一种用于量化眼科手术期间患者视网膜(25)的光暴露的系统(10)和方法(70)。光源(32)在手术期间用定向光(LL)照亮患者视网膜(25)以产生经照亮的视网膜表面。相机(36)收集经照亮的视网膜表面(25I)的图像数据(38)。电子控制单元ECU(50)与相机(36)和指示器装置(40)通信，接收图像数据(38)，计算入射在视网膜(25)上的定向光(LL)的累积能量光谱密度，并且响应于累积能量光谱密度超过光毒性阈值而执行指示可能存在光毒性的控制动作，该控制动作包括启用指示器装置(40)。经照亮的视网膜表面(25I)可以被划分成虚拟区(Z1，Z2)，ECU(50)将累积能量光谱密度映射到经照亮的视网膜表面(25I)。可选的区(Z1，Z2)中的每一个区具有对应的累积能量光谱密度。的累积能量光谱密度。的累积能量光谱密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】眼科手术期间预防光毒性的光暴露量化策略
技术介绍
[0001]本公开涉及一种用于量化眼科手术期间视网膜在光能下的暴露的自动化策略。某些眼科外科手术需要在患者眼睛的玻璃体腔内对视网膜和周围组织进行高倍放大和成像。在这样的手术期间，视网膜被亮光照亮，亮光主要由手动操作的光导管/眼内照明器或另一种合适的定向光源来发射。玻璃体切除术是使用这种定向光来照亮玻璃体腔的代表性手术。如本领域所理解的，玻璃体切除术涉及精确去除玻璃体液凝胶，以促进触及并修复撕裂或分离的视网膜、黄斑裂洞、或患病/受损的眼部组织。白内障手术和其他眼科手术同样出于照亮和成像目的而使用内部和/或外部定向光。
[0002]视网膜是位于眼球的后部内表面的薄而高度脆弱的衬里，充当大脑的附件。也就是说，视网膜的感觉神经元、错综复杂的神经回路和突触连接以对应的神经冲动对入射光做出响应，这些神经冲动最终会经由视神经传递到脑干。由于脆弱的视网膜组织的光敏性，入射在视网膜表面上的定向光能会带来光毒性的风险，这种风险是高度可变的和因素依赖性的。
[0003]目前，眼科手术期间的光输出是相对于使用最差情况假设的模型进行表征的。由于各个外科医生的外科手术照明技巧差别很大、照明技术有所不同、而且外科手术时间长短不同，因此使用最差情况模型做出的预测很少与实际的光毒性风险或暴露相吻合。因此，外科医生在手术期间可能会因过激的光毒性通知和假警报而分心。
技术实现思路
[0004]本文公开了自动化光毒性预防方法和系统，用以准确地量化眼科手术期间患者视网膜在定向光能下的暴露。在这种手术期间，光能的潜在毒性基于许多因素而差别很大，包括视网膜与光源之间的线性距离、视网膜的暴露表面积、该面积暴露于光能的时长、以及光能的光谱内容和强度。通过在手术期间测量视网膜的工作图像并在累积能量光谱密度方面量化光能分布，为外科医生提供了对真实光能暴露和随之而来的毒性风险的更准确评估。这进而又允许外科医生或任何其他主治临床医生就视网膜照亮做出更明智的决定。本教导的益处包括可以使用更高强度的光和/或应用不同光谱内容的光，也许持续较长时间才会出现光毒性危险警告。一旦指示了光毒性危险，就会发出适当的警告或通知，并且在一些实施例中可能会对光源的控制设定进行调整。
[0005]在示例性实施例中，一种用于量化眼科手术期间患者视网膜的光暴露的系统包括光源、相机、指示器装置、以及电子控制单元(ECU)。该光源被配置成在眼科手术期间用定向光照亮患者视网膜以由此产生经照亮的视网膜表面。当这种情况发生时，该相机收集经照亮的视网膜表面的数字或模拟图像数据。与该相机通信的该ECU接收图像数据，并且此后计算入射在视网膜上的定向光能的累积光谱能量密度。该ECU然后经由上述指示器装置显示入射光能信息，该指示器装置自身具有多种可能的配置，如本文所描述的。在另一个实施例中，该ECU可以与该光源通信，并且可以继续基于评估可能存在光毒性而相对于该光源执行控制动作。
[0006]如本文所用，术语“累积能量光谱密度”是指入射光的随时间推移求积分而得且分布在不同波长上的能量密度(即，视网膜在电磁光谱的特定带宽下的光能、以及这种光的相关联频率和强度下的累积暴露)。该控制动作是响应于传递的光/入射光的累积能量光谱密度超过光毒性阈值而执行的，该光毒性阈值可以是使用者/外科医生确定的或基于校准的预设值，并且该控制动作包括启用指示器装置。
[0007]如本文所述，ECU在眼科手术过程中对定向光的能量水平进行求积分，从视网膜的照亮起始开始进行。换句话说，当光源被开启时，不会触发求积分，而是在视网膜的有效照亮开始时(即，当光能入射在视网膜上时)才会触发求积分。
[0008]ECU可以可选地将上述累积能量光谱密度确定为多个不同的累积密度以提供较高的精度水平。在一个示例中，ECU可以基于多个光源(比如光导管/探针和枝形吊灯)计算累积光能。在另一个示例中，ECU可以针对经照亮的视网膜表面的多个不同的区域或区计算累积密度。在这种实施例中，该ECU能够响应于这些区中的任何一个区的累积能量光谱密度超过光毒性阈值而执行控制动作，该光毒性阈值自身可以是若干个区特异性阈值以便解释光敏感度在视网膜的暴露区域上的潜在差异。
[0009]在某些实施例中，本文所设想的指示器装置包括显示屏。ECU经由显示屏向外科医生自动地呈现经照亮的视网膜表面的光能分布图案或“热图”。因此，热图表示累积能量光谱密度的分布，由此精确定位了传递到视网膜的能量集中度相对较高或相对较低的位置。眼底图像可以用作这种热图的可选背景，即热图可以呈现为眼底图像的叠加图或显示在眼底图像之上，以准确地指示对应于局部“热点”的区，比如暴露于量高得不成比例的入射光能的区域。可选的方法包括更改叠加图颜色，其方式类似于向显示的图像中超过阈值的部分添加黄色高亮。
[0010]在本公开的一些方面，ECU可以被配置成响应于超过(多个)光毒性阈值而自动地调整光源的控制设定。例如，可以根据需要修改定向光的波长和/或强度，而无需外科医生手动干预。在这种实施例中，控制动作可以包括经由ECU实时自动调整波长和/或强度。
[0011]还公开了一种用于量化眼科手术期间患者视网膜的光能暴露的方法。该方法的实施例包括在眼科手术期间用来自光源的定向光照亮患者视网膜以由此产生经照亮的视网膜表面，以及使用相机收集经照亮的视网膜表面的图像数据。该方法还包括经由ECU从相机接收图像数据，以及然后经由ECU计算入射在视网膜上的定向光能在眼科手术期间的累积能量光谱密度。响应于累积能量光谱密度超过光毒性阈值，该方法包括经由ECU执行控制动作，其中，该控制动作指示可能存在光毒性，该控制动作包括启用指示器装置。
[0012]在可能的实施例中，ECU包括处理器、输入/输出(I/O)电路系统、以及存储器，该I/O电路系统与该处理器以及光源、指示器装置、相机通信。该存储器上记录了计算机可读指令，由该处理器执行这些计算机可读指令致使ECU在眼科手术期间从相机接收收集的图像数据。收集的图像数据描绘了经照亮的视网膜表面。执行这些指令还致使ECU计算入射在视网膜上的定向光能在眼科手术期间的累积能量光谱密度，并且响应于累积能量光谱密度超过光毒性阈值而执行指示可能存在光毒性的控制动作，该控制动作包括启用指示器装置。该阈值可以是外科医生基于先前的手术经验和外科医生的医学判断设定的任意值。替代性地，该阈值可以基于量化了适当的安全阈值的校准过程。
[0013]通过以下结合附图对实施本公开的最佳模式的详细描述，本公开的上述特征和优
点以及其他可能的特征和优点将显现。
附图说明
[0014]图1是使用自动化系统的手术室设置的示意图，该自动化系统用于量化光暴露以在代表性眼科手术期间预防可能的光毒性或暴露条件。
[0015]图2是图1所示的自动化系统的实施例的示意图。
[0016]图3是根据本公开的一方面的示例性的基于眼底图像的热图的示意图。
[0017]图4是描述了用于使用图1所示的自动化系统量化光能暴露的示例性方法的流程图。<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】1.一种用于量化眼科手术期间患者视网膜的光暴露的系统，所述系统包括：光源，所述光源被配置成在所述眼科手术期间用定向光照亮所述患者视网膜以由此产生经照亮的视网膜表面；相机，所述相机被配置成收集所述经照亮的视网膜表面的图像数据作为收集的图像数据；指示器装置；以及电子控制单元ECU，所述电子控制单元与所述指示器装置和所述相机通信，其中，所述ECU被配置成：从所述相机接收描绘了所述经照亮的视网膜表面的所述收集的图像数据；使用所述收集的图像数据估计入射在所述视网膜上的所述定向光在所述眼科手术期间的累积能量光谱密度；并且响应于所述累积能量光谱密度超过光毒性阈值，执行指示可能存在光毒性的控制动作，包括启用所述指示器装置。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述ECU与所述光源通信并且被配置成接收来自所述光源的光输出数据，所述光输出数据描述了照亮所述患者视网膜的所述光的强度和光谱内容。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述ECU被配置成将所述经照亮的视网膜表面划分成多个虚拟区，并且将所述累积能量光谱密度映射到所述经照亮的视网膜表面，使得所述多个虚拟区中的每一个虚拟区具有对应的累积能量光谱密度。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述光毒性阈值包括多个区特异性光毒性阈值，并且其中，所述ECU被配置成根据所述累积能量光谱密度确定所述多个区中的每一个区的相应的累积能量光谱密度，并且此后响应于所述多个虚拟区之一的相应的累积能量光谱密度超过所述区特异性光毒性阈值中的对应的一个区特异性光毒性阈值而执行所述控制动作。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述指示器装置包括扬声器，并且其中，所述控制动作包括经由所述扬声器发出听觉警报。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述指示器装置包括颜色编码灯，并且其中，所述控制动作包括点亮所述颜色编码灯。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述指示器装置包括显示屏，并且其中，所述控制动作包括经由所述显示屏显示指示所述累积能量光谱密度的信息。8.如权利要求7所述的系统，其中，ECU被配置成经由所述显示屏显示所述经照亮的视网膜表面的热图，所述热图指示所述累积能量光谱密度在所述经照亮的视网膜表面上的分布。9.如权利要求8所述的系统，其中，所述数字图像数据包括所述患者视网膜的眼底图像，并且其中，所述热图显示在所述眼底图像上，使得所述眼底图像形成所述热图的背景。10.如权利要求1所述的系统，其中，所述ECU被配置成选择性地调整所述光源的控制设定，并且其中，所述控制动作包括依照所述控制设定在所述眼科手术期间实时调整所述定向光的波长和/或强度水平。11.如权利要求10所述的系统，其中，所述光源是强度和/或光谱内容可变的光导管或眼内照明器。
12.一种用于量化眼科手术期间患者视网膜的光暴露的方法，所述方法包括：在所述眼科手术期间用来自光源的定向光照亮所述患者视网膜以由此产生经照亮的视网膜表面；使用相机收集所述经照亮的视网膜表面的图像数据作为收集的图像数据；经由电子控制单元ECU从所述相机接收所述收集的图像数据；经由所述ECU估计入射在所述视网膜上的所述定向光在所述眼科手术期间的累积能量光谱密度；以及响应于所述累积能量光谱密度超过光毒性阈值，经...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：爱尔康公司，
类型：发明
国别省市：
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