技術(shù)領(lǐng)域

在此公開的實施例與眼科成像系統(tǒng)有關(guān)。更具體地，本文中所描述的實施例涉及使用光學(xué)相干斷層成像技術(shù)(OCT)自動檢測視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)特征，諸如視網(wǎng)膜破裂。

相關(guān)技術(shù)

患者眼睛中的結(jié)構(gòu)缺陷可能會導(dǎo)致視力喪失。例如，視網(wǎng)膜破裂可能是神經(jīng)視網(wǎng)膜中的全層缺陷。視網(wǎng)膜破裂可能與可誘導(dǎo)嚴(yán)重視力喪失的孔源性視網(wǎng)膜脫落相關(guān)聯(lián)。此外，未檢測到的視網(wǎng)膜破裂是視網(wǎng)膜脫落手術(shù)失敗的最常見的原因。

常規(guī)地，視網(wǎng)膜破裂已經(jīng)通過在外科手術(shù)(諸如玻璃體-視網(wǎng)膜手術(shù))過程中由外科醫(yī)生仔細(xì)進(jìn)行眼底檢查而檢測出來。這可能涉及使用手術(shù)顯微鏡進(jìn)行正面可視化和檢查。該常規(guī)方式在其檢測相對小的視網(wǎng)膜破裂的能力方面可能是受限的。因此，在沒有意識到視網(wǎng)膜破裂的存在和/或位置的情況下，外科醫(yī)生可能繼續(xù)或完成外科手術(shù)。

已經(jīng)做出了一些嘗試來提高視網(wǎng)膜破裂的可見性。例如，染料擠壓技術(shù)可能涉及將臺盼藍(lán)染料注入視網(wǎng)膜下空間。然而，此類技術(shù)可能使外科手術(shù)變得復(fù)雜，而且并不常用。

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)(OCT)可以是無創(chuàng)高分辨率截面成像模式。已經(jīng)做出一些努力來使用OCT使視網(wǎng)膜可視化。然而，這些努力并不涉及對視網(wǎng)膜破裂的自動檢測。

因此，仍需要通過解決上文討論的需求中的一項或多項來提高外科手術(shù)過程中自動檢測視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)特征的能力的改進(jìn)設(shè)備、系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所提出的解決方案以一種獨特的解決方案滿足了未滿足的醫(yī)學(xué)需要，該獨特的方案用于通過使用OCT圖像來分析一個或多個視網(wǎng)膜層從而提供對視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)缺陷的自動檢測。當(dāng)在外科手術(shù)過程中檢測到視網(wǎng)膜破裂或其他特征時，可以警告外科醫(yī)生。

按照一些實施例，一種使用眼科成像系統(tǒng)自動檢測視網(wǎng)膜特征的方法包括：獲取視網(wǎng)膜的OCT圖像；分割該OCT圖像；基于該分割的OCT圖像生成度量；基于該度量檢測該視網(wǎng)膜特征；以及向用戶提供對該檢測到的視網(wǎng)膜特征的指示。

按照一些實施例，一種眼科成像系統(tǒng)包括：OCT系統(tǒng)，該OCT系統(tǒng)被配置成用于獲取視網(wǎng)膜的圖像；計算設(shè)備，該計算設(shè)備被耦合至該OCT系統(tǒng)并且被配置成用于分割該圖像，基于該分割的圖像生成度量，并且基于該度量檢測視網(wǎng)膜特征；以及音頻/視覺/觸覺設(shè)備，該音頻/視覺/觸覺設(shè)備與該計算設(shè)備進(jìn)行通信，并且被配置成用于向用戶提供對該檢測到的視網(wǎng)膜特征的音頻、視覺和觸覺指示中的至少一項。

本公開的另外的方面、特征和優(yōu)點將從以下詳細(xì)描述變得明顯。

附圖說明

圖1是流程圖，展示了一種使用眼科成像系統(tǒng)自動檢測視網(wǎng)膜特征的方法。

圖2a是視網(wǎng)膜的二維OCT圖像。

圖2b是視網(wǎng)膜的三維OCT圖像。

圖3a是視網(wǎng)膜的二維OCT圖像。

圖3b是視網(wǎng)膜的三維OCT圖像。

圖4是圖解，展示了視網(wǎng)膜的厚度分布。

圖5a是視網(wǎng)膜的二維OCT圖像。

圖5b是視網(wǎng)膜的眼底圖像。

圖5c是表示視網(wǎng)膜特征的可能性的偽彩色圖。

圖6是展示了眼科成像系統(tǒng)的簡圖。

在附圖中，具有相同標(biāo)號的元件具有相同或類似的功能。

具體實施方式

在以下描述中，闡明具體細(xì)節(jié)以便描述特定的實施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，可以在不具有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實踐所公開的實施例。所呈現(xiàn)的具體實施例意在為說明性的，而非限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可認(rèn)識到，雖然在本文中未明確描述，但其他材料也在本公開的范圍和精神內(nèi)。

本公開描述了用于使用視網(wǎng)膜OCT圖像的定量性圖像分析自動檢測視網(wǎng)膜特征的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。當(dāng)OCT圖像被分割時，可以識別一個或多個視網(wǎng)膜層，諸如內(nèi)界膜(ILM)和視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)?？梢曰谒指畹腛CT圖像生成描述一個或多個視網(wǎng)膜層的幾何結(jié)構(gòu)(例如，神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度、ILM的凹凸度、ILM的曲率半徑等)的度量或視網(wǎng)膜層參數(shù)。可以使用該度量或視網(wǎng)膜層參數(shù)來檢測視網(wǎng)膜特征。例如，當(dāng)神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度小于閾值時、當(dāng)該視網(wǎng)膜特征區(qū)域中的ILM是凹的時、和/或當(dāng)該視網(wǎng)膜特征區(qū)域中的ILM的曲率半徑大于閾值時，可以檢測到視網(wǎng)膜破裂。當(dāng)檢測到該視網(wǎng)膜特征時，可以在外科手術(shù)過程中向外科醫(yī)生提供音頻/視覺/觸覺指示。

本公開的設(shè)備、系統(tǒng)和方法提供了大量優(yōu)點，包括：(1)減輕外科醫(yī)生尋找視網(wǎng)膜缺陷的負(fù)擔(dān)；(2)通過使未檢測到的視網(wǎng)膜缺陷最小化來減少外科手術(shù)失敗；(3)通過自動檢測視網(wǎng)膜缺陷并且允許解決這些缺陷來改善外科手術(shù)結(jié)果；以及(4)通過向外科醫(yī)生自動警告所檢測到的視網(wǎng)膜缺陷來提高外科手術(shù)效率。

圖1提供了使用眼科成像系統(tǒng)自動檢測視網(wǎng)膜特征的方法100的流程圖。方法100可以包括：獲取視網(wǎng)膜的OCT圖像(步驟102)。方法100可以包括：分割該OCT圖像(步驟104)。方法100可以包括：基于該分割的OCT圖像生成度量(步驟106)。方法100可以包括：基于該度量檢測該視網(wǎng)膜特征(步驟108)。方法100可以包括：向用戶提供對該檢測到的視網(wǎng)膜特征的指示(步驟110)。方法100的步驟可以由眼科成像系統(tǒng)(例如，圖6的眼科成像系統(tǒng)600)的一個或多個部件執(zhí)行。

方法100可以包括：在步驟102，獲取該視網(wǎng)膜的OCT圖像。OCT系統(tǒng)(例如，圖6的OCT系統(tǒng)620)可以獲取與該OCT圖像相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。該OCT系統(tǒng)可以包括成像探頭，該成像探頭被配置成用于穿透患者眼睛的一部分并且對該患者眼睛的內(nèi)部(包括視網(wǎng)膜)進(jìn)行成像。當(dāng)相對于該患者眼睛被定位在外部時，外部OCT系統(tǒng)可以被配置成用于對該眼睛進(jìn)行成像。計算設(shè)備(例如，圖6的計算設(shè)備610)可以處理由該OCT系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)，從而生成OCT圖像。

該OCT系統(tǒng)可以被配置成用于將從光源接收到的成像光分成(例如，由成像探頭)引導(dǎo)到目標(biāo)生物組織上的成像光束以及被導(dǎo)到參考反射鏡上的參考光束。該OCT系統(tǒng)可以是傅里葉域(例如，譜域、掃頻源等)或時域系統(tǒng)。該OCT系統(tǒng)可以被進(jìn)一步配置成用于接收從目標(biāo)生物組織反射的(例如，由該成像探頭、該外部OCT系統(tǒng)等捕獲的)成像光?？梢岳盟瓷涞某上窆馀c參考光束之間的干涉圖樣來生成目標(biāo)生物組織的圖像。相應(yīng)地，該OCT系統(tǒng)可以包括被配置成用于對干涉圖樣進(jìn)行檢測的檢測器。該檢測器可以包括電荷耦合檢測器(CCD)、像素或基于所檢測到的光來生成電信號的任何其他類型的(多個)傳感器的陣列。進(jìn)一步地，該檢測器可以包括二維傳感器陣列和檢測器相機(jī)。

該OCT圖像可以是二維的或者三維的。例如，圖2a提供了視網(wǎng)膜的一部分的二維OCT圖像200，并且圖2b提供了該視網(wǎng)膜的一部分的三維OCT圖像250。在圖2a和圖2b的右側(cè)可以看到視網(wǎng)膜破裂208?？梢允褂帽疚闹兴枋龅南到y(tǒng)、方法和設(shè)備來自動檢測視網(wǎng)膜破裂208。在圖2a和圖2b的左側(cè)可以看到血管212。

方法100可以包括：在步驟104，分割該OCT圖像。計算設(shè)備可以使用與OCT圖像相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)來識別一個或多個視網(wǎng)膜層。分割該OCT圖像可以包括：識別內(nèi)界膜(ILM)、神經(jīng)纖維層、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層、內(nèi)叢狀層、內(nèi)核層、外叢狀層、外核層、外界膜、視桿和視錐層、視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)和/或其他(多個)視網(wǎng)膜層。圖3a提供了二維OCT圖像200，其中標(biāo)識了ILM層202和RPE層204的邊界。類似地，圖3b提供了三維OCT圖像250，其中標(biāo)識了ILM層202和RPE層204的邊界。

方法100可以包括：在步驟106，基于該分割的OCT圖像生成度量。該度量可以是視網(wǎng)膜層參數(shù)，該視網(wǎng)膜參數(shù)通過使用例如一個或多個數(shù)值客觀地表示了一個或多個視網(wǎng)膜層的幾何結(jié)構(gòu)。該視網(wǎng)膜層參數(shù)可以是厚度、強(qiáng)度、相位、散斑尺寸、血管密度、尺寸、凹凸度和/或一個或多個視網(wǎng)膜層的曲率半徑。例如，生成該度量可以包括確定ILM的凹凸度的數(shù)值表示。例如，可以確定該視網(wǎng)膜特征區(qū)域中的ILM的曲率半徑。可以使用任何一個、兩個、三個、四個或更多視網(wǎng)膜層確定該視網(wǎng)膜層參數(shù)。生成該度量可以包括通過使用例如ILM和RPE來確定神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度。該神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度可以包括ILM與RPE之間的距離。厚度的數(shù)值表示可以用作度量?？梢允褂靡粋€視網(wǎng)膜層和圍繞該一個視網(wǎng)膜層的預(yù)定義厚度的條帶來確定該視網(wǎng)膜層參數(shù)。可以生成兩個或多個度量并且可以將其用來評估視網(wǎng)膜。

方法100可以包括：在步驟108，基于該生成的度量檢測一個或多個視網(wǎng)膜特征。所檢測到的視網(wǎng)膜特征可以是指示缺陷的視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)方面。例如，該視網(wǎng)膜特征可以是破裂、裂孔、撕裂、滲析、增殖、突出、凹陷、具有視網(wǎng)膜下液的區(qū)域等?？梢詸z測多個視網(wǎng)膜特征和/或視網(wǎng)膜特征的類型?？梢允褂枚攘恐械囊粋€或多個來檢測該(多個)視網(wǎng)膜特征。例如，可以利用神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度以及ILM的凹凸度。利用多于一個度量可以有利地增加視網(wǎng)膜特征檢測的確定性。

檢測該視網(wǎng)膜特征可以包括將視網(wǎng)膜層參數(shù)與閾值進(jìn)行比較。例如，當(dāng)所生成的度量(步驟106)包括神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度時，檢測該視網(wǎng)膜特征可以包括將該厚度與閾值厚度進(jìn)行比較。當(dāng)該視網(wǎng)膜層參數(shù)(諸如神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度，以及其他)大于或小于該閾值時，可以檢測到該視網(wǎng)膜特征。例如，當(dāng)該厚度小于該閾值時，可以檢測到視網(wǎng)膜破裂或視網(wǎng)膜裂孔。另一方面，當(dāng)該厚度大于該閾值時，可以檢測到視網(wǎng)膜增殖或突出。該閾值厚度可以在例如50微米至300微米、75微米至300微米、100微米至250微米或其他合適的范圍內(nèi)。厚度沿視網(wǎng)膜(例如，中央凹、周緣視網(wǎng)膜等處或附近)變化，并且該閾值可以基于沿該視網(wǎng)膜特征所處的該視網(wǎng)膜的位置進(jìn)行選擇。

使用所生成的度量檢測該視網(wǎng)膜特征(步驟106)可以包括分析該一個或多個視網(wǎng)膜層(諸如ILM，以及其他)是否具有凹形或凸形形狀和/或凹凸度(例如，曲率半徑)。例如，凹形的視網(wǎng)膜特征區(qū)域中的ILM可以指示視網(wǎng)膜破裂或視網(wǎng)膜裂孔，而凸形的ILM可以指示視網(wǎng)膜中的增殖或突出。在這方面，檢測該視網(wǎng)膜特征可以包括：將該視網(wǎng)膜特征區(qū)域中的ILM的曲率半徑與指示存在視網(wǎng)膜特征的閾值曲率半徑進(jìn)行比較。當(dāng)曲率半徑大于或小于該閾值時，可以檢測到視網(wǎng)膜特征。例如，當(dāng)ILM的凹部的曲率半徑小于該閾值時，可以檢測到視網(wǎng)膜破裂或視網(wǎng)膜裂孔。用于檢測視網(wǎng)膜破裂的閾值曲率半徑可以在例如約0.1mm與約12mm之間、約1.0mm與約6mm之間或約2.0mm與約4.0mm之間的范圍內(nèi)，包括諸如10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm或其他合適的值等值。凹凸度和相對應(yīng)的曲率半徑的組合可以用于檢測視網(wǎng)膜特征。

檢測該視網(wǎng)膜特征的該(多個)閾值可以是自適應(yīng)的或患者特定的。例如，閾值可以是與相鄰區(qū)域相比的神經(jīng)視網(wǎng)膜厚度的百分比之差。因此，當(dāng)患者的神經(jīng)視網(wǎng)膜的區(qū)域厚度大于或小于例如相鄰區(qū)域的厚度的50％時，可以檢測視網(wǎng)膜特征。類似地，當(dāng)視網(wǎng)膜特征區(qū)域的ILM的曲率半徑大于或小于例如相鄰區(qū)域的曲率半徑的50％時，可以檢測視網(wǎng)膜特征。該閾值可以在例如1％-100％、1％-75％、1％-50％和1％-25％等之間?？梢曰诮?jīng)驗數(shù)據(jù)選擇該一個或多個閾值。例如，患者的集合或數(shù)據(jù)庫可以用于針對具有相似特性的患者確定神經(jīng)視網(wǎng)膜厚度的固定正常范圍。因此，當(dāng)患者的神經(jīng)視網(wǎng)膜區(qū)域的厚度在對該患者所預(yù)期的固定正常范圍之外(例如，大于或小于)時，可以檢測到視網(wǎng)膜特征。此類經(jīng)驗數(shù)據(jù)可以用于確定可基于患者特定特性而調(diào)整的默認(rèn)閾值。雖然本討論具體地提及了神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度，應(yīng)理解的是，凹凸度、曲率半徑和/或其他度量可以類似地是患者特定的或更具體的應(yīng)用。

圖4提供了表示神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度分布的圖表400。與圖表400相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可以基于分割的OCT圖像。圖表400的x軸可以以像素為單位表示沿神經(jīng)視網(wǎng)膜的位置。y軸可以以像素為單位表示神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度。曲線206可以表示ILM沿該視網(wǎng)膜距RPE的距離。圖表400所描繪的神經(jīng)視網(wǎng)膜厚度可以是用于檢測視網(wǎng)膜破裂208的度量。視網(wǎng)膜破裂208可以是沿神經(jīng)視網(wǎng)膜具有與相鄰區(qū)域的厚度顯著不同(例如，小于50％)的厚度的區(qū)域和/或具有小于固定正常范圍的厚度的區(qū)域。雖然本討論具體地提及了神經(jīng)視網(wǎng)膜的厚度，應(yīng)理解的是，凹凸度、曲率半徑和/或其他度量可以被類似地用于檢測視網(wǎng)膜破裂或其他視網(wǎng)膜特征。

方法100可以包括：在步驟110，向用戶提供對所檢測到的視網(wǎng)膜特征的指示。例如，可以通過使用音頻/視覺/觸覺設(shè)備(例如，圖6的音頻/視覺/觸覺設(shè)備630)提供音頻/視覺/觸覺指示。該指示可以在外科手術(shù)過程中警告外科醫(yī)生關(guān)于所檢測到的視網(wǎng)膜特征的存在和/或位置。如圖5a所示出的，對視網(wǎng)膜破裂208的指示210可以是圍繞該視網(wǎng)膜破裂208定位的幾何對象(例如，正方形、圓形、多邊形、橢圓形等)。指示210可以疊加在OCT圖像200上和/或以其他方式與其相組合，并且所組合OCT圖像可以輸出到音頻/視覺/觸覺設(shè)備。

如圖5b所示出的，指示210可以基于所檢測到的視網(wǎng)膜破裂208成形。又如圖5b所示出的，指示210可以疊加在眼睛的眼底圖像260(例如，代替二維OCT圖像200)上和/或以其他方式與其相組合，并且所組合眼底圖像可以輸出到音頻/視覺/觸覺設(shè)備。

如圖5c所示出的，可以基于所檢測到的視網(wǎng)膜破裂208來生成偽彩色圖270。該偽彩色圖270可以表示在視網(wǎng)膜的給定位置處存在視網(wǎng)膜特征的可能性。指示210可以是偽彩色圖270的展示了視網(wǎng)膜特征位于該區(qū)域中的高可能性的區(qū)域。該偽彩色圖可以輸出到音頻/視覺/觸覺設(shè)備。

通常，指示210可以包括文字、一個或多個其他形狀或符號和/或其他可視警告。指示210可以相對于視網(wǎng)膜特征不同地定位。指示210可以包括用于向用戶/外科醫(yī)生警告所檢測到的視網(wǎng)膜特征的存在和/或位置的聲頻信號。指示210可以包括向外科醫(yī)生提供觸覺和/或觸知反饋。

圖6提供了眼科成像系統(tǒng)600的框圖。成像系統(tǒng)600可以包括OCT系統(tǒng)620，該OCT系統(tǒng)被配置成用于獲取視網(wǎng)膜的圖像。成像系統(tǒng)600可以包括計算設(shè)備610，該計算設(shè)備被配置成用于：分割該圖像；基于該分割的圖像生成度量；以及基于對所生成的度量的評估來檢測視網(wǎng)膜特征。計算設(shè)備610和OCT系統(tǒng)620可以被配置成用于執(zhí)行與上述特征相類似的特征。成像系統(tǒng)600可以包括音頻/視覺/觸覺設(shè)備630，該音頻/視覺/觸覺設(shè)備與該計算設(shè)備610進(jìn)行通信，并且被配置成用于提供對該檢測到的視網(wǎng)膜特征的音頻、視覺和觸覺指示中的至少一項。該音頻/視覺/觸覺設(shè)備630可以是獨立的設(shè)備和/或作為計算設(shè)備610或OCT系統(tǒng)620的一部分的部件。例如，該音頻/視覺/觸覺設(shè)備630可以是具有集成揚聲器的顯示設(shè)備。

如在本文中所描述的實施例可以提供促進(jìn)通過分析視網(wǎng)膜OCT圖像來對視網(wǎng)膜中的結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行自動檢測的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。本文中所描述的設(shè)備、系統(tǒng)和方法可以與任何成像模式一起使用，在該成像模式下可以識別一個或多個視網(wǎng)膜層的位置、幾何結(jié)構(gòu)和/或輪廓。以上提供的示例僅為示例性的，并非旨在進(jìn)行限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地想到符合所公開的實施例的其他系統(tǒng)，所述其他系統(tǒng)旨在處于本公開的范圍內(nèi)。因此，本申請僅受所附權(quán)利要求書限制。