用于采集和量化眼部染色的图像的系统和方法技术方案

一种用于确定受试者的眼表内的可染色上皮部分的染色评分的系统，包括具有相机、显示器、存储器和处理器的便携式计算设备，其被配置为执行染色评分应用。具有光源和光学器件的照明/光学设备被配置为接收眼表的图像。照明/光学设备可以可拆卸地附接到便携式计算设备。染色评分应用包括对准模块、图像采集模块和染色评分模块。色评分模块。色评分模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于采集和量化眼部染色的图像的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年7月16日提交的题为“Acquisition and quantification of images with Corneal Fluorescein Staining(角膜荧光素染色图像的采集和量化)”的美国临时专利申请序列号63/052,891的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种用于评估眼睛的图像采集和处理设备，更具体地，涉及一种能够准确评估和测量角膜和结膜疾病的仪器。

技术介绍

[0004]目前，干眼症(Dry Eye Disease，DED)和其他眼表疾病的评估尚无“黄金标准”。临床评估依靠体征和症状的结合来对疾病的严重程度进行分类。关键的干眼评估包括角膜荧光素染色(Corneal Fluorescein Staining，CFS)和其他活性染料(例如，丽丝胺绿(lissamine green)、二碘曙红(rose bengal))，以直观显示角膜或结膜上皮的失活区域、患者报告的症状、泪膜破裂时间(Tear Film Break
‑
Up Time，TBUT)和泪液渗透压。主观评估在大多数DED测试中很常见，这些测试之间的差值可能是由于缺乏测试标准化和明确的诊断标准，或者是由于DED本身的异质性导致的。此外，症状调查和临床体征之间的差值是DED的特性，会使DED的评估进一步复杂化。然而，重度DED的诊断基于两个标准：CFS评分和患者症状。
[0005]CFS是对DED最有意义的临床评估，美国食品和药物监督管理局(Food and Drug Administration，FDA)要求将其作为DED治疗或诊断设备的临床试验的主要目的之一。CFS通过在眼表使用荧光素染料，显示出角膜上皮(受伤的上皮)的失活区域和炎症区域。CFS评分用于指导医疗诊断、管理以及评估治疗效果。目前，临床医生通过在蓝光照明下使用裂隙灯生物显微镜以绿色点状染色的形式主观评估荧光素浸润在角膜上皮中的分布和强度来进行CFS测试，并且在非常罕见的情况(例如，一些临床试验)下，将他们的观察结果与可用CFS评分系统(例如，NEI，Oxford)的打印评分表进行对比。国家眼科研究所(National Eye Institute，NEI)和牛津CFS评分系统的增量量表类别不是连续的，且只能粗略地量化。在这些评分系统中，DED改善或恶化的微小增量没有被捕捉到，很容易被忽略；此外，该疾病的严重病例可能不在这种评分系统的范围内。这些主观测量量表本质上容易在不同临床实践中的医生之间，甚至潜在地在同一临床医生的不同读数之间发生变化。因此，业界需要解决上述的一个或多个缺点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例提供了一种用于采集和量化具有眼部染色的图像的系统和方法。简言之，本专利技术涉及一种用于确定在受试者眼表内的可染色上皮部分的染色评分的系统。具有相机、显示器、存储器和处理器的便携式计算设备被配置为执行染色评分应用。具有光
源和光学器件的照明/光学设备被配置为接收眼表的图像。照明/光学设备可以可拆卸地附接到便携式计算设备。染色评分应用包括对准模块、图像采集模块和染色评分模块。
[0007]通过检查下面的附图和具体实施方式，本专利技术的其他系统、方法和特征对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。所有这些附加系统、方法和特征都旨在包括于本说明书中，涵盖在本专利技术的范围内，并受到所附权利要求的保护。
附图说明
[0008]本专利技术包括附图以提供对本专利技术的进一步理解，将附图并入本说明书并构成本说明书的一部分。附图中的部件不一定按比例绘制，而是着重于清楚地说明本专利技术的原理。附图示出了本专利技术的实施例，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0009]图l是用于采集和量化角膜荧光素染色的图像的系统的第一示例性实施例的示意性框图。
[0010]图2是用于图像对准的示例性方法实施例的流程图。
[0011]图3A是用于图像采集的示例性方法实施例的流程图。
[0012]图3B是详细说明图3A的角膜检测模块的流程图。
[0013]图3C是详细说明图3A的模糊检测模块的流程图。
[0014]图4是用于CFS评分的示例性方法实施例的流程图。
[0015]图5是示出用于执行本专利技术功能的系统的示例的示意图。
[0016]图6是用于使用图1的系统的示例性方法实施例的流程图。
[0017]图7A是图1的照明/光学设备的示例性实施例的示意图。
[0018]图7B是图7A的照明/光学设备的部件分解示意图。
[0019]图8是具有裂隙灯附接件的角膜图像采集系统的示例性替代实施例的示意图。
[0020]图9是描述使用荧光素时对眼部图像的染色区域进行分割的示例的图像。
具体实施方式
[0021]以下定义对于解释应用于本文所公开的实施例的特征的术语是有用的，并且仅用于定义本公开中的元素。
[0022]如在本公开中所使用的，“模糊”指的是这样的图像或图像的区域：从该图像中的边缘的一侧到另一侧的颜色过渡是平滑的而不是尖锐的。可以通过评估像素的局部区域中的连续像素之间的差值来计算模糊。
[0023]如在本公开中所使用的，“空间窗口”指的是由几何形状(例如，尺寸为m
×
n的正方形或矩形，或半径为r的圆)定义的局部连续像素的图像中的区域，。
[0024]如在本公开中所使用的，“评分”指的是眼睛的图像中的角膜染色量的测量值。使用诸如荧光素等示踪材料对眼睛染色，这种材料与指向眼睛的某些波长发生反应。基于色调和位置(区域)将评分分配给图像的部分(像素)。
[0025]如在本公开中所使用的，“可染色上皮部分(dyeable epithelia)”指的是多个可接受诸如荧光素染料的示踪材料的上皮细胞。
[0026]如在本公开中所使用的，在假设已知的平稳信号、噪声谱以及相加噪声的情况下，“维纳滤波器(Wiener filter)”指的是用于通过对观察到的噪声过程进行线性时不变
(Linear Time
‑
Invariant，LTI)滤波来产生期望或目标随机过程的评估的滤波器。维纳滤波器使评估的随机过程和期望过程之间的均方误差最小化。
[0027]如在本公开中所使用的，“图像金字塔”指的是一种图像的多尺度信号表示，其中图像经受重复平滑和二次采样。
[0028]现在将详细参考本专利技术的实施例，其示例在附图中示出。在可能的情况下，在附图和说明书中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。
[0029]本专利技术的示例性实施例涉及一种用于采集和量化角膜荧光素染色的图像的系统和方法。在第一示例性实施例中，基于智能手机的系统包括附接到智能手机的光源，其中智能手机托管应用，该应用被配置为(1)将智能手机的相机与受试者的眼睛对准，(2)采集眼睛的多个图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定受试者的眼表内的具有可染色上皮部分的角膜和/或邻近区域部分的染色评分的系统，包括：便携式计算设备，所述便携式计算设备还包括相机、显示器、存储器和处理器，其中所述存储器被配置为存储用于染色评分应用的非暂时性指令；照明/光学设备，所述照明/光学设备包括光源和光学器件并被配置为接收包括所述角膜的图像；以及附接件装置，所述附接件装置被配置为将所述照明/光学设备可移除地附接到所述便携式计算设备，其中，所述染色评分应用还包括：对准模块；图像采集模块；以及染色评分模块。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述便携式计算设备是由智能手机、平板电脑、台式电脑和膝上型电脑组成的组中的一种。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像采集模块还包括角膜检测模块和模糊检测模块。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对准模块被配置为根据所述受试者的角膜来对准相机。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像采集模块被配置为利用相机采集所述受试者的多个眼部图像。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述染色评分模块被配置为从多个眼部图像中确定所述受试者的眼表内的角膜和/或邻近区域部分的染色评分。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述染色评分应用至少部分地由远程服务器托管。8.一种用于对准相机以采集受试者的眼部图像的基于计算机的方法，包括以下步骤：显示角膜的实时图像预览；计算和存储以像素为单位的投射光尺寸Dc；检测所述实时图像预览的焦点变化；在所述实时图像预览上叠加投射光形状；以及当Dc等于在校准图案上的投射光的水平尺寸D时，提示用户采集所述眼部图像。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：通过确定所述校准图案上的所述投射光的水平尺寸D来校准所述相机。10.一种用于利用相机采集包括受试者眼表内的角膜和/或邻近区域部分的多个眼部图像的基于计算机的方法，包括以下步骤：检测相机快门的致动；将所述相机自动地调整到与多个图像对应的多个焦距；计算所述多个图像中的每个图像的感兴趣区域；计算所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科，
申请(专利权)人：波士顿眼科诊断股份有限公司，
类型：发明
国别省市：