CN101742958B - 评价视野的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于评价视野的方法，其中，示出了FDF刺激，并从具有至少一个要检查的眼睛的人员采集FDF刺激。任务在于建议一种新的方法和一种装置，以便有效评价人员的视野，和/或以便尤其是识别可能导致视野限制的疾病过程的早期征兆。为此建议，为了有效确定视觉功能，通过使用计算机控制的系统来执行FDF刺激的示出，并且通过使用图像生成单元来生成各自的FDF刺激。

Description

评价视野的装置

技术领域

本发明涉及一种根据用于评价视野的方法。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。 

背景技术

例如从WO 01/60241A1中公开了一种用于检查眼睛的方法和装置，其中，与计算机辅助的图像分析处理相结合，采用了一种构成为摄像机的图像采集单元和照明单元。照明单元含有一个例如像激光器的光源，以及一个偏转单元或扫描单元，借助该偏转单元或扫描单元在平面内将光源的光束二维地偏转，并且至少扫描眼睛的部分区域，例如视网膜的表面。借助图像采集单元采集所反射的光束，并且借助计算机尤其是通过光学相干断层X射线摄影术(OCT技术)实现所采集数据的分析处理，用于借助图像生成设备来示出面图像。为了成像光学设备的自动调焦，装置或检眼镜包含了带有照明光学设备的电动机控制的闭式调节回路。为了达到要成像眼睛的或该眼睛的区域的良好的对比度和良好的照明，还可以调节照明单元的亮度。 

还公开了一种用于视野检查的方法，该方法基于刺激的示出，并且在文献“Ramachandran V.S.，Rogers-Ramachandran D.所著“Phantom Contours：A New Class of Visual Patterns that Selectively Activates the Magnocellular Pathway in Man.(幻影轮廓：选择性激活人体中磁细胞路径的一种新类别的视觉模式)，精神神经学学会报告，29，391(1991)”中说明了该方法。该方法或刺激的示出是作为“闪烁定义的形式(flicker defined form)”公知的，并在以下称作为FDF。 

发明内容

本发明所基于的任务在于建议一种新的方法和一种装置，以便有效评价人员的视野，和/或以便尤其是识别可能导致视野限制的疾病过程的早期征兆。还应该如下来构成和/或优化该方法以及装置，使得将视野检查的结果与眼睛的视神经头的结构性评价的结果相结合，以便 提高诊断的效率，尤其是对于例如既导致视野功能性变化、又导致视神经头的结构性变化的青光眼疾病。本发明所基于的任务还在于如下来改进该方法和装置，使得可以以简单的方式执行视野的检查和/或评价，和/或优化决策安全性。还应实现快速和可靠的检验和/或评价，其中，应避免主观的评价。 

本发明通过用于评价视野的方法以及用于实施该方法的装置来实现该任务。 

在所述用于评价视野的方法中，用多个点来示出一些FDF刺激，所述多个点被分类为覆盖显示单元最大部分的背景点和位于显示单元的圆形区域中的目标点，其中，这些点的强度值以预先给定的固定频率来回移动，所述背景点与目标点处于逆相中，并且从具有至少一个要检查的眼睛的人员采集这些背景点和目标点，其特征在于，所述方法包括按照以下方式将视野检查结果与眼睛区域的结构和/或结构性变化的采集和评价结果进行结合：将所述视野的至少两个区域对应地分配给被检查的眼睛区域的区段并且一致性地编码以进行显示，按照预先给定的界限将所述视野区域和相应的眼睛区域的区段划分到两个或者更多的范畴中，并且将这些结果以视野结果的图片或者是被检查眼睛区域的图像来进行显示。 

所述装置具有计算机系统和用于示出FDF刺激的、由该装置可操纵的图像生成单元。 

通过使用用于示出FDF刺激的用于有效确定视觉功能的受计算机控制的系统，本发明方法和装置实现了完整的和尤其是自动的评价。本发明公开了一种新方法和一种新装置，并且实现了尤其是人员视野的有效评价，以便尤其是识别可能导致视野限制的疾病过程的早期征兆。根据本发明，将视野检查的结果与尤其是视神经头的结构性评价的结果相结合，由此提高了既导致视野功能性变化、又导致视神经头结构性变化的、例如像青光眼的疾病的诊断效率。 

根据本发明将用于眼睛检查的方法，或为此所构成的设备或系统，例如视野计、共焦的激光扫描系统、OCT干涉仪或激光检眼镜(SLO)与FDF方法或FDF设备相组合。通过根据本发明组合和/或集成为统一的方法和/或统一的装置，基于同时或同步的采集，以异常简单的方式同样实现了例如眼睛的功能的和/或结构性的变化的示出 和/或检查和/或评价。FDF刺激由图像生成单元例如监视器或阴极射线管(CRT)、平面显示屏、投影设备或类似物，也就是尤其是用相同的共同的图像生成单元来组成，和/或使用所述图像生成单元，和/或用所述图像生成单元来实现。通过本发明方法的和/或借助本发明装置的FDF检查的应用，以可靠的方式实现了FDF视野计的使用，以便在青光眼、视神经和/或视网膜疾病和病态以及糖尿病的眼病、神经科疾病和病态方面执行眼睛的检查。根据本发明还可以根据本发明方法和/或用本发明装置来检查具有弱视力的患者、具有特殊需求的患者、和有可能具有学习障碍的患者。 

在本发明的一种特别的扩展方案中，采用和/或使用了一种方法和/或一种装置用于确定赝像(Artefakt)和/或刺激的开始，用于赝像修正或采集，和/或用于刺激开始-赝像修正。FDF刺激由在其上在固定背景上显示许多圆形对象或点的图像生成单元(CRT显示、LCD显示、投影仪或类似物)所组成，和/或使用了所述图像生成单元。以优选的方式、和/或至少近似地在很大程度上和/或完全地用这些点来充填图像生成单元的可描绘的面。将所述的点分类到两个范畴中，也就是背景和目标。背景点优选覆盖可见显示的最大部分。为了示出刺激，确定显示单元和/或图像生成单元的圆形的区域，并将位于和/或逗留在该刺激区域之内的点划分和/或分类为目标点。 

在以下仅还称作为FDF刺激的FDF刺激(Stimulus)的示出期间，这些点在固定的频率下在两个亮度或强度值之间移动。第一梯级是在背景发光强度以上的、固定规定的发光强度值。并且第二亮度是在背景发光强度之下的同一发光强度值。不过重要地要说明的是，背景点与目标点在刺激示出期间处于逆相。例如当目标点比背景发光强度亮时，背景点比背景发光强度暗，以及反过来。 

本发明方法和/或装置的另一种特别的扩展方案，通过使用实时定位监控来实现受检查人员的疲劳的评价。在实施FDF检查期间，在相对于仪器光轴的不同的位置上示出目标。为了辅助到该点上的凝视目光或定位，而提供了一个较小的黑点(定位目标)。为了不同目标偏心度的坐标是正确的，还提供了一种装置，以便在目标被示出的时间区间期间，确认定位的正确性。 

通过例如小型CCD摄像机的图像采集单元提供该确认，该图像 采集单元要么直接地、要么经过布置在人员和显示器之间的光轴中的分光器来观察人员的受检查的眼睛。由采用算法的计算机来处理图像，以便确定人员的凝视目光的点，和/或采集正确的定位。这通过识别眼睛例如瞳孔的特征性结构、和通过持续追踪在FDF检查期间该结构的位置来实现。 

通过用计算机分析图像生成单元或CCD摄像机的图像来实施追踪。如果计算机确定和/或借助该计算机查明了，人员在目标示出期间未曾定位，则丢弃这种采集和/或示出的结果。 

此外，可以从定位的损失率中导出关于人员疲劳程度的信息。可以使用这些信息，以便评价检查结果的质量，或以便指明人员需要检查间歇。 

在该方法和/或装置的一种其它特别的扩展方案中，通过使用持续的反应时间监控来实现患者可靠性的评价。根据本发明所开发和/或建议的方法，和/或用于执行该方法所采用的装置，实现了持续监控患者对于FDF刺激的示出的反应时间。 

反应时间作为尤其是以毫秒计的、在触发目标示出和由患者按动响应键之间的时间来测量。针对在检查期间的每一个目标示出来监控这一点，并且与信任极限一起计算随同的平均值。落在第95％之外的任何响应，要么被评价为错误的阳性响应(＜)，要么评价为不可靠的响应(＞)。 

这些数据的一种特别的应用在于，规定各个反应时间特征和反应时间特性的与患者有关的信任极限，以便确定响应是否是错误的阳性响应的概率。又可以使用该信息，以便规定可靠性参数。 

在一种其它的扩展方案中，根据本方法和/或用本装置实现边缘场检查。通过添加布置在身体上和/或光学上尤其是布置在水平边缘场中的光源、尤其是LED，得出了独特的和/或特别的能力，以便尤其是对于驾驶适合性考试或对于可能的特别的神经科领域进行测量和/或评价。 

在方法和/或装置的一种特别的改进方案和/或扩展方案中，将这些方法和/或装置构成用于控制提高的亮度分辨率。标准图形卡技术对于红色、绿色和蓝色的色彩信道中的每一种提供了2⁸或265个梯级的亮度。已开发一种技术，在其中黑白显像屏(CRT，LCD或投影仪) 使用了色彩信道中的两个，以便提供具有直至2¹⁶或65536个亮度梯级的亮度梯级。 

本方法和/或装置优选使用了尤其是具有每个信道8比特亮度控制的、RGB信号的绿色和红色的信道，使得从中产生的控制是具有16比特强度调节或亮度调节的黑白信道。将绿色信道使用为具有最高位值的8比特。绿色信道的一个梯级因此负责最高值的1/256的亮度增量。将红色信道使用为具有最低位值的8比特。红色信道的一个梯级因此负责最高值的1/65536的亮度增量。将合成的两个信号与合成的强度控制函数或亮度控制函数相加： 

亮度＝最大亮度·[G/256+R/65536] 

式中，G是其值达到从0至255的绿色的信号梯级，和R是其值达到从0至255的红色的信号梯级。 

尽管该技术负责65536个亮度梯级的理论最大值，在实践中可以达到的控制梯级的数量是显著较少的。在任何时候，在组合的亮度控制信号的信号梯级中的变化少于在系统中总是存在的噪声。 

该技术的优点是，当引入时，可以构成进行控制的软件，以便提供达到从2⁸至2¹⁶的任何数量的亮度控制梯级。 

这以在绿色的色彩信道中布置具有必需亮度值的最高位值的8比特的方式来达到。必需亮度值的其余的比特布置在具有红色信道的最高位值的比特中。 

红色＝(亮度₁₆^0000000011111111B)x11111111B 

在一种其它的扩展方案中采用一种自适应的梯级形式的阈值算法(adaptiver 

Schwellenwertalgorithmus，ASTA)，该阈值算法是一种采用了若干特别技术的阈值估算算法。 

·每一个目标位置可以分配给梯级形式的不同的策略。 

·将快速的过程分配给每一个在刺激位置的由年龄决定的正常值的第95百分位之内经过了单个阈值超越的位置。每一个心理物理学 的梯级形式的阈值估算算法的初始值由其相邻者来设置，并且从全部经历了一种完整的梯级形式(4-2-2)过程的、四个起始的设置点来产生。所有这些第二级别(zweitrangigen)的点的初始值在相邻阈值之下预定数量的分贝。使用了2-2梯级形式，但是当在上升方向和在第95的信任区间之内观察到第一次阈值超越时，阈值估算则结束。 

·形成了由年龄决定的正常的数据，其方式是对于每一个刺激地点使用非线性的方法。同样规定非线性的信任极限。这提供了阈值估算模式的和数据分析的提高的准确性。 

·通过对于快速过程所允许的信任区间的适配，可以改变算法的速度和准确性。例如当使用了快速过程准则的较大信任极限时，速度则提高，而准确性下降。 

·有两种类型的检查：i.第一ASTA(iASTA)，使用其以便规定原始数据。ii.ASTA，该ASTA使用先前的字段(Feld)的信息(iASTA或ASTA，一个单个的字段或多个初始字段的平均值)，以便有效推进梯级形式算法。iASTA使用完整的阈值确定策略。ASTA于是使用预定的原始数据，以便设置每个刺激位置的初始值，并在此情况下降低检查时间。 

还优选使用和/或应用跳变极限策略(Sprunggrenzenstrategie)。鉴于当生成FDF刺激时的随机的点背景的类型，重要的是限制在相继的示图之间的对比度变化。尤其是对于每一个对比度梯级预先给定了基于经验值的界限，并且采用了用于将这些最大允许的梯级接纳到阈值估算算法(优选ASTA)中的方法。按经验来确定这些界限，并且在偏心度和缺陷深度方面和/或根据偏心度和缺陷深度来改变这些界限。例如以4dB预先给定了或预先给定24dB的刺激对比度的界限，该对比度在3度的偏心度情况下被示出。 

在一种另外的特别的扩展方案中，通过自动的控制修正来实现尤其是CRT磷的老化补偿。FDF仪器或FDF单元要求所示出刺激的亮度保持正确调谐。不过如果使用了CRT，对于确定的控制调节，磷的发光强度则随着时间下降。LCD单元的发光强度或投影仪或一般地图像生成单元的亮度，可以以类似的方式随着时间变化。 

FDF单元包含一种电路技术，该电路技术提供用于测量由图像生成单元例如CRT或LCD单元或投影仪所生成光线的亮度的装置。FDF 单元周期性测量由图像生成单元所生成光线的、在其整个控制区域上的亮度。通过监控图像生成单元的发光强度和由微处理机控制控制值，来自动修正该方法。 

电路技术含有一对扫描图像生成单元例如CRT或LCD或投影仪的光线的光电二极管。每个光电二极管的信号控制通向电压变换器的电流，然后控制具有可编程的放大率的放大器。使用可编程的放大，以便补偿光电二极管的各个灵敏度。于是用ADC来扫描所处理的信号。在建立的时刻生成一种表格，以便提供在ADC计数值和cd/m²之间的关联。电路技术主要提供具有被装入的测光计的仪器。 

光电二极管本身的老化，很显然随着时间可以引起光电二极管的测量显示的变化。为了排除这点，如上所述采用一对光电二极管。只有当两个光电二极管产生类似的测量显示时，才采纳该发光强度的测量。否则通知操作者，该装置需要检验或保养。 

在本发明的一种特别的扩展方案中，规定了一种用于确定在视野中的视神经头正确位置的方法和该方法的使用。为了可以准确确定视野的相应于视神经头的确定区段的区域或反过来，重要的是，准确知道视神经头到视网膜中央凹的相对位置。在例如用视网膜断层X射线摄影仪的检验中，患者定位一个具有相对于仪器光轴的固定并且已知的位置的定位目标。所有获得的图像围绕着仪器的光轴对中地(mittig)布置。在所获得图像之内的视神经头的中心位置，因此允许准确确定视神经头到视网膜中央凹的相对位置。 

用该知识可能的是， 

·为了要么在视野检查期间示出在正确位置上的刺激，使得视野的确定的区域准确地相应于视神经头的确定区段， 

·或为了在视野检查之后描绘视野检查结果，使得维持了视野的确定区域向视神经头确定区段的正确的对应。 

在本发明装置中，除了将FDF单元组合和/或集成到用其检查和/或采集和/或评价眼睛结构的装置或设备中之外，还将上述的方法措施或功能方式单个或若干个地或也全部地来组合，并且借助不管作为硬件还是作为软件的计算机来实现。本发明还包括根据本发明所建议的和/或构成的装置的使用。 

附图说明

在附图中示出了和在以下说明了本发明的、也就是不仅方法的而且装置的、特别的扩展方案和改进方案。其中， 

图1为用于确定赝像的图像生成单元的背景点和目标点的图， 

图2为视神经头和视野的示图， 

图3按照结构分类的视神经头的图像， 

图4为视野结果的示图， 

图5为视野结果的其它的示图。 

具体实施方式

借助附图1阐述赝像的确定或用于修正或采集赝像的刺激开始。FDF刺激使用了图像生成单元，在该图像生成单元上在坚固背景上显示许多小圆形对象或点。优选至少近似完全地用这种点来充填图像生成单元的可描绘和/或可使用的面积。将这些点分类为两个范畴，即背景点和目标点。背景点优选覆盖可见显示单元的最大部分。将显示单元的一个圆形区域规定用于刺激的成像，并将位于刺激的区域之内的那些点分类作为目标点。在示出FDF刺激期间，这些点以预先给定的固定频率在两个亮度值或强度值之间来回移动。在此情况下，第一梯级或第一水平是背景亮度或背景发光强度之上的规定的亮度值或发光强度值。第二亮度或强度具有在背景发光强度之下的发光强度或亮度的同一值。在这方面要说明：背景点和目标点在刺激的示出期间处于逆相中。如果例如目标点亮于背景发光强度，背景点则暗于背景发光强度，以及反过来。如果现在背景点和目标点在同相中，显示单元或图像生成单元显出均匀地闪烁。如果相反地背景点与目标点处于逆相中，则出现一个围绕视野计和/或目标点区域的外部区域的类似阴影的环。 

如果示出了FDF刺激，则在赝像中引起了刺激点从与背景点同相位的状态向180°相移状态的突然变换，其中，刺激暂时显得比周围的点场亮。赝像的基础具有心理物理学的特性，并且不基于反常的或异常的亮度梯级。同样的赝像同样出现在刺激移动的情况下。 

使用用于修正该赝像的方法或技术，包括目标点反转的、从与背景点同相位状态到相移状态的逐渐的或分级的过渡。随着目标点与背 景点的同相位状态反转的开始，以多步地减小目标点反转的幅度，直至幅度达到零值。当尖峰强度处于与背景点逆相中时，目标点的幅度则上升。 

在附图1的图表中示出了该曲线。第一波形1.1以围绕平均发光强度或平均亮度对称的方式方法示出了背景点在白色和黑色发光强度之间的、或在白色和黑色亮度值之间的循环。以下的四个波形1.2至1.4展示了目标点的亮度或目标点发光强度相对于背景点发光强度或亮度从同相位至180°相移的曲线。 

借助附图2详细阐述本发明的一种特别的扩展方案，即结构功能分析。后面的眼睛部分的多种疾病例如青光眼既导致视野中的变化(功能性变化)，也导致在视神经头结构中的变化(结构性变化)。为了判断这种疾病或识别这种疾病的进展，重要的是评价功能、也评价结构。 

FDF单元例如FDF视野计与检查和/或采集和/或评价眼睛结构、尤其是视神经头结构的设备或装置的根据本发明的组合，例如视网膜断层X射线摄影仪，实现了结构和功能的独特的联合分析。这基于确定的区段尤其是视神经头至视野的确定区域的已知分配。 

附图2右方展示了划分为六个不同区段1至6的视神经头，左方展示了划分为六个不同区域11至16的视野。区段1相应于区域11，区段2相应于区域12等等。互相对应的视神经头区段和视野区域具有相同的尤其是色彩的编码。因此例如红色编码了区段1和同样编码了区域11，绿色还编码了区段2和也编码了区域12，并且其它的互相对应的区段和区域还分别用一致的色彩编码来编码。如在附图2的黑白示图中那样，也可以用一致的图形模式来编码视头神经的区段和各自对应的视野示图的区域。还可以按照各自的要求预先给定区段和区域的数量。 

将视神经头的每一个区段和视野的每一个区域，划分到两个或多个范畴的一个中。例如一个三范畴的组可以是在“在正常界限之内”，“在界限上”和“在正常界限之外”。为了给检查者尤其是医生，有效示出这些结果，采用了下述的方法。 

借助附图3阐述第一方法，在该第一方法中示出了视神经头20的图像，并且划分为两个或多个区段，这里是8个区段。叠加了划分 为同样区段的两个环21，22。内环21通过颜色代码显示了视神经头的每一个区段的结构分类的结果，例如绿色G代表“在正常界限之内”，黄色Y代表“在界限上”，红色R代表“在正常界限之外”。外环以同样的颜色代码显示了视野的相应于视神经头的区段的区域的分类结果。 

借助附图4阐述第二方法，其中，通过显示具有每个刺激位置的视野结果的图像来示出视野结果。将整个视野划分为两个或多个相应于视神经头的某些区段的区域。如上所述，按照相应于该区域的视神经头结构的分类结果，来用色彩编码每个视野区域的背景。 

此外，在第三方法中还可以在正常的由年龄决定的神经节细胞密度方面，将由结构评价和视野评价所提供的两个测量进行组合。这可以以如已知的TSNIT记录那样的类似方式，通过视神经头区段的时针位置来描绘，以神经节细胞密度作为纵坐标，并且对于每个区段，结构和功能的两个测量记录在横坐标上。 

最终在根据附图5的第四方法中，将视野结果叠加到视神经头的图像中，使得每一个视神经头区段根据在其视野的相应区域中的视野结果进行色彩编码。 

对于视神经头的区域讨论了借助附图所阐述的特点和改进方案。在本发明的范围内，同样可以对于例如黑点的眼睛的其它区域或对于视网膜的其它区域，如在上面所讨论的那样，类似地规定这些特点和改进方案。 

Claims (10)

1.用于评价视野的装置，包括：

计算机系统，

由该计算机系统可操纵的图像生成单元，用于用多个点来示出FDF刺激，所述FDF刺激为闪烁定义的形式的刺激，所述多个点被分类为覆盖显示单元最大部分的背景点和位于显示单元的圆形区域中的目标点，其中，这些点的强度值以预先给定的固定频率来回移动，所述背景点与目标点处于逆相中，

用于采集眼睛的结构和/或结构性变化的光源和扫描设备，该光源和扫描设备与所述计算机系统以及图像生成单元电连接，并且采集至少一个要检查的人眼，其特征在于，所述图像生成单元被构造使得：

将所述视野的至少两个区域对应地分配给被检查的眼睛区域的区段(1-6)并且一致性地编码以进行显示，

按照预先给定的界限将所述视野区域(11-16)和相应的眼睛区域的区段(1-6)划分到两个或者更多的范畴中，并且

将这些结果以视野结果的图片或者是被检查眼睛区域的图像来进行显示。

2.按照权利要求1的装置，其特征在于，所述装置被构造成修正所示出的FDF刺激的赝像，其中，执行目标点反转的、从同相位状态到相对背景点相移状态的逐渐的过渡。

3.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述装置被构造成为了评价人员的疲劳而执行实时定位监控，其中，在实施FDF检查期间，提供在相对于仪器光轴的或图像生成单元的不同位置上的目标，用于眼睛的定位，其中应在预先给定的时间区间中确认定位的正确性。

4.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述装置被构造成通过使用持续的反应时间监控来进行人员的可靠性的评价，其中，将在触发目标示出和操作响应键之间的预先给定的时间作为反应时间加以监控。

5.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述装置被构造成借助在身体上和/或光学上布置在水平的边缘场中的光源进行边缘场检查，和/或通过使用标准图形卡技术来控制提高的亮度分辨率，其中，将两个用于提供预先给定数量的亮度梯级的色彩信道使用于图像生成单元。

6.按照权利要求5的装置，其特征在于，所述图像生成单元是黑白显像屏。

7.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述装置将自适应梯级形式的阈值算法用于每一个目标位置的分配。

8.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述装置被构造成在各个背景点方面限制在彼此相继的示图之间的对比度变化。

9.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述装置执行结构功能分析，其中，一方面评价眼睛的结构或该结构的一部分，另一方面进行结构的预先给定区段向视野的预先给定的区域的分配。

10.按照权利要求9的装置，其特征在于，所述眼睛的结构是视神经头结构。

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