DE102014014814A1 - Method for the detection and classification of AMD based on at least two modalities of the respective eye - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit dem altersbedingte Makuladegeneration anhand mindestens zweier Modalitäten des betreffenden Auges detektiert und klassifiziert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion und Klassifikation von AMD basiert auf Modalitäten des betreffenden Auges, die zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren aufgenommen wurden. Dabei werden aus allen aufgenommenen und bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, extrahiert. Diese extrahierten, signalbasierten Merkmale werden mittels statistischer Verfahren klassifiziert und kombiniert oder erst kombiniert und danach klassifiziert, um daraus eine Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD zu bestimmen. Das vorgeschlagene Verfahren ist zwar zur Detektion und Klassifikation von AMD vorgesehen, kann jedoch in Abhängigkeit der zu detektierenden Biomarker auch zur Detektion und Klassifikation von Diabetischer Retinopathie oder Morbus Alzheimer angewendet werden.The present invention relates to a method with which age-related macular degeneration can be detected and classified on the basis of at least two modalities of the relevant eye. The method according to the invention for the detection and classification of AMD is based on modalities of the relevant eye which were recorded at different times and / or under different conditions by means of different recording methods. In the process, signal-based features which are suitable for describing the sought-after biomarkers are extracted from all recorded modalities registered with respect to a common coordinate system. These extracted, signal-based features are statistically classified and combined or first combined and then classified to determine a probability map for the disease in AMD. Although the proposed method is intended for the detection and classification of AMD, it can also be used for the detection and classification of diabetic retinopathy or Alzheimer's disease, depending on the biomarkers to be detected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit dem altersbedingte Makuladegeneration (kurz: AMD) anhand mindestens zweier Modalitäten des betreffenden Auges detektiert und klassifiziert werden kann.The present invention relates to a method with the age-related macular degeneration (AMD short) can be detected and classified using at least two modalities of the eye in question.

Unter Modalitäten sind im Weiteren die mit bildgebendem Verfahren verschiedener, in der medizinischen Diagnostik eingesetzter Geräte aufgenommenen Bilddaten zu verstehen.Modalities are to be understood below as meaning the image data recorded by imaging methods used in medical diagnostics.

Die Befundung von AMD in den zur Verfügung stehenden Bilddaten stellt eine generelle Herausforderung in der medizinischen Diagnostik dar. Insbesondere die Detektion bzw. die Verlaufskontrolle von pathologischen Veränderungen in der Retina ist für den Befunder, der beispielsweise ein Arzt oder auch ein sogenannter „Grader” in einem Readingzentrum sein kann, oft sehr schwierig und führt zu einer unzureichenden Qualität der Diagnostik.The finding of AMD in the available image data represents a general challenge in medical diagnostics. In particular, the detection or the follow-up of pathological changes in the retina for the medical professional, for example, a doctor or a so-called "Grader" in a reading center, often very difficult and leads to inadequate quality of diagnosis.

Diese komplexen und in der Regel auch nicht immer objektiv definierten Zusammenhänge führen einerseits zu einem erheblichen Zeitaufwand für die Befundung von AMD und andererseits auch zu Variabilitäten zwischen den Befundern.These complex and usually not always objectively defined relationships lead on the one hand to a considerable amount of time for the diagnosis of AMD and on the other hand to variability between the findings.

Für eine Diagnose muss ein Befunder bisher die multimodalen komplementären Informationen und deren komplexe Zusammenhänge manuell erfassen und bewerten. Bedingt durch die Komplexität der multimodalen Daten besteht dabei die Gefahr, dass wichtige Zusammenhänge nicht erkannt oder in unterschiedlichen Modalitäten falsch zugeordnet werden.For a diagnosis, a finder has to manually record and evaluate the multimodal complementary information and its complex relationships. Due to the complexity of the multimodal data, there is the danger that important relationships will not be recognized or misallocated in different modalities.

Besonders herausfordernd bei der Diagnostik von AMD ist die Notwendigkeit der gleichzeitigen Erkennung mehrerer klinischer Symptome (beispielhaft Drusen und Hyperpigmentierungen für die AREDS Klassifikation) während der Befundung der Bilddaten. Zusätzlich müssen die Symptome in der Regel auch noch räumlich und zeitlich in Bezug zueinander bzw. zu anatomischen Landmarken (z. B. Makula) gesetzt werden. Beispielhaft sind für eine Klassikation nach AREDS die bedeckte Fläche von Hyperpigmentierungen innerhalb von Makulasegmenten sowie das Vorhandensein von Drusen mit einer bestimmten Mindestfläche ausschlaggebend für die Schwere des Krankheitsbildes.Particularly challenging in the diagnosis of AMD is the need for the simultaneous detection of several clinical symptoms (for example, drusen and hyperpigmentation for the AREDS classification) during image data diagnosis. In addition, the symptoms usually have to be spatially and temporally related to each other or to anatomical landmarks (eg macula). By way of example, for a classification according to AREDS, the covered area of hyperpigmentation within macular segments and the presence of drusen with a certain minimum area are decisive for the severity of the clinical picture.

Als Drusen bezeichnet man Ablagerungen von extrazellulärem Material unterhalb der Netzhaut. Sie kommen zwar in allen Altersklassen vor, nehmen jedoch mit steigendem Lebensalter an Größe und Anzahl zu. Sie gelten als Frühform der altersbedingten Makuladegeneration.Drusen are deposits of extracellular material below the retina. Although they occur in all age groups, they increase in size and number with increasing age. They are considered as an early form of age-related macular degeneration.

Da ein Krankheitsbild aus mehreren klinischen Symptomen bestehen kann, die in unterschiedlichen Modalitäten verschieden stark in Erscheinung treten, können für einen Patienten Bildaufnahmen aus mehreren Modalitäten und/oder unterschiedlichen zeitlichen Aufnahmen vorliegen.Since a clinical picture can consist of several clinical symptoms, which appear differently in different modalities, image recordings of several modalities and / or different temporal recordings can be present for a patient.

Zum Beispiel können manche Hyperpigmentierungen nicht nur in einer Farbfundusfotographie detektiert werden, sondern sind auch als helle Spots in Autofluoreszenzbildern sichtbar. Diese Bildmodalität kann somit die Erkennung von Hyperpigmentierungen in Farbfundusbildern ergänzend unterstützen.For example, some hyperpigmentations can not only be detected in color fundus photography, but are also visible as bright spots in autofluorescent images. This image modality can thus additionally support the detection of hyperpigmentation in color fundus images.

Ähnlich verhält es sich beispielhaft auch für Drusen, welche in OCT Volumenaufnahmen besser erkennbar sind als in den flächigen Farbfundusbildern.The situation is similar for drusen, which are better recognizable in OCT volume images than in the flat color fundus images.

Für eine Diagnose muss bisher ein Befunder nun diese multimodalen komplementären Informationen und deren komplexe Zusammenhänge manuell erfassen und bewerten. Bedingt durch die Komplexität der multimodalen Daten (z. B. mehrere Kanäle und mehrere Schichten) besteht dabei die Gefahr, dass wichtige Zusammenhänge nicht erkannt oder in unterschiedlichen Modalitäten falsch zugeordnet werden. Daher wird im Folgenden ein System zur multimodalen Detektion von Krankheitssymptomen (sogenannte Läsionen) präsentiert, mit dem die AMD Diagnose (z. B. nach dem AREDS Score) von multimodalen retinalen Daten unterstützt werden kann.For a diagnosis, a finder must now manually record and evaluate this multimodal complementary information and its complex relationships. Due to the complexity of the multimodal data (eg multiple channels and multiple layers), there is the danger that important connections will not be recognized or misallocated in different modalities. Therefore, a multimodal disease symptom detection system (so-called lesions) will be presented below to support AMD diagnosis (eg, according to the AREDS Score) of multimodal retinal data.

Aus dem Stand der Technik sind sowohl die automatische Erkennung von anatomischen Landmarken, insbesondere des Gefäßbaums der Retina [2], als auch die uni- und multimodale Detektion und Klassifikation von Drusen, [3], [4], [5], [6] oder Hyperpigmentierungen in Farbfundusbildern bzw. OCT-Aufnahmen bekannt.The automatic recognition of anatomical landmarks, in particular of the retinal vascular tree [2], as well as the uni- and multimodal detection and classification of drusen, [3], [4], [5], [6 ] or hyperpigmentation in color fundus images or OCT images known.

Auch in der Patentliteratur existieren dazu Lösungen. So wird in der US 7,474,775 B2 die automatische Erkennung von Läsionen Fundusaufnahmen beschrieben. Die Fundusaufnahmen mit einer sehr hohen Auflösung werden zunächst vorverarbeitet, Objekte die Läsionen darstellen können extrahiert und in der letzten Stufe die Wahrscheinlichkeit für jedes Objekt für eine Läsion unter Verwendung eines Klassifikators geschätzt.There are also solutions in the patent literature. So will in the US 7,474,775 B2 the automatic detection of lesions fundus recordings described. The fundus pictures with a very high Resolution is first preprocessed, objects that can represent lesions are extracted, and in the last step, the probability of each object for a lesion is estimated using a classifier.

Ein weiteres System zur Analyse von Fundusaufnahmen wird in der US 7,856,135 B1 beschrieben. Mit Hilfe eines Bildanalysesystems werden Fundusaufnahmen importiert, normalisiert und registriert, um diese danach zu analysieren und Unterschiede zwischen dem Bild bestimmt. Sequenzen dieser Fundusaufnahmen zeigen die im Laufe der Zeit stattgefundenen Veränderungen am Auge. Die Informationen werden hauptsächlich für diagnostische Zwecke genutzt.Another system for the analysis of fundus images is in the US Pat. No. 7,856,135 B1 described. With the aid of an image analysis system, fundus images are imported, normalized and registered in order to analyze them and determine differences between the images. Sequences of these fundus images show changes in the eye over time. The information is mainly used for diagnostic purposes.

Auch in der US 2012/0237096 A1 wird ein Verfahren zur Diagnose von Augenerkrankungen beschrieben, die auf Fundusaufnahmen und -pathologien basieren. In der Fundusaufnahme eines Patienten wird mittels Bildbearbeitung interessierende Regionen oder Strukturen identifiziert. Diese werden dann unter Verwendung einer Vielzahl von Merkmalsvektoren beschrieben. Zur eindeutigen Diagnose wird die aktuelle Fundusaufnahme mit mindestens einer Fundusaufnahme aus einem Archiv verglichen, welche ähnliche Regionen oder Strukturen enthält. Im Archiv sind zusätzlich zu den Fundusaufnahmen die entsprechenden Krankheitsbilder gespeichert. Bei einer zumindest teilweisen Übereinstimmung der verglichenen Aufnahmen kann dem Patienten eine zuverlässige Diagnose gestellt werden.Also in the US 2012/0237096 A1 describes a method for the diagnosis of eye diseases based on fundus recordings and pathologies. In the fundus image of a patient, regions or structures of interest are identified by means of image processing. These are then described using a variety of feature vectors. For a clear diagnosis, the current fundus image is compared with at least one fundus image from an archive containing similar regions or structures. In addition to the fundus images, the corresponding clinical pictures are stored in the archive. In an at least partial agreement of the compared recordings the patient can be made a reliable diagnosis.

Von der Firma Retmarker aus Coimbra (Portugal) wurde ein Tool zur Verlaufskontrolle bei der altersbedingten Makuladegeneration entwickelt. Es weist jedoch den Nachteil auf, dass anatomische Landmarken (z. B. optischer Nerv) und auch Läsionen manuell markiert werden müssen bevor dann eine statistische Auswertung (Größe, Fläche,...) erfolgen kann.Retmarker from Coimbra (Portugal) has developed a history monitoring tool for age-related macular degeneration. However, it has the disadvantage that anatomical landmarks (eg optical nerve) and also lesions have to be marked manually before a statistical evaluation (size, area,.

Wie bereits einleitend erwähnt, reicht es jedoch in der Regel nicht aus, nur ein Symptom für eine umfassende Diagnose zu erkennen. Daher wäre ein naheliegender Ansatz, die bereits existierenden Klassifikatoren für die verschiedenen Symptome/Läsionen voneinander unabhängig anzuwenden. Dieser Ansatz birgt jedoch folgende gravierende Nachteile:

  • • Jeder Klassifikator liefert in der Regel auch Falschalarme für Symptome/Läsionen. Unabhängige Klassifikatoren würden zu einer Aufsummierung der Falschalarme führen. Ist die Menge der Falschalarme jedoch zu groß, würde das System das Vertrauen des Arztes verlieren und dadurch inpraktikabel werden. Ferner würde das Reviewen von zu vielen Falschalarmen den zeitlichen Aufwand des Arztes nicht reduzieren.
  • • Kontextinformationen, d. h. räumliche und/oder zeitliche Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Läsionstypen werden nicht berücksichtigt, obwohl es klinisch häufig vorkommt, dass die Präsenz von Läsionstyp A auch eine höhere Auftrittswahrscheinlichkeit für Läsionstyp B impliziert.
  • • Strategien zur Datenfusion der Ergebnisse zweier oder mehrerer Klassifikatoren für unterschiedliche Läsionen sind nicht vorhanden.
As mentioned in the introduction, however, it is usually not enough to detect only one symptom for a comprehensive diagnosis. Therefore, an obvious approach would be to apply the existing classifiers independently for the different symptoms / lesions. However, this approach has the following serious disadvantages:
  • • Each classifier also usually provides false alerts for symptoms / lesions. Independent classifiers would lead to a summation of the false alarms. However, if the amount of false alarms is too large, the system would lose the physician's confidence and thus become impractical. Furthermore, reviewing too many false alarms would not reduce the physician's time.
  • • Contextual information, ie spatial and / or temporal dependencies between different lesion types are not considered, although it is clinically common that the presence of lesion type A also implies a higher probability of occurrence of lesion type B.
  • • There are no strategies for data fusion of the results of two or more classifiers for different lesions.

Publikationen zur AREDS-Klassifikation [1] eines Bildes sind ebenfalls bekannt. Solche Ansätze haben jedoch den Nachteil, dass keine Verlaufskontrolle auf Objektebene möglich ist. Ferner ist die Klassifikation für den Arzt nur schwer nachvollziehbar, da sie schlecht an objektiven Kriterien belegt werden kann.Publications on the AREDS classification [1] of an image are also known. However, such approaches have the disadvantage that it is not possible to monitor the object level. Furthermore, the classification is difficult for the physician to understand because it can be badly substantiated by objective criteria.

Literatur:Literature:

  • [1] Frederick L. Ferris u. a.; A Simplified Severity Scale for Age-Related Macular Degeneration: Age-Related Eye Disease Study Research Group – AREDS”; Arch Ophthalmol. 2004; 122: 723–724 [1] Frederick L. Ferris and others; A Simplified Severity Scale for Age-Related Macular Degeneration: Age-Related Eye Disease Study Research Group - AREDS "; Arch Ophthalmol. 2004; 122: 723-724
  • [2] Zhihong Hu; ”Multimodal Retinal Vessel Segmentation from Spectral-Domain Optical Coherence Tomography and Fundus Photography”, IEEE Transactions on Medical Imaging, VOL. 31, No. 10, OCTOBER 2012 [2] Zhihong Hu; "Multimodal Retinal Vessel Segmentation from Spectral Domain Optical Coherence Tomography and Fundus Photography", IEEE Transactions on Medical Imaging, VOL. 31, no. 10, OCTOBER 2012
  • [3] Daisuke Iwama, u. a.; ”Automated Assessment of Drusen Using Three-Dimensional Spectral-Domain Optical Coherence Tomography”, Investigative Ophthalmology & Visual Science, March 2012, Vol. 53, No. 3, pp 1576–1583 [3] Daisuke Iwama, et al. "Automated Assessment of Drusen Using Three Dimensional Spectral Domain Optical Coherence Tomography", Investigative Ophthalmology & Visual Science, March 2012, Vol. 3, pp 1576-1583
  • [4] Richard F. Spaide and Christine A. Curcio; ”Drusen Characterization with Multimodal Imaging”; Author manuscript; available in PMC 2011 October 1 [4] Richard F. Spaide and Christine A. Curcio; "Drusen Characterization with Multimodal Imaging"; Author manuscript; available in PMC 2011 October 1
  • [5] Yehoshua Z, u. a.; ”Comparison of drusen area detected by spectral domain optical coherence tomography and color fundus imaging”; Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 [5] Yehoshua Z, et al. "Comparison of drusen area detected by spectral domain optical coherence tomography and color fundus imaging"; Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013
  • [6] Francisco A. Folgar, u. a.; ”Spatial Correlation between Hyperpigmentary Changes on Color Fundus Photography and Hyperreflective Foci on SDOCT in Intermediate AMD”; Investigative Ophthalmology & Visual Science, July 2012, Vol. 53, No. 8 [6] Francisco A. Folgar, et al. "Spatial Correlation between Hyperpigmentary Changes on Color Fundus Photography and Hyperreflective Foci on SDOCT in Intermediate AMD"; Investigative Ophthalmology & Visual Science, July 2012, Vol. 53, no. 8th

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Verfahren zur Befundung von AMD anhand von Bilddaten dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Detektion und Klassifikation möglichst einfach und schnell erfolgen kann und dabei eine hohe Qualität der Diagnostik erreicht wird. Das Verfahren soll den Befunder bei seiner Diagnose unterstützen und dabei die Variabilitäten zwischen den einzelnen Befundern verringern. The object of the present invention is to further develop the method for the diagnosis of AMD on the basis of image data in such a way that the detection and classification can take place as simply and quickly as possible and a high quality of the diagnosis is achieved. The procedure is intended to assist the diagnosis in its diagnosis, thereby reducing the variability between the individual findings.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur automatisierten oder teilautomatisierten Detektion und Klassifikation von AMD, basierend auf Modalitäten des betreffenden Auges mitzumindest teilweise identischen Arealen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren unter Verwendung unterschiedlicher ophthalmologischer Untersuchungsgeräte aufgenommen wurden, dadurch gelöst, dass alle aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass aus allen aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und vor oder nach deren Klassifizierung kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird. Aus dieser Wahrscheinlichkeitskarte lassen sich im Anschluss weitere Kennzahlen ableiten, die der Beschreibung des Krankheitsbildes und des Krankheitsverlaufs dienen.According to the invention, this object is achieved by the method for the automated or semi-automated detection and classification of AMD, based on modalities of the eye in question with at least partially identical areas, which were recorded at different times and / or under different conditions by means of different recording methods using different ophthalmological examination devices solved that all recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that extracted from all recorded and registered modalities signal-based characteristics that are suitable to describe the biomarkers sought, that the extracted, signal-based characteristics of the recorded modalities by statistical methods classified and before or are combined according to their classification and from this the classification result in the form of a probability map for the Disease on AMD is determined. This probability map can then be used to derive further key figures that serve to describe the clinical picture and the course of the disease.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention the object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments and refinements are the subject of the dependent claims.

Das vorgeschlagene Verfahren ist zur automatisierten oder teilautomatisierten Detektion und Klassifikation von AMD vorgesehen. In Abhängigkeit der zu detektierenden Biomarker kann das vorgeschlagene Verfahren aber auch zur Detektion und Klassifikation von Diabetischer Retinopathie (kurz: DR) oder Morbus Alzheimer (kurz: MA) angewendet werden. Dabei können die Ergebnisse des Verfahrens, unabhängig von der befundeten Erkrankung sowohl zur quantitativen Beschreibung der Krankheit als auch zur quantitativen Charakterisierung des Krankheitsverlaufs genutzt werden.The proposed method is intended for the automated or semi-automated detection and classification of AMD. Depending on the biomarkers to be detected, the proposed method can also be used for the detection and classification of diabetic retinopathy (DR for short) or Alzheimer's disease (MA for short). The results of the procedure, regardless of the disease being diagnosed, can be used both for the quantitative description of the disease and for the quantitative characterization of the course of the disease.

In der Medizin oder Biologie bezeichnet man messbare Produkte von Organismen, die als Indikatoren z. B. für Umweltbelastungen oder Krankheiten herangezogen werden, als Biomarker.In medicine or biology refers to measurable products of organisms that are used as indicators z. B. are used for environmental pollution or disease, as a biomarker.

Die diabetische Retinopathie ist eine durch die Zuckerkrankheit Diabetes mellitus hervorgerufene Erkrankung der Netzhaut des Auges. Die zunehmende Schädigung kleiner Blutgefäße verursacht eine zunächst unbemerkte Schädigung der Netzhaut. Sie kann im Verlauf zur Erblindung führen.Diabetic retinopathy is a disease of the retina of the eye caused by the diabetes mellitus. The increasing damage to small blood vessels causes an initially unnoticed damage to the retina. It can lead to blindness in the course.

Die Alzheimer-Krankheit (lateinisch Morbus Alzheimer) ist eine Erkrankung, die in ihrer häufigsten Form bei Personen über dem 65. Lebensjahr auftritt und für ungefähr 60 Prozent der Demenzerkrankungen verantwortlich ist.Alzheimer's disease (Latin: Alzheimer's disease) is a disease that occurs in its most common form in people over the age of 65 and accounts for approximately 60 percent of dementias.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments.

Das hier vorgeschlagene Verfahren zur automatisierten oder teilautomatisierten Detektion und Klassifikation von AMD basiert auf Modalitäten des betreffenden Auges mit zumindest teilweise identischen Arealen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren unter Verwendung unterschiedlicher ophthalmologischer Untersuchungsgeräte aufgenommen wurden.The method proposed here for the automated or semi-automated detection and classification of AMD is based on modalities of the relevant eye with at least partially identical areas, which were recorded at different times and / or under different conditions by means of different recording methods using different ophthalmological examination devices.

Erfindungsgemäß werden dabei alle aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert, aus allen aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und vor oder nach deren Klassifizierung kombiniert, um daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD zu bestimmen.According to the invention, all recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, signal-based features are extracted from all recorded and registered modalities that are suitable for describing the searched biomarkers, classifying the extracted, signal-based features of the recorded modalities by statistical methods and combining them before or after their classification in order to determine the classification result in the form of a probability map for the disease of AMD.

Für das vorgeschlagene Verfahren und insbesondere für die Bearbeitung und entsprechende Auswertung der zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren unter Verwendung unterschiedlicher ophthalmologischer Untersuchungsgeräte aufgenommen Modalitäten wird vorzugsweise ein PC, Laptop, Tablet-PC oder auch Smart-Phone verwendet. Zur Darstellung der Ergebnisse sollte ein Display vorhanden sein.For the proposed method and in particular for the processing and corresponding evaluation of the modalities taken at different times and / or under different conditions by means of different recording methods using different ophthalmological examination devices, preferably a PC, laptop, tablet PC or smart phone is used. To display the results, a display should be available.

Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) lässt sich anhand folgender Merkmale diagnostizieren:

  • • Drusenbildung,
  • • Hyperpigmentierung,
  • • atrophische Areale,
  • • Hyper-/Hypofluoreszenzen,
  • • Choroidale Neovaskularisationen (CNV);
  • • frühe entzündliche Prozesse,
  • • Expression vom Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF),
  • • Bildung von ersten „Feeder Vessel” (FV) und
  • • retinalen Einblutungen.
Age-related macular degeneration (AMD) can be diagnosed by the following features:
  • • drusen formation,
  • • hyperpigmentation,
  • • atrophic areas,
  • • hyper- / hypofluorescences,
  • • Choroidal neovascularization (CNV);
  • • early inflammatory processes,
  • Expression of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF),
  • • Formation of first "Feeder Vessel" (FV) and
  • • retinal bleeding.

Für die Registrierung aller aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems ist es erforderlich, dass in den einzelnen Modalitäten automatisiert charakteristische Punkte erkannt werden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in den anderen Modalitäten erkannt werden können. Dadurch wird es möglich eine Transformation zwischen den Bilddaten der verschiedenen Modalitäten herzustellen. Dabei kann die Art des verwendeten Registrierungsalgorithmus von der verwendeten Bildmodalität(en) abhängen. So können rigide und/oder nicht-rigide Ansätze in Kombination mit beliebigen Distanzmaßen zum Einsatz kommen, wie beispielsweise:

  • • „Block-matching via cross-correlation”;
  • • „Keypoint matching with robust outlier rejection”;
  • • „Optimization with gradient descent methods”;
  • • „Optimization with variational methods”;
  • • „Vessel segmentation, matching via cross-correlation”.
For the registration of all recorded modalities with respect to a common coordinate system, it is necessary that in the individual modalities automatically characteristic points are recognized, which can be detected with high probability in the other modalities. This makes it possible to produce a transformation between the image data of the various modalities. The type of registration algorithm used may depend on the image modality (s) used. Thus, rigid and / or non-rigid approaches can be used in combination with any distance measures, such as:
  • • "Block-matching via cross-correlation";
  • • "Keypoint matching with robust outlier rejection";
  • • "Optimization with gradient descent methods";
  • • "Optimization with variational methods";
  • • "Vessel segmentation, matching via cross-correlation".

Nach der Registrierung aller aufgenommenen Modalitäten werden signalbasierte Merkmale extrahiert, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben. Dazu werden Algorithmen zur Extraktion von Low-Level-Merkmalen eingesetzt, die beispielsweise basieren auf:

  • • einer Farbe,
  • • einer Form,
  • • einer Textur,
  • • einer Orientierung,
  • • einer Gradientenverteilung (Histogram of Oriented Gradients) oder
  • • Filtern, die datengetrieben aus einer Trainingsmenge bestimmt werden.
After registering all recorded modalities, signal-based features are extracted which are suitable for describing the biomarkers sought. For this purpose, algorithms are used for the extraction of low-level features, which are based for example on:
  • • one color,
  • • a shape
  • • a texture,
  • • an orientation,
  • • a gradient distribution (Histogram of Oriented Gradients) or
  • • Filters that are data-driven from a training set.

Für die Klassifizierung der extrahierten, signalbasierten Merkmale werden statistische Klassifikatoren verwendet, wie beispielsweise:

  • • Nearest Neighbor,
  • • Support Vector Machine,
  • • Random Forests,
  • • Boosting (AdaBoost, GentleBoost),
  • • Convolutional Neural Networks oder
  • • Logistic Regression.
To classify the extracted, signal-based characteristics, statistical classifiers are used, such as:
  • • Nearest Neighbor,
  • • Support Vector Machine,
  • • Random Forests,
  • • Boosting (AdaBoost, GentleBoost),
  • • Convolutional Neural Networks or
  • • Logistic regression.

Für die Kombination der lokal extrahierten und klassifizierten Merkmale der einzelnen Modalitäten können optional Algorithmen zur globalen Inferenz in graphischen Modellen verwendet werden, wie beispielsweise:

  • • GraphCut,
  • • Belief Propagation in unterschiedlichen Ausprägungen,
  • • Mean Field Inferenz oder
  • • Gibbs sampling.
For the combination of the locally extracted and classified features of the individual modalities, algorithms for global inference in graphical models can optionally be used, such as:
  • • GraphCut,
  • • Belief propagation in different forms,
  • • Mean Field Inference or
  • • Gibbs sampling.

Die der vorgeschlagenen Lösung zu Grunde liegende Erkenntnis ist darin zu sehen, dass unterschiedliche bildgebende Verfahren in der Lage sind unterschiedliche Information darzustellen und aufzulösen. So erlaubt die optische Kohärenztomografie (OCT) zum Beispiel Schnittbilder der verschiedenen Schichten der Retina sowie daraus zusammengesetzte dreidimensionalen Bilder darzustellen. Im Gegensatz dazu kann eine Funduskamera fotografische und Fluoreszenz-Aufnahmen der Retina mit einer hohen Auflösung realisieren. Es ist also möglich durch den Einsatz mehrerer bildgebender Verfahren komplementäre Information zu erhalten.The finding underlying the proposed solution is that different imaging techniques are able to represent and resolve different information. For example, optical coherence tomography (OCT) allows cross-sectional images of the various layers of the retina and three-dimensional images composed of them. In contrast, a fundus camera can realize photographic and fluorescence images of the retina with a high resolution. It is thus possible to obtain complementary information through the use of multiple imaging techniques.

Insbesondere können die verwendbaren Modalitäten sowohl auf optischen Verfahren als auch auf Röntgenstrahlung, Ultraschall, Magnetfeldern, Kernstrahlung (Nuklearmedizin) oder auch der Endos- oder Mikroskopie basieren.In particular, the modalities that can be used can be based on optical methods as well as X-ray radiation, ultrasound, magnetic fields, nuclear radiation (nuclear medicine) or else endoscopy or microscopy.

Als bevorzugte Modalitäten sind hierbei alle bekannten retinalen Bildgebungs-Verfahren geeignet, wie beispielsweise:

  • • Colorfundusphotografie (CFP),
  • • Fluoreszenzangiographie/-bildgebung,
  • • Molekulare Bildgebung mit endogenen oder exogenen Markern,
  • • Fundusautofluoreszenz (FAF),
  • • Polarisationsbildgebung,
  • • Fluoreszenzlebensdauer,
  • • Hyperspektrale Bildgebung,
  • • Optische Kohärenztomographie (OCT),
  • • Infrarotbildgebung oder
  • • Photoakkustik.
Preferred modalities here are all known retinal imaging methods, such as, for example:
  • Color photographic photography (CFP),
  • Fluorescence angiography / imaging,
  • Molecular imaging with endogenous or exogenous markers,
  • Fundus autofluorescence (FAF),
  • • polarization imaging,
  • Fluorescence lifetime,
  • • Hyperspectral imaging,
  • Optical coherence tomography (OCT),
  • • Infrared imaging or
  • • Photoakkustik.

Denkbar sind aber auch andere bildgebende Verfahren, wie beispielsweise:

  • • Computertomographie (kurz: CT),
  • • Magnetresonanztomographie (kurz: MRT),
  • • Positronen-Emissions-Tomographie (kurz: PET),
  • • Single-Photonen-Emissions-Computertomographie (kurz: SPECT) oder
  • • Ultraschall, Endoskopie, sowie mikroskopische Aufnahmen jeder Art.
However, other imaging techniques are also conceivable, such as, for example:
  • • computed tomography (short: CT),
  • • magnetic resonance imaging (MRT for short),
  • • positron emission tomography (short: PET),
  • • single photon emission computed tomography (short: SPECT) or
  • • Ultrasound, endoscopy and microscopic images of all kinds.

Erfindungsgemäß können mindestens zwei, vorzugsweise drei und besonders bevorzugt vier oder mehr Modalitäten aufgenommen werden, wobei deren extrahierte, signalbasierte Merkmale mittels eines ein- oder mehrstufigen statistischen Verfahrens klassifiziert werden. Vorzugsweise werden sowohl das Klassifikationsergebnis als auch die hinsichtlich des Vorliegens der gesuchten Biomarker klassifizierten Modalitäten ausgegeben.According to the invention, at least two, preferably three and particularly preferably four or more modalities can be recorded, their extracted, signal-based features being classified by means of a one-stage or multistage statistical method. Preferably, both the classification result and the modalities classified with regard to the presence of the searched biomarker are output.

Einer ersten Ausgestaltungsvariante entsprechend werden zwei oder mehrere aufgenommene Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert, in den aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, die extrahierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten mittels statistischer Verfahren unabhängig voneinander klassifiziert, die extrahierten und klassifizierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten kombiniert und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt.According to a first embodiment variant, two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system in which recorded and registered modalities extract signal-based features capable of describing the sought-after biomarkers that independently classify extracted signal-based features of the modalities by statistical methods which extracted and classified, signal-based features of the modalities combined and determined therefrom the classification result in the form of a probability map for the disease in AMD.

In dieser Ausgestaltung werden die extrahierten Merkmale aus jeder Eingabemodalität zunächst unabhängig klassifiziert. Im Anschluss daran werden diese Einzelergebnisse in einem weiteren Schritt kombiniert, um ein abschließendes Klassifikationsergebnis zu erhalten. Dabei erfolgt die Kombination beispielsweise durch eine Gewichtung aller Einzelergebnisse.In this embodiment, the extracted features from each input modality are first independently classified. Subsequently, these individual results are combined in a further step to obtain a final classification result. The combination is done, for example, by weighting all the individual results.

Einer zweiten Ausgestaltungsvariante entsprechend werden zwei oder mehrere aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, in den aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, die extrahierten und klassifizierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten kombiniert, die extrahierten und kombinierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt.According to a second embodiment variant, two or more recorded modalities will be registered with respect to a common coordinate system in which recorded and registered modalities extract signal-based features capable of describing the searched biomarkers combining extracted and classified signal-based features of the modalities extracted and Combined, signal-based features of the modalities are classified by statistical methods and used to determine the classification result in the form of a probability map for the disease of AMD.

Der Verwendung unterschiedlicher bildgebender Verfahren hat neben dem bereits erwähnten Vorteil, dass dadurch komplementäre Information zu vorhandenen Läsionen zur Verfügung stehen, einen weiteren Vorzug, der in zuvor beschriebenen Lösungen noch nicht berücksichtigt wurde.The use of different imaging methods has, in addition to the already mentioned advantage that thereby complementary information on existing lesions are available, a further advantage that has not yet been considered in previously described solutions.

So existieren zwischen dem Auftreten von Läsionen räumliche und/oder zeitliche Zusammenhänge. Beispielsweise treten bei einer Erkrankung an AMD Hyperpigmentierungen häufig in räumlicher Nähe zu Drusen auf. Bei Diabetischer Retinopathie treten Microaneurysmen häufig in der Nähe von Blutgefäßen auf.So exist between the occurrence of lesions spatial and / or temporal relationships. For example, in a disease of AMD hyperpigmentations often occur in close proximity to drusen. In diabetic retinopathy, microaneurysms often occur near blood vessels.

Erfindungsgemäß werden die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten vor oder nach deren Klassifizierung deshalb anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert.According to the invention, the extracted, signal-based features of the recorded modalities before or after their classification are therefore combined using known context information.

Zur Modellierung von Kontext bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. In einer Ausprägung kann dies basierend auf Low-Level Wahrscheinlichkeitskarten basieren, die in einem ersten Klassifikationsschritt berechnet werden. Eine Wahrscheinlichkeitskarte gibt für jeden Bild- oder Raumpunkt eine Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer zu detektierenden Läsion an.There are different possibilities for modeling context. In one embodiment, this may be based on low-level probability maps that are used in a first classification step be calculated. A probability map indicates for each image or spatial point a probability for the occurrence of a lesion to be detected.

Daraus werden Merkmale berechnet, die in einem weiteren Klassifikations- oder Optimierungsschritt als zusätzliche Eingabemodalität genutzt werden können.From this, features are calculated which can be used as additional input modality in a further classification or optimization step.

Einer dritten Ausgestaltungsvariante entsprechend werden die extrahierten, signalbasierten Merkmale zweier oder mehrerer aufgenommenen und registrierten Modalitäten anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert und mittels statistischer Verfahren klassifiziert, um daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD zu bestimmen. Dabei ist es unerheblich, ob die extrahierten, signalbasierten Merkmale der zwei Modalitäten vor oder nach deren Klassifizierung anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert werden.According to a third embodiment variant, the extracted, signal-based features of two or more recorded and registered modalities are combined on the basis of known context information and classified by statistical methods in order to determine therefrom the classification result in the form of a probability map for the disease at AMD. It is irrelevant whether the extracted, signal-based features of the two modalities are combined before or after their classification on the basis of known context information.

Für die Kombination unterschiedlicher Modalitäten werden in einer Ausprägung die extrahierten Merkmale mittels eines ein- oder mehrstufigen statistischen Klassifikators dazu genutzt eine Entscheidungsfunktion zu bestimmen, die den Bildinhalt nach Vorliegen oder Nichtvorliegen der gesuchten Biomarker klassifiziert. Aus jeder Eingabemodalität werden Merkmale extrahiert und in einem gemeinsamen Klassifikator kombiniert.For the combination of different modalities, in one embodiment, the extracted features are used by means of a one- or multistage statistical classifier to determine a decision function which classifies the image content according to the presence or absence of the biomarkers sought. From each input modality features are extracted and combined in a common classifier.

Hierbei kann die Entscheidungsfunktion auch unabhängig vom statistischen Auftreten in einer Lernmenge händisch, zum Beispiel unter Zuhilfenahme eines physikalischen Modells, bestimmt werden. Unabhängig von obigen Ausprägungen kann die Entscheidungsfunktion dabei das Bild als Gesamtes klassifizieren oder aber auch Entscheidungen für Teilbereiche ausgeben.In this case, the decision function can also be determined independently of the statistical occurrence in a learning quantity manually, for example with the aid of a physical model. Irrespective of the above characteristics, the decision function can classify the image as a whole or else output decisions for subregions.

Einer dritten Ausgestaltungsvariante entsprechend werden zwei oder mehr aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert, in einer ersten, aufgenommenen und registrierten Modalität signalbasierte Merkmale extrahiert, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, die extrahierten, signalbasierten Merkmale dieser ersten Modalität mittels statistischer Verfahren klassifiziert, die klassifizierten Merkmale dieser ersten Modalität dazu verwendet, besonders interessierende Teilbereiche mit Hilfe weiterer aufgenommenen und registrierten Modalitäten weiter zu klassifizieren, indem in den weiteren Modalitäten zusätzlich signalbasierte Merkmale extrahiert und mittels statistischer Verfahren zusammen mit den Merkmalen den vorhergehenden Modalitäten oder auch ohne diese klassifiziert werden um daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD zu bestimmen.According to a third embodiment variant, two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, extracted in a first, recorded and registered modality signal-based features that are suitable for describing the searched biomarkers, which classifies the extracted, signal-based features of this first modality by means of statistical methods, the classified features of this first modality used to further classify particularly interesting subareas using further recorded and registered modalities by additionally extracting signal-based features in the further modalities and re-classifying them by statistical methods together with the features of the preceding modalities or even without them to determine the classification result in the form of a probability map for the disease of AMD.

Bei dieser Ausgestaltung werden auffällige Regionen mittels der Merkmale aus einer Eingabemodalität bestimmt, die dann zusätzlich basierend auf den Merkmalen anderer Modalitäten weiter klassifiziert werden. Dabei werden die unterschiedlichen Eingabemodalitäten sequentiell abgearbeitet. Auffällige Regionen werden berechnet und an die nachfolgende Modalität übergeben. Auch dieser sequentielle Ansatz ist unabhängig von der Art der Bestimmung der Entscheidungsfunktion.In this embodiment, conspicuous regions are determined by means of the features from an input modality, which are then further classified based on the features of other modalities. The different input modalities are processed sequentially. Conspicuous regions are calculated and passed on to the following modality. Also this sequential approach is independent of the way of determining the decision function.

In einer weiteren Ausgestaltung wird basierend auf dem bestimmten Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte anhand einer Skala ein phänotypischer Schweregrad einer Erkrankung an AMD bestimmt.In a further embodiment, based on the determined classification result in the form of a probability map on the basis of a scale, a phenotypic severity of a disease is determined on AMD.

Vorzugsweise wird der ermittelte phänotypische Schweregrad der Erkrankung an AMD dazu benutzt um in Verbindung mit genetischen Informationen des jeweiligen Patienten dessen individuelles Risiko für eine Erkrankung exakter zu bestimmen.Preferably, the determined phenotypic severity of the disease in AMD is used to more accurately determine its individual risk of disease in conjunction with genetic information of the particular patient.

Der Phänotyp oder das Erscheinungsbild ist in der Genetik die Menge aller Merkmale eines Organismus. Er bezieht sich nicht nur auf morphologische, sondern auch auf physiologische und psychologische Eigenschaften. Der Phänotyp wird durch das Zusammenwirken von Erbanlagen und Umweltfaktoren bestimmt. Der Phänotyp ist somit die Summe aller beobachtbaren Merkmale des Organismus.The phenotype or appearance in genetics is the set of all the characteristics of an organism. It does not only refer to morphological but also to physiological and psychological characteristics. The phenotype is determined by the interaction of hereditary factors and environmental factors. The phenotype is thus the sum of all observable features of the organism.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel basieren die aufgenommenen Modalitäten auf den retinalen Bildgebungsverfahren CFP und OCT. Wie zuvor beschrieben werden die aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert, aus der CFP-basierten Modalität Größe und Anzahl von Drusen sowie Hyperpigmentierung extrahiert, aus der OCT-basierten Modalität Größe, Anzahl und Volumen von Drusen sowie Hyperpigmentierung extrahiert, die extrahierten, signalbasierten Merkmale der beiden Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und zuvor oder danach anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert, um daraus das Klassifikationsergebnis als Schweregrad der Erkrankung an AMD zu bestimmen.According to a first embodiment, the accommodated modalities are based on the retinal imaging methods CFP and OCT As described above, the recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system extracted from the CFP-based modality size and number of drusen as well as hyperpigmentation, from the OCT-based modality Extracting size, number and volume of drusen as well as hyperpigmentation, the extracted, signal-based features of the two modalities are classified by statistical methods and before or afterwards using known Context information combined to determine the classification result as the severity of the disease in AMD.

Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung entsprechend wird zusätzlich eine dritte, auf dem retinalen Bildgebungsverfahren FAF basierende Modalität aufgenommen und bezüglich des gemeinsamen Koordinatensystems registriert, in dieser Hyperpigmentierung extrahiert, die extrahierten, signalbasierten Merkmale der drei Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und zuvor oder danach anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert, um daraus das Klassifikationsergebnis als Schweregrad der Erkrankung an AMD zu bestimmen.In accordance with a particularly preferred embodiment, a third modality based on the retinal imaging method FAF is additionally recorded and extracted with respect to the common coordinate system, extracted in this hyperpigmentation, the extracted signal-based features of the three modalities are classified by statistical methods and combined beforehand or thereafter using known context information to determine the classification result as the severity of the disease in AMD.

Zur Klassifizierung von AMD, z. B. nach dem Simplified Severity Scale [4], ist es notwendig die großen Drusen und Pigmentänderungen, wie beispielsweise Hyper- und Hypopigmentierungen zu detektieren.For the classification of AMD, z. For example, according to the Simplified Severity Scale [4], it is necessary to detect the large drusen and pigment changes, such as hyper- and hypopigmentations.

Allerdings liefert jeder Klassifikator in der Regel auch Falschalarme für Symptome/Läsionen, d. h. es werden vom System Symptome/Läsionen detektiert, die jedoch keine sind. Unabhängige Klassifikatoren würden deshalb zu einer Aufsummierung der Falschalarme führen. Ist die Menge der Falschalarme jedoch zu groß, würde das System das Vertrauen des Arztes verlieren und dadurch inpraktikabel werden. Ferner würde das Reviewen von zu vielen Falschalarmen den zeitlichen Aufwand des Arztes nicht reduzieren.However, each classifier usually also provides false alarms for symptoms / lesions, i. H. the system detects symptoms / lesions, which are not. Independent classifiers would therefore lead to a summation of the false alarms. However, if the amount of false alarms is too large, the system would lose the physician's confidence and thus become impractical. Furthermore, reviewing too many false alarms would not reduce the physician's time.

Abhilfe schafft hierbei die kontextuelle Kombination mehrerer Läsionswahrscheinlichkeitskarten. Treten beispielsweise korrekte Hyperpigmentierungen vorwiegend auf Drusen auf, falsch positive jedoch zwischen Drusen, kann durch Kombination der Wahrscheinlichkeitskarten für Drusen und Hyperpigmentierungen ein verbessertes und robusteres Detektionsergebnis erreicht werden. Dabei lassen sich beide Biomarker (Drusen und Pigmentierung) sowohl uni- als auch multimodal bestimmen, wobei sich insbesondere bei der Detektion der Pigmentänderungen die multimodale Klassifikation als vorteilhaft erweist.This is remedied by the contextual combination of several lesion probability maps. If, for example, correct hyperpigmentation occurs predominantly on drusen, but false positives between drusen, an improved and more robust detection result can be achieved by combining the probability maps for drusen and hyperpigmentation. Both biomarkers (drusen and pigmentation) can be determined both uni- and multimodal, with the multimodal classification proving to be advantageous, especially in the detection of pigment changes.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel basieren die aufgenommenen Modalitäten auf den retinalen Bildgebungsverfahren CFP und OCT. Wie zuvor beschrieben werden die aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert. Aus der CFP-basierten Modalität wird Hyperpigmentierung extrahiert und mittels statistischer Verfahren klassifiziert. Die klassifizierten Merkmale dieser ersten Modalität werden hierbei dazu verwendet, besonders interessierende Regionen mit Hilfe der zweiten aufgenommenen und registrierten Modalität weiter zu klassifizieren, indem aus der OCT-basierten Modalität Hyperpigmentierung extrahiert und mittels statistischer Verfahren klassifiziert wird, um daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD zu bestimmen.According to a second embodiment, the accommodated modalities are based on the retinal imaging methods CFP and OCT As described above, the recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system. From the CFP-based modality, hyperpigmentation is extracted and classified by statistical methods. The classified features of this first modality are used here to further classify regions of particular interest with the aid of the second recorded and registered modality by extracting hyperpigmentation from the OCT-based modality and classifying it by statistical methods to derive the classification result in the form of a probability map for the disease to determine AMD.

Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung entsprechend werden aus der CFP-basierten Modalität Hyperpigmentierung extrahiert und mittels statistischer Verfahren hinsichtlich Größe und Anzahl klassifiziert. In den besonders interessierenden Bereichen der OCT-basierten Modalität wird der Abstand d der Hyperpigmentierung zum retinalen Pigmentepithel bestimmt und in Bezug auf gesundes Gewebe bewertet, um daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD zu bestimmen.According to a particularly preferred embodiment, hyperpigmentation is extracted from the CFP-based modality and classified by means of statistical methods in terms of size and number. In the most interesting areas of the OCT-based modality, the distance d of hyperpigmentation to the retinal pigment epithelium is determined and evaluated with respect to healthy tissue to determine therefrom the classification result in the form of a probability map for the disease of AMD.

In diesem Ausführungsbeispiel wird in den Bilddaten der CFP-basierten Modalität die Läsion detektiert und in den Bilddaten der OCT-basierten Modalität deren Lage absolut oder relativ im retinalen Gewebe bestimmt. Durch diese zusätzliche Information ist eine bessere Bewertung der Schwere der Erkrankung möglich.In this exemplary embodiment, the lesion is detected in the image data of the CFP-based modality and its position in the image data of the OCT-based modality is determined absolutely or relatively in the retinal tissue. This additional information allows a better assessment of the severity of the disease.

Hierbei kann eine erste Bewertung der Schwere der Erkrankung an AMD bereits durch die Lage, d. h. Größe und Anzahl der Hyperpigmentierung in der Retina erfolgen. Diese Bewertung wird durch die Berücksichtigung der Messwerte in den interessierenden Bereichen der zweiten Modalität wesentlich verbessert.In this case, a first assessment of the severity of the disease in AMD may already be due to the situation, i. H. Size and number of hyperpigmentation in the retina take place. This evaluation is significantly improved by taking into account the measurements in the areas of interest of the second modality.

Dazu wird in der OCT-basierten Modalität der Abstand d der Hyperpigmentierung zum retinalen Pigmentepithel (RPE) bestimmt und in Bezug auf gesundes Gewebe bewertet.For this purpose, the distance d of the hyperpigmentation to the retinal pigment epithelium (RPE) is determined in the OCT-based modality and evaluated with respect to healthy tissue.

Bei gesundem Gewebe beträgt der Abstand d zum retinalen Pigmentepithel zwischen 0–12 μm. Im Gegensatz dazu kann der Abstand d bei erkranktem Gewebe zwischen 12 μm bis 100 μm (foveal) oder bis 230 μm (parafoveal) betragen, wobei der Grad der Erkrankung mit dem Abstand d korreliert.In healthy tissue, the distance d to the retinal pigment epithelium is between 0-12 μm. In contrast, the distance d in diseased tissue may be between 12 μm to 100 μm (foveal) or up to 230 μm (parafoveal), with the degree of the disease correlating with the distance d.

In einer weiteren Ausgestaltung können die Ergebnisse verschiedener Untersuchungszeitpunkte multimodal verglichen werden, wobei die Abstandsveränderungen Δd wie folgt bewertet werden: Δd = ±10 μm quasi-stabiler Zustand Δd < 10 μm Besserung der Erkrankung Δd > 10 μm Fortschreiten der Erkrankung In a further embodiment, the results of different examination times can be compared in a multimodal manner, wherein the changes in the distance Δd are evaluated as follows: Δd = ± 10 μm quasi-stable state Δd <10 μm Improvement of the disease Δd> 10 μm Progression of the disease

In einer weiteren Ausprägung können graphische Modelle dazu verwendet werden Nachbarschaftsbeziehungen zu modellieren. Dabei werden die Informationen aus unterschiedlichen Wahrscheinlichkeitskarten als Eingabe für die Graphenknoten genutzt. Die Wahrscheinlichkeiten einer Nachbarschaft wird mit Hilfe der Kantenpotentiale modelliert. Das Graphische Modell kann dabei sowohl auf einem regulären Gitter über dem CFP oder einem OCT Volumen definiert werden als auch auf einer objektbezogenen Darstellung, bei der interessante Bildbereiche zu Objekten gruppiert werden.In another embodiment, graphical models can be used to model neighborhood relationships. The information from different probability maps is used as input for the graph nodes. The probabilities of a neighborhood are modeled using the edge potentials. The graphical model can be defined both on a regular grid over the CFP or an OCT volume as well as on an object-related representation in which interesting image areas are grouped into objects.

Die Modellierung des Kontexts kann dabei sowohl entlang räumlicher Koordinaten erfolgen, also durch Verwendung von Information in der räumlichen Nachbarschaft, als auch entlang der zeitlichen Dimension, wobei der Verlauf über beliebig viele Zeitpunkte hinweg betrachtet werden kann. Mit Hilfe des zeitlichen Kontexts ist es zum Beispiel möglich das Auftreten bestimmter Läsionen in einem Krankheitsstadium zu modellieren indem bereits gewonnene Informationen wiederverwendet werden.The modeling of the context can be done both along spatial coordinates, ie by using information in the spatial neighborhood, as well as along the temporal dimension, where the course over any number of times can be considered. With the help of the temporal context, it is possible, for example, to model the occurrence of certain lesions in a disease stage by reusing already obtained information.

Das abschließend erhaltene Klassifikationsergebnis kann zur quantitativen Beschreibung der Krankheit genutzt werden (zum Beispiel Fläche des krankhaften Gewebes). Sind die Modalitäten zu verschiedenen Zeiten aufgenommen, so kann deren Beschreibung auch zur quantitativen Charakterisierung des Krankheitsverlaufs genutzt werden (zum Beispiel Veränderung der Fläche des krankhaften Gewebes).The finally obtained classification result can be used for the quantitative description of the disease (for example area of diseased tissue). If the modalities are recorded at different times, their description can also be used for the quantitative characterization of the course of the disease (for example, change in the area of the diseased tissue).

In einer Ausprägung kann das Klassifikationsergebnis zur Aufmerksamkeitssteuerung benutzt werden, um den Fokus des Anwenders auf besonders auffällige Bereiche des Eingangssignals zu lenken.In one embodiment, the classification result may be used for attention control to direct the user's focus to particularly prominent areas of the input signal.

In einer weiteren Ausprägung ist es auch möglich das Klassifikationsergebnis zur automatisierten Diagnose oder zu therapeutischen Empfehlungen zu nutzen.In a further embodiment, it is also possible to use the classification result for automated diagnosis or for therapeutic recommendations.

Das vorgeschlagene Verfahren zeigt auf, wie diese unterschiedlichen Informationen/Signale kombiniert und dabei räumliche und zeitliche Kontextinformationen mit dem Ziel ausgenutzt werden können, die automatisierten Erkennungsleistung gegenüber dem Einsatz einer einzelnen Modalität ohne Kontextmodellierung zu verbessern.The proposed method shows how these different information / signals can be combined while exploiting spatial and temporal context information with the aim of improving automated recognition performance over using a single modality without context modeling.

Automatisiert oder teilautomatisiert erkannte Biomarker einer Krankheit lassen sich zur Verbesserung der Diagnosequalität in unterschiedlichster Form einsetzen. Zum einen kann der Arzt auf potentiell krankhafte Stellen in der Retina hingewiesen werden. Des Weiteren kann der Grad einer Krankheit bei entsprechender Robustheit der Verfahren automatisiert festgestellt und durch den Arzt überprüft werden. Es ist zudem möglich den so bestimmen Phänotyp mit genetischen Informationen (Genotyp) zu verknüpfen, um das individuelle Risiko für den Patienten, z. B. an feuchter AMD zu erkranken, noch genauer bestimmen zu können.Automated or semi-automated detected biomarkers of a disease can be used to improve the quality of diagnosis in a variety of forms. On the one hand, the doctor can be made aware of potentially pathological areas in the retina. Furthermore, the degree of disease can be automatically determined with appropriate robustness of the procedures and checked by the doctor. It is also possible to link the thus determined phenotype with genetic information (genotype) to assess the individual risk to the patient, eg. B. to get wet AMD, to be able to determine more precisely.

Im Gegensatz zum Phänotyp repräsentiert der Genotyp oder das Erbbild eines Organismus seine exakte genetische Ausstattung, also den individuellen Satz von Genen, den er im Zellkern in sich trägt und der somit seinen morphologischen und physiologischen Phänotyp bestimmt. Der Genotyp ändert sich zu Lebzeiten eines Organismus nicht.In contrast to the phenotype, the genotype or genetic image of an organism represents its exact genetic endowment, ie the individual set of genes that it carries in the cell nucleus and thus determines its morphological and physiological phenotype. The genotype does not change during the lifetime of an organism.

Weitere Assistenzfunktionen zum Beispiel in der Augenchirurgie sowie der Steuerung pharmakologischer Interventionen sind denkbar. So könnte ein Augenchirurg durch eine Navigationshilfestellung leicht zu einer krankhaften Stelle finden, um dort therapeutische Eingriffe durchzuführen.Further assistance functions, for example in eye surgery and the control of pharmacological interventions, are conceivable. Thus, an eye surgeon could easily find a pathological place through a navigational aid to perform therapeutic interventions there.

Im Falle einer pharmazeutischen Intervention kann die Wirksamkeit und Dosierung gesteuert werden.In the case of a pharmaceutical intervention, the efficacy and dosage can be controlled.

Das vorgeschlagene Verfahren sieht zunächst die multimodale Registrierung aller aufgenommenen Modalitäten in ein gemeinsames Koordinatensystem vor. Das Verfahren ist dabei unabhängig von der konkret gewählten Modalität.The proposed method initially provides for the multimodal registration of all recorded modalities in a common coordinate system. The procedure is independent of the specific modality chosen.

Anschließend werden aus den registrierten Eingabemodalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert, die geeignet sind, die gesuchten Biomarker zu beschreiben. Diese sind abhängig von der zu detektierenden Krankheit und können auch von Eingabemodalität zu Eingabemodalität variieren.Subsequently, signal-based features are extracted from the registered input modalities that are suitable for describing the biomarkers sought. These depend on the disease to be detected and can also vary from input modality to input modality.

Es ist insbesondere möglich eine Übermenge an geeigneten Merkmalen zu extrahieren, um diese geeignet im Detektionsschritt automatisiert zum Beispiel mit Methoden der automatischen Merkmalsselektion auszuwählen. Auch ist es möglich die Merkmale zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu extrahieren, um in etwa den zeitlichen Verlauf der Eingabemodalitäten zu charakterisieren. Hierzu können insbesondere Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind den zeitlichen Signalverlauf wiederzugeben wie etwa Merkmale, die auf dem sogenannten optischen Fluss basieren. Für die Klassifikation von AMD in OCT Volumen könnte beispielsweise die Veränderung der retinalen Schichtdicken oder das räumliche „Wandern” von Läsionen ein wichtiges Merkmal darstellen. In particular, it is possible to extract a superset of suitable features in order to select them automatically in the detection step, for example automatically using methods of automatic feature selection. It is also possible to extract the features at different times in order to characterize the temporal course of the input modalities. For this purpose, it is possible in particular to extract features which are suitable for reproducing the temporal signal profile, such as features based on the so-called optical flow. For the classification of AMD in OCT volumes, for example, the change of the retinal layer thicknesses or the spatial "migration" of lesions could be an important feature.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Verfahren zur Befundung von AMD anhand von Bilddaten zur Verfügung gestellt, mit dem die Detektion und Klassifikation einfach und schnell erfolgen kann. Das Verfahren erreicht dabei eine hohe Qualität der Diagnostik und verringert die Variabilitäten zwischen den einzelnen Befundern.With the solution according to the invention, a method is provided for the diagnosis of AMD on the basis of image data, with which the detection and classification can take place simply and quickly. The procedure achieves a high quality of diagnostics and reduces the variability between the individual findings.

Obwohl das vorgeschlagene Verfahren zur Befundung von AMD vorgesehen ist, kann es in Abhängigkeit der zu detektierenden Biomarker auch zur Detektion und Klassifikation von DR oder MA angewendet werden. Während bei DR als Biomarker Aneurysmen, Ödeme, CNV oder Exsudate in Frage kommen, sind dies bei MA Amyloid-Plaques oder PHF.Although the proposed method of AMD detection is intended, it can also be used to detect and classify DR or MA, depending on the biomarkers to be detected. While in DR DR as biomarkers aneurysms, edema, CNV or exudates are possible, these are in MA amyloid plaques or PHF.

Während bekannte Verfahren zur Detektion von Krankheitsmerkmalen auf Merkmalen und Klassifikationsschemata beruhen, die aus einer einzigen Eingabemodalität stammen, basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf Merkmalen und Klassifikationsschemata mehrerer Eingabemodalitäten, die vorzugswiese Kontextinformation ausnutzten um das Gesamtergebnis der Klassifikation zu verbessern.While known disease feature detection techniques rely on features and classification schemes derived from a single input modality, the inventive method is based on features and classification schemes of multiple input modalities that preferentially exploited context information to improve the overall classification result.

Das vorgeschlagene Verfahren zeigt unterschiedliche Wege auf, komplementäre Information aus verschiedenen Eingabemodalitäten zu kombinieren. Des Weiteren werden Möglichkeiten zur expliziten Modellierung von Kontextinformation vorgesehen. Insbesondere bei Krankheitsbildern, die mehrere Biomarker besitzen, welche in unterschiedlichen Modalitäten erkannt werden müssen und in einer gewissen räumlichen und zeitlichen Relation stehen, ist es dadurch möglich eine verbesserte automatisierte Erkennungsleistung zu erreichen.The proposed method shows different ways to combine complementary information from different input modalities. Furthermore, possibilities for the explicit modeling of context information are provided. In particular, in clinical pictures that have several biomarkers, which must be recognized in different modalities and are in a certain spatial and temporal relation, it is thereby possible to achieve an improved automated recognition performance.

Die vorgelegte Erfindung beschreibt ein Verfahren zur multimodalen Diagnose von AMD, welches die Nachteile der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen behebt. Dies sind zusammengefasst folgende:

  • – Die automatische Erkennung von Landmarken (z. B. Makularegion)
  • – Die automatische Erkennung von unterschiedlichen Läsionen unter Verwendung von – Multimodalen Informationen, – Kontextspezifischen Informationen mit entsprechender Datenfusionsstrategie, – Dem zeitlichen Verlauf,
  • – Die automatische Verlaufskontrolle (beispielhaft Größe, Fläche, Intensität, ...) auf Läsionsebene
  • – Die automatische Klassifikation/Einstufung des Krankheitsbildes (bei mehr als einem Läsionstyp).
The present invention describes a method for multimodal diagnosis of AMD, which overcomes the disadvantages of the prior art solutions. These are summarized as follows:
  • - Automatic recognition of landmarks (eg macular region)
  • - The automatic detection of different lesions using - Multimodal information, - Context-specific information with appropriate data fusion strategy, - The time course,
  • - The automatic progress control (example size, area, intensity, ...) on lesion level
  • - The automatic classification / classification of the disease (in more than one lesion type).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (20)

Verfahren zur automatisierten oder teilautomatisierten Detektion und Klassifikation von AMD, basierend auf Modalitäten des betreffenden Auges mit zumindest teilweise identischen Arealen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren unter Verwendung unterschiedlicher ophthalmologischer Untersuchungsgeräte aufgenommen wurden, dadurch gekennzeichnet, dass alle aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass aus allen aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und vor oder nach deren Klassifizierung kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method for the automated or semi-automated detection and classification of AMD, based on modalities of the eye concerned with at least partially identical areas, which were recorded at different times and / or under different conditions by means of different recording methods using different ophthalmological examination apparatus, characterized in that all recorded Modalities are registered with respect to a common coordinate system that extracted from all recorded and registered modalities signal-based characteristics that are suitable to describe the biomarker sought, that the extracted signal-based characteristics of the recorded modalities are classified by statistical methods and combined before or after their classification and from this the classification result in the form of a probability map for the disease is determined on AMD. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendbaren Modalitäten sowohl auf optischen Verfahren als auch auf Röntgenstrahlung, Ultraschall, Magnetfeldern, Kernstrahlung oder auch der Endos- oder Mikroskopie basieren können.A method according to claim 1, characterized in that the usable modalities can be based on optical methods as well as X-rays, ultrasound, magnetic fields, nuclear radiation or endoscopy or microscopy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise drei und besonders bevorzugt vier oder mehr Modalitäten aufgenommen werden.A method according to claim 1, characterized in that at least two, preferably three and more preferably four or more modalities are included. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung der extrahierten, signalbasierten Merkmale mittels eines ein- oder mehrstufigen statistischen Verfahrens erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the classification of the extracted, signal-based features by means of a one- or multi-stage statistical method. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Klassifikationsergebnis als auch die hinsichtlich des Vorliegens der gesuchten Biomarker klassifizierten Modalitäten ausgegeben werden.Method according to claim 1, characterized in that both the classification result and the modalities classified with regard to the presence of the searched biomarkers are output. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass in den aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten mittels statistischer Verfahren unabhängig voneinander klassifiziert werden, dass die extrahierten und klassifizierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method according to claims 1 to 4, characterized in that two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that in the recorded and registered modalities signal-based features are extracted which are suitable for describing the searched biomarkers that the extracted, signal-based Characteristics of the modalities are statistically independently classified, that the extracted and classified, signal-based features of the modalities are combined and used to determine the classification result in the form of a probability map for the disease at AMD. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass in den aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten und klassifizierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten kombiniert werden, dass die extrahierten und kombinierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method according to claims 1 to 4, characterized in that two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that in the recorded and registered modalities signal-based features are extracted which are suitable for describing the searched biomarkers that the extracted and classified , signal-based features of the modalities are combined, that the extracted and combined, signal-based features of the modalities are classified by statistical methods and from this the classification result in the form of a probability map for the disease is determined at AMD. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten vor oder nach deren Klassifizierung anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert werden.A method according to claim 1, characterized in that the extracted signal-based characteristics of the recorded modalities are combined before or after their classification on the basis of known context information. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr aufgenommene Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass in den aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert und mittels statistischer Verfahren klassifiziert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method according to claims 1 to 8, characterized in that two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that in the recorded and registered modalities signal-based features are extracted which are suitable for describing the searched biomarkers that the extracted, signal-based Characteristics of the modalities are combined on the basis of known context information and classified by means of statistical methods and from this the classification result in the form of a probability map for the disease is determined on AMD. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr aufgenommene Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass in den aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und danach anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird. Method according to claims 1 to 8, characterized in that two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that in the recorded and registered modalities signal-based features are extracted which are suitable for describing the searched biomarkers that the extracted, signal-based Characteristics of the modalities are classified by means of statistical methods and then combined using known context information and from the classification result in the form of a probability map for the disease is determined on AMD. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr aufgenommene Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass in einer ersten, aufgenommenen und registrierten Modalität signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale dieser ersten Modalität mittels statistischer Verfahren klassifiziert werden, dass die klassifizierten Merkmale dieser ersten Modalität dazu verwendet werden, besonders interessierende Teilbereiche mit Hilfe der weiteren aufgenommenen und registrierten Modalitäten weiter zu klassifizieren, indem in den weiteren Modalitäten zusätzliche signalbasierte Merkmale extrahiert und mittels statistischer Verfahren zusammen mit den Merkmalen der vorhergehenden Modalitäten oder auch ohne diese klassifiziert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method according to claims 1 to 8, characterized in that two or more recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that in a first, recorded and registered modality signal-based features are extracted which are suitable for describing the searched biomarkers that the extracted ones , Signal-based features of this first modality are classified by statistical methods that the classified features of this first modality are used to further classify particularly interesting sections using the other recorded and registered modalities, by extracting additional signal-based features in the other modalities and statistical Methods are classified together with the features of the preceding modalities or even without them and from this the classification result in the form of a probability map for the disease determined on AMD. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem bestimmten Klassifikationsergebnis anhand einer Skala ein phänotypischer Schweregrad einer Erkrankung an AMD bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that based on the determined classification result based on a scale, a phenotypic severity of a disease is determined on AMD. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte phänotypische Schweregrad der Erkrankung an AMD dazu benutzt wird um in Verbindung mit genetischen Informationen des jeweiligen Patienten dessen individuelles Risiko für eine Erkrankung exakter zu bestimmen.A method according to claim 12, characterized in that the determined phenotypic severity of the disease is used to AMD in order to more accurately determine in connection with genetic information of the respective patient's individual risk for a disease. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Modalitäten auf retinalen Bildgebungsverfahren CFP und OCT basieren, dass die aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass aus der CFP-basierten Modalität Größe und Anzahl von Drusen sowie Hyperpigmentierung extrahiert werden, dass aus der OCT-basierten Modalität Größe, Anzahl und Volumen von Drusen sowie Hyperpigmentierung extrahiert werden, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der beiden Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und zuvor oder danach anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis als Schweregrad der Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method according to one of claims 9 and 10, characterized in that the recorded modalities are based on retinal imaging methods CFP and OCT, that the recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system that extracts size and number of drusen as well as hyperpigmentation from the CFP-based modality be extracted from the OCT-based modality size, number and volume of drusen and hyperpigmentation that the extracted signal-based features of the two modalities are classified by statistical methods and before or after combined using known context information and from it the classification result as severity of Disease on AMD is determined. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine dritte, auf dem retinalen Bildgebungsverfahren FAF basierende Modalität aufgenommen und bezüglich des gemeinsamen Koordinatensystems registriert wird, dass in dieser, FAF-basierten Modalität Hyperpigmentierung extrahiert wird, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der drei Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und zuvor oder danach anhand bekannter Kontextinformationen kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis als Schweregrad der Erkrankung an AMD bestimmt wird.Method according to claim 14, characterized in that additionally a third modality based on the retinal imaging method FAF is registered and registered with respect to the common coordinate system, that in this FAF-based modality hyperpigmentation is extracted, the extracted, signal-based features of the three modalities are classified by means of statistical methods and combined beforehand or thereafter on the basis of known context information, and from this the classification result is determined as the severity of the disease in AMD. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Modalitäten auf retinalen Bildgebungsverfahren CFP und OCT basieren, dass die aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass aus der CFP-basierten Modalität Merkmale zur Beschreibung von Hyperpigmentierung und/oder Drusen extrahiert und mittels statistischer Verfahren klassifiziert werden, dass die klassifizierten Merkmale dieser ersten Modalität dazu verwendet werden, besonders interessierende Teilbereiche mit Hilfe der zweiten aufgenommenen und registrierten Modalität weiter zu klassifizieren, indem aus der OCT-basierten Modalität zusätzlich Merkmale zur Beschreibung von Hyperpigmentierung und/oder Drusen extrahiert und mittels statistischer Verfahren klassifiziert werden, und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.A method according to claim 11, characterized in that the recorded modalities are based on retinal imaging methods CFP and OCT, that the recorded modalities are registered with respect to a common coordinate system, that extracts characteristics for describing hyperpigmentation and / or drusen from the CFP-based modality statistical methods are classified, that the classified features of this first modality are used to further classify particularly interesting sections using the second recorded and registered modality by additionally extracting features for describing hyperpigmentation and / or drusen from the OCT-based modality and are classified by statistical methods, and from this the classification result in the form of a probability map for the disease is determined on AMD. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus der CFP-basierten Modalität Hyperpigmentierung extrahiert und mittels statistischer Verfahren hinsichtlich Größe und Anzahl klassifiziert werden, dass in den besonders interessierenden Bereichen der OCT-basierten Modalität der Abstand d der Hyperpigmentierung zum retinalen Pigmentepithel bestimmt und in Bezug auf gesundes Gewebe bewertet wird und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an AMD bestimmt wird.A method according to claim 16, characterized in that extracted from the CFP-based modality hyperpigmentation and classified by means of statistical methods in terms of size and number that determined in the particularly interesting areas of the OCT-based modality of the distance d of hyperpigmentation to the retinal pigment epithelium and in Healthy tissue is evaluated and the classification result is determined from this in the form of a probability map for the disease in AMD. Verfahren zur automatisierten oder teilautomatisierten Detektion und Klassifikation von DR, basierend auf Modalitäten des betreffenden Auges mit zumindest teilweise identischen Arealen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren unter Verwendung unterschiedlicher ophthalmologischer Untersuchungsgeräte aufgenommen wurden, dadurch gekennzeichnet, dass alle aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass aus allen aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und vor oder nach deren Klassifizierung kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an DR bestimmt wird.Method for the automated or semi-automated detection and classification of DR, based on modalities of the respective eye with at least partially identical areas, which were recorded at different times and / or under different conditions by means of different recording methods using different ophthalmological examination apparatuses, characterized in that all recorded Modalities are registered with respect to a common coordinate system that extracted from all recorded and registered modalities signal-based features that are suitable to describe the biomarkers sought, that the extracted signal-based characteristics of the recorded modalities by statistical methods classified and before or after whose classification is combined and from this the classification result in the form of a probability map for the disease is determined on DR. Verfahren zur automatisierten oder teilautomatisierten Detektion und Klassifikation von MA, basierend auf Modalitäten des betreffenden Auges mit zumindest teilweise identischen Arealen, die zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder unter verschiedenen Bedingungen mittels unterschiedlicher Aufnahmeverfahren unter Verwendung unterschiedlicher ophthalmologischer Untersuchungsgeräte aufgenommen wurden, dadurch gekennzeichnet, dass alle aufgenommenen Modalitäten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems registriert werden, dass aus allen aufgenommenen und registrierten Modalitäten signalbasierte Merkmale extrahiert werden, die geeignet sind die gesuchten Biomarker zu beschreiben, dass die extrahierten, signalbasierten Merkmale der aufgenommenen Modalitäten mittels statistischer Verfahren klassifiziert und vor oder nach deren Klassifizierung kombiniert werden und daraus das Klassifikationsergebnis in Form einer Wahrscheinlichkeitskarte für die Erkrankung an MA bestimmt wird.Method for automated or semi-automated detection and classification of MA, based on modalities of the respective eye with at least partially identical areas, which were recorded at different times and / or under different conditions by means of different recording methods using different ophthalmological examination apparatus, characterized in that all recorded Modalities are registered with respect to a common coordinate system that extracted from all recorded and registered modalities signal-based characteristics that are suitable to describe the biomarker sought, that the extracted signal-based characteristics of the recorded modalities are classified by statistical methods and combined before or after their classification and from this the classification result in the form of a probability map for the disease is determined at MA. Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprüche 2 bis 13 sinngemäß auch auf die Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19 anzuwenden sind.A method according to claims 18 and 19, characterized in that the claims 2 to 13 are mutatis mutandis applicable to the method according to claims 18 and 19.
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