数字化裂隙灯生物显微镜外眼图象分析系统

　　1　引　言

　　外眼病是眼科常见病。其中角膜病是第二大致盲病因。

　　裂隙灯生物显微镜是外眼病检查最主要的仪器,被称作眼科的“三大件”之一。眼科医生通过由不同宽度和形状的裂隙光源形成的光学切面来观察眼前部不同深浅层次的变化,特别是角膜晶体等透明组织的细微病变[1]。通过普通相机系统拍摄以裂隙灯为光源的生物显微镜放大后的外眼部图象,以卤化银感光乳剂的底片照片或幻灯片的形式来记录图象,以便对病情进行研究。传统裂隙灯生物显微镜摄影用于临床有许多不足之处:

　　生成的图象由于载体面积的限制,难以观察细微病变;

　　难以提供量化分析指标,无法进行病程中的动态随诊比较;

　　病情记录不够充分,病人的异地就诊和医生的远程会诊受到限制;

　　信息交流方式落后,不能满足科研和教学的需要;

　　生成图象的周期长,采集的图象不能即时再现;

　　资料积累和管理的效率低下。

　　因此,通过将裂隙灯图象数字化,运用图象处理技术,结合眼科专家的临床经验,实现图象分析,不仅可以为临床提供客观和定量化的诊断依据,还将实现患者信息资料和图象的高效存储、管理和远程传输。特别是对外眼病的病变特征及其程度变化进行量化分析,对外眼病的诊断治疗、科研教学以及药物疗效客观评价具有重要意义。

　　2　系统结构

　　数字化裂隙灯生物显微镜(简称“数字化裂隙光显微镜”,以下同。)外眼图象分析系统由采集、处理、输出等子模块组成。图象采集主要通过改造国产裂隙光显微镜上的摄像光路,设计光电接口,使裂隙光显微图象能够用高分辨率的数码相机拍摄。采集到的高清晰度图象通过USB接口传送到计算机,以照片或幻灯片存储的图象可以通过扫描输入;由PC机完成图象处理、分析、存储、以及有关信息的管理;处理分析的结果可以在监视器上输出,也可以直接显示或打印,还可以通过局域网传送进行远程会诊或教学。系统结构如图1所示。系统外观如图2所示。

　　采集图象的质量直接影响图象分析的结果。图象质量主要包括清晰度、空间分辨率、颜色深度、视场、信噪比、光照均匀性、几何畸变程度和颜色畸变程度等方面^[2]。为了通过裂隙光显微镜直接获取高质量的数码图象,需要对传统的裂隙光显微镜进行改造,包括引出系统的设计、图象采集设备的选择,同时要考虑同步曝光等。

　　数字化裂隙光显微镜图象要求引出模块的图象视场与原传统摄影系统象方视场尺寸相同,并且引出图象的分辨率满足计算机高分辨率显示屏的要求。经过论证和实验比较,我们采用的方案是:在原摄影光路中仅保留显微物镜,然后重新设计后续光路,用数码相机接收成象光线。从性能价格比,通用性,使用和升级方便等考虑,选用Kodak DC290数码相机[3]。它的CCD解析度为1792×1200,彩色深度为24bit,自动对焦,0·5m至无限远3倍变焦镜头^[4]。