KR20070089162A - 도트 반경방향 링형 플라시도 - Google Patents

Abstract

안과용 플라시도 패턴(10)은 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용된다. 패턴(10)은 중심점(16)을 중심으로 중심이 맞춰진 일련의 엇갈리는 밝은 동심 링과 어두운 동심 링(12, 14)을 포함한다. 일련의 형상화된 기하하적 형상(18, 20)은 적어도 일부의 동심 링(12, 14) 둘레에 배치된다. 형상(18, 20)은 형상(18, 20)이 배치되는 링(12, 14)에 대해 대조적인 색상으로 되어있다.

안과용 플라시도 패턴, 동심 이상, 각막, 기하하적 형상, 밝은 동심 링, 어두운 동심 링

Description

도트 반경방향 링형 플라시도{DOT RADIAL RINGED PLACIDO}

본 발명은 신규한 플라시도 패턴(placido pattern)에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 신규한 플라시도 패턴은 검사되는 눈에서 발생할 수도 있는 동심 이상(anomaly)을 더 쉽고, 더 정확하고, 더 경제적으로 검출하게 한다.

플라시도 화상 형성 및 플라시도 검사법은 150년 전부터 각막 곡률 검사 데이트(keratometry date)로서 통상 불려왔다. 전형적으로, 각막 곡률 검사는 설정된 기하학적 형상뿐 아니라 사용된 고정 장치에 따르는 눈 곡률의 측정을 가능하게 한다. 각막 곡률 검사를 사용하여, 눈의 기하학적 형상이 사진 검사에 의해 수동으로 얻어질 수 있다. 기준 플라시도 패턴은 공지된 반경의 구면으로부터의 반사 이후에 사진술로 우선 캡쳐된다. 플라시도 기하학적 형상의 기본 이론은 반사된 플라시도 이미지의 배율이 검사된 물체의 곡률 반경에 정비례함을 나타낸다. 도1에 도시된 바와 같이, 전형적인 패턴은 일련의 동심인 밝은 원과 어두운 원을 통상적으로 채용한다.

플라시도(Placido)에 의해 개발된 도1의 동심 링 패턴은 인간의 각막으로부터 반사된 동심 링 패턴이 검사되는 각막의 전방 형상을 기초로 하여 비틀린다는 것을 전제로 개발되었다. 작은 반경 또는 더 큰 곡률과 같이 각막의 곡률이 극단적으로 변하는 경우, 링은 더 멀리 떨어져 보일 수 있다. 반경이 더 큰 영역의 경우, 링은 함께 더 가까워 보일 수 있다. 완벽하게 구형인 각막의 경우, 링은 동심이고 균일하게 이격된 상태로 남는다.

지난 20년 정도 내에, 카메라와 같은 기록장치가 이미지들을 캡쳐하면, 캡쳐된 이미지는 거의 완벽한 기준 구면의 반사로부터의 이미지와 비교될 수 있음이 발견되었다. 두 개의 이미지들 사이의 차이는 그 후 검사되는 눈의 전방면의 곡률이 완벽한 구면으로부터 얼마나 변경되었는지를 나타낸다. 다른 종래 기술의 플라시도 패턴은 미국 공보 제2004-0061833호에 충분히 개시되고, 보오슈 앤드 롬 인코포레이팃드(Bausch & Lomb Incorporated)에 본 발명과 함께 공통적으로 양도된 스파이더 웹 패턴을 포함한다. 이러한 스파이더 웹 패턴의 일 예가 도2에 도시된다. 도3은 다트보드 패턴이라고도 불리는 또 다른 종래 기술의 플라시도 패턴을 도시한다. 다트보드 패턴은 동심 및 반경 방향 에지의 조합일 수 있다.

카메라는 플라시도 패턴의 중심의 구멍 뒤에 통상적으로 배치되고 환자의 눈을 향하여 조준된다. 반사된 플라시도 패턴으로 눈의 이미지를 취득하는 동안, 장치는 눈 앞의 적절한 위치에 배치된다. 검사되는 눈의 각막의 표면은 이어서 패턴과, 플라시도 패턴 뒤에 배치된 카메라에 의해 캡쳐된 이미지를 반사한다. 패턴의 반사는 완벽한 구면의 반사로부터 각막면 상의 곡률의 변화에 따라 변경되거나 비틀려질 것이다. 보오슈 앤드 롬 인코포레이팃드 오르브스캔 II^TM (Orbscan II^TM) 시스템 또는 다른 공지된 각막 곡률 검사(keratometor) 또는 각막 지형도(topography) 시스템과 같은 공지된 기구의 일정한 이미지 처리 및 분석 소프트웨어로 검사되는 각막의 전방면의 곡률 지도를 구성하는 것이 가능하다.

도1의 링형 플라시도의 주요 문제점은 모호한 데이타의 취득 가능성이다. 곡률 이상이 발생하면, 눈 이미지의 X-Y 방향으로부터 링형 에지에 대한 접선 방향으로 모호성이 발생할 수도 있다. 이를 동심 이상이라 한다. 발견될 수 있는 다른 형태의 이상은 반경 방향 이상이다. 반경 방향 이상은 플라시도 링의 반사로부터 검출된다.

그러나, 특정 지점이 링의 중간에서 링 패턴에 추가되면, 동심 이상을 검출하는 것이 더 쉬워진다. 도2의 스파이더 웹 플라시도 패턴은 도1의 패턴으로 동심 이상을 검출에 있어 한계를 공유하지 않는다. 그러나, 스파이더 웹 플라시도 패턴에서 에지를 찾는데 필요한 알고리즘은 도1의 간단한 플라시도 패턴에 사용되는 알고리즘에 비해 매우 복잡하다. 스파이더 웹 패턴의 동심 에지는, 동심 에지에 대해 일부 관련 데이타에 오류를 일으키는 반경 방향 라인 또는 에지에 의해 차단되기 때문에 이것은 특히 바람직하다.

도3의 다트보드 플라시도는 또한 간단한 링형 플라시도의 동심 이상 한계를 갖지 않는다. 그러나, 스파이더 웹 플라시도 패턴과 같이, 더 복잡한 에지 검출 알고리즘이 요구된다. 또한, 엇갈리는 검정색과 흰색 블록은, 특히 플라시도가 초점을 약간 벗어날 때, 원활한 단일 에지를 생성하지 않는다.

따라서, 일부 종래 기술 패턴에 요구되는 덜 복잡한 에지 검출 알고리즘의 사용을 통해 상대적으로 쉽게 동심 이상을 검출할 수 있는 플라시도 패턴을 갖는 것이 유리할 것이다.

도1은 종래 기술의 플라시도 패턴이다.

도2는 종래 기술의 스파이더 웹형 패턴이다.

도3은 종래 기술의 다트보드 플라시도 패턴이다.

도4는 본 발명에 따른 플라시도 패턴이다.

도5는 본 발명에 따른 플라시도 패턴의 변경예이다.

도6은 본 발명에 따른 플라시도 패턴의 또 다른 변경예이다.

도7은 본 발명에 따른 또 다른 플라시도 패턴이다.

도8은 플라시도 패턴의 중심 근처로 유입하는 광선이다.

도9는 도8에 도시된 더 넓은 각도로 유입하는 광선이다.

도10은 기준면 섹션을 포함하는, 플라시도 패턴의 부분도이다.

도11은 반사된 이미지와 함께, 도10의 표면 단편을 도시한다.

도12는 측정될 표면 단편을 도시하는 부분 플라시도 패턴이다.

도13은 반경 방향의 이상을 개시하는, 도12의 표면 단편을 도시한다.

도14는 표면 단편을 포함하는, 플라시도 패턴의 부분도이다.

도15는 반사된 이미지와 함께, 도14의 표면 단편이다.

도16은 표면 단편과 함께, 플라시도 패턴의 부분도이다.

도17은 도16의 표면 단편을 도시하고, 동심 이상을 도시한다.

도18은 표면 단편을 포함하는, 본 발명에 따른 플라시도 패턴의 부분도이다.

도19는 반사 이미지를 포함하는, 도18의 표면 단편을 도시한다.

도20은 표면 단편을 포함하는, 본 발명에 따른 플라시도 패턴의 부분도이다.

도21은 동심 이상의 검출을 포함하는, 도20의 표면 단편을 도시한다.

도4는 본 발명에 따른, 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴(10)을 도시한다. 패턴(10)은 중심점(16)을 중심으로 중심이 맞춰진 일련의 엇갈리는 밝은 동심 링과 어두운 동심 링(12, 14)을 포함한다. 일련의 이격된 기하학적 형상(18, 20)은 적어도 소정의 동심 링(12, 14) 둘레에 배치된다. 기하학적 형상(18, 20)은 기하학적 형상이 배치되는 링(12, 14)에 대해 대조되는 색상으로 되어있다. 다른 색상이 효과적으로 사용될 수도 있지만, 양호하게는 가장 큰 대조를 위해 색상은 검정색과 흰색이다.

당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 다른 기하학적 형상이 사용될 수도 있지만, 기하학적 형상(18, 20)은 양호하게는 도4에 도시된 바와 같이 원형 도트이다. 기하학적 형상(18)은 그들이 배치되는 링(12)에 대해 밝게 채색된다. 마찬가지로, 기하학적 형상(20)은 그들이 배치되는 링(14)에 대해 어둡게 채색된다. 양호하게는, 기하학적 형상(18, 20)은 모든 링(12, 14) 둘레에 배치된다.

그러나, 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변경예에서, 플라시도 패턴(22)은 하나 걸러 하나의 링 상에만 기하학적 형상(24)을 포함할 수도 있다. 도5의 경우에, 기하학적 형상은 어둡게 채색된 링(26) 둘레에 밝게 채색되어 배치된 다. 반면에, 밝게 채색된 링(28)은 임의의 기하학적 형상이 없다.

도6은 본 발명에 따른, 플라시도 패턴(30)의 다른 변경예를 도시한다. 도6의 플라시도 패턴(30)은 도5에 도시된 것과 기본적으로 상반된다. 즉, 어두운 기하학적 형상(32)이 밝게 채색된 링(34) 둘레에 배치되고, 어둡게 채색된 링(36)은 임의의 기하학적 형상이 없다.

도7은 본 발명에 따른 플라시도 패턴(38)의 또 다른 변경예를 도시한다. 플라시도 패턴(38)은 각각의 어둡게 채색된 링(42) 상에 밝게 채색된 기하학적 형상(40)을 갖고, 각각의 밝게 채색된 링(46) 상에 어둡게 채색된 기하학적 형상(44)을 갖는다. 도7과 도4 사이의 차이점은 도4에 비해 기하학적 형상(40, 44)이 링 둘레에 보다 더 밀도있게 배치된다는 점이다.

링 둘레에 배치된 기하학적 형상의 개수는, 분석되길 원하고 시스템의 알고리즘이 처리할 수 있는 곡률 데이터의 양에 의존한다. 도7의 일 잠재적인 결점은, 기하학적 형상(40, 44)이 패턴(38)을 중심으로 너무 밀도있게 배치되어, 만약 검사되는 각막 상에 심각하지만 아주 작은 수차가 발생하면 어떤 도트가 환자의 각막에 의해 반사된 것인지에 대해 시스템이 혼동을 일으킬 수도 있다는 점이다. 또한, 환자의 눈에서 대부분의 동심 이상을 신뢰성있게 감지하기 위해, 패턴(22, 30)은 패턴 상에 배치된 기하학적 형상을 불충분하게 가질 수도 있다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 도4는 기하학적 형상을 너무 군집되게 갖지 않고 패턴 둘레에 배치된 충분한 개수의 기하학적 형상의 최상의 조합을 제공할 수 있다.

도4 내지 도7의 도트 반경 방향 링 플라시도 패턴은 검사되는 각막의 표면 상의 반경 방향 및 동심 이상 양자 모두를 추적하도록 설계된다. 통상, 종래 기술의 링형 플라시도에서와 같이, 눈은 조사된 플라시도 및 카메라의 전방에 위치된다. 카메라 및 컴퓨터는 각막으로부터 반사된 이미지를 캡쳐한다. 도8 및 도9는 플라시도로부터 광선이 어떻게 반사되는지를 도시한다.

도8은 플라시도(10)의 중심에 매우 근접하여 시작되는 유입 광선 알파 및 베타(각각 α 및 β)를 도시한다. 눈(48)으로부터의 반사각은 유입 광선의 접촉점에서 표면 접평면(50)의 교차 위치에 좌우된다. 각도 알파 및 베타는 평면(50)으로부터 수직인 표면에 대해 동일할 것이다. 그러므로, 입사각은 반사각과 같다.

도9는 더 넓은 각도로의 유입 광선을 제외하고는 도8에 도시된 현상과 동일한 현상을 도시한다. 더 넓은 각도에도 불구하고, 동일한 규칙이 도8 및 도9 양자 모두에 유효하다.

도10 내지 도13은 반경 방향 이상이 눈으로부터 반사된 이미지에 어떻게 영향을 주는지를 도시한다. 폴(A, B)을 갖는 직사각형 표면 단편(52)은 링(54, 56)을 가로질러 이동한다. 도11은 반사된 이미지 아래의 표면 단편(52)을 도시한다. 간소화를 위해서, 남은 모든 도면의 모든 표면 단편(52)은 2차원 도면의 필요에 따라 편평화 및 직선화되었지만, 그 개념들은 여전히 정확하게 도시됨을 주목하기로 한다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 실제로 표면 단편은 통상의 플라시도 패턴의 오목 형상과 각막으로부터의 반사로부터 취해진 3차원 이미지이다. 도11에 도시된 바와 같이, 표면 단편(52)은 링(54, 56)을 가로지르는 이상을 갖지 않는다. 따라서, 각도 알파 및 베타는 표면 접평면의 수직인 표면에 대해 같다.

폴(D, E)을 갖는 표면 단편(58)은 반경 방향 이상 즉, 링 에지(60)에 대해 또는 그에 대해 수직으로 이동하는 이상을 도시한다. 이러한 반경 방향 이상의 효과는, 링 에지(60) 내의 감싸기 또는 비틀림으로서 그 자체로 명백하다. 은선의 경계부 내에 도12의 플라시도 반사 상에 표면 단편(58)과 비틀려진 링 에지(60)가 F로 표시됨에 주목하기로 한다. 도13은 반사 아래에 단편(58)을 도시하고 표면 단편(58) 내에 포함된 반경 방향 이상이 무엇을 발생시키는지를 도시한다. 각도 알파에 의해 형성된 유입 광선은 도11의 것과 다른 각도로 표면과 접촉한다. 이는 접촉점에 수직인 표면에 영향을 준다. 따라서, 반사각은 알파와 같은 베타에서 새로운 각도(X)로 변경된다. 반사각의 변경은 도11에서와 동일한 접평면에 수직인 평면을 사용할 때 비틀려진 반사를 초래한다. 그러나, 비틀림 경계부(F) 외부의 링(54, 56)은 반사 중에 비틀리지 않는다.

도14 내지 도17은 동심 이상을 도시한다. 동심 이상은 링 에지(60)와 함께 또는 그에 접하면서 이동한다. 도14에서, 폴(A, B)을 갖는 표면 단편(62)이 링에 또는 링에 접하면서 형성된다. 도16의 폴(D, E)을 갖는 표면 단편(64)에서 비틀림이 발생하면, 동심 이상 검출에 문제가 발생한다. 도15는 반사된 이미지 또는 광선 베타는 유입 광선 알파와 같고 비틀림을 갖지 않는 표면 단편(62)을 도시한다. 그러나, 도17은 도13의 반경 방향 이상이 비틀려진 것처럼 표면 단편(64)이 비틀려지는 것을 도시한다. 그러나, 동일한 색상 표면이 동심 이상 내에 관찰되는 사실에 기인하여 도17의 비틀림은 숨겨진다. 다른 기준 프레임이 없기 때문에, 링 플라시도 상의 동심 이상은 숨겨지거나, 적어도 현저하게 감소될 수 있다. 따라서, 이미지가 여전히 비틀려지는 동안에, 사진을 찍는 작동자 또는 카메라는 링(54, 56)과 함께 구동되기 때문에 이 에러를 검출할 수 없다.

도18 내지 도21은 본 발명에 따른 플라시도 패턴이 도2 및 도3에 상술된 것과 같이 알고리즘을 수행하기에 복잡하고 어려운 패턴을 사용하지 않고, 어떻게 매우 쉽고 간단하게 동심 이상을 식별할 수 있는지를 개시한다. 링 내에 기하학적 형상의 간단한 삽입에 의해 동심 이상이 식별될 수 있다.

도18은 링(66, 68)을 갖는 부분 플라시도 이미지를 도시한다. 간략화를 위해, 표면 단편(72) 내에 기하하적 형상(70)만이 도시된다. 도4 내지 도7에 대해 상술된 바와 같이, 다른 기하하적 형상(70)이 링(66, 68) 내에 플라시도 패턴 둘레에 배치될 수 있음을 이해할 수 있다.

도19는 형상(70)을 갖는 표면 단편(72)을 도시하고, 각도 알파 및 베타는 이상이 없을 때 서로 같다. 도18 내지 도21의 모든 것은 링 내부에 추가된 기준 기하하적 형상(70)을 제외하고는 도14 내지 도17의 것과 동일하다. 다시, 에지(74)는 도20 및 도21의 이상으로 아주 약간의 비틀림 또는 비틀림이 없는 것을 도시한다. 그러나, 기하하적 형상(70) 때문에, 비틀림은 표시 위치가 변경되게 만든다. 이 변경은 도18 및 도20의 거리(D1, D2) 사이의 차이로서 도시된다. 따라서, 원형 도트(70)의 추가는 동심 이상이 식별되고 더 잘 분석될 수 있는 기준 프레임을 달성한다.

당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 상술된 시스템은 동심 곡률 이상을 매우 쉽게 검출할 수 있다. 또한, 조금 변형하거나 전혀 변형하지 않는 기존 이미 지 처리 알고리즘의 사용은 동심 이상을 검출하는데 사용될 수 있다. 도2 및 도3에서 필요한 복잡한 에지 검출 알고리즘을 사용하는 대신에, 본 발명은 공지된 중심 설정 알고리즘을 사용하여 반경 방향 패턴의 일련의 기하학적 형상의 비틀림을 검출할 수 있다. 이들 중심설정 알고리즘은 기억된 이미지의 다중 픽셀을 커버링하는 도트의 중심을 추적함으로써 도트의 위치 변경을 추적한다.

따라서, 도시된 본 발명의 플라시도 패턴은, 지금까지 가능했던 것보다 더 간단하고 효과적으로 동심 이상을 검출한다.

Claims (5)

1. 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴이며,

   중심점을 중심으로 중심이 맞춰진 일련의 엇갈린 밝은 동심 링과 어두운 동심 링과,

   동심 링들 중 적어도 일부 둘레에 배치된 일련의 이격된 기하학적 형상을 포함하고,

   형상은 형상이 배치되는 링에 대해 대조적인 색상으로 된, 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴.
2. 제1항에 있어서, 기하학적 형상은 원형 도트인, 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴.
3. 제1항에 있어서, 기하학적 형상은 그들이 배치되는 링에 대해 밝게 채색되는, 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴.
4. 제1항에 있어서, 기하학적 형상은 그들이 배치되는 링에 대해 어둡게 채색되는, 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴.
5. 제1항에 있어서, 기하학적 형상은 모든 링 상에 배치되는, 눈의 각막의 전방면의 곡률을 판단하는데 사용하는 안과용 플라시도 패턴.

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