CN115969311A - 一种激光囊膜切开术辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：包括摄像装置、图像处理装置和数据处理装置，（1）摄像装置，获取患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像；（2）图像处理装置，整合分析处理自然状态下瞳孔的眼前节图像与散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，判断患者的白内障术后并发症类型；（3）数据处理装置，根据并发症类型及眼前节图像提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择的建议。这种辅助系统能判断患者的白内障术后并发症类型，并且给出激光切开方式、切开范围及激光操作能量选择的建议，辅助操作医生完善激光囊膜切开术的手术方案。
Description
技术领域
本发明涉及医学图像处理技术领域，特别涉及一种激光囊膜切开术辅助系统。
背景技术
白内障术后囊膜混浊、前囊口皱缩均属于比较常见的白内障术后并发症。后囊膜混浊的形态可以分为Soemmering环、Elschnig珠、后囊膜纤维化，在临床上可引起术后视力下降和视物变形，视力下降程度与后囊膜混浊程度及厚度有关。而前囊口皱缩在收缩严重时会导致人工晶状体位置异常、囊膜混浊，影响患者视力。
Nd：YAG激光切开囊膜是对后囊膜混浊和前囊口皱缩最常见而且安全有效的处理方法。Nd：YAG激光是不可见的近红外线，由于它的高功率密度，可对眼内无色素性、半透明或白色组织如晶状体囊膜或机化膜进行光学击穿而达到切割组织的作用。安全和成功的激光囊膜切开包括准确对焦，避免损伤人工晶状体，同时理论上应该使用所需的最低能量。激光囊膜切开的范围应该保障视轴（瞳孔区）囊膜充分切开，对于需要检查眼底或光凝术的患者需要更大的囊膜切开。
目前激光囊膜切开需要操作医生具有一定的操作经验及合理判断，激光散瞳前最好记录后囊膜的光学中心及自然瞳孔直径，以确保囊切开的位置，保障在视轴区无混浊，然而经验再丰富的操作医生也难以保证每一次制定的手术方案都能准确地契合患者情况。因此仍然存在的问题有：1.激光能量使用不当或对焦不准导致人工晶状体损伤，当人工晶状体光学面出现严重的激光损伤，尤其中心区引起严重眩光及成像质量下降的情况，有需行人工晶状体置换的风险；2.因为激光操作时为散瞳状态，存在激光范围偏离视轴的可能，导致术后自然状态下患者视物有遮挡感，需要二次激光切开囊膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种激光囊膜切开术辅助系统，这种辅助系统能判断患者的白内障术后并发症类型，并且给出激光切开方式、切开范围及激光操作能量选择的建议，辅助操作医生完善激光囊膜切开术的手术方案。
为了解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：包括摄像装置、图像处理装置和数据处理装置，
（1）摄像装置，获取患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像；
（2）图像处理装置，整合分析处理自然状态下瞳孔的眼前节图像与散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，判断患者的白内障术后并发症类型；
（3）数据处理装置，根据并发症类型及眼前节图像提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择的建议。
对于眼前节图像上的病灶或特定区域的定位和分割，已经有大量的研究和算法。优选上述图像处理装置中，将由摄像装置获取的患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，与图像处理装置中图像数据库进行对比，判断患者的白内障术后并发症类型是后囊膜混浊还是前囊口皱缩，其中，对于白内障术后并发症类型为后囊膜混浊的患者，进一步判断后囊膜混浊的形态是Soemmering环、Elschnig珠还是后囊膜纤维化。
优选的，上述数据处理装置包括规划模块和人工智能分析模块；其中，规划模块根据图像处理装置已处理的图像，确定激光切开的位置与范围；位置确定以自然状态瞳孔中心为参照；对于并发症类型是后囊膜混浊的情况下，范围初步定为大小两个级别，大的级别为以自然状态瞳孔中心直径5mm的范围，小的级别为以自然状态瞳孔中心直径4mm的范围；对于并发症类型是前囊口皱缩的情况下，选择以自然状态瞳孔中心直径4mm的范围；
人工智能分析模块根据图像处理装置已处理的图像，确定激光切开方式和激光能量选择；其中，人工智能分析模块的建立，是通过搜集后囊膜切开及前囊松解激光切开方式的标准图多张（如各1000张），对每张标准图进行切开方式选择和能量选择两个维度的标注；后囊膜切开方式选择标注了十字切开和Q字切开两种方案的二分类标签；前囊松解激光切开方式选择放射状切开；能量选择根据囊膜厚度和混浊程度，标注了一级能量（起始为1mJ）、二级能量（起始为2mJ）和三级能量起（起始为3mJ）三种级别的三分类标签；然后构建基于InceptionResNet-V2的多分类深度学习模型，建立能够自动判断激光切开方式的AI模型和能够进行能量选择的AI模型，构成人工智能分析模块。
进一步的优选中，在并发症类型是后囊膜混浊的情况下，数据处理装置提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择建议的具体步骤如下：
（3-1）激光切开方式建议的提供：由人工智能分析模块通过多分类深度学习模型进行智能判断；其中，对于白内障术后并发症类型为后囊膜混浊的患者，根据患者的后囊膜混浊图像进行后囊膜切开方案的选择，后囊膜混浊的形态为Soemmering环或Elschnig珠时选择十字切开，后囊膜混浊的形态为后囊膜纤维化时选择Q字切开；
（3-2）激光切开范围建议的提供：规划模块对激光范围及位置进行规划，根据是否需要眼底检查及视网膜光凝确定激光切开的范围，对于不需要术后眼底检查或光凝的患者选择激光范围4mm，对于需要术后眼底检查或光凝的患者选择5mm；
（3-3）激光操作能量选择建议的提供：人工智能分析模块根据患者囊膜厚度和混浊程度，确定患者囊膜混浊严重程度，并与各级能量级别相对应，选择起始能量。
进一步的优选中，在并发症类型是前囊口皱缩的情况下，数据处理装置提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择建议的具体步骤如下：
（3-1） 激光切开方式建议的提供：由人工智能分析模块判断为白内障术后并发症类型为前囊口皱缩的患者，选择放射状切开；
（3-2）激光切开范围建议的提供：规划模块对激光范围及位置进行规划，位置确定以自然状态瞳孔为中心，选择激光范围为直径4mm的区域；
（3-3）激光操作能量选择建议的提供：人工智能分析模块根据患者囊膜厚度和混浊程度，确定患者囊膜混浊严重程度，并与各级能量级别相对应，选择起始能量。
优选的，所述激光囊膜切开术辅助系统还包括投影装置，手术时投影装置在屏幕的实时影像上显示规划囊膜切开的位置及范围。
本发明能判断患者的白内障术后并发症类型，并且给出激光切开方式、切开范围及激光操作能量选择的建议，辅助操作医生完善手术方案。
附图说明
图1为本发明实施例1中并发症类型为后囊膜混浊的患者在自然状态下瞳孔的眼前节图像；
图2为本发明实施例1中并发症类型为后囊膜混浊的患者在散瞳状态下瞳孔的眼前节图像；
图3为本发明实施例2中并发症类型为前囊口皱缩的患者在自然状态下瞳孔的眼前节图像；
图4为本发明实施例2中并发症类型为前囊口皱缩的患者在散瞳状态下瞳孔的眼前节图像。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1
一种激光囊膜切开术辅助系统，包括摄像装置、图像处理装置、数据处理装置和投影装置，
（1）摄像装置，获取患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像；
（2）图像处理装置，整合分析处理自然状态下瞳孔的眼前节图像与散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，判断患者的白内障术后并发症类型；
（3）数据处理装置，根据并发症类型及眼前节图像提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择的建议；
（4）投影装置，手术时投影装置在屏幕的实时影像上显示规划囊膜切开的位置及范围。
本实施例中，上述图像处理装置中，将由摄像装置获取的患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，与图像处理装置中图像数据库进行对比，判断患者的白内障术后并发症类型是后囊膜混浊还是前囊口皱缩，其中，对于白内障术后并发症类型为后囊膜混浊的患者，进一步判断后囊膜混浊的形态是Soemmering环、Elschnig珠还是后囊膜纤维化。
本实施例中，上述数据处理装置包括规划模块和人工智能分析模块；其中，规划模块根据图像处理装置已处理的图像，确定激光切开的位置与范围；位置确定以自然状态瞳孔中心为参照；对于并发症类型是后囊膜混浊的情况下，范围初步定为大小两个级别，大的级别为以自然状态瞳孔中心直径5mm的范围，小的级别为以自然状态瞳孔中心直径4mm的范围；对于并发症类型是前囊口皱缩的情况下，选择以自然状态瞳孔中心直径4mm的范围；
人工智能分析模块根据图像处理装置已处理的图像，确定激光切开方式和激光能量选择；其中，人工智能分析模块的建立，是通过搜集后囊切开及前囊松解激光切开方式的标准图多张（如各1000张），对每张标准图进行切开方式选择和能量选择两个维度的标注；后囊膜切开方式选择标注了十字切开和Q字切开两种方案的二分类标签；前囊松解激光切开方式选择放射状切开；能量选择根据囊膜厚度和混浊程度，标注了一级能量（起始为1mJ）、二级能量（起始为2mJ）和三级能量起（起始为3mJ）三种级别的三分类标签；然后构建基于InceptionResNet-V2的多分类深度学习模型，建立能够自动判断激光切开方式的AI模型和能够进行能量选择的AI模型，构成人工智能分析模块。
本实施例中，如图1-2所示，在并发症类型是后囊膜混浊的情况下，数据处理装置提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择建议的具体步骤如下：
（3-1）激光切开方式建议的提供：由人工智能分析模块通过多分类深度学习模型进行智能判断；其中，对于白内障术后并发症类型为后囊膜混浊的患者，根据患者的后囊膜混浊图像进行后囊膜切开方案的选择，后囊膜混浊的形态为Soemmering环或Elschnig珠时选择十字切开，后囊膜混浊的形态为后囊膜纤维化时选择Q字切开；
（3-2）激光切开范围建议的提供：规划模块对激光范围及位置进行规划，根据是否需要眼底检查及视网膜光凝确定激光切开的范围，对于不需要术后眼底检查或光凝的患者选择激光范围4mm，对于需要术后眼底检查或光凝的患者选择5mm；
（3-3）激光操作能量选择建议的提供：人工智能分析模块根据患者囊膜厚度和混浊程度，确定患者囊膜混浊严重程度，并与各级能量级别相对应，选择起始能量。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：在本实施例中，如图3-4所示，在并发症类型是前囊口皱缩的情况下，数据处理装置提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择建议的具体步骤如下：
（3-1） 激光切开方式建议的提供：由人工智能分析模块判断为白内障术后并发症类型为前囊口皱缩的患者，选择放射状切开；
（3-2）激光切开范围建议的提供：规划模块对激光范围及位置进行规划，位置确定以自然状态瞳孔为中心，选择激光范围为直径4mm的区域；
（3-3）激光操作能量选择建议的提供：人工智能分析模块根据患者囊膜厚度和混浊程度，确定患者囊膜混浊严重程度，并与各级能量级别相对应，选择起始能量。
Claims (6)
1.一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：包括摄像装置、图像处理装置和数据处理装置，
（1）摄像装置，获取患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像；
（2）图像处理装置，整合分析处理自然状态下瞳孔的眼前节图像与散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，判断患者的白内障术后并发症类型；
（3）数据处理装置，根据并发症类型及眼前节图像提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择的建议。
2.如权利要求1所述的一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：上述图像处理装置中，将由摄像装置获取的患者自然状态下瞳孔的眼前节图像和散瞳状态下瞳孔的眼前节图像，与图像处理装置中图像数据库进行对比，判断患者的白内障术后并发症类型是后囊膜混浊还是前囊口皱缩，其中，对于白内障术后并发症类型为后囊膜混浊的患者，进一步判断后囊膜混浊的形态是Soemmering环、Elschnig珠还是后囊膜纤维化。
3.如权利要求1所述的一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：上述数据处理装置包括规划模块和人工智能分析模块；其中，规划模块根据图像处理装置已处理的图像，确定激光切开的位置与范围；人工智能分析模块根据图像处理装置已处理的图像，确定激光切开方式和激光能量选择。
4.如权利要求3所述的一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：在并发症类型是后囊膜混浊的情况下，数据处理装置提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择建议的具体步骤如下：
（3-1）激光切开方式建议的提供：由人工智能分析模块通过多分类深度学习模型进行智能判断；其中，对于白内障术后并发症类型为后囊膜混浊的患者，根据患者的后囊膜混浊图像进行后囊膜切开方案的选择，后囊膜混浊的形态为Soemmering环或Elschnig珠时选择十字切开，后囊膜混浊的形态为后囊膜纤维化时选择Q字切开；
（3-2）激光切开范围建议的提供：规划模块对激光范围及位置进行规划，根据是否需要眼底检查及视网膜光凝确定激光切开的范围，对于不需要术后眼底检查或光凝的患者选择激光范围4mm，对于需要术后眼底检查或光凝的患者选择5mm；
（3-3）激光操作能量选择建议的提供：人工智能分析模块根据患者囊膜厚度和混浊程度，确定患者囊膜混浊严重程度，并与各级能量级别相对应，选择起始能量。
5.如权利要求3所述的一种激光囊膜切开术辅助系统，其特征在于：在并发症类型是前囊口皱缩的情况下，数据处理装置提供激光切开方式、激光切开范围和激光操作能量选择建议的具体步骤如下：
（3-1） 激光切开方式建议的提供：由人工智能分析模块判断为白内障术后并发症类型为前囊口皱缩的患者，选择放射状切开；
（3-2）激光切开范围建议的提供：规划模块对激光范围及位置进行规划，位置确定以自然状态瞳孔为中心，选择激光范围为直径4mm的区域；
（3-3）激光操作能量选择建议的提供：人工智能分析模块根据患者囊膜厚度和混浊程度，确定患者囊膜混浊严重程度，并与各级能量级别相对应，选择起始能量。
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