DE102007053386A1

DE102007053386A1 - Anordnung und Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke eines Auges sowie ophthalmologisches Gerät und Steuerverfahren für ein solches

Info

Publication number: DE102007053386A1
Application number: DE102007053386A
Authority: DE
Inventors: Daniel Dr. Bublitz; Andreas Dr. Brodschelm; Wibke Dr. Hellmich; Thomas Dr. Mohr; Peter Dr. Westphal; Martin Dr. Wiechmann; Manfred Dr. Dick
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-14
Also published as: WO2009059737A1

Abstract

Es sollen eine Kataraktstärke automatisch ermittelt, streulichtreduzierte Bilder eines Augenabschnitts mit unverfälschtem Farbeindruck erzeugt und ein Streulichtanteil ermittelt werden. Zum Ermitteln einer Kataraktstärke wird im Auge ein Lichtmuster mit mindestens einem hellen und mindestens einem dunklen Teilbereich (H, D) erzeugt, wenigstens ein Teil des dunklen Teilbereichs (D) in ein Streulichtbild (S) abgebildet und die Intensitäten zu einem Kataraktstärkewert integriert. Bei einem ophthalmologischen Gerät (21) mit einer einstellbaren Lichtquelle (3) und einem Lichtdetektor (12) werden anhand des vom Auge aufgenommenen Lichts eine Streulichtverteilung und/oder ein Kataraktstärkewert ermittelt und in Abhängigkeit der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts das Spektrum und die Helligkeit einer angepassten Beleuchtung für eine nachfolgende Bildaufnahme eingestellt. Bei einer Anordnung (1) zum Ermitteln eines Streulichtanteils an einem Detektionslicht mit einer Lichtquelle (3) mit Modifikationsmitteln zum Erzeugen eines hellen und eines dunklen Teilbereichs sind die Modifikationsmittel als Mittel zum konfokalen Abbilden (17, 20) der Lichtquelle (3) in den hellen Teilbereich (H) ausgebildet und es sind Mittel zum konfokalen Abbilden des hellen Teilbereichs (H) auf Mittel zum Ausblenden (17, 20) oder Ausspiegeln des Abbilds des hellen Teilbereichs (H) aus dem Abbildungsstrahlengang vorgesehen. Die Erfindung wird vorzugsweise in der Ophthalmologie ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke eines Auges sowie ein ophthalmologisches Gerät mit einer Lichtquelle zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor für von dem Untersuchungsbereich reflektiertes Licht. Die Erfindung betrifft außerdem ein Steuerverfahren für ein solches Gerät.
Ophthalmologische Geräte für die Diagnose, aber auch für die Therapie, dienen dazu, Einzelbilder oder Bildsequenzen von einem Auge, insbesondere von einzelnen Augenabschnitten, zu gewinnen. Die Geräte sind mit Blitzlampen, Halogenlampen oder Leuchtdioden zur Beleuchtung des abzubildenden Augenabschnitts ausgerüstet. Um Bilder mit hoher Dynamik und gutem Kontrast aufnehmen zu können, wird im Stand der Technik eine hohe Strahlungsenergie zur Beleuchtung verwendet. Unter dem Begriff der Strahlungsenergie ist hierbei nicht die Energie der einzelnen Photonen, sondern die über die Beleuchtungsdauer integrierte Gesamtenergie aller Photonen zu verstehen.
Eine zu hohe Strahlungsenergie führt jedoch zu überbelichteten Bildern, eine zu niedrige Strahlungsenergie hingegen zu niedrigem Kontrast und hohem Rauschen. Die optimale Beleuchtung ist von dem abzubildenden Augenabschnitt und weiteren Parameter abhängig. So variieren die patientenindividuellen Eigenschaften des Auges, beispielsweise Pupillengröße, Reflexgrad von Retina, Korea und Linse, und die geräteindividuellen Eigenschaften, beispielsweise optische Eigenschaften und Toleranzen der eingesetzten Bauelemente sowie Alterung und Verschmutzungsgrad der Geräte. Auch sind verschiedene Aufnahmemoden möglich, beispielsweise Monochrom-, Farb- oder Fluoreszenzaufnahmen oder eine Beleuchtung unter speziellen Winkeln zur optischen Achse des Auges.
Bei jeder Bildaufnahme beeinträchtigen Trübungen in der Augenlinse (Katarakt), im Glaskörper und/oder in der Hornhaut die Bildqualität, indem sie sowohl das einfallende Beleuchtungslicht als auch das im Auge reflektierte Licht streuen. Dieselben Auswirkungen haben Einschlüsse oder Fremdkörper im Auge. Auch das ophthalmologische Gerät selbst kann Streulicht verursachen, beispielsweise durch verschmutzte optische Flächen. Die Streuung an einer Katarakt ist für blaues Licht deutlich stärker als für Licht anderer Wellenlängen.
Im Stand der Technik sind Maßnahmen zur Minderung des Streulichteinflusses einer Katarakt bei einer Funduskamera aus US 7,147,328 bekannt. Dort sind manuelle Einstellmöglichkeiten für die Art und die Stärke einer Katarakt vorgesehen. Alternativ zur manuellen Einstellung der Kataraktart und -stärke wird vorgeschlagen, die Trübung der Augenlinse automatisch zu ermitteln. Eine konkrete Vorgehensweise zur automatischen Ermittlung der Stärke der Katarakt ist nicht angegeben. Die Bildaufnahme erfolgt dann in Abhängigkeit der Kataraktstärke beziehungsweise Trübung der Augenlinse. Je stärker die Katarakt beziehungsweise je trüber die Augenlinse ist, desto stärker soll die Beleuchtungshelligkeit einer Xenon-Lampe und die Ausgangsverstärkung im Blaukanal eines aufnehmenden Farbbildsensors reduziert werden. Auf diese Weise soll die Sättigung des aufgenommenen Bildes durch Streulicht vermieden werden.
An der vorgeschlagenen Maßnahme ist nachteilig, dass durch die Verringerung der Beleuchtungshelligkeit bei gleicher Belichtungszeit das aufgenommene Bild dunkler wird, wodurch sich der Kontrast verschlechtert. Wird zum Ausgleich die Belichtungsdauer verlängert, so erhöht sich wegen der unvermeidlichen Augenbewegung die Bewegungsunschärfe im Bild. Durch die Abschwächung des Blauanteils bei der Bildaufnahme wird zudem der Farbeindruck des Bildes verfälscht. Eine Katarakt streut darüber hinaus auch Licht anderer Wellenlängen als Blau. Dieser Streulichtanteil verschlechtert die Bildqualität trotz der vorgeschlagenen Reduktionsmaßnahmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke anzugeben. Daneben sind ein ophthalmologisches Gerät und ein Steuerverfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass streulichtreduzierte Bilder eines Augenabschnitts mit unverfälschtem Farbeindruck erzeugt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch eine Anordnung, welche die in Anspruch 21 angegebenen Merkmale aufweist. Ein erfindungsgemäßes ophthalmologisches Gerät ist Gegenstand von Anspruch 28, ein zugehöriges Steuerverfahren Gegenstand von Anspruch 8.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß werden die Nachteile des Standes der Technik überwunden, indem bei einem Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke ein Untersuchungsbereich mit einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie zumindest teilweise beleuchtet wird, wobei in dem Untersuchungsbereich, insbesondere auf einem Augenhintergrund, mindestens ein heller und mindestens ein dunkler Teilbereich erzeugt werden. Während des Beleuchtens wird wenigstens ein Teil zumindest des dunklen Teilbereichs in ein Streulichtbild abgebildet und Intensitäten wenigstens eines Teils des Streulichtbilds zu einem Kataraktstärkewert integriert.
Die aus der Abbildung des dunklen Teilbereichs resultierenden Intensitäten des Streulichtbilds repräsentieren einerseits Beleuchtungslicht für den hellen Teilbereich, das im Strahlengang rückgestreut wurde. Andererseits repräsentieren sie aus dem hellen Teilbereich reflektiertes Detektionslicht, das im Strahlengang vorwärtsgestreut wurde. Das Integral der Intensitäten ist daher ein genaues Maß für die Stärke der Streuung im Beleuchtungs- und im Abbildungsstrahlengang. Mit zunehmender Trübung der Augenlinse nehmen die Anzahl und die Größe der Streuzentren zu. Die integrierten Intensitäten als Maß für die Stärke der Streuung stellen deswegen ein aussagekräftiges Maß für die Stärke einer Katarakt dar. Dieser Kataraktstärkewert kann beispielsweise auf einer Skala von 1 bis 100 oder von 1 bis 10 liegen.
Wird das Streulichtbild mittels einer Kamera ortsauflösend aufgenommen, so stellt es eine Streulichtverteilung dar, die als Verteilung von Kataraktstärkewerten interpretiert werden kann. Anstelle einer Kamera kann auch ein Sensor verwendet werden, der keine Ortsauflösung ermöglicht. In diesem Fall kann die Integration optisch erfolgen, indem das Streulichtbild oder ein Teil davon durch ein entsprechendes optisches Element, beispielsweise eine Sammellinse, auf den Sensor gebündelt wird. Als Sensor kann beispielsweise je nach zu erwartender Strahlungsenergie ein Sekundärelektronenvervielfacher, ein Photowiderstand oder eine Photodiode verwendet werden.
Vorzugsweise werden vor dem Integrieren die Intensitäten anhand der Strahlungsenergie der Beleuchtung normiert oder nach dem Integrieren der Kataraktstärkewert anhand der Strahlungsenergie der Beleuchtung normiert. Die Strahlungsenergie der Beleuchtung ergibt sich aus Beleuchtungsintensität und -dauer. Auf diese Weise kann der Kataraktstärkewert unabhängig von der Beleuchtungssituation ermittelt werden. Durch Normierung auf die Strahlungsenergie gibt der Kataraktstärkewert einen relativen, beleuchtungsunabhängigen Streulichtanteil an. Durch Normierung gibt ein aufgenommenes Streulichtbild die relative Streulichtverteilung beleuchtungsunabhängig an.
Zweckmäßigerweise wird der ermittelte Kataraktstärkewert ausgegeben. Die Ausgabe kann insbesondere in elektronischer Form für weitere Einstellungen erfolgen. Wird der Kataraktstärkewert an einen Benutzer ausgegeben, so kann dieser daraus im Rahmen einer Diagnose mit hoher Genauigkeit Schlüsse über den Grad der Katarakt ziehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine ortsaufgelöste Streulichtverteilung ausgegeben werden, falls das Streulichtbild mittels einer Kamera aufgenommen wird.
Vorteilhafterweise werden in dem Untersuchungsbereich nacheinander mehrere oder genau zwei Lichtmuster mit unterschiedlichen hellen und unterschiedlichen dunklen Teilbereichen erzeugt und von jedem Lichtmuster zumindest die vorzugsweise disjunkten dunklen Teilbereiche wenigstens teilweise in ein jeweiliges Teilstreulichtbild abgebildet, wobei aus den Teilstreulichtbildern das Streulichtbild ermittelt wird. Dadurch können im Kataraktstärkewert beziehungsweise in der Streulichtverteilung Streuzentren im gesamten Querschnitt des Strahlengangs berücksichtigt werden. Zudem kann so der Kataraktstärkewert beziehungsweise die Streulichtverteilung mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Zum Ermitteln des Streulichtbilds aus den Teilstreulichtbildern werden zweckmäßigerweise ausschließlich die dunklen Teilbereiche aus den Teilstreulichtbildern kachelartig zu einem vorzugsweise lückenlosen Streulichtbild zusammengesetzt. Falls die Kacheln einander aufgrund der Flächengröße der dunklen Teilbereiche überlappen, können beispielsweise die betreffenden Ränder vor dem Zusammensetzen entsprechend zugeschnitten werden. In diesem Fall können die hellen Teilbereiche nicht lückenlos zu einem Hellbild zusammengesetzt werden. Das aus den Teilstreulichtbildern zusammengesetzte Dunkelbild genügt jedoch als Streulichtbild zur Ermittlung eines Kataraktstärkewerts oder einer Streulichtverteilung.
Vorzugsweise werden die Lichtmuster so erzeugt, dass sich die hellen Teilbereiche der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Hellbild und die dunklen Teilbereiche der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Dunkelbild ergänzen, wobei das Dunkelbild als Streulichtbild aus den Teilstreulichtbildern ermittelt wird.
In einer besonderen Ausführung sind die hellen Teilbereiche der Lichtmuster geometrisch größer als die dunklen Bereiche, so dass benachbarte helle Teilbereiche einander überlappen. Da die dunklen Teilbereiche geometrisch kleiner sind als die hellen ist das so erzeugte Dunkelbild nicht vollständig. Die im kombinierten Dunkelbild verbleibenden Lücken aus den bei der Überlagerung fehlenden Bereichen können aus den Intensitätswerten aus den angrenzenden aufgenommenen Dunkelbereichen durch Interpolieren ermittelt werden. Diese Interpolation ist eine gute Näherung, wenn die lateralen Schwankungen der Kataraktstärke größer sind als der Abstand der dunklen Bereiche.
Die hellen Teilbereiche der Lichtmuster können ebenfalls abgebildet und miteinander überlagert werden, um das Hellbild zu ermitteln. Wenn sie überlappen, werden die unmittelbar an die dunklen Teilbereiche angrenzenden Regionen der hellen Teilbereiche so abgeschnitten, dass das entstehende Hellbild lückenlos ist und dass zwei benachbarte helle Teilbereiche in ihrem Überlappungsbereich jeweils in gleichem Maß beschnitten werden. Von dem Hellbild können in jedem Bildpunkt die Intensitätswerte des korrespondierenden Bildpunkts im Dunkelbild abgezogen werden. So kann eine vollständige, streulichtfreie Rekonstruktion des Objektbildes erfolgen, wobei eine ortsaufgelöste Streulichtverteilung in der Objektebene berücksichtigt wird.
In einer besonderen Ausführungsform wird in das Streubild ausschließlich der dunkle Teilbereich ganz oder teilweise abgebildet. Die Abbildung ausschließlich des dunklen Teilbereichs oder zumindest eines Teils davon reicht zur Ermittlung des Kataraktstärkewerts aus. Eine Abbildung des hellen Teilbereichs ist nicht erforderlich, so dass auf eine zeitaufwendige Aufnahme desselben verzichtet werden kann.
In einer besonderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann der helle Teilbereich vorteilhafterweise konfokal abgebildet und das Abbild des hellen Teilbereichs aus dem Abbildungsstrahlengang ausgeblendet oder ausgespiegelt werden. Dabei kann der helle Teilbereich insbesondere durch konfokale Abbildung einer Lichtquelle beziehungsweise einer Beleuchtungsblende in den Untersuchungsbereich erzeugt werden. Diese Umkehrung des konfokalen Prinzips ermöglicht die Ermittlung des Kataraktstärkewerts mit hoher Genauigkeit bei geringem Aufwand. Streuzentren nahezu im gesamten Querschnitt sowohl des Beleuchtungs- als auch des Abbildungsstrahlengangs können in dieser Ausführungsform mit einer einzigen Abbildung berücksichtigt werden, wenn der helle Teilbereich eine viel kleinere Fläche aufweist als der dunkle Teilbereich. Auch in der unmittelbaren Umgebung eines konfokal in die Objektebene abgebildeten Lichtpunkts kann beispielsweise in der schichtweise aufgebauten menschlichen Retina oder in der Augenlinse Streulicht entstehen. Mittels dieser besonderen Ausgestaltung kann auch das Streulicht aus der unmittelbaren Umgebung des in die Objektebene konfokal abgebildeten Lichtpunkts berücksichtigt werden.
Vorteilhafterweise kann in dieser Ausführungsform eine zweidimensionale oder dreidimensionale Abtastung durchgeführt werden, indem der helle Teilbereich in mehreren Schritten bewegt und nach jedem Bewegungsschritt der dunkle Teilbereich in ein jeweiliges Teilstreulichtbild abgebildet wird, wobei die Teilstreulichtbilder zu dem Streulichtbild zusammengesetzt werden. Dadurch ist eine ortsaufgelöste Streuanalyse für eine hohe Genauigkeit des Kataraktstärkewerts beziehungsweise der Streulichtverteilung möglich.
Zweckmäßigerweise wird wenigstens der helle Teilbereich zumindest teilweise scharf auf einen Hintergrund oder in eine Linse eines in dem Untersuchungsbereich angeordneten Auges abgebildet. So entspricht die Abbildung derjenigen bei der nachfolgenden Aufnahme desselben Augenabschnitts. Durch die Anwendung des konfokalen Prinzips kann die Strahlenbelastung des Auges dennoch niedrig gehalten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Mittel zum Ausgleich einer Fehlsichtigkeit des menschlichen Auges in einem Beleuchtungsstrahlengang angeordnet. Diese bewirken vorzugsweise, dass die zumindest teilweise scharfe Abbildung des mindestens einen dunklen Teilbereichs an eine vorhandene Fehlsichtigkeit angepasst wird. Daneben kann in bekannter Weise ein Ausgleich der Fehlsichtigkeit im Abbildungsstrahlengang erfolgen, beispielsweise im Falle einer Funduskamera. Vorteilhafterweise wird die Fehlsichtigkeit für beide Ausgleichsvorgänge automatisch ermittelt und ausgeglichen. Alternativ kann die Fehlsichtigkeit auch manuell von einem Benutzer eingestellt werden. Durch Ausgleich der Fehlsichtigkeit im Beleuchtungsstrahlengang können die dunklen Teilbereiche mit größerer Schärfe erzeugt werden. So kann eine Streulichtverteilung mit höherer Auflösung ermittelt werden, indem beispielsweise eine größere Anzahl kleinerer dunkler Teilbereiche erzeugt, abgebildet und ausgewertet wird. Zudem wird durch die größere Schärfe der dunklen Teilbereiche das kachelartige Zusammensetzen des Dunkelbildes erleichtert und dabei eine höhere Genauigkeit erreicht.
Erfindungsgemäß ist für ein Steuerverfahren für ein ophthalmologisches Gerät mit einer hinsichtlich ihres Spektrums und ihrer Helligkeit einstellbaren Lichtquelle zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor für aus Richtung des Untersuchungsbereichs kommendes Licht vorgesehen, dass mittels der Lichtquelle der Untersuchungsbereich zumindest teilweise beleuchtet, mittels des Lichtdetektors Licht aus Richtung des Untersuchungsbereichs aufgenommen, anhand des aufgenommenen Lichts eine Streulichtverteilung und/oder einen Kataraktstärkewert ermittelt und in Abhängigkeit der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts das Spektrum und die Helligkeit einer angepassten Beleuchtung für eine nachfolgende Bildaufnahme eingestellt werden.
Durch Anpassung insbesondere des Spektrums anhand einer zuvor ermittelten Streulichtverteilung beziehungsweise eines Kataraktstärkewerts kann beim Einstellen der Beleuchtung für die nachfolgende Bildaufnahme die spektral ungleichmäßige Streuung einer Katarakt berücksichtigt werden. Für die Ermittlung der Streulichtverteilung beziehungsweise des Kataraktstärkewerts kann ein ortsauflösender oder ein nicht ortsauflösender Lichtdetektor verwendet werden.
In dem Verfahrensteil zum Bestimmen der Streulichtverteilung beziehungsweise des Kataraktstärkewerts können dabei als Lichtquelle und Lichtdetektor vorteilhafterweise Teile eines Densitometers verwendet werden, mittels dessen der Kataraktstärkewert ermittelt wird. Die Verwendung eines nicht ortsauflösenden Densitometers ist mit geringem Aufwand möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird zum Ermitteln der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts und/oder zur Bildaufnahme unter der angepassten Beleuchtung der Untersuchungsbereich mittels der Lichtquelle so beleuchtet, dass in dem Untersuchungsbereich mindestens ein heller und mindestens ein dunkler Teilbereich erzeugt werden. Vorzugsweise wird während des Beleuchtens zumindest der dunkle Teilbereich in ein Streulichtbild abgebildet und anhand wenigstens eines Teils des Streulichtbilds die Streulichtverteilung oder der Kataraktstärkewert ermittelt. Dies entspricht der Anwendung des obengenannten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Kataraktstärke. Der Kataraktstärkewert beziehungsweise die Streulichtverteilung kann auf diese Weise mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Die Einstellung der angepassten Beleuchtung ist dadurch so möglich, dass in einer nachfolgenden Bildaufnahme ein streulichtreduziertes Bild eines Augenabschnitts mit unverfälschtem Farbeindruck erzeugt wird. Auch in dieser Ausgestaltung kann ein nicht ortsauflösender Lichtdetektor, beispielsweise ein Photowiderstand, oder ein ortsauflösender Lichtdetektor, beispielsweise eine Kamera, verwendet werden.
Vorzugsweise wird bei einer nachfolgenden Bildaufnahme unter der angepassten Beleuchtung mittels einer Kamera ein Rohbild aufgenommen, anhand einerseits des Rohbilds und andererseits der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts ein Streulichtanteil des Rohbilds ermittelt und ein streulichtkorrigiertes Bild erzeugt, indem der Streulichtanteil aus dem Rohbild rechnerisch entfernt wird. Auf diese Weise kann ein streulichtreduziertes Bild eines Augenabschnitts mit unverfälschtem Farbeindruck erzeugt werden.
Vorteilhafterweise wird für mehrere oder für alle Farbkanäle des Rohbilds ein individueller Streulichtanteil ermittelt und rechnerisch aus dem Rohbild entfernt. Dadurch kann die tatsächliche Farbwiedergabe des untersuchten Objekts beziehungsweise Augenabschnitts rekonstruiert werden. Für die farbkanalweise Streulichtkorrektur ist ein Lichtdetektor erforderlich, der die Farbkanäle separat aufnimmt, beispielsweise eine RGB-Digitalkamera. Es ist aber auch denkbar, beispielsweise einer Menge von nicht ortsauflösenden Detektoren eine Vorrichtung zur spektralen Aufspaltung vorzuschalten, wobei jeweils ein Detektor einen Farbkanal aufnimmt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Helligkeit der angepassten Beleuchtung und/oder einzelner Bereiche des Spektrums der angepassten Beleuchtung anhand der Streulichtverteilung und/oder anhand des Kataraktstärkewerts so erhöht eingestellt, dass eine in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartende Strahlungsenergie einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie entspricht oder dass ein in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartendes Signal-Rausch-Verhältnis einem vorgebbaren oder vorgegebenen Signal-Rausch-Verhältnis entspricht. Durch insbesondere spektral selektiv stärkere Beleuchtung kann der durch die Streuung verursachte Intensitätsverlust und eine potentielle Farbverfälschung ausgeglichen werden. Das Übermaß der Beleuchtung kann dabei minimal gehalten werden, da die Streulichtverteilung beziehungsweise die Kataraktstärke mit hoher Genauigkeit bekannt ist. So kann eine unnötige Strahlenbelastung des Auges vermieden werden.
Insbesondere wird vorteilhafterweise für die angepasste Beleuchtung ein relativ zu anderen Farbanteilen erhöhter Blauanteil eingestellt. Dies ermöglicht den Verlustausgleich der im blauen Spektralbereich besonders starken Streuung einer Katarakt.
Zweckmäßigerweise wird das streulichtkorrigierte Bild ausgegeben, um es für weitere Auswertungen, insbesondere die Diagnose eines Arztes, nutzen zu können. Das streulichtkorrigierte Bild kann auch für quantitative Auswertungen genutzt werden. Dies trifft insbesondere auch für Bilder zu, deren Farbkanäle jeweils einzeln eine Streulichtkorrektur erfahren haben.
Vorzugsweise wird als Lichtdetektor eine Kamera verwendet. Diese ermöglicht durch die Ortsauflösung eine genaue Einstellung der Beleuchtung als auch eine genaue Streulichtkorrektur. Dabei wird der Fokus der Kamera vorzugsweise auf einen Hintergrund oder in einer Linse eines Auges liegend eingestellt. Dadurch kann unerwünschte Streuung längs des gesamten Abbildungsstrahlengangs und längs des relevanten Teils des Beleuchtungsstrahlengangs ortsaufgelöst in die Streulichtverteilung akkumuliert werden.
Vorteilhafterweise wird als ophthalmologisches Gerät eine Spaltlampe, Funduskamera, ein Pachymeter, ein Gerät zur Augenachslängenmessung, zur Messung der Augenvorderkammertiefe, zur Messung der Augenlinsendicke oder zur Schnittbilddarstellung von Augenmedien verwendet.
Zweckmäßigerweise werden die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, während in dem Untersuchungsbereich ein Auge oder ein Augenabschnitt eines Patienten positioniert ist. Beim Erzeugen der dunklen Teilbereiche wird hierbei vorzugsweise eine Fehlsichtigkeit des Auges ausgeglichen, um den mindestens einen dunklen Teilbereich mit großer Schärfe erzeugen zu können.
Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogramm, das zur Durchführung eines der obengenannten Verfahren eingerichtet ist.
Eine entsprechende Anordnung zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke, mit einer Lichtquelle zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor für aus Richtung des Untersuchungsbereichs kommendes Licht, umfasst Modifikationsmittel zum Erzeugen mindestens eines hellen und mindestens eines dunklen Teilbereichs in dem Untersuchungsbereich beim Beleuchten mittels der Lichtquelle, Mittel zum Abbilden wenigstens eines Teils zumindest des dunklen Teilbereichs in ein Streulichtbild während des Beleuchtens und Mittel zum Integrieren von Intensitäten wenigstens eines Teils des Streulichtbilds zu einem Kataraktstärkewert.
Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Abbilden eine Kamera, mittels derer das Streulichtbild aufgenommen wird, wobei die Mittel zum Integrieren eine Steuereinheit umfassen. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Steuereinheit vor dem Integrieren die Intensitäten oder nach dem Integrieren den Kataraktstärkewert anhand der Strahlungsenergie der Beleuchtung normiert.
In bevorzugten Ausgestaltungen sind mittels der Modifikationsmittel beim Beleuchten nacheinander mehrere oder genau zwei Lichtmuster mit unterschiedlichen hellen und unterschiedlichen dunklen Teilbereichen erzeugbar und von jedem Lichtmuster zumindest die dunklen Teilbereiche wenigstens teilweise in ein jeweiliges Teilstreulichtbild abbildbar sind, wobei die aus den Teilstreulichtbildern das Streulichtbild ermittelbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung erzeugen die Modifikationsmittel die Lichtmuster so, dass sich die hellen Teilbereiche der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Hellbild und die dunklen Teilbereiche der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Dunkelbild ergänzen, wobei das Dunkelbild als Streulichtbild aus den Teilstreulichtbildern ermittelbar ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erzeugen die Modifikationsmittel die Lichtmuster so, dass die hellen Teilbereiche der Lichtmuster geometrisch größer sind als die dunklen Teilbereiche, wobei benachbarte helle Teilbereiche einander überlappen.
In einer weiteren Ausführungsform ist mittels der Mittel zum Abbilden ausschließlich der dunkle Teilbereich wenigstens teilweise in das Streubild abbildbar. Dabei umfassen die Mittel zum ausschließlichen Abbilden des dunklen Teilbereichs vorzugsweise als Mittel zum konfokalen Abbilden des hellen Teilbereichs und Mittel zum Ausblenden oder Ausspiegeln des Abbilds des hellen Teilbereichs aus dem Abbildungsstrahlengang.
Vorzugsweise sind Mittel zum zumindest teilweise scharfen Abbilden zumindest des hellen Teilbereichs auf einen Hintergrund oder in eine Linse eines in dem Untersuchungsbereich angeordneten Auges oder Augenabschnitts vorgesehen.
Eine bevorzugte Anordnung zur Ermittlung eines Streulichtanteils an einem Detektionslicht umfasst eine Lichtquelle mit Modifikationsmitteln zum Erzeugen eines hellen und eines dunklen Teilbereichs in einem Zielbereich und einen Lichtdetektor, insbesondere eine Kamera, für aus Richtung des Zielbereichs kommendes Detektionslicht, gekennzeichnet durch Ausbildung der Modifikationsmittel als Mittel zum konfokalen Abbilden der Lichtquelle in den hellen Teilbereich sowie durch Mittel zum konfokalen Abbilden des hellen Teilbereichs auf Mittel zum Ausblenden oder Ausspiegeln des Abbilds des hellen Teilbereichs aus dem Abbildungsstrahlengang. Diese Anordnung realisiert die Umkehrung des konfokalen Prinzips und kann insbesondere mit einer Abtastung eines Augenabschnitts durch den hellen Teilbereich kombiniert werden, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen.
Für ein ophthalmologisches Gerät mit einer Lichtquelle zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor für aus Richtung des Untersuchungsbereichs kommendes Licht ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Spektrum und eine Helligkeit der Lichtquelle einstellbar sind, und dass eine Steuereinheit mittels der Lichtquelle den Untersuchungsbereich zumindest teilweise beleuchtet, mittels des Lichtdetektors Licht aus Richtung des Untersuchungsbereichs aufnimmt, anhand des aufgenommenen Lichts eine Streulichtverteilung und/oder einen Kataraktstärkewert ermittelt und in Abhängigkeit der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts das Spektrum und die Helligkeit einer angepassten Beleuchtung für eine nachfolgende Bildaufnahme einstellt. Eine Lichtquelle, deren Spektrum und Helligkeit einstellbar ist, kann beispielsweise mehrere Leuchtdioden unterschiedlicher Emissionswellenlängen umfassen, deren Licht wenigstens teilweise zu einem Beleuchtungsstrahl vereinigt wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine spektrale Bandbreite von Infrarot über sichtbares Licht bis hin zum Ultravioletten für die Bildaufnahme einzusetzen, wobei die Intensität jedes Spektralanteils separat einstellbar ist.
Hierbei sind die Lichtquelle und der Lichtdetektor vorzugsweise Teile eines Densitometers sind, mittels dessen der Kataraktstärkewert ermittelbar ist.
Vorteilhafterweise ist die Lichtquelle mit Modifikationsmitteln versehen ist, mittels derer in dem Untersuchungsbereich mindestens ein heller und mindestens ein dunkler Teilbereich erzeugbar sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Steuereinheit während des Beleuchtens Licht aus Richtung mindestens dem dunklen Teilbereich mittels einer Kamera in ein Streulichtbild abbildet und anhand wenigstens eines Teils des Streulichtbilds die Streulichtverteilung oder den Kataraktstärkewert ermittelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Steuereinheit bei der Bildaufnahme unter der angepassten Beleuchtung mit einer Kamera ein Rohbild auf, ermittelt anhand einerseits des Rohbilds und andererseits der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts einen Streulichtanteil in dem Rohbild und erzeugt ein streulichtkorrigiertes Bild, indem sie den Streulichtanteil aus dem Rohbild rechnerisch entfernt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinheit einen individuellen Streulichtanteil für mehrere oder alle Farbkanäle des Rohbilds ermittelt und rechnerisch aus diesem entfernt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinheit die Helligkeit der angepassten Beleuchtung und/oder einzelner Bereiche des Spektrums der angepassten Beleuchtung anhand der Streulichtverteilung und/oder anhand des Kataraktstärkewerts so erhöht einstellt, dass eine in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartende Strahlungsenergie einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie entspricht oder dass ein in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartendes Signal-Rausch-Verhältnis einem vorgebbaren oder vorgegebenen Signal-Rausch-Verhältnis entspricht. Insbesondere stellt die Steuereinheit für die angepasste Beleuchtung vorzugsweise einen relativ zu anderen Farbanteilen erhöhten Blauanteil ein.
Zweckmäßigerweise ist der Lichtdetektor eine Kamera, wobei die Steuereinheit den Fokus der Kamera auf einen Hintergrund oder in einer Linse des Auges liegend einstellt.
Die hellen und dunklen Bereiche werden in einer bevorzugten Ausführungsform durch eine strukturierte Blende, die sich in einer Zwischenbildebene des Beleuchtungsstrahlengangs befindet, erzeugt. Vorzugsweise kann man die Position der strukturierten Blende im Strahlengang mechanisch verschieben.
In einer weiteren Ausführungsform verfügt das ophthalmologische Gerät über eine Möglichkeit zur Bestimmung der Fehlsichtigkeit des zu untersuchenden Auges; vorzugsweise über eine automatische Fokussiervorrichtung. Die Fokussiervorrichtung arbeitet dabei zur Einstellung bevorzugt mit infraroter Strahlung, um eine Reizung des menschlichen Auges zu vermeiden.
Vorzugsweise wird die automatisch ermittelte Fehlsichtigkeit genutzt, um die Position der strukturierten Blende im Strahlengang automatisch an die Fehlsichtigkeit des zu untersuchenden Auges anzupassen, um so im Beleuchtungsstrahlengang die Fehlsichtigkeit auszugleichen. Dadurch können die dunklen Teilbereiche mit großer Schärfe erzeugt und das Streulichtbild mit hoher Auflösung ermittelt werden.
Vorteilhafterweise wird eine zeitlich sequentielle Strahlungsquelle verwendet, die mindestens zwei verschiedene Spektren aufweist. Den verschiedenen von der Strahlungsquelle emittierten Wellenlängen werden – unter Einbeziehung der Fehlsichtigkeit des zu untersuchenden Auges – wellenlängenabhängige Positionen der strukturierten Blende im Strahlengang zugeordnet.
Ferner erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform eine wellenlängenabhängige Zuordnung der Ebenen des Bildes des beleuchteten Objekts auf dem Lichtdetektor im Beobachtungsstrahlengang des ophthalmologischen Gerätes. So ist es möglich, auch spektrale Abhängigkeiten im Beleuchtungsstrahlengang und im Beobachtungsstrahlengang speziell auch bei Fehlsichtigkeiten des menschlichen Auges zu berücksichtigen.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhafterweise eine Spaltlampe, Funduskamera, Pachymeter, zur Augenachslängenmessung, zur Messung der Augenvorderkammertiefe, zur Messung der Augenlinsendicke oder zur Schnittbilddarstellung von Augenmedien sein.
Vorzugsweise ist in dem Untersuchungsbereich ein Auge oder ein Augenabschnitt eines Patienten positionierbar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erste Anordnung zur automatischen Ermittlung der Kataraktstärke eines Auges,
2 eine zweite Anordnung zur automatischen Ermittlung der Kataraktstärke eines Auges,
3 eine dritte Anordnung zur automatischen Ermittlung der Kataraktstärke eines Auges,
4 ein ophthalmologisches Gerät für die streulichtkorrigierte Aufnahme eines Augenabschnitts und
5 ein Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens für ein ophthalmologisches Gerät.
In allen Zeichnungen haben übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen.
1 zeigt eine Anordnung 1 zur Ermittlung der Kataraktstärke eines Auges 2, welche separat oder insbesondere in einem ophthalmologischen Gerät (nicht gezeigt), beispielsweise einer Funduskamera, verwendbar ist. Der Abbildungsstrahlengang A der Anordnung 1 kann im zweiten Fall Teil des Abbildungsstrahlengangs des ophthalmologischen Geräts sein. Die Anordnung 1 weist im Beleuchtungsstrahlengang B eine Lichtquelle 3 mit optischen Elementen 4 zur Abbildung einer Musterblende 5 auf einen Hintergrund 6 des Auges 2 auf. Die Musterblende 5 weist einen vollständig undurchsichtigen (schwarz gezeichnet) und einen vollständig durchsichtigen (weiß gezeichnet) Bereich auf. Wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, werden durch die Abbildung der Musterblende 5 auf den Augenhintergrund 6 ein heller Teilbereich H und ein dunkler Teilbereich D auf diesem erzeugt.
Der Abbildungsstrahlengang A ist über einen Strahlteiler 7 in den Beleuchtungsstrahlengang B eingespiegelt und enthält eine Blende 8 sowie ein lediglich angedeutetes optisches System 9 zur Abbildung des Augenhintergrunds 6 in ein Zwischenbild 10. Die Blende 8 blendet den hellen Teilbereich H des Augenhintergrunds 6 aus dem Abbildungsstrahlengang A aus, so dass er nicht in das Zwischenbild 10 abgebildet wird. Die Blende 8 hat eine zur Musterblende 5 inverse Wirkung. In den dunklen Teilbereich D gelangt ausschließlich solches Licht, das im Verlauf der Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengangabschnitte des hellen Teilbereichs H in die Beleuchtungs- oder Abbildungsstrahlengangabschnitte des dunklen Teilbereichs D gestreut wurde. Das Zwischenbild 10 kann daher als Streulichtbild 10 bezeichnet werden. Dem optischen System 9 ist eine Optik 11 zur optischen Integration durch Bündelung des Streulichtzwischenbildes 10 auf einen nicht ortsauflösenden Lichtdetektor 12 in Form einer Photodiode nachgeschaltet. Dem Lichtdetektor 12 ist ein analoger Integrator 13 zur Integration des von dem Lichtdetektor 12 abgegebenen elektrischen Signals über eine Belichtungszeit nachgeschaltet.
Die Anordnung 1 wird mittels einer Steuereinheit 14 betrieben, die einerseits mit dem Integrator 13 und andererseits mit der Lichtquelle 3 verbunden ist. Über Bedienelemente (nicht gezeigt) der Steuereinheit kann die von der Lichtquelle 3 abgegebene Strahlungsenergie hinsichtlich Beleuchtungsdauer und -intensität vorgegeben werden. Die Steuereinheit 14 verfügt außerdem über eine Schnittstelle 15 zur Ausgabe des Kataraktstärkewerts nach dessen Ermittlung. Die Ausgabe kann beispielsweise numerisch auf einer Anzeige oder elektronisch auf ein Bussystem erfolgen.
Die Steuereinheit 14 ermittelt den Kataraktstärkewert, indem sie zunächst die Lichtquelle 3 für die vorgegebene Beleuchtungsdauer mit vorgegebener Intensität einschaltet und während einer mit der Beleuchtungsdauer identischen Belichtungszeit, auch als Datenaufnahmezeit bezeichnet, mittels eines Analog-Digital-Wandlers das von dem Integrator 13 abgegebene Signal als unnormierten Kataraktstärkwert aufnimmt. Daraufhin normiert die Steuereinheit 14 den Kataraktstärkewert anhand der während der Datenaufnahmezeit von der Lichtquelle 3 abgegebenen Strahlungsenergie und rechnet ihn auf eine numerische Skala von 0 bis 10 um. Diesen umgerechneten Kataraktstärkewert gibt sie auf ihrer Schnittstelle 15 visuell an einen Benutzer aus, beispielsweise bei Verwendung als separates Gerät an einen Arzt. Der Benutzer beziehungsweise ein angeschlossenes ophthalmologisches Gerät erhält so eine Information darüber, ob und in welcher Starke im Auge 2 eine Katarakt oder sonstige Streueinflüsse vorliegen.
Die Beleuchtungsdauer kann auch länger als die Belichtungs- oder Datenaufnahmezeit sein. Für eine minimale Strahlenbelastung wird sie jedoch zweckmäßigerweise identisch eingestellt.
In 2 ist eine zweite Anordnung 1 zur automatischen Ermittlung der Kataraktstärke eines Auges 2 gezeigt. Teilfigur 2A zeigt die Anordnung 1 während einer ersten Messperiode, Teilfigur 2B während einer sich unmittelbar anschließenden zweiten Messperiode. Die beidem Messperioden sind beispielsweise gleich lang. Die Anordnung 1 weist im Beleuchtungsstrahlengang B eine spektral und hinsichtlich ihrer Helligkeit einstellbare Lichtquelle 3 mit optischen Elementen 4 zur Abbildung einer Musterblende 5 auf einen Hintergrund 6 des Auges 2 auf. Die Lichtquelle 3 weist mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen spektralen Bereichen auf, beispielsweise eine LED für IR-Licht, jeweils eine rote, grüne und blaue LED sowie eine LED für UV-Licht. Ein Abbildungsstrahlengang A ist über einen Strahlteiler 7 in den Beleuchtungsstrahlengang B eingespiegelt und umfasst ein lediglich angedeutetes optisches System 9 zur Abbildung des Augenhintergrunds 6 auf einen ortsauflösenden Lichtdetektor 12 in Form einer zweidimensionalen CCD-Matrix.
Die Musterblende 5 ist abwechselnd mit zwei vollständig undurchsichtigen (schwarz gezeichnet) und zwei vollständig durchsichtigen (weiß gezeichnet) Bereichen versehen. Sie kann mittels einer Umschaltvorrichtung 15 um ihre Achse rotiert werden, so dass die durchsichtigen Bereiche die Lage der undurchsichtigen Bereiche einnehmen und umgekehrt. Die Position der Musterblende 5 wird zum Ausgleich einer manuell oder automatisch zu ermittelnden Fehlsichtigkeit längs des Strahlengangs angepasst. Wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, werden durch die Abbildung der Musterblende 5 auf den Augenhintergrund 6 auf diesem zwei helle Teilbereiche H und zwei dunkle Teilbereiche D erzeugt. Das optische System 9 bildet dann sowohl den hellen Teilbereich H als auch den dunklen Teilbereich D auf den Lichtdetektor 12 ab.
Die Steuereinheit (hier nicht gezeigt) schaltet zunächst die Musterblende 5 in ihre erste Stellung, schaltet die Lichtquelle 3 für die vorgegebene Beleuchtungsdauer mit vorgegebener Intensität und weißem Spektrum ein und liest nach einer mit der Beleuchtungsdauer identischen Belichtungszeit aus dem CCD-Lichtdetektor 12 ein erstes Teilstreulichtbild 16A aus. Unmittelbar anschließend schaltet die Steuereinheit die Musterblende 5 über die Umschaltvorrichtung 15 in ihre zweite Stellung. Sie schaltet daraufhin die Lichtquelle 3 für die vorgegebene Beleuchtungsdauer mit vorgegebener Intensität und weißem Spektrum ein und liest nach einer mit der Beleuchtungsdauer identischen Belichtungszeit aus dem CCD-Lichtdetektor 12 ein zweites Teilstreulichtbild 16B aus.
Die Steuereinheit überlagert die dunklen Teilbereichen D der Teilstreulichtbilder 16A und 16B zu einem Dunkelbild als Streulichtbild S. Sie integriert die Intensitätswerte aller Bildpunkte des Streulichtbilds S und normiert das Ergebnis mit der über die Belichtungsdauer und -intensität in die Teilstreulichtbilder 16A und 16B eingetragenen Strahlungsenergie zu einem Kataraktstärkewert auf einer Skala von 0 bis 10, den sie beispielhaft auf einer Schnittstelle (nicht dargestellt) zur Weiterverarbeitung aus. In alternativen Ausgestaltungen kann das Streulichtbild S anstelle des oder zusätzlich zum Kataraktstärkewert ausgegeben werden, beispielsweise zur Einstellung einer angepassten Beleuchtung für eine Streulichtkorrektur mit Kompensation einer spektral ungleichmäßigen Streuung.
3 zeigt eine dritte Anordnung 1 zur automatischen Ermittlung der Kataraktstärke eines Auges 2. Sie realisiert das umgekehrte konfokale Prinzip, indem eine in einem zentralen Loch eines Spiegels 20 angeordnete Endfläche 17 einer Lichtleitfaser 18 scharf in die Linse 19 des Auges 2 abgebildet wird, so dass als Abbild ein heller Teilbereich H mit einem umgebenden dunklen Teilbereich D entsteht. Der helle Teilbereich H, der wesentlich kleiner ist als der dunkle Teilbereich D, wird konfokal ausschließlich auf die Lichtleitfaser 18, nicht auf den Spiegel 20 abgebildet und auf diese Weise aus dem Abbildungsstrahlengang A ausgeblendet. Lediglich der dunkle Teilbereich D wird über den Spiegel 20 auf einen ortsauflösenden Lichtdetektor 12 abgebildet. Durch Auslesen des Lichtdetektors 12 kann ein Streulichtbild gewonnen werden, dessen Intensitäten eine Streulichtverteilung des gesamten Abbildungsstrahlengangs repräsentieren. Durch Normierung und Integration der Intensitäten kann ein Kataraktstärkewert ermittelt werden. Dieser kann anschließend ausgegeben oder weiterverarbeitet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung (nicht abgebildet) kann zusätzlich eine abtastende Anordnung („Scanner") vorgesehen sein, beispielsweise durch zwei bewegliche Spiegel im Strahlengang. Auf diese Weise ist eine dreidimensionale Streulichtanalyse möglich, indem durch Abtastung („Scanning") mehrerer optischer Schnitte jeweils ein anderer heller Teilbereich fokussiert und der jeweilige dunkle Teilbereich D in ein betreffendes Teilstreulichtbild aufgenommen wird. Die Teilstreulichtbilder können zu einem Gesamtstreulichtbild zusammengesetzt werden. Aus den Intensitäten des Gesamtstreulichtbilds kann dann der Kataraktstärkewert beispielsweise durch Integration und Normierung ermittelt werden. Außerdem kann das Gesamtstreulichtbild für eine Anpassung der Beleuchtung weiterverwendet werden. Alternativ kann der Lichtdetektor 12 als nicht ortsauflösendes Element ausgebildet sein, wenn das Streulichtbild als Abbild des dunklen Teilbereichs auf den Lichtdetektor 12 gebündelt und damit optisch zu einer einzelnen Streulichtintensität integriert wird. Das Gesamtstreulichtbild wird dann aus den Streulichtintensitäten der einzelnen Fokuspunkte zusammengesetzt. Der Kataraktstärkewert kann auch unmittelbar aus einer Addition der einzelnen Streulichtintensitäten ermittelt werden.
In 4 ist eine Funduskamera als ophthalmologisches Gerät 20 mit einer Anordnung 1 zur automatischen Ermittlung eines Streulichtanteils gemäß 2 versehen. Die Steuereinheit 14 führt dabei das in 5 als Flussdiagramm dargestellte Verfahren zur Ermittlung der Kataraktstärke und der Ausgabe eines streulichtkorrigierten Bildes durch. Insbesondere wird je nach Stärke der Katarakt der Blauanteil des Spektrums erhöht, so dass eine in einem anschließend aufzunehmenden Bild nach einer Streulichtkorrektur zu erwartende Strahlungsenergie einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie entspricht. So kann die im blauen Spektralbereich stärkere Streuung einer Katarakt kompensiert werden. Anschließend wird unter der derart angepassten Beleuchtung ein Rohbild aufgenommen, auf Fehlsichtigkeit korrigiert und anhand der Streulichtverteilung der Streulichtanteil rechnerisch entfernt. Die Ermittlung des Streulichtbilds erfolgt beispielsweise gemäß einer der oben beschriebenen Vorgehensweisen. Die Fehlsichtigkeit kann beispielsweise ermittelt werden, indem von einem Benutzer des Geräts einstellbare Werte abgefragt werden. Alternativ kann die Fehlsichtigkeit mit an sich bekannten Verfahren aus dem positionierten Auge automatisch bestimmt werden. Die so ermittelte Fehlsichtigkeit wird auch beim Ermitteln der Teilstreulichtbilder verwendet, indem der Beleuchtungsstrahlengang zum Ausgleich der Fehlsichtigkeit angepasst wird, so dass die dunklen Teilbereiche mit großer Schärfe erzeugt werden.
In einer vereinfachten Variante (nicht dargestellt) wird neben dem aus den zu den verschiedenen Lichtmustern aufgenommenen dunklen Teilbereichen D zusammengesetzten Dunkelbild als Gesamt-Streulichtbild ein Hellbild aus den hellen Teilbereichen H zusammengesetzt. Von dem Hellbild wird das Dunkelbild subtrahiert, um das Streulicht rechnerisch zu entfernen. Das streulichtkorrigierte Hellbild kann dann ausgegeben werden.
Zur ausschließlichen Bestimmung einer Kataraktstärke oder einer Streulichtverteilung wird das Verfahren in jedem fall zweckmäßigerweise nach Ermittlung des Gesamt-Streulichtbilds und gegebenenfalls nach Integration von dessen Intensitäten zum Kataraktstärkewert mit der Ausgabe des Kataraktstärkewerts beziehungsweise des Streulichtbilds als Streulichtverteilung beendet. Selbstverständlich kann die Ausgabe auch zusätzlich zur Ausgabe eines streulichtkorrigierten Bildes erfolgen.

1: Anordnung
2: Auge
3: Lichtquelle
4: Optisches Element
5: Musterblende
6: Hintergrund
7: Strahlteiler
8: Blende
9: Optisches System
10: Zwischenbild
11: Optik
12: Lichtdetektor
13: Integrator
14: Steuereinheit
15: Umschaltvorrichtung
16: Teilstreulichtbild
17: Endfläche
18: Lichtleitfaser
19: Linse
20: Ophthalmologisches Gerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7147328 [0005]

Claims

Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke, wobei folgende Schritte durchgeführt werden: – zumindest teilweises Beleuchten eines Untersuchungsbereichs mit einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie, wobei in dem Untersuchungsbereich ein Lichtmuster mit mindestens einem hellen und mindestens einem dunklen Teilbereich (H, D) erzeugt wird, – Abbilden wenigstens eines Teils zumindest des dunklen Teilbereichs (D) in ein Streulichtbild (S) während des Beleuchtens, – Integrieren von Intensitäten wenigstens eines Teils des Streulichtbilds (S) zu einem Kataraktstärkewert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Integrieren die Intensitäten oder nach dem Integrieren der Kataraktstärkewert anhand der Strahlungsenergie der Beleuchtung normiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der ermittelte Kataraktstärkewert ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Untersuchungsbereich nacheinander mehrere oder genau zwei Lichtmuster mit unterschiedlichen hellen und unterschiedlichen dunklen Teilbereichen (H, D) erzeugt und von jedem Lichtmuster zumindest die dunklen Teilbereiche (D) wenigstens teilweise in ein jeweiliges Teilstreulichtbild (16A, 16B) abgebildet werden, wobei aus den Teilstreulichtbildern (16A, 16B) das Streulichtbild (S) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Lichtmuster so erzeugt werden, dass sich die hellen Teilbereiche (H) der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Hellbild und die dunklen Teilbereiche (D) der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Dunkelbild ergänzen, wobei das Dunkelbild als Streulichtbild (S) aus den Teilstreulichtbildern ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Lichtmuster so erzeugt werden, dass die hellen Teilbereiche (H) der Lichtmuster geometrisch größer sind als die dunklen Teilbereiche (D), wobei benachbarte helle Teilbereiche (H) einander überlappen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in das Streubild (S) ausschließlich der dunkle Teilbereich (D) wenigstens teilweise abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der helle Teilbereich (H) konfokal abgebildet und das Abbild des hellen Teilbereichs (H) aus dem Abbildungsstrahlengang ausgeblendet oder ausgespiegelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine zweidimensionale oder dreidimensionale Abtastung durchgeführt wird, indem der helle Teilbereich (H) in mehreren Schritten bewegt und nach jedem Bewegungsschritt der dunkle Teilbereich (D) in ein jeweiliges Teilstreulichtbild abgebildet wird, wobei die Teilstreulichtbilder zum Streulichtbild (S) zusammengesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens der helle Teilbereich (H) zumindest teilweise scharf auf einen Hintergrund (6) oder in eine Linse (19) eines in dem Untersuchungsbereich angeordneten Auges (2) oder eines Augenabschnitts abgebildet wird.
Steuerverfahren für ein ophthalmologisches Gerät (21) mit einer hinsichtlich ihres Spektrums und ihrer Helligkeit einstellbaren Lichtquelle (3) zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor (12) für aus Richtung des Untersuchungsbereichs kommendes Licht, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mittels der Lichtquelle (3) der Untersuchungsbereich zumindest teilweise beleuchtet, mittels des Lichtdetektors (12) Licht aus Richtung des Untersuchungsbereichs aufgenommen, anhand des aufgenommenen Lichts eine Streulichtverteilung und/oder einen Kataraktstärkewert ermittelt und in Abhängigkeit der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts das Spektrum und die Helligkeit einer angepassten Beleuchtung für eine nachfolgende Bildaufnahme eingestellt werden.
Steuerverfahren nach Anspruch 11, wobei für die Lichtquelle (3) und für den Lichtdetektor (12) Teile eines Densitometers verwendet werden, mittels dessen der Kataraktstärkewert ermittelt wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zum Ermitteln der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts und/oder zur Bildaufnahme unter der angepassten Beleuchtung der Untersuchungsbereich mittels der Lichtquelle (3) so beleuchtet wird, dass in dem Untersuchungsbereich mindestens ein heller und mindestens ein dunkler Teilbereich (H, D) erzeugt werden.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, wobei während des Beleuchtens zumindest der dunkle Teilbereich (D) in ein Streulichtbild (S) abgebildet und anhand wenigstens eines Teils des Streulichtbilds (S) die Streulichtverteilung oder der Kataraktstärkewert ermittelt wird.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei bei einer nachfolgenden Bildaufnahme unter der angepassten Beleuchtung mittels einer Kamera ein Rohbild aufgenommen, anhand einerseits des Rohbilds und andererseits der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts ein Streulichtanteil des Rohbilds ermittelt und ein streulichtkorrigiertes Bild erzeugt wird, indem der Streulichtanteil aus dem Rohbild rechnerisch entfernt wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei für mehrere oder alle Farbkanäle des Rohbilds ein individueller Streulichtanteil ermittelt und rechnerisch aus dem Rohbild entfernt wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Helligkeit der angepassten Beleuchtung und/oder einzelner Bereiche des Spektrums der angepassten Beleuchtung anhand der Streulichtverteilung und/oder anhand des Kataraktstärkewerts so erhöht eingestellt werden, dass eine in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartende Strahlungsenergie einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie entspricht.
Steuerverfahren nach Anspruch 17, wobei für die angepasste Beleuchtung ein relativ zu anderen Farbanteilen erhöhter Blauanteil eingestellt wird.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das streulichtkorrigierte Bild ausgegeben wird.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei als Lichtdetektor (12) eine Kamera verwendet wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 20, wobei der Fokus der Kamera auf einen Hintergrund (6) oder in einer Linse (19) eines Auges (2) liegend eingestellt wird.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei als ophthalmologisches Gerät (21) eine Spaltlampe, Funduskamera, ein Pachymeter, ein Gerät zur Augenachslängenmessung, zur Messung der Augenvorderkammertiefe, zur Messung der Augenlinsendicke oder zur Schnittbilddarstellung von Augenmedien verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren durchgeführt wird, während in dem Untersuchungsbereich ein Auge (2) oder ein Augenabschnitt eines Patienten positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei beim Erzeugen der dunklen Teilbereiche eine Fehlsichtigkeit des Auges ausgeglichen wird.
Computerprogramm, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 24.
Anordnung (1) zur automatischen Ermittlung einer Kataraktstärke, mit einer Lichtquelle (3) zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor (12) für aus Richtung des Untersuchungsbereichs kommendes Licht, gekennzeichnet durch – Modifikationsmittel (5, 17, 20) zum Erzeugen mindestens eines hellen und mindestens eines dunklen Teilbereichs in dem Untersuchungsbereich beim Beleuchten mittels der Lichtquelle, – Mittel zum Abbilden (9, 10, 11, 12) wenigstens eines Teils zumindest des dunklen Teilbereichs in ein Streulichtbild (S) während des Beleuchtens und – Mittel zum Integrieren von Intensitäten wenigstens eines Teils des Streulichtbilds (S) zu einem Kataraktstärkewert.
Anordnung (1) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abbilden (9, 10, 11, 12) eine Kamera umfassen, mittels derer das Streulichtbild (S) aufgenommen wird, und dass die Mittel zum Integrieren eine Steuereinheit (14) umfassen.
Anordnung (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) vor dem Integrieren die Intensitäten oder nach dem Integrieren den Kataraktstärkewert anhand der Strahlungsenergie der Beleuchtung normiert.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Modifikationsmittel (5) beim Beleuchten nacheinander mehrere oder genau zwei Lichtmuster mit unterschiedlichen hellen und unterschiedlichen dunklen Teilbereichen (H, D) erzeugbar und von jedem Lichtmuster zumindest die dunklen Teilbereiche (D) wenigstens teilweise in ein jeweiliges Teilstreulichtbild abbildbar sind, wobei die aus den Teilstreulichtbildern das Streulichtbild (S) ermittelbar ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationsmittel (5) die Lichtmuster so erzeugen, dass sich die hellen Teilbereiche (H) der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Hellbild und die dunklen Teilbereiche (D) der Lichtmuster insbesondere lückenlos zu einem Dunkelbild ergänzen, wobei das Dunkelbild als Streulichtbild (S) aus den Teilstreulichtbildern ermittelbar ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationsmittel (5) die Lichtmuster so erzeugen, dass die hellen Teilbereiche (H) der Lichtmuster geometrisch größer sind als die dunklen Teilbereiche (D), wobei benachbarte helle Teilbereiche (H) einander überlappen.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Mittel zum Abbilden (8, 9, 10, 12) ausschließlich der dunkle Teilbereich (D) wenigstens teilweise in das Streubild (S) abbildbar ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum ausschließlichen Abbilden des dunklen Teilbereichs (D) Mittel zum konfokalen Abbilden (17, 20) des hellen Teilbereichs (H) und Mittel zum Ausblenden (17, 20) oder Ausspiegeln des Abbilds des hellen Teilbereichs (H) aus dem Abbildungsstrahlengang umfassen.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 26 bis 33, gekennzeichnet durch Mittel zum zumindest teilweise scharfen Abbilden zumindest des hellen Teilbereichs auf einen Hintergrund (6) oder in eine Linse (19) eines in dem Untersuchungsbereich angeordneten Auges (2) oder Augenabschnitts.
Anordnung (1) zur Ermittlung eines Streulichtanteils an einem Detektionslicht, aufweisend eine Lichtquelle (3) mit Modifikationsmitteln zum Erzeugen eines hellen und eines dunklen Teilbereichs in einem Zielbereich und einen Lichtdetektor (12), insbesondere eine Kamera, für aus Richtung des Zielbereichs kommendes Detektionslicht, gekennzeichnet durch Ausbildung der Modifikationsmittel als Mittel zum konfokalen Abbilden (17, 20) der Lichtquelle (3) in den hellen Teilbereich (H) sowie durch Mittel zum konfokalen Abbilden des hellen Teilbereichs (H) auf Mittel zum Ausblenden (17, 20) oder Ausspiegeln des Abbilds des hellen Teilbereichs (H) aus dem Abbildungsstrahlengang.
Ophthalmologisches Gerät (21) mit einer Lichtquelle (3) zum Beleuchten eines Untersuchungsbereichs und einem Lichtdetektor (12) für aus Richtung des Untersuchungsbereichs kommendes Licht, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spektrum und eine Helligkeit der Lichtquelle (3) einstellbar sind, und dass eine Steuereinheit (14) mittels der Lichtquelle (3) der Untersuchungsbereich zumindest teilweise beleuchtet, mittels des Lichtdetektors (12) Licht aus Richtung des Untersuchungsbereichs aufnimmt, anhand des aufgenommenen Lichts eine Streulichtverteilung und/oder einen Kataraktstärkewert ermittelt und in Abhängigkeit der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts das Spektrum und die Helligkeit einer angepassten Beleuchtung für eine nachfolgende Bildaufnahme einstellt.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) und der Lichtdetektor (12) Teile eines Densitometers sind, mittels dessen der Kataraktstärkewert ermittelbar ist.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) mit Modifikationsmitteln (5, 17, 20) versehen ist, mittels derer in dem Untersuchungsbereich mindestens ein heller und mindestens ein dunkler Teilbereich (H, D) erzeugbar sind.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) während des Beleuchtens Licht aus Richtung mindestens dem dunklen Teilbereich (D) mittels einer Kamera in ein Streulichtbild (S) abbildet und anhand wenigstens eines Teils des Streulichtbilds (S) die Streulichtverteilung oder den Kataraktstärkewert ermittelt.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) bei der Bildaufnahme unter der angepassten Beleuchtung mit einer Kamera ein Rohbild aufnimmt, anhand einerseits des Rohbilds und andererseits der Streulichtverteilung und/oder des Kataraktstärkewerts einen Streulichtanteil in dem Rohbild ermittelt und ein streulichtkorrigiertes Bild erzeugt, indem sie den Streulichtanteil aus dem Rohbild rechnerisch entfernt.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) einen individuellen Streulichtanteil für mehrere oder alle Farbkanäle des Rohbilds ermittelt und rechnerisch aus diesem entfernt.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) die Helligkeit der angepassten Beleuchtung und/oder einzelner Bereiche des Spektrums der angepassten Beleuchtung anhand der Streulichtverteilung und/oder anhand des Kataraktstärkewerts so erhöht einstellt, dass eine in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartende Strahlungsenergie einer vorgebbaren oder vorgegebenen Strahlungsenergie entspricht oder dass ein in dem streulichtkorrigierten Bild zu erwartendes Signal-Rausch-Verhältnis einem vorgebbaren oder vorgegebenen Signal-Rausch-Verhältnis entspricht.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) für die angepasste Beleuchtung einen relativ zu anderen Farbanteilen erhöhten Blauanteil einstellt.
Ophthalmologisches Gerät (21) nach einem der Ansprüche 36 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdetektor (12) eine Kamera ist, und dass die Steuereinheit (14) den Fokus der Kamera auf einen Hintergrund (6) oder in einer Linse (19) eines Auges (2) liegend einstellt.
Anordnung (1) ach einem der Ansprüche 26 bis 44 gekennzeichnet durch Ausbildung als Spaltlampe, Funduskamera, Pachymeter, zur Augenachslängenmessung, zur Messung der Augenvorderkammertiefe, zur Messung der Augenlinsendicke oder zur Schnittbilddarstellung von Augenmedien.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 26 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Untersuchungsbereich ein Auge (2) oder ein Augenabschnitt eines Patienten positionierbar ist.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 26 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Beleuchtungsstrahlengang Mittel zum Ausgleich einer Fehlsichtigkeit des menschlichen Auges angeordnet sind.