专利名称：判断眼睛疾病的装置及其使用方法
判断眼睛疾病的装置及其使用方法駄綱本发明属于医疗器械领域，涉及判断眼睛疾病的装置，尤 指是利用红外线热像仪拍摄取得患者眼球前表面温度变化以作 为眼疾(包括干眼症)判断依据的技术。背暈技术人类眼睛在角膜表面有一泪膜保护由内而外依序为一黏液 层、 一水液层及一油性层，藉此组成一完整之泪液层；其中眼 球前表面，位于表面的油性层系由睑板腺分泌形成，中间的水 液层系由泪腺及副泪腺产生，内层的黏液层主要系由结膜的杯 状细胞分泌产生。其三者在功能上系相辅相成，其中油性层功 能系用以防止水分的蒸发，黏液层可使泪水均匀分布在角膜表 面，并紧贴着角膜。正常人在眨眼时，角膜前的泪液层被更新， 由泪点经泪小管经鼻腔排出，让眼睛觉得舒适，并使视线清晰。 然而对于干眼症的患者而言，上述泪液的分泌及更替的作用较 差，因而产生不适的症状。由于泪水的分泌在正常的情况下会随着年龄的增长而减 少，因此干眼症的患者通常以年长者居多。然因居住环境的日 益恶化，故干眼症的年轻患者亦有明显成长的趋势。事实上， 干眼症已是眼科门诊常见的病症之一，约占眼科门诊的20%左 右。通常干眼症需要透过一些检验以协助确立检验，己知常用 的检验方式包括1. 石墨氏(Schirmer)试验(基础「I」及「II」测试)用来测量泪液的基础及反射分泌量。2. 泪膜破裂时间试验(Tear Break Up Time-BUT):用来测量分泌的品质。而前述石墨氏试验的操作方式系在眼睛点过三次麻醉药之后，将长形滤纸置于下长度，小于5毫米即表 须在患者眼中滴入萤光 破裂产生的时间，小于 上述检验方式虽经 于下眼睑处，对眼睛而 恐惧感及细菌感染机会 患者明显的不适感；又 造成不适，且十分依赖 除令患者感到恐惧和不 缺点。发明内容眼睑处，经过数分钟后观察滤纸的湿润 示为干眼症反应。至于BUT试验，则必 染剂，再以裂隙灯观察张眼后到第 一 次 10秒即为干眼。常用于干眼症的确立诊断，但将滤纸置 言有相当程度的侵入性，将造成患者的 ,且检验过程须历时数十分钟，亦造成 BUT试验因必须滴定染剂，同样对患者 病人的合作能力。而上述两种检验方式 适外，另存在低可重复性与高变异性等提供 一 种判断眼 高重复性与低变睛疾病的装置及其使用异的特点>且使患者在的恐惧与不适感，且避本发明的目的在于 方法，具有非侵入式、 检验过程无须承受滤纸或染剂侵入眼中 免直接接触容易感染细菌的危险。为了达到上述目的，本发明解决的方案是-判断眼睛疾病的装置，包括固定架，系对患者头部作定位之用红外线热像仪，系相对于前述固定 面的热像，并取得其表面特定位置的温转换单元，系与前述红外线热像仪的输出端连接；计算机系统，系透过前述转换单元与红外线热像仪， 建有一判断流程，以根据红外线热像仪所取得患者角膜特 置之温度，以产生降温曲线、降温温差等数据。进一步，该转换单元至少包括一前置放大器、 转换器及一动态影像处理器，由前置放大器将热像 放大处理后，再由模拟数字转换器将模拟形式的热 为数字形式后送至动态影像处理器消除影像噪声， 机系统进行运算，以取得降温曲线之衰减系数及降 据。架，以拍摄患者角膜表 度值；其内 定位一模拟数字讯号作,、/ ■ 刖置像讯号转换再送至计算温温差等数该红外线热像仪系架设有一调整机构上，其可作垂直及水 平方向之位移，供调整至最佳角度，以拍摄患者角膜表面的热 像。进一步，还包括可见光摄影机，供同步拍摄患者角膜表面的影像； 显示器，系连接前述可见光摄影机，以播放可见光摄影机拍摄的角膜影像；反射镜，系相对位于患者的视线余光位置及显示器之画面间，藉以将显示器上所显示患者的角膜影像投射在反射镜上，患者可以视线余光看见反射镜上的影像，藉以调整其眼睛位置，以便于红外线热像仪准确地取得角膜热像。该固定架前方设有一固定目标，供患者直视。 该固定目标系设于红外线热像仪的周边位置上。 所述判断流程包括利用红外线热像仪拍摄患者眼球前表面，采用"米"型之多点式取样方式为温度检测点；在一单位时间内连续拍摄患者角膜表面，并取得温度检测点处的温度变化值；根据前述数值产生一降温曲线，并取得一衰减系数K值； 根据前述数值计算单位时间内该温度检测点的降温温差AT。该红外线热像仪在患者角膜表面定义的温度检测点为 一 个 以上，尤指角膜中央及其等距延伸的周边处。该温度检测点系位在角膜中央及其两侧等距延伸的四点 (例如左右各两点)，且均位在瞳孔范围内。该由角膜中央及其它各温度检测点取得的温度，将进一步 计算其间的变异度，供研判眼疾的严重程度。上述判断眼睛疾病的装置及方法，可适用于干眼症症状的 判断。利用前述步骤取得的衰减系数与温差AT，可作为干眼症的症状研判，供确立诊断之用。由于一般人在眨眼后会产生新的 泪膜来湿润保护角膜，但干眼症患者因为泪膜异常，导致角膜表面温度有别于正常人。根据文献显示，干眼症患者的角膜温 度下降较 一 般人缓慢，可能原因是泪液中泪膜品质不佳而无法 获致适当的散热所造成，因而如为干眼症患者，根据前述方法取得的衰减系数K值将较正常人为低，又患者在张眼后最高温 与最低温的温差亦会小于正常人。由此可见，利用前述方法取 得降低曲线的衰减系数与最高/最低温度温差AT后，可供医师作为干眼症确立诊断之参考。值得一提的是，由于前述方法 系以红外线热像仪拍摄患者之角膜表面，为一非侵入性之检验 方法，不仅完全排除传统侵入性检验方式造成患者之恐惧感与 不适感及容易感染病菌之危险，更具有高重复性与低变异及不 易感染细菌等优点。
图l是本发明一种实施例的系统架构示意图。图2是图l所示实施例的系统架构平面示意图。图3是本发明一种实施例的转换单元之电路方块示意图。图4是一角膜的示意图。图5是一种实施例的一角膜温度与张眼时间之关系曲线示 意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进 一 步的说明。如图1所示，本发明 一 可行实施例的系统示意图，包括一供患者头部依靠的固定架1 o 、红外线热像仪2 0及一转换单元图中未表示)，该红外线执 川、像仪2 0系透过该转换单元与一计算机系统(图中未表示)连接；其中该固定架lo于两平行立杆ii的上下端分设有一上额靠板l 2与一下颚托座1 3，供患者进行检验时托靠其头部，使 用时令患者以下颚托在下颚托座l3，头部则贴靠在上额靠板 12上，除使头部固定外，亦方便其视线朝向特定方向。该红外线热像仪2 0 ，可为焦面数组形式(FPA)，设在固定 架l 0的相对位置上，供拍摄患者角膜表面的热像。于本实施例中，该红外线热像仪2 0系架设在一调整机构2 l上，藉以 调整红外线热像仪2 0相对于固定架1 0的高度、角度及距离， 以便准确地拍摄角膜表面的热像。而在固定架lO前方亦即患者的视线前方设有一固定目标 (图中未表示)，供患者直视，作为校正红外线热像仪2 0取像角度之依据，该固定目标可为低照度光源或萤光光源，以不 刺激患者眼睛为原则。该固定目标可以设在红外线热像仪2 0 的周边位置上。又请配合参阅图2所示，本实施例的系统架构进 一 步包括—可见光摄影机2 2 ，于本实施例中，系架设在红外线热像仪20上，供拍摄患者角膜表面的可见光影像；—显示器2 3 ，系连接前述可见光摄影机2 2 ，以播放可见光摄影机2 2拍摄的角膜影像一反射镜2 4 ，系设于固定架10目U方的侧边位置，其相对位于患者的视线余光可及之处与显示器的画面之间；藉此可将显示器2 3上所显示患者的角膜影像投射在反射镜2 4上，使患者可通过视线余光由反射镜24看见白己的眼睛，藉此方便调整患者的眼睛位置，使红外线执像仪20得以准确地取得角膜执 "、、像。又前述转换单元的具体构造;主 l冃参阅图3所示，包括一前置放大器3 1，其输入端与红外像热像仪2 O的输出 端连接，以针对红外线热像仪2 O送出的热像讯号进行前置放 大处理；一模拟数字转换器3 2 ，系将原为模拟形式且经过放大处 理的热像讯号转换为数字形式；一动态影像处理器3 3，系一种消除影像噪声产生最佳均匀画面之处理器，其可产生较佳品质画面进而传输至计算机系 统。一输入/输出接口3 4，系设于动态影像处理器3 3与前 述计算机系统之间，以便将数字形式的热像讯号传送至计算机 系统进行运算。该计算机系统内建有一控制运算流程，可根据红外线热像仪2 O所取得患者角膜特定位置之温度，运算产生降温曲线、 降温温差等数据，其控制运算流程的具体流程及检验方式将随 后详述。请参阅图4所示，系一角膜的示意图，如以上所述，本发 明系利用红外线热像仪2 0拍摄患者角膜表面的热像，而配合 前述计算机系统中的控制运算流程可在患者角膜上定义出至少 一个温度检测点，于本实施例中，系在角膜中央及其等距延伸 的四点上定义出五个温度检测点P0 P4，该五个温度检测点 P0 P4均位于瞳孔范围内。该计算机系统的控制运算流程则利 用红外线热像仪2 O在单位时间内进行一撷取温度流程，该撷 取温度流程之实际操作步骤如下1. 要求被检査者闭上眼睛，随后开始撷取流程，流程进 行时间设定为12秒；2. 流程开始后，第1秒时进行TRS温度校正，第2秒产 生一提示声响，提示被检査者张开眼睛，并直视前方的一固定 目标；3. 以固定周期(例如每秒12次)撷取角膜上五个温度检测 点P0 P4的温度值，并分别予以储存；4. 流程结束时，产生一提示声响通知被检査者流程已结束；在前述撷取流程完成后，计算机系统即已储存复数笔温度值，并藉以至少产生下列数据1. 角膜中央P0的降温曲线(如图5所示)，曲线之最高点为被检査者张眼时角膜中央的温度值，随后因散热关系，其温度递减，取该曲线下降斜率K值定义为一衰减系数。2. 角膜中央P0最高温与最低温的温差AT。3. 角膜中央P0与其它四个温度检测点P1 P4的温度变异 度VA。由于干眼症患者之衰减系数K值普通较正常人低，又其张 眼时的最高温与最低温之温差亦小于正常人，故透过该K值与 温差之分析，可作为干眼症确立诊断之依据。在前述实施例中，系以干眼症为例说明，但除此以外，亦可用以作为其它疾病的诊断依据，例如许多眼科问题，病灶不 单单只是眼睛，与其它疾病也可能有关，像是常见的糖尿病、 高血压、甲状腺病变等，都可从眼底病变或颜色看出端倪。而 本发明则可透过眼睛的温度或颜色变化配合相关参数的运算分 析，协助医师诊断出前述的病症。以前述技术作为眼疾症状的判断依据，特别是干眼症的判 断，与传统的石墨氏试验及泪膜破裂时间测试相较，最大的差 异与优势在于-1. 非侵入性的检测方式其带给患者的不只是免除了滤 纸、染剂侵入眼睛所造成的不适感及恐惧感，更减少了感染发 炎的机会；2. 提供可靠之量化检测数据，避免人为观察测试结果的 误差。3. 改善眼睛检测时之时间縮短。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人 员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以很快 地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一 般原理应用 到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本 发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 判断眼睛疾病的装置，其特征在于包括对患者头部作定位之用的固定架；红外线热像仪，相对于前述固定架设置；转换单元，与前述红外线热像仪的输出端连接；计算机系统，通过前述转换单元与红外线热像仪连接。
2、 根据权利要求1所述的判断眼睛疾病的装置，其特征在于该转换单元至少包括一前置放大器、 一模拟数字转 换器及一动态影像处理器。
3、 根据权利要求1所述的判断眼睛疾病的装置，其特征在于该红外线热像仪架设有可作垂直及水平方向之位移 的调整机构。
4、 根据权利要求1至3中任一所述的判断眼睛疾病的装置，其特征在于还包括供同步拍摄患者角膜表面的影像的可见光摄影机； 显示器，与前述可见光摄影机连接；反射镜，相对设置于患者的视线余光位置及显示器之画 面间，藉以将显示器上所显示患者的角膜影像投射在反射镜 上。
5、 根据权利要求4所述的判断眼睛疾病的装置，其特 征在于该固定架前方设有供患者直视的固定目标。
6、 根据权利要求5所述的判断眼睛疾病的装置，其特 征在于该固定目标设于所述红外线热像仪的周边位置上。
7、 根据权利要求1所述的判断眼睛疾病的装置，其特征在于该眼睛疾病是干眼症。
8、 权利要求1至7中任一所述的判断眼睛疾病的装置 的使用方法，其特征在于包括利用红外线热像仪拍摄患者眼球前表面，采用多点式之取样方法并定义出至少一处的温度检测点；在一单位时间内连续拍摄患者角膜表面，并取得温度检测点处的温度变化值；根据前述数值产生一降温曲线，并取得一衰减系数K值；根据前述数值计算单位时间内该温度检测点的降温温 差厶T。
9、 根据权利要求8所述的判断眼睛疾病的装置的使用 方法，其特征在于该红外线热像仪在患者角膜表面定义的 温度检测点为"米〃 型点状测温方法。
10、 根据权利要求8所述的判断眼睛疾病的装置的使用方法，其特征在于该温度检测点为角膜中央及其等距延伸的周边处。
11、 根据权利要求8所述的判断眼睛疾病的装置的使用方法，其特征在于该温度检测点为角膜中央及其两侧等距延伸的左右各两点，且均位于瞳孔范围内。
12、 根据权利要求8所述的判断眼睛疾病的装置的使用方法，其特征在于依据角膜中央及其它各温度检测点取得的温度，进 一 步计算其间的变异度以供研判眼疾的严重程 度。
全文摘要
本发明公开了一种判断眼睛疾病(包括干眼症)的装置及其使用方法，以一红外线热像仪拍摄眼疾患者的眼球前表面影像，并在单位时间内追踪角膜特定位置的精密温度变化，并依据时序内之温度变化获得降温曲线的K值及一降温温差ΔT，经由最佳化之K值与ΔT的曲线提供医师作为判断患者眼疾的依据。本发明为非侵入式、高重复性与低变异的眼疾症状检验装置及方法，使患者在检验过程无须承受滤纸或染剂侵入眼中的恐惧感与不适感及直接接触容易感染细菌之危险，提供便利性且具备高准确度。
文档编号G01K11/00GK101238972SQ20071008403
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者欧 张, 江惠华, 陈克华 申请人:汉唐集成股份有限公司