JP2010502394A - 生理学的データを測定および分析する非侵襲性の眼モニタおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
網膜血管は、病気または損傷の結果として、いくつかの異なる方法で変化する。これらの変化は、血管のサイズと、形と、色とを含む。炎の形をした出血が、網膜の神経繊維層において現れるかもしれない。循環出血が、より深い網膜の層において見えるようになる。綿花状白斑(軸索の低酸素症による軸索生産物の蓄積)は、神経繊維の死をもたらすかもしれない。さらに、血液網膜関門が壊れるので、血管のまわりに漏れが発生するかもしれない。この漏出流体はまた、視神経の円板のまわりに浮腫をもたらすかもしれない。
脈絡膜血管は、(フルオレセインおよびイドシアニングリーンのような)染料の支援により直接最もよく見られる。脈絡膜は、かなりの交感神経の神経分布を受け取る。それゆえに、血管収縮を引き起こす要因、すなわち、(心臓血管系における交感神経活動に関連した)アンジオテンシンII、アドレナリン、およびバソプレシンは、網膜血管系よりも早くおよび/またはもっとひどく、脈絡膜系に影響を及ぼす確率が高い。脈絡膜血管の狭窄および漏れは、染料の使用により観察できる。漏れの領域は、眼底において細長い黄色がかった斑点として現れることが多く、エルシュニッヒの斑点と呼ばれている。
視神経は、眼の唯一の真の動脈を含む。動脈は、アテローム性動脈硬化を引き起こすことがあり、アテローム性動脈硬化は、検眼鏡により見ることができる。しかしながら、より一般には、視神経円板蒼白および視神経円板虚血が後に続く、視神経円板の膨張または浮腫を観察する。視神経の栄養分の多くは、脈絡膜から生じるので、視神経において観察される虚血性の変化は、脈絡膜における変化に従属的である。
眼の血管着色は、対象の眼を検査するときに評価される別の眼の特性であることが好ましい。著しい変化、例えば、眼の血管における血液の、明るさまたは暗さの増加があるかどうかを評価するために、眼の血管着色が検査されることが好ましい。対象の瞳孔サイズを分析するのに望ましい時間の限定的でない例は、生体毒素または化学物質への、疑わしいまたは可能性のある曝露後、対象が、全身性高血圧の症状を示す、または、全身性高血圧を引き起こす危険にあるとき、対象が、鈍い頭部の外傷をこうむっている可能性があるとき、日常の検査または健康診断の一部として、対象において病状を誘発しそうな何らかの他のイベントの発生後、である。眼の血管は、限定的でないが、動脈、静脈、小静脈、毛細血管、および細動脈である。
一般に図8を参照すると、瞳孔サイズは、対象の眼を検査しているときに評価される、眼の特性の1つであることが好ましい。瞳孔の直径において著しい増加(膨張)または減少(縮瞳)があるかどうかを評価するために、瞳孔が検査されることが好ましい。対象の瞳孔サイズを分析するのに望ましい時間の限定的でない例は、生体毒素または化学物質への、疑わしいまたは可能性のある曝露後、対象が、全身性高血圧の症状を示す、または、全身性高血圧を引き起こす危険にあるとき、対象が、鈍い頭部の外傷をこうむっている可能性があるとき、日常の検査または健康診断の一部として、対象において病状を誘発しそうな何らかの他のイベントの発生後、である。
ストロボ光遮断周波数が、対象の眼を検査しているときに評価される、別の、眼の特性であることが好ましい。正常な、すなわち、健康なまたは病状のない対象において、瞳孔の光反射が機能できる最大の周波数がある。光のフラッシュを示す神経インパルスが、網膜から瞳孔の光反射ループを通って、効果があるように瞳孔サイズを制御する筋肉に戻るように伝わることができる周波数により、この周波数は制限される。比較目的のために、この値は、標準(またはベースライン)のストロボ光遮断周波数と考えられる。標準のストロボ光遮断周波数は、各対象に対して経験的に決定されることが好ましい。代わりに、対象が属する母集団に対する平均(またはベースライン)の遮断周波数を決定および使用できる。
例1:有機リン酸エステル、シアン化物、一酸化炭素、およびボツリヌス菌毒素曝露の分析
以下の例は、有機リン酸エステル神経ガスと、シアン合物と、一酸化炭素と、ボツリヌス菌毒素とを含む、さまざまな化学物質および生物学的脅威作用物質への曝露の診断を詳述する。診断における第1のステップは、それぞれの物質に対する眼のバイオマーカーの同定である。
外眼部(瞳孔)アルゴリズムは、瞳孔のサイズを正確に測定する。瞳孔は最初に、本発明のデバイスにより取り込まれる画像内で隔離されなければならない。瞳孔サイズ(エリア)が次に決定される。瞳孔は、眼の最も暗い部分であることから、画像は、平均色に基づいてスレッシュホールドされる。いったん平均が取得されると、平均より大きい点は白にされ、残りの画像が、縁に対して、走査され、変更されない。直接最小正方形適合方法を使用して、瞳孔エリアが近似の楕円に適合され、近似の楕円のxおよびy半径が次に、瞳孔の表面積を計算するために用いられる。ガウスフィルタが、色のスレッシュホールドをした後に適用される。この方法は、迅速で、正確であり、ぎざぎざの縁および画像の不完全に関して非常に寛大である。
内眼部(ここでは眼底とも呼ぶ)アルゴリズムの基本機能は、眼の血管を探し、それらのタイプ(動脈または静脈)を決定し、次に各タイプの平均の画素の色を測定することを伴う。人間において、ランダムに見える(完全にそうではないが)パターンを生成する別個の血管により、血管は、視神経円板からすべての方向に放射状に伸びる。本発明のアルゴリズムにより測定される特性のいくつかは、瞳孔の縁の検出と、瞳孔の光反射の分析と、眼底の血管系の評価とを含む。アルゴリズムは、特定の特徴の認識および評価のために設計されている。
Claims (26)
- 眼の画像を獲得する非侵襲性のデバイスにおいて、
a)1つ以上の発光ダイオード(LED)とレンズとを備える光学アセンブリと、
b)チップ電荷結合素子(CCD)と、
c)前記光学アセンブリの焦点を合わせる線形アクティベータと、
d)トグルスイッチアクティベータとを具備するデバイス。 - 前記LEDは、可視光と近赤外光とに対応する波長で光を放射する請求項1記載のデバイス。
- 前記デバイスは、据え置き型である請求項1記載のデバイス。
- 前記デバイスは、携帯型である請求項1記載のデバイス。
- 前記デバイスは、手持ち型である請求項1記載のデバイス。
- 発光ダイオード(LED)ディスプレイスクリーンをさらに具備する請求項1記載のデバイス。
- 前記LEDディスプレイスクリーンは、ユーザ入力を可能にする請求項6記載のデバイス。
- 対象から眼の画像を獲得する非侵襲性の方法において、
請求項1のデバイスにより、前記眼の画像を獲得することを含む方法。 - 前記LEDは、白色光と近赤外光とに対応する波長で光を放射する請求項8記載の方法。
- 前記デバイスは、据え置き型である請求項8記載の方法。
- 前記デバイスは、携帯型である請求項8記載の方法。
- 前記デバイスは、手持ち型である請求項8記載の方法。
- 発光ダイオードディスプレイスクリーンをさらに具備する請求項8記載のデバイス。
- 前記LEDディスプレイスクリーンは、ユーザ入力を可能にする請求項13記載のデバイス。
- 対象における病的状態を診断する非侵襲性の方法において、
a)請求項8の方法にしたがって、1つ以上の眼の特性を獲得し、処理し、抽出することと、
b)前記眼の特性と、病的状態でない母集団から取得される、標準的な眼の特性のデータベースとを比較することとを含み、
前記対象の眼の特性と、前記標準的な眼の特性のデータベースとの間の相違は、前記対象の眼の特性における異常を示し、
ステップa)ないしb)のいずれもが、アルゴリズムの制御の下で実行される方法。 - 前記病的状態は、有機リン酸エステルの神経ガス、シアン化合物、一酸化炭素、およびボツリヌス菌毒素、への曝露から成るグループから選択される請求項15記載の方法。
- 前記アルゴリズムは、上述した通りである請求項15記載の方法。
- 対象における病的状態の進行を決定する非侵襲性の方法において、
a)請求項8の方法にしたがって、第1の眼の特性を獲得し、処理し、抽出することと、
b)請求項8の方法にしたがって、第2の眼の特性を獲得し、処理し、抽出することと、
c)前記第1の眼の特性と、前記第2の眼の特性とを比較することとを含み、
前記第1の眼の特性および前記第2の眼の特性は、ある期間にわたって、順次、獲得され、処理され、抽出され、
前記眼の特性における相違は、前記対象における病的状態ステータスの相対変化を示し、
ステップa)ないしc)のいずれもが、アルゴリズムの制御の下で実行される方法。 - 前記病的状態は、有機リン酸エステルの神経ガス、シアン化合物、一酸化炭素、およびボツリヌス菌毒素、への曝露から成るグループから選択される請求項18記載の方法。
- 前記アルゴリズムは、上述した通りである請求項18記載の方法。
- 対象における病的状態を診断する非侵襲性の方法において、
a)請求項1のデバイスにより、1つ以上の眼の画像を獲得することと、
b)前記眼の画像を処理することと、
c)前記眼の画像から1つ以上の眼の特性を抽出することと、
d)前記眼の特性を分類することとを含み、
ステップa)ないしd)のいずれもが、アルゴリズムの制御の下で実行される方法。 - 前記病的状態は、有機リン酸エステルの神経ガス、シアン化合物、一酸化炭素、およびボツリヌス菌毒素、への曝露から成るグループから選択される請求項21記載の方法。
- 前記アルゴリズムは、上述した通りである請求項21記載の方法。
- 対象における病的状態を診断する非侵襲性の方法において、
c)請求項8の方法にしたがって、1つ以上の眼の特性を獲得し、処理し、抽出することと、
d)前記眼の特性と、病的状態でない母集団から取得される、標準的な眼の特性のデータベースとを比較することとを含み、
前記対象の眼の特性と、前記標準的な眼の特性のデータベースとの間の相違は、前記対象の眼の特性における異常を示し、
ステップa)ないしd)のいずれもが、アルゴリズムの制御の下で実行される方法。 - 前記病的状態は、有機リン酸エステルの神経ガス、シアン化合物、一酸化炭素、およびボツリヌス菌毒素、への曝露から成るグループから選択される請求項24記載の方法。
- 前記アルゴリズムは、上述した通りである請求項24記載の方法。
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