CN107661086A - 一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，通过固定在患者/使用者的头部上的组合的移动视觉记录设备和护目镜，在患者/使用者的眼睛前面建立遮蔽视觉室。护目镜上的照明器之后可以被激活以照明眼睛，并且移动视觉记录设备中的摄像机可以在眼睛被照明时从记录患者眼睛运动数据。安装在移动视觉记录设备中的计算机可读介质引导患者在空间中按预定序列的头部定向移动头部，并且收集眼睛运动数据和用来生成头部位置/稳定数据的位置传感器数据。眼睛运动数据和位置传感器数据被自动地上传，并且经由基于网络的浏览器供医师远程查看以便进行诊断。

Description

一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统
技术领域
本发明涉及一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统。更具体地，本发明涉及在患者/使用者眩晕发作时可以根据需求由患者/使用者使用以收集眼睛运动数据的系统和方法，所述眼睛运动数据可以被传输到远程位置并且与眼球震颤描记图(nystagmograph)同时呈现在基于网络的视频播放器中，以供患者的保健医生进行临床评估。
背景技术
眼睛运动数据可以提供非常重要的诊断信息，用于评估可能影响个人的许多不同健康状况。例如，已知的是，眼睛运动数据在诊断上与多种生理状况相关，所述生理状况诸如是良性阵发性位置性眩晕(BPPV)、偏头痛、梅尼埃病、病毒性迷路炎、颅内突起(即肿瘤)以及心脏病病因。作为一个实际问题，通常发生的是，这些状况在所谓的阵发性眩晕期间显现。当然，阵发性眩晕可以在任何位置且在任何时间由各种各样的许多不同刺激而发生。因此，受到眩晕困扰的患者期望具有一种容易可得、方便且易于使用的诊断工具，以帮助识别他的/她的痛苦。然而，此性能需要在阵发性眩晕期间或替代地根据预定的计划来视觉地记录眼睛运动数据的能力。
目前，用于拍摄视频图片的公知设备是被普遍称为智能手机类型的市售移动视觉记录设备。考虑到这一点，本发明已经认识到，这样的设备可以适用于视觉地记录眼睛运动发作(episodes of eye movements)。此外，已经认识到，这样的设备可以被配置有“APP(应用)”(即计算机可读介质)，其将眼睛运动发作以特定格式记录下来，以用于恰当的临床评估和诊断。
发明内容
鉴于上述内容，本发明的一个目的是提供一种使用移动视觉记录设备来收集眼睛运动数据的系统和方法。
本发明的另一目的是提供可以根据需求由患者/使用者使用的系统和方法，以收集眼睛运动数据用于传输到远程位置并且在该远程位置处将视频和眼球震颤描记图二者同时显示在基于网络的浏览器上以进行临床评估。
本发明的另一目的是提供一种相对易于操纵、使用操作简单、比较有成本效益的收集眼睛运动数据的系统和方法。
总的来说，本发明需要一种被形成为与移动视觉记录设备(例如，智能手机)自适应接合的头戴式装置(headset)(即，护目镜)。一旦智能手机被安装在护目镜上，该组合之后就被定位并且被稳定在患者/使用者的头部上。接下来，智能手机被激活，以记录在眩晕发作期间患者的眼睛运动。
如本发明所设想的，可以在任何适当的时间和任何位置(例如，在家中、在工作处或在医务室处)记录眼睛运动数据。所记录的眼睛运动数据之后可以被存储和发送，或用于生成报告，该报告将用作评估患者/使用者的状况的诊断工具。出于本发明的目的，可以使用安装在(即，下载到) 移动视觉记录设备上的预编程的计算机可读介质来准备此报告。
结构上，本发明包括一个基座构件，该基座构件适于被保持并且被稳定在患者/使用者的头部上。一个用于保持移动视觉记录设备的托架形成到该基座构件上。重要的是，该移动视觉记录设备将需要包括摄像机，预编程的计算机可读介质能够安装在该移动视觉记录设备内；该摄像机定义一个摄像机轴线。此外，该基座构件包括一个自适应透镜，该自适应透镜被用来在本发明的操作期间将该移动视觉记录设备的摄像机聚焦到患者/使用者的眼睛上。
通过被定位并且被稳定在患者/使用者的头部上的组合的基座构件和移动视觉记录设备，在该基座构件和患者/使用者的眼睛之间建立遮蔽视觉室 (blackout visionchamber)。安装在该基座构件上的照明器之后被激活。该目的在此是双重的。一方面，当患者的眼睛被定位在该遮蔽视觉室中并且通过该照明器照明时，该移动视觉记录设备的摄像机轴线可以与该眼睛的一个光学轴线对准。另一方面，在建立这些轴线的对准之后并且当该眼睛被照明时，可以通过该移动视觉记录设备记录眼睛运动数据。
具体而言，对于本发明的一个实施方案，该照明器包括一个可见光源，该可见光源被包含作为该移动视觉记录设备的一个部件。它还包括至少一个光纤，用于将来自光源的可见光引导到该基座构件并且引导到该遮蔽视觉室内。对于本发明的此实施方案，来自光源的可见光经由该光纤且在垂直于该眼睛的光学轴线以角度α定向的一个光束路径上被引导到该遮蔽视觉室内。优选地，角度α将在45°和90°之间的范围内，从而提供对该患者的眼睛的侧照明。
对于本发明的另一实施方案，可见光源可以被设置在该基座构件上。在此情况下，该光源将优选地是本领域中公知类型的发光二极管(LED)。用此实施方案，开关被设置在该基座构件上，用于选择性地接通/断开该光源。类似于可见光由该移动视觉记录设备上的源所生成的实施方案，对于此替代实施方案，光也将在垂直于眼睛的光学轴线以角度α定向的一个光束路径上被引导到该遮蔽视觉室内，从而提供对该患者的眼睛的侧照明。
如上文指示的，在本发明的操作中，该移动视觉记录设备记录眼睛运动发作的数据，然后基于此数据准备一个报告。出于本发明的目的，该报告通常将包括眼球震颤描记图(nystagmograph)，所述眼球震颤描记图将眼睛运动记录为水平(x轴)测量和竖直(y轴)测量的组合。在该眼球震颤描记图中，这些测量将对应于眼睛的光学轴线与基准参考的相应偏差。此外，这些偏差被同时测量，并且它们被呈现在与眼睛运动的视频相同的时间线上。该移动视觉记录设备在完成记录会话时立即将包括视频眼睛运动和眼球震颤描记图的数据集上传到基于网络的服务器，在该基于网络的服务器处，这些数据集随时可供患者或患者的医师查看。也如上文指示的，对所得到的眼球震颤描记图的评估可以提供关于患者的健康状况的有价值的信息。
根据本发明，其总体操作由可以被下载到该移动视觉记录设备上的预先编程的计算机可读介质(即“应用”)建立和控制，所述计算机可读介质用于从所述患者接收经照明的眼睛运动数据。更进一步的，所述计算机可读介质，还能够用语言、图形、图像、体感指示按一个预定序列的头部定向引导所述患者移动头部、用于从所述患者接收头部位置/稳定性数据，并且用于处理所述眼睛运动数据或头部位置\稳定性数据，以基于所述眼睛运动数据或头部位置/稳定性数据生成报告。
具体地，该计算机可读介质将包括可执行指令，所述可执行指令包括视觉和语音命令，用于引导该移动视觉记录设备的计算机执行用于收集眼睛运动数据的进程。这些可执行语言指令和图形指令包括：
(1)验证该基座构件在患者的头部上的稳定放置，以在该基座构件和该患者的眼睛之间、在该眼睛前面建立一个遮蔽视觉室，其中该移动视觉记录设备被安装在该基座构件上，其中该移动视觉记录设备的该摄像机限定一个摄像机轴线，并且其中该患者的眼睛具有一个视觉轴线；
(2)激活一个照明器，其中该照明器被安装在该基座构件上，用于将可见光引导到该遮蔽视觉室内并且将可见光引导到该患者的眼睛上，并且其中从该照明器引导该可见光并且沿着垂直于该眼睛的光学轴线的一个光束路径将该可见光引导到该遮蔽视觉室内，从而在眼睛运动期间照明该眼睛；
(3)确定该移动视觉记录设备的该摄像机轴线经由安装在该基座构件上的一个自适应透镜何时与该眼睛的光学轴线对准，以将该移动视觉记录设备聚焦到该患者的该眼睛上；
(4)按一个预定序列的头部定向引导所述患者移动头部；
(5)当每个恰当的头部定向被恰当地建立时，启动一个引导信号，以在每个头部位置中在一个预定的时间周期内接收经照明的眼睛运动数据；
(6)引导该患者在每个预定头部位置中保持他们头部不动并且保持他们的眼睛打开；
(7)从该患者记录经照明的眼睛运动数据或头部位置/稳定性数据；以及
(8)基于所记录的眼睛运动数据或头部位置/稳定性数据准备一个报告。
所述报告中所记录的眼睛运动数据在视频和眼球震颤描记图被同时显示在基于网络的浏览器上以进行远程临床评估时被显示。
本发明具体而非排他地可用于使用移动视觉记录设备(诸如，市售的智能手机)收集眼睛运动数据的系统和方法。
附图说明
从附图并且结合随附的描述，将最佳地理解本发明的新颖特征以及本发明的结构本身和本发明的操作本身，在附图中类似的附图标记指代类似的部分，其中：
图1是本发明的系统部件的分解立体视图，其中以部件与患者/使用者的头部的操作性关系示出部件；
图2是如在图1中看到的本发明的视图，其中系统部件被组合并且被操作性地稳定在患者/使用者的头部上；
图3A是本发明使用安装在移动视觉记录设备中的照明器的一个实施方案的功能方面的示意性表示；
图3B是本发明使用安装在系统的基座构件上的照明器的一个替代实施方案的功能方面的示意性表示；
图4是如沿着图2中的线4-4看到的本发明的系统的横截面视图；以及
图5是如沿着图2中的线5-5看到的本发明的系统的横截面视图。
图中：
10系统 50光源(a,b)
12基座构件 52连接器(a,b)
14移动视觉记录设备 54眼球震颤描记图
16患者/使用者 54b图形头部稳定性数据
18托架 56x-测量
20自适应透镜 56bx-测量头部稳定性
22带 58y-测量
23位置传感器 58by-测量头部稳定性
24远程端 60无线
26计算机
28摄像机
30照明器
32光纤(a,b)
34眼睛
36光束路径
38光学轴线
40摄像机透镜
42摄像机轴线
44遮蔽视觉室
46照明器
48通/断开关
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
首先参考图1，以分解立体视图示出根据本发明的系统，且该系统总体上被指定为10。如图所示，系统10包括基座构件12和移动视觉记录设备 14(在下文中有时简称为“设备14”)。参考图1和图2二者，将理解，系统10意在被定位在患者/使用者16(在下文中有时简称为“患者16”)的头部上。此外，在图1中，将看到，基座构件12被形成有托架18，且将看到，基座构件12包括自适应透镜20。在组合情况下，托架18被设置成将设备 14保持在基座构件12上，从而具有作为一对护目镜的组合功能。如图2 中所示，设备14和基座构件12(即，护目镜)的组合通过带22而被保持且被稳定在患者16的头部上。图1和图2二者都示出的是，位置传感器23 也被安装在基座构件12上，以提供在任何时间点确定患者16的头部的三维空间定向的信息。
参考图2，设想的是，本发明的系统10的设备14可以与远程端24以无线通信方式操作性地连接。出于本发明的目的，远程端24可以是患者16 期望与之通信的数据库、临床位置、医疗设施、个人或某个其他实体(全都未示出)。附加地或替代地，连同到远程端24的传输，设备14可以维护在系统10的操作期间获得的任何信息数据的内部文件。
现在参考图3A，将理解，设备14基本上包括计算机26和摄像机28。仍然参考图3A，还将理解，移动视觉记录设备14将包含照明器30，该照明器30包括可见光源。对于本发明的一个优选实施方案，来自照明器30 的可见光将通过一对光纤32a和32b传输。在此组合中，来自照明器30的可见光经由光纤32a和32b被引导朝向患者16的眼睛34。具体而言，此传输被实现，以沿着相对于眼睛34的光学轴线38以角度α定向的光束路径 36引导可见光。对于本发明，角度α优选地在从45°至90°的范围内。因此，眼睛34被提供侧照明。
图4示出当设备14和基座构件12被操作性地定位在患者16的头部上、在眼睛34前面时与基座构件12组合的设备14。此外，在图4中将看到，设备14的摄像机28包括限定摄像机轴线42的摄像机透镜40。此外，图4 示出的是，基座构件12的自适应透镜20被定位在摄像机透镜40和患者16 的眼睛34之间。重要地，当基座构件12(即，护目镜)和设备14的组合被定位在患者16的头部上时，实现了两个功能要求。一个功能要求是，在眼睛34前面创建了遮蔽视觉室44。另一功能要求是，设备14的摄像机28 的景深被缩短到距离d。具体地说，这样做是为了适应摄像机透镜40和眼睛34之间的距离减小。优选地，距离d将会在1.5cm和3cm之间的范围内。
在图3B中示出本发明的系统10的一个替代实施方案。对于此替代实施方案，将理解，照明器46可以被安装在基座构件12上，而不是安装在移动视觉记录设备14上。对于该替代实施方案的此组合，照明器46由通/ 断开关48激活，该通/断开关48经由相应的连接器52a和52b连接到两个不同的光源50a和50b。出于本发明的目的，光源50a和50b优选地是本领域中公知类型的发光二极管(LED)。类似于图3A中所示的系统10的实施方案，图3B示出的是，光源50a和50b沿着相对于眼睛34的光学轴线38 以角度α定向的光束路径36引导可见光。
在系统10的操作之前，首先必需建立并且验证设备14在患者16的头部上的恰当稳定位置。如本发明所预期的，这将在眼睛34的光学轴线38 与摄像机28的摄像机轴线42对准并且大体上共线时发生。这全都可以在遮蔽视觉室44已建立之后并且在照明器30/46已被激活之后监视摄像机28 时完成。如本发明所预期的，系统10的操作会生成将用作临床人员的诊断工具的报告。根据本发明，这是在眼睛34被侧照明时(如图5中所示)完成的。
更详细地，本发明的操作为患者16提供了在无需帮助的情况下的自操作能力。为此，基座构件12(即，护目镜)和移动视觉记录设备14的组合被定位在患者的头部上，如上文所描述的。移动视觉记录设备14之后被激活，并且照明器30/46被接通。移动视觉记录设备14之后将用语言指示患者16将他的/她的头部按一个预定序列的头部位置(定向)移动。
这些位置是：
身体仰卧且头部向右转动30°；
身体坐着且头部中立(head neutral)；
身体仰卧且头部向左转动30°；以及
身体坐着且头部中立。
移动视觉记录设备14还可以用语言指示患者16将他的/她的头部按另一预定序列的头部位置(定向)移动。
这些位置是：
身体仰卧且头部抬离地面水平轴线30°且头部置中；
身体仰卧且头部抬离地面水平轴线30°且头部向右偏转30°；
身体仰卧且头部抬离地面水平轴线30°且头部向左偏转30°。
根据本发明的操作，通过来自位置传感器23的信号来验证预定序列中的每个头部位置(定向)。具体地，此验证包括指示患者16的头部是否被恰当地定位(定向)以及恰当的头部位置(定向)是否已被稳定达到记录眼睛运动所需的十到十五秒的持续时间的信号。当验证完成时，将用语言指示患者16移动他的/她的身体和头部到下一个相继的头部位置(定向)。一旦移动视觉记录设备14已经记录了眼睛运动数据的序列，就可以经由无线链路60将数据传输到远程端24，在远程端24处患者或患者的医师可以在日后查看该数据。
在每个头部定向处，在眼睛运动发作期间，同时取得x测量和y测量二者。如图3A和图3B中所示，这些测量的结果是眼球震颤描记图54，其呈现为x测量56，在相同的时间参考上呈现了眼睛34的y测量58。此外，在每个头部定向处，在眼睛运动发作期间，同时收集表示头部稳定性的x 测量和y测量二者。如图3A和3B中所示，这些测量的结果是54b，其在相同的时间参考上呈现了x测量56b以及患者/使用者头部16的y测量 58b。虽然本文详细示出并且公开的特定的用于收集眼睛运动和头部稳定性数据的远程系统和方法完全能够达到所述目的并且提供之前本文陈述的优点，但应理解，其仅例示了本发明的目前优选的实施方案，并非意在限制于本文中不同于随附权利要求中描述的内容所示出的构造或设计的细节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：所述移动视觉记录设备包括一个摄像机，所述摄像机限定一个摄像机轴线，所述系统包括：
一个基座构件，适于被保持并且被稳定在患者的头部上，以在所述基座构件和所述患者的眼睛之间建立一个遮蔽视觉室；
一个托架，被形成在所述基座构件上，用于将所述移动视觉记录设备保持在所述基座构件上；
一个自适应透镜，被安装在所述基座构件上，用于将所述移动视觉记录设备聚焦到所述患者的所述眼睛上；
一个照明器，用于将可见光引导到所述遮蔽视觉室内并且沿着垂直于所述眼睛的光学轴线的一个光束路径将可见光引导到所述患者的眼睛上，以在眼睛运动期间照明所述眼睛；以及
一个预编程的计算机可读介质，被安装在所述移动视觉记录设备中，用于从所述患者接收经照明的眼睛运动数据。
2.根据权利要求1所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：所述计算机可读介质，用于按一个预定序列的头部定向引导所述患者移动头部、用于从所述患者接收头部位置/稳定性数据，并且用于处理所述眼睛运动、头部位置或头部稳定性数据，以基于所述眼睛运动数据或头部位置/稳定性数据生成报告。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：还包括一个位置传感器，所述位置传感器被安装在所述基座构件上，用于在所述预定序列的头部定向期间向所述计算机可读介质提供头部定向和头部稳定性数据。
4.根据权利要求3所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：还包括一个音频装置，所述音频装置被安装在所述移动视觉记录设备上，其中所述音频装置响应于来自所述计算机可读介质的头部定向数据，用于在所述预定序列的头部定向期间用引导所述患者进入正确的头部定向中，并且用于验证所述正确的头部定向的恰当呈现。
5.根据权利要求1或2所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中所述照明器包括：
一个光源，被安装在所述基座构件上；以及
一个通/断开关，被安装在所述基座构件上，用于激活所述光源。
6.根据权利要求1或2所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中所述照明器包括：
一个光源，被安装在所述移动视觉记录设备上，用于生成可见光；以及
至少一个光纤，将所述光源与所述遮蔽视觉室相互连接，以提供对所述眼睛的侧照明。
7.根据权利要求1或2所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中当所述移动视觉记录设备与所述基座构件接合并且所述基座构件被保持在所述患者的头部上时，所述移动视觉记录设备的所述摄像机轴线经由所述自适应透镜与所述眼睛的光学轴线对准，其中所述自适应透镜为所述移动视觉记录设备建立景深d，其中d在1.5cm和3cm之间的范围内。
8.根据权利要求6所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中所述光束路径和所述眼睛的光学轴线之间的角度α在45°和90°之间的范围内。
9.根据权利要求8所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中所述报告包括眼球震颤描记图和头部位置/稳定性数据的图形表示。
10.根据权利要求8所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中所述系统是基于网络的，并且所述报告经由基于网络的浏览器和视频播放器从所述移动视觉记录设备传输到临床专家。
11.根据权利要求1或2所述的一种使用移动视觉记录设备收集眼睛运动数据的系统，其特征在于：其中所述移动记录设备是智能手机，并且所述基座构件是具有头带的一副护目镜。
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