DE102012019467A1

DE102012019467A1 - Verfahren zur verlässlichen Bestimmung der Achslänge eines Auges

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Publication number: DE102012019467A1
Application number: DE201210019467
Authority: DE
Inventors: Martin Volkwardt; Ferid Bajramovic; Ralf Ebersbach
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-06-12
Also published as: US8950866B2; US20140092363A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Achslänge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie (OCT), wobei zweidimensionale Scans (B-Scans) in verschiedenen Messmodes gewonnen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Auge auf eine Fixiermarke ausgerichtet, so dass die optische Achse des Messgerätes mit der Sehachse des Auges zumindest annähernd zusammenfällt. Danach werden die Achslängen aus den B-Scans zweier Messmodes bestimmt und für jeden Messmode getrennt aggregiert. Die aggregierten Achslängen der beiden Modes werden je nach Verfügbarkeit dazu verwendet, nach Möglichkeit eine resultierende verlässliche Achslänge eines untersuchten Auges bestimmt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Achslänge eines Auges, welches insbesondre in biometrischen Geräten der Ophthalmologie Anwendung finden dürfte. Dabei stellt die Achslänge des Auges von der Vorderseite der Kornea bis zur Retina, den bedeutendsten Messwert für die präoperative Auswahl von Intraokularlinsen bei der Kataraktbehandlung dar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Achslänge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie (OCT), wobei zweidimensionale Scans (B-Scans) in verschiedenen Messmodes gewonnen werden.
Eine wichtige Anwendung stellt die präoperative Auswahl von Intraokularlinsen bei der Kataraktbehandlung dar. Der hierfür bedeutendste Messwert ist die Achslänge des Auges von der Vorderseite der Hornhaut (Kornea) bis zur Netzhaut (Retina). Diese wird nach dem Stand der Technik bevorzugt kontaktfrei durch optische interferometrische Verfahren gemessen, die unter dem Namen PCI (partial coherence interferometry) oder OCT (optical coherence tomography) bekannt sind. Bei diesen Verfahren können Strukturübergänge als eindimensionale Tiefenprofile (A-Scans) oder als zweidimensionale Tiefenschnittbilder (B-Scans) dargestellt werden, wobei spekulare Reflexe an den optischen Grenzflächen und/oder Licht das in den verschiedenen Medien des Auges gestreut wird, detektiert werden.
Bei beiden Messverfahren ist es wichtig, dass die Messung entlang einer axial orientierten Achse, die dabei der Sehachse entspricht, erfolgt. Andernfalls kann es bei der Auswahl der IOL zu Fehlern kommen, die zu einer erheblichen Fehlsichtigkeit des Patienten nach der Implantation der IOL führen.
Um die Messung entlang der Sehachse mit großer Sicherheit zu gewährleisten, wird dem Patienten während der Messung nach dem Stand der Technik vom optischen Messgerät ein Fixierlicht angeboten, auf das er sein Auge fixiert. Dadurch wird die Sehachse des Auges mit der Haupt-Messachse des Gerätes (Geräteachse), welche gleichzeitig der Z-Achse des Koordinatensystems des Messgeräts entspricht, ausgerichtet. Dies ist der Literatur [1] zu entnehmen. Ist die Geräteachse auf die Sehachse ausgerichtet, so stehen die Kornea und die Retina in den allermeisten Fällen hinreichend senkrecht auf der Haupt-Messachse, so dass die von der Kornea und der Retina reflektierten Messstrahlen gut vom Messgerät erfasst werden.
Gemäß einer ersten, in der Literatur [2] beschriebenen Methode erfolgt die Messung der Achslänge mittels partiell kohärenter Interferometrie im Doppelstrahlverfahren. Dabei fallen zwei in ihrer optischen Weglänge verschiedene Stahlen in das Auge und werden an Hornhautvorderseite und der Retina spekular reflektiert und zur Interferenz gebracht. Aus den Signalen bei verschiedenen optischen Weglängen lässt sich auf die Augenlänge schließen. Da ein verwertbares Signal nur entsteht, wenn ein spekularer Reflex sowohl von der Kornea als auch von der Retina vorhanden ist, bietet dieses Verfahren den Vorteil, dass zur Generierung eines Entfernungssignals die Kornea und die Retina annähernd senkrecht zum Messstrahl und damit der Geräteachse stehen.
Experimentell hat sich gezeigt, dass bei diesen Messbedingungen, die zu einem auswertbaren Entfernungssignal führen, in guter Näherung die Geräteachse/Messachse mit der Sehachse identisch ist und die entlang der Geräteachse gemessene Entfernung der axialen Länge entspricht, die für die Berechnung der IOL ausschlaggebend ist.
Damit ist quasi im Messverfahren sichergestellt, dass bei zu großen Abweichungen der Sehachse von der Geräteachse kein falscher Messwert für die Augenlänge gewonnen und für die Berechnung der IOL verwendet wird.
Ein Nachteil ist aber, dass der Patient für die Messzeitdauer ein Mindestmaß an Kooperation zur Fixation aufbringen muss. Ist dies nicht der Fall, so können keine oder nur wenige und damit statistisch wenig gesicherte Messwerte für die axiale Augenlänge bestimmt werden.
Ein weiterer Nachteil ist, dass Messwerte für B-Scans oder die Messung der Vorderkammertiefe nur schwer zu realisieren sind, da bei diesen Messungen aufgrund der Schiefstellung des Messstrahles zu den Grenzflächen entweder die Kornea oder die Linse keinen spekularen Reflex zeigen, der auch vom Gerät erfasst wird. Somit sind neuere Methoden, die eine höhere Zuverlässigkeit bei der Auswahl der Intraokularlinsen versprechen und die die Messung der Vorderkammertiefe, der Linsendicke oder Linsenradien voraussetzen nicht oder nur erschwert möglich.
Gemäß einer zweiten aus der Literatur [3] beschriebenen Methode erfolgt die Messung intraokularer Distanzen anhand eines oder mehrerer sogenannter B-Scans, die mittels optischer Kohärenztomographie gewonnen werden. Dadurch lassen sich nicht nur die Korneavorderfläche und die Retina sondern weitere Gewebestrukturen auflösen. Beispielsweise lassen sich Hornhautdicke, Vorderkammertiefe und/oder Linsendicke ermitteln.
Das beispielsweise in US 5,321,501 A beschriebene Grundprinzip des OCT-Verfahrens basiert auf der Weißlicht-Interferometie und vergleicht die Laufzeit eines Signals mit Hilfe eines Interferometers (meist Michelson- oder Mach-Zehnder-Interferometer). Dabei wird der Arm mit bekannter optischer Weglänge als Objekt-externe Referenz zum Messarm herangezogen. Die Interferenz der Signale aus beiden Armen ergibt ein Muster, aus dem man die relative optische Weglänge innerhalb eines A-Scans (einzelnes Tiefensignal) herauslesen kann. In den eindimensionalen Rasterverfahren wird der Strahl dann transversal in einer oder zwei Richtungen geführt, womit sich ein flächiger B-Scan oder ein dreidimensionales Tomogramm aufnehmen lässt. Dabei ergeben sich auch beim B-Scan ausreichende Signale weil bei diesen Verfahren sowohl spekulare Reflexe als auch Streuung im Objekt erfasst werden.
Im Gegensatz zum Doppelstrahlverfahren ist allerdings bei solchen Verfahren nicht durch das Messprinzip selbst sichergestellt, dass entlang der richtigen Achse (Sehachse) die Achslänge (axiale Länge des Auges), welche für die Berechnung der Intraokularlinsen wichtig ist, gemessen wird. Das liegt daran, dass auch dann eine Aufnahme und ein Signal möglich sind, wenn der Messstrahl nicht senkrecht auf die Corneavorderfläche trifft bzw. nicht entlang der Sehachse ausgerichtet ist. Die Messung entlang der Geräteachse liefert dann einen A-Scan, der für sich genommen keinen erkennbaren Defekt aufweist auch wenn er wegen mangelnder Fixation nicht entlang der Sehachse gemessen wird. Aus der Messung entlang der Geräte-Achse die Achslänge abzulesen, würde im allgemeinen allerdings zu falschen, systematisch verkürzten Messwerten führen, da bei mangelnder Ausrichtung des Messgeräts zur Sehachse, aufgrund Augenbewegung bzw. wegen mangelnder Fixation der A-Scan lateral zu weit abseits der Sehachse misst, was bei einem typischerweise konvexen Auge zu einer Verkürzung der Distanz Kornea – Retina führt.
Generell stellt sich auch das Problem der lateralen Zuordnung der B-Scans bzgl. des Auges. Augenbewegungen führen dabei nicht nur während der Messung, sondern auch während der Ausrichtung des Messagerätes auf das Auge, aufgrund einer ungenauen Ausrichtung, zu fehlerhaften Messungen.
Berücksichtigt man derartige Augenbewegung nicht, so werden ein B-Scan und die in ihm auswertbaren intraokularen Distanzen bzgl. des Auges lateral versetzt und damit fehlerhaft zugeordnet. Dadurch ist nicht sichergestellt, dass der A-Scan entlang der Geräte-Achse bzw. der A-Scan innerhalb eines B-Scans der entlang der Gerätachse läuft, tatsächlich die Augenlänge misst. Ferner können selbst bei exakter Ausrichtung nur wenige A-Scans – nämlich nur die entlang der Geräteachse – zur Berechnung der axialen Länge herangezogen werden, so dass die gemessene axiale Länge mit einer relativ hohen statistischen Unsicherheit behaftet ist.
Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Abstände lokalisierter Grenzflächen im Auge wird in der DE 10 2010 051 281 A1 beschrieben. Anhand der unter verschiedenen Bedingungen aufgenommenen Scans, die mindestens zwei der im Auge vorhandenen Grenzflächen beinhalten, wird von einer Steuer- und Auswerteeinheit ein parametrisches Augenmodell entsprechend angepasst, so dass eine modellbasierte Bestimmung der Biometrie eines Auges erfolgen kann.
Problematisch ist jedoch auch bei dieser Lösung, dass die automatischen Auswertungen von A- und B-Scans zur Gewinnung von Biometriedaten mit einer Vielzahl von Messsituationen und Störungen konfrontiert werden. Dazu zählen beispielsweise Messstrahlungsabschwächung bei Katarakten oder eine Defokussierung der Messstrahlung im Falle der Refraktionsfehler oder auch das Vorhandensein von Pathologien.
Literatur

[1] ISO/CD 19980, "Ophthalmic instruments – Corneal topographers." 2009
[2] W. Haig is, "Optical Coherence Biometry," in Modern Cataract Surgery, T. Kohnen, Ed. Basel: Karger Publishers, 2002, pp. 119–130
[3] Haag-Streit AG, "Biometry Connected ... " Jun-2010

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur verlässlichen Bestimmung der Achslänge eines Auges zu entwickeln, das die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen behebt und sicherstellt, dass nur die Messwerte zur Bestimmung der Achslänge verwendet werden, die bei möglichst exakter Ausrichtung der Haupt-Messachse des Geräts auf die Sehachse des Patientenauges aufgenommen wurden.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur verlässlichen Bestimmung der Achslänge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie (OCT), bei dem das Auge auf eine Fixiermarke ausgerichtet ist, so dass die optische Achse des Messgerätes mit der Sehachse des Auges zumindest annähernd zusammenfällt, bei dem entsprechend der Verfahrensschritte:

a) die Achslängen aus den B-Scans eines ersten AS-Mode (anterior segment mode) bestimmt,
b) die im AS-Mode bestimmten Achslängen nach einer Ausreißerdetektion aggregiert,
c) die Achslängen aus den B-Scans eines zweiten RS-Mode (retina segment mode) bestimmt und
d) die im RS-Mode bestimmten Achslängen nach einer Ausreißerdetektion ebenfalls aggregiert werden,

e) für den Fall, dass keiner der beiden Modes eine aggregierte Achslänge liefert, ein deutlicher Warnhinweis erfolgt,
f) für den Fall, dass nur der AS-Mode eine aggregierte Achslänge liefert, diese der resultierenden Achslänge entspricht und per Warnhinweis darauf hingewiesen wird,
g) für den Fall, dass nur der RS-Mode eine aggregierte Achslänge liefert diese der resultierenden Achslänge entspricht und per Warnhinweis darauf hingewiesen wird und
h) für den Fall, dass beide Modes eine aggregierte Achslänge liefern, diese bei Konsistenz entweder miteinander aggregiert werden und diese aggregierte Achslänge oder eine der im RS- oder MS-Mode aggregierten Achslänge als resultierende Achslänge ausgegeben wird oder bei Nicht-Konsistenz ein deutlicher Warnhinweis erfolgt.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Achslänge eines Auges, welches insbesondre in biometrischen Geräten der Ophthalmologie Anwendung finden dürfte. Dabei stellt die Achslänge des Auges von der Vorderseite der Kornea bis zur Retina, den bedeutendsten Messwert für die präoperative Auswahl von Intraokularlinsen bei der Kataraktbehandlung dar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen die
1: einen im AS-Mode aufgenommenen B-Scan,
2: einen im RS-Mode aufgenommenen B-Scan,
3: einen im RS-Mode aufgenommenen B-Scan mit dem Reflex einer Intraokularlinse,
4: einen im AS-Mode aufgenommenen B-Scan mit Detailvergrößerung und dem Ausschnitt eines im RS-Mode aufgenommenen B-Scans desselben Auges und
5: das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Programmablaufplanes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur verlässlichen Bestimmung der Achslänge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie (OCT) wird das Auge auf eine Fixiermarke ausgerichtet, so dass die optische Achse des Messgerätes mit der Sehachse des Auges zumindest annähernd zusammenfällt. Danach werden entsprechend der Verfahrensschritte:

a) die Achslängen aus den B-Scans eines ersten AS-Mode (anterior segment mode) bestimmt,
b) die im AS-Mode bestimmten Achslängen nach einer Ausreißerdetektion aggregiert,
c) die Achslängen aus den B-Scans eines zweiten RS-Mode (retina segment mode) bestimmt und
d) die im RS-Mode bestimmten Achslängen nach einer Ausreißerdetektion ebenfalls aggregiert.

Hierbei werden während der Messungen zweidimensionale OCT-Schnittbilder, sogenannte B-Scans, erst im AS-Mode (anterior segment mode) und im unmittelbaren Anschluss im RS-Mode (retina segment mode) erfasst. Aus den B-Scans beider Messmodes können Achslängen des untersuchten Auges bestimmt werden
Erfahrungen haben gezeigt, dass die an den retinalen Gewebestrukturen entstehenden Reflexe nicht direkt an deren Oberfläche entstehen, sondern in Abhängigkeit der verwendeten Messverfahren in unterschiedlichen, unter der Oberfläche der Retina liegenden Schichten.
Während beispielsweise Ultraschallwellen von der sogenannte „inneren limitierten Membran” (kurz: ILM) der retinalen Gewebestruktur reflektiert werden und einen detektierbaren Reflex erzeugen, werden die Lichtstrahlen OCT-basierter Verfahren an dem sogenannten „Retinapigmentepithelium” (kurz: RPE) reflektiert, welches sich tiefer in den retinalen Gewebestrukturen befindet. Durch entsprechende Vorgaben für die Segmentierung der Messsignale kann von OCT-basierten Messverfahren sowohl die ILM als auch die RPE aufgelöst und detektiert werden.
Die Segmentierung ist ein Teilgebiet der digitalen Bildverarbeitung und des maschinellen Sehens. Unter Segmentierung ist die Erzeugung von inhaltlich zusammenhängenden Regionen durch Zusammenfassung benachbarter Bildbereiche oder auch nur Pixel zu verstehen, die einem bestimmten Homogenitätskriterium entsprechen. Als Homogenitätskriterium für die Segmentierungen werden beispielsweise Gradientenstärke, Intensität, Signal-Rausch-Verhältnis oder lokale Entropie verwendet, die einzeln oder auch kombiniert verwendet werden können. Im hier beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren wird die Segmentierung zur Detektion von Grenzflächen im Auge verwendet.
Die 1 zeigt einen B-Scan im AS-Mode, der (von rechts nach links) Kornea K, Iris I, (phake) Linse L und retinale Gewebestrukturen R als Bestandteile des Auges enthält. Die Achslängen in den B-Scans des AS-Mode lassen sich aus den Abständen zwischen detektiertem Vertex V der Korneavorderseite und der retinale Gewebestrukturen R und dort insbesondere der segmentierten RPE bestimmen.
Im Gegensatz dazu zeigt die 2 einen B-Scan im RS-Mode, in dem neben dem sogenannte Vertex-/Korneareflex VKR im rechten Bildbereich die retinale Gewebestruktur R deutlich abgebildet ist. In den B-Scans des RS-Mode bestimmen sich die Achslängen aus den Abständen zwischen detektiertem Vertex-/Korneareflex VKR bis zum segmentierten RPE in der retinalen Gewebestrukturen R.
In beiden Aufnahmemodes werden mehrere B-Scans erfasst, die jeweils eine individuelle Achslänge liefern. Das Problem besteht nun darin, diese individuellen Achslängen aus beiden Modes sinnvoll zu einer Achslänge zu aggregieren. Dies stellt insbesondere ein Herausforderung dar, wenn sich die individuellen Messungen der Achslänge stark unterscheiden und somit nicht konsistent sind oder wenn in einem der beiden Modes keine Bestimmung der Achslänge möglich war.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist darauf zu achten, dass die B-Scans des AS-Mode und des RS-Mode unmittelbar nacheinander, in möglichst kurzer Zeitfolge aufgenommen werden. Dadurch können mögliche Augenbewegungen zwischen den Messungen auf ein Minimum reduziert werden.
Weiterhin ist es möglich, dass die B-Scans der beiden Modes mit unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Scan-Bedingungen und/oder optischen Systemen erfolgen können.
Erfindungsgemäß werden Achslängen aus den B-Scans bestimmt und nach einer Ausreißerdetektion für beide Modes getrennt aggregiert. Die Ausreißerdetektion erfolgt dabei derart, dass ausgehend vom Median aller Einzelmesswerte der Augenlänge ein Bereich für die zu erwartenden Achslängen definiert wird und Messwerte außerhalb dieses Bereiches als Ausreißer dargestellt und für die Aggregation nicht zugelassen werden.
Die in den Modes bestimmten Achslängen werden dabei aggregiert, indem von den nach der Ausreißerdetektion verbleibenden Achslängen der arithmetische Mittelwert gebildet wird, wobei dies nur erfolgen kann, wenn hinreichend viele, vorzugsweise mindestens 2 Achslängen übrig bleiben. Anderenfalls ist in dem jeweiligen Mode keine aggregierte Achslänge bestimmbar. Gründe hierfür können inkonsistente Achslängen sein.
Dies kann beispielsweise durch fehlende retinale Signale, aufgrund von starkem Katarakt oder einem (teilweise) geschlossenes Augenlid verursacht sein. Es ist aber auch möglich, dass ein falscher Reflex im B-Scan des RS-Mode detektiert wurde, der beispielsweise von einer phaken oder pseudophaken Intraokularlinse (IOL) hervorgerufen sein kann.
Hierzu zeigt die 3 einen B-Scan im RS-Mode mit dem Reflex einer Intraokularlinse (IOL). Der B-Scan beinhaltet (von rechts nach links) nur die Reflexe einer Intraokularlinse IOL_R und der segmentierten RPE der retinalen Gewebestruktur R. Wird hierbei der Reflex der IOL_R fälschlicher Weise als Vertex-/Korneareflex detektiert, führt das zu einer fehlerhaften Bestimmung der Achslänge im RS-Mode und zwangsläufig zu inkonsistenten Achslängen in beiden Modes – vorausgesetzt, im AS-Mode ist überhaupt eine Achslängenmessung möglich. Die Detektion des Reflexes einer IOL als Vertex-/Korneareflex wird meist durch eine nicht exakte Fixation des Patienten und/oder ungenaue Ausrichtung des Messgerätes zum Auge während der Messungen verursacht, so dass überhaupt kein Vertex-/Korneareflex entsteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die aggregierten Achslängen der AS- und RS-Modes je nach Verfügbarkeit dazu verwendet werden nach Möglichkeit eine resultierende verlässliche Achslänge eines Auges zu bestimmen oder das Verfahren ohne eine resultierende Achslänge zu beenden, wobei

Nach der ersten Aggregationsphase, in der die Achslängen aus den B-Scans beider Modes separat aggregiert werden, müssen für die zweite Aggregationsphase, in der die aggregierten Achslängen der AS- und RS-Modes zu einer resultierenden Achslänge aggregiert werden sollen, vier mögliche Fälle unterschieden werden, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.
Im ersten Fall, für den gemäß dem Verfahrensschritt e) keiner der beiden Modes eine aggregierte Achslänge liefert, wird das Verfahren mit einem deutlichen Warnhinweis beendet.
Im zweiten Fall, für den gemäß dem Verfahrensschritt f) nur der AS-Mode eine aggregierte Achslänge liefert, entspricht diese der resultierenden Achslänge. Das Verfahren wird mit der Ausgabe der resultierenden Achslänge beendet, wobei der Benutzer auch hier über einen Warnhinweis darauf hingewiesen wird.
Im dritten Fall, für den gemäß des Verfahrensschrittes g) nur der RS-Mode eine aggregierte Achslänge liefert entspricht diese der resultierenden Achslänge. Das Verfahren wird mit der Ausgabe der resultierenden Achslänge beendet, wobei der Benutzer auch hier über einen Warnhinweis darauf hingewiesen wird.
Vorteilhafter Weise kann in einer Variante und Ausgestaltung die für die Bildung der aggregierte Achslänge zugelassenen RS-Scans durch Überprüfung und Einhaltung eines Akzeptanzbereiches eines Vertex-/Konreareflexes in den B-Scans des RS-Mode eingeschränkt werden. Dies geschieht wie folgt:
Aus den B-Scans des AS-Mode wird ein Referenzwert für die axiale Position des Korneareflexes bestimmt und daraus ein Akzeptanzbereich für den Vertex/Korneareflex in den B-Scans des RS-Mode definiert, der für die erneute oder auch erstmalige Aggregation der Achslängen der B-Scans aus dem RS-Mode verwendet wird. Messwerte außerhalb des Akzeptanzbereiches werden für die Aggregation nicht zugelassen, da nicht sichergestellt werden kann, dass der detektierte Reflex dem Vertex-/Korneareflex entspricht. Alle individuellen Achslängenmessungen mit einem detektierten Reflex innerhalb des Akzeptanzbereiches werden vorzugsweise zusätzlich mit der gleichen Ausreißerdetektion wie in der ersten Aggregationsphase aggregiert.
Werden für die B-Scans der beiden Modes unterschiedliche Wellenlängen der Scan-Beleuchtung und/oder optische Systeme verwendet, so ist dies bei der Bestimmung des Referenzwertes und der Definition des Akzeptanzbereiches für den Korneareflex in den B-Scans des RS-Mode entsprechend zu berücksichtigen. Für die Bestimmung des Referenzwertes wird die axiale Lage des vordersten Punktes auf der Kornea ermittelt.
In einer weiteren Ausgestaltung hierzu ist es möglich für die Bestimmung des Referenzwertes zeitnahe B-Scans aus einem Live-OCT zu verwenden. Dieses Live-OCT dient primär nicht der Gewinnung von Achslängen sondern liefert ähnlich dem AS-Mode ein Bildes des anterioren Auges.
Für den Fall, dass keine bzw. keine konsistente Achslängen aus dem AS-Mode vorliegt, ist dieser Abgleich der RS-Scans mit dem Referenzwert für die axiale Korneaposition aus dem AS-Mode besonders wichtig, um zu gewährleisten, dass die korrekte, resultierende Achslänge bestimmt wurde.
Dieser Fall ist gegeben wenn im AS-Mode beispielsweise durch Katarakt eine Achslängenmessung unmöglich ist, im RS-Mode aufgrund höherer Sensitivität im Bereich der Retina aber schon. In diesem Fall kann die Korrektheit der Achslängenmessung des RS-Mode nicht durch Vergleich mit der Achslängenmessung des AS-Mode erfolgen und es ist, wie oben geschildert, eine direkte Prüfung des Vertex-/Korneareflex erforderlich. Dasselbe gilt bei Inkonsistenz der Achslängenmessungen der beiden Modes.
Die oben geschilderte Auswahl der für das Aggregieren der Achslängen zulässigen B-Scans aus dem RS-Mode durch einen über die B-Scans des AS-Mode definierten Akzeptanzbereich des Vertex-/Korneareflexes ist nicht nur im Rahmen der Achslängenaggregation sinnvoll. Auch ohne Achslängen auszugeben kann ein so definierter Akzeptanzbereich zur Auswahl der für die Weiterverwendung infragekommenden B-Scans des RS-Modes, beispielsweise bei der Auswahl der dargestellten RS-Scans verwendet werden.
Im vierten und letzten Fall, für den gemäß des Verfahrensschrittes h) beide Modes eine aggregierte Achslänge liefern, wird je nach Konsistenz der beiden aggregierten Achslängen unterschiedlich verfahren. Sind beide aggregierten Achslängen konsistent, so wird entweder aus den aggregierten Achslängen beider Modes eine gemeinsame Achslänge aggregiert und diese aggregierte Achslänge oder eine der im RS- oder MS-Mode aggregierten Achslänge als resultierende Achslänge ausgegeben. Bei Nicht-Konsistenz erfolgt ein deutlicher Warnhinweis falls keine Achslänge aggregiert bzw ermittelt werden konnte.
Die Überprüfung der Konsistenz der aggregierten Achslängen aus AS- und RS-Mode zueinander erfolgt derart, dass die Differenz beider Absolutwerte eine definierte Toleranz nicht überschreiten darf. Diese Toleranz kann dem Schwellwert für die Ausreißerdetektion aus der ersten Aggregationsphase entsprechen.
Wird keine Konsistenz der in beiden Modes aggregierten Achslänge festgestellt, so werden die im RS-Mode bestimmten Achslängen als vertrauenswürdiger angesehen. Die Achslängenmessungen des Vorderabschnittsmodus werden verworfen und es wird gemäß dem Verfahrensschritt g) weiter verfahren. Alternativ kann eine vergleichende Bewertung der Signalgüte in den beiden Modes durchgeführt werden um zu entscheiden, ob die im RS-Mode oder die im AS-Mode bestimmten Achslängen als vertrauenswürdiger angesehen werden.
Die im RS-Mode bestimmten Achslängen werden im Allgemeinen als vertrauenswürdiger angesehen, weil die laterale Auflösung der retinalen Gewebestrukturen in deren B-Scans deutlich höher ist, als die der im AS-Mode aufgenommenen B-Scans, und zusätzlich die Sensitivität höher ist. Insbesondere bei pathologischen Fällen kann es dadurch in den im AS-Mode aufgenommenen B-Scans zu einer Fehlsegmentierung des RPE kommen.
Der in 4 dargestellte im AS-Mode aufgenommene B-Scan mit einer Detailvergrößerungen sowie des Ausschnittes eines im RS-Mode aufgenommenen B-Scans desselben Auges soll dies verdeutlichen.
Die obere Teilabbildung zeigt einen, im AS-Mode aufgenommenen B-Scan, der entlang der Messachse A_MESS (von rechts nach links) Kornea K, Iris I, (phake) Linse L und retinale Gewebestrukturen R als Bestandteile des Auges enthält. Zum Vergleich zeigen die unteren Teilabbildung Detailvergrößerungen der retinalen Gewebestrukturen R.
Während die linke untere Teilabbildung als Detailvergrößerungen die retinalen Gewebestrukturen R des im AS-Mode aufgenommene B-Scan zeigt, ist in der rechten unteren Teilabbildung im Vergleich dazu eine Detailvergrößerung der retinalen Gewebestrukturen R, allerdings aus dem entsprechenden, im RS-Mode aufgenommene B-Scan zu sehen.
Die geringere laterale Auflösung der B-Scans im AS-Mode führt dazu, dass die Segmentierung des RPE fehlschlägt, da das tatsächliche RPE fälschlich als ILM interpretiert wird. Dies ist der Teilabbildung unten links der 4 zu entnehmen. Im Gegensatz dazu werden die retinalen Gewebestrukturen im RS-Mode exakt aufgelöst und sowohl das Retinapigmentepithelium RPE als auch die innere limitierende Membran ILM im B-Scan exakt segmentiert. Dies ist der Teilabbildung unten rechts der 4 zu entnehmen. Durch das Vorhandensein pathologischer Veränderung wird dieser Effekt noch zusätzlich verstärkt.
In einer Variante und Ausgestaltung des Falles 4 ist es analog zu Fall 3 vorteilhaft, die für die Bildung der aggregierten Achslänge des RS-Mode zugelassenen RS-Scans durch Überprüfung und Einhaltung eines Akzeptanzbereiches des Vertex-Korneareflexes in den RS-Scans einzuschränken. Sowohl die Bestimmung als auch die Verwendung eines Akzeptanzbereiches wurden in der Beschreibung zu Fall 3 ausführlich geschildert.
Abschließend zeigt die 5 das erfindungsgemäße Verfahren übersichtlich in Form eines Programmablaufplanes.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Achslänge eines Auges zur Verfügung gestellt, welches insbesondere in biometrischen Geräten der Ophthalmologie Anwendung finden dürfte.
Das Verfahren ermöglicht eine verlässliche Bestimmung der Achslänge eines Auges, wobei nur die Messwerte zur Bestimmung der Achslänge verwendet werden, die bei möglichst exakter Ausrichtung der Haupt-Messachse des Geräts auf die Sehachse des Patientenauges aufgenommen wurden. Dabei wird die Verlässlichkeit dadurch erhöht, dass zwei unterschiedliche Messmodes Verwendung finden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das Vorliegen pathologischer Veränderungen erkannt und unter Umständen trotzdem eine verlässliche Achslängenmessung durchgeführt werden.
Das Verfahren zeichnet sich weiterhin durch eine bessere Kataraktdurchdringung aus, da in seltenen Fällen ein Retinasignal nur im RS-Mode oder nur im AS-Mode vorhanden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5321501 A [0011]
DE 102010051281 A1 [0015]

Claims

Verfahren zur verlässlichen Bestimmung der Achslänge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie (OCT), bei dem das Auge auf eine Fixiermarke ausgerichtet ist, so dass die optische Achse des Messgerätes mit der Sehachse des Auges zumindest annähernd zusammenfällt, bei dem entsprechend der Verfahrensschritte: a) die Achslängen aus den B-Scans eines ersten AS-Mode (anterior segment mode) bestimmt, b) die im AS-Mode bestimmten Achslängen nach einer Ausreißerdetektion aggregiert, c) die Achslängen aus den B-Scans eines zweiten RS-Mode (retina segment mode) bestimmt und d) die im RS-Mode bestimmten Achslängen nach einer Ausreißerdetektion ebenfalls aggregiert werden, gekennzeichnet dadurch, dass die aggregierten Achslängen des AS- und RS-Mode ja nach Verfügbarkeit dazu verwendet werden nach Möglichkeit eine resultierende verlässliche Achslänge eines Auges zu bestimmen oder das Verfahren ohne eine resultierende Achslänge zu beenden, wobei e) für den Fall, dass keiner der beiden Modes eine aggregierte Achslänge liefert, ein deutlicher Warnhinweis darauf erfolgt, f) für den Fall, dass nur der AS-Mode eine aggregierte Achslänge liefert, diese der resultierenden Achslänge entspricht und per Warnhinweis darauf hingewiesen wird, g) für den Fall, dass nur der RS-Mode eine aggregierte Achslänge liefert, diese der resultierenden Achslänge entspricht und per Warnhinweis darauf hingewiesen wird und h) für den Fall, dass beide Modes eine aggregierte Achslänge liefern, diese bei Konsistenz entweder miteinander aggregiert werden und diese aggregierte Achslänge oder eine der im RS- oder MS-Mode aggregierten Achslängen als resultierende Achslänge ausgegeben wird oder bei Nicht-Konsistenz ein deutlicher Warnhinweis erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass aus den B-Scans des AS-Mode ein Referenzwert für die axiale Position des Korneareflexes bestimmt und daraus ein Akzeptanzbereich für den Vertex-/Korneareflex in den B-Scans des RS-Mode für die erneute oder erstmalige Aggregation der Achslängen definiert wird, wobei Messwerte außerhalb des Akzeptanzbereiches für die Aggregation nicht zugelassen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die B-Scans des AS-Mode und des RS-Mode unmittelbar nacheinander, in möglichst kurzer Zeitfolge aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die B-Scans des AS-Mode und des RS-Mode mit unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Scan-Bedingungen und/oder optischen Systemen erfolgen können.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, dass ausgehend vom Median aller Einzelmesswerte der Augenlänge ein Bereich für die zu erwartenden Achslängen definiert wird und Messwerte außerhalb dieses Bereiches Ausreißer darstellen und für die Aggregation nicht zugelassen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die in den Modes bestimmten Achslängen aggregiert werden, indem von den nach der Ausreißerdetektion verbleibenden Achslängen der arithmetische Mittelwert gebildet wird, wobei dies nur erfolgen kann, wenn hinreichend viele, vorzugsweise mindestens 2 Achslängen übrig bleiben.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass beim definieren des Akzeptanzbereiches für den Korneareflexes in den B-Scans des RS-Mode unterschiedliche, in den Modes verwendete Wellenlängen und/oder optische Systeme zu berücksichtigen sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass bereits für die Bestimmung der Achslängen aus den B-Scans des RS-Mode aus den B-Scans des AS-Mode ein Referenzwert für die axiale Position des Korneareflexes bestimmt und daraus ein Akzeptanzbereich für den Korneareflexes in den B-Scans des RS-Mode definiert wird, wobei Messwerte außerhalb des Akzeptanzbereiches für die Aggregation nicht zugelassen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Überprüfung der Konsistenz der aggregierten Achslängen aus AS- und RS-Mode derart erfolgt, dass die Differenz beider Absolutwerte eine definierte Toleranz nicht überschreiten darf.