一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，包括眼表綜合分析儀的硬件模塊、圖像處理模塊及專家系統(tǒng)模塊。眼表綜合分析儀硬件模塊由控制器、結(jié)構(gòu)光照明模塊及成像模塊組成。圖像處理模塊包括淚河高度測量模塊、眼紅檢測模塊、淚膜穩(wěn)定性檢測模塊、瞼板腺形態(tài)檢測模塊及角膜地形圖分析模塊。專家系統(tǒng)將圖像處理獲取的信息作為輸入，對人體眼表常見疾病做出客觀、準(zhǔn)確的判斷，并提供治療措施。
【專利說明】一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人體眼表疾病的診斷，尤其涉及一種人體眼表疾病的分析診斷儀器。

【背景技術(shù)】
[0002]人體眼表疾病指損害角結(jié)膜眼表正常結(jié)構(gòu)與功能的疾病。常見的眼表疾病包括圓錐角膜、干眼癥、瞼板腺功能障礙等。圓錐角膜是以角膜擴(kuò)張、中央變薄向前突出，呈圓錐形為特征的一種眼病。它常造成高度不規(guī)則近視散光，晚期會出現(xiàn)急性角膜水腫，形成瘢痕，視力顯著下降。檢查方法包括角膜地形圖檢查、？匕七如盤、角膜曲率計等。干眼癥是指任何原因造成的淚液質(zhì)或量異常或動力學(xué)異常，導(dǎo)致淚膜穩(wěn)定性下降，并伴有眼部不適和(或)眼表組織病變特征的多種疾病的總稱，又稱角結(jié)膜干燥癥。檢查方法包括裂隙燈檢查、淚液分泌試驗、淚膜破裂時間試驗、眼表活體染色試驗、淚液滲透壓測定試驗、乳鐵蛋白含量測定試驗、結(jié)膜印跡細(xì)胞學(xué)檢查、角膜地形圖檢查及血清學(xué)檢查等。瞼板腺功能障礙是一種慢性、彌漫性的瞼板腺異常，通常以終末導(dǎo)管的堵塞、瞼板腺分泌物質(zhì)或量的改變?yōu)樘卣?，主要診斷標(biāo)準(zhǔn)是癥狀、瞼緣部形態(tài)的變化、瞼板腺脂質(zhì)性狀及排出難易度的改變、瞼板腺缺失等變化。
[0003]目前，對人體眼表常見疾病的診斷，大多數(shù)情況下都是通過一系列分立的診斷試驗得到與眼表疾病相關(guān)的多個參數(shù)，然后進(jìn)行綜合分析后實現(xiàn)診斷，如角膜地形圖儀、裂隙燈顯微鏡、淚膜破裂時間檢測等。其中，美國眼科設(shè)備制造商16211*3(31611(36生產(chǎn)的111)1^16界眼表非接觸干涉儀可定量分析淚膜中脂質(zhì)層形態(tài)，161)3011118115?^1皿1:01'用來在裂隙燈下檢查瞼板腺的阻塞情況。針對人體眼表常見疾病進(jìn)行綜合診斷的儀器較少，而且檢測結(jié)果也需要專家醫(yī)師進(jìn)行主觀的綜合評價診斷，不同醫(yī)師的診斷結(jié)果可能不同，同時會消耗大量時間和人力。德國0⑶⑶3制造的眼表綜合分析儀，可實現(xiàn)角膜地形圖、眼紅、淚河高度、瞼板腺、淚膜破裂時間等項目的檢測，但還難以滿足臨床診斷的需要，如瞼板腺腺體提取及缺失率的計算，淚膜厚度的檢測，以及淚河高度的自動提取等。同時，該系統(tǒng)沒有針對各個項目的檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析及評價，給出眼表疾病診斷及防治措施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有各種眼表診斷儀器及技術(shù)的不足，提出基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀。
[0005]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，包括硬件模塊、圖像處理模塊及專家系統(tǒng)模塊；所述硬件模塊由控制器、結(jié)構(gòu)光照明模塊及成像模塊組成；所述圖像處理模塊獲取所述成像模塊的成像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理；
[0006]專家系統(tǒng)包括知識庫和推理機(jī)；所述推理機(jī)根據(jù)知識庫中的知識和圖像處理模塊所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對推理，輸出眼表疾病的診斷結(jié)果和治療方案。
[0007]在一較佳實施例中:所述結(jié)構(gòu)光照明模塊的結(jié)構(gòu)光可采用錐形912101(10盤或球面^1801(10盤盤面型可采用環(huán)形、點式徑向環(huán)形、蛛網(wǎng)圖樣或圓祀圖樣。
[0008]在一較佳實施例中:所述圖像處理模塊包括淚河高度測量模塊、眼紅檢測模塊、淚膜穩(wěn)定性檢測模塊、瞼板腺形態(tài)檢測模塊。
[0009]在一較佳實施例中:知識庫分為圓錐角膜診斷模塊、干眼癥診斷模塊、瞼板腺功能障礙診斷模塊、角膜接觸鏡適配模塊及屈光手術(shù)模塊。
[0010]在一較佳實施例中:所述專家系統(tǒng)采用具有5個子網(wǎng)的8？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；分為圓錐角膜子網(wǎng)、干眼癥子網(wǎng)、瞼板腺功能障礙子網(wǎng)、角膜接觸鏡適配子網(wǎng)及屈光手術(shù)子網(wǎng)。
[0011]在一較佳實施例中:所述專家系統(tǒng)還包括人機(jī)交互模塊、知識獲取模塊、解釋器和綜合數(shù)據(jù)庫。
[0012]在一較佳實施例中:所述知識獲取模塊將眼表疾病診斷專家經(jīng)過大量實踐和科學(xué)分析論證的結(jié)果進(jìn)行規(guī)則化，形成知識規(guī)則存入知識庫中。
[0013]在一較佳實施例中:所述淚河高度測量模塊可根據(jù)采集的圖像，自動識別并測量淚河高度。
[0014]在一較佳實施例中:眼紅檢測模塊可計算結(jié)膜充血及睫狀充血的面積及比例，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行分級。
[0015]在一較佳實施例中:所述淚膜穩(wěn)定性檢測模塊可檢測淚膜厚度、首次淚膜破裂時間及位置、追蹤淚膜破裂的變化趨勢，獲得淚膜平均破裂時間，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分級。
[0016]在一較佳實施例中:所述瞼板腺結(jié)構(gòu)形態(tài)檢測模塊用來計算腺體數(shù)量、腺體缺失率，觀察瞼緣的形態(tài)特征，瞼板腺的分泌物性質(zhì)和分泌能力。
[0017]在一較佳實施例中:所述圖像處理模塊還包括角膜地形圖分析模塊，提供角膜數(shù)據(jù)和狀態(tài)，評估圓錐角膜，并提供國際通用的分級標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0019]本發(fā)明通過檢測淚河高度、眼紅、淚膜厚度及破裂時間、瞼板腺結(jié)構(gòu)形態(tài)參數(shù)及角膜地形圖，獲取與常見眼表疾病密切相關(guān)的參數(shù)，再通過專家系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，為常見眼表疾病的診斷提供客觀的診斷依據(jù)與治療措施?；趯＜蚁到y(tǒng)的眼表綜合分析儀能實現(xiàn)全面、非侵入式的眼表診斷，診斷速度快、診斷結(jié)果客觀性與重復(fù)性好，能實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、低成本檢測，可廣泛應(yīng)用于眼表干眼癥、瞼板腺功能障礙診斷、角膜接觸鏡適配以及準(zhǔn)分子屈光手術(shù)等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例中基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀的原理示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例中的8？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)工作流程示意圖。

【具體實施方式】
[0022]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明涉及一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，包括眼表綜合分析儀的硬件模塊、圖像處理模塊及專家系統(tǒng)模塊。眼表綜合分析儀硬件模塊由控制器、結(jié)構(gòu)光照明模塊及成像模塊組成。圖像處理模塊包括淚河高度測量模塊、眼紅檢測模塊、淚膜穩(wěn)定性檢測模塊、瞼板腺形態(tài)檢測模塊及角膜地形圖分析模塊。專家系統(tǒng)將圖像處理獲取的信息作為輸入，對人體眼表常見疾病做出客觀、準(zhǔn)確的判斷，并提供治療措施。
[0024]以專家系統(tǒng)采用8？人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例，如圖2所示，專家系統(tǒng)可分為人機(jī)交互界面、知識獲取模塊、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理機(jī)等幾大模塊。各模塊之間既相互獨立，可以單獨編程，又能相互調(diào)用，協(xié)調(diào)工作。知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫及推理機(jī)是專家系統(tǒng)的核心。知識庫采用模塊化思想，是推理機(jī)完成推理和問題求解的基礎(chǔ)。知識庫分為圓錐角膜診斷模塊、干眼癥診斷模塊、瞼板腺功能障礙診斷模塊、角膜接觸鏡適配模塊及屈光手術(shù)模塊。綜合數(shù)據(jù)庫存儲用戶提供的初始事實、推理時的中間結(jié)論及最終診斷結(jié)果及治療方案等數(shù)據(jù)。推理機(jī)根據(jù)知識庫中的知識和用戶提供的事實進(jìn)行推理，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前向計算，在輸出端獲得輸出矢量，輸出眼表疾病的診斷結(jié)果和治療方案，最后經(jīng)專家系統(tǒng)的解釋器提供給用戶。
[0025]專家系統(tǒng)運行過程如下:首先，專家系統(tǒng)進(jìn)行知識庫規(guī)則的初始化。知識獲取模塊將眼表疾病診斷專家經(jīng)過大量實踐和科學(xué)分析論證的結(jié)果進(jìn)行規(guī)則化，形成知識規(guī)則存入知識庫中，同時對所輸入的知識規(guī)則進(jìn)行樣本化處理，形成8？人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需的學(xué)習(xí)樣本。8？人工網(wǎng)絡(luò)設(shè)計成一個5個子網(wǎng)的系統(tǒng)，分別與知識庫分類模塊相對應(yīng)，分為圓錐角膜子網(wǎng)、干眼癥子網(wǎng)、瞼板腺功能障礙子網(wǎng)、角膜接觸鏡(亦稱為隱形眼鏡)適配子網(wǎng)及屈光手術(shù)子網(wǎng)。根據(jù)每個子網(wǎng)的輸入輸出不同，就會有不同的網(wǎng)絡(luò)模型，多個子網(wǎng)可以并行工作。每個子網(wǎng)采取三層8？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由輸入層、隱含層、輸出層組成，輸入層矢量X:以”^，…X」反映某一眼表疾病的臨床表現(xiàn)及其可靠性，輸出層矢量V = ((^，(^，…。反映該疾病的類型、分級、程度及其可靠性。學(xué)習(xí)過程采用了基于數(shù)值優(yōu)化的算法，將樣本輸入8？人工神經(jīng)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，繼而完成神經(jīng)系統(tǒng)知識庫的組建。至此專家系統(tǒng)初始化完畢。其次，眼表綜合分析儀獲取用戶眼部的圖像，繼而獲取圖像處理的各個模塊的信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，變成推理機(jī)可以快速處理的數(shù)據(jù)。專家系統(tǒng)采用正向推理，推理機(jī)能夠根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信息自動判斷選擇出適當(dāng)?shù)淖泳W(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而得到相應(yīng)的診斷結(jié)果及給出治療方案，經(jīng)解釋器提供給用戶。
[0026]以瞼板腺功能障礙診斷模塊為例，將瞼板腺功能障礙診斷的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，共得出4種分級和18種臨床表現(xiàn)癥狀。通過知識獲取模塊，得到專家知識規(guī)則化表，作為知識庫的知識規(guī)則和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本，形成整個專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)即組成為系統(tǒng)的知識庫。
[0027]推理單元，采用正向推理策略，從己知的事實出發(fā)向結(jié)論方向進(jìn)行推導(dǎo)，直到推出正確的結(jié)論。這種事實驅(qū)動方式的過程是:系統(tǒng)根據(jù)用戶提供的信息，如疾病的臨床表現(xiàn)，圖像處理模塊獲取的數(shù)據(jù)等與規(guī)則庫中的前提條件進(jìn)行匹配，若匹配成功，則將該知識部分的結(jié)論作為中間結(jié)果，利用這個中間結(jié)果繼續(xù)與知識庫中的規(guī)則進(jìn)行匹配，直至得出最后結(jié)論。若知識庫中沒有相匹配的專家知識規(guī)則，則啟動8？人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對輸入用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對輸入進(jìn)行分析和推理后得出的結(jié)果返回給推理機(jī)，推理機(jī)將診斷結(jié)果返回給用戶同時將防治措施也一并給出。另外，推理機(jī)也會將推理結(jié)果和輸入組成的新知識規(guī)則輸入到知識庫中，豐富知識庫里的知識規(guī)則。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:包括硬件模塊、圖像處理模塊及專家系統(tǒng)模塊；所述硬件模塊由包括控制器、結(jié)構(gòu)光照明模塊及成像模塊組成；所述圖像處理模塊獲取所述成像模塊的成像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理； 專家系統(tǒng)包括知識庫和推理機(jī)；所述推理機(jī)根據(jù)知識庫中的知識和圖像處理模塊所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對推理，輸出眼表疾病的診斷結(jié)果和治療方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)光照明模塊的結(jié)構(gòu)光可采用錐形盤或球面盤盤面型可采用環(huán)形、點式徑向環(huán)形、蛛網(wǎng)圖樣或圓靶圖樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述圖像處理模塊包括淚河高度測量模塊、眼紅檢測模塊、淚膜穩(wěn)定性檢測模塊、瞼板腺形態(tài)檢測模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:知識庫分為圓錐角膜診斷模塊、干眼癥診斷模塊、瞼板腺功能障礙診斷模塊、角膜接觸鏡適配模塊及屈光手術(shù)模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述專家系統(tǒng)采用具有5個子網(wǎng)的8？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；分為圓錐角膜子網(wǎng)、干眼癥子網(wǎng)、瞼板腺功能障礙子網(wǎng)、角膜接觸鏡適配子網(wǎng)及屈光手術(shù)子網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述專家系統(tǒng)還包括人機(jī)交互模塊、知識獲取模塊、解釋器和綜合數(shù)據(jù)庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述知識獲取模塊將眼表疾病診斷專家經(jīng)過大量實踐和科學(xué)分析論證的結(jié)果進(jìn)行規(guī)則化，形成知識規(guī)則存入知識庫中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述淚河高度測量模塊可根據(jù)采集的圖像，自動識別并測量淚河高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:眼紅檢測模塊可計算結(jié)膜充血及睫狀充血的面積及比例，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行分級。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述淚膜穩(wěn)定性檢測模塊可檢測淚膜厚度、首次淚膜破裂時間及位置、追蹤淚膜破裂的變化趨勢，獲得淚膜平均破裂時間，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分級。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述瞼板腺結(jié)構(gòu)形態(tài)檢測模塊用來計算腺體數(shù)量、腺體缺失率，觀察瞼緣的形態(tài)特征，瞼板腺的分泌物性質(zhì)和分泌能力。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于專家系統(tǒng)的眼表綜合分析儀，其特征在于:所述圖像處理模塊還包括角膜地形圖分析模塊，提供角膜數(shù)據(jù)和狀態(tài)，評估圓錐角膜，并提供國際通用的分級標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號】A61B3/107GK104398234SQ201410800274
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】顏黃蘋, 劉祖國, 陳延平, 左應(yīng)波, 王曉玲 申請人:廈門大學(xué)