CN111345776A - 眼底图像捕获 - Google Patents

Abstract

示例设备配置为捕获眼睛的图像。该设备包括配置为捕获眼睛的图像的相机。该设备还包括：第一基座，配置为沿第一轴移动来定位相机以捕获眼睛的图像；第二基座，配置为沿第二轴移动来定位相机以捕获眼睛的图像；以及第三基座，配置为沿第三轴移动来定位相机以捕获眼睛的图像。

Description

眼底图像捕获

相关申请

本专利申请与2016年2月26日提交的美国专利申请No.15/054,558有关，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

糖尿病性视网膜病和其他相似的疾病状态可以通过研究视网膜的图像来诊断。视网膜图像可由临床医生人工检查。但是，人工检查是劳动密集型过程，并且可能会出错。

例如，患有1型或2型糖尿病的人会因患有糖尿病而患上眼疾。最常见的一种糖尿病眼病是糖尿病性视网膜病，糖尿病性视网膜病是对眼睛后部的称为视网膜的感光组织的血管的损害。受过培训的医疗专业人员在眼科检查期间使用相机进行糖尿病性视网膜病变筛查。相机可以产生眼睛后部的图像，受过培训的医疗专业人员使用这些图像来诊断和治疗糖尿病性视网膜病。

发明内容

在一方面，示例设备配置为捕获眼睛的图像。该设备包括配置为捕获眼睛图像的相机。该设备还包括：第一基座，配置为沿着第一轴移动来定位相机以捕获眼睛的图像；第二基座，配置为沿着第二轴移动来定位相机以捕获眼睛的图像；以及第三基座，配置为沿着第三轴移动来定位相机以捕获眼睛的图像。

附图说明

形成本申请的一部分的以下附图说明了所描述的技术，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是用于捕获患者的眼底的图像的示例系统的实施例。

图2是图1的示例眼底成像系统的实施例。

图3是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图4是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图5是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图6是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图7是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图8是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图9是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图10是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图11是图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图12是定位在患者头部的图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图13是移除了一部分壳体的图2的示例眼底成像系统的另一视图。

图14是图2的眼底成像系统的示例光学透镜模块的实施例。

图15示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图16示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图17示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图18示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图19示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图20示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图21示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图22示出图14的光学透镜模块的示例组件。

图23示出描绘图2的眼底成像系统的进入成像位置的进程的一系列图像。图24是使用图2的眼底成像系统的示例方法。

图25是在图2的眼底成像系统内使用的示例计算设备。

具体实施方式

图1是示出用于记录和查看患者的眼底的图像的示例系统100的示意性框图。在该示例中，系统100包括患者P、眼底成像系统102、包括图像处理器106的计算设备1800、与计算设备1800通信的相机104、与计算设备1800通信并由临床医生C使用的显示器108以及网络110。该示例眼底成像系统102的实施例在下文中参考图2至图25更详细地示出和描述。

眼底成像系统102用于创建患者P眼底的一组数字图像。如本文所用，“眼底”是指眼睛眼底，并且包括视网膜、视神经、黄斑、玻璃体、脉络膜以及后极。

在该示例中，需要眼睛的一个或多个图像。例如，正在对患者P进行诸如糖尿病性视网膜病之类的眼科疾病的筛查。眼底成像系统102还可以用于提供眼睛的图像以用于其他目的，例如以诊断或监测诸如糖尿病性视网膜病的疾病的进程。

眼底成像系统102包括支撑系统组件的手持式壳体。壳体支撑用于一次成像一只或两只眼睛的一个或两个孔。在实施例中，壳体支撑患者P的位置引导件，例如可选的可调节腮托。一个或多个位置引导件有助于将患者P的一只或两只眼睛对准一个或两个孔。在实施例中，壳体支撑用于升高和降低一个或多个孔以使其与患者P的一只或多只眼睛对齐的装置。一旦患者P的眼睛对齐，临床医生C随后就会启动眼底成像系统102的图像捕获。

一种用于眼底成像的技术需要散瞳或患者瞳孔的扩张，这会给患者P造成痛苦和/或不便。示例系统100不需要在成像之前将散瞳药物施用于患者P，尽管如果已经施用散瞳药物，系统100也可以使眼底成像。

系统100可用于协助临床医生C筛查、监测或诊断各种眼部疾病，例如高血压、糖尿病性视网膜病、青光眼以及视神经乳头水肿。操作眼底成像系统102的临床医生C可以不同于评估成果图像的临床医生C。

在示例实施例100中，眼底成像系统102包括与图像处理器106通信的相机104。在该实施例中，相机104是包括透镜、光圈以及传感器阵列的数字相机。相机104透镜是可变焦距透镜，例如由步进电机移动的透镜，或流体透镜，在本领域中也称为液体透镜。相机104配置为一次记录一只眼睛的眼底图像。在其他实施例中，相机104配置为大致上同时记录两只眼睛的图像。在那些实施例中，眼底成像系统102可包括两个单独的相机，每只眼睛一个。

在示例系统100中，图像处理器106可操作地连接到相机104，并且配置为与网络110和显示器108通信。

图像处理器106调节相机104的操作。图25更详细地示出了包括图像处理器的示例计算设备的组件，这些组件在下文中将进一步描述。

显示器108与图像处理器106通信。在示例实施例中，壳体支撑显示器108。在其他实施例中，显示器连接到图像处理器，例如智能手机、平板计算机或外部监视器。显示器108用于以临床医生C可读的大小和格式再现由眼底成像系统102产生的图像。例如，显示器108可以是液晶显示器(LCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器。显示器可以是触敏的。

示例眼底成像系统102连接到网络110。网络110可以包括任何类型的无线网络、有线网络或本领域已知的任何通信网络。例如，无线连接可以包括蜂窝网络连接以及使用诸如802.11a，b和/或g的协议进行的连接。在其他示例中，可以使用诸如蓝牙、Wi-Fi Direct、射频识别(RFID)或Zigbee的一个或多个有线或无线协议在眼底成像系统102和外部显示器之间直接实现无线连接。其他配置也是可能的。

现在参考图2至图12，示出了眼底成像系统102。眼底成像系统102包括壳体200，该壳体200在第一端支撑显示器108，相对端204配置为接合患者P的一只或两只眼睛。如本文所述，眼底成像系统102可用于实施一种或多种所描述的眼底成像方法。

示例眼底成像系统102的壳体200的尺寸设计为手持式的。显示器108可以显示眼睛的图像以及用于捕获那些图像的控件。在一些实施例中，显示器108可以是触摸屏。在实施例中，壳体200还在显示器108附近支撑一个或多个用户输入按钮。如本文所述，显示器108可用于启动图像捕获序列。因此，眼底成像系统102能够配置成使得临床医生C可以实施一个或多个自动和/或手动工作流程以捕获患者P的眼睛的图像。

如图4和图11所示，壳体200的相对端204包括配置为接合患者P的头部的表面402。具体地，表面402配置为再次定位患者P的头部并围绕患者P的两只眼睛。参考图12。眼底成像系统102的相机104定位于在壳体200的端部204处形成的腔体404内。如下文进一步所述，相机104配置为在至少三个方向上移动以当将眼底成像系统102的壳体200保持靠着患者P的头部定位时，完成对患者P的两只眼睛的眼底的成像。

图13至图22示出了眼底成像系统102的内部组件。如图所示，眼底成像系统102包括光学透镜模块410，该光学透镜模块410通过基座组件450沿着多个轴移动。

如图15所示，光学透镜模块410通过安装件422连接到相机104以捕获患者P的眼底的图像。光学透镜模块410包括自动聚焦机构412、齿轮系414以及电机416。这些组件由自动聚焦控制器418控制。控制器418编程为一旦眼底成像系统102就位，使用光学透镜模块410自动聚焦在患者P眼睛的眼底上。在光学透镜模块410的镜筒424的相对端的是透镜420。

如图16至图22所示，基座组件450允许光学透镜模块410在壳体200内沿多个轴移动来定位光学透镜模块410以对眼底成像。基座组件450通常包括x基座452、z基座470以及p基座490。

如图16所示，x基座452允许光学透镜模块410在轨道454上沿着x轴466行进。这可以包括在轨道454上沿着x轴466从x基座452的第一端456到x基座452的第二端458行进长达78mm。静态导螺杆460允许z基座470由电机472沿着导螺杆460驱动，如图17至图18所示。

现在参考图17至图18，z基座470包括轴承474，轴承474支承在x基座452的轨道454上，以允许z基座470沿着x轴466行进。活动螺母482与导螺杆460接合并且由电机472驱动以允许z基座470沿轨道454行进。

z基座470包括导螺杆476，导螺杆476允许光学透镜模块410沿着z轴480从导螺杆476的第一端486到导螺杆476的相对的第二端488行进。这可以包括沿z轴480在z基座470的轨道478上行进长达30mm。

现在参考图19至图22，p基座490包括轴承492，轴承492支承在z基座470的轨道478上，以允许p基座490沿着z轴480行进。活动螺母498接合导螺杆476并且由电机496驱动以允许p基座490沿轨道478从导螺杆476的第一端486行进到导螺杆476的第二端488。

在该示例中，眼底成像系统102还包括y螺距基座500，其允许光学透镜模块410沿y轴502围绕轴承510在y螺距504中倾斜。在该示例中，螺距允许10.55mm的行程，这导致y螺距504相对于基轴512为+4.08度(图21)至-2.88度(图22)。各种其他行程和螺距可以是按要求实现。

当y螺距基座500在y螺距504中枢转时，支撑臂522、524支撑光学透镜模块410。电机526沿导螺杆528驱动包括倾斜表面的螺母530，以产生螺距。弹簧532将y螺距基座500偏置到水平(0度)螺距位置。光学传感器534感测y螺距基座500相对于p基座490的位置，以确定y螺距基座500的具体螺距。

通过提供沿着x轴466和z轴480(与x轴466正交)的运动，当眼底成像系统102抵靠患者的头部放置时，光学透镜模块410可以在眼底成像系统102的壳体200内移动就位以对两只眼睛成像。此外，光学透镜模块410可以绕y轴502倾斜，以允许光学透镜模块410的精细运动，该精细运动更紧密地跟踪眼睛的总体运动。沿三个轴(即，三轴致动器)移动光学透镜模块410允许对眼底进行更好的成像，而无需护理人员C或患者P物理地移动眼底成像系统102。

在一些示例中，该设备编程为自动将相机沿三个轴移动就位以捕获图像。在这些实施例中，计算设备1800编程为控制沿轴的运动。主动眼睛跟踪用于将相机相对于眼睛定位。该系统编程为监视与角膜反射相关联的红外亮点，并在眼底相对于相机处于所需位置时自动启动图像捕获。在2016年1月29日提交的美国专利申请No.15/009,988中描述了这种系统的一个示例，其全部内容通过引用合并于此。

例如，参考图23，一系列图像700描绘了眼底成像系统102进入用于对眼底成像的位置的进程。亮点702是来自眼睛(即角膜)的一部分的光的反射，它允许眼底成像系统102聚焦在眼底上以进行自动成像。一旦眼底成像系统102利用沿着多个轴(x，y，z)的运动到图像704中所示的位置进行捕获，就捕获到图像。

在手动配置中，对设备进行编程以在设备的显示器上显示目标。护理人员C可以使用显示器上的控件来使相机沿轴移动，以将显示器上显示的角膜反射定位在目标中。此时，可以自动开始图像捕获。在2016年2月26日提交的美国专利申请No.15/054,558中描述了这种系统的一个示例。

现在参考图24，示出了用于捕获眼睛的眼底图像的示例方法600。

在操作602处，护理人员C将手持式设备102放在眼睛上方抵靠患者P的头部(或者患者P可以放置该设备)。接下来，在操作604处，开始图像的捕获。在2016年2月26日提交的美国专利申请No.15/054,558中提供了这种工作流程的一个示例。在一个示例中，护理人员C使用显示器108来启动用于图像捕获的工作流程。备选地，当将设备102抵靠在患者P的头部上时，可以自动启动工作流程。

接下来，在操作606处，使相机104沿三个轴(x，y，z)移动来定位相机104以捕获第一只眼睛的图像。在一个示例中，该设备编程为自动将相机沿着轴移动就位以捕获图像。在另一个实施例中，该设备编程为允许护理人员C沿着三个轴手动移动相机(例如，使用显示器中所示的控件)来定位相机以捕获图像。

一旦完成第一只眼睛的图像，控制就转到操作608，并且相机104在设备内沿x轴移动以就位，从而捕获第二只眼睛的图像。相机104随即沿着三个轴(x，y，z)移动以捕获第二只眼睛的图像。同样，该运动可以是自动或手动的。

最后，在操作610处，存储和/或分析由设备102捕获的图像。

图25是说明可实施本公开的实施例的计算设备1800的物理组件(即，硬件)的框图。下面描述的计算设备组件可以适合于充当上面描述的计算设备，例如图1的无线计算设备和/或医疗设备。在基本配置中，计算设备1800可以包括至少一个处理单元1802和系统存储器1804。根据计算设备的配置和类型，系统存储器1804可以包括但不限于易失性存储器(例如，随机存取存储器)、非易失性存储器(例如，只读存储器)、闪速存储器或这些存储器的任何组合。系统存储器1804可以包括操作系统1805和适合于运行软件应用程序1820的一个或多个程序模块1806。操作系统1805例如可以适合于控制计算设备1800的操作。此外，可以结合图形库、其他操作系统或任何其他应用程序来实施本公开，并且本公开不限于任何特定的应用或系统。该基本配置在图25中由在虚线1808内的那些组件示出。计算设备1800可以具有附加的特征或功能。例如，计算设备1800还可包括其他数据存储设备(可移动和/或不可移动)，例如磁盘、光盘或磁带。这样的附加存储由可移动存储设备1809和不可移动存储设备1810示出。

如上所述，可以在系统存储器1804中存储多个程序模块和数据文件。在至少一个处理单元1802上执行时，程序模块1806可以执行处理，处理包括但不限于生成生成设备列表、广播用户友好名称、广播发射机功率、确定无线计算设备的邻近性、与无线计算设备连接、将生命体征数据传输到患者的EMR、对范围内的无线计算设备列表进行分类，以及参考此处所述的附图描述的其他处理。可以根据本公开的实施例使用的并且尤其是用于生成屏幕内容的其他程序模块可以包括电子邮件和联系人应用程序、文字处理应用程序、电子表格应用程序、数据库应用程序、幻灯片演示应用程序、绘图或计算机辅助应用程序等。

此外，本公开的实施例可以在包括分立电子元件的电路、包含逻辑门的封装或集成电子芯片、利用微处理器的电路上实施，或在包含电子元件或微处理器的单个芯片上实施。例如，可以经由片上系统(SOC)来实施本公开的实施例，其中，图25中示出的每个或许多组件可以集成到单个集成电路上。这样的SOC设备可以包括一个或多个处理单元、图形单元、通信单元、系统虚拟化单元以及各种应用功能，所有这些都作为单个集成电路集成(或“烧制”)到芯片基板上。当经由SOC操作时，本文中描述的功能可以经由与在单个集成电路(芯片)上的计算设备1800的其他组件集成的专用逻辑来操作。还可以使用能够执行逻辑运算的其他技术来实施本公开的实施例，例如，和、或和非，包括但不限于机械、光学、流体和量子技术。另外，可以在通用计算机或任何其他电路或系统中实施本公开的实施例。

计算设备1800还可具有一个或多个输入设备1812，例如键盘、鼠标、笔、声音或语音输入设备、触摸或滑动输入设备等。也可以包括诸如显示器、扬声器、打印机等的输出设备(多个)1814。前述设备是示例，并且可以使用其他设备。计算设备1800可以包括一个或多个通信连接1816，通信连接1816允许与其他计算设备进行通信。合适的通信连接1816的示例包括但不限于RF发射器、接收器和/或收发器电路；通用串行总线(USB)、并行和/或串行端口。

如本文所使用的，术语计算机可读介质可以包括非暂时性计算机存储介质。计算机存储介质可以包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。系统存储器1804、可移动存储设备1809以及不可移动存储设备1810都是计算机存储介质示例(即，存储器存储)。计算机存储介质可以包括RAM、ROM、电可擦除只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或其他存储技术、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)或其他光学存储设备、磁带盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储设备，或可用于存储信息并可由计算设备1800访问的任何其他制造产品。任何这样的计算机存储介质可以是计算设备1800的一部分。计算机存储介质不包括载波或其他传播或调制的数据信号。

通信介质可以由计算机可读指令、数据结构、程序模块、或诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据来体现，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”可以描述具有以对该信号中的信息编码的方式设定或改变的一个或多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质可以包括诸如有线网络或直接有线连接之类的有线介质，以及诸如声学、射频(RF)、红外和其他无线介质之类的无线介质。

尽管本文描述的示例医疗设备是用于监视患者的设备，但是也可以使用其他类型的医疗设备。例如，CONNEX^TM系统的不同组件，例如与监视设备通信的中间服务器，也可能需要以固件和软件更新的形式进行维护。这些中间服务器可以由本文描述的系统和方法来管理，以更新服务器的维护要求。

本发明的实施例可以在各种分布式计算环境中利用，在该分布式计算环境中，任务由在分布式计算环境中通过通信网络链接的远程处理设备执行。

本文描述的框图仅仅是示例。在不脱离本公开的精神的情况下，其中描述的这些图可以有许多变型。例如，可以添加、删除或改变组件。

尽管已经描述了实施例，但是将理解的是，本领域技术人员现在和将来都可以进行各种改进和增强。

本文所述的系统和方法带来显著的技术优势。例如，可以对计算设备进行编程以更有效地捕获眼底图像。这允许计算设备在更短的时间内完成对大量图像的分析。

本申请中提供的一个或多个实施例的描述和说明不旨于以任何方式限制或限定所要求保护的发明的范围。本申请中提供的实施例、示例和细节认为足以传达所有，并使其他人能够制造和使用所要求保护的发明的最佳模式。要求保护的发明不应解释为限于本申请中提供的任何实施例、示例或细节。不管是组合显示还是单独描述，各种特征(结构和方法上的)都将选择性地包括或省略，以产生具有特定特征集的实施例。已经提供了本申请的描述和说明，本领域技术人员可以设想落入所要求保护的发明的更广泛方面和在本申请中体现的总体发明构思的精神内的不脱离更宽范围的变化、修改和替代实施例。

Claims (20)

1.一种配置为捕获眼睛的图像的设备，所述设备包括：

相机，配置为捕获所述眼睛的所述图像；

第一基座，配置为沿第一轴移动来定位所述相机以捕获所述眼睛的所述图像；

第二基座，配置为沿第二轴移动来定位所述相机以捕获所述眼睛的所述图像，所述第二轴与所述第一轴正交；以及

第三基座，配置为绕第三轴枢转来定位所述相机以捕获所述眼睛的所述图像；

其中，通过所述第一基座、所述第二基座以及所述第三基座移动所述相机，直到定位与所述眼睛的角膜的反射相关联的亮点以自动捕获所述眼睛的所述图像。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括至少一个电机，以使所述第一基座沿所述第一轴移动。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括：

第一电机，使所述第一基座沿所述第一轴移动；

第二电机，使所述第二基座沿所述第二轴移动；以及

第三电机，使所述第三基座绕所述第三轴移动。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三基座定位成围绕所述第三轴倾斜。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，螺距从正4.08度变化到负2.88度。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括：壳体，所述第一基座、所述第二基座、以及所述第三基座定位在所述壳体内。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述壳体包括：

第一端，包括显示器；和

第二端，限定了腔体以接合患者的头部并遮盖所述患者的眼睛。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述显示器被编程成为所述设备提供控件并显示所述眼睛的图像。

9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述设备是手持式的。

10.一种配置为捕获眼睛的图像的设备，所述设备包括：

相机，配置为捕获所述眼睛的所述图像；

第一基座，配置为通过第一电机沿第一轴自动移动来定位相机以捕获所述眼睛的所述图像；

第二基座，配置为通过第二电机沿第二轴自动移动来定位所述相机以捕获所述眼睛的所述图像；以及

第三基座，配置为通过第三电机绕第三轴自动倾斜来定位所述相机以捕获所述眼睛的所述图像。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第三基座定位成在所述设备的壳体内绕所述第三轴倾斜。

12.根据权利要求10所述的设备，还包括：壳体，所述第一基座、所述第二基座以及所述第三基座定位于所述壳体内。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述壳体包括：

第一端，包括显示器；和

第二端，限定了腔体，以接合患者的头部并遮盖所述患者的眼睛。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述显示器被编程成为所述设备提供控件并显示所述眼睛的图像。

15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述设备是手持式的。

16.一种用于捕获眼睛的眼底图像的方法，所述方法包括：

接收工作流程的启动以捕获所述眼睛的眼底图像；

沿x轴移动相机以使所述相机相对于所述眼睛定位；

沿z轴移动所述相机以定位所述相机相对于所述眼睛的距离；

使所述相机绕y轴倾斜以使所述相机相对于所述眼睛定位；以及

开始捕获所述眼睛的所述眼底图像。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

沿x轴移动所述相机以使所述相机相对于第二只眼睛定位；以及

开始捕获所述第二只眼睛的所述眼底图像。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括存储所述眼底图像。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括沿着所述x轴、所述z轴及所述y轴自动移动所述相机以使所述相机相对于所述眼睛定位。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括提供壳体，在所述壳体中，所述相机定位成沿所述x轴、所述z轴以及所述y轴移动。

Images