专利名称：测量虹膜角膜角直径的装置及方法
技术领域：
本发明涉及测量虹膜角膜角直径的装置及一相应方法。
背景技术：
在虹膜角膜角里固定安放前房移植物的折射外科手术的成功，意味着移植物大小适合，特别指移植物的总直径(又称“全”直径)能正好符合由角膜及虹膜外围形成的虹膜角膜角的直径。
事实上，若移植物尺寸过大可能发生变形，这可影响虹膜和瞳孔。眼睛的所述整个变形，可能引起虹膜根部里的移植物底呈锯齿状，反映为虹膜角膜间前房角粘连形式的炎症反应，甚至移植物根部囊化。
同样，若移植物尺寸过小，则移植物可能会在眼内移动，因此如果移植物摩擦到内皮，则会引起内皮细胞损伤。
因此，准确确定虹膜角膜角的直径，对于正确选择移植物相当重要。但所述直径确定也不可能马上获得，因为从眼睛外面看不到虹膜角膜角，也不能直连接触到。
已了解一些侵入式测量虹膜角膜角的方法及装置。
例如，可切开眼睛，在眼内插入一刻度尺直至其接触到虹膜角膜角；读取尺上刻度，即可获得测量结果。
这类测量通常缺乏可靠性及准确性。另外，这类侵入式测量法和装置本身有一缺陷，即病人需作手术，这总存在危险。
还已知一些非接触式测量方法。
但此时，确定虹膜角膜角通常靠的是经验，与其靠经验的特征相关的缺陷在于，和前述侵入式方法及装置一样，由此测得的值不准确，也不可靠。
例如，所谓“白-白”测量方法(英文为“white-to-white”)在于，根据角膜直径估计虹膜角膜角的数值，即角膜直径随意加上0.5至1毫米，得到需安放的移植物的总直径。
但选择加上介于0.5至1毫米之间的一数值，靠的也是医生的经验及估计。
因此，已知的测量方法和装置都缺乏可靠性和精确度，这可能会给病人带来危险。
发明内容
本发明的目的在于弥补所述缺陷。
为此，本发明提出一种虹膜角膜角的测量设备，其特征在于它包括——一光源(14)，所述光源适于显现图像的对比度差，——一图像采集装置(10)，及——一与所述图像采集装置(10)相连的图像处理装置(22)，图像处理装置(22)接收所述图像采集装置(10)所获取的眼睛的图像，在输出提供虹膜角膜角的值，所述值可根据分析所述图像中的对比度差而获得。
因此，本发明可在手术前的检查中，准确测量需作手术的眼睛的虹膜角膜角。因此，它可降低由于选择的移植物尺寸而引发的不确定性及不可靠性。另外，也无需作任何外科手术，这样可避免手术可能带给病人的任何危险。
在一特别实施方式中，光源发射出可见光。所述光源例如为一场致发光二极管。
由于所述二极管，所发射光的角度很宽，发射光为高亮度。另外，实施这类部件也相对简单，所述部件造价不高，使用也简单。
在一特别实施方式中，图像采集装置包括一CCD型摄像机。
通过所述摄像机采集到的图像可直接用图像处理装置处理，这样可缩短处理时间。
在一特别实施方式中，本设备还包括一图象采集启动装置，有利地是，所述启动装置可为安装在图像采集装置上的一触发器，或连接到图象采集装置的一踏板。
触发器可使医生反应相当迅捷，可使其在认为如他在个人计算机(英文为“Personal Computer”)屏幕上看到的图像是准确的几乎同时按下快门拍摄。
但动作触发器有时会使摄影机移动，因而损坏所获取图像的质量。踏板则可避免所述缺陷，同时还可使医生的反应更灵敏。
在一特别实施方式中，图像处理装置包括一信息处理系统，所述信息处理系统可应用一图像分析软件，所述软件可自动分析对比度差。
在一特别实施方式中，图像处理装置包括存储装置，所述存储装置可以数据库形式存储如虹膜角膜角的直径及相应底片。
在一特别实施方式中，存储装置可存储包括所截获图像的一文件。
因此，若假设存在与移植物尺寸相关的术后问题，这时可查询在手术前阶段拍摄的底片，以判断对移植物总直径的选择是否正确。
出于和上面所述的相同目的，本发明还提出一虹膜角膜角测量装置的操作方法，如前面简略所述的，其特征在于它包括以下各步骤——相对于眼睛放置光源，以使光源的光轴与眼睛的主轴形成一预定入射角；——用图像采集装置截获光照下眼睛的图像；及——利用所述图象中的对比度差处理所截获图像，以确定虹膜角膜角的一数值。
在一特别实施方式中，所述方法还包括存储所采集图像的一步骤。
在一特别实施方式中，在图像处理步骤中，可在多个角位置上测量眼睛几何中心与小梁反射(trabecular reflection)周边之间的距离。
根据一特别特征，入射角为在18±2度之间的一数值。
本操作方法的优点类似于前面所述的虹膜角膜角的测量设备的，此处就不再重述了。
后文将根据一非限制性实施例，详细描述本发明的其它特征和优点。
下文将参照附图进行描述。附图中——图1为在一特别实施方式中，根据本发明的虹膜角膜角测量设备简图；——图2更详细示出了在一特别实施方式中，图1中所述类型设备内的一信息处理系统的示意结构；及——图3中框图示出了在一特别实施方式中，图1所示设备操作方法的主要步骤。
具体实施例方式
测量虹膜角膜角之前，医生把设备靠放在眼眶底上，并借助一已知相应信息处理设备，例如通过计算机屏幕上所显示的直接寻找瞳孔中心。医生还可进行聚焦。
可看出，虹膜角膜角的直径相对于如此确定的瞳孔中心对称。
所述尺寸为平均值，因为一方面，眼睛不完全为球形，另一方面，所测得尺寸属于生物测定学而非几何学领域。
为测量虹膜角膜角，本发明基于对小梁反射对比度的分析，小梁(trabeculum)为虹膜角膜角里的区域。
如图1所示，根据本发明的测量设备包括摄像机10，如一CCD型彩色数码摄像机(英文为“Charge-Coupled Device”，电荷耦合装置)，所述摄像机安放在需检查眼睛12对面。测量时，可在所述摄像机前放一目镜环，以与待检查眼睛隔开。
对虹膜角膜角的环状照明可由光源14实施，所述光源可发射出可见光，即介于380nm与780nm之间的波长范围，其特性为可使巩膜呈半透明状，所述光源根据相对于被检查眼睛12的主轴的一相切入射角而放置，以照亮整个角膜及巩膜的相邻区域，并可照亮虹膜角膜角。入射角可为18°±2°。
所述照明可改变光源14发出的光所穿过的巩膜区相对于光线没有穿过的巩膜部分的反差。
在本发明的一最佳实施方式中，光源14由一场致发光二极管(DEL)构成，如一高亮度、宽角白色DEL。
作为变型，例如以非限制性方式，DEL可用激光二极管，或由光纤所获得的光，又或一卤素光代替，所述列举并不完全。
另外，为方便采集图像，可让病人目光朝向一瞄准点，所述瞄准点例如可由如安装在连接到摄像机的柔性部件端部的一彩色场致发光二极管获得。
采集眼睛被照亮区域的图像可通过光学系统18实施，无需和眼睛12有任何接触。启动图像采集可通过装在摄像机10里的一触发器20或连接到摄像机的一踏板、或其它任何相应装置来实施。
当摄像机10为一CCD型摄像机时，光学系统18装在摄像机中。
图像采集系统例如可为手枪形状，它包括摄像机10、根据上述特殊入射角固定的光源及光学系统18、触发器20。
摄像机10与信息处理系统22如一PC机相连。
如图2所示，在一特别实施方式中，信息处理系统22连接到摄像机10及键盘32、屏幕34，所述后者又与输入/输出口36相连。
信息处理系统22包括以下各构件，所述各构件之间由一地址及数据总线38相连——中央处理单元40；——随机存取存储器RAM 42；——只读存储器ROM 44；及——输入/输出口36.
构件32、34、36、38、40及44为计算机领域的专业人士所熟知，因而此处不再详细描述。
随机存取存储器42可在图中用标号“v”标注的寄存器中存储数据、变量及中间处理结果，“寄存器”一词既指低容量存储区(若干二进制数据)，也指一高容量存储区(可存储整个程序)。
只读存储器44可存储中央处理单元40的运行程序，及在图中用标号“L”标注的寄存器中存储一图像分析软件，并在寄存器“f(I，P)”中保存对应于已检查病人的一份或多份相应文件，其中包括例如病人的身份及联络地址，该病人已检查的眼睛的例如JPEG(联合图象专家组)格式的采集图像及其生物统计参数。作为变型，所述信息可完全或部分存储在一张软盘或CD-ROM或其它任何存储介质上。
对虹膜角膜角的测量可通过存储在寄存器“L”中的图像分析软件对所采集图像进行处理而获得。
在被采集图像上，可在一个或多个角位置上根据所述区域中所观测到的反差，测量医生预先确定的眼睛几何中心与小梁反射周边之间的半径或距离，如前所述，所述区域与光线未穿过的巩膜区的对比度不同。
例如，以非限制性方式，从360度圆周等分的六个角位置上的测量可计算半径的平均值，因而可算出虹膜角膜角的直径，误差只有2％。如此得到的测量结果精确度约±0.1毫米。
图3示出了图1中所示类型的设备通电时的主要运行步骤。
在第一确定位置的步骤24中，安放光源14，以使其光轴形成与需检查眼睛的主轴相切的一入射角。这样，光源14即可照亮眼睛12的环状区域。
在下一图像采集步骤26中，医生起动被照亮眼睛的图像采集后，即动作一启动装置，如上所述的触发器或踏板20，摄像机10可把所截获图像——所述图像例如为一视频信号形式——转换为由字节构成的图像文件。通常所截获图像的各图像元素(象素)由一个或多个所述字节编码。
CCD型摄像机可用一传统视频摄像机代替，所述传统摄像机装配有一采集卡，可把传统摄像机提供的视频图像转换为例如字节格式的数字图像。
在存储步骤28中，可再以已知方式压缩被采集的图像，以将其以如位图格式的一文件形式存储在信息处理系统22中。所述步骤28可供选择，可放在下一图像分析步骤30之后。
在图像分析步骤30中，首先从图像的红、绿及蓝分量中提取出其红色分量。事实上，红色分量尤其有利于分析对比度的变化。然后根据被检查眼睛虹膜或深或浅的颜色，选择一最小的对比度变化检测阀值。再获得由前面提取的红色分量所构成图像的黑白版本。
根据预先选定的阀值，可从黑白图像中求出描述光对比度变化的一曲线。曲线峰对应于眼睛不同部分之间的转变区域。一般有对应瞳孔中央及外廓的三个中间峰，及对应于小梁外廓的两侧峰。对应瞳孔中央的峰与对应小梁外廓的峰之间的距离值即给出虹膜角膜角的半径值，因此可计算出其直径。
可在不同角位置上重复测量，然后再计算虹膜角膜角直径的一平均值。
因此可获得虹膜角膜角直径的一平均值。若需在所述眼睛内安放一前房移植物时，医生可根据所述数值，很容易且很可靠地推算出手术时需使用的移植物的合适大小。
权利要求
1.一种虹膜角膜角的测量设备，其特征在于它包括——一光源(14)，所述光源适于显现图像的对比度差，——一图像采集装置(10)，及——一与所述图像采集装置(10)相连的图像处理装置(22)，图像处理装置(22)接收所述图像采集装置(10)所获取的眼睛的图像，在输出提供虹膜角膜角的值，所述值可根据分析所述图像中的对比度差而获得。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，光源(14)发射可见光。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述光源(14)为一场致发光二极管。
4.按照权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，图像采集装置(10)包括一CCD型摄像机。
5.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，它还包括一图象采集启动装置(20)。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述启动装置(20)为安装在图像采集装置(10)上的一触发器。
7.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述启动装置(20)是连接到图象采集装置(10)的一踏板。
8.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，图像处理装置(22)包括一信息处理系统，所述信息处理系统适于应用一图像分析软件(L)。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于，图像处理装置(22)包括存储装置(42，44)。
10.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，所述存储装置适于存储包括所获取的图像的文件(f(I，P))。
11.一种操作按照上述权利要求中任一项所述的虹膜角膜角测量设备的方法，其特征在于它包括以下各步骤——相对于眼睛(12)放置(24)光源(14)，以使光源(14)的光轴与眼睛的主轴形成一预定入射角；——利用图像采集装置(10)获取(26)光照下眼睛的图像；及——利用所述图象中的对比度差处理(30)所获取的图像，以确定虹膜角膜角的数值。
12.按照上述权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括存储(28)所获取的图像的步骤。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在图像处理步骤(30)中，在多个角度位置测量眼睛几何中心与小梁反射周边之间的距离。
14.按照权利要求11、12或13所述的方法，其特征在于，所述入射角的值为18±2度。
全文摘要
所述虹膜角膜角的测量装置包括包括一光源(14)，所述光源适于显现图像的对比度差，一图像采集装置(10)，及一与所述图像采集装置(10)相连的图像处理装置(22)，图像处理装置(22)接收所述图像采集装置(10)所获取的眼睛的图像，在输出提供虹膜角膜角的值，所述值可根据分析所述图像中的对比度差而获得。
文档编号A61F9/007GK1617685SQ03802293
公开日2005年5月18日 申请日期2003年1月10日 优先权日2002年1月16日
发明者让－保罗·沙迪克 申请人:Iol技术产品有限责任公司