專(zhuān)利名稱(chēng)：蛛網(wǎng)Placido圖樣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型Placido圖樣。尤其是，本發(fā)明所述新型Placido圖樣相比目前在其它角膜地形圖系統(tǒng)上使用的傳統(tǒng)塊光柵或同心環(huán)圖樣能夠從角膜獲得更多的地形圖數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
19世紀(jì)Placido提出的同心環(huán)圖樣是在這樣的前提下開(kāi)發(fā)出的從人類(lèi)角膜反射出的同心環(huán)圖樣將基于角膜的前部形狀而變形。在角膜曲率的徹底改變的情況下，比如更小的半徑或更大的曲率，所述環(huán)將表現(xiàn)出更加地分離。對(duì)于更大半徑的區(qū)域，所述環(huán)將表現(xiàn)出更加地靠近。對(duì)于完美的球形角膜，所述環(huán)將會(huì)保持同心并且均勻的間隔。Placido的手持式方法的難點(diǎn)在于由于照明條件以及沒(méi)有捕獲環(huán)圖樣的方法，所述環(huán)很難看見(jiàn)，沒(méi)有對(duì)所述環(huán)作檢查。
在過(guò)去的大約二十年中，發(fā)現(xiàn)了如果例如照相機(jī)的記錄設(shè)備捕獲這些圖像，則所捕獲的圖像就能與由接近完美的球形所反射形成的圖像進(jìn)行對(duì)比。然后兩幅圖像之間的差別會(huì)顯示正在測(cè)試的眼睛前表面的曲率從完美球形變化了多少。
另外，由曲率數(shù)據(jù)定義的隆起(elevation)的數(shù)學(xué)關(guān)系式已經(jīng)被發(fā)展，允許比較曲率和隆起。這意味著如果已知半徑球形的圖像被捕獲并且與未知半徑圖像進(jìn)行比較，未知表面的隆起能基于曲率的變化進(jìn)行計(jì)算，該曲率的變化正如如果表面是不規(guī)則的則由所述環(huán)離完美的圓形圖樣的偏差所標(biāo)明的那樣或者如果表面是球形時(shí)由間隔所標(biāo)明的那樣。
以上的方法論的缺點(diǎn)是對(duì)于不規(guī)則角膜上的一個(gè)點(diǎn)，反射光線可以來(lái)自于圖樣上的幾個(gè)位置。因此，當(dāng)唯一參考基準(zhǔn)環(huán)繞時(shí)很難在點(diǎn)之間進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)很難知道在圓形圖樣上光線的發(fā)源在哪里時(shí)這將變成問(wèn)題。這一般作為扭轉(zhuǎn)角被提及。解決這個(gè)問(wèn)題的努力導(dǎo)致了設(shè)置在圓形圖樣中的交替的亮暗塊的圖樣的發(fā)展，這在D’Souza等人的美國(guó)專(zhuān)利5,841,511和6,213,605中被公開(kāi)。這個(gè)塊圖樣允許檢查要被定位并與已知的好的圖像進(jìn)行比較的捕獲圖像的頂點(diǎn)或每一個(gè)塊的角。該頂點(diǎn)可以被系統(tǒng)地定位，使得可以確定哪些光線生成了照相機(jī)捕獲的圖像上哪些點(diǎn)。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)可以定位在一組塊中時(shí)，因?yàn)榕c簡(jiǎn)單圓形圖樣相比有更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以被檢驗(yàn)，所以一組暗亮塊提供了比僅僅是同心圓更好的數(shù)據(jù)。
還共知可以使用柵格圖樣用于獲取角膜的地形學(xué)數(shù)據(jù)，例如Turner等人的美國(guó)專(zhuān)利5,864,383中所公開(kāi)的。使用簡(jiǎn)單柵格的一個(gè)問(wèn)題是很難辨識(shí)哪一個(gè)柵格數(shù)據(jù)點(diǎn)與哪一個(gè)柵格交叉線相對(duì)應(yīng)，因?yàn)楸緛?lái)方的圖樣被覆蓋到球形物體上。典型的分析方法要求首先定位圖像的中心。這變成中心參考軸。這通常與光軸相準(zhǔn)直，取決于患者固定的方法。接著，定位圖樣的每一個(gè)同心環(huán)并映射在圖像上。這種系統(tǒng)進(jìn)程在同心圖樣上完成要比在簡(jiǎn)單的光柵圖樣上更簡(jiǎn)單。當(dāng)僅使用光柵格模式，很難系統(tǒng)性地定位點(diǎn)以確保維持到中心軸和表面點(diǎn)的參考。
因此，具有可以適應(yīng)扭角問(wèn)題同時(shí)能很容易地被地形圖系統(tǒng)的軟件算法適應(yīng)的圖樣會(huì)很有優(yōu)勢(shì)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明要照亮在屏幕上的圖樣的平面主視圖；圖2是圖1的放大部分；圖3是現(xiàn)有技術(shù)圖樣的一部分；圖4是根據(jù)本發(fā)明要照亮在屏幕上的另一圖樣的平面主視圖；以及圖5是依照本發(fā)明的角膜地形學(xué)系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
用于獲得眼睛的地形學(xué)圖像的placido圖樣10在圖1中示出。所述圖樣10包括一系列以中心點(diǎn)14為中心的間隔開(kāi)的弓形片斷12以及一系列由中心點(diǎn)14發(fā)出的間隔開(kāi)的放射線16。每一對(duì)相鄰的放射線16可以用來(lái)定義弓形片斷12的一部分的邊界。Placido圖樣10還優(yōu)選地包括洞或孔18用于允許照明設(shè)備和照相機(jī)(未顯示)獲得正在被測(cè)量的眼睛的圖像。中心部分或點(diǎn)14與片斷12以及線16相比可以是亮或暗，取決于目標(biāo)照明方法。
優(yōu)選地，每一個(gè)弓形片斷12和放射線16相對(duì)于Placido圖樣的其他區(qū)域20是亮色。這防止了當(dāng)通過(guò)圖像捕獲設(shè)備進(jìn)行觀察時(shí)圖像的較亮的部分壓過(guò)了暗的部分。如果放射線是較暗的顏色，所述較亮色的塊會(huì)使整個(gè)圖像變亮，導(dǎo)致微弱的較暗區(qū)域的細(xì)節(jié)丟失以及圖像動(dòng)態(tài)范圍的損失。同樣，優(yōu)選地如圖1所示每一個(gè)弓形片斷和放射線相對(duì)于所述圖樣10的其他弓形片斷12和放射線16均勻間隔。另外，所述Placido圖樣10優(yōu)選地設(shè)置在單一曲率的Placido板上，例如在Turner等人的美國(guó)專(zhuān)利5,864,383中所描述的，名稱(chēng)為“單一曲率Placido盤(pán)”，在此全部并入作為參考。
描述Placido圖樣10的另一種方式是一系列以中心點(diǎn)14為中心的間隔開(kāi)的同心環(huán)和一系列從中心點(diǎn)14發(fā)源的放射線。這樣，弓形片斷12將會(huì)變?yōu)橥沫h(huán)，環(huán)圍繞著中心點(diǎn)14形成完整的圓形，以便形成多個(gè)楔形形狀且在每一個(gè)楔形形狀中有多個(gè)間隔開(kāi)的弓形片斷12，其中每一個(gè)楔形形狀由相鄰的放射線16限定。
描述Placido圖樣10的另一方式是，它由一系列以中心點(diǎn)14為中心的間隔開(kāi)的同心環(huán)和一系列從中心點(diǎn)14發(fā)出的間隔開(kāi)的輪輻狀放射線16組成，以便所述環(huán)和線形成類(lèi)蜘蛛網(wǎng)一樣的圖樣。
圖1的Placido圖樣10與現(xiàn)有技術(shù)的不同在于所述新型圖樣10是由暗色塊20組成，該暗色塊被由線16形成的亮色柵格和呈圓形圖樣的弓形片斷12分割。該柵格為一系列看起來(lái)從如匯聚點(diǎn)一樣的圖像的中心點(diǎn)14發(fā)出并像車(chē)輪的幅條一樣以均勻間隔的角度放射離開(kāi)中心點(diǎn)的線。所述柵格還有具有附加到放射圖樣的額外的圓形環(huán)。所述同心環(huán)也圍繞著中心14排列。所述圓有規(guī)則地間隔，以便每一同心暗塊顯示為在長(zhǎng)度與高度上相等。
優(yōu)選地，將所述線16和弓形片斷12的尺寸定為通過(guò)成像光學(xué)器件和例如CCD照相機(jī)的捕獲設(shè)備很容易地進(jìn)行觀察。如果線16和片斷12太細(xì)，所述線對(duì)于傳感設(shè)備可能會(huì)難以解析。這個(gè)難點(diǎn)使暗塊20的邊緣表現(xiàn)的模糊并且難于用照相機(jī)和軟件算法從周?chē)畔⒅袇^(qū)分。優(yōu)選地，弓形片斷12和線16應(yīng)該至少達(dá)到三像素寬。根據(jù)充分寬圖像捕獲弓形片斷12和線16的圖像的優(yōu)勢(shì)是捕獲的圖像更清晰并且捕獲設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)比對(duì)太近的間隔的線所產(chǎn)生的信號(hào)要更好?；诓东@的圖像在傳感器表面被解析為像素的理解能最好地理解圖像分辨率。如果柵格線的寬度的放大的捕獲圖像少于兩個(gè)像素，那會(huì)很難確定線或片段的邊緣位置，并且很難發(fā)現(xiàn)塊20的角。
圖2圖示了本發(fā)明相對(duì)圖3中的現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。圖2是圖樣10的放大部分22。與在圖3的現(xiàn)有技術(shù)的亮暗平面交叉處獲得的單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)26相比，弓形12和線16的交叉在較小的交叉面積內(nèi)提供了四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)24。
圖3的多樣化的柵格圖樣只沿著每個(gè)塊的邊緣具有可用的點(diǎn)以及限定了用于確定扭轉(zhuǎn)角誤差的每個(gè)塊的交叉角。由于每個(gè)交叉點(diǎn)占據(jù)交叉的一個(gè)地方并產(chǎn)生易于定位和計(jì)算的四個(gè)不同數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此用白色柵格線(由弓形片斷20和放射線16形成)將塊20分開(kāi)是有用的。因此，除了正常的扭轉(zhuǎn)角點(diǎn)以外，在除了每個(gè)塊20的邊緣的其他地方有四個(gè)彼此接近的可用于計(jì)算角度變化的扭轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)點(diǎn)。與圖3的現(xiàn)有技術(shù)的多樣化的柵格圖樣相比，邊緣的接近和塊的寬度變化提供了更多用于計(jì)算角膜前表面隆起的信息。
在美國(guó)專(zhuān)利5,864,383中，圖10所示的圖像展示了簡(jiǎn)單的光柵柵格圖樣。與之前的技術(shù)相比，該新型設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于易于恰當(dāng)?shù)卮_定圖像的中心并將圖像記錄到眼角膜。由放射線和圓形片斷組成的本設(shè)計(jì)提高了眼睛的分度比例并且可以通過(guò)使用傳統(tǒng)的圖像檢查和分析方法在圖像的每一個(gè)可能的射線位置更好的系統(tǒng)地檢查每個(gè)頂點(diǎn)。另外，如果片斷的頂點(diǎn)在每個(gè)角相遇，那么線間隔造成的每個(gè)頂點(diǎn)處的圖像信息的缺失使得可以使用四個(gè)頂點(diǎn)而不是一個(gè)。此外，如前所述，當(dāng)從角膜反射來(lái)時(shí)等方形片斷在圖像中是不規(guī)則的多邊形，并且難于系統(tǒng)地檢查。
圖4公開(kāi)了Placido圖樣28，它與圖樣10相似之處在于具有一系列同心環(huán)30和放射線32。圖樣28和圖樣10的一個(gè)主要區(qū)別在于放射線32始于距中心點(diǎn)34的不同距離上，因此產(chǎn)生了不同尺寸的暗色塊36。這有助于防止圖像的計(jì)算的區(qū)域太小，并且還有助于為圖像的每個(gè)片斷系統(tǒng)地定位頂點(diǎn)和邊緣以及相關(guān)射線。
圖5公開(kāi)了用于測(cè)定眼睛40的地形圖的系統(tǒng)38的框圖。系統(tǒng)38包括具有依據(jù)本發(fā)明的Placido圖樣的Placido板42、用于將Placido圖樣投射到角膜40的光源44。所述Placido圖像由地形圖裝置46捕獲并顯示在顯示器48上。優(yōu)選地，所述地形圖裝置為Bausch & LombIncorporated提供的OrbscanTM裝置或其它已知的角膜地形圖裝置。
因此，已經(jīng)描述了用于獲得眼睛地形圖的Placido圖樣。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得眼睛的地形圖的Placido圖樣，包括一系列以中心點(diǎn)為中心的間隔開(kāi)的弓形片斷；以及一系列從中心點(diǎn)發(fā)出的間隔開(kāi)的放射線，以便每一對(duì)相鄰的放射線限定所述弓形片斷的一部分的邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Placido圖樣，其特征在于，弓形片斷和放射線中的每個(gè)相對(duì)于Placido圖樣的其他區(qū)域是亮顏色。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Placido圖樣，其特征在于，弓形片斷和放射線中的每個(gè)相對(duì)于圖樣的其他弓形片斷和放射線是均勻間隔的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Placido圖樣，其特征在于，所述圖樣設(shè)置在單一曲率板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Placido圖樣，其特征在于，圖像中的弓形片斷和放射線為至少三個(gè)像素寬。
6.一種用于獲得眼睛的地形圖的Placido圖樣，包括一系列以中心點(diǎn)為中心的間隔開(kāi)的同心環(huán)；以及一系列從中心點(diǎn)發(fā)出的間隔開(kāi)的放射線，以便形成多個(gè)楔形形狀且每一個(gè)楔形形狀中有多個(gè)間隔開(kāi)的弓形片斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的Placido圖樣，其特征在于，同心環(huán)和放射線中的每個(gè)相對(duì)于Placido圖樣的其他區(qū)域是亮顏色。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的Placido圖樣，其特征在于，同心環(huán)和放射線中的每個(gè)相對(duì)于圖樣的其他環(huán)和線是均勻間隔的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的Placido圖樣，其特征在于，所述圖樣設(shè)置在單一曲率板上。
10.一種用于獲得眼睛的地形圖的Placido圖樣，包括一系列以中心點(diǎn)為中心的間隔開(kāi)的同心環(huán)；以及一系列從中心點(diǎn)發(fā)出間隔開(kāi)的輪輻狀放射線，以便環(huán)和線形成蛛網(wǎng)形圖樣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的Placido圖樣，其特征在于，同心環(huán)和放射線中的每個(gè)相對(duì)于Placido圖樣的其他區(qū)域是亮顏色。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的Placido圖樣，其特征在于，同心環(huán)和放射線中的每個(gè)相對(duì)于圖樣的其他環(huán)和線是均勻間隔的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的Placido圖樣，其特征在于，所述圖樣設(shè)置在單一曲率板上。
14.一種用于獲得眼睛的地形圖的地形圖系統(tǒng)，包括用于測(cè)量角膜的表面地形圖的裝置；與所述裝置相聯(lián)的光源；以及Placido圖樣，該圖樣通過(guò)光源投射到角膜上并且由所述裝置探測(cè)用于獲得角膜地形圖，其中所述Placido圖樣包括一系列以中心點(diǎn)為中心的間隔開(kāi)的同心環(huán)；以及一系列從中心點(diǎn)發(fā)出的間隔開(kāi)的放射線，以便形成多個(gè)楔形形狀且每一個(gè)楔形形狀中有多個(gè)間隔開(kāi)的弓形片斷。
全文摘要
一種用于獲得眼睛的地形圖的Placido圖樣(10)，包括一系列以中心點(diǎn)(14)為中心的間隔開(kāi)的弓形片斷(12)和一系列從中心點(diǎn)(14)發(fā)出的間隔開(kāi)的放射線(16)。每一對(duì)相鄰的放射線(16)限定所述弓形片斷(12)的一部分的邊界。
文檔編號(hào)A61B3/107GK1703161SQ03825476
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者格雷格·D·尼文, 約瑟夫·R·本特利, 巴里·T·伊根, 勞埃德·考德威爾, 勞埃德·奧爾雷德 申請(qǐng)人:博士倫公司