Способ диагностики патологии зрительного нерва

 

Способ может быть использован в медицинском приборостроении, а именно в цифровой обработке изображений глазного дна, а также для построения автоматизированной диагностической аппаратуры. Проводится съемка глазного дна пациента с помощью фундус-камеры. Предварительно для каждой патологии подбирают изображения глазного дна больных с установленным диагнозом. На базе этих изображений формируют эталоны для каждого вида патологии. В каждом из этих изображений локализуют границу диска зрительного нерва, локализованную зону разбивают на равные участки, яркость которых измеряют для каждого из трех цветов - красного, зеленого и синего. Для каждого цвета определяют по всей локализованной зоне сумму участков, яркость которых соответствует данной градации. По полученным данным строят диаграммы распределения трех основных цветов по градациям яркости, усредняют эти диаграммы по каждой патологии и принимают их за эталонные. Затем изображения глазного дна исследуемого пациента обрабатывают аналогично, полученные диаграммы сравнивают с эталонными диаграммами и по максимуму подобия критериев диагностируют патологию зрительного нерва. Способ позволяет повысить точность диагностики патологий глазного нерва. 15 ил.

Изобретение относится к медицинскому приборостроению, а более точно к цифровой обработке изображений глазного дна, и может быть использовано при построении автоматизированной диагностической аппаратуры.

Известен способ ранней диагностики глаукомы на основании определения бледности диска зрительного нерва в красном и синем светофильтрах (Офтальмологический журнал N 1, 1981 г., стр. 47-50 С.Н.Федоров с соавторами "Объективный метод количественной оценки цветности диска зрительного нерва"). Однако с помощью данного метода обследования выявляются изменения диска зрительного нерва только при заболеваниях глаукомы и не в точном цифровом измерении, а в виде коэффициента бледности.

Техническим результатом является повышение точности диагностики различных патологий глазного нерва.

Технический результат достигается тем, что в способе диагностики патологии зрительного нерва, заключающемся в измерении параметров двух основных цветов, согласно изобретению, первоначально по каждой патологии зрительного нерва подбирают изображения глазного дна с установленным диагнозом, в каждом из этих изображений локализуют границу диска зрительного нерва, разбивают локализованную зону на равные участки, измеряют яркость этих участков для каждого из трех основных цветов, красного, зеленого и синего, в градациях яркости, для каждого цвета в каждой градации яркости определяют по всей локализованной зоне сумму участков, яркость которых соответствует данной градации, по полученным данным строят диаграммы распределения трех основных цветов по N градациям яркости, усредняют эти диаграммы по каждой патологии, и принимают их за эталонные, изображения глазного дна исследуемого пациента обрабатывают аналогично, полученные диаграммы распределения трех основных цветов сравнивают с эталонными диаграммами патологий и по максимуму критериев подобия диаграмм диагностируют патологию зрительного нерва.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведено изображение глазного дна с геометрическими построениями, объясняющими его дальнейшую обработку.

На фиг. 2 приведено обработанное изображение глазного дна пациента, с замененными цветами по результатам анализа распределения цветов.

На фиг. 3 приведен пример расчетной диаграммы распределения трех основных цветов в изображении глазного дна в 256-градациях яркости.

На фиг. 4 приведен пример эталонной диаграммы распределения трех основных цветов в 256-градациях яркости для диагноза "Норма".

На фиг. 5 приведен пример выявленной у пациента И. патологии зрительного нерва - глаукомы 3 степени, приведено изображение глазного дна пациента И. с замененными по результатам анализа цветами.

На фиг. 6 и 7 приведены эталонные и расчетные диаграммы распределения трех основных цветов по всей локализованной области глазного дна пациента И.

На фиг. 8 и 9 приведены эталонные и расчетные диаграммы распределения трех основных цветов в первом секторе глазного дна пациента И.

На фиг. 10 и 11 приведены эталонные и расчетные диаграммы распределения трех основных цветов во втором секторе глазного дна пациента И.

На фиг. 12 и 13 приведены эталонные и расчетные диаграммы распределения трех основных цветов в третьем секторе глазного дна пациента И.

На фиг. 14 и 15 приведены эталонные и расчетные диаграммы распределения трех основных цветов в четвертом секторе глазного дна пациента И.

Способ осуществляется следующим образом.

Производится съемка глазного дна пациента с помощью фундуc-камеры, оснащенной фотоаппаратом типа Polaroid или цифровым фотоаппаратом. Пациент обследуется сидя, подбородком и лбом опираясь о подголовник. Взгляд пациента фиксируется на специальную вспыхивающую точку, позиция которой контролируется врачом для получения четкого изображения глазного дна.

Предварительно для каждой патологии подбирают изображения глазного дна больных с установленным диагнозом, подтвержденным другими методами диагностики (визометрией, периметрией и др.). На базе этих изображений формируют эталоны для каждого вида патологии.

Формирование эталонов производится следующим образом.

На изображении глазного дна (фиг. 1) выделяют область в виде круга 1, границы которого совпадают с глазным нервом, локализованная область делится на четыре сектора: первый сектор 2 ограничен углами от 315^o до 45^o; второй сектор 3 - углами от 45^o до 135^o; третий сектор 4 - углами от 135^o до 225^o; четвертый сектор 5 - углами от 225^o до 315^o.

В локализованной области оператором вручную отмечаются точки, которые находятся на сосудах 6 и в области капилляров зрительного нерва 7. При этом фиксируется цвет сосудов и цвет капиллярной области.

Вся локализованная область 1 разбивается на отдельные равные по площади участки, а далее: производится сканирование по всей локализованной области 1 с определением цвета каждого участка, т.е. с определением величин яркости составляющих его основных цветов - красного, зеленого и синего; определяют количество участков, занимаемых сосудами и капиллярами (количество участков, совпадающих по цвету с сосудами и капиллярами) по всей локализованной области 1 и в каждом секторе 2, 3, 4 и 5 отдельно.

В исходном изображении глазного дна пациента для большей наглядности производится замена цветов, причем цвет участков, совпадающих по цвету с сосудами, заменяется на красный, цвет участков, совпадающих по цвету с капиллярами, заменяется на зеленый, а у участков, в которых выявлены составляющие синего цвета, синий цвет усиливается, а все другие цвета убираются.

На фиг. 2 приведено обработанное изображение глазного дна пациента, с замененными цветами по результатам анализа распределения цветов; по всем участкам для каждого из основных цветов определяются диапазоны яркостей (от самого яркого до самого темного) и полученные диапазоны разбиваются на равные интервалы (на N градаций яркости); для каждого цвета в каждой градации яркости определяют по всей локализованной зоне 1 и для каждого из секторов 2, 3, 4 и 5 сумму участков, яркость которых соответствует данной градации, по полученным данным строят расчетные диаграммы распределения трех основных цветов по N градациям яркости.

На фиг. 3 приведен пример расчетной диаграммы распределения трех основных цветов в изображении глазного дна в 256 градациях яркости. Причем, по оси ординат располагаются номера градаций яркости, а по оси абсцисс сумма участков в выбранной области, яркость которых соответствует данной градации, соответственно для красного, зеленого и синего цвета; определяют параметры расчетных диаграмм распределения трех основных цветов в N градациях яркости (минимум, максимум, диапазон, мода и медиана) по всей локализованной зоне 1 и для каждого из секторов 2, 3, 4 и 5. Для каждого цвета за минимум (min) принимается минимальное значение яркости данного цвета в любой из N градаций, за максимум (max) принимается максимальное значение яркости данного цвета в любой из N градаций, за диапазон (dia) - разницу между максимальным и минимальным значением яркости, за моду (mod) - (точка максимума плотности распределения яркости) максимально вероятное значение яркости данного цвета, а за медиану (med) - такое значение яркости, при котором диаграмма распределения яркостей делится на две равные по площади фигуры;
для каждой патологии по нескольким типовым изображения параметры диаграмм распределения трех основных цветов в N градациях яркости усредняются. Для чего каждому из ранее перечисленных параметров (P) присваиваются три значения - минимум (P_min), среднее (P_mid) и максимум (P_max). При усреднении для первого изображения P_min, P_mid и P_max равны P. При усреднении по другим изображением глазного дна параметры усредненной диаграммы корректируются по формулам:
1. Если P < P_min, то P_min = P
2. P_mid = {P_mid(n-1)+P}/n, где n - порядковый номер изображения
3. Если P > P_max, то P_max = P
усредненные диаграммы распределения трех основных цветов отличаются для правого и левого глаза с одинаковым диагнозом только параметрами секторов 3 и 5 (фиг. 1). Используя свойство симметрии, можно для правого и левого глаза получить усредненные диаграммы распределения трех основных цветов основываясь на параметрах, например, правого глаза. Для чего, при обработке изображения глазного дна необходимо указывать какому глазу оно соответствует, для правого глаза усреднение производится без изменений, а для левого глаза усреднение производится с заменой параметров сектора 3 на параметры сектора 5 и с заменой параметров сектора 5 на параметры сектора 3 соответственно;
полученные таким образом диаграммы распределения трех основных цветов в N градациях яркости принимаются за эталонные для каждой конкретной патологии.

На фиг. 4 приведен пример эталонного распределения трех основных цветов в 256 градациях яркости для диагноза "Норма". Причем, по оси ординат располагаются номера градаций яркости, а по оси абсцисс сумма участков в выбранной области, яркость которых соответствует данной градации, соответственно для красного, зеленого и синего цвета. Для диагностики патологии зрительного нерва:
полученное изображение глазного дна пациента обрабатывают аналогичным образом и строят расчетные диаграммы распределения трех основных цветов по N градациям яркости;
определяют параметры расчетных диаграмм распределения трех основных цветов в N градациях яркости (минимум, максимум, диапазон, мода и медиана) по всей локализованной зоне и для каждого из секторов;
полученные параметры сравнивают с усредненными параметрами эталонных диаграмм распределения трех основных цветов последовательно для каждой из патологий;
принимают за диагноз ту патологию, для которой все параметры расчетных диаграмм распределения трех основных цветов в изображении глазного дна пациента располагаются в диапазоне P_min - P_max усредненных параметров диаграмм, принятых за эталон.

Т. о. диагностика глазных болезней по изображению глазного дна заключена в выборе патологии по максимуму подобия критериев расчетных диаграмм распределения трех основных цветов в изображении глазного дна исследуемого пациента критериям усредненных эталонных диаграммам распределения трех основных цветов известных патологий.

В случае частичного совпадения параметров диагноз определяется по сумме параметров, наиболее близко совпадающих с P_med усредненных диаграмм, принятых за эталон. Окончательный диагноз устанавливается врачом из списка предполагаемых диагнозов.

Клинический случай 1. Пациент И. 68 лет. Амбулаторная карта 573583.

Острота зрения правого глаза 0,4.

Глазное дно: диск зрительного нерва бледно-розовый, границы четкие.

Поле зрения сужено с носового сегмента до 40 градусов.

Порог - 54 мкА, лабильность - 32 Гц.

Изображение глазного дна пациента И. было получено с помощью фундус-камеры, оснащенной фотоаппаратом типа Polaroid. Полученное изображение отсканировано и подвергнуто исследованиям по предложенной в формуле изобретения методике. Результаты исследований приведены на фиг. 5.

На фиг. 5 приведено обработанное изображение глазного дна пациента И. с замененными по результатам анализа цветами. Причем, цвет участков, совпадающих по цвету с сосудами, заменен на красный, цвет участков, совпадающих по цвету с капиллярами, заменен на зеленый. Участки, в которых имеются составляющие синего цвета, не выявлены.

Диагностика заболевания пациента И. проводилась на основании сравнения параметров расчетных диаграмм распределения трех основных цветов (минимум, максимум, диапазон, мода и медиана) в изображении его глазного дна по всей локализованной зоне (фиг. 7) и для каждого из секторов (фиг. 9), (фиг. 11), (фиг. 13) и (фиг. 15) с усредненными параметрами диаграмм распределения трех основных цветов, принятых за эталонные для известных патологий.

В результате сравнения было выявлено, что критерии усредненных диаграмм распределения трех основных цветов, принятых за эталонные для патологии зрительного нерва с диагнозом - глаукома 3 степени, максимально подобны критериям расчетных диаграмм пациента И.

Эталонные диаграммы распределения трех основных цветов в изображении глазного дна по всей локализованной зоне (фиг. 6) и для каждого из секторов (фиг. 8), (фиг. 10), (фиг. 12) и (фиг. 14) для патологии зрительного нерва с диагнозом - глаукома 3 степени, были получены в результате обработки 14 изображений глазного дна пациентов с аналогичным диагнозом заболевания но предложенной в формуле изобретения методике.

Исследования по предложенной в формуле изобретения методике позволяют диагностировать у пациента И. патологию зрительного нерва - глаукому 3 степени.

Ранее проведенные исследования также подтверждают данный диагноз.

Формула изобретения

Способ диагностики патологии зрительного нерва, заключающийся в измерении параметров двух основных цветов, отличающийся тем, что первоначально по каждой патологии зрительного нерва подбирают изображения глазного дна с установленным диагнозом, в каждом из этих изображений локализуют границу диска зрительного нерва, разбивают локализованную зону на равные участки, измеряют яркость этих участков для каждого из трех основных цветов - красного, зеленого и синего в градациях яркости, для каждого цвета в каждой градации яркости определяют по всей локализованной зоне сумму участков, яркость которых соответствует данной градации, по полученным данным строят диаграммы распределения трех основных цветов по N градациям яркости, усредняют эти диаграммы по каждой патологии и принимают их за эталонные, затем изображения глазного дна исследуемого пациента обрабатывают аналогично, полученные диаграммы распределения трех основных цветов сравнивают с эталонными диаграммами патологий и по максимуму подобия критериев диаграмм диагностируют патологию зрительного нерва.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15