具有图像存储装置的眼科设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于检查眼睛的眼科设备以及一种用于操作用于检查眼睛的眼科设备的方法。


背景技术：

2.在眼科中，患者的眼睛是借助于带有显微镜的设备来检查的。现代设备包括允许记录通过显微镜观察到的图像的相机。它们还包括用于存储图像的存储设备。
3.jp 2016209453描述了一种设备，其中记录了拍摄图像的一些参数用于文档。


技术实现要素：

4.本发明要解决的问题是提供一种允许对眼睛进行通用分析的上述类型的设备和方法。
5.该问题由独立权利要求的设备和方法来解决。
6.相应地，用于检查眼睛的设备至少包括以下元件：
[0007]-显微镜：该显微镜包括适用于获得和放大眼睛图像的透镜系统。
[0008]-相机：该相机被定位成通过显微镜记录图像。
[0009]-存储设备：该存储设备适用于并构造为至少存储以下信息：
[0010]
a)来自相机的，即由相机记录的多个图像。
[0011]
b)这些图像的属性化成像参数。给定图像的“(一个或多个)属性图像参数”是对给定图像的至少一个记录条件的描述(即提供关于记录条件的信息)。
[0012]-具有搜索单元的控制单元：该搜索单元适于并构造为给定至少一个“期望成像参数”从存储设备检索一个或多个匹配图像。
[0013]
在另一方面，本发明被实现为一种用于操作用于检查眼睛的眼科设备的方法，其中该眼科设备如上所述包括显微镜、定位成通过显微镜记录图像的相机以及存储设备。该方法至少包括以下步骤：
[0014]-借助于相机记录多个图像。
[0015]-存储图像：这些图像被存储在设备的存储设备中。
[0016]-存储所述图像的属性化成像参数：属性化成像参数也存储在所述存储设备中。如上所述，给定图像的“(一个或多个)属性化图像参数”是对给定图像的至少一个记录条件的描述(即提供关于记录条件的信息)。
[0017]-给定至少一个期望成像参数，从所述存储设备检索一个或多个匹配图像。
[0018]
在这样的设备和方法中，可以提供一个或多个“期望成像参数”，然后基于此搜索存储设备中存储的图像。因此，可以搜索在给定成像参数(或类似参数)下记录的图像。
[0019]
有利的是，该设备可以包括用于确定该设备的至少一个“当前成像参数”的至少一个当前状态监视器。该状态监控器可以例如连接到至少一个检测器以检测设备的设置，和/或它可以监控设备中致动器的移动和/或它可以处理用相机记录的图像。
[0020]
例如，这允许自动使用所述(一个或多个)当前成像参数作为由相机记录的图像的属性化图像参数。在这种情况下，控制单元可以适于并构造为根据(一个或多个)当前成像参数生成“(一个或多个)属性化成像参数”。
[0021]
此外，该设备可以适于使用(一个或多个)当前成像参数在存储设备中搜索至少在某种程度上匹配该当前成像参数的图像。在这种情况下，搜索单元可以适于并构造为根据(一个或多个)当前成像参数生成“(一个或多个)期望成像参数”。
[0022]
在一方面，该方法可以包括在眼睛检查期间执行的以下步骤：
[0023]-通过在记录一系列图像的同时改变所述设备的当前成像参数，将设备的设置从第一状态改变为第二状态：例如，检查者可以放大眼睛的各个部分以找到关注的特征。
[0024]-使用所述改变的当前成像参数自动将属性化成像参数归因于该系列图像，并将所述图像及其属性化成像参数存储在所述存储设备中。换句话说，将成像参数归因于该系列图像，并自动存储结果，从而生成针对不同成像参数的眼睛记录。
[0025]
这允许针对给定时间点的不同成像参数生成眼睛状态的丰富记录。这个记录以后可以被召回(recall)。例如，如果检查者在将来的检查中检测到眼睛给定部分中的关注特征，那么她/他可以检索同一部分的较早图像，以检查该特征过去是否存在。
[0026]
必须注意的是，设备的控制单元可以适于通过被编程来这样做以执行本发明的方法步骤。因此，任何方法步骤也可以被公式化为适于执行所述方法步骤的控制单元。
[0027]
在有利的实施例中，该设备可以包括裂隙灯显微镜。
附图说明
[0028]
当考虑以下对本发明的详细描述时，将更好地理解本发明并且除上述目的之外的目的将变得显而易见。本说明参考附图，其中：
[0029]
图1示出了裂隙灯显微镜的侧视图，
[0030]
图2示出了显微镜的俯视图(裂隙灯臂相对于显微镜的光轴枢转)，
[0031]
图3示出了设备的电路框图，
[0032]
图4示出了典型检查的步骤，以及
[0033]
图5示出了显示在设备屏幕上的用户界面的示例。
具体实施方式
[0034]
设备
[0035]
图1和图2示出了基于裂隙灯显微镜的设备的实施例。
[0036]
所示设备包括光学装置a和计算机b。
[0037]
光学装置a具有例如搁在台桌上的底座1、安装在底座1上的可水平和垂直移位的载物台2、第一臂3和第二臂4。
[0038]
臂3和4安装到载物台2并绕公共垂直枢轴5枢转。
[0039]
有利的是，臂3和/或4是手动操作的，即它们的角位置是手动改变的，并且它们没有配备电动致动器。但是，它们也可以具有电动角致动器以自动操作它们。
[0040]
该设备还可以包括安装到底座1以容纳患者头部的头枕7。
[0041]
臂3承载显微镜8，并且臂4承载第一照明源9。
[0042]
第一照明源9例如可以是本领域技术人员已知的常规裂隙灯，适于将裂隙形光束投射到待检查的眼睛10上。
[0043]
显微镜8具有光轴12。它可以包括入口物镜14，其将眼睛10的图像投射到相机16和/或目镜(eyepiece)18上。
[0044]
显微镜8可以具有用于改变光学放大率的可变变焦光学器件15。可变变焦光学器件15可以包括连续可变变焦光学器件或逐步可变变焦光学器件(例如，实现为伽利略光学系统)。
[0045]
对于定量测量，该设备有利地配备有相机16，并且目镜18是可选的。分束器20可以被布置为在这些部件之间分裂光。
[0046]
多个显微镜光源22a、22b可以布置在显微镜8上并且可与其一起移动。它们形成第二照明源22。有利的是，它们位于进入物镜14周围和/或在面向眼睛10的显微镜8的一侧上。
[0047]
有利的是，显微镜光源22a、22b是led。但是，它们也可以是其它类型的光源，例如半导体激光器。
[0048]
有利的是，显微镜光源22a、22b可以包括具有至少700nm波长的红外光源22a以及具有较短波长例如小于500nm的波长的可见光源22b。替代地，可见光源22b可以例如发射绿光、红光或白光。
[0049]
当第一照明源9相对于显微镜8枢转时，第二照明源22相对于显微镜8固定。
[0050]
第一照明源9包括光源30、调制器32和成像光学器件34。
[0051]
光源30可以例如包括例如在光谱的红、绿、蓝和红外范围内发射不同波长的几个单元。这些单元可以被单独控制以改变光源30的颜色。
[0052]
调制器32是限定由第一照明源9生成的光束的横截面的空间光调制器。例如，它可以是us5943118中描述的解决方案之一，诸如液晶显示器或可控微镜阵列。
[0053]
成像光学器件34将来自调制器32的光例如经由安装到臂4上的反射镜36投射到眼睛10的前表面上。
[0054]
照明源9可以布置在反射镜36的上方或下方。
[0055]
该设备还包括控制单元。在本实施例中，所述控制单元部分地例如作为微处理器在光学设备a中实现，并且部分地在远离光学设备a的计算机b中实现。这将在下面更详细地描述。
[0056]
该设备还可以包括多个检测器：
[0057]-可以提供第一检测器40a用于确定第一臂3的角位置，即显微镜的光轴12相对于z轴的角度，如图2中所示。
[0058]-可以提供第二检测器40b用于确定第二臂4相对于z轴(或相对于第一臂3)的角位置。
[0059]-可以提供第三检测器40c用于确定显微镜8和眼睛10之间的距离。在图1的实施例中，第三检测器40c被示为检测器，例如磁性位置检测器，适于测量载物台2相对于基座1的z位置。从这个位置以及从臂3的角度位置，可以估计到眼睛的距离。但是，替代地，第三检测器40c例如可以是连接到步进电机的计数器，该步进电机用于沿着方向z相对于基座1使载物台2移位。或者它可以例如适于执行光学测量，以确定显微镜8和眼睛10之间的距离。
[0060]-可以提供第四检测器40d，用于确定显微镜光轴12相对于眼睛的水平x偏移。在图
1的实施例中，第四检测器40d被示为适于测量载物台2相对于基座1的x位置的检测器。但是，替代地，第四检测器40d例如可以是连接到步进电机的计数器，该步进电机用于沿着方向x相对于基座1使载物台2移位。或者，例如，它可以适于例如使用对由相机16记录的图像的图像处理执行光学测量，以确定显微镜的光轴12和眼睛中心之间的偏移。
[0061]-可以提供第五检测器40e用于测量显微镜的光轴12相对于眼睛的垂直y偏移。在图1的实施例中，第五检测器40e被示出为适于测量头枕7的y位置(垂直位置)的检测器，其例如可以进行手动或电动调整。如果提供用于在y方向上移动头枕7的电致动器，那么第五检测器例如也可以是对步进电机的步数进行计数的计数器。或者，它可以例如适于例如使用对由相机16记录的图像的图像处理执行光学测量，以确定显微镜的光轴12和眼睛中心之间的偏移。
[0062]-可以提供第六检测器40f用于确定如在变焦光学器件15中调整的当前放大率。
[0063]-可以提供第七检测器40g用于确定头枕7中患者的存在。例如，它可以用于在患者离开设备的情况下结束图像和属性化参数的存储。
[0064]
图3示出了设备的实施例的电路框图。
[0065]
位于光学装置a和计算机b中的部件用相应标记的虚线包围。具有接口电路52a、52b的合适接口50连接这两个部分。接口50可以是有线的或无线的。
[0066]
光学装置a包括控制单元24，诸如具有程序控制的微处理器，其连接到各种检测器40a、40b等。它还连接到相机16用于记录图像以及连接到第一和第二照明源9，22用于控制它们。
[0067]
计算机b还包括控制单元56，诸如具有程序控制的微处理器，其借助于驱动电路系统连接到显示器58以及输入设备60。输入设备60可以例如是显示器58上的触摸界面和/或键盘和。
[0068]
计算机b还包括用于存储图像和/或视频数据以及如下更详细描述的其它数据的存储设备68。
[0069]
下面描述了操作设备时的各种场景。
[0070]
设备操作
[0071]
图4图示了可能的检查过程的步骤。
[0072]
在第一步骤70中，检查者例如借助于输入设备60通过将唯一说明符输入到设备中来指定被检查的客户。例如，该说明符可以是唯一的患者id。
[0073]
检查者还可以输入描述要执行的检查的标识符。
[0074]
此外，检查者输入要检查的眼睛，即他是否将检查左眼或右眼。替代地，该信息可以从显微镜的x位置导出。
[0075]
设备，例如计算机b，将在其存储装置中例如通过存储患者id、检查说明符和左右眼指示符保留该信息。
[0076]
在接下来的步骤72中，设备可以可选地以患者眼睛为中心。例如，检查者可以例如通过目镜18或作为相机16的真实图像在显示器58上观察显微镜8记录的图像，并沿着x和y方向调整显微镜，直到眼睛的瞳孔位于其中心。此外，显微镜8的光轴12被置于其角中心位置，即臂3被枢转以将光轴12与方向z对准。
[0077]
一旦这个位置被建立，检查者就通过例如操作光学装置a或计算机b上的控件来确
认设备的正确对准。
[0078]
从这一刻开始，设备知道显微镜8相对于眼睛是如何布置的。
[0079]
设备现在将开始借助于相机16自动记录一系列单独的图像，例如视频馈送。
[0080]
同时，检查者将改变设备的设置以检查眼睛的一个或多个特定部分，步骤74。例如，检查者可以沿着x、y和/或z偏移显微镜，改变显微镜的视角，和/或改变其放大系数。
[0081]
设备监视并记录这些设置的变化，即它确定例如控制单元24中的“当前成像参数”。当前成像参数与一系列图像一起发送到计算机b，使得一组成像参数可以归因于每个图像。
[0082]
计算机b将图像及其“属性化成像参数”存储在存储设备68中，步骤76。
[0083]
在检查过程中，检查者可以通过在光学装置a或计算机b中输入命令来明确选择一些图像，例如用于报告。但是，设备不仅将存储这些选择的图像，例如，将它们标记为“被选择”，而且将存储整个系列的图像供以后检索。
[0084]
图3示意性地示出了存储设备68中的一系列图像77a连同它们的属性化成像参数77b。
[0085]
当检查完成时，步骤78，检查者可以例如再次借助于输入设备60指定这一点。此时，可以终止存储设备68中图像的自动记录。
[0086]
因此，在检查过程中，设备记录大量图像并将它们连同其属性化成像参数至少与患者id一起存储在存储设备68中。
[0087]
因此，更一般地说，本方法可以包含以下步骤：
[0088]-确定显微镜8相对于眼睛的零位置：这允许建立显微镜8相对于眼睛的已知位置。该步骤可以例如通过将光轴12定位在眼睛中心或通过跟踪眼睛的周边并且例如从其统计地计算眼睛的中心来执行。
[0089]-相对于零位置使显微镜18移动x和/或y偏移。可以监视此类移动以确定新的当前设置。
[0090]-使用显微镜8的x和/或y偏移作为被记录图像的(一个或多个)属性化成像参数。
[0091]
这允许为每个图像存储光轴12相对于眼睛的相对位置。
[0092]
另一方面，该方法至少包括以下步骤：
[0093]-通过在记录一系列图像的同时改变设备的当前成像参数，将设备的设置从第一状态改变为第二状态：例如，如上所述，显微镜可能会偏移或枢转和/或其放大倍数可以被改变。
[0094]-使用改变的当前成像参数，将“属性化成像参数”归因于图像，并将图像及其属性化成像参数存储在存储设备68中。
[0095]
以这种方式，设备自动将针对n个不同成像参数拍摄的大量图像的记录存储在存储设备68中。有利的是，在单次检查期间，数量n远大于1，例如10或更大。
[0096]
存储设备68中的图像可以被存储为单独的图像。替代地，它们可以被存储为一个或多个视频序列，其中至少一些图像存储为这些视频序列的单个帧，这可以是更紧凑的存储形式。
[0097]
对于任何此类视频序列，属性化图像设置可能会在帧之间发生变化。因此，有利的是，存储设备68为至少一些视频序列保持描述图像的属性化成像参数如何随所述视频序列
变化的参数序列。
[0098]
图像检索
[0099]
设备配备有搜索单元80，其在图3中示意性地示出为功能块。例如，搜索单元80被实现为运行我的计算机b的软件并且形成控制单元56的一部分。
[0100]
如上所述，搜索单元80适于并构造为从存储设备68并在给定至少一个“期望成像参数”的情况下检索一个或多个匹配图像。
[0101]
例如，检查者可能会在检查期间看到眼睛中关注的特征，并且有兴趣查看眼睛同一部分的较旧记录，例如，以便查看异常是如何随着时间发展的。然后他可以使用搜索单元80来检索眼睛同一部分的较旧记录。
[0102]
为此，他可以例如使用设备的当前成像参数，诸如相机的当前位置和当前缩放因子，并自动将它们传送到搜索单元80，搜索单元80然后使用相同或相似的属性化成像参数针对较旧的图像搜索存储设备68。
[0103]
图5示出了在这样的操作期间在显示设备58上显示的内容的示例。第82部分示出了通过相机16看到的当前图像。此外，还有用于激活搜索单元80的界面元素或键84。当界面元素84被操作时，当前成像参数被传送到搜索单元80，并且搜索单元80针对一个或多个密切匹配来浏览存储设备68。
[0104]
当找到这样的匹配时，对应的图像86a可以例如显示在显示设备58的部分88中，它们中的每一个具有附加信息86b。这种附加信息可以例如是图像的记录时间以及可选地是其属性化成像参数中的一个或多个。
[0105]
在以上示例中，馈送到搜索单元80的“期望”成像参数是设备的当前成像参数中的至少一些。
[0106]
替代地或作为其附加，馈送到搜索单元80的期望成像参数可以如下生成：
[0107]-检查者可以例如以沿着方向x和/或y的偏移的方式明确地输入它们。
[0108]-检查者可以通过使用描述性搜索词，诸如“左上象限”、“下半部分”、“眼底”、“晶状体”、“瞳孔”、“虹膜、角膜缘”或“泪阜(carunculalacrimalis)”来指示眼睛的一部分。
[0109]
设备还可以包括图像处理器90，其在图3中被示为功能单元。例如，图像处理器90被实现为运行我的计算机b的软件并且形成控制单元56的一部分。
[0110]
图像处理器90能够在由相机90记录的图像中识别其中示出的眼睛的子部分，例如，它可以识别在相机中可见的“场景”。例如，给定如图5的部分82中所示的图像，图像处理器90可以识别
[0111]-瞳孔中心的坐标，以及
[0112]-虹膜的半径。
[0113]
这些被称为“子部分描述”的参数描述了图像中可见的眼睛部分。由此，它们是本文提到的成像参数。例如，该子部分描述可以用于以下应用：
[0114]
a)它可以与从中获得它们的图像一起被存储为属性化成像参数(或属性化成像参数的部分)。
[0115]
b)它可以作为“期望成像参数”被馈送到搜索单元80以搜索存储设备68。
[0116]
因此，更一般地说，该方法可以包括以下步骤：
[0117]-分析由相机16记录的图像的至少一部分以自动检测每个图像中可见的眼睛的子
部分。
[0118]-生成描述所述子部分的子部分描述。
[0119]-存储图像的子部分描述作为属性化成像参数和/或使用子部分描述作为要馈送到搜索单元80的期望成像参数的至少一部分。
[0120]
图像处理器90可以与借助于相机16记录图像并且将图像馈送到存储设备68并发地操作。
[0121]
替代地，图像可以首先被存储在存储设备68中并且图像处理器90可以在以后的时间处理它们。这提供了更多的时间并需要更少的计算能力来处理和正确索引图像。
[0122]
成像参数
[0123]
如上所述，本发明涉及使用设备的成像参数，以将这些参数与图像(属性化成像参数)一起存储以及搜索图像(期望的成像参数)以及描述当前的设置和设备(当前成像参数)的使用。
[0124]
这些成像参数可以包括以下参数中的一个或多个：
[0125]-显微镜8的视角(即，例如，如由检测器40a确定的图2中光轴12和方向z之间的角度)，
[0126]-显微镜8的光轴12相对于光轴的零位置的x-和/或y-偏移。该零位置可以例如是图4的步骤72中定义的位置，并且可以例如由检测器40d或40e确定。
[0127]-显微镜8与眼睛的距离。该距离可以例如由检测器40c确定。
[0128]-设备的照明系统9、22的至少一种设置(参见下文)。
[0129]-显微镜的变焦设置，其可以例如由检测器40f检测。
[0130]-如果显微镜具有可调光圈，那么显微镜的光圈设置。
[0131]-如果显微镜具有可更换的光谱滤波器，那么显微镜的滤波器设置。这样的滤波器可以例如是插入在眼睛和相机16之间的可变物理滤波器。或者它可以是过滤由相机16生成的彩色图像的数字滤波器。
[0132]-相机16的记录设置。该设置可以例如是相机的当前增益和/或曝光时间。
[0133]-左右眼指示符，即图像中显示的是左眼还是右眼的信息，诸如它是在图4的步骤70中输入的。该信息也可以从设备的x位置进行编码。
[0134]-唯一识别患者的患者id。
[0135]-例如由图像处理器90确定或从变焦设置和/或x和/或y-偏移导出的描述在相机图像中可见的眼睛的子部分的子部分描述。
[0136]
如上所述，成像参数可以包括相机的照明系统9、22的至少一个设置，其包括安装到显微镜8的第一照明系统9(裂隙灯)和第二照明系统22(光源22a、22b)。此类参数可以包括：
[0137]-照明系统中使用的光源的规范，即对哪些光源打开和哪些光源关闭的描述。
[0138]-照明系统的颜色设置：如果使用不同光谱性质的光源，那么这可以例如包括其中哪些光源被打开或关闭的描述。如果光谱滤波器可以添加到照明系统，那么这可以例如包括哪个/哪些滤波器被使用的描述。
[0139]-照明系统的几何形状：这可以例如包括对用于裂隙灯的狭缝宽度、狭缝的朝向和/或投射到眼睛上的狭缝位置的描述。
[0140]-照明系统的角度设置：这可以包括照明系统的至少一部分的角位置。在图1和图2的实施例中，这可以是例如由第二检测器40b检测到的裂隙灯照明系统9的角度设置。
[0141]-所述照明系统的亮度设置。这描述了照明系统的亮度设置。
[0142]
为了确定当前成像参数，设备包括当前状态监视器92，其可以结合在光学装置a中，例如，作为控制单元24的软件的一部分。当前状态监视器92能够确定设备的当前成像参数。它可以通过与检测器40a、40b...协作来做到这一点。作为其附加，或者作为其替代，它还可以通过监视设备的状态，例如，步进电机的状态或设备中改变设置的其它致动器的状态，例如通过监视使载物台2相对于底座1移位的致动器，来确定当前成像参数的至少一部分。它还可以与图像处理器90协作以从由相机16拍摄的图像中提取当前成像参数的至少一部分。
[0143]
匹配成像参数
[0144]
搜索单元80用于识别其属性化成像参数与期望的成像参数最匹配的图像以及用于对它们进行排名的算法可以取决于成像参数的类型。以下是假设各个参数是成像参数的一部分的一些有利标准：
[0145]
a)存储的图像可以通过患者id进行过滤。
[0146]
b)存储的图像可以通过左右眼指示符进行过滤。
[0147]
c)存储的图像可以取决于x和y偏移进行过滤或排名。例如，可以仅包括其中期望的和属性化成像参数之间的x和y偏移的绝对差在某个阈值内的图像。
[0148]
d)存储的图像可以取决于显微镜的视角和/或取决于照明源9的照明角度和/或取决于显微镜的视角和照明源9的照明角度之间的相互角度进行过滤或排名。
[0149]
e)存储的图像可以取决于z偏移进行过滤或排名。例如，仅使用附加90d透镜的图像。裂隙灯位置远在正常诊断位置之后。
[0150]
f)存储的图像可以通过缩放设置进行过滤或排名。这在与标准c组合时特别有利。
[0151]
g)存储的图像可以按照明参数进行排名。
[0152]
h)例如，可以分析期望的参数以计算图像中可见的眼睛的期望区域。可以将该区域与存储的图像中所示的区域进行比较以寻找与期望区域具有最大相互重叠的图像。这可以例如使用上面提到的子部分描述来实现。
[0153]
搜索单元80可以被配置为使用这些标准中的某些标准和/或忽略这些标准中的某些标准。
[0154]
注意事项
[0155]
在图1和图3中，设备被示为包括光学装置a和计算机b。必须注意的是，这种划分是任意的。计算机b的部分或全部功能可以结合在装置a中，或者光学装置a的控制功能可以完全在计算机b中实现。
[0156]
此外，计算和存储功能，特别是存储设备68的部分或全部也可以位于远程站点，诸如位于例如可通过互联网访问的远程服务器上。
[0157]
总之，在一个实施例中，本发明描述了一种眼科设备，其包括显微镜8、照明系统9、22、定位成通过所述显微镜记录图像的相机16和存储设备68。当检查眼睛时，可以操作相机16以连续记录一系列图像。图像存储在存储设备68中，每个图像具有描述图像的记录条件的属性化成像参数。当检查者想要检索在类似于目前使用的检查条件下拍摄的图像时，设
备能够自动从存储设备68中检索最接近的匹配。这允许在后台记录大量记录眼睛历史的图像并高效地检索它们。
[0158]
虽然显示和描述了本发明的当前优选实施例，但应清楚地理解，本发明不限于此，而是可以在以下权利要求的范围内以其它方式不同地实施和实践。