DE19648935B4

DE19648935B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Gefäßen

Info

Publication number: DE19648935B4
Application number: DE19648935A
Authority: DE
Inventors: Walthard Dr.-Ing. habil. Vilser
Original assignee: IMEDOS INTELLIGENTE OPTISCHE S; IMEDOS Intelligente Optische Systeme der Medizin- und Messtechnik GmbH
Current assignee: IMEDOS INTELLIGENTE OPTISCHE SYSTEME DER MEDIZIN-
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: WO1998023202A1; EP1065966A1; DE19648935A1; US6621917B1; JP2000504256A; JP4140738B2

Abstract

Vorrichtung zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise retinalen Gefäßen, bei der mindestens ein Gefäßabschnitt in einem elektronischen Bild oder in einer elektronischen Bildfolge abgebildet vorliegt, die von einem bildgebenden System (BS) in Form einer modifizierten Netzhautkamera sowie einem CCD-Bildsensor als Bildempfänger (BE) einer Bild-, Signal- und Auswerteeinheit (BV) unter Verwendung einer Steuereinheit (SS) zugeführt wird, und eine Ausgabeeinheit (EP) zur bildlichen Darstellung der Gefäße, die im Dialogbetrieb mit einer Eingabeeinheit (DE) steht, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
– zwischen der Bild-, Signal- und Auswerteeinheit (BV) und dem bildgebenden System (BS) eine Bildmanipulationseinheit (BM) zur ausschnittsweisen Digitalisierung oder Ausblendung mindestens eines Messfensters im Bild und zur Kennzeichnung des Bildes und der Lage der Messfenster im Bild angeordnet ist,
– die Steuereinheit (SS) zur Erzeugung der Bildkennzeichnung und der Messfensterkoordinaten, die die Lage und Geometrie der Messfenster im Bild beschreiben, dient,
– die Auswerteeinheit (BV) vier Module, ein Durchmessermodul, das...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise von retinalen Gefäßen, bei der mindestens ein Gefäßabschnitt in einem elektronischen Bild oder in einer elektronischen Bildfolge abgebildet vorliegt, die von einer Videoquelle einer Auswerteeinheit zugeführt wird.
Die Erfindung ist zur funktionsdiagnostischen Analyse für alle optisch zugängigen oder auf sonstige Weise abbildbaren Blutgefäße anwendbar. Vorzugsweise dient sie zur Erfassung von Vasomotionen an Netzhautgefäßen. Sie ist jedoch auch zur Untersuchung von Gefäßen der Regenbogenhaut, der Bindehaut, sowie von Gefäßen, die mit dem Mikroskop oder Endoskop oder auf andere Weise optisch zugängig sind, anwendbar. Insbesondere können auch Gefäße, die während einer Operation freigelegt sind mittels Operationsmikroskop beobachtet und untersucht werden. Die Anwendung der Erfindung ist sowohl an menschlichen Gefäßen als auch zur Untersuchung an Tieren möglich. Die Abbildung der Gefäße kann dabei durch optische Abbildungssysteme oder durch elektronische Bilderzeugungssysteme erfolgen. Die Anwendung ist nicht nur auf die Untersuchung von Gefäßen der Mikrozirkulation mit Hilfe optischer Bilderzeugung beschränkt, sie kann in vorteilhafter Weise auch in großen mittels Ultraschall und anderen bildgebenden Prinzipien erzeugten Bildern von Gefäßabschnitten eingesetzt werden.
Im Stand der Technik ist es zur Untersuchung an Gefäßen bekannt, Gefäßweitenmessung am Augenhintergrund durchzuführen. Diese Verfahren basieren auf der Verwendung optischer Feinmesstechnik im ophthalmologischen Bild, dem Einsatz optischer Feinmesstechnik und Densitometrie am fotografischen Negativ oder auf fotoelektrischen Messverfahren.
Nach der DE 38 39 272 ist eine Anordnung zur Messung am Augenhintergrund bekannt, die auch für den klinischen Einsatz geeignet ist und eine Gefäßweitenmessung ermöglicht, die die objektive Erfassung feiner pulsatorischer, auto- bzw. lokalregulativer Gefäßweitenänderungen ermöglicht. Bei dieser Anordnung erfolgt eine Abbildung des Augenhintergrundes auf einer CCD-Zeile, wobei ein Beleuchtungsstrahlengang zur blitzförmigen Beleuchtung des Augenhintergrundes vorgesehen ist. Dabei wird ein und dasselbe Bildfeld des Augenhintergrundes auf mindestens zwei CCD-Zeilenabschnitten abgebildet, wobei Mittel zur Veränderung der Bildlage und optischen Eigenschaften des Bildes vorgesehen sind.
Mit den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen lassen sich Reproduzierbarkeiten zwischen verschiedenen Sitzungen nur mit geringer Genauigkeit erreichen. Diese Reproduzierbarkeit ist für den signifikanten Nachweis regulatorischer Kenngrößen und pathophysiologischer sowie therapeutischer Veränderungen individuell an einem Gefäß eines Patienten nicht geeignet. Klinisch relevante Aussagen lassen sich damit nur im Gruppenvergleich erreichen, sofern man von großen pathologischen Veränderungen absieht. Regulatorische Veränderungen sowie physiologische Rhythmen stochastischer Änderungen der Gefäßdurchmesser weisen Abweichungen von weniger als 10% auf und sind mit den bekannten Methoden nicht individuell signifikant nachweisbar.
Im Stand der Technik sind aus DE 43 26 716 A1 , DE 38 39 272 A1 , US 52 42 006 , US 50 31 632 , DELORI, FRANCOIS C.: Noninvasive technique for oximetry of blond in retinal vessels In: Applied Optics, 15. March 1988, Vol. 27, No. 6, nach MÜNCH, K. u.a.: Adaptive Algorithmen zur automatischen Messung retinaler Gefäßdurchmesser. In: Biomedizinische Technik, Bd. 40, 1995 sowie nach SCHACK, B. u.a.: Anwendung adaptiver Verfahren zur Erfassung der Position und des Durchmessers von Blutgefäßen am Augenhintergrund, Mustererkennung, 1994, Springer-Verlag verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise retinalen Gefäßen, bekannt.
Dabei ist aus DE 43 26 716 A1 eine Vorrichtungen zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise retinalen Gefäßen, bekannt, bei der jeweils ein Gefäßabschnitt in einem elektronischen Bild oder in einer elektronischen Bildfolge abgebildet vorliegt, die von einem bildgebenden System in Form einer modifizierten Netzhautkamera sowie einem CCD-Bildsensor als Bildempfänger einer Bild-, Signal- und Auswerteeinheit (BV) unter Verwendung einer Steuereinheit (SS) zugeführt werden, und eine Ausgabeeinheit (EP) zur bildlichen Darstellung der Gefäße, die im Dialogbetrieb mit einer Eingabeeinheit (DE) steht, vorhanden ist.
Nachteilig ist bei den bekannten Vorrichtungen, dass diese eine Auswertung von Gefäßsignalwerten weder nach deren örtlichen noch nach deren zeitlichen Verlauf ermöglichen.
Im genannten Stand der Technik ist in [MÜNCH, K. u.a.: Adaptive Algorithmen zur automatischen Messung retinaler Gefäßdurchmesser, in: Biomedizinische Technik, Bd. 40, 1995] ein Verfahren zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise von retinalen Gefäßen, beschrieben, bei dem mindestens ein Gefäßabschnitt in einem elektronischen Bild oder in einer elektronischen Bildfolge abgebildet vorliegt, von einem bildgebenden System in Form einer modifizierten Netzhautkamera sowie einem CCD-Bildsensor als Bildempfänger einer Bild-, Signal- und Auswerteeinheit unter Verwendung einer Steuereinheit zugeführt wird, und eine Ausgabeeinheit zur bildlichen Darstellung der Gefäße, die im Dialogbetrieb mit einer Eingabeeinheit steht, vorhanden ist.
Nachteilig ist bei den bekannten Verfahren, dass eine Auswertung von Gefäßsignalwerten weder nach deren örtlichen noch nach deren zeitlichen Verlauf möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise von retinalen Gefäßen, anzugeben, die eine Auswertung von Gefäßsignalwerten sowohl nach deren örtlichen als auch nach deren zeitlichen Verlauf ermöglichen.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 39 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus.
Mit der Erfindung werden technische Voraussetzungen für die quasikontinuierliche Messung des Gefäßdurchmessers in Verbindung mit der zeitlich und örtlich aufgelösten Präsentation des Gefäßdurchmessers geschaffen. Dadurch wird eine bisher als Fehlerquelle interpretierte biologische Variabilität u. a. als Vasomotion, Blutdruckwellen und örtliche Lumenänderungen erfassbar und klinisch bewertbar.
Ferner ermöglicht es die Anwendung der Erfindung, für bisher nicht messbare Netzhautgefäße aussagefähige Kenngrößen zu bilden, die sich grafisch in übersichtlicher Weise darstellen lassen und die Bewertung der Vielfalt der Messwerte überhaupt erst ermöglichen.
Besonders vorteilhaft sind die auf spezielle Aussagen zugeschnittenen besonderen Präsentationsformen, insbesondere die nachträgliche bildrichtige Zuordnung der aus dem Bild gewonnenen Messdaten zurück in das Bild.
Weiterhin gestattet es die Erfindung Kenngrößen aus einer Spektralanalyse des Gefäßdurchmessers oder von plethysmografischen Werten zu gewinnen.
Ferner ist es günstig, dass durch eine spezielle Anordnung ein Teil der Verfahren mit kostengünstiger PC-Technik online-fähig ist.
Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung aus verschiedenen speziellen Anordnungen besteht, die auch einzeln verwendet werden können. Hierzu zählen insbesondere:

– eine Fixationsvorrichtung mit Transformation in den Objektraum, wodurch eine Vergleichbarkeit der Messergebnisse gewährleistet wird,
– die Anordnung eines Hilfsfensters zur Reduzierung des Einflusses von Augenbewegungen und
– die Verwendung eines Messfeldes, wodurch die Lichtbelastung am Auge reduziert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung lassen eine Vielzahl verschiedener Ausführungen mit unterschiedlichen Fragestellungen bzw. klinischen Aussagen zu, die gleichermaßen von klinischer Relevanz sind. Als Videoquellen kommen sowohl digitale oder analoge Aufzeichnungssysteme für Bildfolgen in Frage als auch bildgebende Systeme wie z. B. Laserscanner-Systeme und konventionelle optisch abbildende Systeme mit optoelektronischer Bildgebung oder auch beliebige andere Systeme, die ein elektronisches Bild von einem Gefäßabschnitt liefern können, womit die Vielzahl der möglichen Ausführungsformen der Erfindung noch erweitert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Hierzu wird ein Messplatz zur Online-Messung retinaler Vasomotions- und Regulationsfähigkeit papillennaher retinaler Astgefäßabschnitte erläutert. Klinischer Hintergrund ist dabei die Fragestellung nach dem Grad lokaler Regulationsfähigkeit bei Rückatmung und nach den Ursachen eingeschränkter lokaler Regulation bezüglich Vasomotion und Gefäßwandsteifigkeit. Diese klinischen Fragestellungen konnten mit keinem der bekannten Verfahren untersucht werden.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild der Gesamtvorrichtung,
2 ein Blockschaltbild für die im Ausführungsbeispiel beschriebene Vorrichtung,
3 ein Blockschaltbild für die im Ausführungsbeispiel beschriebene Vorrichtung in einer zweiten Ansicht,
4 die Darstellung eines Bildfeldes mit Fenstern,
5 ein Blockschaltbild des Verfahrensablaufes,
6 ein Präsentationsbeispiel für ein Funktionsbild,
7 ein Präsentationsbeispiel für die Zeitdarstellung, und
8 ein Präsentationsbeispiel für den Gefäßverlauf.
1 erläutert die Gesamtanordnung der Vorrichtung.
Objekt O sind die papillennahen großen retinalen Astgefäße des lebenden menschlichen Auges und der Objektraum ist mit dem Augenhintergrund gegeben. Als Bezugspunkt des Objektraumes wird die Foveola definiert. Als Videoquelle wird ein bildgebendes System BS in Form einer modifizierten Netzhautkamera mit kombinierter Innen- und Außenfixationsvorrichtung FI sowie einem CCD-Bildsensor als Bildempfänger BE eingesetzt. Die analogen Videosignale der Bildfolge werden über einen Bildmanipulator BM digitalisiert, gekennzeichnet, vorverarbeitet und ausschnittsweise an eine Ausgabeeinheit EP, insbesondere einen TV-Monitor EP1 und parallel dazu an einen PC-Monitor EP2 und einen steuerbaren Videorekorder ES weitergeleitet. Die Steuereinheit SS und die signalverarbeitende und Auswerteeinheit BV sind mit einem PC realisiert. Der PC besitzt für den Dialogbetrieb eine Eingabeeinheit DE, insbesondere eine Tastatur und Maus und als Ausgabeeinheiten EP einen PC-Monitor EP2 und einen Farbdrucker. Als Manipulationseinheit MP wird eine Vorrichtung zur atemgaskontrollierten Rückatmung verwendet. Als zusätzliche Messeinheit MS wird ein System zur automatischen periodischen Oberarmblutdruckmessung eingesetzt. Die Steuereinheit SS ist softwaremäßig oder über die PC-Schnittstellen hardwaremäßig mit allen anderen Einheiten verbunden.
Alle nachfolgend beschriebenen Stelleinheiten sind derart ausgeführt, dass die beschriebenen Steuersignale zugleich auch die aktuellen Einstellungen der zu steuernden Parameter direkt repräsentieren oder berechnen lassen.
Das bildgebende System BS ist in den 2 und 3 näher dargestellt. Die Figuren zeigen zwei senkrecht zueinander angeordnete Ansichten. Es besteht aus einem abbildenden Hauptstrahlengang HS, einem Umfeldbeleuchtungsstrahlengang US mit dem Umfeldbeleuchtungssystem UBS, einem Messfeldbeleuchtungsstrahlengang mit dem Messfeldbeleuchtungssystem MBS und dem Fixationsstrahlengang FS. Der Fixationsstrahlengang FS teilt sich in einen äußeren Fixationsstrahlengang FAS und einen inneren Fixationsstrahlengang FIS auf, wobei in 2 nur der innere Fixationsstrahlengang FIS zu sehen ist, der im Bereich der Beleuchtungspupillenebene über den Spiegel S3 in den Hauptstrahlengang HS eingespiegelt wird und bezüglich der Darstellungsansicht aus senkrechter Richtung zur Papierebene kommt. Umfeldbeleuchtungsstrahlengang US und Messfeldbeleuchtungsstrahlengang werden in derselben beleuchtungsseitigen Pupillenebene in den Hauptstrahlengang HS über den Spiegel S2 eingespiegelt. S2 und S1 realisieren in diesem Beispiel die Teilung bzw. Zusammenführung der Strahlengänge durch Pupillenteilung, d. h., dass alle beleuchtungs- und abbildungsseitigen Pupillen im Bereich der Spiegel S2 und S3 übereinanderfallen. Alle Strahlengänge verlaufen gemeinsam über eine Ophthalmoskopierlinse OL und durch die optischen Schichten des Objektes O Auge und durchdringen den Objektraum mit den zu untersuchenden Netzhautgefaßabschnitten. Die abbildenden Einheiten des Hauptstrahlengangs HS sind die optischen Schichten des Auges, die Ophthalmoskopierlinse OL und das Optiksystem HOS, die die Objektebene y in die Bildebene y'' auf die Sensorebene des CCD-Empfängers BE abbilden. Die Vergrößerung des Abbildungssystems und die CCD-Kamera werden derart gewählt, dass auf den Augenhintergrund bezogen eine geometrische Auflösung von 10 μm/Pixel erreicht wird. Die Objekt- und Bildlagen im Hauptstrahlengang HS sind aus Übersichtsgründen mit y, y' und y'' eingetragen. Der Messfeldstrahlengang wird in den Umfeldsstrahlengang mittels eines Spiegels S1 in einer vorzugsweise zur Beleuchtungspupille kongruenten Ebene durch geometrische Strahlenteilung mittels eines Lochspiegel derart eingespiegelt, dass die Umfeldbeleuchtungspupille den äußeren Strahlenbereich der Pupillenfläche nutzt. Die Beleuchtungsoptik BO dient der notwendigen Zwischenabbildung. Die optischen Systeme enthalten die bekannten Maßnahmen zur Reflexbeseitigung.
Das Optiksystem HOS ist mit einem manuellen Fehlsichtigkeitsausgleich versehen, der mittels Stellglied durch den Untersucher anhand des Kontrollbildes auf dem TV-Monitor EP1, eingestellt wird, wobei der Refraktionswert für die aktuelle Fehlsichtigkeit durch einen Geber bestimmt und als Signal bsr der Steuereinheit SS zugeführt wird.
Das Messfeldbeleuchtungssystem MBS erzeugt gemeinsam mit der Beleuchtungsoptik BO, der Ophthalmoskopierlinse OL und den Schichten des Auges ein helles beleuchtungsseitiges in der Objektebene am Augenhintergrund scharf abgebildetes spaltförmiges Messfeld.
Spalthöhe und -breite sowie die Lage des Messfeldes zur Bildfeldmitte sind beliebig einstellbar. Der Spalt ist gegen den Spaltschwerpunkt mittels Stellglied beliebig drehbar. Der Lampenstrom ist steuerbar. Die Scharfstellung des Spaltes ist ebenfalls steuerbar und erfolgt stets so, dass sich der Spalt kongruent zur Bildebene im Hauptstrahlengang HS befindet. Dazu wird das aus dem Optiksystem HOS gewonnene Signal bsr zur Refraktionseinstellung benutzt. Die zur automatischen Steuerung aller beschriebenen Einstellungen des Messfeldbeleuchtungssystems MBS notwendigen Signale werden als Messfeldkoordinaten bezeichnet.
Innerhalb des Messfeldbeleuchtungssystems MBS ist ein Bereich mit telezentrischem Strahlengang vorgesehen, in dem ein steilkantiger Bandpaßfilter mit einer Mittelwellenlänge von 540 nm und einer Bandbreite von 100 nm eingesetzt wird.
Das Umfeldbeleuchtungssystem UBS dient gemeinsam mit dem bildgebendem System BS, der Ophthalmoskopierlinse OL und den optischen Schichten des Auges zur Ausleuchtung des zur Abbildung im Videosignal vom bildgebenden System BS kommenden Objektfeld am Augenhintergrund, womit die Umfeldbeleuchtung des Spaltes realisiert wird. In diesem System ist ein Bereich mit parallelen Hauptstrahlen vorgesehen, in dem im Falle dieses Ausführungsbeispieles derselbe Bandpaßfilter eingesetzt wird, wie im Messfeldbeleuchtungssystem MBS. Der Lampenstrom des Beleuchtungssystems wird durch das Signal bsu gesteuert.
3 stellt das bildgebende System BS mit der integrierten Fixationseinrichtung FI in einer senkrechten Ansicht zu 2 dar. Beide Patientenaugen sind zu sehen, wobei das zu untersuchende Auge als Objekt mit O gekennzeichnet ist. Der Hauptstrahlengang HS ist mit seiner optischen Hauptachse dargestellt. Der Fixationsstrahlengang FS bildet die Fixationsmarke y der Fixationsmarkeneinheit FME in die Foveola des zu untersuchenden Auges als Bild y'' der Fixationsmarke y oder in die Foveola des Nachbarauges (Außenfixation) als Bild y'' mittels des Fixationsoptiksystemes FOS1 und der optischen Einheit AA bzw. mittels des Fixationsoptiksystemes FOS2 und der Ophthalmoskopierlinse OL über die optischen Schichten der Augen ab. Die optischen Einheiten AA und die Fixationsoptiksysteme FOS1 und FOS2 dienen des Weiteren zur Anpassung der Aperturen der Fixationsstrahlengänge FS. Dabei wird mittels eines kippbaren Spiegels S4 der Spiegeleinheit SE der Strahlengang wahlweise in den äußeren Fixationsstrahlengang FAS oder in den inneren Fixationsstrahlengang FIS gelenkt.
Die Fixationsmarkeneinheit FME besitzt einen selbstleuchtenden Fixationspunkt als Fixationsmarke y und als Stellglied (SG) zur automatischen und definierten Einstellung der Lage der Fixationsmarke y zur optischen Achse in Richtung und senkrecht zur optischen Achse des Fixationsstrahlenganges FS und zur Steuerung der Fixationsmarkenhelligkeit. Die Fixationsmarke y wird für das fixierende Auge scharfgestellt. Mit der Bewegung der Fixationsmarke y in der zur Foveola kongruenten Ebene (x-, y-Richtung) wird der gewünschte Objektfeldausschnitt in das Bildfeld gebracht. Die Fixationsmarkenhelligkeit wird durch ein Stellglied gesteuert eingestellt. Die Klappspiegeleinheit enthält ebenfalls ein Stellglied zur automatischen Steuerung der Spiegelstellung. Die optische Einheit AA des äußeren Fixationsstrahlenganges FAS besitzt Elemente zur manuellen Bewegung des Fixationsstrahlenganges FS parallel zum Hauptstrahlengang HS. Die Bewegungsmöglichkeit dient dem Ausgleich des Augenpupillenabstandes zwischen beiden Augen.
Alle für die Fixationsvorrichtung beschriebenen Steuersignale bsr und bsu werden als Fixationskoordinaten f zusammengefasst und von der Steuereinheit SS geliefert.
Bei der Anwendung der Anordnung wird ein TV-Signal der Bildmanipulationseinheit BM zugeführt, die die Aufgabe hat, Messfenster, zugehörige Scanbereiche und zwei Hilfsfenster auszuschneiden, die Bildausschnitte von Mess- und Hilfsfenster digitalisiert an die Einheit BV weiterzugeben, die aktuelle Lage von Mess-, Hilfsfenster und Scanbereich in jedem Bild des Videosignal darzustellen, das Videosignal der Einheit zur Ergebnispräsentation EP, insbesondere dem TV-Kontrollmonitor zur visuellen Beurteilung des Fundusbildes und der Fensterlagen zur Verfügung zu stellen und die Bilder der Bildfolge auf dem steuerbaren Videorekorder ES mit einer Bild- und Bildfolgekennung versehen, aufzuzeichnen. Die Rekordersteuerung wird dabei von der Steuereinheit SS übernommen. Standardfensterkoordinaten und Scanbereich werden von der Steuereinheit SS vorgegeben. Dabei ist der Scanbereich identisch mit dem Messfeld. Die Hilfsfenster werden standardmäßig vorzugsweise jeweils aus mehreren horizontalen und mehreren senkrechten Pixelreihen gebildet, die senkrecht zueinander angeordnet sind, so dass sie ein Kreuz bilden, dessen Mittelpunkt im Schwerpunkt des Scanbereiches liegt.
4 zeigt eine derartige Anordnung der Fenster im Kontrollbild des TV-Monitors EP1. Abweichend von den Standardfenstern kann im Dialogbetrieb durch den Untersucher Messfeld, Fenster und Scanbereich unabhängig voneinander in Lage und Geometrie beliebig festgelegt werden. Vorzugsweise erfolgt die manuelle Festlegung per Mauseingabe, wobei Mausbewegung und Maustasten durch die Steuereinheit SS ausgewertet und die ermittelten Koordinaten und Aktionen an den Bildmanipulator BM weitergegeben werden. Wird die Messung in einer Bildfolge an mehreren Gefäßabschnitten im Bildfeld gewünscht, öffnet man das Messfeld bis alle gewünschten Gefäßabschnitte innerhalb des Messfeldes liegen und definiert mehrere Messfenster mit zugehörigen Messfeldern und Scanbereichen. Die beiden Hilfsfenster werden nur einmal mit dem ersten Messfenster definiert und verändern ihre Lage nicht. Sämtliche die Lage und Geometrie der Mess- und Hilfsfenster sowie der Scanbereiche betreffende Koordinaten (Messfensterkoordinaten mfk1 ... mfkn, Hilfsfensterkoordinaten hfk1, hfk2, Scanbereiche sc1 ... scn), werden als Steuersignale bm in der Steuereinheit SS generiert und dem Bildmanipulator BM zugeleitet. Ist das Messfeld ausreichend groß, können anhand der Videoaufzeichnung der Bildfolge an jedem beliebigen weiteren Gefäßabschnitt Messungen vorgenommen werden, wobei lediglich das bildgebende System BS und der Bildempfänger BE durch den steuerbaren Videorekorder ES ersetzt werden.
5 erläutert an einem Blockschaltbild den Verfahrensablauf. Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Bild- und Signalverarbeitung in den Mess- und Hilfsfenstern erfolgt nur am Beispiel eines Fensters, da bei Verwendung mehrerer Messfenster analog verfahren wird.
Die Bild-, Signal- und Auswerteeinheit BV besteht vorzugsweise aus vier Modulen, einem Durchmessermodul, einem Hilfsfenstermodul, einem Klassifikationsmodul und einem Auswertemodul. Alle Fenster werden vom Durchmessermodul bearbeitet, die im Messfenster gefundenen Gefäße werden mit ihrem Gefäßdurchmesser, der Gefäßmittenlage im Messfenster und der mittleren Schräglage des Gefäßes gegen das Fenster ausgegeben und in Abhängigkeit von der Bildnummer der Folge und der aktuellen Lage der Fenster im Bildfeld in einem Primärdatensatz gespeichert.
Im Klassifikationsmodul werden die erkannten Gefäße der aktuellen Fenster anhand ihrer Merkmale einander zugeordnet. Im Hilfsfenstermodul wird aus der Differenz der Gefäßmittenlage und der Schräglage der Gefäße die Lageverschiebung gleicher Gefäße in Richtung der Hilfsfenster als Korrekturwerte für die kleinen unwillkürlichen Augenbewegungen bestimmt. Aus diesen Korrekturwerten, den Abbildungsverhältnissen, den aktuellen Fensterkoordinaten, den Fixationskoordinaten und den Gefäßmitten im Bildfeld wird die Objektlage der zu den Gefäßdurchmessern gehörenden Gefäßmitten, nachfolgend als Gefäßort bezeichnet, bezogen auf den Bezugspunkt (Foveola) berechnet, gefäß- und bildrichtig in der Primärdatenmatrix gespeichert. Damit ist die Vergleichbarkeit der Gefäßdurchmesser unabhängig vom eingestellten Objektfeld und die Ausschaltung des Einflusses von Augenbewegungen auf den Messort gegeben. Eine ähnliche Wirkung zur Ausschaltung kleiner Augenbewegungen kann man erreichen, wenn man die Bildverschiebung mittels Korrelation der Bildinformation der ersten Hilfsfenster gegen das aktuelle Hilfsfenster berechnet. Die Gefäßschräglagen werden dann durch Korrelation aus benachbarten Pixelreihen gegeneinander ermittelt und berücksichtigt.
Das Durchmessermodul stellt erfindungsgemäß einen schnellen Algorithmus dar, der in den Zeilensignalen der Fenster Gefäßkanten erkennt, interpolierend die fotometrischen Schwerpunkte in den Gefäßkanten bildet, die Schräglage der Gefäßkanten errechnet, die richtigen Gefäßkanten einander zuordnet, den Gefäßdurchmesser zwischen den fotometrischen Kantenschwerpunkten schräglagekorrigiert bestimmt und die Gefäßmittellage im Fenster errechnet.
Zur Blutdruckmessung werden spezielle Messeinheiten MS1, MS2 verwendet. Die Messeinheit zur periodischen Druckmessung MS1 besitzt eine Rechnerschnittstelle über die mittels eines Steuersignals von der Steuereinheit SS der Messvorgang gestartet und gestoppt wird. Die ermittelten Blutdruckdaten werden über die Steuereinheit SS zeit- bzw. bildrichtig der Primärdatenmatrix zugeordnet. Steuer- und Messsignale werden als Signale zusammengefasst dargestellt.
Die Messeinheit MS2 besteht aus einem EKG-Gerät, das über eine Rechnerschnittstelle die R-Zacke des EKG an die Steuereinheit liefert und von dieser im Primärdatensatz bild- bzw. zeitrichtig den Datensätzen zugeordnet gespeichert wird.
Ferner ist es möglich, mit Provokationsvorrichtungen bestimmte Zustände für entsprechende Untersuchungen hervorzurufen. Die Atemgasprovokationseinrichtung MP besitzt vorzugsweise einen Atemweg für die freie Atmung und einen weiteren Atemweg für die Rückatmung, die umschaltbar sind. In ausreichender Nähe des Mundstückes wird der Sauerstoff und ein CO₂-Anteil der Atemluft periodisch gemessen und an die Steuereinheit SS bild- und zeitrichtig der Primärdatenmatrix zugeordnet. Mittels Steuersignalen von der Steuereinheit SS werden die Atemgaswege ablaufgesteuert umgeschaltet.
Die Provokationseinrichtung zur physischen Belastung MP2 besteht aus einem Satz handlicher Gewichte und einem akustischen Signalgeber. Das auf das Körpergewicht des Patienten normierte Gewichtsstück wird auf ein Signal hin durch den Patienten in die Hand genommen und in seitlich waagerecht ausgestreckter Position des Armes bis zu einem zweiten Signal gehalten. Danach legt der Patient das Gewichtsstück wieder ab. Beide Signale werden akustisch durch die PC-Ausgabeeinheit EP2 erzeugt, wobei das Steuersignal von der Steuereinheit SS geliefert wird. Je nach Ablaufplan erfolgt diese Provokation während, vor oder zwischen den Messungen am Auge.
Die weitere Verarbeitung der Messergebnisse erfolgt vorzugsweise zunächst durch die Bildung weitere Gefäßsignale, in dem sämtlich Gefäßdurchmesser für sich quadriert und die Quadrate ein weiteres mal quadriert werden und jeweils in weitere temporäre Spalten der Primärdatenmatrix für die Auswertung als geschwindigkeitsrelevanten Durchmesser Ag (x, y, t) und als flußrelevanten Durchmesser Qg (x, y, t) gefäß-, orts-, zeit- bzw. bildrichtig gespeichert. Diese Schritte ermöglichen eine erhebliche Erweiterung der Aussagefähigkeit der Erfindung, da sie zusätzlich, die nicht überschaubare Wirkung von vasoaktiven Aktivitäten der Gefäßdurchmesser auf die Strömungsgrößen Blutgeschwindigkeit und Blutfluß direkt beschreiben. Die Einbeziehung dieser Kenngrößen ist wahlfrei.
Es wird zwischen Online-Auswertung und Offline-Auswertung unterschieden. Die Steuerung der Online-Auswertung erfolgt durch die Steuereinheit SS nach werkseitiger oder benutzerdefinierter Voreinstellung. Die Offline-Auswertung erfolgt durch eine Menüauswahl der interessierenden Gefäßabschnitte und Signale, sowie der Auswerteverfahren und der Parameter in bekannter Weise.
Die dem Untersucher in diesem Beispiel zur Auswahl angebotenen Auswerteverfahren zur Bildung von Kenngrößen sind in Blöcken in 5 zusammengestellt. Grundlage sind die in der Primärdatenmatrix permanent oder temporär gespeicherten Gefäß,- Mess- und Provokationssignale in ihrer örtlichen und zeitlichen Abhängigkeit. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt nur für die Auswertung eines Gefäßabschnittes, und nur für den Gefäßdurchmesser Dg als Gefäßsignal, da sie für die anderen Gefäßabschnitte bzw. Gefäßsignale (Ag, Qg) analog erfolgt.
Mittels Datenmaske werden die zu analysierenden Daten aus der Primärdatenmaske zeit-, orts- und gefäßrichtig ausgelesen und einem, dem technischen Stand entsprechenden Filter zur spektralen, und/oder örtlichen Filterung zugeführt, der entsprechend der Auswerteaufgabe eingesetzt wird.
Das Verfahren örtlicher Frequenzanalyse bestimmt das Leistungsspektrum, detektiert signifikante örtliche Frequenzen Fo und bestimmt die zugehörige Phasenlagen der zugeleiteten Datenfolge entweder in Abhängigkeit von einem im Filter eingestellten Zeitintervall als zeitabhängige spektrale Kenngrößen oder als komplexe spektrale Kenngröße.
Der Block zeitliche Frequenzanalyse bestimmt das Leistungsspektrum der ausgewählten Signalfolge, detektiert signifikante Frequenzen Ft, bestimmt deren Leistung Lt und Phasenlage Pt und speichert diese ermittelten spektralen Kenngrößen i in den zugehörigen Kenngrößenmatrizen. Aus den ermittelten spektralen Leistungen werden die Kenngrößen VAPU als Quotient aus Vasomotion und Pulsation, PPU als Quotient aus Provokationsantwort zur Pulsation und PVA als Quotient aus der Provokationsantwort zur Vasomtion, PUB als Quotient der Blutdruckwelle erster Ordnung zur Pulsation gebildet, die entsprechend der Datenmaske bzw. dem Filter einer der Kenngrößenmatrizen zugeordnet wird.
Zwischen vorgegebenen Messabschnitten werden Phasendifferenzen berechnet und bei zusammenhängenden Gefäßabschnitten aus den zugehörigen Weglängen Wellengeschwindigkeiten berechnet.
Das Verfahren Pulsationsanalyse bestimmt R-zackengetriggert für den entsprechenden Ortsabschnitt eine zeitlich mittlere Pulsationssignal in Abhängigkeit von der Pulsphase über eine Pulsationsperiode, die in den Kenngrößenmatrizen als Pulsationssignal gespeichert wird. Die Scheitelwerte der Pulssignale werden als gesonderte Kenngrößen bestimmt und gespeichert.
Die Verfahrensgruppe Ortsanalyse liefert die signifikanten Maxima MaO und MiO der Datenfolge über den Ort, deren Zeitabstand TO und den zugehörigen Scheitelwerte SO, den Mittelwert MWO, dessen Streuung SMWO und das Konfidenzintervall MWOK für eine vorgegebene statische Sicherheit sowie Zahl der einbezogenen Bilder nb und Messorte no.
Grundlage der Mittelwertberechnung sind die zu einem Pixel gehörigen Gefäßwege.
Die Verfahrensgruppe statische Zeitanalyse liefert die signifikanten zeitlichen Extremwerte MAT und MOT der Datenfolge, deren Zeitabstand TT und den zugehörigen Scheitelwerte ST den Mittelwert MWT, dessen Streuung SMWT und das Konfidenzintervall MWTK für eine vorgegebene statische Sicherheit sowie Zahl der in die Mittelwerte einbezogenen Bilder nb und der Messorte no. Je nach Filterauswahl und -parameter werden so weitere Kenngrößen für Vasomation, Pulsation und Blutdruck ermittelt.
Die Verfahrensgruppe dynamische Zeitanalyse schätzt mittels adaptiver Verfahren aus dem zeitlichen Trend den Wert eines signifikanten Anstiegs APROV (auch negative Anstiege) und den signifikanten Anstiegsbeginn BT.
Durch entsprechende Einstellung der Parameter der Datenmaske und der Filterparameter werden die totalen Mittelwerte und zugehörige Streuungen bestimmt und als orts- und zeitunabhängige komplexe Kenngrößen (KMW, KSMW) in der komplexen Kenngrößenmatrix für die entsprechend Gefäßabschnitte gespeichert.
Die bildweise iterativ durchführbaren Auswerteverfahren werden auch iterativ aufgebaut, so dass sie zur online Auswertung und online Präsentation der Mess- bzw. Auswerteergebnisse wahlweise in Monitorfenstern darstellbar sind.
Die Verfahrensgruppe Kreuzkorrelation ermittelt mit dem Kreuzkorrelationsfaktor Kenngrößen, die den Zusammenhang zwischen den Gefäßantworten und den zusätzlichen Provokations- und Messsignalen.
Zeitabhängige Kenngrößen werden in der zeitabhängigen Kenngrößenmatrix, ortsabhängige Kenngrößen werden in der Ortskenngrößenmatrix und zeit- sowie ortsunabhängige Kenngrößen werden in der komplexen Kenngrößenmatrix gespeichert.
Die Verfahrensgruppe Bildfolgevergleich bildet die prozentualen Differenzen der Kenngrößen gleicher Gefäßabschnitte und Gefäßorte (x, y) und Zeitphasen (t) aus den Kenngrößenmatrizen einer ausgewählten Bildfolge mit der aktuellen Bildfolge und vorzugsweise auch die zugehörigen Konfidenzintervalle. Die Bezugsbildfolge ist beliebig definierbar, voreingestellt ist die frühere (Bildfolge). Dabei werden nur jene Kenngrößen verglichen, die bezüglich ihrer Steuerdatenmatrix vergleichbar sind.
Die Verfahrensgruppe Zeitvergleich bildet die prozentualen zeitlichen Differenzen von Kenngrößen desselben Gefäßabschnittes einer Bildfolge und vorzugsweise auch die zugehörigen Konfidenzintervalle, wobei der Zeitabschnitt des Bezugswertes beliebig festgelegt werden kann. Voreingestellt ist für den Bezugswert der jeweils zeitlich erste Wert einer Kenngröße in der Bildfolge. Der Scheitelwert der Provokationsantworten wird als weitere Vergleichskenngröße Regulativer Bereich RB, das provokationsbedingte Maximum wird als Vergleichskenngröße Obere Regulative Reserve und das Minimum wird als URR – Untere Regulative Reserve bestimmt.
Die 6 bis 7 erläutern Präsentationsverfahren.
Die Ergebnisse werden erfindungsgemäß mit den nachfolgend beschriebenen Präsentationsverfahren in Monitorbilder wahlweise parallel oder nacheinander dargestellt. Die Präsentationsgruppe Funktionsbilder stellt die Kenngrößen bzw. Messwerte bildhaft entsprechend den Gefäßorten oder wahlweise auch -mitten grafisch dar, wie in 6 gezeigt. Dabei werden die Messwerte, Kenngrößen oder Vergleichsgrößen visuell ausreichend unterscheidbar als senkrechte oder waagerechte Balken gegen den strichförmigen Gefäßortverlauf dargestellt. Verschiedene Kenngrößen werden farblich kodiert. Diese Funktionsbilder werden grau mit den zu Beginn jeder Bildfolge dokumentierten Fundusbildern hinterlegt, die zuvor analog zu den Messwerten in die Koordinaten der Objektebene umgerechnet werden. Das Präsentationsverfahren kann auch auf Bildfeldkoordinaten aufgebaut werden, wobei in diesem Fall nicht die Gefäßorte, sondern die Gefäßmitten Lt der Vasomation dargestellt, wobei die Werte für die Pulsation unterhalb und die Werte für die Vasomotion oberhalb des Gefäßortes dargestellt sind. Auf den ersten Blick sind jene Gefäßbereiche erkennbar, die steif sind und weder Pulsation noch Vasomotion zeigen, oder jene Gefäßabschnitte, die noch flexibel auf den Puls reagieren, für die aber keine Vasomotion mehr nachweisbar ist. In gleicher Weise kann die metabolische oder die Provokationskenngrößen, der regulative Bereiche, die regulative Reserve oder andere Kenngrößen dargestellt werden. Durch entsprechende Steuerung ist auch vorgesehen, verschiedene Gefäßabschnitte aus unterschiedlichen Bildfolgen in einem Funktionsbild zu sammeln, die z. B. nacheinander aufgenommen wurden.
Die Präsentationsgruppe Zeitdarstellung ermöglicht die Darstellung von Wertefolgen aus den verschiedenen Ebenen des Auswerteprozesses in Abhängigkeit von der Zeit, wobei die Darstellung wahlweise bestimmt werden kann.
Die Präsentationsgruppe Ortsdarstellung ermöglicht die Darstellung von Wertefolgen aus den verschiedenen Ebenen des Auswerteprozesses in Abhängigkeit vom Gefäßweg, wobei die Darstellung wahlweise bestimmt werden kann. Der Gefäßweg wird als schräglageberichtigter Abstand der Gefäßmitten (Gefäßstrecke) oder der Gefäßlage (Gefäßweg) berechnet und in der Primärmatrix gespeichert. Die Gefäßstrecke ist folglich das Bild vom Gefäßweg in der Objektebene.
Vorzugsweise sollten für Gerätesysteme, die für den Forschungseinsatz vorgesehen sind, alle genannten Auswerteverfahren zur Verfügung stehen. Für die Erfindung ist aber unerheblich, wie viele der Verfahren für die Anwendung zur Verfügung stehen bzw. eingesetzt werden. Selbst eine einfache Darstellung der Zahlenwerte zur Bewertung durch den Arzt, würde, wenn auch erheblich eingeschränkt, qualitativ neue Aussagen gegenüber dem technischen Stand ermöglichen. Die grafische Darstellung von Daten der Primärdatenmatrix, die Bildung von Kennwerten und deren grafische Präsentation geht aber im Hinblick auf inhaltlich Aussagefähigkeit und Effektivität unvergleichlich weit über die Darstellung der Primärdaten hinaus, da die erfindungsgemäß erfassten bildlich und zeitlich neuen Zusammenhänge in ihrer Fülle und Aussagefähigkeit in Zahlenwerten nicht mehr überblickbar sind.
Die Erfindung ermöglicht auch eine Ergebnispräsentation online durchzuführen. Die Online-Ausgabeoperationen werden von der Steuereinheit SS entsprechen dem Ablaufplan gesteuert. Werksmäßig oder benutzerdefiniert voreingestellt wird mit dem Online-Auswerteverfahren auch die Ergebnispräsentation. Der TV-Monitor EP1 stellt kontinuierlich das anliegende Bild vom Augenhintergrund dar und die aktuellen Fensterlagen. Mit Beginn des Messvorganges wird das erste Bild vom Augenhintergrund komplett digitalisiert und zugehörig zur Steuerdatenmatrix der Bildfolge gespeichert und steht auch in einem Monitorbildfenster zur Verfügung. Mit dem Start des Messvorganges werden als Kontrollsignal in einem weiteren Monitorfenster die Gefäßdurchmesser der erkannten Gefäße in Abhängigkeit von der Zeit parallel zu den Provokationssignalen – und wahlweise zu den zusätzlich erfassten Messsignalen – unbearbeitet oder nach Filterung ausgegeben.
In weiteren Monitorfenstern können wahlweise iterativ bestimmbare Kenngrößen der Auswerteverfahren unter Priorität des Messvorganges und der anderen genannten Monitorfenster online dargestellt werden.
Die Steuereinheit SS übernimmt die gesamte Ablaufsteuerung von Messprozess und Auswertung, die Schnittstellensteuerung für den Austausch von Steuer- und Messsignalen mit den Einheiten, die Steuersignalbildung, die Synchronisation zwischen den Einheiten und insbesondere den Dialogbetrieb mit den Ein- und Ausgabeeinheiten. Die Steuereinheit SS verwaltet auch das Datenbanksystem, in dem die erzeugten Steuer-, Kenngrößen- und Primärdatenmatrizen unter einer Bildfolgekennung gespeichert und verwaltet werden. Die Bildfolgekennung, bestehend aus einer durch das Datenbankverwaltungssystem der Steuereinheit SS erzeugten Primärschlüssel für die Bildfolgekennung BF und einer fortlaufenden Bildkennung b. Die zu einer Untersuchung gehörenden Bilder werden als Bildfolge bezeichnet. Bei autonomen Videoquellen benutzt die Steuereinheit SS die Bildfolgefrequenz der Videoquelle als Taktbasis und ordnet der Bildfolge eine Zeitbasis zu. Bei steuerbaren Videoquellen liefert die Steuereinheit SS den Takt für die Bildfolgefrequenz bzw. für die Übergabe des nächsten Bildes. Die Bildkennung besteht dann durch die Bildfolgekennung und einer fortlaufenden Nummer als Kennung für das aktuelle Bild. In die Steuermatrix wird zusätzlich die Kennung des Speichermediums aufgenommen, auf dem die ausgewertete Bildfolge parallel zur Auswertung aufgezeichnet wird.
Das Messverfahren ist neben den anderen Verfahrensschritten dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der klinischen Fragestellung und der eingesetzten Provokationsverfahren funktionelle Zeitabschnitte in Form von Mess- und Pausephasen gebildet werden. Der Programmablauf besteht aus Messphasen und Pausephasen, die bezüglich Zahl der Phasen z, Bildzahl pro Phase bz, Bildfolgefrequenz fb, Bildauswertefrequenz fa frei programmierbar sind. Vorzugsweise voreingestellt ist der Standardablauf, der aus Vorphase, Provokationsphase 1, Reaktionsphase 1, Provokationsphase 2, Reaktionsphase 1 und Nachphase besteht, wobei zwischen den Phasen jeweils eine Pausephase vorgesehen werden kann, die aber für das Beispiel mit 0 Bildern voreingestellt ist. Pausephasen bedeuten eine Fortsetzung der Zeitbasis im Messablauf ohne Bildauswertung verbunden mit einer automatischen Dunkelsteuerung der Beleuchtung und Abschwächung der Fixationsbeleuchtung zur Erholung des Patienten. Vorzugsweise werden diese Zeitbereiche von der Maske und den Filtern für die Standardauswertung übernommen.
Innerhalb der funktionellen Phase erfolgt bei mehreren nicht mehr in einem Bildfolgetakt auswertbaren Messfenstern eine Ablaufsteuerung zur aufeinanderfolgenden Abfrage der verschiedenen Messfenster und die Variation der Messfenster in den zu den verschiedenen Messfenstern gehörenden Scanbereichen. Vorzugsweise besteht der innerste Abfragezyklus aus der Reihenfolge der verschiedenen Messfenster, wobei der äußere Zyklus durch die stochastisch definierte Lageänderung des Messfensters im Scanbereich bestimmt wird. Erfindungsgemäß berechnet ein Hilfsprogramm der Steuereinheit SS bei Definition der Messfenster und des Untersuchungsprogrammes auf der Grundlage der gewünschten zeitlichen und örtliche Auflösung und der Messzeiten die zu erwartenden Grenzen für signifikant nachweisbare Änderungen. Dazu werden bei Wiederholungsmessungen die für einen für einen Patientengruppe repräsentativen abgeschätzte systematischen Fehler und Reproduzierbarkeiten aus der Datenbank ermittelt oder es wird auf die in einem Parametersatz gespeicherten Parameter repräsentativer Patientengruppen zurückgegriffen, deren Parametersätze durch jede neue Untersuchung aktualisiert werden und die Datenbasis für diese Berechnungen liefern. Der Untersucher kann bei der Einstellung entsprechend der Prioritäten in den klinischen Fragestellungen einen optimalen Kompromiss zwischen Patientenbelastung und zu erwartende Aussage treffen und die Messtechnischen Eigenschaften des Systems an den Patienten und die Fragestellung anpassen.
Im Ausführungsbeispiel wird erfindungsgemäß eine Kombination zweier Provokationssysteme eingesetzt, die einerseits entgegen gesetzte Reaktionen (Engstellung-Weitstellung) bewirken und somit einen regulativen Bereich erkennen lassen und andererseits ermöglichen, die Wirkung des Blutdruckes auf die metabolische Regulation erkennen und herausrechnen lassen. Damit sind auch die Pulsationen und Blutdruckwellen aus anderen Gesichtspunkten zusätzlich bewertbar. Neue Kenngrößen, die pulsatorische und vasomotorische Aktivitäten in den einzelnen Messzeiten zu den provozierten Änderungen Blutdruckänderungen durch körperliche Belastung in Beziehung setzen, lassen diagnostische Bedeutung erwarten und sind mit dem beschriebenen Verfahren beliebig definierbar und präsentierbar.
5 stellt zur Übersicht in Gruppen zusammengefasste Verfahrensschritte für den Zyklus eines Bildes zusammen.
Die Voreinstellung ermöglicht die Änderung der werksmäßigen Voreinstellungen und bei Wunsch die freie Programmierung des Mess-, Auswerte- und Präsentationsverfahren einschließlich der Voreinstellung von Parametern für die Steuerung, den Umfang des Dialogbetriebes für die Einstellung der Messfenster, Hilfsfenster und des Messfeldes zur Anpassung des Messplatzes an die individuellen Erfordernisse von Untersucher und Patient. Verschiedene Voreinstellungen können gespeichert und im Weiteren per Menü aktualisiert werden. An dieser Stelle erfolgt auch die Voreinstellung der Mess- und Pausephasen des Verfahrens und die Art der Ergebnispräsentation auf dem Monitor und im Messprotokoll.
Das Einstellverfahren ermöglicht im Dialogbetrieb die Einstellung der durch die Voreinstellung offengelassenen Parameter, die Initialisierung der Vorrichtung und Programmeinheiten. Die aktualisierten Voreinstellungen werden angeboten und können modifiziert werden. Eine Vergleichsbildfolge kann definiert werden. Sie wird aus der Datenbank herausgesucht und im Arbeitsspeicher zur Verfügung gehalten. Wahlweise können Parameter oder die gesamte Steuermatrix der Vergleichsbildfolge zur Voreinstellung benutzt werden. Im Falle von Wiederholungsmessungen wird die Einstellung aller vorangegangenen Untersuchungen als Voreinstellung angeboten, womit automatisch exakte Vergleichsbedingungen einschließlich der Reproduzierbarkeit der Messorte realisiert sind. Fehlende Vergleichbarkeit der Untersuchungsbedingungen, insbesondere des Messortes, ist vor allem aus Sicht der hohen biologischen Variabilität ein wesentlicher Mangel des bekannten technischen Standes. Nach Einstellung des Untersuchungsgerätes zum Patientenauge erscheint entsprechend der Voreinstellung der Fixationsvorrichtung ein Objektfeldausschnitt im Bildfeld abgebildet, das mittels Kontrollmonitor beobachtbar ist. Die Voreinstellung der Mess- und Hilfsfenster und des Messfeldes wird dem Fundusbild auf dem Kontrollmonitor überlagert. Per Mausbewegung kann die Fixationsvorrichtung zur Änderung des abgebildeten Objektfeldes vom Augenhintergrund, die Lage oder Geometrie der Messfenster, des Hilfsfensters und des Messfeldes geändert werden, ebenso wie die voreingestellter Fehlsichtigkeitsausgleich.
Mit Start wird eine Bildfolgekennung generiert, die Steuermatrix mit dem ersten Bild gespeichert. Die Ablaufsteuerung ruft zunächst Steuerprogramme zur Ansteuerung der Vorrichtungseinheiten über die Schnittstellen auf, die Messdaten abfragen und in der Steuer- bzw. Primärdatenmatrix bild- bzw. zeitrichtig ablegen, Steuersignale generieren und versenden. Mit dem Start wird die Umfeldbeleuchtung auf einen voreingestellten Wert verringert, standardmäßig ausgeschaltet und die Messfeldbeleuchtung auf den voreingestellten Wert erhöht.
Durch die Ablaufsteuerung wird Bild für Bild in den Bildmanipulator aufgenommen, mit der Kennung versehen gespeichert, mit den Mess- und Hilfsfenstern auf dem Kontrollmonitor dargestellt und parallel dazu werden die Fenster des Bildes digitalisiert übergeben, in den beschriebenen Verfahrensschritten ausgewertet und die Ergebnisse in der Primärdatenmatrix gespeichert. In jedem Bild werden entsprechend der Ablaufplanung über die Ansteuerung des Bildmanipulators die Fensterkoordinaten und ggf. über die Ansteuerung des bildgebenden Systems BS auch die Messfeldkoordinaten geändert.
Vorzugsweise wird in diesem Ausführungsbeispiel der Quotient aus der Zahl der erkannten Gefäße zur Zeilenzahl des Messfensters als Qualitätskenngröße QUALI benutzt. Diese Qualitätskenngröße dient der Steuerung der Messfeldhelligkeit zur Minimierung der Lichtbelastung. Erfindungsgemäß können aus den Zwischenergebnissen der Algorithmen zur Fensterauswertung weitere Kenngrößen abgeleitet werden, die als Qualitätskenngrößen den Bildkontrast, das SNR, die aktuelle fotometrische Auflösung u. a. detektieren, die zur Optimierung der optischen Filterlagen durch Kippung im Strahlengang, zur Optimierung der Lichtbelastung und zur Optimierung von CCD-Kameraeigenschaften verwendet werden können. Die erfindungsgemäße adaptive Steuerung der CCD-Kamera nach messtechnischen Optimierungskriterien ermöglicht eine Anpassung an die hohe biologisch bedingte Variabilität der Bildqualität. Die Benutzung von Qualitätskenngrößen ist jedoch nicht zwingend.
Nicht zwingend, aber eine erhebliche Erweiterung der Aussagefähigkeit der Erfindung ist die Bildung weiterer Gefäßsignale, wie die Quadrate und 4. Potenzen der Gefäßdurchmesser, die per Voreinstellung festgelegt werden kann, wie bereits weiter vorn beschrieben, in der Primärdatenmatrix gespeichert und in die Kenngrößenermittlung einbezogen wird. In diese Verfahrensgruppe kann auch die Bestimmung zusätzlicher plethysmografischer Gefäßsignale einbezogen werden, die den Gefäßdurchmesser und seine Änderungen plethysmografisch bestimmen und den Vergleich zu den Durchmesser-Gefäßsignalen ermöglichen.
Mit der nächsten Verfahrensgruppe der Bildung von Kenngrößen werden entsprechend der Voreinstellung die ausgewählten Auswerteverfahren und zugehörige Masken und Filterparameter nacheinander aufgerufen und eingestellt. Über die einstellbaren Masken und Filter werden Daten aus der Primärdatenmatrix, oder den Kenngrößenmatrizen der aktuellen Bildfolge und ggf. auch aus der Referenzbildfolge zusammengestellt, bearbeitet und mit dem aktuellen Auswerteverfahren zur Kenngrößenermittlung bearbeitet und dann in den Kenngrößenmatrizen gespeichert.
Der Verfahrensblock Online-Präsentation greift auf die Primärdaten- und Kenngrößenmatrizen, ggf. auch auf die Steuermatrizen über einstellbare Masken zu, um mit den ausgewählten Präsentationsverfahren die Ausgabedaten zu berechnen und an die Steuereinheit SS zur Ausgabe im nächsten Takt zu übergeben.
Nach Abarbeitung der vorgesehenen Bildzahl des Ablaufprogrammes werden der Online-Messvorgang beendet, die Matrizen der aktuellen Bildfolge gespeichert, per Menü bei Bedarf Dokumentationsprogramme aufgerufen, die Messwertprotokolle und die im Online-Prozess erstellten Ergebnispräsentationen auf Papier ausgeben.
Danach wird der Zugang zur Offline-Auswertung ermöglicht, der voreingestellte Auswerteprogramme zur Kenngrößenbildung und entsprechende Präsentationsprogramme automatisch abarbeitet oder eine menügesteuerte individuelle Bildung von Kenngrößen und die Erstellung und Ausgabe geeigneter Ergebnispräsentationen ermöglicht. Dazu erlaubt die Integration des Datenbankmanagers auch die Einbeziehung und den Vergleich der Ergebnisse beliebiger anderer in der Datenbank gespeicherter Bildfolgen miteinander.
Eine wesentliche Neuheit der Erfindung gegenüber dem technischen Stand ist die Möglichkeit überhaupt kontinuierlich online Gefäßdurchmesser zu bestimmen. Über diesen qualitativen Schritt hinaus ermöglicht die Erfindung es auch, den Messfehler und damit die Nachweisgrenze für Änderungen von Gefäßdurchmessern um nahezu eine Zehnerpotenz zu reduzieren und somit in den Bereich biologisch bedingter Änderungen des Gefäßdurchmessers und der Blutdruckeinflusses einzudringen.
In den 7 und 8 sind Beispiele für Messergebnisse ausgewählt, die die Leistungsfähigkeit der Erfindung zeigen.
7 stellt ein Funktionsbild mit der vergleichenden Darstellung von Vasomotionsscheitelwerten und Pulsationsscheitelwerten dar. Die Darstellung für die spektrale Leistung der Pulsationsfrequenz und Vasomotionsfrequenz würde ähnlich aussehen. Die Werte der Kenngrößen sind in Richtung der y-Achse mit dem Gefäßverlauf als Abszisse positiv für die Vasomotion und negativ für die Pulsation aufgetragen. Die Grafik ist mit dem Fundusbild hinterlegt, so dass die Kenngrößen und ihre Messorte dem Augenhintergrundbild wieder zugeordnet sind. Anhand dieses Bildes wird der Vorteil dieser Ergebnispräsentation deutlich, die eine schnelle Problemerfassung und Bewertung ermöglicht.
Unbewegliche Gefäßbereiche mit sehr kleinen oder fehlenden Vasomotionen und Pulsationen deuten auf sklerotische Gefäßbereiche hin. Gefäßbereiche mit fehlender Vasomotion aber vorhandenen Pulsationen bedeuten, dass diese Bereiche noch flexibel auf den Blutdruck reagieren, aber keine Aktivitäten der Gefäßmuskulatur aufweisen.
Vasomotionen und Pulsationen können nicht nur nachgewiesen, sondern auch örtlich aufgelöst quantifiziert werden.
Je mehr Gefäßabschnitte in die Messungen einbezogen werden, desto übersichtlicher kann die Fundussituation bewertet werden. Die Möglichkeit der Erfindung, nicht nur an mehreren Gefäßen in einem Messfenster gleichzeitig, also parallel zu messen, sondern auch quasiparallel mit mehreren Messfenstern in einer Sitzung Gefäße verschiedener Quadranten zu erfassen stellt einen weiteren wesentlichen Vorteil dar.
8 stellt die Änderungen des über den Gefäßabschnitt mittleren Gefäßdurchmessers über die Zeit und Messphasen dar gemeinsam mit dem mittleren Oberarmblutdruck. Der Vorteil der erfindungsgemäßen kontinuierlichen Aufzeichnung des Gefäßdurchmessers unter Provokation sowie der Zusammenhang zum Blutdruck und die erfindungsgemäße Kombination der im Beispiel verwendeten Provokationsarten werden hier deutlich. In der Vorphase wird der Ausgangswert des Gefäßdurchmessers, sozusagen sein Arbeitspunkt unter den aktuellen Blutdruckverhältnissen genießen. Die physische Belastung führt zu einem Blutdruckanstieg und dementsprechend zu einer passiven Weitung der Gefäße, die aufgrund der Dehnung mit einer Engstellung (Autoregulation) beantwortet wird. Die als Kenngrößen berechenbaren Quotienten, z. B. aus Änderungen oder Anstiegen von Blutdruck und Gefäßdurchmesser, sind ein Maß für die Flexibilität der Gefäßwand (Provokationsphase P1) und für die Kontraktionsantwort im zweiten Maximum (Reaktionsphase R1). Während in der Provokationsphase P2 durch Rückatmung ein ansteigender Blutdruck wie in Phase P1 erreicht wird und der Beginn der kontrahierenden Autoregulation gerade noch erkennbar ist, beginnt im zweiten Teil von P2 die metabolische Regulation als Antwort auf die Rückatmung. Das Maximum macht die Reserve für regulative Weitstellung deutlich und kann ebenfalls wieder auf die Provokationsgröße z. B. auf die in diesem Diagramm nicht dargestellten Änderungen oder Anstiege des CO₂- oder O₂- Gehaltes der Rückatemluft bezogen werden.
Im Diagramm ist der regulative Bereich, die obere und untere regulative Reserve, dargestellt, die sich ebenfalls als Kenngrößen berechnen lassen. Die Regulationsfähigkeit der Gefäße wird erstmals direkt beurteilbar.
Der gravierende Vorteil besteht in der neuen Bewertungsmöglichkeit des aktuellen Gefäßdurchmessers. Die anatomische Streuung der retinalen Astgefäßdurchmesser liegt bei 15 bis 20% interindividuell, die die Erkennung einer Eng- oder Weitstellung nur bei groben Veränderungen und sehr unsicher zulässt. Durch den erfindungsgemäßen Messplatz lässt sich eine Eng- oder Weitstellung anhand der oberen und unteren regulativen Reserven wesentlich empfindlicher und sicherer bewerten. Der absolute Wert des Gefäßdurchmessers hat kaum noch eine Bedeutung. Damit ist die Fehlerquelle des individuellen Abbildungsmaßstabes des Auges beseitigt, sofern man zwischen den Untersuchungen Veränderungen der optischen Eigenschaften des Auges vernachlässigen kann.
Damit sind die technischen Voraussetzungen für die eine Funktionsdiagnostik der Mikrozirkulation und u. a. für eine Screening-Methode zur Beurteilung vasokativer Medikamente und zur Beurteilung des Sklerosegrades als Risikofaktor geschaffen. Da alle vom Messfenster erfassten Gefäße gemessen und in ihren Kenngrößen dargestellt werden können, ist das Diagramm von 8 auch als vergleichende Darstellung einer Astarterie und Astvene möglich, die weitergehende Schlussfolgerungen ermöglicht.
Das Diagramm von 8 ist besonders zur Online-Präsentation als Anzeige in einem Fenster des PC-Monitors EP2 geeignet. Sinnvoll wäre in diesem Fall auch, den Sauerstoff- und CO₂-Gehalt der Atemluft parallel anzuzeigen.
Ein weiteres Beispiel ist die vergleichende Ergebnispräsentation zum Verhalten eines Astgefäßes zu zwei verschiedenen Zeiten, z. B. vor und nach einer Therapie. Darstellbar ist als Abszisse der tatsächliche Weg entlang des Gefäßverlaufes und als Ordinate die spektrale Vasomationsleistung und die örtliche Änderung des Gefäßabschnittes für die aktuelle Bildfolge (Vollstrich) und die Referenzbildfolge, deren Gefäßdurchmesser im Koordinatenursprung als Bezugswert verwendet wurde. Gegenüber dem Referenzzeitpunkt hat sich das Gefäß erweitert, besonders stark in der ersten Hälfte des Abschnittes. Gerade aber in diesem Bereich sind die zum Referenzzeitpunkt fehlenden Vasomotionen noch nicht wieder normal, während die Vasomotionen in dem ursprünglich kontrahierten Gefäßbereich wieder hergestellt sind.
Im oben erläutertem Ausführungsbeispiel wurden verschiedene Lösungen der erfindungsgemäßen Anordnung und des Verfahrens miteinander kombiniert, die sich in ihrer Wirkung auf das Messergebnis gravierend vom technischen Stand unterscheiden, da sie eine umfassende Analyse mit bisher unbekannter und von Fachleuten nicht für möglich gehaltenen Reproduzierbarkeit und Nachweisgrenze von Veränderungen der Gefäßdurchmesser ermöglichen. Es werden jedoch nicht alle der aufgeführten Verfahren zur Kenngrößenbildung für jede medizinische Fragestellung benötigt. In einfachen Fällen genügt die Ermittlung einer Kenngröße.
Die Anwendung der Erfindung gestattet es sowohl nur eine als auch alle Kenngrößen zu bilden und nur den örtlichen und/oder den zeitliche Verlauf des Gefäßdurchmessers aufzuzeichnen und -zu bewerten. Bereits einfache Ausführungsformen der Erfindung ergeben in ihrer Wirkung einen überrauschenden Effekt und eine für viele klinische Fragestellungen ausreichende Reproduzierbarkeit bzw. Nachweisgrenze für Veränderungen des Durchmessers.
So kann z. B. auf die automatische Reproduzierbarkeit des Messortes durch die erfindungsgemäße Fixationsvorrichtung verzichtet werden, wenn Ungenauigkeiten bezüglich der Zuordnung der Gefäßabschnitte zueinander zugelassen werden. Ebenso kann man auf das Hilfsfenster verzichten, wenn man örtliche Ungenauigkeiten der Messwertzuordnung zulässt, die bedingt durch Augenbewegungen zu einer mehr oder weniger starken und exakten gleitenden Mittelwertbildung über die Ortsabhängigkeit verbunden mit einer Herabsetzung der örtlichen Auflösung führen. Eine einfache Ausführungsform besteht z. B. in einer Netzhautkamera mit bekanntem Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang, die gar nicht modifiziert ist. Als Filter wird das übliche Rotfreifilter verwendet. Auf zusätzliche Provokations- und Messsysteme sowie auf die parallele Rekorderaufzeichnung des TV-Bildes wird ebenfalls verzichtet. Es wird nur ein Messfenster mit einem Scanbereich in das Bild gelegt, oder ein Messfenster, dass den kompletten Scanbereich überdeckt. In diesem Fall kann die Ermittlung und Präsentation der Kenngrößen wie im ersten Ausführungsbeispiel erfolgen, es kann aber auch nur der zeitliche oder örtliche Verlauf oder nur die gemittelte Pulsationsperiode visuell bewertet werden. Vorausgesetzt ist, dass beim nichtscanenden Messfenster der Gefäßdurchmesser örtlich aufgelöst bestimmt wird und nicht wie beim scanenden Messfenster als mittlerer Wert für das Messfenster. Mit einer derartigen Apparatur können überraschende Effekte wie Vasomotion und Pulsation, therapeutisch oder funktionell provozierte Änderungen ebenfalls gesehen werden, allerdings bei weitem nicht mit der Nachweisgrenze und Auflösung wie bei dem vorgestellten Ausführungsbeispiel.
Ebenso ist es möglich anstelle der Kamera eine im Zeitablauf definierte Blitzbildfolge aufzunehmen und in beschriebener Weise off line oder an line auszuwerten. Der Nachteil besteht dann in der fehlenden zeitlichen Auflösung. Die Ablaufsteuerung muss dann die Bildaufnahme so gestalten, dass in der Bildfolge der Einfluss der Pulsationen oder Vasomotionen z. B. durch Randomisierung ausgeschaltet wird. Die erfindungsgemäße Anwendung off line ermöglicht die Auswertung aller im Bild Messbaren Gefäßabschnitte, in dem die Scanbewegung abschnittsweise nacheinander das ganze Bildfeld überdeckt oder erfindungsgemäß die Scanbewegung des Messfensters so gesteuert wird, dass sich die Gefäßmitte stets in Messfenstermitte befindet und die Scanbewegung in beide Richtungen des Gefäßverlaufes solange ausgeführt wird, solange das Gefäß Messbar ist. Für diesen Fall reicht ein ringförmiges Hilfsfenster, dessen Durchmesser größer als der der Papille ist. Dieses Hilfsfenster generiert an den Stellen erkennbarer Gefäße jeweils kleine Messfenster, deren Scanbewegungen dem Gefäßverlauf adaptiv folgen.
Eine andere einfache Ausführungsform ist die plethysmografische Spektralanalyse für Bindehautgefaße, die ein weiteres einfaches Ausführungsbeispiel darstellt. Als bildgebende System wird ein Beleuchtungsstrahlengang BLS mit einem rotgesperrten Bandpaßfilter 540 nm mit 100 nm Bandbreite und einem Abbildungsstrahlengang verwendet, der z. B. eine Spaltlampe sein kann, wobei sich im Abbildungsstrahlengang ein auf die spektrale Transmission des Filters abgestimmter einflächiger photoelektrischer Sensor befindet. Dem Sensor nachgeschaltet ist ein Verstärker und ein Frequenzanalysator, der das Leistungsspektrum ausgibt. Mit dem Abbildungssystem wird ein größeres Gefäß der Mikrozirkulation auf die photoelektrische Messfläche des Sensors abgebildet. Diese Abbildung muss derart erfolgen, dass der Gefäßdurchmesser im Gefäßabschnitt vollständig von der Messfläche überdeckt wird. Das Frequenzspektrum liefert die Pulsations- und Vasomotionsleistung, deren Werte oder deren Quotient als Kenngröße zur klinischen Bewertung angezeigt werden.
Das Ausführungsbeispiel lässt sich auf andere optisch zugängige Bereiche erweitern, indem z. B. als bildgebendes System Endoskope eingesetzt und modifiziert werden. Auch der Einsatz für fluoreszenzangiografische bildgebende Systeme ist sinnvoll. Dabei ist es für die Erfindung zunächst unerheblich, ob als bildgebende Systeme konventionelle optische Systeme oder Laserscanner zum Einsatz kommen. Der Einsatz von Laserscannern hat aber den Nachteil, dass die erreichbare Reproduzierbarkeit und örtliche Auflösung bzw. Genauigkeit der örtlichen Messwertzuordnung erheblich reduziert ist.
Für die Erfindung ist es weiterhin unerheblich, ob die Messfläche den gesamten Scanbereich überdeckt und die Auswertung der Messfläche den örtlichen Verlauf des Gefäßdurchmessers wiedergibt oder in vorteilhafter Weise bei geringer Rechenleistung, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben aus einem schmalen Messfenster besteht, das einen mittleren Wert für den Gefäßdurchmesser im Messfenster wiedergibt und den örtlichen Verlauf nacheinander durch eine Scanbewegung des Messfensters ermittelt.
Für die Erfindung ist es unerheblich, auf welcher rechentechnischen Hardwarebasis die Realisierung erfolgt. Die rechentechnische Hardwarebasis legt lediglich den Kompromiss aus zeitlicher, örtlicher Auflösung, Messfensteranzahl und -fläche fest, sowie die Leistungsfähigkeit der Online-Ergebnispräsentation.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist die Gestaltung eines ringförmigen Messfeldes kongruent zu einer ringförmigen Messfläche. Die ringförmige Messfläche kann auch durch mehrere zu einem polygonförmigen Ring zusammengesetzte streifenförmige Messflächen, vorzugsweise mit einander überlappender Enden, zusammengesetzt werden. Diese Ausführung der Erfindung erfordert aber eine höhere Rechenleistung für die online-Fähigkeit.
Weiterhin ist es für die Erfindung unerheblich, ob die Rückrechnung auf die Objektebene mit dem richtigen Abbildungsmaßstab erfolgt oder in relativen Einheiten angegeben wird. Entscheidend ist die örtlich exakte Zuordnung der Messwerte und der Messorte zueinander innerhalb der Bild- oder Objektebene.

O: Objekt
BS: Bildgebendes System
FI: Fixationseinrichtung
BE: Bildempfänger
BM: Bildmanipulator
EP, EP1, EP2: Ausgabeeinheit, z. B. TV-Monitor, PC-Monitor
ES: Steuerbarer Videorekorder
SS: Steuereinheit
BV: Auswerteeinheit
DE: Eingabeeinheit, z. B. Tastatur
MP, MP1, MP2: Manipulationseinheit
MS, MS1, MS2: Messeinheit
HS: Hauptstrahlengang
US: Umfeldbeleuchtungsstrahlengang
UBS: Umfeldbeleuchtungssystem
BO: Beleuchtungsoptik
BLS: Beleuchtungsstrahlengang
FS: Fixationsstrahlengang
FAS: äußerer Fixationsstrahlengang
FIS: innerer Fixationsstrahlengang
SE: Spiegeleinheit
S1 ... S4: Spiegel
OL: Ophthalmoskopierlinse
HOS: Optiksystem
MBS: Messfeldbeleuchtungssystem
y: Fixationsmarke
y', y'': Bilder der Fixationsmarke
FME: Fixationsmarkeneinheit
FOS1, FOS2: Fixationsoptiksystem
AA: optische Einheit
SG: Stellglieder

Claims

Vorrichtung zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise retinalen Gefäßen, bei der mindestens ein Gefäßabschnitt in einem elektronischen Bild oder in einer elektronischen Bildfolge abgebildet vorliegt, die von einem bildgebenden System (BS) in Form einer modifizierten Netzhautkamera sowie einem CCD-Bildsensor als Bildempfänger (BE) einer Bild-, Signal- und Auswerteeinheit (BV) unter Verwendung einer Steuereinheit (SS) zugeführt wird, und eine Ausgabeeinheit (EP) zur bildlichen Darstellung der Gefäße, die im Dialogbetrieb mit einer Eingabeeinheit (DE) steht, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen der Bild-, Signal- und Auswerteeinheit (BV) und dem bildgebenden System (BS) eine Bildmanipulationseinheit (BM) zur ausschnittsweisen Digitalisierung oder Ausblendung mindestens eines Messfensters im Bild und zur Kennzeichnung des Bildes und der Lage der Messfenster im Bild angeordnet ist, – die Steuereinheit (SS) zur Erzeugung der Bildkennzeichnung und der Messfensterkoordinaten, die die Lage und Geometrie der Messfenster im Bild beschreiben, dient, – die Auswerteeinheit (BV) vier Module, ein Durchmessermodul, das die Gefäßdurchmesser, die Gefäßmittenlage und die mittlere Schräglage der im Messfenster gefundenen Gefäße bestimmt, ein Klassifikationsmodul, das die erkannten Gefäße der Messfenster an Hand ihrer Merkmale einander zuordnet, ein Hilfsfenstermodul, das aus der Differenz der Gefäßmittenlage und der Schräglage der Gefäße die Lageverschiebung gleicher Gefäße bestimmt und ein Auswertemodul enthält, und dass – die Ausgabeeinheiten (EP) zur Darstellung des Bildes mit oder ohne Messfenster und/oder Darstellung von Messwerten und/oder Messergebnissen und/oder Informationen im Dialogbetrieb Anwendung findet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie und/oder Lage des Messfensters im Bild und ihre Orientierung im Bild durch Messfensterkoordinaten für jedes Bild steuerbar sind, dass die Messfenster mit mindestens einer Komponente senkrecht zum Gefäßverlauf das zu analysierende Gefäß mindestens vollständig überdecken und dass die Komponente des Messfensters in Richtung des Gefäßverlaufes mindestens zwei Pixel besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfenster streifenförmig ausgebildet ist und dass Mittel zur Umschaltung zwischen horizontaler und vertikaler Lage vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente der Messfläche quer zum Gefäßverlauf das 10-fache des zu erwartenden Gefäßdurchmessers beträgt und dass mindestens 6 Pixel einer Zeile oder Spalte auf der quer zum Gefäßverlauf liegenden Komponente des Messfensters auf dem Gefäß gleichzeitig liegen.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfenster als ringförmiger Streifen oder als ringförmiger Polygonzug aus rechteckigen, sich an den Ecken überlappenden, Streifen ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anwendung am Augenhintergrund der Innendurchmesser des ringförmigen Streifens oder Polygonzuges mindestens so groß wie der Papillendurchmesser ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen für die Komponente des Messfensters in Richtung des Geäßverlaufes mindestens soviel Pixellagen einstellbar sind, dass die maximalen und minimalen Gefäßdurchmesseränderungen der quasiperiodischen örtlichen Gefäßdurchmesseränderungen repräsentativ für den Gefäßverlauf erfassbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur manuellen oder automatischen Festlegung eines Scanbereiches vorgesehen sind, innerhalb dessen das Messfenster seine Lage von Bild zu Bild stochastisch oder systematisch ändert und dass der Scanbereich mindestens so groß ist, dass die maximalen und minimalen örtlichen Gefäßdurchmesseränderungen repräsentativ für den Gefäßverlauf erfassbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die den Radius der kreis- oder polygonförmigen Messfläche innerhalb eines manuell oder automatisch festgelegten Scanbereiches von Bild zu Bild ändert und dass der Scanbereich mindestens so groß ist, dass die maximalen und minimalen Gefäßdurchmesseränderungen der quasiperiodischen örtlichen Gefäßdurchmesseränderungen repräsentativ für den Gefäßverlauf erfassbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Videoquelle ein bildgebendes System mit mindestens einem Bildempfänger (BE) ist und einen Beleuchtungsstrahlengang (BLS) besitzt und dass in der zur Objektebene kongruenten Ebene eine teiltransparente Blende angeordnet ist, die aus einem volltransparenten Messfeldbereich und einem teiltransparenten Umfeldbereich besteht.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Beleuchtungslichtes und/oder die Lage der teiltransparenten Blende in der zum Objektfeld kongruenten Ebene mittels Messfeldkoordinaten steuerbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Videoquelle ein bildgebendes System mit mindestens einem Empfänger ist und mindestens einen Beleuchtungsstrahlengang (BLS) besitzt und dass mindestens ein zusätzlicher Beleuchtungsstrahlengang (BLS) in den beleuchtungsseitigen Hauptstrahlengang (HS) eingebracht ist, der ein zusätzliches beleuchtungsseitiges Messfeld in der Objektebene erzeugt, das sich dem Hauptlicht überlagert oder das Objektfeld beleuchtungsseitig geometrisch in das Messfeld und das vom Hauptstrahlengang (HS) gebildete Umfeld trennt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Stellglieder (SG) vorgesehen sind, die mittels Messfeldkoordinaten unabhängig von der Hauptbeleuchtung bzw. Umfeldbeleuchtung Lage und/oder Geometrie und/oder Intensität und/oder spektralen Eigenschaften steuern und dass die Messfeldkoordinaten durch die Steuereinheit (SS) erzeugbar und an die Stellglieder (SG) weitergebbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen das Messfenster und die Messfläche konfokal ausgeführt und bewegbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bildmanipulationseinheit (BM) Mittel vorgesehen sind, die mindestens ein Hilfsfenster im Bild mit fester Lage zum Bild erzeugt, die Bewegungen und/oder Lage von Objektkanten im Hilfsfenster detektiert und als Korrekturkoordinaten in der Primärmatrix speichert und/oder bildweise zur sofortigen Korrektur von Bewegungen der Gefäßmittenlagen im Bildfeld während einer Bildfolge verwendbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsfenster mit dem Messfenster im ersten Bild bei Messbeginn identisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsfenster als streifenförmiges Fenster ausgebildet ist und bei Messbeginn senkrecht und mittig zum Messfenster steht.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur spektralen Abstimmung des beleuchtungs- und/oder abbildenden Lichtes vorgesehen sind, die Bandpasscharakter mit steilen Kanten und Eigenschaften besitzen, die mit möglichst kleiner Toleranz für Mittenwellenlänge und Bandbreite in einer Reihe zu den nachfolgenden Beispielen liegen: Mittenwellenlänge Bandbreite (Halbwertsbreite) 540 nm 100 nm 533 nm 70 nm 563 nm 50 nm 574 nm 10 nm.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anwendung am Auge eine Innen- und Außenfixationsvorrichtung mit Fixationsstellgliedern vorgesehen ist, die in definierten Fixationskoordinaten, welche den Winkel zwischen der optischen Achse des Auges und des bildgebenden Systems (BS) eindeutig beschreiben, die Fixationseinstellung vornehmen, dass die Fixationskoordinaten der Innen- und der Außenfixationsvorrichtung für die sich überlappenden Fixationsbereiche identisch sind und dass Mittel zur Steuerung oder/und Bestimmung dieser Fixationskoordinaten sowie zur Übertragung der Fixationskoordinaten zwischen Steuereinheit (SS) und Fixationsvorrichtungen vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass Refraktionsstellglieder vorgesehen sind, mit denen die Fixationsmarken (y) für den Patienten einmalig vor Beginn der Messwertfolge scharfstellbar sind und dass durch geeignete Refraktionsmessmittel der eingestellte Fixationsrefraktionswert zur Scharfstellung messbar und an die Steuereinheit (SS) übergebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende so im Beleuchtungsstrahlengang (BLS) oder hinter der äußeren Fixationsmarke (y) angeordnet ist, dass sie mindestens die Foveola des zu untersuchenden bzw. bei Außenfixation des Nachbarauges abdeckt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die Helligkeit oder Form der Fixationsmarken (y) stochastisch verändern.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen bei groben oder nicht bestimmbaren relativen Positionierverschiebungen ein akustisches Signal und/oder eine vorübergehend abweichende modulierte Helligkeitssteuerung oder Formsteuerung der Fixationsmarke (y) erfolgt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen bei Messbeginn das Gesamtbild mit Messfenster zur Kontrolle der Messstelle speicherbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die – in den digitalisierten Messfenstern Gefäßkanten erkennen, – für alle erkennbaren Gefäßkanten in den Messfenstern die fotometrischen Kantenschwerpunkte interpoliert bestimmen, – eine Gefäßkantenzuordnung vornehmen, indem sie die ermittelten Werte einzelnen Gefäßabschnitten eindeutig zuordnen, – die Schräglage der Gefäße zum Messfenster aus der Ortsverschiebung der Mitten- oder Kantenlagen einander zugehöriger Gefäßabschnitte des gleichen Bildes errechnen, – den Gefäßdurchmesser aus dem schräglagekorrigierten Abstand einander zugehöriger fotometrischer Kantenschwertpunkte bestimmen, – die Gefäßmittenlage im Bild zu jedem Gefäßdurchmesser bestimmen und – die ermittelten Gefäßdurchmesser und Gefäßmittenlagen für jedes erkannte Gefäß pro Bild in einem Primärdatensatz bildweise speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Gefäßzuordnung vorgesehen sind, die das aktuell erkannte Gefäß eindeutig den erkannten Gefäßen der vorangegangenen Bilder zuordnen oder ein neues Gefäß definieren und den Primärdatensatz um ein neues Gefäß erweitern.
Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass Bildqualitätsgrößen aus dem Messfenster oder als Zwischenergebnisse aus den Verarbeitungsalgorithmen ableitbar sind, die die für die Qualität des Messergebnisses wesentlichen Bildeigenschaften, Gefäßkontrast gegen Gefäßumfeld und 4-Signal-Rausch-Verhältnis des Bildes beschreiben und dass diese Bildqualitätsgrößen im Primärdatensatz des Bildes speicherbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Berechnung und bildweisen Speicherung der mittleren Helligkeit in den vorhandenen Messfenstern oder Messfensterbereichen als den Gefäßdurchmesser beschreibende Gefäßsignale als Primärdatensatz vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die mittlere Helligkeit im Zentrum als Gefäßhelligkeit, im Kantenbereich als Kantenhelligkeit und im Gefäßumfeld als Umfeldhelligkeit bestimmen und gefäßrichtig im Primärdatensatz speichern.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Messmittel vorgesehen sind, deren Messsignale bildrichtig bzw. bildfolgerichtig zugeordnet im Primärdaten- oder Steuerdatensatz speicherbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel eine quasikontinuierliche Erfassung von Blutdrucksignalen und/oder Intraokulardrucksignalen und/oder EKG-Signalen und/oder Pulssignalen ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel durch die Steuereinheit (SS) steuerbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Manipulationseinheiten (MP) vorgesehen sind, die eine definierte Veränderung von biologischen Einflussgrößen auf die Mikrozirkulation und/oder den Stoffwechsel bewirken und dass die zugehörigen Provokationssignale bildrichtig zugeordnet im Primärdatensatz speicherbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Einflussgrößen der Intraokulardruck oder/und die Atemgaszusammensetzung oder/und die körperliche Belastung und/oder die Temperatur und/oder Lichtreize sind.
Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationssysteme durch die Steuereinheit (SS) steuerbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Online-Speichereinheit für Bildsequenzen vorgesehen ist, – dass der Bildmanipulator (BM) jedes Bild mit einer Bildkennung und Messfolgekennung versieht, – dass die Bildkennung und Messfolgekennung von der Steuersignaleinheit erzeugbar und an den Bildmanipulator (BM) übergebbar ist und dass die Bildkennung des jeweils ausgewerteten Bildes in jeden Primärdatensatz und die Messfolgekennung im zugehörigen Steuerdatensatz speicherbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einheiten zur Spektralanalyse der Gefäß- und Messsignale und zur Darstellung und Speicherung der Ergebnisse der Spektralanalyse vorgesehen sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur wahlweisen örtlichen und zeitlichen Filterung der Gefäßsignale vorgesehen sind und dass gefilterte Gefäßsignale der Einheit zur Spektralanalyse zuführbar sind.
Verfahren zur Untersuchung von Gefäßen, vorzugsweise von retinalen Gefäßen, bei dem mindestens ein Gefäßabschnitt in einem elektronischen Bild oder in einer elektronischen Bildfolge abgebildet vorliegt, von einem bildgebenden System (BS) in Form einer modifizierten Netzhautkamera sowie einem CCD-Bildsensor als Bildempfänger (BE) einer Bild-, Signal- und Auswerteeinheit (BV) unter Verwendung einer Steuereinheit (SS) zugeführt wird, und eine Ausgabeeinheit (EP) zur bildlichen Darstellung der Gefäße, die im Dialogbetrieb mit einer Eingabeeinheit (DE) steht, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – Bilder der Bildfolge in vorgegebener Anzahl und mit vorgegebenen Zeitabstand erstellt werden, – aus jedem Bild ein Gefäßsignalwert erzeugt wird, das den Gefäßdurchmesser beschreibt, und zu jedem gefundenen Gefäß unter Verwendung eines Mess- und eines Hilfsfensters die Gefäßmittenlage und die mittlere Schräglage bestimmt wird, – die erkannten Gefäße an Hand ihrer Merkmale klassifiziert und die jeweiligen Gefäßsignale und ihre örtlichen Auflösungen einander zugeordnet werden und dass – Gefäßsignale gemeinsam mit der Gefäßmittenlage und/oder Messfenster und/oder Messfeldkoordinaten örtlich und zeitlich einander zugeordnet für jedes ausgewertete Bild in einem Primärdatensatz gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass – entsprechend eines aufgabenspezifischen Ablaufplanes Bilder der Bildfolge in vorgegebener Anzahl und mit vorgegebenem Zeitabstand ausgewertet bzw. erstellt werden, – dass dieser Zeitabstand als Zeitbasis des Gefäßsignals benutzt wird und – dass Gefäßsignalwerte gemeinsam mit der Gefäßmittenlage und/oder Messfenster- und/oder Messfeldkoordinaten örtlich und zeitlich einander zugeordnet für jedes ausgewertete Bild in einem Primärdatensatz gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdatensätze eines Messvorganges in einer Primärdatenmatrix zusammengefasst werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass Fixations- und Hilfsfensterkoordinaten oder/und Scanbereiche und/oder Refraktionswert der Vorrichtung zur Fixationsmarkenscharfstellung bestimmt bzw. gebildet werden, die während eines Messvorganges bzw. einer Bildfolge nicht geändert werden und gemeinsam mit einer Kennung des Messvorganges in einem Steuerdatensatz der Primärdatenmatrix einer Bildfolge zugeordnet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Hilfsfenster oder/und im Hauptfenster die Ortsverschiebung mindestens eines charakteristischen Bildmusters in jedem ausgewerteten Bild zum ersten Bild des Messvorganges oder zum jeweils vorangegangenen Bild koordinatenrichtig bestimmt wird und als Hilfsfensterkorrekturwerte im Primärdatensatz zeitrichtig gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass als das charakteristische Bildmuster das zu analysierende Gefäß selbst verwendet wird und dass als die Lage des Gefäßmusters die Lage der Gefäßmitte verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Fixations- und/oder Messfensterkoordinaten und/oder den Hilfsfensterkorrekturwerten die korrigierten Gefäßmittenlagen des jeweiligen Gefäßdurchmesserwertes bezüglich eines definierten Bezugspunktes in der Bildebene berechnet und zeitrichtig in der Primärdatenmatrix gespeichert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsabhängigen Gefäßsignale vor oder/und nach Filterung in Abhängigkeit vom Ort und/oder von der Zeit frequenzanalysiert werden, Frequenzspektrum und Phasenlage grafisch darstellt werden und/oder folgende örtliche und/oder zeitliche Frequenzkenngrößen ermittelt und in der komplexen Kenngrößenmatrix gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngrößen eine oder mehrere der Größen Vasomotionsfrequenz, -bandbreite, -leistung und -phasenlage, Pulsationsfrequenz, -bandbreite, -leistung und -phasenlage, sowie Frequenz, Phasenlage, Bandbreite und Leistung weiterer detektierbarer Frequenzen verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Messsignale, die Einflussgrößen auf den Gefäßdurchmesser beschreiben, mindestens einem Wert im Steuerdatensatz der Bildfolge zugeordnet werden oder zeitlich aufgelöst den Gefäßsignalen im Primärdatensatz zeitlich zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass Blutdruckgrößen oder/und der Intraokulardruck und/oder Puls- und/oder Herzphase als Einflussgrößen verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Manipulationssignale, die die künstlich erzeugten Einflussgrößen auf den Gefäßdurchmesser beschreiben, mindestens zeitlich aufgelöst und den Gefäßsignalen im Primärdatensatz zugeordnet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Gefäßsignalen weitere Gefäßsignale gebildet werden, in denen die Quadrate der Werte und/oder die 4. Potenzen der Werte gebildet und in den Primärdatensätzen gespeichert werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 39 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Gefäß-, Mess- und/oder Manipulationssignalen Kenngrößen gebildet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gefäß-, und/oder Mess- und/oder Manipulationssignale und/oder Kenngrößen dem Gefäßbild überlagert oder zugeordnet oder als zeitlicher und/oder örtlicher zwei- oder dreidimensionaler Verlauf als funktionsdiagnostisches Bilder dargestellt und/oder als örtlich und zeitlich unabhängige komplexe Gesamtwerte zahlenmäßig oder grafisch präsentiert werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach oder/und vor zeitlicher und/oder örtlicher Filterung der Gefäßsignale aus den korrigierten Gefäßmittellagen der Gefäßsignale Ortsbereiche und Zeitbereiche gebildet werden, die mindestens einen Wert umfassen und dass aus den Gefäßsignalen innerhalb der Ortsbereiche und Zeitbereiche ortsabhängige Zeitkenngrößen bestimmt und in einer Zeitkenngrößenmatrix jeweils für den definierten Zeit- und Ortsbereich gespeichert und dargestellt werden und/oder in Abhängigkeit von der korrigierten Gefäßlagenmitte überlagert zum Originalbild als funktionsdiagnostisches Bild für den definierten Zeitbereich und Ortsbereich ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass als die ortsabhängigen Zeitkenngrößen Maximal- und Minimalwerte über die Zeit und/oder die zeitlichen Mittelwerte aus den Gefäßsignalen, deren zeitlichen Streuungen und Konfidenzintervalle und/oder die Wurzeln aus dem zeitlichen Mittelwert aus den Quadraten der Gefäßdurchmesser, der zugehörige Streuung und Konfidenzintervalle und/oder die R-Potenz aus dem zeitlichen Mittelwert über die 4. Potenz der Gefäßdurchmesser und deren Streuungen und Konfidenzintervalle verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass Herzpulsbereiche vorgegeben werden und dass für jeden Ortsbereich mittels EKG-getriggertem Signalaveraging des Gefäßsignales bzw. Durchmesser, Mittelwert, Streuung und Konfidenzintervall innerhalb der Herzpulsbereiche gebildet und gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Pulsverlauf Pulskenngrößen wie die Pulsphasenlage, der Pulsmaximalwert und der Pulsminimalwert bestimmt und gespeichert werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 54 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die die Gefäßsignale verarbeitenden Signalfilter Bandpaßfilter mit nachgeschalteter gleitender Mittelwertbildung sind, mittels derer die Herzpulsation oder/und -vasomotion oder/und Blutdruckwellen 1. und/oder 2. Ordnung oder/und die Atemfrequenz selektiert oder geglättet oder/und Fremdsignale oder/und Störungen geglättet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach oder/und vor vorgegebener örtlicher und/oder zeitlicher Filterung der Gefäßsignale Zeitbereiche und Gefäßbereiche gebildet werden, die mindestens einen Wert umfassen und dass aus den örtlichen Gefäßverläufen innerhalb der Zeitbereiche und Gefäßbereiche zeitabhängige Ortskenngrößen bestimmt und in einer Ortskenngrößenmatrix für den definierten Orts- und Zeitbereich gespeichert werden und grafisch in Abhängigkeit von der Zeit für den betreffenden Gefäßbereich ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, dass als die zeitabhängigen Ortskenngrößen die maximalen und minimalen Werte und/oder der örtliche Mittelwert aus dem Gefäßsignal, dessen Streuung und Konfidenzintervall gebildet werden und in der Ortskenngrößenmatrix in Abhängigkeit von der Zeit und/oder dass die Wurzeln aus dem örtlichen Mittelwert aus den Quadraten der Gefäßdurchmesser, der zugehörigen Streuung und Konfidenzintervalle und/oder die R-Potenz aus dem örtlichen Mittelwert über die 4. Potenz der Gefäßdurchmesser und deren Streuung und Konfidenzintervalle verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, dass Herzpulsbereiche vorgegeben werden und dass für jeden Zeitbereich mittels EKG-getriggertem Signalaveraging des Gefäßsignales bzw. Durchmesser Mittelwert, Streuung und Konfidenzintervall innerhalb der Herzpulsbereiche als Mittelwerte über den Ort gebildet, gespeichert und dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Pulsverlauf Pulskenngrößen bestimmt und gespeichert werden und dass als die Pulskenngrößen die örtlich mittlere Pulsphasenlage, der örtlich mittlere Pulsmaximalwert und der örtlich mittlere Pulsminimalwert verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass komplexe Kenngrößen aus der Ortskenngrößen- oder/und Zeitkenngrößenmatrix oder Primärdatenmatrix gebildet werden, die in einer zeit- und ortsunabhängigen Komplexkenngrößenmatrix gefäßrichtig, zeitbereichs- und ortsbereichsrichtig gespeichert und ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, dass Maximal- und Minimalwert, zeitliche und örtliche Mittel und dessen Streuung aus den Orts- und/oder Zeitkenngrößen und/oder Gefäßsignalen, z. B. dem Gefäßdurchmesser gebildet werden und/oder dass die Wurzel aus dem zeitlichen und örtlichen Mittel sowie dessen Streuung aus den Quadraten der jeweiligen Gefäßsignale gebildet wird und/oder dass die R-Potenz aus dem zeitlichen und örtlichen Mittel und dessen Streuung aus der 4. Potenz der Werte der Gefäßsignale, z. B. der Gefäßdurchmesser gebildet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Quotienten und/oder Differenzen und/oder prozentuale Differenzen als abgeleitete Kenngrößen aus den Orts-, Zeit- und Komplexkenngrößen untereinander und miteinander gebildet werden, die jeweils in der Orts- oder Zeit- oder Komplexkenngrößenmatrix gespeichert werden und entsprechend wie Orts-, Zeit- oder Komplexkenngrößen dargestellt bzw. ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass als abgeleitete Kenngröße Pulsscheitelwerte und Vasomotionsscheitelwerte in Beziehung gebracht werden und/oder dass die Frequenzleistungen oder/und die Frequenzen oder Phasenlagen von Puls und Vasomotion als neue Kenngrößen in Beziehung gebracht werden und/oder die Scheitelwerte des Gefäßdurchmessers bezogen auf den örtlichen oder zeitlichen oder komplexen Mittelwert in Beziehung gebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Zeitverläufen der provozierten oder pathologisch oder therapeutisch bedingten Signaländerungen dynamische Kenngrößen signalanalytisch ermittelt und in der Komplexkenngrößenmatrix oder in der Zeitkenngrößenmatrix als dynamische Kenngrößen gefäßrichtig und/oder ortsrichtig gespeichert und dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Totzeit, die Abfall- und Anstiegszeitkonstanten der direkten Antwortreaktion und der reaktiven Phase der Gefäßabschnitte auf Sauerstoffatmung oder/und auf isometrische Belastung oder/und auf Änderung des Intraokulardruckes und/oder auf Lichtreiz ortsaufgelöst oder als Antwort eines Gefäßbereiches bestimmt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Gefäße und/oder Gefäßbereiche eines Gefäßes gleichzeitig bzw. innerhalb der gleichen Bildfolge gleichzeitig oder nacheinander analysiert werden und die Abstände der korrigierten Gefäßmittellagen in vergleichbare Gefäßlängeneinheiten umgerechnet und zum Vergleich ihrer Gefäßsignale oder Kenngrößen geeignet grafisch zwei- oder dreidimensional gegenübergestellt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kenngrößen gebildet werden, die örtliche und/oder zeitliche und/oder komplexe Änderungen eines Gefäßes oder/und Gefäßabschnittes gegen ein Referenzgefäß oder -gefäßabschnitt betreffen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitige Messungen an mindestens zwei zueinander gehörenden Gefäßabschnitten oder Gefäßbereichen durchgeführt werden und dass die Phasendifferenz einander zugehöriger Gefäßabschnitte eines Gefäßbereiches und/oder unterschiedlicher Gefäßbereiche bestimmt wird und/oder zusätzlich die Strömungswege zwischen den Gefäßabschnitten bestimmt werden und aus Phasendifferenz und Strömungswegen die Pulswellengeschwindigkeit ermittelt und ausgegeben wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen und örtlichen Zusammenhänge zwischen den korrigierten und/oder unkorrigierten Gefäßsignalen und den Provokationssignalen und/oder zusätzlichen Messsignalen und/oder Kenngrößen zwei- und/oder dreidimensional grafisch dargestellt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngrößen zu jedem neuen ausgewerteten Bild neu bestimmt und in einer der grafischen oder textlichen Darstellungen ausgegeben werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerkenngröße Positionierunsicherheit mit jedem Bild iterativ als Streuung der Hilfsfensterkorrekturwerte in beiden Richtungen berechnet wird und/oder ständig angezeigt wird und deren Endwert der Messfolge im Steuerparametersatz mit der Messwertfolge gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vorgegebenen Wert durch die Kenngröße Positionierunsicherheit durch die Ablaufsteuerung ein akustisches Signal oder/und ein auffälliges visuelles Signal in die Helligkeit oder Form der Fixationsmarke (y) durch die Ablaufsteuerung eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische oder visuelle Signal mit zunehmender Positionierunsicherheit stärker wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildqualitätsgrößen im Primärdatensatz zu jedem ausgewerteten Bild zeitrichtig zugeordnet gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildqualitätskenngrößen zum Streichen von Gefäßsignalwerten verwendet werden, sofern ein vorgegebener Wert unter- bzw. überschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 76 oder 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildqualitätskenngrößen benutzt werden, um jeden Messwert mit einem Wichtungsfaktor zu versehen, der bei sehr guter Bildqualität einen Wert besitzt und bei sehr schlechter Qualität den Wert Null besitzt und für dazwischenliegende Werte der Bildqualitätskenngröße einen abgestuften Wert besitzt und dass diese Wichtungsfaktoren bei der Ermittlung von Mittelwerten zur stärkeren Wichtung sicherer Messwerte und zur Abschwächung oder Ausschaltung unsicherer Messwerte benutzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bild einer Messfolge komplett dem Steuersatz der Messfolge zugeordnet gespeichert wird und das Mess- und Hilfsfenster und/oder die Scanbereiche im Bild mit zugehöriger Nennung der Messfolge gekennzeichnet werden und grafisch als Messortbild dargestellt oder ausgegeben wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wiederholungsmessungen Mess- und/oder Hilfsfensterkoordinaten und -form und/oder Fixationskoordinaten und/oder Messfeldkoordinaten und/oder Scanbereiche durch die Ablaufsteuerung automatisch voreingestellt oder zur manuellen Einstellung angezeigt werden und dass das Messortbild des vorangegangenen Messvorganges dargeboten wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale oder Kenngrößen in ihrem zeitlichen oder örtlichen Verlauf oder online mit ihrer Ermittlung grafisch dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert und ein Konfidenzintervall des Mittelwertes iterativ bestimmt und mit jedem ausgewerteten Bild als aktueller Wert angezeigt oder grafisch mit dem Messsignal dargestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfenster oder/und Messfeld innerhalb des vorgegebenen Scanbereiches zwischen verschiedenen Bildern oder in einem Bild stochastisch oder geordnet pixel- oder abschnittsweise in Richtung des Gefäßverlaufes bewegt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene klinische Standardfragestellungen verschiedenen Ablaufsteuerungen für den Messvorgang zugeordnet werden, dass die Erstellung der Bildfolge oder Auswertung einer vorhandenen Bildfolge für einen Messvorgang in Zahl der Bilder und/oder im zeitlichen Bildabstand erfolgt und/oder mit vorgegebenen Steuerdatensatz automatisch gesteuert wird, dass diese Daten als Steuerparameter in einem Steuerdatensatz gespeichert werden und dass der Messvorgang bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes für das Konfidenzintervall abgebrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Untersucher gewünschte Reproduzierbarkeit im Dialogbetrieb erfragt wird und aus vorgegebenen Streuungswerten die notwendige Messwertzahl oder/und Untersuchungszeit berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildfolge von mindestens 10 Bildern/s über mindestens 10 s oder mindestens 1 Bild/S über mindestens 120 s oder mindestens 0,2 Bild/S über mindestens 600 s aufgenommen und/oder ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildfolge von mindestens 10 Bildern stochastisch über mindestens 5 min verteilt aufgenommen und/oder ausgewertet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Ablaufsteuerung die Beleuchtung des Messfeldes gesteuert wird und nur während der Messung auf volle Intensitäten geschaltet und ansonsten reduzierte Werte verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsintensität im Messfeld durch die Ablaufsteuerung während der Messungen geregelt wird und als Regelgrößen vorgegebene Werte für die Bildqualitätskenngrößen verwendet werden, wobei stets nur die für vorgegebene Bildqualitätskennwerte minimale Lichtintensität eingestellt wird.