WO2006032261A1 - Verfahren und vorrichtung zur retinalen gefässanalyse anhand digitaler bilder - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for retinal vessel analysis based on digital images in which an annular measurement area is placed around the optic disc, of a
- Veins contains distinct vessel sections, of which per
- Vessel section a vessel diameter is determined, wherein from the determined vessel diameters of the vessel sections
- the invention further relates to a device for retinal vessel analysis based on digital images, comprising a mydriatic or nonmydriatic retinal camera for recording the images, a control and evaluation computer provided with data input and output media, comprising a system which associates image and patient data with each other detects, stores and archives means for defining an annular measurement area placed in the images around the optic disc, which contains vessel sections emanating and to be measured from a central vessel, a measuring device for determining vessel diameter and calculating means for determining characteristics from the measured vessel diameters.
- a device for retinal vessel analysis based on digital images comprising a mydriatic or nonmydriatic retinal camera for recording the images, a control and evaluation computer provided with data input and output media, comprising a system which associates image and patient data with each other detects, stores and archives means for defining an annular measurement area placed in the images around the optic disc, which contains vessel sections emanating and to be measured from a central vessel, a measuring device for determining vessel diameter
- the digital fundus images are evaluated in such a way that the AV (PSH) ratio is calculated as a parameter from above-measured vessel diameter of arteries and veins which are located within an annular measurement area around the papilla, according to a given formula. These are measured from the vessel diameters of all
- VZA VZA
- Wong et al proposes to select from the vessels identified as arteries and veins within the measuring range in each case a small vessel section from a large vessel section and five measurements per vessel section for the entire vessel characteristic mean vessel diameter included in the calculation of the AV (PSH) ratio value.
- the object of the invention is therefore to increase the ability to separate between healthy and risky vessel state with reduced manual and temporal effort in order to determine the individual vascular risk, especially for stroke safely, with subjective systematic and random errors are to be reduced.
- a series of contiguous vessel segments is selected, and for each vessel segment, a vessel segment diameter, vascular segmentation, vessel type, artery or vein and associated image coordinates are determined together in a dataset related to the evaluated image vascular segments are stored and archived and thus for later comparative measurements in the access.
- the vessel diameter automatically in the comparison image to the selected reference image identifies identical vessel segments, the assignment of the vessel segment to the type of vessel and the vessel portion is taken unchanged from the reference image.
- the vessel segment-related data sets of the comparison images are supplemented by the reference to the reference image and a displacement vector of the vessel segment between reference image and comparison image.
- the time profiles of the exactly comparable vessel segment diameter are available in a database.
- meaningful parameters are formed on this basis and displayed clearly in diagrams or progress graphs, which further significantly increase the separation ability between healthy and ill as well as the informational value of the microvascular vascular risk.
- the invention provides the possibility of comparison measurements if at least one examination has already been carried out on the same patient and eye and the measured values and image of this examination are stored in the access of the device used for carrying out the method, ie stored in the memory.
- a determination of vessel segment diameters on vessel segments in the comparison image can be made which are identical to the vessel segments in the reference image, wherein the association of the vessel type and the vessel section to each vessel segment from the data set of the reference image remains unchanged in the reference image
- Data set of the comparison image is taken over and the data sets of the vessel segments of the comparison image are extended at least to the reference to the reference image.
- the coordinates for vessel segments in the reference image are calculated from the coordinates of the vessel segments in the comparison image by means of previously determined displacement vectors, so that the measurement of the vessel segment diameter can be made automatically on vessel segments in the comparison image that are identical to the vessel segments in the reference image.
- the data sets of the vessel segments of the comparison image are thereby extended at least by the displacement vector of the vessel segment.
- Reference image a vessel segment diameter can be determined, and that absolute and relative differences between reference and comparison image for the vessel diameter and characteristics are formed.
- an objective location correction or automatic specification of the measurement locations and an objective selection of evaluable, temporally and locally necessarily complete data sets with respect to an arbitrarily defined reference image of an image sequence or a predetermined characteristic or a characteristic vector is thus possible, regardless of whether the images or the measuring point coordinates are location-corrected become.
- Characteristic determination can be carried out particularly advantageously by forming from the profile of the vessel segment diameter a mean diameter serving for determining characteristic values as the arithmetic mean value for each vessel section.
- a central equivalent of the arteries and a central equivalent of the veins can be determined as the first, second and third parameters, and an arterio-venous ratio can be derived, which is still calculated according to Hubbard, but based on the invention provides much more reproducible and more accurate characteristics compared to the technical state.
- the central equivalents of the arteries and veins are formed as the nth root of the sum over all nth powers of the medial vessel section diameter, with a value of n between 2.5 and 3.0, preferably 2, for the central equivalent of the arteries , 7 and for the central equivalent of the veins a value between 2.0 and 2.5, preferably 2.1 is used.
- a maximum and a minimum diameter and the scattering of the average vessel segment diameter can also be determined as the fourth characteristic vector.
- the vessel length is the vessel segment length, which may be predetermined, but currently has to be calculated for a variable vessel segment length.
- the vessel radius in this case is half the vessel segment diameter. In the case of an entire vessel section, the vessel length of the vessel section must be calculated and the vessel radius is half the mean vessel diameter of the vessel section.
- Another characteristic can thereby determine that from the average vessel diameters of the vessel segments, which are the inner boundary of the annular measuring range closest and the average vessel diameters of the vessel segments, which are the outer boundary of the annular measuring range closest ', in each case an inner and an external value for a central equivalent artery, a central equivalent vein, and an arterio-venous ratio is formed.
- For the vessel sections can be formed as further characteristics a seventh, eighth and ninth characteristic
- first parameter focal narrowing Nl percentage threshold for Nl x average diameter of the vessel section / 100%
- second characteristic variable focal narrowing N2 percentage threshold for N2 x seventh characteristic / 100%
- third parameter focal narrowness N3 percentage threshold for N3 x eighth parameter / 100%
- fourth parameter focal narrowness N4 percentage threshold for N4 x ninth parameter / 100%
- the method according to the invention makes it possible, both manually and manually, to manually mark the vessel segments, to manually assign them to vessel sections and to the type of vessel, with which they can then be measured by automatic or semi-automatic measuring modules. This is very expensive and error-prone. According to the invention, however, a comparative measurement can already be fully automatic.
- the use of vessel followers is possible, in which case not all vessel segments must be marked and assigned by hand, but only the starting segment for the vessel follower, which then recognizes the other vessel segments of the vessel section, follows them and the vessel segments for measuring the Messr ⁇ odul which then determines the vessel segment diameter.
- Characteristics can thus be determined much more effectively with the method according to the invention since the measuring and evaluation time is drastically reduced in all the described embodiments. Since the parameters have a high degree of objectivity due to the reduction of subjective influences, a comparison of parameters in comparison images even without reference measurement is considerably more reproducible and more accurate than in the known technical solutions. This has a particularly advantageous effect on the risk assessment, which now no longer needs to be compared to barely distinguishable populations of different risk groups with high variability (but can still be), but can be traced back to individual detectable changes in the course of events.
- a vessel segmentation recognizes the vessel segments and their differentiated according to arteries and veins type of vessel detects coordinates of the vessel segments in the image and along the recognized vessel sections and image coordinates selecting a sequence of contiguous vascular segments and providing vascular segment storage in which storage and archival of vascular segment data with the vascular segment diameter determined by the vessel diameter determination device for each vessel segment, together with the associated image coordinates, associated vascular segment, the associated vessel type and a reference to the evaluated image takes place.
- the agents according to the invention can be integrated in one device as well as used spatially separated from each other, so that z. B. image acquisition, evaluation and presentation can be made at different locations, with a remote data transmission of images or Evaluation results, z. B. over the Internet or other media can be done.
- the measuring device for vessel diameter determination and the means for recognizing and differentiating the vessel sections according to the artery and vein are preferably automatically operating means, so that the determination of the vessel segment diameter and the assignment to the vessel type can take place automatically.
- the device according to the invention can be further developed in a particularly advantageous manner by further comprising: comparison means for comparing the relative images to temporally offset reference images: means for identical retrieval of vessel segments containing a coordinate conversion from the image coordinates of the vessel segments in the reference image the image coordinates for calculated identical vessel segments in the comparison image, and a measured value and kennierenpezifische differences between a reference image and at least one comparison image determining subtractor, each of which forms differences between the measured vessel segment diameters and the characteristics and color-coded spatially resolved differences and coordinates correct in the reference image to different course images.
- the selection of reference and comparison images can serve a picture selection device.
- a vascular analysis protocol unit can also be provided, which creates vascular analysis protocols and status images in which the diameter of the vessel segments or the spatially resolved parameters for a clear assessment, eg. B. color-coded in the fundus image, are shown.
- the invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing.
- the figure shows a device for retinal vessel analysis in a block diagram
- a nonmydriatic or mydriatic retinal camera 2 is provided with digital imaging or a digitizing system for fundus photography, which communicates with a computer 3 and communicates with the input medium 4 serving for interactive operation, such as e.g. As keyboard and mouse, and output media 5, such as screen and printer, are connected to the dialog and the result presentation and -ausgäbe.
- a computer 3 communicates with the input medium 4 serving for interactive operation, such as e.g. As keyboard and mouse
- output media 5 such as screen and printer
- a preferably used imaging system 6 is used for recording, storage and archiving of image and patient data, via an image recognition (BiId-ID) for each frame EB a referenced connection between the stored in the imaging system 6 patient and examination data P and U, such ,
- the vessel segment datasets GSi can be produced.
- other means may be provided which store at least data for unambiguous identification of the patient, the examined eye, the examination date and the examination time in unambiguous relation to the image. It is irrelevant whether this is done in a database or directly in additional memory areas of the image, such as according to the DICOM standard, in which the data are stored firmly connected to the image.
- An automatic vascular detection 7-1 is used for automatic vascular-dependent detection of vascular segments GS, which also takes place depending on the type of vessel (artery or vein) and the image coordinates in an image and at the same time assigns the vascular segment of a vessel section.
- the vessel segment GS is to be understood as the smallest unit of a vessel that is geometrically resolved by an indicated or dispensed vessel segment diameter, many vessel segments GS forming the vessel, in particular a vessel section, along the course of the vessel, since a ring-shaped measuring area is formed around the papilla and the data contained therein is evaluated Vessels are examined as vessel sections.
- Detected vessel segments GSd are transferred to a measuring device for vessel diameter determination 7-2, which automatically measures one vessel diameter per detected vessel segment GSd along a vessel section. Under certain circumstances, it should be taken into consideration that a vascular segment diameter can not be determined from each vessel segment GSd.
- the vessel segment diameter is at least one measuring point in the vessel segment GSd, but preferably of several measuring points determined by subsequent averaging.
- the latter has, in addition to increased measurement reliability, the advantage of being able to correct the tilt of the course of the vessel against the measuring line.
- the determined (average) vessel segment diameter can be displayed, output and possibly stored, while the only temporarily stored individual measured values are discarded by the measuring points and are no longer available for further processing with the presence of the vessel segment diameter after its calculation.
- the automatic vial detection 7-1 and the vessel diameter determination device 7-2 are designed as separate means or form a common means and whether the detection of the vessel segments GS, the detection of the vessel type, the measurement of the diameters, the determination of the Image coordinates and the assignment of the vessel segments GS to a vessel section in individual steps or arbitrarily summarized or only in one step, for. B. by a vascular tracker done, the segmented over the measuring range and also recognizes its starting points themselves.
- the vessel segments GS are permanently stored with their allocations and average vessel segment diameters and are thus available for subsequent evaluations.
- those vessel segments GSd are transferred with this as vessel segments GSi to a vessel segment memory 7-3 in order to be stored and archived with their assignment to the evaluated individual image EB, the vessel section, the vessel type and the image coordinates as well as to a reference image RB to become.
- each vessel segment gets its own Data set containing the vessel segment diameter, the vessel segment coordinates in the evaluated image, the association with the vessel section, the association with the type of vessel (artery or vein) and a reference to the evaluated image.
- An evaluation unit 7-4 for determining characteristic parameters in the vessel analysis calculates and temporarily stores parameters KG from the data sets to the vessel segments GSi.
- Such characteristics KG are u. a. the central equivalent of arteries AZ ⁇ and the central equivalent of veins VZ ⁇ , which summarize using a known model formula the determined diameters of the arterial and venous vessels located in an annular measurement area around the papilla and the ratio AZA (PSH) / VZA (PSH) from both parameters , the arterio-venous ratio (AV (PSH) ratio).
- vascular analysis protocol unit 7-5 The logging of the individual image results obtained in the vessel analysis is a vascular analysis protocol unit 7-5.
- Vascular analysis protocols and state images are created in which the vessel segment diameter or the spatially resolved parameters for clear assessment z. B. are shown color-coded.
- An image selector 8 serves to select first images to be examined or a reference image RB together with an associated comparison image VB or with comparison image sequences. Comparison images VB are temporally offset from a reference image RB taken images with which changes to the patient's eye can be detected. If reference measurements are to be carried out, the image selection device 8 initially offers all eligible, already evaluated images of the same patient eye for selection. Thereafter, all other images of this patient's eye, which have already been evaluated or not evaluated, are offered as a comparison image for selection. In this case, an entire comparison image sequence can be compiled, which can be processed sequentially with reference to a reference image.
- Suitable means for coordinate conversion are well known in the art and calculate the displacement vectors of identical pixels between two images.
- image correlation methods can be used which only determine the displacement in two perpendicular coordinates, so that the same displacement coordinates would apply to all pixels. But more precise are methods that can calculate a displacement vector segment or pixel by pixel.
- a difference former 7-6 is provided for determining differences between a reference image RB and at least one comparison image VB for measuring values and characteristic variables, and for generating progress or change images or diagrams for the parameters, for which differences are formed between the measured vessel segment diameters and the characteristics ,
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Abstract
Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur retinalen Gefäßanalyse anhand digitaler Bilder besteht die Aufgabe, mit verringertem manuellen und zeitlichen Aufwand die Trennfähigkeit zwischen gesundem und risikobehaftetem Gefäßzustand zu erhöhen, um das individuelle Gefäßrisiko, insbesondere für den Schlaganfall sicherer bestimmen zu können, wobei subjektive systematische und zufällige Fehler zu verringern sind. Entlang von Gefäßabschnitten in einem, um die Papille gelegten ringförmigen Messbereich werden jeweils für eine Folge von aneinander anschließenden Gefäßsegmenten der Gefäßsegmentdurchmesser, die Gefäßart und die Bildkoordinaten bestimmt und gefäßsegmentweise mit dem Bezug zum ausgewerteten Bild und zu einem zeitlich versetzt aufgenommenen Referenzbild sowie mit einem Verschiebungsvektor, der für das Gefäßsegment zwischen dem Referenzbild und einem ausgewerteten Vergleichsbild ermittelt wird, gespeichert. Dabei werden Vergleichsmessungen nur an identischen bereits im Referenzbild gemessenen Gefäßsegmenten vorgenommen, wobei die Zuordnung der Gefäßsegmente zu den Gefäßabschnitten und zur Gefäßart unverändert aus dem Referenzbild übernommen wird. Mit den gespeicherten Datensätzen der Gefäßsegmente des Referenzbildes und der Vergleichsbilder liegt für alle gemessenen Gefäßsegmente ein Verlauf von koordinatenbezogenen Gefäßsegmentdurchmessern als Basis für eine Kenngrößenermittlung und deren ortsaufgelöste Verlaufsdarstellung, z. B. in Verlaufsbildern, vor.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur retinalen Gefäßanalyse anhand digitaler Bilder
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur retinalen Gefäßanalyse anhand digitaler Bilder, in denen um die Papille ein ringförmiger Messbereich gelegt wird, der von einem
Zentralgefäß ausgehende und zu vermessende, nach Arterien und
Venen unterschiedene Gefäßabschnitte enthält, von denen pro
Gefäßabschnitt ein Gefäßdurchmesser bestimmt wird, wobei aus den ermittelten Gefäßdurchmessern der Gefäßabschnitte
Kenngrößen berechnet werden
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur retinalen Gefäßanalyse anhand digitaler Bilder, enthaltend eine mydriatische oder nonmydriatische Netzhautkamera zur Aufnahme der Bilder, einen mit Datenein- und Datenausgabemedien versehenen Steuer- und Auswertecomputer, aufweisend ein System, das Bild- und Patientendaten mit gegenseitiger Zuordnung erfasst, speichert und archiviert, Mittel zur Festlegung eines in den Bildern um die Papille gelegten ringförmigen Messbereiches, der von einem Zentralgefäß ausgehende und zu vermessende Gefäßabschnitte enthält, eine Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung sowie Rechenmittel zur Kenngrößenermittlung aus den gemessenen Gefäßdurchmessern.
Mit Hilfe einer quantitativen Gefäßanalyse anhand digitaler Fundusbilder ist es möglich, das vaskuläre Gefäßrisiko, das z. B. durch einen arterio-venösen Verhältniswert nach Hubbard et al (Ophthalmology, VoI 106 Dec 1999, S. 2269-2280) als AV(PSH) -Verhältnis bestimmt werden kann, zu ermitteln. So konnte in einer Studie (ARIC-Studie) ein vom Blutdruck und anderen Risikofaktoren unabhängiger Zusammenhang zwischen dem
AV-Verhältnis und dem kardio-vaskulären Gefäßrisiko bei Frauen und für den Schlaganfall und Diabetes bei Frauen und Männern nachgewiesen werden.
I Die digitalen Fundusbilder werden dahingehend ausgewertet, dass das AV(PSH) -Verhältnis als Kenngröße aus oberhalb eines Grenzwertes gemessenen Gefäßdurchmessers von Arterien und Venen, die sich innerhalb eines ringförmigen Messbereiches um die Papille befinden, nach einer vorgegebenen Formel berechnet werden. Dazu werden aus den Gefäßdurchmessern aller gemessenen
Arterien und aller gemessenen Venen nach Formeln von Hubbard
(Ophthalmology, VoI 106 Dec 1999, S. 2272) ein arterielles
Zentraläquivalent AZA(PSH) und ein venöses Zentraläquivalent
VZA(PSH) berechnet. Das AV(PSH) -Verhältnis bestimmt sich als Quotient AZA(PSH) / VZA(PSH) .
Von Wong et al (Ophthalmology VoI 111, Juni 2004, 1183-1190) wird vorgeschlagen, von den als Arterien und Venen identifizierten Gefäßen innerhalb des Messbereiches jeweils ein kleines Gefäßstück aus einem großen Gefäßabschnitt auszuwählen und aus fünf Messwerten pro Gefäßstück einen für das gesamte Gefäß charakteristischen mittleren Gefäßdurchmesser zu bestimmen, der in die Berechnung des AV(PSH)- Verhältniswertes einbezogen wird.
Eine hohe Messunsicherheit mit einer methodisch bedingten Standardabweichung über mehrere Klassengrenzen bei der Bestimmung der Kenngröße aber auch die hohe interindividuelle Variabilität sind Ursachen dafür, dass sowohl individuelle Verlaufsbeobachtungen als auch der Vergleich eines individuellen AV(PSH)- Verhältnisses gegen eine gesunde Vergleichsgruppe nur eine geringe Trennfähigkeit zwischen gesundem und erhöhtem Schlaganfallrisiko besitzen und
demzufolge für die individuelle Diagnostik weniger geeignet sind. Zudem ist das von Wong et al beschriebene bekannte Verfahren zeitaufwendig in der Bewertung von Verlaufsbeobachtungen und beim Vergleich mit den Werten Gesunder.
Außerdem treten hohe subjektive systematische und zufällige Fehler wegen des manuellen bzw. halbmanuellen Verfahrensablaufs auf.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, mit verringertem manuellen und zeitlichen Aufwand die Trennfähigkeit zwischen gesundem und risikobehaftetem Gefäßzustand zu erhöhen, um das individuelle Gefäßrisiko, insbesondere für den Schlaganfall sicherer bestimmen zu können, wobei subjektive systematische und zufällige Fehler zu verringern sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur retinalen Gefäßanalyse der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Entlang der Gefäßabschnitte wird eine Folge von aneinander anschließenden Gefäßsegmenten ausgewählt und für jedes Gefäßsegment werden ein Gefäßsegmentdurchmesser, die Zugehörigkeit zu einem Gefäßabschnitt, die Gefäßart, unterschieden nach Arterie oder Vene und die zugehörigen Bildkoordinaten ermittelt, die gemeinsam in einem Datensatz mit Bezug auf das ausgewertete Bild gefäßsegmentweise gespeichert und archiviert werden und damit für spätere Vergleichsmessungen im Zugriff sind. Bei Vergleichsmessungen an zeitversetzt aufgenommenen Vergleichsbildern desselben Auges werden die Gefäßdurchmesser automatisch im Vergleichsbild an den zu einem ausgewählten Referenzbild
identischen Gefäßsegmenten bestimmt, wobei die Zuordnung des Gefäßsegmentes zur Gefäßart und zum Gefäßabschnitt unverändert aus dem Referenzbild übernommen wird. Die gefäßsegmentbezogenen Datensätze der Vergleichsbilder werden um den Bezug zum Referenzbild und einen Verschiebungsvektor des Gefäßsegmentes zwischen Referenzbild und Vergleichsbild ergänzt. Mit den gefäßsegmentbezogenen Datensätzen des Referenzbildes und der auf dieses Referenzbild bezogenen Vergleichsbilder liegen in einer Datenbank die Zeitverläufe der exakt vergleichbaren Gefäßsegmentdurchmesser vor. Erfindungsgemäß werden auf dieser Basis aussagefähige Kenngrößen gebildet und in Diagrammen oder Verlaufsbildern übersichtlich dargestellt, welche die Trennfähigkeit zwischen gesund und krank sowie die Aussagefähigkeit des mikrovaskulären Gefäßrisikos weiter deutlich erhöhen.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise, bei der vorzugsweise an allen im Messbereich erfassbaren Gefäßsegmenten Messungen durchgeführt werden, lassen sich, im Unterschied zu Wong et al, durch abschnittsweise Kenngrößenbildung nach einem definierbaren Protokoll vorteilhaft Aussagen treffen, die aus dem Durchmesserverlauf der Gefäßabschnitte abgeleitet sind. Indem nicht mehr nur ein einzelner Wert für ein Gefäß als repräsentativ betrachtet wird, sondern ortsabhängige Messungen an den Gefäßen durchgeführt werden, können funktionsbedingte und pathologische Gefäßänderungen, wie Eng- und Weitstellung, erkannt werden, was die Aussagefähigkeit der Untersuchungsmethode erheblich erhöht. Die Anwendung des Verfahrens ist auch von Vorteil, da mit länger werdenden Gefäßen die Messunsicherheit sinkt.
Vorteilhaft sieht die Erfindung die Möglichkeit von Vergleichsmessungen vor, wenn mindestens eine Untersuchung beim gleichen Patienten und Auge bereits vorgenommen wurde und Messwerte und Bild dieser Untersuchung im Zugriff der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung, d. h. im Speicher abgelegt sind.
So kann bei patientenbezogenen Vergleichsmessungen an zeitlich zum Referenzbild versetzt aufgenommenen Vergleichsbildern eine Bestimmung von Gefäßsegmentdurchmessern an Gefäßsegmenten im Vergleichsbild erfolgen, die identisch sind zu den Gefäßsegmenten im Referenzbild, wobei die Zuordnung der Gefäßart und des Gefäßabschnittes zu jedem Gefäßsegment aus dem Datensatz des Referenzbildes unverändert in den Datensatz des Vergleichsbildes übernommen wird und die Datensätze der Gefäßsegmente des Vergleichsbildes mindestens um den Bezug zum Referenzbild erweitert werden.
Vorteilhaft werden aus den Koordinaten der Gefäßsegmente in dem Referenzbild die Koordinaten für Gefäßsegmente im Vergleichsbild mittels zuvor bestimmter Verschiebungsvektoren berechnet, so dass die Messung der Gefäßsegmentdurchmesser automatisch an Gefäßsegmenten im Vergleichsbild erfolgen kann, die zu den Gefäßsegmenten im Referenzbild identisch sind. Die Datensätze der Gefäßsegmente des Vergleichsbildes werden dabei mindestens um den Verschiebungsvektor des Gefäßsegmentes erweitert.
Dadurch, dass die Bildkoordinaten sämtlicher, nur einmal im Bezugsbild festgelegter Messstellen in den Vergleichsbildern ortskorrigiert und, wie die einmal im Referenzbild festgelegten und beibehaltenen Zuordnungen zur Gefäßart, automatisch für die Messungen in den Vergleichsbildern
vorgegeben werden, erfolgen Messungen in den Vergleichsbildern immer an den Stellen, an denen gleiche Bildinhalte wie im gewählten Referenzbild vorliegen, so dass in die Bestimmung und Präsentation von individuellen Verlaufsänderungen, unabhängig von der auszuwertenden Bildfolge, nur Messwerte exakt identischer Orte und identischer Zuordnungen (Quadranten, Arterie- Vene- Zuordnung) einbezogen werden.
Von besonderer Bedeutung ist es auch, dass zur Kenngrößenermittlung bei Vergleichsmessungen an mehreren
Vergleichsbildern nur identische Gefäßsegmente herangezogen werden, für die sich in allen Vergleichsbildern und in dem
Referenzbild ein Gefäßsegmentdurchmesser ermitteln lässt, und dass absolute und relative Differenzen zwischen Referenz- und Vergleichsbild für die Gefäßdurchmesser und Kenngrößen gebildet werden.
Insgesamt wird somit eine objektive Ortskorrektur bzw. automatische Vorgabe der Messorte und eine objektive Selektion auswertbarer, zeitlich und örtlich unbedingt vollständiger Datensätze bezüglich eines beliebig definierten Bezugsbildes einer Bildfolge oder einer vorgegebenen Kenngröße oder eines Kenngrößenvektors ermöglicht, unabhängig davon, ob die Bilder oder die Messstellenkoordinaten ortskorrigiert werden.
Durch die Differenzbildung zwischen den Gefäßsegmentdurchmessern aus dem Referenzbild und dem Vergleichsbild oder auch aus den Differenzen zwischen den aus den Gefäßsegmentdurchmessern berechneten Kenngrößen können sehr feinfühlige Änderungen im mikrovaskulärem Gefäßzustand bestimmt werden.
Eine Kenngrößenermittlung kann besonders vorteilhaft dadurch erfolgen, dass aus dem Verlauf der Gefäßsegmentdurchmesser ein zur Kenngrößenermittlung dienender mittlerer Durchmesser als arithmetischer Mittelwert für jeden Gefäßabschnitt gebildet wird.
Aus den mittleren Durchmessern der arteriellen Gefäßabschnitte und der venösen Gefäßabschnitte können als erste, zweite und dritte Kenngrößen ein Zentraläquivalent der Arterien und ein Zentraläquivalent der Venen bestimmt und ein arterio-venöses Verhältnis abgeleitet werden, dass zwar noch nach Hubbard berechnet wird, aber aufgrund der Erfindung gegenüber dem technischen Stand weitaus reproduzierbarere und genauere Kenngrößen liefert.
Bevorzugt werden die Zentraläquivalente der Arterien und der Venen aber als n-te Wurzel aus der Summe über alle n-ten Potenzen der mittleren Gefäßabschnittsdurchmesser gebildet, wobei für das Zentraläquivalent der Arterien ein Wert für n zwischen 2,5 und 3,0, vorzugsweise 2,7 und für das Zentraläquivalent der Venen ein Wert zwischen 2,0 und 2,5, vorzugsweise 2,1 verwendet wird.
Für jeden Gefäßabschnitt kann auch ein maximaler und ein minimaler Durchmesser und die Streuung der mittleren Gefäßsegmentdurchmesser als vierter Kenngrößenvektor bestimmt werden.
Ferner können als fünfte Kenngröße zur Beschreibung des Gefäßwiderstandes eines Gefäßsegmentes der Kehrwert der vierten Potenz des mittleren Gefäßsegmentradius und als sechste Kenngröße zur Beschreibung des örtlichen Druckabfalls der Quotient aus Gefäßlänge und Gefäßradius gebildet werden.
Für die Gefäßsegmente ist die Gefäßlänge die Gefäßsegmentlänge, die vorgegeben sein kann, aber bei variabler Gefäßsegmentlänge aktuell errechnet werden muss. Der Gefäßradius ist in diesem Fall der halbe GefaßSegmentdurchmesser. Im Fall eines ganzen Gefäßabschnittes muss die Gefäßlänge des Gefäßabschnittes errechnet werden und der Gefäßradius ist der halbe mittlere Gefäßdurchmesser des Gefäßabschnittes.
Eine weitere Kenngröße lässt sich dadurch bestimmen, dass aus den mittleren Gefäßdurchmessern der Gefäßabschnitte, welche der inneren Begrenzung des ringförmigen Messbereiches am nächsten liegen und den mittleren Gefäßdurchmessern der Gefäßabschnitte, welche der äußeren Begrenzung des ringförmigen Messbereiches am nächsten' liegen, jeweils ein innerer und ein äußerer Wert für ein Zentraläquivalent Arterie, ein Zentraläquivalent Vene und ein arterio-venöses Verhältnis gebildet wird.
Für die Gefäßabschnitte können als weitere Kenngrößen eine siebente, achte und neunte Kenngröße gebildet werden
- als Wurzel aus der Summe über alle Quadrate der mittleren Durchmesser eines Gefäßabschnittes, als dritte Wurzel aus der Summe über alle dritten Potenzen der mittleren Durchmesser eines Gefäßabschnittes, und als vierte Wurzel aus der Summe über alle vierten Potenzen der mittleren Durchmesser eines Gefäßabschnittes, wobei
- aus der siebenten, achten und neunten Kenngröße die Zentraläquivalente für Arterie und Vene und daraus das arterio-venöse Verhältnis bestimmt werden.
Aus diesen weiteren Kenngrößen lassen sich für jeden Gefäßabschnitt Kenngrößen ableiten, die vorteilhaft als
Schwellenwerte zur Erkennung von fokalen Engstellungen für vier Klassifizierungen benutzt werden können, indem die 1., 2., 3. oder 4. Potenz eines mittleren Gefäßabschnittsdurchmessers kleiner ist als der zugehörige Schwellenwert Nl oder N2, N3 oder N4.
'Der absolute Wert der Kenngrößen zur Erkennung von fokalen Engstellungen ergibt sich bei Vorgabe prozentualer Schwellenwerte wie folgt: - erste Kenngröße fokale Engstellung Nl = prozentualer Schwellenwert für Nl x mittlerer Durchmesser des Gefäßabschnittes /100%, zweite Kenngröße fokale Engstellung N2 = prozentualer Schwellenwert für N2 x siebente Kenngröße /100%, - dritte Kenngröße fokale Engstellung N3 = prozentualer Schwellenwert für N3 x achte Kenngröße /100%, und vierte Kenngröße fokale Engstellung N4 = prozentualer Schwellenwert für N4 x neunte Kenngröße /100%,
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, sowohl wie bisher, interaktiv manuell die Gefäßsegmente zu markieren, sie Gefäßabschnitten und der Gefäßart manuell zuzuordnen, womit sie dann von automatischen oder halbautomatischen Messmodulen ausgemessen werden können. Das ist sehr aufwendig und fehlerbehaftet. Erfindungsgemäß kann aber eine Vergleichsmessung bereits vollautomatisch erfolgen. Auch der Einsatz von Gefäßfolgern ist möglich, wobei in diesem Fall nicht mehr alle Gefäßsegmente von Hand markiert und zugeordnet werden müssen, sondern nur das Startsegment für den Gefäßfolger, der dann die weiteren Gefäßsegmente des Gefäßabschnittes erkennt, ihnen folgt und die Gefäßsegmente zur Messung dem Messrαodul übergibt, das dann die Gefäßsegmentdurchmesser bestimmt. Mittels Gefäßsegmentierung
und anderen Methoden ist aber auch eine automatische Erkennung der Gefäßsegmente, die Zuordnung zu Gefäßabschnitten und der Gefäßart möglich.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit Kenngrößen weitaus effektiver bestimmen, da die Mess- und Auswertezeit in allen beschriebenen Ausführungsformen drastisch verringert ist. Da die Kenngrößen aufgrund der Reduzierung subjektiver Einflüsse eine hohe Objektivität aufweisen, ist ein Kenngrößenvergleich bei Vergleichsbildern auch ohne Referenzmessung erheblich reproduzierbarer und genauer als bei den bekannten technischen Lösungen. Das wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Risikobewertung aus, die nun nicht mehr im Vergleich kaum unterscheidbarer Grundgesamtheiten verschiedener Risikogruppen hoher Streuung erfolgen muss (aber noch kann) , sondern auf individuelle nachweisbare Verlaufsänderungen zurückgeführt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass Differenzen zwischen ortsaufgelösten
Kenngrößen des Vergleichsbildes und des Referenzbildes errechnet werden, und dass aus dem Referenzbild verschiedene
Bilder generiert werden, in denen jeweils die aus den
Vergleichsmessungen ermittelten Durchmesserdifferenzen oder ortsaufgelösten Kenngrößen oder ortsaufgelösten
Kenngrößendifferenzen koordinatenrichtig und farblich kodiert eingetragen werden.
Es können Verlaufsgrafiken erstellt werden, bei denen die Gefäßdurchmesser und/oder die Kenngrößen oder deren Differenzen zwischen Vergleichsbildern und dem Referenzbild in Abhängigkeit von der Zeit der Bildaufnahme grafisch dargestellt sind.
Von Vorteil ist es auch, wenn die ermittelten Kenngrößen und Kenngrößendifferenzen zur Datenausgabe in einer Zusammenstellung protokolliert werden, indem im ausgewerteten Bild Markierungen der Positionen der Gefäßsegmente vorgenommen werden, welche den Gefäßsegmentdurchmesser kodiert wiedergeben oder den Gefäßabschnitt charakterisieren.
Wird die Kodierung durch unterschiedliche Farben vorgenommen, lassen sich enge und weite Gefäßbereiche übersichtlich und vorteilhaft für eine Auswertung darstellen.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur retinalen Gefäßanalyse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Gefäßsegmentierung, die Gefäßsegmente und deren, nach Arterien und Venen unterschiedene Gefäßart erkennt, Koordinaten der Gefäßsegmente im Bild erfasst und die entlang der erkannten Gefäßabschnitte und Bildkoordinaten eine Folge von aneinander anschließenden Gefäßsegmenten auswählt und ein Gefäßsegmentspeicher vorgesehen sind, in dem eine Speicherung und Archivierung von Datensätzen zu den Gefäßsegmenten mit dem Gefäßsegmentdurchmesser, der durch die Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung für jedes Gefäßsegment ermittelt wurde, zusammen mit den zugehörigen Bildkoordinaten, dem zugeordneten Gefäßabschnitt, der zugeordneten Gefäßart und einem Bezug zum ausgewerteten Bild erfolgt.
Die erfindungsgemäßen Mittel können sowohl in einem Gerät integriert sein als auch räumlich getrennt voneinander eingesetzt werden, so dass z. B. Bildaufnahme, Auswertung und Präsentation an unterschiedlichen Orten vorgenommen werden können, wobei auch eine Datenfernübertragung der Bilder oder
Auswertergebnisse, z. B. über das Internet oder andere Medien erfolgen kann.
Die Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung und die Mittel zur Erkennung und Unterscheidung der Gefäßabschnitte nach Arterie und Vene sind vorzugsweise automatisch arbeitende Mittel, so dass die Bestimmung der Gefäßsegmentdurchmesser und die Zuordnung zur Gefäßart automatisch erfolgen kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, dass für patientenbezogene Vergleichsmessungen an zeitlich zu einem Referenzbild versetzt aufgenommenen Vergleichsbildern ferner enthalten sind: Mittel zum identischen Wiederfinden von Gefäßsegmenten, die eine Koordinatenumrechnung beinhaltet, die aus den Bildkoordinaten der Gefäßsegmente in dem Referenzbild die Bildkoordinaten für identische Gefäßsegmente im Vergleichsbild berechnet, und ein messwert- und kenngrößenspezifische Unterschiede zwischen einem Referenzbild und mindestens einem Vergleichsbild feststellender Differenzbildner, der jeweils Differenzen zwischen den gemessenen Gefäßsegmentdurchmessern und den Kenngrößen bildet und ortsaufgelöste Differenzen farblich kodiert und koordinatenrichtig im Referenzbild zu verschiedenen Verlaufsbildern zusammensetzt.
Der Auswahl von Referenz- und Vergleichbildern kann eine Bildauswahleinrichtung dienen.
Vorteilhaft kann weiterhin eine Gefäßanalyse-Protokolleinheit vorgesehen sein, die Gefäßanalyseprotokolle und Zustandsbilder erstellt, in denen die Durchmesser der Gefäßsegmente oder die
ortsaufgelösten Kenngrößen zur übersichtlichen Beurteilung, z. B. farbkodiert im Fundusbild, dargestellt sind.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur retinalen Gefäßanalyse in eine Blockdarstellung
Bei der in der Figur dargestellten Vorrichtung wird aus Gründen der leichteren Verständlichkeit die vorliegende Darstellungsweise gewählt, obwohl mit einer dem technischen Stand entsprechenden Referenzierung eine strukturelle Optimierung zu erreichen wäre.
Zur Untersuchung eines Patientenauges 1 ist eine nonmydriatische oder mydriatische Netzhautkamera 2 mit digitaler Bildgebung oder einem Digitalisierungssystem für die Fundusfotografie vorgesehen, die mit einem Computer 3 in Verbindung steht und an den dem Dialogbetrieb dienende Eingabemedien 4, wie z. B. Tastatur und Maus, und Ausgabemedien 5, wie Bildschirm und Drucker, zum Dialog und zur Ergebnispräsentation und zur -ausgäbe angeschlossen sind.
Ein bevorzugt genutztes Imagingsystem 6 dient zur Erfassung, Speicherung und Archivierung von Bild- und Patientendaten, wobei über eine Bildkennung (BiId-ID) für jedes Einzelbild EB eine referenzierte Verbindung zwischen den im Imagingsystem 6 abgelegten Patienten- und Untersuchungsdaten P und U, wie z.
B. Patienten-ID, Auge rechts/links, Untersuchungsdatum und - zeit mit den anderen, insbesondere gemäß der Erfindung zu ermittelnde Daten, wie z. B. den Gefäßsegmentdatensätzen GSi hergestellt werden kann.
Anstelle des Imagingsystems 6 können aber auch andere Mittel vorgesehen sein, die zum Bild mindestens Daten zur eindeutigen Kennzeichnung des Patienten, des untersuchten Auges, des Untersuchungsdatums und der Untersuchungszeit in eindeutiger Relation zum Bild speichern. Dabei ist es belanglos, ob dies in einer Datenbank oder direkt in Zusatzspeicherbereichen des Bildes erfolgt, wie etwa entsprechend dem DICOM- Standard, bei dem die Daten mit dem Bild fest verbunden gespeichert werden.
Eine automatische Gefäßerkennung 7-1 dient zur automatischen gefäßabhängigen Erkennung von Gefäßsegmenten GS, die außerdem abhängig von der Gefäßart (Arterie oder Vene) und von den Bildkoordinaten in einem Bild erfolgt und zugleich das Gefäßsegment einem Gefäßabschnitt zuordnet.
Als Gefäßsegment GS ist die kleinste, geometrisch durch einen angezeigten oder ausgegebenen Gefäßsegmentdurchmesser aufgelöste Einheit eines Gefäßes zu verstehen, wobei viele Gefäßsegmente GS entlang des Gefäßverlaufes das Gefäß, insbesondere einen Gefäßabschnitt bilden, da auswertetechnisch ein ringförmiger Messbereich um die Papille gebildet wird und die darin vorhandenen Gefäße als Gefäßabschnitte untersucht werden.
Detektierte Gefäßsegmente GSd werden an eine Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung 7-2 übergeben, die automatisch jeweils einen Gefäßdurchmesser pro detektiertem Gefäßsegment GSd entlang eines Gefäßabschnittes misst. Dabei ist unter Umständen in Betracht zu ziehen, dass sich nicht von jedem Gefäßsegment GSd ein Gefäßsegmentdurchmesser ermitteln lässt.
Der Gefäßsegmentdurchmesser wird an mindestens einer Messstelle in dem Gefäßsegment GSd, bevorzugt jedoch von
mehreren Messstellen durch anschließende Mittelwertbildung bestimmt. Letzteres hat neben einer erhöhten Messsicherheit den Vorteil, die Schräglage des Gefäßverlaufes gegen die Messlinie korrigieren zu können. Der ermittelte (mittlere) Gefäßsegmentdurchmesser kann angezeigt, ausgegeben und gegebenenfalls gespeichert werden, während die nur temporär gespeicherten Einzelmesswerte von den Messstellen verworfen werden und mit dem Vorliegen des Gefäßsegmentdurchmessers nach dessen Berechnung nicht mehr zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen.
Unerheblich ist es, ob die automatische Gefäßerkennung 7-1 und die Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung 7-2 als getrennte Mittel ausgebildet sind oder ein gemeinsames Mittel bilden und ob die Detektion der Gefäßsegmente GS, die Erkennung der Gefäßart, die Messung der Durchmesser, die Bestimmung der Bildkoordinaten sowie die Zuordnung der Gefäßsegmente GS zu einem Gefäßabschnitt in Einzelschritten oder beliebig zusammengefasst oder nur in einem Schritt, z. B. durch einen Gefäßtracker, erfolgen, der segmentweise über den Messbereich geführt und auch seine Startpunkte selbst erkennt. Entscheidend ist jedoch, dass die Gefäßsegmente GS mit ihren Zuordnungen und mittleren Gefäßsegmentdurchmessern fest gespeichert werden und somit für nachfolgende Auswertungen zur Verfügung stehen.
Deshalb werden diejenigen Gefäßsegmente GSd, für die ein Gefäßsegmentdurchmesser vorliegt, mit diesem als Gefäßsegmente GSi an einen Gefäßsegmentspeicher 7-3 übergeben, um mit ihrer Zuordnung zum ausgewerteten Einzelbild EB, dem Gefäßabschnitt, der Gefäßart und den Bildkoordinaten sowie zu einem Referenzbild RB gespeichert und archiviert zu werden. So erhält vorzugsweise jedes Gefäßsegment einen eigenen
Datensatz, der den Gefäßsegmentdurchmesser, die Gefäßsegmentkoordinaten im ausgewerteten Bild, die Zuordnung zum Gefäßabschnitt, die Zuordnung zur Gefäßart (Arterie oder Vene) und einen Bezug zum ausgewerteten Bild enthält. Über den Bezug zum ausgewerteten Bild kann auch der Bezug zu den Untersuchungs- und Patientendaten sowie zum untersuchten Auge hergestellt werden.
Eine Auswerteeinheit 7-4 zur Kenngrößenbestimmung bei der Gefäßanalyse berechnet und speichert temporär Kenngrößen KG aus den Datensätzen zu den Gefäßsegmenten GSi. Derartige Kenngrößen KG sind u. a. das Zentraläquivalent der Arterien AZÄ und das Zentraläquivalent der Venen VZÄ, die mit Hilfe einer bekannten Modellformel die ermittelten Durchmesser der in einem ringförmigen Messbereich um die Papille befindlichen arteriellen und venösen Gefäße zusammenfassen sowie der Verhältniswert AZA(PSH) / VZA(PSH) aus beiden Kenngrößen, das arterio-venöse Verhältnis (AV(PSH) -Verhältnis) .
Der Protokollierung der bei der Gefäßanalyse erhaltenen Einzelbildergebnisse dient eine Gefäßanalyse-Protokolleinheit 7-5. Es werden Gefäßanalyseprotokolle und Zustandsbilder erstellt, in denen die Gefäßsegmentdurchmesser oder die ortsaufgelösten Kenngrößen zur übersichtlichen Beurteilung z. B. farbkodiert dargestellt sind.
Eine Bildauswahleinrichtung 8 dient zur Auswahl zu untersuchender Erstbilder oder eines Referenzbildes RB zusammen mit einem zugehörigen Vergleichsbild VB oder mit Vergleichsbildfolgen. Vergleichsbilder VB sind zeitlich versetzt zu einem Referenzbild RB aufgenommene Bilder, mit denen Veränderungen am Patientenauge festgestellt werden können.
Sollen Referenzmessungen durchgeführt werden, bietet die Bildauswahleinrichtung 8 zunächst alle infrage kommenden, bereits ausgewerteten Bilder des gleichen Patientenauges zur Auswahl an. Danach werden alle anderen Bilder dieses Patientenauges, die bereits ausgewertet oder nicht ausgewertet vorliegen, als Vergleichsbild zur Auswahl angeboten. Dabei kann auch eine ganze Vergleichsbildfolge zusammengestellt werden, die der Reihe nach mit Bezug zu einem Referenzbild abgearbeitet werden kann.
Eine Koordinatenumrechnung 9, die zugehörig zu Mitteln zum identischen Wiederfinden (10) von Gefäßsegmenten ist, bestimmt Verschiebungsvektoren, mit denen die aktuelle Lage identischer Gefäßsegmente in einem Vergleichsbild VB oder Merkmale eines Vergleichsbildes VB in das Referenzbild RB umgerechnet werden kann.
Geeignete Mittel für eine Koordinatenumrechnung sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt und berechnen die Verschiebungsvektoren identischer Bildpunkte zwischen zwei Bildern. Im einfachsten Fall können Bildkorrelationsverfahren eingesetzt werden, die nur die Verschiebung in zwei senkrechten Koordinaten bestimmen, womit für alle Bildpunkte die gleichen Verschiebungskoordinaten gelten würden. Genauer sind aber Verfahren, die Segment- oder Bildpunktweise einen Verschiebungsvektor berechnen können.
Ein Differenzbildner 7-6 ist dafür vorgesehen, messwert- und kenngrößenspezifische Unterschiede zwischen einem Referenzbild RB und mindestens einem Vergleichsbild VB festzustellen und Verlaufs- oder Änderungsbilder oder Diagramme für die Kenngrößen zu erstellen, wofür zwischen den gemessenen Gefäßsegmentdurchmessern und den Kenngrößen jeweils untereinander Differenzen gebildet werden.
Claims
Patentansprüche
1. Verfahren zur retinalen Gefäßanalyse anhand digitaler Bilder, in denen mit Abstand um die Papille ein ringförmiger Messbereich gelegt wird, der von einem Zentralgefäß ausgehende und zu vermessende, nach Arterien und Venen unterschiedene Gefäßabschnitte enthält, von denen pro Gefäßabschnitt ein Gefäßdurchmesser bestimmt wird, wobei aus den ermittelten Gefäßdurchmessern der Gefäßabschnitte Kenngrößen berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Gefäßabschnitte eine Folge von aneinander anschließenden Gefäßsegmenten ausgewählt, für jedes Gefäßsegment ein Gefäßsegmentdurchmesser und die zugehörigen Bildkoordinaten ermittelt und die Gefäßsegmente einer nach Arterie oder Vene unterschiedenen Gefäßart und einem Gefäßabschnitt zugeordnet werden, und dass für jedes Gefäßsegment ein Datensatz gespeichert und archiviert wird, der mindestens aus den Koordinaten des Gefäßsegmentes, dem Gefäßsegmentdurchmesser, der zugeordneten Gefäßart, dem zugeordneten Gefäßabschnitt und einem Bezug zum ausgewerteten Bild besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei patientenbezogenen Vergleichsmessungen an zeitlich zu einem Referenzbild versetzt aufgenommenen Vergleichsbildern eine Bestimmung von Gefäßsegmentdurchmessern an Gefäßsegmenten im Vergleichsbild erfolgt, die identisch sind zu den Gefäßsegmenten im Referenzbild, dass die Zuordnung der Gefäßart und des Gefäßabschnittes zu jedem Gefäßsegment aus dem Datensatz des Referenzbildes unverändert in den Datensatz des Vergleichsbildes übernommen wird, und dass die Datensätze der Gefäßsegmente des Vergleichsbildes mindestens um den Bezug zum Referenzbild erweitert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der zum Referenzbild im Vergleichsbild identischen Gefäßsegmente aus den Koordinaten der Gefäßsegmente in dem Referenzbild die Koordinaten für Gefäßsegmente im Vergleichsbild mittels zuvor bestimmter Verschiebungsvektoren berechnet werden, so dass die Messung der Gefäßsegmentdurchmesser automatisch an Gefäßsegmenten im Vergleichsbild erfolgen kann, die zu den Gefäßsegmenten im Referenzbild identisch sind, und dass die Datensätze der Gefäßsegmente des Vergleichsbildes mindestens um den Verschiebungsvektor des Gefäßsegmentes erweitert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kenngrößenermittlung bei Vergleichsmessungen an mehreren Vergleichsbildern nur identische Gefäßsegmente herangezogen werden, für die sich in allen Vergleichsbildern und in dem Referenzbild ein Gefäßsegmentdurchmesser ermitteln lässt, und dass absolute und relative Differenzen zwischen Referenz- und Vergleichsbild für die Gefäßdurchmesser und Kenngrößen gebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Verlauf der Gefäßsegmentdurchmesser ein zur Kenngrößenermittlung dienender mittlerer Durchmesser als arithmetischer Mittelwert für jeden Gefäßabschnitt gebildet wird.
β. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus den mittleren Durchmessern der arteriellen Gefäßabschnitte und der venösen Gefäßabschnitte als erste, zweite und dritte
Kenngrößen ein Zentraläquivalent der Arterien und ein
Zentraläquivalent der Venen bestimmt sowie ein arterio-venöses Verhältnis abgeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraläquivalente der Arterien und der Venen gebildet werden als n-te Wurzel aus der Summe über alle n-ten Potenzen der mittleren Durchmesser der Gefäßabschnitte gebildet werden, wobei für das Zentraläquivalent der Arterien ein Wert für n zwischen 2,5 und 3,0 und für das Zentraläquivalent der Venen ein Wert zwischen 2,0 und 2,5 verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Gefäßabschnitt ein maximaler und ein minimaler Durchmesser und die Streuung der mittleren Gefäßsegmentdurchmesser als vierter Kenngrößenvektor bestimmt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass als fünfte Kenngröße zur Beschreibung des Gefäßwiderstandes eines Gefäßsegmentes der Kehrwert der vierten Potenz des mittleren Gefäßsegmentradius gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass als sechste Kenngröße zur Beschreibung des örtlichen
Druckabfalls der Quotient aus Gefäßlänge und Gefäßradius gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den mittleren Gefäßdurchmessern der
Gefäßabschnitte, welche der inneren Begrenzung des ringförmigen Messbereiches am nächsten liegen und den mittleren Gefäßdurchmessern der Gefäßabschnitte, welche der
T/DE2005/001680
äußeren Begrenzung des ringförmigen Messbereiches am nächsten liegen, jeweils ein innerer und ein äußerer Wert für ein Zentraläquivalent Arterie, ein Zentraläquivalent Vene und ein arterio-venöses Verhältnis gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine siebente, achte und neunte Kenngröße gebildet werden als Wurzel aus der Summe über alle Quadrate der mittleren Durchmesser eines Gefäßabschnittes, - als dritte Wurzel aus der Summe über alle dritten Potenzen der mittleren Durchmesser eines Gefäßabschnittes, und als vierte Wurzel aus der Summe über alle vierten Potenzen der mittleren Durchmesser eines Gefäßabschnittes, und dass aus der siebenten, achten und neunten Kenngröße die Zentraläquivalente für Arterie und Vene und daraus das arterio-venöse Verhältnis bestimmt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Gefäßabschnitt Kenngrößen für eine fokale Engstellung ermittelt werden, deren absoluter Wert sich bei Vorgabe prozentualer Schwellenwerte wie folgt ergibt:
- erste Kenngröße fokale Engstellung Nl = prozentualer Schwellenwert für Nl x mittlerer Durchmesser des Gefäßabschnittes /100%, - zweite Kenngröße fokale Engstellung N2 = prozentualer Schwellenwert für N2 x siebente Kenngröße /100%, dritte Kenngröße fokale Engstellung N3 = prozentualer Schwellenwert für N3 x achten Kenngröße /100%, und
- vierte Kenngröße fokale Engstellung N4 = prozentualer Schwellenwert für N4 x neunte Kenngröße /100%,
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Differenzen zwischen ortsaufgelösten
Kenngrößen des Vergleichsbildes und des Referenzbildes errechnet werden, und dass aus dem Referenzbild verschiedene Bilder generiert werden, in denen jeweils die aus den Vergleichsmessungen ermittelten Durchmesserdifferenzen oder ortsaufgelösten Kenngrößen oder ortsaufgelösten Kenngrößendifferenzen koordinatenrichtig und farblich kodiert eingetragen werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Verlaufsgrafiken erstellt werden, bei denen die Gefäßdurchmesser und/oder die Kenngrößen oder deren Differenzen zwischen Vergleichsbildern und dem Referenzbild in Abhängigkeit von der Zeit der Bildaufnahme grafisch dargestellt sind.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Kenngrößen und Kenngrößendifferenzen zur Datenausgabe in einer Zusammenstellung protokolliert werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im ausgewerteten Bild Markierungen der Positionen der Gefäßsegmente vorgenommen werden, welche den Gefäßsegmentdurchmesser kodiert wiedergeben oder den Gefäßabschnitt charakterisieren.
18. Vorrichtung zur retinalen Gefäßanalyse anhand digitaler Bilder, enthaltend eine mydriatische oder nonmydriatische Netzhautkamera zur Aufnahme der Bilder, einen mit Datenein- und Datenausgabemedien versehenen Steuer- und Auswertecomputer, aufweisend ein System, das Bild- und Patientendaten mit gegenseitiger Zuordnung erfasst, speichert und archiviert, Mittel zur Festlegung eines in den Bildern um
die Papille gelegten ringförmigen Messbereiches, der von einem Zentralgefäß ausgehende und zu vermessende Gefäßabschnitte enthält, eine Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung sowie Rechenmittel zur Kenngrößenermittlung aus den gemessenen Gefäßdurchmessern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gefäßsegmentierung (7-1) , die Gefäßsegmente und deren, nach Arterien und Venen unterschiedene Gefäßart erkennt, Koordinaten der Gefäßsegmente im Bild erfasst und die entlang der erkannten Gefäßabschnitte und Bildkoordinaten eine Folge von aneinander anschließenden Gefäßsegmenten auswählt und ein Gefäßsegmentspeicher (7-3) vorgesehen sind, in dem eine Speicherung und Archivierung von Datensätzen zu den Gefäßsegmenten mit dem Gefäßsegmentdurchmesser, der durch die Messeinrichtung zur Gefäßdurchmesserbestimmung (7-2) für jedes Gefäßsegment ermittelt wurde, zusammen mit den zugehörigen Bildkoordinaten, dem zugeordneten Gefäßabschnitt, der zugeordneten Gefäßart und einem Bezug zum ausgewerteten Bild erfolgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für patientenbezogene Vergleichsmessungen an zeitlich zu einem Referenzbild versetzt aufgenommenen Vergleichsbildern ferner enthalten sind: Mittel zum identischen Wiederfinden (10) von Gefäßsegmenten, die eine Koordinatenumrechnung (9) beinhaltet, die aus den Bildkoordinaten der Gefäßsegmente in dem Referenzbild die Bildkoordinaten für identische Gefäßsegmente im Vergleichsbild berechnet, und ein messwert- und kenngrößenspezifische Unterschiede zwischen einem Referenzbild und mindestens einem Vergleichsbild feststellender Differenzbildner (7-6) , der jeweils Differenzen zwischen den gemessenen Gefäßsegmentdurchmessern und den
Kenngrößen bildet und ortsaufgelöste Differenzen farblich kodiert und koordinatenrichtig im Referenzbild zu verschiedenen Verlaufsbildern zusammensetzt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswahl von Referenz- und
Vergleichbildern eine Bildauswahleinrichtung (8) vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gefaßanalyse-Protokolleinheit (7-5) vorgesehen ist, die Gefäßanalyseprotokolle und Zustandsbilder erstellt, in denen die Durchmesser der Gefäßsegmente oder die ortsaufgelösten Kenngrößen zur übersichtlichen Beurteilung kodiert in verschiedenen Bildern dargestellt sind.
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