对颅内压与眼内压之间关系进行无创评估的方法和系统与流程

1.本披露内容涉及一种用于对颅内压(icp)与眼内压(iop)之间的关系进行无创评估的方法和系统。


背景技术：

2.由于超压具有潜在致命性，因此对icp的测量是与诊断如头部损伤、中风水肿、颅内出血等不同健康障碍有关的重要工具。传统上，通过在颅骨上钻孔并插入压力计来确定icp。毋庸置疑，这种有创方法具有潜在危险性，不仅如此，还具有间接感染的风险。因此，已经提出了用于无创测量icp的各种现有技术方法，其中一些方法依赖于对为眼睛供血的视觉动脉的检查。这些动脉从颅骨内部延伸到眼睛，因此受到颅骨内压力的影响。
3.wo 2016/11637中披露了一种类型的无创方法。wo 2016/11637是本技术人的在先申请，其披露了用于无创评估icp的方法。该现有技术方法包括以下步骤：记录人的眼睛的至少一个图像，识别至少一个动脉和至少一个静脉，计算动静脉比率(avr)，以及将所述avr与阈值进行比较以估计颅内压。这种方法不仅快速高效，而且对接受无创评估的人施加的压力最小。
4.该现有技术方法依赖于静脉壁和动脉壁具有不同强度的认识。静脉通常表现出比动脉更低的强度，因此更容易因静脉压力的增加或降低而变形。因此，静脉内的高压将导致静脉比动脉扩张得更多，从而使avr降低，这可能指示icp升高。
5.此外，人们早就知道视网膜静脉会搏动，并且有时甚至会塌陷。静脉的搏动与icp相关。william h.morgan、christopher r.p.lind、samuel kain、naeem fatehee、arul bala、dao-yi yu在以下文献中进一步解释了静脉的搏动与icp之间的相关性：“retinal vein pulsation is in phase with intracranial pressure and not intraocular pressure[视网膜静脉搏动与颅内压同步，而不与眼内压同步]”,investigative ophthalmology&visual science[眼科研究与视力学],2012；53(8):4676-4681,doi:10.1167/iovs.12-9837，该文献表明视网膜静脉搏动与icp同步，而不与iop同步。
[0006]
较早的研究也记录了静脉搏动的存在如何可以作为icp低于180mmh2o至190mmh2o(13.2mmhg至14mmhg)的可靠指标，参见barry e.levin,“the clinical significance of spontaneous pulsations of the retinal vein[视网膜静脉自发搏动的临床意义]”,archives of neurology[神经学档案],1978；35(1):37-40,doi:10.1001/archneur.1978.00500250041009。
[0007]
较新的研究描述了当视网膜静脉穿过筛板时，压力梯度沿视网膜静脉的变化实际上是如何引起静脉搏动的，参见a.s.jacks、n.r.miller“spontaneous retinal venous pulsation:aetiology and significance[自发性视网膜静脉脉动：病因和意义]”,journal of neurology,neurosurgery&psychiatry[神经病学、神经外科和精神病学杂志],2003；74:7-9,doi:10.1136/jnnp.74.1.7。由于眼内空间与脑脊液之间的脉压不同，因此压力梯度也有所不同。这一点的重要性在于，随着icp升高，颅内脉压升高至与眼内脉压
相等，并且自发性静脉搏动停止。因此，自发性静脉搏动的停止是icp升高的灵敏标志。
[0008]
尽管已经确定了icp与iop之间存在关系，并且这种关系影响静脉搏动，但是该信息的使用仍然没有以有意义的方式实施。这可能是因为到目前为止，还没有开发出用于以简单、快速和高效的方式评估icp与iop之间关系的可靠方法。


技术实现要素：

[0009]
基于该现有技术，根据本披露内容的第一方面的目的是提供一种用于以简单、快速和高效的方式评估icp与iop之间关系的无创方法。
[0010]
根据本披露内容的第一方面，该目的是通过一种用于使用图像记录设备对icp与iop之间的关系进行无创评估的方法来实现的，所述方法包括以下步骤：
[0011]
a)使用所述图像记录设备在第一时间段内记录人的眼睛的视网膜部分的多个图像，
[0012]
b)在第一多个图像中识别至少一个静脉，
[0013]
c)在该第一时间段内记录的该多个图像中的第一多个图像中确定在第一静脉位置处识别的静脉的第一多个特征静脉直径，
[0014]
d)基于该第一多个特征静脉直径，确定该至少一个静脉在该第一时间段期间是否经历了静脉塌陷，以及
[0015]
e)确定该第一时间段期间的iop与icp之间的关系，其中，如果该至少一个静脉经历了静脉塌陷，则确定该iop超过该icp。
[0016]
能够通过简单地记录图像的图像并确定静脉是否已经塌陷来确定iop与icp之间的关系提供了一种用于评估icp与iop之间关系的简单、快速和高效的方法。这进而可以帮助确定人的icp是否升高。此外，依赖于测量avr来确定icp的方法(如申请人的早期申请wo 2016/11637a1所提出的方法，该早期申请通过引用并入本文)可以被改进，因为静脉搏动可能仅在一个心脏脉搏周期期间就能导致avr发生较大变化。因此，能够确定静脉塌陷是否已经发生允许人们在测量avr时考虑这一点。
[0017]
在本披露内容的上下文中，无创评估应被理解为不需要任何外科手术、需要与接受评估的人进行最少的身体接触到没有身体接触并且不会对人造成伤害的评估。
[0018]
在本披露内容的上下文中，iop应被理解为眼睛内部的流体压力。iop的标准是以mmhg为单位测量的，正常的iop在12mmhg与22mmhg之间，但是几种情况可能导致使得iop高于22mmhg的高眼压，并且其他情况可能导致使得iop低于12mmhg的低眼压。
[0019]
在本披露内容的上下文中，icp应被理解为颅骨内部的流体压力。icp的标准是以mmhg为单位测量的，正常的icp在7mmhg与15mmhg之间，但是几种情况可能导致使得icp高于15mmhg的颅内高压，并且其他情况可能导致使得icp低于7mmhg的颅内低压。
[0020]
在本披露内容的上下文中，图像记录设备可以是任何合适的设备。这一设备可以是用于此特定目的的专用设备。其也可以是具有合适光学元件的数码相机，该数码相机优选地与如个人计算机pc等处理单元结合，该处理单元尤其用于根据该方法来处理图像数据，并且可能至少暂时为记录的图像提供存储容量。然而，特别地，图像记录设备可以是装配有合适的镜头适配器的智能手机的内置相机。因此，该智能手机既可以用于图像的记录，也可以用于根据该方法的后续图像数据处理，并且还可以为记录的图像提供存储容量。用
12)中实施。
[0028]
高斯线分析可以是完全自动化的，并且由图像处理软件执行以在图像中寻找线。应该注意，术语“线”不应在狭义的数学意义上理解为一维直线，而是应理解为具有一定宽度的线以及曲线和其他特征。线的宽度对应于血管(即静脉或动脉)的特征直径。因为存在动脉和静脉两者，并且这两种类型的血管都是分支的，所以将识别或多或少地具有恒定宽度的线段而不是连续的线。高斯线分析产生沿所有这些线段的每个点的宽度。然而，高斯线分析不能辨别动脉和静脉，而这必须在单独的步骤中执行。
[0029]
作为高斯线分析的第一替代方案，如wo 2006/042543中所述，具有后续判别分析的纹理分析可以用于识别主要血管和次要血管以及其他特征，如眼底、视盘、图像外区域、例如视盘与眼底之间的边缘等。因此，应该理解，对视盘的识别不需要作为根据本披露内容的方法的单独的后续步骤来执行。除了纹理之外，其他参数、颜色(r，g，b)的平均值和颜色(r，g，b)的方差也可以用于将图像数据转换成类别。然而，这种纹理分析本身不会产生任何动脉与静脉之间的区别，并且这将仍然必须在单独的步骤中执行。
[0030]
第二替代方案是由视觉检查屏幕上的图像的人进行手动选择，并使用本身已知的合适标志(如计算机鼠标和指针、触摸屏上的触笔等)来标记血管。
[0031]
存在更多的替代方案，并且事实上，halcon 12软件的库包括用于血管检测的许多预编程软件算法。
[0032]
用于在图像中寻找血管的各种图像处理方法的效率和可靠性可以取决于实际图像或其质量。也就是说，一种方法在用于一个图像时可能提供可靠的结果，而在用于另一个图像时可能提供不太可靠的结果，如模糊的结果，或者甚至完全失败。因此，可以优选地对每个图像进行几种可用的图像分析方法，并组合结果以提高可靠性。
[0033]
在识别血管的过程中，有经验的人将同时能够辨别静脉和动脉，并识别对应的动脉和静脉对。在这样做的时候，有一些通用规则不仅在视觉检查中是有用的，而且在任何自动化过程中都是有用的。在大多数人体内，图像中最大的一对静脉和动脉将从静脉和动脉沿视神经进入眼睛的视盘以大致竖直的方向向上延伸，并且第二最大对将从视盘的中心向下延伸。这是一个普遍规律，并且存在人与人之间的个体差异和例外。在相应的静脉和动脉对中，静脉的直径通常比动脉大，因此在图像中更宽。动脉和静脉两者都以稍微扇形的方式分支，这意味着动脉血管在图像中彼此不交叉，并且静脉血管在图像中彼此不交叉。因此，如果血管交叉，则一个必定是动脉且另一个必定是静脉，反之亦然。至于从视盘的中心以竖直方向向上和向下延伸的主静脉和主动脉，在视盘的中心之上和之下，其通常在至少一个节段上彼此相对靠近并且容易识别为一对。
[0034]
然而，对于自动化系统，从静脉的直径通常比其对应的动脉大这一事实开始会很方便。因此，在距视盘中心的一个或多个距离处(或者可替代地从视神经处静脉和动脉通常会聚的点)确定血管的直径。
[0035]
尽管需要识别至少一个静脉，但是该方法不限于仅一个静脉，而是也可以在多个静脉上进行。在一些实施例中，识别多个静脉，并且多个识别的静脉用于识别一个或多个静脉是否已经塌陷。在多个静脉已经塌陷的一些实施例中，该方法还可以输出多个静脉中已经经历静脉塌陷的静脉的数量。通过识别多个静脉，可以进行更可靠的测量。
[0036]
第一多个图像可以包括多个记录的图像中的两个或更多个图像。第一多个图像是
用于确定第一静脉位置处的特征静脉直径的多个图像，并且优选地还适合于确定第一动脉位置处的特征动脉直径。第一多个图像包括在第一时间段内的不同时间窗获取的至少两个图像。根据一些实施例，具有由心脏收缩期间的静脉图像和心脏舒张期间的静脉图像构成的第一多个图像可能就足够了。
[0037]
对第一多个特征静脉直径的确定可以由人来手动进行。手动确定可以例如由人来进行，该人在第一多个图像中的至少两个不同图像上标记两个不同的点，然后使专用设备、相关的处理单元或个人计算机返回标记点之间的距离。优选地，对多个特征静脉直径的确定由在专用设备、相关的处理单元或个人计算机上运行的适当图像软件自动进行。多个特征静脉直径可以是静脉距离上的静脉的平均直径，或者是在静脉上的两点之间确定的静脉的宽度。
[0038]
本发明的上下文中的特征静脉/动脉直径应被理解为在成像平面中看到的静脉/动脉的宽度。即使使用了直径这个词，也不应该狭隘地解释为仅适用于圆形或椭圆形。在本发明的上下文中，直径被理解为成像平面中静脉/动脉的宽度，即使动脉和/或静脉呈现非圆形或椭圆形的截面。
[0039]
第一静脉位置可以是包括静脉的成像眼睛的视网膜上的任何位置。
[0040]
在本披露内容的上下文中，静脉塌陷应被理解为经历截面变平的静脉，例如从具有基本上圆形的截面变为具有基本上椭圆形的截面或以其他方式变平的截面。身体中的血管当然可以呈现与圆形截面不同的截面，本披露内容中对圆形截面和椭圆形截面的提及仅仅是为了易于理解，然而本披露内容并不仅限于这些截面，在本披露内容的上下文中，静脉塌陷是经历截面变平的任何静脉。
[0041]
静脉塌陷通常发生在成像平面中，因此在对塌陷的静脉进行成像时，通常沿椭圆形截面的半长轴成像。因此，当静脉经历塌陷时，由于椭圆形截面的偏心，特征静脉直径将经历增加。静脉塌陷是由iop超过icp引起的。
[0042]
可以以多种方式确定至少一个静脉在第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。确定静脉是否已经塌陷的简单方法可以是跟踪第一时间段内特征静脉直径的变化，例如跟踪特征静脉直径是否从收缩压增加到舒张压。确定静脉在第一时间段期间是否经历了静脉塌陷的其他方法将在本技术中稍后介绍。
[0043]
确定第一时间段期间的iop与icp之间的关系不需要作为明确的附加步骤来执行，而是可以被认为是作为确定静脉是否已经塌陷的结果而执行的隐含步骤。
[0044]
可替代地，iop与icp之间的关系可以作为该方法的一部分被明确地输出。该输出可以是与图像记录设备相关联的显示器上的消息。
[0045]
在实施例中，步骤d)进一步包括：
[0046]
d.1)在所述多个图像中识别与所述静脉相关联的至少一个动脉，
[0047]
d.2)在该第一时间段内记录的该多个图像中的第一多个图像中确定在第一动脉位置处识别的动脉的第一多个特征动脉直径，
[0048]
d.3)基于该第一多个特征动脉直径确定动脉直径行为，
[0049]
d.4)基于该第一多个特征静脉直径确定静脉直径行为，
[0050]
d.5)将该静脉直径行为与该动脉直径行为进行比较，以及
[0051]
d.6)基于该静脉直径行为与该动脉直径行为之间的比较，确定该至少一个静脉在
该第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。
[0052]
由于动脉壁的强度比静脉的高几倍，因此动脉不会像静脉那样经历塌陷。尽管如此，在不同的压力下仍然可以观察到动脉的截面大小的均匀变化。当动脉内的压力增加时，动脉截面的变化是均匀的扩张，而当动脉内的压力降低时，动脉截面的变化是均匀的收缩。动脉截面的均匀增加或减小给出了特征动脉直径的对应增加或减小。在静脉没有塌陷的情况下，静脉的总体行为将与动脉的总体行为相匹配，即静脉内压力的增加和降低将导致特征静脉直径的对应增加或减小。然而，当静脉经历塌陷时，静脉与动脉之间的行为不同。当icp降低并达到低于iop的值时，静脉塌陷。静脉的塌陷导致特征静脉直径的增加。特征静脉直径增加的原因是成像平面中的静脉塌陷，因此由静脉塌陷引起的椭圆形状的偏心导致特征静脉直径增加。因此，在静脉塌陷的情况下，静脉将表现出与动脉不同的行为，因为动脉将经历特征直径的减小，而静脉将经历特征直径的增加。因此，通过将静脉直径行为与动脉直径行为进行比较以查看这两者在第一时间段期间是表现出类似的行为还是不同的行为，可以确定静脉在第一时间段期间是否已经塌陷。
[0053]
在本披露内容的上下文中，动脉直径行为和静脉直径行为应被理解为给定时间段内特征动脉直径的行为和特征静脉直径的行为。该行为可以被理解为给定时间段内特征动脉直径和特征静脉直径的绝对或相对变化。
[0054]
与至少一个静脉相关联的至少一个动脉可以用与至少一个静脉相对应的方式识别和分析。
[0055]
在实施例中，眼睛的视网膜部分的多个图像也是眼睛的视盘的图像，其中，步骤d)进一步包括：
[0056]
d.7)在该第一时间段内记录的该多个图像中的第一多个图像中确定该视盘的位置，
[0057]
d.8)在该第一时间段内记录的该多个图像中的第一多个图像中确定在第二静脉位置处识别的静脉的第二多个特征静脉直径，其中，该第二静脉位置比该第一静脉位置离该视盘更远，
[0058]
d.9)基于该第一多个特征静脉直径确定第一静脉直径行为，
[0059]
d.10)基于该第二多个特征静脉直径确定第二静脉直径行为，
[0060]
d.11)将该第一静脉直径行为与该第二静脉直径行为进行比较，以及
[0061]
d.12)基于该第一静脉直径行为与该第二静脉直径行为之间的比较，确定该至少一个静脉在该第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。
[0062]
从观察中已经观察到，当静脉塌陷时，塌陷发生在静脉离开眼睛的视盘附近。靠近视盘的静脉塌陷导致塌陷上游的静脉内的压力增加。塌陷上游的压力增加防止了塌陷进一步向静脉上游传播，从而使得塌陷仅是静脉上的局部事件。因此，通过观察第一静脉位置处的特征静脉直径行为并且然后将其与第二静脉位置处的特征静脉直径行为进行比较，可以确定是否发生了静脉塌陷。因为如果两个位置之间的行为不同，则表明已经发生了静脉塌陷。
[0063]
可以用与静脉和/或动脉类似的方式识别视盘。视盘很容易辨别，因为它比眼底本身要亮得多。因为视盘比眼底的其余部分亮得多，所以在使用图像处理软件的自动化过程中识别视盘也是很容易的。可以基于血管来识别视盘或至少其代表性位置，这些血管全部
沿视盘中心处的视神经进入眼睛。可以通过图像处理软件的形状搜索找到视盘。可以通过图像相关性来找到视盘，其中，图像处理软件在图像中搜索与圆盘图像的最佳相关性。如同对静脉和/或动脉的识别一样，可以对每个图像使用几种不同的图像处理方法，并且使用组合结果。
[0064]
尽管仅提到了第一静脉位置和第二静脉位置，但是本披露内容不限于此，也可以使用第三静脉位置、第四静脉位置等。可替代地，可以在静脉的一部分上连续确定静脉的特征直径。
[0065]
在实施例中，第二静脉位置与视盘相距至少与该视盘的直径相对应的距离。
[0066]
在眼科学领域，很少使用绝对术语，因为人的解剖结构不同。因此，如视盘的直径等相对术语更常见。使第二静脉位置与视盘相距至少与该视盘的直径相对应的距离，这确保了第二静脉位置与该视盘相距足够远而不会发生塌陷，从而确保塌陷(如果存在的话)仅存在于第一静脉位置处。
[0067]
在实施例中，步骤d)进一步包括：
[0068]
d.13)基于该第一多个特征静脉直径确定在该第一时间段期间静脉直径的变化，
[0069]
d.14)将该静脉直径的变化与阈值进行比较，以及
[0070]
d.15)基于该静脉直径的变化与该阈值之间的比较，确定该至少一个静脉在该第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。
[0071]
本技术人已经观察到，由于静脉塌陷而发生的静脉直径的变化显著超过了在心动周期期间静脉经历由于压力变化而引起的均匀扩张和均匀收缩时所观察到的变化。因此，将第一时间段期间静脉直径的变化与阈值进行比较使得能够检测静脉是在第一时间段期间已经塌陷还是在第一时间段期间没有塌陷。
[0072]
当静脉经历均匀扩张和均匀收缩时，特征静脉直径的相对变化通常低于2％，而当静脉经历塌陷时，特征静脉直径的相对变化高于2％并且甚至可能达到5％-6％或更高。因此，特征静脉直径的相对变化的阈值可以被设置为2％、3％、4％、5％或6％。
[0073]
所确定的静脉直径的变化优选地被确定为第一时间段期间静脉直径的最大变化。
[0074]
在实施例中，该方法进一步包括，
[0075]
f)重复步骤a)至e)，其中，将该步骤a)重复第二时间段。
[0076]
将该方法的步骤重复第二时间段使得能够确定第二时间段的iop与icp之间的关系。具有两个不同时间段的iop与icp之间的关系使得能够确定iop与icp之间的发展，这进而可以指示icp是上升还是下降。
[0077]
第二时间段的长度可以基本上等于第一时间段，或者其长度可以不同于第一时间段。第一时间段和第二时间段可以是相隔相当长时间的时间段，例如一天、两天、三天、一周、两周、三周、一个月、两个月、三个月甚至更长时间、或上述时间之间的任何持续时间。使时间段相隔相当长的时间可以允许在延长的时间窗内对人进行监测。第一时间段和第二时间段可以是相隔较短时间的时间段，例如一分钟、两分钟、十五分钟、三十分钟、一小时、两小时、三小时、或上述时间之间的任何持续时间。使时间段彼此接近可以允许在紧急情况下对人进行监测，在紧急情况下，情况可能会迅速发展。
[0078]
该方法的步骤不限于仅重复第二时间段，而是可以进一步重复第三时间段、第四时间段、第五时间段或更多的时间段。
[0079]
在实施例中，该方法进一步包括，
[0080]
g)在所述多个图像中识别与所述静脉相关联的至少一个动脉，
[0081]
h)在该第一时间段内记录的该多个图像中的第一多个图像中确定在第一动脉位置处识别的动脉的第一多个特征动脉直径，
[0082]
i)基于该第一多个特征动脉直径和该第一多个特征静脉直径计算avr，以及
[0083]
j)将该avr同该第一时间段期间的iop与icp之间的关系进行比较。
[0084]
确定iop与icp之间的关系以及avr可以提供足够的信息来确定人是否具有升高的颅压。此外，由于avr同iop与icp之间的关系具有内在联系，因此可以根据所确定的关系来解释所确定的avr。还可以将所计算的avr与阈值进行比较。avr与阈值的比较可以允许对人的icp进行无创评估。可以部分地基于icp与iop之间的关系来设置阈值。本技术人的先前申请wo 2016/11637a1描述了avr和阈值可以如何用于评估icp。
[0085]
所计算的avr可以被计算为记录的时间段内的平均avr。所计算的avr可以被计算为记录的时间段内的中值avr。
[0086]
在实施例中，该方法进一步包括，
[0087]
k)重复步骤g)至i)，其中，将步骤g)至i)重复该第二时间段，
[0088]
l)确定该第一时间段与该第二时间段之间的avr的变化，以及
[0089]
m)将该avr的变化同该第一时间段期间的iop与icp之间的关系以及该第二时间段期间的iop与icp之间的关系进行比较。
[0090]
具有avr的变化和两个不同时间段的iop与icp之间的关系两者使得能够对时间段之间的icp的发展进行精确评估。
[0091]
在实施例中，该第一时间段和/或该第二时间段至少等于该人的一个心脏脉搏周期和/或该人的至少一个呼吸周期的持续时间。
[0092]
在人的一个心脏脉搏周期和/或人的至少一个呼吸周期的持续时间内进行记录使得能够在静脉内部的压力最大时和静脉内部的压力最小时记录静脉。因此，确保了如果静脉经历塌陷，则对其进行记录。
[0093]
人的心脏脉搏周期和/或人的至少一个呼吸周期可以由外部设备测量，如心电图机、脉搏血氧计或心率传感器。
[0094]
在实施例中，该方法进一步包括：
[0095]
基于该第一多个特征静脉直径来确定该人的至少一个心脏脉搏周期和/或该人的至少一个呼吸周期的持续时间。
[0096]
因此，不再需要用于确定呼吸周期和/或心脏脉搏周期的外部设备，因为可以根据记录的图像直接确定持续时间。该确定可以通过在记录的时间段内跟踪第一多个特征静脉直径的变化来进行。
[0097]
在本披露内容的第二方面，目的是提供一种用于对icp与iop之间的关系进行无创评估的系统，所述系统包括
[0098]
图像记录设备，该图像记录设备被配置为在第一时间段内记录人的眼睛的视网膜部分的多个图像，
[0099]
处理单元，该处理单元能够通信地连接到该图像记录设备并且被配置为：
[0100]
接收由该图像记录设备记录的该多个图像，
[0101]
在所述多个图像中识别至少一个静脉，
[0102]
在该第一时间段内记录的该多个图像中的第一多个图像中确定在第一静脉位置处识别的静脉的第一多个特征静脉直径，
[0103]
基于该第一多个特征静脉直径，确定该至少一个静脉在该第一时间段期间是否经历了静脉塌陷，以及
[0104]
确定该第一时间段期间的iop与icp之间的关系，其中，如果该至少一个静脉经历了静脉塌陷，则确定该iop超过该icp。
[0105]
在实施例中，该系统进一步包括用于确定人的心脏脉搏周期的装置，并且其中，所述处理单元进一步适于在确定在第一静脉位置处识别的静脉的第一多个特征静脉直径时考虑关于该心脏脉搏周期的时间信息。
[0106]
通过考虑关于心脏脉搏周期的时间信息，所确定的第一多个特征静脉直径可以与心脏脉搏周期相关，这可以有助于验证所确定的特征静脉直径的有效性，例如，如果在心脏收缩期间测量第一特征静脉直径并且在心脏舒张期与心脏收缩期之间的时间不久后测量第二特征静脉直径，则可以预期看到特征静脉直径的减小。
[0107]
用于确定心脏脉搏周期的装置可以是心电图机或心率传感器。
[0108]
在实施例中，该系统进一步包括用于确定患者的呼吸周期的装置，并且其中，所述处理单元进一步适于在确定第一时间段期间的iop与icp之间的关系时考虑关于呼吸周期和图像的记录的时间信息。
[0109]
通过考虑关于呼吸周期的时间信息，所确定的第一多个特征静脉直径可以与呼吸周期相关，这可以有助于验证所确定的特征静脉直径的有效性。
[0110]
用于确定呼吸周期的装置可以是血氧计或连接到压力传感器的鼻插管。
[0111]
关于各方面之一描述的特征也可以结合在其他方面中，并且该特征的优点适用于结合了该特征的所有方面。
附图说明
[0112]
出于例示的目的，下面将参考附图中展示的实施例更详细地描述本发明，在附图中：
[0113]
图1a和图1b描绘了在不同压力以及iop与icp之间的不同关系下眼睛内的动脉和静脉的截面。
[0114]
图2描绘了人体的简化压力块模型。
[0115]
图3描绘了根据本披露内容的系统的实施例。
[0116]
图4描绘了在icp与iop之间的两种不同关系下心动周期期间的静脉和相关动脉的截面。
[0117]
图5描绘了离开视盘的塌陷静脉以及静脉在第一静脉位置和第二静脉位置处的两个截面。
[0118]
图6描绘了示出随时间和icp变化的特征静脉直径的曲线图。
[0119]
图7a和图7b描绘了随icp变化的avr的测量结果的曲线图。
[0120]
图8描绘了根据本披露内容的第一方面的实施例的框图。
具体实施方式
[0121]
在以下详细描述中，将描述本发明的优选实施例。然而，应该理解，除非特别指出任何其他内容，否则不同实施例的特征在实施例之间是可互换的、并且可以以不同方式进行组合。还可以注意到，为了清楚起见，附图中展示的某些元件的尺寸可能与实际实施中的对应尺寸不同。
[0122]
首先参考图1a和图1b，其描绘了在不同压力以及iop与icp之间的不同关系下眼睛内的动脉2和静脉1的截面。图1a描绘了icp超过iop的情况。静脉1具有第一特征静脉直径dv1，而动脉2具有第一特征动脉直径da1。如图1a所描绘的，特征静脉直径dv1、dv2通常超过特征动脉直径da1、da2，因为尽管可能出现例外，但是静脉1的壁的强度较低。当血管压力增加时，动脉2和静脉1两者的截面都均匀增加，因此其特征直径也增加。在本发明的上下文中，血管压力应被理解为血管内部的压力。特征直径的增加导致动脉2具有第二特征动脉直径da2并且静脉1具有第二特征静脉直径dv2。此外，因为静脉1的强度通常低于动脉2的强度，所以静脉1的特征直径的增加更大。当血管压力降低时，动脉2和静脉1两者的截面都均匀减小，从而导致其特征直径减小。特征直径的减小导致动脉2返回到第一特征动脉直径da1并且静脉1返回到第一特征静脉直径dv1。图1b描绘了iop超过icp的情况。当iop超过icp时，动脉2的总体行为不发生改变。然而，静脉1的行为发生改变。当血管压力降低时，会导致静脉1塌陷。静脉1的塌陷导致静脉1接近椭圆形截面，其中，特征静脉直径是沿椭圆的半长轴测量的，从而导致静脉1具有第三特征静脉直径dv3。处于塌陷状态的静脉1的第三特征直径dv3超过第一特征直径dv1和第二特征直径dv2。通常，处于塌陷状态的静脉的特征直径超过处于非塌陷状态的静脉的特征直径。
[0123]
尽管示出了静脉1和动脉2在不同情况下的截面，但重要的是要理解动脉2和静脉1随时间连续发生的变化，从而为静脉1和动脉2两者产生多个不同的截面。
[0124]
参考图2，其描绘了人体的简化压力块模型。为了理解静脉1为什么会在眼睛中塌陷的本质，理解所涉及的不同压力及其相互作用是高度相关的。所描绘的压力块模型已经被简化为仅包括心脏5、颅骨4、眼睛3、动脉2和静脉1。静脉1和动脉2内的压力由心脏5通过循环系统泵送血液而产生。心脏5的泵送产生压力波，该压力波驱动血液通过循环系统并确保血管内的血液循环。心脏5在血管中产生的压力引起血管扩张和收缩，如图1a和图1b所描绘的。开始时，血液通过动脉2从心脏5泵送到颅骨4。人的颅骨4内的动脉2和静脉1经历外部压力，该外部压力将压力施加到颅骨4中的静脉1和动脉2上。颅骨4中的外部压力被称为icp。血液从颅骨4经由动脉2行进到眼睛3。眼睛3内的动脉2和静脉1也经历外部压力。眼睛4中的外部压力被称为iop。icp和iop很少相等，并且在大多数情况下互不相同。当血液从眼睛3循环回来时，其是经由静脉1进行的。静脉1从眼睛3行进并回到颅骨4中，然后回到心脏5。重要的是要理解血管不是刚性管，而是会扩张和收缩，尤其是静脉1会经历尺寸变化，因为静脉的强度低于动脉2的强度。因此，将血管(特别是静脉1)视为能够变形的柔性管会更准确。因此，当压迫在静脉1上的外部压力iop或icp超过静脉1内的压力时，静脉1塌陷。此外，为了使血液从眼睛3通过静脉1流入到颅骨4中，静脉1内的压力必须超过icp，否则就不会有血液流入到颅骨4中。通过心脏5的泵送产生的压力确保静脉1内的血压超过icp，并确保血液从眼睛3流入到颅骨4中。心脏5产生的压力可以用心动周期来描述。心脏产生的压力可以被视为压力波，该压力波可以大致分为血压高的心脏收缩期和血压低的心脏舒张期。
在icp超过iop的情况下，静脉1不会塌陷，因为静脉1内的血压将超过iop，否则将不会有正常的血流。然而，在iop超过icp的情况下，静脉1内的血压可能下降到iop以下从而导致静脉1塌陷，因为外部压力(即iop)向下压迫在静脉1上。然而，在一些情况下，iop可以超过icp而不发生静脉塌陷，因为iop需要超过静脉内的压力才能发生静脉塌陷。因此，如果静脉内的压力超过iop，则iop可以超过icp而不会发生静脉塌陷。因此，只有当静脉塌陷时，才能确保iop超过icp。静脉1的塌陷通常发生在血压低的心脏舒张期间。其中静脉1在心脏收缩期间从其塌陷中恢复。当然，iop相对于icp越高，静脉1在心动周期期间处于塌陷状态的时间就越长，因为在压力波期间血压将更快地降至iop以下。
[0125]
参考图3，其描绘了根据本披露内容的系统6的实施例。系统6包括连接到处理单元63的图像记录设备61。图像记录设备61可以是配备有被配置用于眼科测量的附加装置的智能手机，或者是专门被配置用于眼科测量的相机。图像记录设备61与处理设备63之间的连接62可以是有线连接或无线连接。在一些实施例中，图像记录设备61和处理设备也可以包括在同一设备中，例如智能手机或其他专用设备。处理设备63可以进一步包括用于显示由处理单元63确定的结果的显示器65。显示器65可以经由有线或无线连接64连接到处理单元63。图像记录设备61被配置用于记录眼睛3的视网膜部分的图像。通过眼睛3的晶状体32记录图像。记录的图像意味着对眼睛3的视网膜部分上的静脉1和动脉2进行成像。在一些实施例中，记录的图像还可以包括眼睛3的视盘31的图像。根据记录的图像确定的静脉和/或动脉的特征直径是延伸穿过眼睛3的视网膜部分的静脉1和/或动脉2的直径。因此，当静脉1塌陷时，其相对于眼睛3的视网膜部分塌陷，因此导致延伸穿过眼睛3的视网膜部分的静脉1的直径增加，从而导致特征静脉直径增加。
[0126]
参考图4，其描绘了在icp与iop之间的两种不同关系下心动周期期间的静脉1和相关动脉2的截面。在图4中，曲线图7被描绘成沿第一轴显示时间并且沿第二轴显示静脉1内的压力。曲线图7描绘了心动周期期间静脉1内的压力。曲线图7上所示的静脉1内的压力基本上遵循与心动周期期间的动脉压力相同的趋势，静脉1内的其他压力行为也是可能的。在心动周期期间，静脉1内的压力发生显著变化，静脉1内的最大压力出现在收缩压71处。在收缩压71下，动脉2和静脉内的压力处于最大值。在icp超过iop的情况下，静脉1和动脉2两者在收缩压71处具有其最大特征直径。随着血压降低，动脉2和静脉1两者的特征直径降低，直到在舒张压72处达到其最小特征直径。因此，当icp超过iop时，动脉2和静脉1两者均表现出匹配行为。在iop超过icp的情况下，动脉2的行为不发生改变。然而，静脉1的行为发生改变。随着血压向舒张压72下降，由于静脉1内的血压被iop超过，因此静脉1塌陷。静脉1的塌陷导致舒张压72处的特征直径增加，这与针对动脉2所观察到的相反，该动脉在舒张压72处的特征直径减小。因此，动脉2和静脉1表现出不同的行为。由静脉1的塌陷产生的静脉1的特征直径通常甚至超过收缩压71处的静脉1的特征直径。因此，通过观察、确定和比较静脉1和动脉2两者的直径行为，并且随后将这些行为相互比较，可以确定静脉1是否经历了塌陷，因为如果动脉2与静脉1之间的行为不同，则表明静脉1已经经历塌陷。
[0127]
参考图5，其描绘了离开视盘31的塌陷静脉1以及静脉1在第一静脉位置11和第二静脉位置12处的两个截面。当静脉1塌陷时，已经观察到它在视盘31附近塌陷。靠近视盘31的静脉1的塌陷导致塌陷上游的压力增加，这阻碍了塌陷传播到静脉1的其余部分。在图5中，静脉在靠近视盘31的第一静脉位置11处塌陷，该塌陷导致静脉1在第一静脉位置11处具
有椭圆形截面a-a。远离视盘31，在第二静脉位置12处，由于塌陷引起的压力增加，因此没有塌陷发生。因为在第二静脉位置12处没有发生塌陷，所以从截面b-b看，静脉1在第二静脉位置处的截面是圆形的。因为截面b-b保持圆形截面，所以截面b-b的特征直径将根据血管压力发展，即每当血管压力降低时，特征直径就会减小，并且每当血管压力增加时，特征直径就会增加。然而，在截面a-a处，血管压力的降低可能导致塌陷，从而导致特征直径的增加。因此，通过观察、确定和比较静脉1在第一静脉位置11和第二静脉位置12处的行为，可以确定静脉1是否经历了塌陷，因为如果第一静脉位置11与第二静脉位置12之间的行为不同，则表明静脉1已经经历塌陷。
[0128]
参考图6，其描绘了示出随时间和icp变化的特征静脉直径的测量结果的曲线图。测量结果表明，在低icp下，特征静脉直径随时间发生较大变化。该较大变化是由静脉塌陷引起的。静脉塌陷导致特征静脉直径发生较大变化，这与曲线图上看到的较大波动相对应。随着icp增加，特征静脉直径的变化变得不明显，这是因为icp开始超过iop，从而导致静脉没有塌陷。然而，由于静脉内血压的变化，仍然存在较小波动。本技术人已经测量到特征静脉直径的较大变化对应于2％-3％以上的特征静脉直径的相对变化，而不太明显的变化对应于2％-3％或以下的特征静脉直径的相对变化。
[0129]
参考图7a和图7b，其描绘了示出随icp变化的avr的测量结果的曲线图8。在图7a中，示出了对人的avr的两次示例性测量81、82。对于这两次测量81、82，icp低于iop。将第一测量81执行第一时间段，并且将第二测量82在第一时间段之后执行第二时间段。这两次测量81、82是通过以下执行的：记录多个图像并识别一个静脉和与所述静脉相关联的至少一个动脉，然后确定在第一动脉位置处识别的动脉的第一多个特征动脉直径，并且确定在第一静脉位置处识别的静脉的第一多个特征静脉直径。基于所确定的静脉和动脉的特征直径，avr被计算为所确定的动脉和静脉的特征直径之间的比率。avr可以被计算为记录的时间段内的中值或平均avr。avr通常是介于一与零之间的值，因为静脉通常表现出比动脉更大的特征直径。在icp超过iop的情况下，avr的增加表明人的icp降低。如果icp超过iop，则avr的增加与人的icp的降低相对应的原因是静脉在压力下的变形程度比动脉更大。因此，当icp下降时，静脉的变形程度更小，从而更类似于动脉并导致avr接近一。然而，当iop超过icp时，观察到相反的情况，如在第一测量81与第二测量82之间观察到的，其中，avr的增加对应于icp的增加。在iop超过icp的情况下，avr的增加表明icp的增加。观察到这种行为是因为静脉塌陷。静脉的塌陷引起特征直径的较大变化，从而在静脉与动脉之间产生较大差异。因此，即使icp增加，在第一测量81与第二测量之间avr也增加的原因是，在心动周期期间静脉处于塌陷状态的时间随着icp增加而减少。因此，随着icp开始向iop增加，静脉开始越来越类似于动脉。因此，如果人处于iop超过icp的情况下，则在没有意识到iop与icp之间的关系的情况下可能形成icp发展的错误印象。
[0130]
在图7b中，示出了对人的avr的另外两次示例性测量83、84。将第三测量83执行第三时间段，并且将第四测量84在第三时间段之后执行第四时间段。这两次测量83、84都以关于图7a的测量81、82所描述的类似方式进行。然而，对于这两次测量，icp超过iop。icp超过iop的结果是静脉不会塌陷。因此，avr随着icp的增加而降低，因为随着icp的增加，静脉相对于动脉的变形程度会越来越大。因此，根据图7a和图7b，强调了知道icp与iop之间的关系的重要性，因为需要知道iop与icp之间的关系以便正确地确定avr的发展如何与icp的发展
相关。
[0131]
参考图8，其描绘了根据本披露内容的第一方面的实施例的框图100。在第一步骤10中，准备好患者。患者的准备可以是自愿的，而不是必须执行的步骤。在准备过程中，为了记录患者的眼睛的眼底的高质量图像，可能期望扩大患者的眼睛的瞳孔。在医院环境中，可能需要时间和人员通过例如在患者的眼睛中滴入颠茄来化学扩大瞳孔。例如，如果已知患者患有特定疾病，该患者比如是脑积水患者、神经外科疾病患者、肝病患者、肾病患者或正在观察脑震荡的患者，则可能就是这种情况。另一方面，如果患者是事故的受害者并且可利用的时间很少，但是救护人员或护理人员怀疑有头部创伤，如正在发展的血肿，则可能只有时间将患者置于黑暗的环境中，并且例如要求患者借助于记录图像的人的肩膀看向黑暗中。患者的准备还可以包括在开始记录之前让患者在记录位置静坐/躺下一段时间，这可以使得患者的血流在开始记录之前正常化。时间量可以变化，但优选地为5-300秒。
[0132]
在第二步骤11中，在第一时间段内记录人的眼睛的视网膜部分的多个图像。通过使用图像记录设备来进行图像的记录。记录的图像应该优选地是眼睛的眼底的图像，其中视盘在图像的中间，动脉和静脉分别沿视神经进入和离开眼睛并且跨眼底从视神经向所有方向分支。原则上，记录的图像可以使用任何合适的设备来记录。这一设备可以是用于此特定目的的专用设备。其也可以是具有合适光学元件的数码相机，该数码相机优选地与如个人计算机pc等数据处理设备结合，该数据处理设备尤其用于根据该方法来处理图像数据，并且可能至少暂时为记录的图像提供存储容量。然而，特别地，图像记录设备可以是装配有合适的镜头适配器的智能手机的内置相机。因此，该智能手机既可以用于图像的记录，也可以用于根据该方法的后续图像数据处理，并且还可以为记录的图像提供存储容量。用于记录眼睛图像的合适的透镜适配器是商购可得的，如来自伟伦公司(welch allyn,inc.，美国纽约州斯卡尼阿特勒斯瀑布4341号国道，邮编13153)的iexaminer
tm
。通常，特别是在使用智能手机作为图像记录设备时，应该注意，图像记录设备应该以未压缩格式记录图像，如位图(.bmp)、标记图像文件(.tiff)、无损设置的jpeg2000(.jp2、.jpf、.jpx)。压缩会使图像模糊，因此对根据本披露内容的方法的后续图像数据处理产生不利影响，并且因此是不期望的。
[0133]
在第三步骤12中，在记录的多个图像中识别至少一个静脉。该方法当然不限于一个静脉，也可以以与至少一个静脉相同的方式识别和分析多个静脉。该至少一个静脉可以由分析多个记录图像的人员手动识别。可替代地或组合地，对至少一个静脉的识别可以由处理单元使用适当的图像分析软件来执行。
[0134]
在第四步骤13中，在第一时间段内记录的多个图像中的第一多个图像中，确定在第一静脉位置处识别的静脉的第一多个特征静脉直径。
[0135]
在第五步骤14中，基于该第一多个特征静脉直径，确定该至少一个静脉在该第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。可以以多种方式确定至少一个静脉在第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。在框图中，呈现了确定静脉在第一时间段内是否已经塌陷的三种不同方法141-146、147-1412、1413-1415。不同的方法可以彼此并行执行，可以选择并行执行这些方法的组合，也可以仅使用所呈现的方法中的单个方法。
[0136]
在第一方法141-146中，识别141与所述静脉相关联的至少一个动脉。动脉可以用与静脉相对应的方式来识别。在第一时间段内记录的多个图像中的第一多个图像中确定
142在第一动脉位置处识别的动脉的第一多个特征动脉直径。基于第一多个特征动脉直径确定143动脉直径行为。基于第一多个特征静脉直径确定144静脉直径行为。将静脉直径行为与动脉直径行为进行比较145。基于静脉直径行为与动脉直径行为之间的比较，确定146至少一个静脉在第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。第一方法141-146背后的工作关于图4更详细地呈现。
[0137]
在第二方法147-1412中，在第一多个图像中确定147视盘的位置。在第一时间段内记录的多个图像中的第一多个图像中确定148在第二静脉位置处识别的静脉的第二多个特征静脉直径。基于第一多个特征静脉直径确定149第一静脉直径行为。基于第二多个特征静脉直径确定1410第二静脉直径行为。将第一静脉直径行为与第二静脉直径行为进行比较1411。基于第一静脉直径行为与第二静脉直径行为之间的比较，确定1412至少一个静脉在第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。第二方法147-1412背后的工作关于图5更详细地呈现。
[0138]
在第三方法1413-1415中，基于第一多个特征静脉直径确定1413第一时间段期间的静脉直径的变化。将静脉直径的变化与阈值进行比较1414。基于静脉直径的变化与阈值之间的比较，确定1415至少一个静脉在第一时间段期间是否经历了静脉塌陷。第三方法1413-1415背后的工作关于图5更详细地呈现。
[0139]
因此，在第五步骤14中做出的确定依赖于第一方法141-146、第二方法147-1412、第三方法1413-1415或这些方法的任何组合，例如，如果无法在记录的图像中识别动脉，则第二方法147-1412和/或第三方法1413-1415仍然可以用于确定至少一个静脉是否经历了静脉塌陷。可替代地，如果识别出了动脉但是图像质量仅足以测量第一静脉位置处的特征静脉直径，则可以使用第一方法141-146和/或第三方法。能够依赖于多种方法使得能够验证结果并降低对记录的图像的要求。
[0140]
在第六步骤15中，确定第一时间段期间的iop与icp之间的关系。进行确定的依据是在第一时间段期间至少一个静脉是否已经塌陷，其中，如果该至少一个静脉已经经历静脉塌陷，则确定iop超过icp。
[0141]
在非强制性的第七步骤16中，可以将先前的步骤10-15重复第二时间段，从而允许在更长的持续时间内监测患者。
[0142]
在确定第一时间段期间的iop与icp之间的关系的同时，确定患者的avr。
[0143]
在第八步骤17中，在所述多个图像中识别与所述静脉相关联的至少一个动脉。如果应用第一方法141-146，则在一些情况下可以跳过该步骤，因为第一方法涉及识别141与至少一个静脉相关联的至少一个动脉。
[0144]
在第九步骤18中，在第一时间段内记录的多个图像中的第一多个图像中确定在第一动脉位置处识别的动脉的第一多个特征动脉直径。类似于第八步骤17，如果应用第一方法141-146，则也可以跳过第九步骤19，因为第一方法涉及确定142在第一动脉位置处识别的动脉的第一多个特征动脉直径。
[0145]
在第十步骤19中，基于第一多个特征动脉直径和第一多个特征静脉直径计算avr。所计算的avr可以基于所确定的特征直径被计算为平均值或中值。
[0146]
在第十一步骤20中，将所计算的avr与在第六步骤15中确定的iop与icp之间的关系进行比较。
[0147]
在第十二步骤21中，第八步骤17、第九步骤18和第十步骤19可以被重复第二时间段，以便确定第二时间段的avr。
[0148]
在第十三步骤22中，确定第一时间段与第二时间段之间的avr的变化。
[0149]
在第十四步骤23中，将avr的变化同第一时间段期间的iop与icp之间的关系以及第二时间段期间的iop与icp之间的关系进行比较。
[0150]
现在已经描述了本披露内容的具体实施例。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，若干替代方案是可能的。这种和其他明显的修改必须被认为是在如所附权利要求限定的本披露内容的范围内。