[发明专利]自动杯盘比测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统，该系统具有自动测量一只眼睛的视盘杯(在此称为视杯)和视盘各自直径的比值的方法和仪器。这就是，眼睛的“杯盘比”(cup-disc-ratio，CDR)。这项检测可用于青光眼的诊断或分析。

背景技术

青光眼是失明的主要原因，其特征是视神经持续损失轴突。根据世界卫生组织关于失明的全球数据库，全球范围内青光眼有510万，占估算失明人数3800万的约13.4％。随着世界人口快速老龄化，青光眼发病率将会上升，导致医疗保健费用增加和经济负担。青光眼是不治之症，因为对视神经轴突的伤害是永久性的，且目前不能康复。然而，早期检测，可将青光眼视神经病变的发展显著减缓甚至停止。因此，大规模筛查对于阻止青光眼损伤进一步发展是至关重要的。然而，没有找到理想的以社区为基础的筛查测试。这样的测试对于诊断和治疗目的都是有益的。青光眼视神经损伤在临床诊断视力丧失之前，所以借助医学影像技术的青光眼视神经损伤早期检测可以帮助眼科医师鉴定、监视和发现治疗病人的新方法，并减缓症状进度。这种检测理想情况下应该不依赖临床医生、快捷、无创，并有很高的专一性(specificity)。

青光眼的典型特点是视神经头特定的反常外观：视盘凹陷，视神经视网膜盘沿损失，典型的被认为是杯盘比(optic disc cup to disc ratio，CDR)增大。图1显示的是10年的时间内视杯的增大和CDR的增加。图1(a)显示的是一个正常眼睛，图1(b)显示的是10年后的同样的眼睛。图1(a)中中心亮区域就是视杯，而清晰可辨的椭圆就是视盘。如图1(b)所示，视杯逐渐扩大，填充了视盘的大部分。CDR被认为是检测病人出现青光眼以及青光眼视神经病变程度的一个重要指标。在目前临床实践中，CDR由眼科医生人工测量，由于观察者自身经验和训练的不同，测量是主观的。对人力的依赖限制了CDR在大规模筛查部署中的使用。

目前对青光眼诊断有三种主要的医学影像方法：视网膜眼底成像(retinal fundus photography)，光学相干层析成像技术(opticalcoherence tomography，OCT)和海德堡视网膜断层扫描(heidelbergretinal tomography，HRT)。

视网膜眼底成像是利用一个眼底照相机来捕捉视网膜眼底的图像，包括视盘，并且是目前观察和诊断眼疾所采用的标准化方法。照相机是基于单眼间接眼底镜检查的理论。

OCT是一种干涉、非侵入性光学层析成像技术。由于其横断面成像能力，OCT能够实现亚微米级分辨率。HRT是为了后段3D图像的获取和分析而设计的共焦点激光扫描系统。HRT能够定量评估眼睛结构形貌和精确的后续形貌变化。然而，OCT和HRT系统具有许多缺点。首先，它们昂贵，且与基于眼底成像的系统相比，需要更多专业经验来操作。OCT对于青光眼诊断的效率被技术上有限的穿透深度和全彩数据的缺少所限制。通过OCT获得的图像质量也依赖操作者的技术，并会因媒介不透明度的存在而降低。由OCT获得的一些参数可能被视盘头附近的结构变形而影响。用于青光眼应用的变形分析软件没有完全开发出来，用来将眼睛和视网膜疾病与青光眼进行比对的年龄、性别、种族特异的规范数据也很少。对于HRT，虽然测试只需要几秒，但是结果对病人的移动非常敏感，包括眼部和头部运动，以及眨眼，这些会干扰激光路径，损害获得图像的质量。

在尝试使用视网膜眼底成像时，研究者将努力集中在视盘的自动分割。然而，对于视杯检测的研究工作就很少，因为视杯与血管和周围组织交织(interweavement)。