CN114846516A - 获得眼睛晶状体囊的轮廓的系统和方法 - Google Patents

获得眼睛晶状体囊的轮廓的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种系统包括控制器，该控制器具有至少一个处理器和至少一个非暂态有形存储器，该至少一个非暂态有形存储器上记录有用于执行用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的方法的指令。该轮廓由在相应过渡点处分隔的相应中心表面和相应赤道表面来表示。该控制器被配置为获得晶状体囊的通过眼睛的瞳孔可见的部分的成像数据。该成像数据被变换到经调整的参考系并被拟合为晶状体囊的预定义中心区域中的相应中心表面。该轮廓是基于相应中心表面和相应赤道表面的一组拟合参数来获得的。这些相应中心表面和这些相应赤道表面分别可以表示为椭圆锥和偏斜抛物线。

Description

获得眼睛晶状体囊的轮廓的系统和方法
技术领域
本披露涉及一种用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的系统和方法。
背景技术
人类具有五种基本感觉：视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。视觉赋予我们看到周围世界的能力并将我们与周围环境联系起来。世界上许多人存在视力质量问题并需要使用眼科镜片，诸如例如人工晶状体。人工晶状体可以在白内障手术中植入到眼睛中以替换已经变得浑浊的人类晶状体。在手术之前获取眼睛的晶状体囊的轮廓有助于选择人工晶状体。
发明内容
本文披露了一种具有控制器的系统，该控制器具有至少一个处理器和至少一个非暂态有形存储器，该至少一个非暂态有形存储器上记录有用于执行用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的方法的指令。该处理器执行这些指令使得该控制器获得晶状体囊的通过眼睛瞳孔可见的部分的成像数据。该成像数据包括后数据点和前数据点并被变换到具有第一轴(X)和第二轴(Y)的经调整的参考系。还披露了一种用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的对应方法。
该轮廓由被相应过渡点分隔的相应中心表面和相应赤道表面来表示。该控制器被配置为将经调整的参考系中的成像数据拟合为晶状体囊的预定义中心区域中的相应中心表面。该方法包括获得作为正X-域中的相应过渡点的坐标值的过渡坐标。该控制器被配置为基于过渡坐标和多个约束条件来确定相应中心表面和相应赤道表面的一组拟合参数。该轮廓是基于相应中心表面和相应赤道表面的一组拟合参数来获得的。
该控制器可以被配置为至少部分地基于晶状体囊的轮廓来选择人工晶状体。将成像数据变换到经调整的参考系包括将后数据点和前数据点分别拟合为第一圆和第二圆，以及确定该第一圆和该第二圆的交点。将成像数据变换到经调整的参考系包括将后数据点和前数据点变换为使得这些数据点相对于交点的相应中心居中并被旋转以使得旋转倾斜角度为零。
所述控制器被配置为将所述经调整的参考系中的相应中心表面拟合为圆锥表面的相应圆锥方程。所述控制器被配置为将圆锥x-截距确定为所述第一轴(X)上所述相应圆锥方程在正-x域中相交的坐标，所述过渡坐标是所述圆锥x-截距与预定义常数的乘积，所述预定义常数小于1。
所述相应中心表面包括中心前表面。所述控制器可以被配置为将所述中心前表面表示为由第一多个变量(Ka，Qa，Ra)表征的椭圆锥，所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)是通过将所述成像数据拟合为所述经调整的参考系中的预定义中心区域中的中心前表面来获得的。中心前表面Ca(x)可以定义为：
Figure BDA0003702592270000021
这些相应中心表面包括中心后表面。所述控制器可以被配置为将所述中心后表面表示为由第二多个变量(Kp，Qp，Rp)表征的椭圆锥，所述第二多个参数(Kp，Qp，Rp)是通过将所述成像数据拟合为所述经调整的参考系中的预定义中心区域中的中心后表面来获得的。中心后表面Cp(x)可以定义为：
Figure BDA0003702592270000022
所述一组拟合参数包括第一前参数(Ga)、第二前参数(Pa)、第一后参数(Gp)、第二后参数(Pp)和顶点在所述经调整的参考系中的相应坐标(Xe，Ye)。所述相应赤道表面包括在所述顶点处相遇的赤道前表面和赤道后表面。所述赤道前表面和所述赤道后表面由相应偏斜抛物线函数表示。赤道前表面部分地基于第一前参数(Ga)、第二前参数(Pa)和该顶点的相应坐标(Xe，Ye)。赤道前表面Ea(x)可以定义为：
Figure BDA0003702592270000031
赤道后表面部分地基于第一后参数(Gp)、第二后参数(Pp)和该顶点的相应坐标(Xe，Ye)。赤道后表面Ep(x)可以定义为：
Figure BDA0003702592270000032
所述相应中心表面包括中心后表面和中心前表面。所述相应赤道表面包括赤道前表面和赤道后表面。所述多个约束条件包括将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第一方程，以及将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第二方程。
所述多个约束条件包括将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第三方程，以及将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第四方程。所述多个约束条件包括将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第五方程，以及将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第六方程。
本文披露了一种包括控制器的系统，该控制器具有至少一个处理器和至少一个非暂态有形存储器，该至少一个非暂态有形存储器上记录有用于执行用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的方法的指令。该轮廓由被相应过渡点分隔的相应中心表面和相应赤道表面来表示。该处理器执行指令使得该控制器获得晶状体直径和一组变量中的至少两个变量，该组变量包括晶状体厚度、中心前极点和中心后极点。过渡坐标被设置为晶状体直径与预定义常数的乘积，该预定义常数小于0.5。
所述控制器被配置为通过部分地基于所述过渡坐标同时求解第一组约束条件来获得第一多个变量(Ka，Qa，Ra)和一对前参数(Ga，Pa)。所述控制器被配置为通过部分地基于所述过渡坐标同时求解第二组约束条件来获得第二多个变量(Kp，Qp，Rp)和一对后参数(Gp，Pp)。
所述控制器被配置为基于所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)、所述一对前参数(Ga，Pa)、所述第二多个变量(Kp，Qp，Rp)和所述一对后参数(Gp，Pp)来获得所述轮廓。晶状体直径的更新值是基于该轮廓获得的，过渡坐标得更新值是基于晶状体直径的更新值获得的。
在所述过渡坐标的更新值与所述过渡坐标之间的差大于预定义阈值时，所述控制器被配置为通过部分地基于所述过渡坐标的更新值同时求解所述第一组约束条件来更新所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)和所述一对前参数(Ga，Pa)。在所述过渡坐标的更新值与所述过渡坐标之间的差大于所述预定义阈值时，所述控制器被配置为通过部分地基于所述过渡坐标的更新值同时求解所述第二组约束条件来更新所述第二多个变量(Kp，Qp，Rp)和所述一对后参数(Gp，Pp)。
所述相应中心表面包括中心前表面和中心后表面，所述相应赤道表面包括赤道前表面和赤道后表面。所述控制器被配置为将所述中心前表面和所述中心后表面分别表示为由所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)和所述第二多个变量(Kp，Qp，Rp)表征的相应椭圆锥。所述控制器被配置为将所述赤道前表面和所述赤道后表面分别表示为由所述一对前参数(Ga，Pa)和所述一对后参数(Gp，Pp)表征的相应偏斜抛物线。
所述第一组约束条件包括：将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第一方程；将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第二方程；将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第三方程；以及将所述中心前表面的相应坐标与所述中心前极点相匹配的第四方程。
所述第二组约束条件包括：将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第五方程；将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第六方程；将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第七方程；以及将所述中心后表面的相应坐标与所述中心后极点相匹配的第八方程。
通过以下结合附图对实施本披露内容的最佳模式的详细描述，本披露内容的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是用于获得眼睛晶状体囊的轮廓的系统的示意性图示，该系统具有控制器；
图2是根据第一实施例的可由图1的控制器执行的方法的示意性流程图；
图3是眼睛的断面图像的示意性局部示例，该图像具有晶状体囊的后数据点和前数据点；
图4是图3的后数据点和前数据点在原始参考系中的示意性图示；
图5是图4的后数据点和前数据点在变换到经调整的参考系之后的示意性图示；
图6是由图1的系统获得的晶状体囊的轮廓在经调整的参考系中的示意图；
图7是图6所示的晶状体囊的轮廓在原始参考系中的示意图；以及
图8是根据第二实施例的可由图1的控制器执行的方法的示意性流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记指代相同的部件，图1示意性地展示了用于获得眼睛晶状体囊的轮廓的系统10。参考图1，系统10包括具有至少一个处理器12和至少一个存储器14(或非暂态有形计算机可读存储介质)的控制器C，该至少一个存储器上记录有用于执行一种或多种方法的指令。方法100和方法300分别在图2和图8中示出并参考这些图在下文中进行描述。
参考图1，系统10可以包括用于从一个或多个临床设施或电子病历单元收集用户数据的用户界面16。系统10可以包括用于存储和/或促进传递用户数据以及其他功能的数据管理单元18。系统10的各种部件可以被配置为经由短程网络20和/或长程网络22通信。参考图1，控制器C可以与远程服务器24和/或云单元26通信，该远程服务器和/或云单元可以包括托管在互联网上的一个或多个服务器以存储、管理和处理数据。云单元26可以是由诸如例如研究机构、公司、大学和/或医院等组织维护的私有或公共信息源。
参考图1，短程网络20可以是以各种方式实施的总线，诸如例如局域网形式的串行通信总线。局域网可以包括但不限于控域网(CAN)、具有灵活数据速率的控域网(CAN-FD)、以太网、蓝牙、WIFI以及其他形式的数据连接。长程网络22可以是使用无线分布方法链接多个设备的无线局域网(LAN)、连接几个无线LAN的无线城域网(MAN)或覆盖诸如相邻城镇和城市等大区域的无线广域网(WAN)。可以采用其他类型的连接。
如图1所示，控制器C可以被配置为通过移动应用28从远程服务器24接收无线通信和向该远程服务器发射无线通信。移动应用28可以经由短程网络20与控制器C通信，从而可以访问控制器C中的数据。在一个示例中，移动应用28物理连接(例如，有线连接)到控制器C。在另一个示例中，移动应用28嵌入到控制器C中。可以采用本领域技术人员可用的远程服务器24和移动应用28(“app”)的电路系统和部件。
参考图1，用户界面16和/或控制器C可以被配置为与成像设备30通信，该成像设备可以是光学相干断层扫描机。成像设备30可以是超声机、磁共振成像机或本领域技术人员可用的其他成像设备。另外，如下文所描述的，用户界面16和/或控制器C可以与轮廓输出模块32和晶状体选择模块34通信以选择人工晶状体36。
参考图3，示出了眼睛E的示例图像。如下文所描述的并参考图3，控制器C被配置为获得晶状体囊142的通过眼睛E的瞳孔144可见的部分140的成像数据。晶状体囊142具有晶状体厚度146和晶状体直径148。图3还示出了角膜152和虹膜154。应当理解的是，图3并非按比例绘制。
现在参考图2，示出了方法100的流程图。方法100不需要以本文列举的特定顺序应用，并且可以省略一些框。根据图2的框102，方法100包括获得晶状体囊142的通过眼睛E的瞳孔144可见的部分140的成像数据。方法100能够使用通过张开瞳孔144可见的表面部分140来预测晶状体囊142的整体形状，包括该形状的被虹膜154遮盖的部分。成像数据可以经由超声生物显微镜、光学相干断层扫描、磁共振成像或本领域技术人员可用的任何其他成像方式获得。成像数据可以从单个图像或从多个图像得出。成像数据可以从成像设备30获得。
参考图3，成像数据包括(后侧P处的)后数据点160和(前侧A处的)前数据点170。后数据点160和前数据点170在图4中被示出为以像素为单位绘制(这在本文中被称为原始参考系150)，同时示出有水平轴Q和竖直轴R。与图3(前侧A在后侧P上方)相比，图4(后侧P在前侧A上方)中示出的图像被竖直地翻转，这是由于竖直轴R中的坐标值在图3中是向下增加的。
根据图2的框104，方法100包括将后数据点160和前数据点170从(图4示出的)原始参考系150变换到(图5和图6示出的)经调整的参考系200。首先，参考图4，后数据点160被拟合为后侧P处的第一圆162的方程。前数据点170被拟合为前侧A处的第二圆172的方程。如图4所示，第一圆162和第二圆172在交点180、182处相交。
其次，参考图4，控制器C被配置为确定交点180、182之间的中心184。通过使后数据点160和前数据点170关于中心184居中、并且使居中坐标以与倾斜角度188恰好相反的角度旋转从而使得所得的倾斜角度188变为零，来获得(图5的经调整的参考系200中的)经变换坐标的点。倾斜角度188可以作为相应竖直坐标值的增加量与交点180、182之间的相应水平坐标值的增加量相除的比率的反正切来获得。经调整的参考系200在图5至图6中示出并具有X轴和Y轴。
根据图2的框106并参考图5，控制器C被配置为将经调整的参考系200中的后数据点160和前数据点170拟合为晶状体囊142的预定义中心区域205中的相应中心表面210(参见图5)。在一个示例中，预定义中心区域205在3至7mm范围内。在一个示例中，预定义中心区域205约为5mm，对应于平均大小的张开瞳孔。预定义中心区域205可以与特定患者的瞳孔144的张开直径相关联。
在所示出的实施例中，相应中心表面210是椭圆锥。相应中心表面210可以是其他类型的圆锥表面。应当理解的是，相应中心表面210的形式可以变化。参考图5，迹线202和迹线212分别示出了后侧P和前侧A处的相应中心表面210的外推。外推相应中心表面210以确定正圆锥交点220和负圆锥交点222。所述控制器被配置为将圆锥x-截距224确定为X轴上所述相应圆锥方程在正-x域中相交的坐标。换句话说，圆锥x-截距224是正圆锥交点220的X-坐标。
参考图6至图7，轮廓L由相应中心表面210和相应赤道表面240来表示。相应赤道表面240包括赤道后表面252和赤道前表面262。中心前表面260的两侧侧接赤道前表面262。中心后表面250的两侧侧接赤道后表面252。参考图6，晶状体囊142的轮廓L在X＝0处关于X-轴对称。
根据图2的框108，控制器C被配置为获得过渡坐标Xt(参见图6)，该过渡坐标是正X-域中的相应过渡点274的坐标值。换言之，过渡坐标Xt是相应过渡点274在X轴上的正坐标。参考图6，正X-域中的相应过渡点274和负X-域中的相应过渡点274(对应于坐标-Xt)与X＝0线的距离相等。过渡坐标Xt被设置为圆锥x-截距224(Xi)与预定义常数F的乘积，使得Xt＝F*Xi。该预定义常数F小于1。在一个示例中，该预定义常数F在0.5至0.9的范围内。在一个示例中，该预定义常数F被设置为0.7。
参考图6，中心后表面250和中心前表面260可以根据圆锥方程的表达式在-Xt＜x＜Xt的范围上生成，其中Xt是过渡坐标。在所示出的示例中，中心前表面260表示为由第一多个变量(Ka、Qa、Ra)表征的椭圆锥。中心前表面260或Ca(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000091
该第一多个变量(Ka、Qa、Ra)是通过在预定义中心区域205中拟合(经调整的参考系200中的)前数据点170来获得的。
中心后表面250表示为由第二多个变量(Kp、Qp、Rp)表征的椭圆锥。中心后表面250或Cp(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000092
该第二多个参数(Kp、Qp、Rp)是通过在预定义中心区域205中拟合(经调整的参考系200中的)后数据点160来获得的。
参考图6至图7，赤道后表面252和赤道前表面262可以由相应的偏斜抛物线函数表示。赤道前表面262与赤道后表面252在正X-域中的顶点270和负X-域中的另一顶点272处相遇。
根据图2的框110，方法100包括确定相应中心表面210和相应赤道表面240的一组拟合参数。该组拟合参数包括第一前参数(Ga)、第二前参数(Pa)、第一后参数(Gp)、第二后参数(Pp)和正X-域中的顶点270在经调整的参考系200中的相应坐标(Xe，Ye)。
赤道后表面252(参见图6和图7)部分地基于第一后参数(Gp)、第二后参数(Pp)和正X.域中的顶点270的相应坐标(Xe，Ye)。赤道后表面252或Ep(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000093
赤道前表面262(参见图6和图7)部分地基于第一前参数(Ga)、第二前参数(Pa)和顶点270的相应坐标(Xe，Ye)。赤道前表面262或Ea(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000094
该组拟合参数基于过渡坐标Xt和多个约束条件。该多个约束条件包括第一方程、第二方程、第三方程、第四方程、第五方程和第六方程。在所示出的示例中，存在六个拟合参数和六个约束方程。可以数值求解这六个约束方程，例如使用MATLAB函数fsolve、采用信赖域算法。可以采用本领域技术人员可用的其他数值算法。
第一方程将中心前表面260和赤道前表面262在过渡坐标Xt处的相应值相匹配，如下：Ca(Xt)＝Ea(Xt)。第二方程将中心后表面250和赤道后表面252在过渡坐标Xt处的相应值相匹配，如下：Cp(Xt)＝Ep(Xt)
第三方程将中心前表面260和赤道前表面262在过渡坐标Xt处的相应一阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000101
第四方程将中心后表面250和赤道后表面252在过渡坐标Xt处的相应一阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000102
第五方程将中心前表面260和赤道前表面262在过渡坐标Xt处的相应二阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000103
第六方程将中心后表面250和赤道后表面252在过渡坐标Xt处的相应二阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000104
根据图2的框112，控制器C被配置为基于应用于相应中心表面210和相应赤道表面240的(在框110中获得的)该组拟合参数来获得轮廓L。图6示出了已经获得该组拟合参数之后的轮廓L。另外，根据框112，轮廓L可以被重新调整到图4所示的原始参考系150中。图7是经过与框104的变换相反的变换之后的轮廓L的示意图，该相反的变换包括去居中和重新倾斜。为了向临床医生提供可视化，可以将原始参考系150中的轮廓L叠加到图3中的眼睛E的图像上。
此外，根据框112，控制器C可以被配置为至少部分地基于晶状体囊142的轮廓L来选择人工晶状体36。获得晶状体囊L的准确形状优化了人工晶状体36的屈光力的选择。这种效果在人工晶状体36是可以响应于外力而改变其形状的可调节晶状体的情况下更为显著。换句话说，人工晶状体36可能对睫状肌介导的相同调节变化反做出不同反应，这取决于晶状体囊142的几何尺寸和形状。
现在参考图8，示出了可由图1的控制器C执行的方法300的流程图。方法300不需要以本文列举的特定顺序应用，并且可以省略一些框。根据图8的框302，控制器C被配置为获得晶状体直径148(参见图3)和一组变量中的至少两个变量。该组变量包括晶状体厚度146(参见图3)、中心前极点264(参见图6)和中心后极点254(参见图6)在Y-轴上的相应坐标。该组变量可以从图1的成像设备30或任何其他源处获得。方法300能够使用少数参数来预测晶状体囊142的整体形状。
参考图7，方法300包括使用如图6所示的经调整的参考系200中的相应中心表面210和相应赤道表面240来表示轮廓L。相应中心表面210包括中心前表面260和中心后表面250，该中心前表面和该中心后表面分别表示为由第一多个变量(Ka、Qa、Ra)和第二多个变量(Kp、Qp、Rp)表征的椭圆锥。相应赤道表面240包括赤道前表面262和赤道后表面252，该赤道前表面和该赤道后表面分别表示为由一对前参数(Ga、Pa)和一对后参数(Gp、Pp)表征的偏斜抛物线。
根据图8的框304，控制器C被配置为将过渡坐标Xt(参见图6)设置为晶状体直径148(LD)与预定义常数J的乘积，使得Xt＝J＊LD。预定义常数J小于0.5。在一个示例中，预定义常数J为0.35。过渡坐标Xt还可以作为正X-域中顶点270的相应X-坐标(Xe)与预定义常数J的乘积来获得，使得Xt＝J＊(2＊Xe)。晶状体直径148(LD)可以设置为顶点270的相应X-坐标(Xe)值的两倍，LD＝2＊Xe。
根据图8的框306，控制器C被配置为通过部分地基于过渡坐标Xt同时求解第一组约束条件来获得第一多个变量(Ka、Qa、Ra)和一对前参数(Ga、Pa)。该第一组约束条件包括可以例如使用MATLAB函数fsolve来数值求解的四个方程。由于存在五个未知数和四个方程，所以可以使用Levenberg-Marquardt方法。可以采用本领域技术人员可用的其他数值算法。
第一方程将中心前表面260和赤道前表面262在过渡坐标Xt处的相应值相匹配，如下：Ca(Xt)＝Ea(Xt)。第二方程将中心前表面260和赤道前表面262在过渡坐标Xt处的相应一阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000121
第三方程将中心前表面260和赤道前表面262在过渡坐标Xt处的相应二阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000122
第四方程将X坐标为零时的中心前表面260和中心前极点264(Yac)的相应坐标(Y坐标)相匹配，使得Ca(0)＝Yac。
根据图8的框308，控制器C被配置为通过部分地基于过渡坐标Xt求同时解第二组约束条件来获得第二多个变量(Kp、Qp、Rp)和一对后参数(Gp、Pp)。该第二组约束条件包括可以例如使用MATLAB函数fsolve来数值求解的四个方程(第五方程到第八方程)。由于存在五个未知数和四个方程，所以可以使用Levenberg-Marquardt方法。可以采用本领域技术人员可用的其他数值算法。
第五方程将中心后表面250和赤道后表面252在过渡坐标Xt处的相应值相匹配，如下：Cp(Xt)＝Ep(Xt)。第六方程将中心后表面250和赤道后表面252在过渡坐标Xt处的相应一阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000123
第七方程将中心后表面250和赤道后表面252在过渡坐标Xt处的相应二阶导数相匹配，如下：
Figure BDA0003702592270000124
第八方程将X坐标为零时的中心后表面250和中心后极点254(Ypc)的相应坐标(Y坐标)相匹配，使得Cp(0)＝Ypc。中心前极点264(Yac)、中心后极点254(Ypc)和晶状体厚度146的关系如下：[Ypc＝Yac+晶状体厚度]。
可以使用框306的输出来获得中心前表面260和赤道前表面262。中心前表面260或Ca(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000125
赤道前表面262或Ea(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000126
可以使用框308的输出来获得中心后表面250和赤道后表面252。中心后表面250或Cp(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000127
赤道后表面252或Ep(x)定义为：
Figure BDA0003702592270000128
根据图8的框310，控制器C被配置为基于第一多个变量(Ka、Qa、Ra)、一对前参数(Ga、Pa)、第二多个变量(Kp、Qp、Rp)和一对后参数(Gp、Pp)来获得轮廓L。控制器C被配置为基于轮廓L获得晶状体直径148的更新值，以及基于晶状体直径148的更新值获得过渡坐标Xt的更新值。
根据图8的框312，控制器C被配置为确定过渡坐标的更新值与过渡坐标之间的差是否小于预定义阈值，换句话说，过渡坐标的更新值与过渡坐标是否收敛到预定义阈值内。如果是，则方法300结束。控制器C可以被配置为至少部分地基于晶状体囊142的轮廓L来选择人工晶状体36。
如果否，如线313所示，则方法300循环回框306，并且控制器C被配置为通过部分地基于过渡坐标的更新值同时求解第一组约束条件来更新第一多个变量(Ka、Qa、Ra)和一对前参数(Ga、Pa)。另外，控制器C被配置为通过部分地基于过渡坐标的更新值同时求解第二组约束条件来更新第二多个变量(Kp、Qp、Rp)和一对后参数(Gp、Pp)。
总而言之，系统10(经由执行方法100和/或方法300)能够以相对较高的准确度预测晶状体囊142的轮廓L，同时需要的参数数量相对较少。对于晶状体囊142的前侧A和后侧P，系统10使用了单独的参数值，因此捕获了晶状体囊142的形状的生理不对称性，该晶状体囊的一侧可能比另一侧更平坦。
图1的控制器C包括计算机可读介质(也称为处理器可读介质)，该计算机可读介质包括参与提供可以由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的非暂态(例如，有形)介质。这种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。这样的指令可以通过一个或多个传输介质来传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含耦合到计算机的处理器的系统总线的线。一些形式的计算机可读介质包括，例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其他磁介质、CD-ROM、DVD、其他光学介质、穿孔卡、纸带、其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其他存储芯片或盒、或计算机可以读取的其他介质。
本文描述的查找表、数据库、数据储存库或其他数据存储可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中的文件集、专有格式的应用程序数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这种数据存储装置可以被包括在采用计算机操作系统(诸如上述系统之一)的计算设备内，并且可以经由网络以各种方式中的一种或多种来访问。文件系统可以从计算机操作系统访问并且可以包括以各种格式存储的文件。RDBMS可以采用结构化查询语言(SQL)，以及用于创建、存储、编辑和执行所存储的过程的语言，诸如上面提到的PL/SQL语言。
具体实施方式和附图或图对于本披露内容是支持性的和描述性的，但是本披露内容的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施所要求保护的披露内容的一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的披露内容。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特性不一定要被理解为彼此独立的实施例。而是，在实施例的一个示例中描述的每个特性可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望的特性相结合，从而产生没有用文字描述或参考附图描述的其他实施例。相应地，这种其他实施例落入所附权利要求的范围的经调整的框架内。

Claims (19)

1.一种系统，包括：
控制器，所述控制器具有至少一个处理器和至少一个非暂态有形存储器，所述至少一个非暂态有形存储器上记录有用于执行用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的方法的指令；
其中，所述轮廓由被相应过渡点分隔的相应中心表面和相应赤道表面来表示；
其中，所述处理器对所述指令的执行使得所述控制器：
获得所述晶状体囊的通过所述眼睛的瞳孔可见的部分的成像数据，所述成像数据包括后数据点和前数据点；
将所述成像数据变换到具有第一轴(X)和第二轴(Y)的经调整的参考系；
将所述成像数据拟合为所述经调整的参考系中的预定义中心区域中的相应中心表面；
获得作为正X-域中的所述相应过渡点的坐标值的过渡坐标；
基于所述过渡坐标和多个约束条件来确定所述相应中心表面和所述相应赤道表面的一组拟合参数；以及
基于所述相应中心表面和所述相应赤道表面的所述一组拟合参数来获得所述轮廓。
2.如权利要求1所述的系统，其中：
所述控制器被配置为至少部分地基于所述晶状体囊的轮廓来选择人工晶状体。
3.如权利要求1所述的系统，其中，将所述成像数据变换到所述经调整的参考系包括：
将所述后数据点和所述前数据点分别拟合为第一圆和第二圆，并且确定所述第一圆和所述第二圆的交点；以及
将所述后数据点和所述前数据点变换为使得这些数据点相对于所述交点的相应中心居中并被旋转以使得旋转倾斜角度为零。
4.如权利要求1所述的系统，其中：
所述控制器被配置为将所述经调整的参考系中的相应中心表面拟合为圆锥表面的相应圆锥方程；并且
所述控制器被配置为将圆锥x-截距确定为所述第一轴(X)上所述相应圆锥方程在正-x域中相交的坐标，所述过渡坐标是所述圆锥x-截距与预定义常数的乘积，所述预定义常数小于1。
5.如权利要求1所述的系统，其中：
所述相应中心表面包括中心前表面；
所述控制器被配置为将所述中心前表面表示为由第一多个变量(Ka，Qa，Ra)表征的椭圆锥，所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)是通过将所述成像数据拟合为所述经调整的参考系中的预定义中心区域中的中心前表面来获得的；并且
所述中心前表面Ca(x)定义为：
Figure FDA0003702592260000021
6.如权利要求1所述的系统，其中：
所述相应中心表面包括中心后表面；
所述控制器被配置为将所述中心后表面表示为由第二多个变量(Kp，Qp，Rp)表征的椭圆锥，所述第二多个参数(Kp，Qp，Rp)是通过将所述成像数据拟合为所述经调整的参考系中的预定义中心区域中的中心后表面来获得的；并且
所述中心后表面Cp(x)定义为：
Figure FDA0003702592260000022
7.如权利要求1所述的系统，其中：
所述一组拟合参数包括第一前参数(Ga)、第二前参数(Pa)、第一后参数(Gp)、第二后参数(Pp)和顶点在所述经调整的参考系中的相应坐标(Xe，Ye)；并且
所述相应赤道表面包括在所述顶点处相遇的赤道前表面和赤道后表面。
8.如权利要求7所述的系统，其中：
所述赤道前表面和所述赤道后表面由相应偏斜抛物线函数表示；并且
所述赤道前表面部分地基于所述第一前参数(Ga)、所述第二前参数(Pa)和所述顶点的相应坐标(Xe，Ye)，所述赤道前表面Ea(x)定义为：
Figure FDA0003702592260000031
9.如权利要求8所述的系统，其中：
所述赤道后表面部分地基于所述第一后参数(Gp)、所述第二后参数(Pp)和所述顶点的相应坐标(Xe，Ye)，所述赤道后表面Ep(x)定义为：
Figure FDA0003702592260000032
10.如权利要求1所述的系统，其中：
所述相应中心表面包括中心后表面和中心前表面；
所述相应赤道表面包括赤道前表面和赤道后表面；并且
所述多个约束条件包括将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第一方程，以及将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第二方程。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述多个约束条件包括：
将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第三方程；以及
将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第四方程。
12.如权利要求10所述的系统，其中，所述多个约束条件包括：
将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第五方程；以及
将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第六方程。
13.一种系统，包括：
控制器，所述控制器具有至少一个处理器和至少一个非暂态有形存储器，所述至少一个非暂态有形存储器上记录有用于执行用于获得眼睛的晶状体囊的轮廓的方法的指令；
其中，所述轮廓由被相应过渡点分隔的相应中心表面和相应赤道表面来表示；
其中，所述处理器对所述指令的执行使得所述控制器：
获得晶状体直径和一组变量中的至少两个变量，所述一组变量包括晶状体厚度、中心前极点和中心后极点；
将过渡坐标设置为所述晶状体直径与预定义常数的乘积，所述预定义常数小于0.5；
通过部分地基于所述过渡坐标同时求解第一组约束条件来获得第一多个变量(Ka，Qa，Ra)和一对前参数(Ga，Pa)；以及
通过部分地基于所述过渡坐标同时求解第二组约束条件来获得第二多个变量(Kp，Qp，Rp)和一对后参数(Gp，Pp)。
14.如权利要求13所述的系统，其中：
所述相应中心表面包括中心前表面和中心后表面，所述相应赤道表面包括赤道前表面和赤道后表面；
所述控制器被配置为将所述中心前表面和所述中心后表面分别表示为由所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)和所述第二多个变量(Kp，Qp，Rp)表征的相应椭圆锥；并且
所述控制器被配置为将所述赤道前表面和所述赤道后表面分别表示为由所述一对前参数(Ga，Pa)和所述一对后参数(Gp，Pp)表征的相应偏斜抛物线。
15.如权利要求14所述的系统，其中：
所述控制器被配置为至少部分地基于所述晶状体囊的轮廓来选择人工晶状体。
16.如权利要求14所述的系统，其中，所述第一组约束条件包括：
将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第一方程；
将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第二方程；
将所述中心前表面和所述赤道前表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第三方程；以及
将所述中心前表面的相应坐标与所述中心前极点相匹配的第四方程。
17.如权利要求14所述的系统，其中，所述第二组约束条件包括：
将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应值相匹配的第五方程；
将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应一阶导数相匹配的第六方程；
将所述中心后表面和所述赤道后表面在所述过渡坐标处的相应二阶导数相匹配的第七方程；以及
将所述中心后表面的相应坐标与所述中心后极点相匹配的第八方程。
18.如权利要求14所述的系统，其中，所述控制器被配置为：
基于所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)、所述一对前参数(Ga，Pa)、所述第二多个变量(Kp，Qp，Rp)和所述一对后参数(Gp，Pp)来获得所述轮廓；
基于所述轮廓获得所述晶状体直径的更新值，以及基于所述晶状体直径的所述更新值获得所述过渡坐标的更新值；以及
在所述过渡坐标的更新值与所述过渡坐标之间的差大于预定义阈值时，通过部分地基于所述过渡坐标的更新值同时求解所述第一组约束条件来更新所述第一多个变量(Ka，Qa，Ra)和所述一对前参数(Ga，Pa)；以及
在所述过渡坐标的更新值与所述过渡坐标之间的差大于所述预定义阈值时，通过部分地基于所述过渡坐标的更新值同时求解所述第二组约束条件来更新所述第二多个变量(Kp，Qp，Rp)和所述一对后参数(Gp，Pp)。
19.一种用于使用控制器来获得眼睛的晶状体囊的轮廓的方法，所述控制器具有至少一个处理器和至少一个非暂态有形存储器，所述方法包括：
获得所述晶状体囊的通过所述眼睛的瞳孔可见的部分的成像数据，所述成像数据包括后数据点和前数据点；
经由所述控制器将所述成像数据变换到具有第一轴(X)和第二轴(Y)的经调整的参考系，所述晶状体囊的轮廓由所述经调整的参考系中的被相应过渡点分隔的相应中心表面和相应赤道表面来表示；
经由所述控制器将所述成像数据拟合为所述经调整的参考系中的预定义中心区域中的相应中心表面；
经由所述控制器获得作为正X-域中的所述相应过渡点的坐标值的过渡坐标；
经由所述控制器基于所述过渡坐标和多个约束条件来确定所述相应中心表面和所述相应赤道表面的一组拟合参数；以及
经由所述控制器基于所述相应中心表面和所述相应赤道表面的所述一组拟合参数来获得所述轮廓。
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