學(xué)系統(tǒng)像點(diǎn)呈彌散斑原理，可以實(shí)現(xiàn)患者屈光狀態(tài)的測(cè)定，并顯示患者的所視圖像（彌散斑）的形態(tài)。更加直觀地顯示患者視覺(jué)中出現(xiàn)的種種異常，從而有利于醫(yī)患溝通。 國(guó)內(nèi)外彌散斑的視光學(xué)理論比較成熟，經(jīng)典的《visual optics》等都有描述[4]。然而將彌散斑應(yīng)用于臨床驗(yàn)光卻鮮有報(bào)道，原因大致如下：①人眼參數(shù)存在個(gè)體差異，未必符合模型眼。②人眼參數(shù)存在動(dòng)態(tài)變化。③光源質(zhì)量難以保證，有色差或球差，從而使彌散斑的大小邊緣判斷造成困難[5]。④患者判斷“相切”具有一定的主觀性。⑤影響彌散斑的大小和形狀的因素多, 其中非正視眼的屈光不正度和瞳孔直徑是決定彌散斑大小的主要因素[6]。此外, 還有眼屈光系統(tǒng)的像差、衍射、不規(guī)則散光、瞳孔形狀及眼內(nèi)屈光介質(zhì)的部分散射作用等因素。 我們對(duì)上述問(wèn)題的解決提出了自己的方案，理論分析可靠，而且臨床測(cè)試也表明我們的解決方案是卓有成效的。鑒于當(dāng)前主流驗(yàn)光儀存在著不可忽視的缺陷和不足，以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于將彌散斑應(yīng)用于臨床驗(yàn)光的研究不夠深入，我們研制出自動(dòng)化彌散斑驗(yàn)光儀就顯得尤為難能可貴。 參考文獻(xiàn)： [1]施明光，臨床視覺(jué)光學(xué)，第一版，杭州，浙江大學(xué)出版社，1993,51-77. [2]呂帆等，眼視光器械學(xué)，人民衛(wèi)生出版社，2005. [3]陶育華等，非正視眼離焦彌散斑的變化與特征，溫州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1995年第2期. [4]Arthur G.&Ronald B，Clinical Visual Optics，1st ed. London:Butterworths，1984，（1）：67-70. [5]陶育華等，屈光不正眼離焦彌散斑的檢測(cè)及臨床應(yīng)用探討，光學(xué)儀器，1995年第17卷第4-5期. [6]李欣茹等，近視眼彌散斑直徑與瞳孔的關(guān)系，溫州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991年第2期.
