JP5628839B2 - 眼球表面疾患を検出するシステムおよび眼球表面検査装置 - Google Patents
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Description
本願は、米国特許法119条により、米国仮特許出願第61/151,880号(2009年2月12日出願)に基づく優先権を主張する。該出願の全内容が参照により本明細書に引用される。
本発明は、角膜表面欠損を検出するための装置および方法に関する。本発明の装置および方法は、ドライアイ等の角膜表面疾患を検出するために使用可能である。
(項目1)
眼球表面疾患を検出する方法であって、該方法は、
a.光源からの光によって、患者の眼の眼球表面を照射するステップであって、該光は、該光源と該眼球表面との間に位置付けられる照射フィルタによって、第1の所定の波長範囲において透過され、該第1の所定の波長範囲における光は、該眼球表面上の欠損に固着された造影剤を励起させる、ステップと、
b.該造影剤から放出される光信号を検出するステップであって、該光信号は、撮像フィルタによって、画像取込デバイスに、第2の所定の波長範囲において透過され、該撮像フィルタは、該眼球表面と該画像取込デバイスとの間に位置付けられる、ステップと
を含み、
該画像取込デバイスは、造影剤の強度および分布の定量解析を提供する命令を含む機械可読記憶媒体に信号を伝送する、方法。
(項目2)
前記眼球表面疾患は、ドライアイである、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記第1の所定の波長範囲以外の波長における前記照射フィルタの光学密度は、0.000001以下であって、前記撮像フィルタの光学密度は、前記第2の所定の波長範囲以外の波長では、0.000001以下である、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記造影剤は、フルオレセインであり、前記照射フィルタは、465nmから500nmまでの範囲における光を透過し、前記撮像フィルタは、515nmよりも長い光を透過する、項目1に記載の方法。
(項目5)
眼球表面疾患を検出する方法であって、該方法は、
a.光源からの光によって、患者の眼の眼球表面を照射するステップであって、該光は、該光源と該眼球表面との間に位置付けられる照射フィルタによって、第1の配向に偏光され、該第1の配向に偏光された光は、該眼球表面上の欠損に固着された造影剤を励起させる、ステップと、
b.該造影剤から放出される光信号を検出するステップであって、該光信号は、撮像フィルタによって、第2の配向に偏光され、該撮像フィルタによって、画像取込デバイスに透過され、該撮像フィルタは、該眼球表面と該画像取込デバイスとの間に位置付けられる、ステップと
を含み、
該画像取込デバイスは、造影剤の強度および分布の定量解析を提供する命令を含む機械可読記憶媒体に信号を伝送する、方法。
(項目6)
前記照射フィルタおよび前記撮像フィルタは、偏光フィルタであり、逆方向に調節される、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記照射フィルタおよび前記撮像フィルタは、円偏光フィルタであって、該フィルタの一方は、左円であって、他方は、右円である、項目5に記載の方法。
(項目8)
眼球表面検査装置であって、
a.照射経路に沿って、眼球表面上に光を向けるための光源と、
b.該照射経路内で光を透過する照射フィルタと、
c.患者の眼球表面撮像経路に沿って、造影剤から反射される光を透過する撮像フィルタと、
d.該患者の眼球表面上の該造影剤から反射される光を検出するための画像取込デバイスと、
e.取り込まれた画像内の被写界深度を増大させるための光学系と
を備え、
該照射経路内の光は、該撮像フィルタを通過不可能である、装置。
(項目9)
造影剤の強度および分布の定量解析を提供する命令を含む、機械可読記憶媒体をさらに備える、項目8に記載の装置。
(項目10)
前記照射フィルタは、第1の所定の波長範囲における光を透過し、前記撮像フィルタは、第2の所定の波長範囲における光を透過し、該第1および第2の所定の波長範囲は、重複しない、項目8に記載の装置。
(項目11)
前記照射フィルタは、465nmから500nmまでの範囲における光を透過し、前記撮像フィルタは、515nmよりも長い光を透過する、項目10に記載の装置。
(項目12)
465nmから500nmまで以外の波長における前記照射フィルタの光学密度は、0.000001以下であり、前記撮像フィルタの光学密度は、465nmから500nmまでの波長では、0.000001以下である、項目10に記載の装置。
(項目13)
前記照射フィルタおよび前記撮像フィルタは、偏光フィルタであり、逆方向に調節される、項目8に記載の装置。
本発明の特定の好ましい実施形態は、以下のある好ましい実施形態のより詳細な説明および請求項から明白となるであろう。
(鏡面反射表面の画像から、照射源のプルキニエ像を除去するスペクトルフィルタリング)
眼球表面蛍光画像から、鏡面反射またはプルキニエ像をスペクトル的に除去する能力は、ハードコンタクトレンズから調製された人工角膜によって証明された。このため、ポリメチルメタクリレートから成るハードコンタクトレンズは、緑色蛍光性ビード(Bangs Laboratories,Inc、Fishers、IN)によってコーティングされ、湾曲角膜表面上の染色された斑点をシミュレーションした。これらのビードのスペクトル特性は、フルオレセインに類似していた。人工角膜は、Nikonデジタル一眼レフカメラの正面に位置付けられ、カメラのレンズに搭載された光ファイバリング光によって照射された。光ファイバリング照射器は、帯域通過フィルタを使用して、リングから発散する光をスペクトル的に規定可能であるように構成された。画像は、フルオレセイン放出波長(532+/−45nm)に対して最適化された緑色帯域通過フィルタを通して、またはフィルタを通さずに、収集された。
(眼球表面の画像から、照射源のプルキニエ像を除去するスペクトルフィルタリング)
重度のドライアイ患者および非ドライアイ患者に、3分間、5μLの2%フルオレセインナトリウムによる、角膜染色を行った後、生理食塩水(Unisol 4 Saline Solution、Alcon Laboratories,Inc.、Fort Worth、TX)で洗浄した。染色された眼は、Haag−Streit BX−900細隙灯によって撮像された。Haag−Streit細隙灯は、実体生物顕微鏡、眼を照射するための結合閃光灯およびモデリングランプ、ならびに画像取込のためのCanon 40Dデジタルカメラおよびコンピュータから構成される。細隙灯は、閃光灯出力へのフルオレセイン励起帯域通過フィルタの追加および眼とカメラとの間の光経路内へのフルオレセイン放出フィルタの挿入によって改良された。フルオレセイン励起フィルタは、483+/−32nmの帯域通過(透過率>90%)を有し、放出フィルタは、536+/−40nmの帯域通過を有していた。これらのカスタムフィルタの帯域外光学密度は、≧6となるように設計され、故に、励起光は、カメラ内に入らない。
(ドライアイ患者の眼球表面欠損のフーリエ解析)
フーリエ帯域通過フィルタリングプロセスの効果は、図5および図6に例証される。図5Aにおけるフルオレセイン角膜画像は、上述のように、フルオレセインスペクトル帯域通過フィルタを備えたカメラベースの撮像システムによって得られた。次いで、多くの画像解析ソフトウェアに見られる、パディングされない(unpadded)高速フーリエ変換アルゴリズムを使用して、図5Aにおける画像の2次元フーリエ変換が計算された。次いで、変換が、低域通過ガウシアンフィルタのフーリエ変換によって乗じられ、積の逆変換を計算し、図5Bにおける画像を生成した。予想通り、フーリエ処理は、低背景輝度の結膜および背景染色剤を除去し、角膜内の小斑紋染色構造の増強をもたらした(図5Aおよび図5Bにおける画像を比較されたい)。
(眼球表面から反射する鏡面反射像を排除する偏光フィルタリング)
眼球表面画像から、照射源の鏡面反射像を除去する必要性は、フルオレセイン染色された眼に限定されない。充血、あるいはリザミングリーンまたはローズベンガル等の着色された結膜染色剤を測定する等のいくつかの他の眼球検査の過程において、源の鏡面反射像を除去し、その後の解析を促進することは、有利となるであろう。非蛍光性撮像の場合、偏光光学を使用して、眼球画像からの鏡面反射反射光をフィルタリング可能である。本実施例は、図7に示される。
Claims (9)
- 眼球表面疾患を検出するシステムであって、該システムは、
a.光源からの光によって、患者の眼の眼球表面を照射する手段であって、該光は、該光源と該眼球表面との間に位置付けられる照射フィルタによって、第1の所定の波長範囲において透過され、該第1の所定の波長範囲における光は、該眼球表面上の欠損に固着された造影剤を励起させる、手段と、
b.該造影剤から放出される光信号を検出する手段であって、該光信号は、撮像フィルタによって、画像取込デバイスに、第2の所定の波長範囲において透過され、該撮像フィルタは、該眼球表面と該画像取込デバイスとの間に位置付けられる、手段と
を含み、
該画像取込デバイスは、造影剤の強度および分布の定量解析を提供する命令を含む機械可読記憶媒体に信号を伝送し、
該照射フィルタおよび該撮像フィルタは、互いに逆方向に調節される偏光フィルタである、システム。 - 前記眼球表面疾患は、ドライアイである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の所定の波長範囲以外の波長における前記照射フィルタの光学密度は、少なくとも5.0であり、前記撮像フィルタの光学密度は、前記第2の所定の波長範囲以外の波長では、少なくとも5.0である、請求項1に記載のシステム。
- 眼球表面疾患を検出するシステムであって、該システムは、
a.光源からの光によって、患者の眼の眼球表面を照射する手段であって、該光は、該光源と該眼球表面との間に位置付けられる照射フィルタによって、第1の配向に偏光され、該第1の配向に偏光された光は、該眼球表面上の欠損に固着された造影剤を励起させる、手段と、
b.該造影剤から放出される光信号を検出する手段であって、該光信号は、撮像フィルタによって、第2の配向に偏光され、該撮像フィルタによって、画像取込デバイスに透過され、該撮像フィルタは、該眼球表面と該画像取込デバイスとの間に位置付けられる、手段と
を含み、
該画像取込デバイスは、造影剤の強度および分布の定量解析を提供する命令を含む機械可読記憶媒体に信号を伝送し、
該照射フィルタおよび該撮像フィルタは、互いに逆方向に調節される偏光フィルタである、システム。 - 前記照射フィルタおよび前記撮像フィルタは、円偏光フィルタであり、該フィルタの一方は、左円であり、他方は、右円である、請求項4に記載のシステム。
- 眼球表面検査装置であって、
a.照射経路に沿って、眼球表面上に光を向けるための光源と、
b.光が該眼球表面に接触する前に該照射経路内で光をフィルタリングする照射フィルタと、
c.撮像経路に沿って患者の眼球表面上の造影剤から反射される光をフィルタリングする撮像フィルタと、
d.該患者の眼球表面上の該造影剤から反射される光を検出するための画像取込デバイスと、
e.異なる焦点面で該画像取込デバイスから複数の画像を収集し、該複数の画像を単一焦点画像にレンダリングすることにより被写界深度を増大させるための光学系と
を備え、
該照射フィルタおよび該撮像フィルタは、互いに逆方向に調節される偏光フィルタである、装置。 - 前記光学系は、造影剤の強度および分布を決定するように構成される、請求項6に記載の装置。
- 眼球表面検査装置であって、
a.照射経路に沿って、眼球表面上に光を向けるための光源と、
b.光が該眼球表面に接触する前に該照射経路内で光をフィルタリングする照射フィルタと、
c.撮像経路に沿って患者の眼球表面上の造影剤から反射される光をフィルタリングする撮像フィルタと、
d.該患者の眼球表面上の該造影剤から反射される光を検出するための画像取込デバイスと、
e.取り込まれた画像内の被写界深度を増大させるための光学系と
を備え、
該照射フィルタおよび該撮像フィルタは、互いに逆方向に調節される偏光フィルタである、装置。 - 前記取り込まれた画像には、前記光源からのプルキニエ像が無い、請求項8に記載の装置。
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