TWI555500B - 眼部腺體功能檢測系統 - Google Patents

Description

眼部腺體功能檢測系統

本發明為一種眼部腺體功能檢測系統，特別是利用一熱成像儀拍攝眼部而判斷眼部腺體功能的檢測系統。

眼睛疾病的檢測通常是指視力檢查、立體感檢查、眼壓檢查、淚液檢查，其中有一種淚液分泌或是淚液品質的檢測，為的是檢測乾眼症(dry eye syndrome)，而淚水平衡問題或淚液缺乏常常是造成乾眼症的主要理由。

淚水平衡問題或淚液缺乏造成乾眼症的關鍵在於瞼板腺(meibomian glands)，瞼板腺(meibomian glands)是一種在眼皮周圍的腺體，主要的功能為分泌淚水中的油脂層。淚膜(tear film)主要有三層結構，主要成份是淚腺分泌的水液層(Aqueous layer)，另有覆蓋在角膜表面作為鎖住水液層的黏液層(Mucous layer)，以及由瞼板腺分泌的油脂層(Lipid layer)。油脂層覆蓋於水液層上，用途在於避免水液層快速蒸發，並可增加淚膜的表面張力，並可潤滑眼瞼及眼球的接觸面。

然而，瞼板腺功能障礙疾病主要是由於瞼板腺阻塞或腺體分泌的油脂質量異常，會使得瞼板腺油脂品質下降，進一步造成淚膜穩定性下降，並且淚液蒸發速率提升，這就是瞼板腺發炎導致乾眼症的關聯性。

習知用以量測乾眼症的淚膜破裂的手段大抵分為接觸性的跟 非接觸性的，其中接觸性的量測手段包括以石墨氏(Schirmer)方法檢測淚液在濾紙上的擴散情況判斷是否有乾眼症的徵狀；另有一種淚膜破裂時間(Tear Break Up Time,TBUT)方法，可以螢光染劑觀察受檢者在張眼後其淚膜第一次產生破裂的時間，藉此判斷是否有過早破裂的乾眼症徵狀。

就非接觸性的量測方法而言，主要是由眼科醫師以直接觀察法直接用肉眼觀察受檢者的淚膜破裂情形，以及使用紅外線式的熱偵測元件，偵測眼表溫度的變化，以進一步推知淚膜的破裂情形。然而就直接觀察法而言，其結果非常仰賴眼科醫師的臨床上的判斷力，而且較無同一量化的標準，不同的醫師對淚膜破裂的情況可能都有不同的解讀，因此導致人為誤判的機率甚高。

本發明揭露書提出一種非接觸式的眼部腺體功能檢測系統，特別是採用一種熱成像儀取得眼部溫度分佈後提供眼部腺體功能檢測的依據，其中實施例主要涉及一種眼部腺體功能檢測系統。

在此眼部腺體功能檢測系統中，包括一取得眼部熱影像的熱成像感測單元，此可為獨立的裝置，或是整合於系統內的感測電路，其目的為取得眼部熱影像中複數個位置的溫度分佈；系統設有一運算單元，用以運算得到複數個位置在一定範圍內的平均溫度，其中至少包括取得一參考位置的參考溫度，此可以先儲存於一第一溫度取得單元，以及取得多個受測位置的溫度，可以先儲存在第二溫度取得單元中。系統設有一比較單元，經取得上述參考溫度與該多個受測位置的溫度，可用以計算參考溫度與多個受測位置的溫度間的多筆溫度差異或比值；以及系統設有一輸出單元，用以將比較單元得到的結果輸出。

眼部腺體功能檢測系統可使用一定位單元，藉此定位眼部熱影像上的複數個位置，比如眼瞼上的特定位置，以及眼瞼從左至 右連線上的複數個受測點。接著取得這些位置的溫度時，經與參考溫度比較後，可以得到差異或比值，而用以判斷眼部線體功能障礙的指數

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10‧‧‧紅外線熱成像感測器

12‧‧‧托承架體

11‧‧‧黑體

13‧‧‧底座

Cx‧‧‧黑體輻射值

Ty‧‧‧參考溫度

14‧‧‧運算電路

32‧‧‧熱成像儀

306‧‧‧儲存單元

30‧‧‧運算裝置

301‧‧‧數值運算單元

302‧‧‧比較運算單元

303‧‧‧指數運算單元

304‧‧‧判斷單元

305‧‧‧輸出單元

40‧‧‧受測部位

400‧‧‧檢測系統

401‧‧‧熱成像感測單元

402‧‧‧定位單元

403‧‧‧運算單元

404‧‧‧第一溫度取得單元

405‧‧‧第二溫度取得單元

406‧‧‧比較單元

407‧‧‧輸出單元

42‧‧‧儲存裝置

a、b、c、d‧‧‧位置

P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧受測點

步驟S601~S609‧‧‧眼部腺體功能檢測系統的檢測流程

步驟S701~S711‧‧‧眼部腺體功能檢測系統的檢測流程

圖1顯示本發明眼部腺體功能檢測系統實施例之一所採用的熱成像儀裝置；圖2示意表示黑體溫升曲線的曲線圖；圖3顯示本發明眼部腺體功能檢測系統的運算電路或軟體模組實施例之一；圖4顯示本發明眼部腺體功能檢測系統的運算電路或軟體模組實施例之二；圖5顯示本發明眼部腺體功能檢測系統檢測閉眼時的受測部位示意圖；圖6顯示應用本發明眼部腺體功能檢測系統的檢測方法流程圖之一；圖7顯示應用本發明眼部腺體功能檢測系統的檢測方法流程圖之二。

熱成像儀(Thermography)主要是指一種紅外線熱成像儀(Infrared Thermography，IRT)，能夠其中紅外線感測器可以對物體散發出的紅外線進行感光成像，對比照射黑體輻射(black-body radiation)所感測的溫度數值，如圖2表示的黑體溫升曲線，可據以判斷出物體表面的溫度。

圖1顯示本發明眼部腺體功能檢測系統實施例之一所採用的熱成像儀裝置。如圖所示，熱成像儀裝置主要的元件包括紅外線熱成像感測器10，前端設有一托承架體12，托承架體12包括自裝置之底座13向上延伸環狀結構，可用以托承受測者的頭部。而此托承架體12上設有一黑體(black body)11，在偵測受測者眼球表面溫度或眼瞼上的溫度時，同時參考熱成像感測器10自黑體11所感測的熱輻射，據此判斷出眼球表面或眼瞼表面的實際溫度。

舉例來說，裝置中熱成像感測器10取得黑體11的熱輻射值，如圖2所示黑體輻射值Cx，以此取得一校正用的參考溫度Ty，於是，當熱成像儀裝置中的熱成像感測器10開始偵測受測者眼球表面的特定位置的輻射值，裝置中的運算電路(未示於圖中)即可根據圖2顯示的黑體溫升曲線計算得出輻射值所對應的溫度值。此例的黑體溫升曲線界定了攝氏10度到攝氏42度之間的溫度與黑體輻射值的關係，其中黑體11在攝氏10度到攝氏25度之間與其所發射出的黑體輻射呈線性的數學關係，而黑體11在攝氏25度到攝氏42度之間與其所發射出的黑體輻射呈二次曲線關係。於是，這個曲線關係即作為上述校正參考溫度Ty之用，並進一步將感測到的受測者器官溫度對照(比如可設一查找表)得出準確的溫度。

熱成像儀裝置的熱成像感測器10的實施例之一是在內部設有紅外線感測元件，如熱電堆(thermopile)、焦電元件(pyroelectric)或熱敏元件(bolometer)等熱型感測器，經黑體輻射校正與根據黑體溫升曲線而取得受測者眼球表面溫度後，熱成像儀裝置中的運算電路14即繼續根據取得的特定位置的溫度值進行平均值運算，並能根據各特定位置溫度值之間的差異得出一個可以判斷眼部疾病的指數。

根據揭露書所載眼部腺體功能檢測系統的主要功能之一是以非接觸式取得眼瞼上溫度分佈，並進而診斷是否有眼板腺功能障礙，眼板腺主要是分泌淚液中的油膜，若眼板腺功能產生障礙，就會降低淚液中的油膜品質，產生眼部發炎的問題。因此判斷眼板腺功能是否異常可作為乾眼症的判斷指標。而眼板腺產生油膜品質可以眼部溫度分佈與變化(包括溫度分佈、降溫特性等)為依據作出診斷，比如眼部溫度若有升高反應，則可能是發炎的現象。本揭露書所提出的眼部腺體功能檢測系統更以非接觸式方式取得眼球表面溫度，不會有傳統觸診方式產生不適的問題。

圖3接著顯示本發明基於前述技術所提出的眼部腺體功能檢測系統的實施例，其中顯示系統所提出執行各項運算功能的硬體電路或軟體實現的功能模組。

根據圖示的本發明實施例，前端主要非接觸式元件是可以取得受測者特定器官(如眼睛)的表面溫度的熱成像儀32，後端則是根據熱成像儀32取得的溫度資訊運算得出結果的運算裝置30。運算裝置30可為一具有運算能力的電子裝置，一般來說可以與熱成像儀32整合為一個系統的實施態樣，但也不排除與熱成像儀32為分別的兩個裝置，兩者之間可以特定連接結構、纜線或是通訊協定相連。此例中，運算裝置30中根據其中運算功能分別以模組方塊呈現其中電路或軟體模組。

運算裝置30中至少包括相互電性連接的數值運算單元301、比較運算單元302、指數運算單元303、判斷單元304與輸出單元305，以及作為系統記憶體或是各個電路或軟體模組產生數據後的數據暫存器的儲存單元306。

數值運算單元301，比如為運算裝置30中的中央運算單元，主要功能在於取得熱成像儀32所感測得到受測者眼球表面的溫度分佈，特別為取得其中一或多個特定位置的相關範圍的溫度資訊，經黑體輻射校正與運算後，可以得出各位置在一定範圍內的 平均溫度，各位置的溫度資訊、平均溫度值等數據將可儲存在儲存單元306中。

比較運算單元302接著自儲存單元306取得溫度資訊，並依據本發明所欲判斷的眼部腺體功能檢測的目的，取得各位置互相的溫度關係，例如計算各點位置之間的溫度差值、比例值等，作為後續指數運算的基礎。之後再以指數運算單元303根據比較運算單元302計算得出的各點位置之間的溫度差值、比例值，對比出關於眼部腺體功能的判斷指數，這個判斷指數將能夠根據眼科醫師或相關科別的醫學研究反映出眼部腺體功能與眼部特定位置的溫度差值或比例值的關聯性，比如可以製作一個比對表，其中記載在特定溫度差異範圍與眼部腺體損傷程度的對照。

之後，運算裝置30的判斷單元304將根據上述溫度指數判斷眼部腺體功能是否異常，或是異常的程度。接著透過輸出單元305輸出結果，包括儲存至作為系統記憶體或是數據暫存器的儲存單元306。其中輸出單元305輸出的結果至少包括多筆溫度差異或比值之平均值，系統將可製作記載多筆溫度差異或比值的平均值與一眼部腺體功能指數的關聯性的比對表。

本發明另一實施態樣可參閱圖4，此例顯示本發明眼部腺體功能檢測系統的運算電路或軟體模組實施例，此例提出熱成像儀與數據運算的相關電路或軟體整合為一的系統。

受測部位40如圖中所示為一眼睛，檢測系統400主要目的是能夠量測眼表溫度，不限制只能用來測量眼表(ocular surface)的整體溫度，也可以用於測量眼表的角膜(cornea)的局部溫度或眼表的結膜(conjunctiva)的局部溫度，檢測系統400之主要目的之一係量測眼表中之角膜或結膜等各部份的溫度變化，並運算形成判斷眼部腺體功能的結果。

檢測系統400根據目的與功能區分為多個以硬體或軟體實現的功能模組，包括感測形成受測部位40的紅外線熱影像圖的熱成 像感測單元401，可以在一個時間內連續拍攝多張眼表熱影像，其中需要取得眼部熱影像中複數個位置的溫度分佈。此處的熱成像感測單元401也如圖3所示之實施例為一獨立運作的熱成像儀。根據實施例之一，系統可採用一定位單元402，耦接熱成像感測單元401，透過軟體方法定位出眼部熱影像上的複數個預設位置，例如眼瞼上眼皮的一個面積範圍以及眼瞼從左到右連線上的複數個受測點，可以取得各點相關範圍內的溫度分佈，進而計算各受測範圍內的平均溫度，讓系統可以順利取得所拍攝的眼表熱影像中的複數個位置以及相關範圍的溫度分佈。

接著再以運算單元403運算得到各個預設位置在一定範圍內的平均溫度，包括至少一個參考位置的參考溫度，以及多個受測位置的溫度。系統設有暫存這些溫度值的記憶媒體，比如參考溫度以及多個受測位置的溫度分別輸出到第一溫度取得單元404與第二溫度取得單元405，其中可以連續取得在一定時間內的溫度值，運算一定範圍內在一時間內的溫度平均值。透過比較單元406取得第一溫度取得單元404與第二溫度取得單元405中所記錄的溫度值，以此計算上述某個位置的參考溫度以及多個受測位置的溫度間的多筆差異或比值。

之後可以輸出單元407將比較單元406得到的結果輸出，包括輸出到一儲存裝置42，以及產生報表。

圖5顯示本發明檢測系統在針對特定眼部腺體功能檢測時所需取得溫度的受測部位示意圖。

在此實施例中，顯示為一眼瞼外觀圖，檢測系統將以熱成像儀或是相關感測單元量測眼部閉眼時的眼表熱影像，特別是其中特別部位，比如可以根據眼表熱影像形成的眼表溫度分佈中取得眼瞼上複數個區域的平均溫度。

舉例來說，採用圖中靠近眼瞼最右(位置a)到眼瞼最左(位置b)之間的複數個受測點的溫度值，此例顯示位置a到眼瞼中心 (位置c)之間平均位置上的五個受測點P1、P2、P3、P4、P5，每個受測點可以為涵蓋附近一個面積範圍(比如1~3毫米範圍內)的平均溫度。檢測系統同時取得眼瞼上眼皮(如位置d)一個面積範圍的平均溫度，之後計算五個受測點P1、P2、P3、P4、P5與眼瞼上眼皮受測點(代表位置d)的比值或差值，產生的相對關係形成判斷眼部腺體功能指數，比如眼板腺的發炎指數。

其中，根據實施例之一，位置d可為位置c往上延伸1釐米(cm)。上述五個受測點P1、P2、P3、P4、P5與眼瞼上眼皮受測點(代表位置d)的比值或差值可作為眼板腺發炎指數，比值如受測點P1、P2、P3、P4、P5各點位置的溫度值分別與位置d的溫度值的比值(Pi/d)，或是差值(Pi-d)。眼部發炎指數的判斷比如，當溫度比值大於1.2倍或溫度差4.6℃時可稱之發炎；若低於或等於這個指標，則眼板腺正常。

圖6接著顯示應用本發明眼部腺體功能檢測系統的檢測方法實施例之一流程圖。

方法主要由揭露書所載的眼部腺體功能檢測系統所實現，開始如步驟S601，透過系統中該熱成像感測單元或是熱成像儀取得受測器官熱影像，比如眼部閉眼的熱影像；之後如步驟S603，透過定位手段，計算得到受測器官中多個位置的溫度資訊，這些資訊可以為複數個預設位置在一定範圍內的溫度分佈，比如眼瞼上的多個預設位置，包括一個參考位置與多個受測點；接著再如步驟S605，計算各位置範圍的溫度平均值，溫度平均值為各受測位置的代表溫度；之後，可如步驟S607，系統將計算各溫度平均值間的關係，比如各個受測點與一參考位置的溫度之間的差異或比值，這些眼瞼上的溫度差異或比值可用以判斷是否有眼部功能障礙的標準，如步驟S609，可藉此判斷眼部發炎指數。

其中多個受測點與一個參考溫度的溫度差值或是比例會有多筆，因此在判斷眼部發炎指數時，將根據輸出的多筆溫度差異或 比值之平均值，必要時可以製作一比對表，記載多筆溫度差異或比值的平均值與一眼部腺體功能指數的關聯性。

再如圖7所示應用本發明眼部腺體功能檢測系統的檢測方法的另一實施例流程圖。

流程顯示開始時，如步驟S701，由系統中的熱成像儀或是相關感測電路取得閉眼熱影像；如步驟S703，使用者操作眼部腺體功能檢測系統上的軟體介面，點選熱像上的參考座標點，例如圖5顯示的各位置a、b、c，以及其中參考位置d等。

流程接著如步驟S705，系統將取得多個關鍵位置(如前述的位置a、b、c)的區域溫度值；再如步驟S707，可取得眼瞼上方表皮的區域溫度值(如前述位置d)，並計算各預設位置的溫度平均值，如步驟S709，藉此計算複數個預設位置之間的溫度差異或比值，並據此得出眼部腺體功能指數，如步驟S711。

是以，本揭露書提出一種眼部腺體功能檢測系統，可以透過眼部熱影像所反映的溫度而針對特定眼部腺體功能作出診斷，例如針對乾眼症，可以透過眼瞼上預設位置之間的溫度差異或比值作為眼板腺功能判斷的依據，眼板腺關於眼睛淚液的油膜品質，也就涉及是否有乾眼症的判斷，眼部腺體功能檢測系統更達成非接觸式的檢測目的。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍內，合予陳明。

40‧‧‧受測部位

400‧‧‧檢測系統

401‧‧‧熱成像感測單元

402‧‧‧定位單元

403‧‧‧運算單元

404‧‧‧第一溫度取得單元

405‧‧‧第二溫度取得單元

406‧‧‧比較單元

407‧‧‧輸出單元

42‧‧‧儲存裝置

Claims (7)

1. 一種眼部腺體功能檢測系統，包括：一取得一眼部熱影像的熱成像感測單元，並取得該眼部熱影像中複數個位置的溫度分佈，該熱成像感測單元包括一紅外線熱成像感測器，該紅外線熱成像感測器前端設有一托承架體，該托承架體設有一黑體；一運算單元，用以運算得到該複數個位置在一定範圍內的平均溫度，其中至少包括取得一參考位置的參考溫度，以及多個受測位置的溫度，分別儲存至該眼部腺體功能檢測系統的記憶媒體中；一比較單元，經取得該參考溫度與該多個受測位置的溫度，計算該參考溫度與該多個受測位置的溫度間的多筆溫度差異或比值；一定位單元，耦接該熱成像感測單元，藉此定位該眼部熱影像上的該複數個位置；以及一輸出單元，用以將該比較單元得到的結果輸出；其中該輸出單元輸出的結果至少包括該多筆溫度差異或比值之平均值。
2. 如請求項1所述的眼部腺體功能檢測系統，其中該黑體感測一黑體輻射值，並依據一黑體溫升曲線對應取得該參考溫度。
3. 如請求項2所述的眼部腺體功能檢測系統，其中係取得一眼瞼上眼皮一個面積範圍的平均溫度，以及眼瞼從左到右連線上的複數個受測點的溫度。
4. 如請求項3所述的眼部腺體功能檢測系統，其中該參考位置的參考溫度，以及多個受測位置的溫度係暫存至該系統內一第一溫度取得單元與一第二溫度取得單元。
5. 如請求項1所述的眼部腺體功能檢測系統，其中設有一比對表，記載該多筆溫度差異或比值之平均值與一眼部腺體功能指數的關聯性。
6. 如請求項5所述的眼部腺體功能檢測系統，其中輸出結果係儲存於一儲存單元。
7. 如請求項1所述的眼部腺體功能檢測系統，其中該熱成像感測單元為一獨立運作的熱成像儀。