视频眼震电图仪及视频眼震电图的自动生成方法

摘要

本发明提供一种在明视野或者暗视野条件下都能够直接采集眼震运动影像并能够对眼震进行实时观查，以便实时记录并分析眼震在水平、垂直和旋转方向生理参数的视频眼震电图仪，包括红外视频眼震图像采集装置，眼球运动跟踪系统，计算机分析处理系统和眼震监视器，所述红外视频眼震图像采集装置以视频信号连接于所述眼球运动跟踪系统，所述眼球运动跟踪系统电连接于所述计算机分析处理系统，所述计算机分析处理系统以视频信号连接于所述眼震监视器。本发明还提供一种通过实时记录并分析眼震在水平、垂直和旋转方向生理参数，从而能够有效缩短临床检测时间的视频眼震电图的自动生成方法。

说明书

技术领域

本发明涉及耳神经科及前庭功能检查医用设备领域，特别是一种视频眼震电图仪及视频眼震电图的自动生成方法。

背景技术

眼震电图(Electronystagmograph，ENG)是目前临床上检测眼震的一种常规项目，广泛应用于耳鼻咽喉科、神经内科和眼科。眼震电图和其他生物电(心电图、脑电图、肌电图等)的记录一样，是临床疾病诊断和疗效评估的重要手段。医生通过眼震电图的检查分析，可以比较准确地判断人体前庭(Vestibular)平衡功能系统和眼动系统的功能状态及病理过程，也可以辅助定位诊断。

现有技术中，眼震电图的记录是通过表皮电极引导微弱的角膜、视网膜电位差以间接地观测眼球运动位移参数，其固有的缺陷之一是信噪比相近，有效信号被同样频率范围的肌电信号掩盖，因此采集眼震电图需要复杂和高精度的信号放大和调节电路，且临床使用效果也不理想；其二，由于皮肤电极的极化电位影响，眼震波基线漂移，使有效信号难以辨认；其三，角膜、视网膜电位差受众多内外因素的影响，如觉醒状态、网膜供血和室内明暗等，使得眼震波定标异常复杂、困难，其采集的信号可靠性亦受影响；其四，眼震电图不能观测眼震旋转成分这一重要的临床指标；其五，眼震电图记录在暗室条件下不能提供医生实时观查眼震的机会。总之，现有的眼震电图记录方法操作复杂、费时费力且有效性不够。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供一种在明视野或者暗视野条件下都能够直接采集眼震运动影像并能够对眼震进行实时观查，以便实时记录并分析眼震在水平、垂直和旋转方向生理参数的视频眼震电图仪。

本发明还提供一种通过实时记录并分析眼震在水平、垂直和旋转方向生理参数，从而能够有效缩短临床检测时间的视频眼震电图的自动生成方法。

本发明的技术方案如下：

视频眼震电图仪，包括红外视频眼震图像采集装置，眼球运动跟踪系统，计算机分析处理系统和眼震监视器，所述红外视频眼震图像采集装置以视频信号连接于所述眼球运动跟踪系统，所述眼球运动跟踪系统电连接于所述计算机分析处理系统，所述计算机分析处理系统以视频信号连接于所述眼震监视器。

所述红外视频眼震图像采集装置为带红外光源的红外摄像头。

所述红外摄像头与所述眼球运动跟踪系统的视频信号连接采用无线传输方式。

所述眼球运动跟踪系统既设置有可直接提取眼球水平和垂直运动的位移成分的直角坐标系，又设置有可直接提取眼球旋转运动角位移成分的极坐标系。

所述计算机分析处理系统执行眼震波分析处理程序包括下列步骤：1)对从眼球运动跟踪系统输入的眼震信号进行采样；2)移动窗口搜索所述采样信号的拐点；3)判断所述拐点是否为眼震波的峰点或谷点，若结果为否，则返回所述步骤2)；4)判断眼震方向；5)计算快慢相速度；6)滤波后存储或输出眼震电图。

一种视频眼震电图的自动生成方法，包括下列步骤：(1)用带红外光源的红外摄像头采集视频眼震图像；(2)采用眼球运动跟踪系统提取眼球水平和垂直运动的位移成分，以及眼球旋转运动角位移成分，绘制眼震波；(3)由计算机分析处理系统实时计算眼震波基本参数和眼震参数临床数据；(4)输出眼震参数临床数据报告。

所述步骤(3)中的所述眼震波参数临床数据包括潜伏期、眼震持续时间、眼震总次数、眼震频率、眼震波幅、眼震快、慢相速度和两侧不对称比。

本发明的技术效果如下：

由于本发明视频眼震电图仪将红外视频眼震图像采集装置、眼球运动跟踪系统、计算机分析处理系统和眼震监视器有机地组合在一起，是眼震电图记录技术的重大革新，其采集的信号由原来的电信号转变为视频影像信号，直接提取眼震波轨迹，实现了在明视野或者暗视野条件下都能够直接采集和实时观测眼震运动的影像；为临床诊断和疗效评估创造了更加直观的手段，暗视野条件下的眼震电图由于排除了可见光的刺激和影响，临床诊断价值极高，结合明视野条件下的眼震电图的观测记录和分析对比，可以为临床疾病诊断和疗效评估提供必不可少的重要信息；红外视频眼震图像采集装置与眼球运动跟踪系统及计算机分析处理系统的有机组合给眼震电图记录带来了全新的变化，医生不再需要粘贴皮肤电极，省去了皮肤和电极准备，而且视频影像条件下眼球位移参数定标准确、易操作，标准值不受角膜、视网膜电位差的影响，排除了皮肤电极极化电位引起的基线漂移，亦避免了电极接触皮肤造成的可能副作用，另外由视频影像信号提取的眼震波无背景噪声，波型干净清晰，其参数计算更加准确可靠，通过计算机数字图像处理，可以实时的观测分析眼震波相关参数；由于还组合了眼震监视器，使得由计算机图像处理卡引出的视频信号能够传送至眼震监视器，供临床医生作检查时实时观查眼震，而且在暗视野条件下也能够对眼震进行实时观查。此发明的确为眼震记录提供了一种全新的、无接触、无损伤、无背景噪声和高清晰度影像的检测方案，操作容易且检测结果更加可靠，完全克服了现有眼震电图技术的缺陷，并且同时提供了新的眼震旋转成分观测功能和暗视野条件下眼震的实时观查手段。

由于红外视频眼震图像采集装置为带红外光源的红外摄像头，使得本发明视频眼震电图仪既可以连续地、全方位地采集视频眼震影像，又结构简单、安装方便，可以将红外摄像镜头和红外发射光源固定在特制的眼罩架上，此系统直接摄取眼球运动视频影像，为临床医生安全高效的工作提供了保障。

由于技术方案中将红外摄像头与眼球运动跟踪系统的视频信号连接方式采用无线传输方式，使得使用更方便，操作更简单，特别是为人体运动或转动状态下出现的眼震进行动态检测带来了便利，避免了传输线缠绕的麻烦。

由于眼球运动跟踪系统既设置有可直接提取眼球水平和垂直运动位移成分的直角坐标系，又设置有可直接提取眼球旋转运动角位移成分的极坐标系，可以实时观查双眼眼震，同时记录双眼水平和垂直方向眼震波型，通过计算机分析处理系统可以实时记录并分析眼震在水平、垂直和旋转方向生理参数，操作使用更简单，省时省力，临床检测时间可缩短一半。

由于计算机分析处理系统设置有眼震波分析处理程序，使得眼震电图的记录、分析和眼震参数临床数据报告的生成以及存储或输出，都在科学预设的程序下自动规范的进行，因而检测更加客观，也更加准确，从而更具有临床诊断价值。

本发明一种视频眼震电图的自动生成方法，可以使检测更加规范，既有利于经验的总结和推广，又有利于检测制度的改进和完善，大大缩短临床检测时间，同时又能够充分保障检测数据的准确性和可靠性。

在临床应用中，视频眼震电图仪可做以下前庭平衡功能试验：

1.自发性眼震(Spontaneous Nystagmus)；

2.凝视试验(Gaze Test)；

3.扫视试验(Saccade Test)；

4.平稳跟踪试验(Pursuit Test)；

5.视动性眼震试验(Optokinetic Test)；

6.位置性试验(Positional Test)；

7.变位性试验(Positioning Test)；

8.温度性试验(Caloric Test)；

9.旋转试验(Rotational Test)；

10.视、前庭相互作用试验(Visuo-Vestibular Interaction Test)；

11.科里奥利加速度试验(Coriolis Test)；

12.电流刺激试验(Galvanic Stimulation Test)。

附图说明

图1为本发明视频眼震电图仪结构框图；

图2为本发明视频眼震电图仪工作状态示意图；

图3为眼震波的基本参数图；

图4为眼震电图分析算法流程图。

图中标记列示如下：

1-红外视频眼震图像采集装置；2-眼球运动跟踪系统；

2-计算机分析处理系统；4-眼震监视器；5-红外光源；

6-红外摄像头。

SA-慢相幅度；ST-慢相时间；SV-慢相速度；FA-快相幅度；

FT-快相时间；FV-快相速度；a-拐点；b-拐点；c-拐点。

101-对从眼球运动跟踪系统输入的眼震信号进行采样；

102-移动窗口搜索所述采样信号的拐点；

103-判断所述拐点是否为眼震波的峰点或谷点；

104-判断眼震方向；105-计算快慢相速度；

106-滤波后存储或输出眼震电图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明视频眼震电图仪，包括红外视频眼震图像采集装置1，眼球运动跟踪系统2，计算机分析处理系统3和眼震监视器4，其连接关系和信号传输方式为：所述红外视频眼震图像采集装置1以视频信号连接于所述眼球运动跟踪系统2，所述眼球运动跟踪系统2电连接于所述计算机分析处理系统3，所述计算机分析处理系统3以视频信号连接于所述眼震监视器4。图2示出了红外视频眼震图像采集装置1由带红外光源5的红外摄像头6组成的状况。

本发明的工作原理与过程如下：第一步，红外摄像镜头6和红外发射光源5固定在特制的眼罩架上，此系统直接摄取眼球运动视频影像，见图2；第二步，视频影像信号通过眼球运动跟踪系统2进行识别处理，提取眼球运动的水平、垂直和旋转成分，获得眼震波；第三步，眼震波由计算机分析处理系统3进行实时计算，基本参数和眼震波分析算法流程见图3和图4；第四步，计算机自动生成眼震参数临床报告，包括潜伏期、眼震持续时间、眼震总次数、眼震频率、眼震波幅、眼震慢相速度和两侧不对称比；第五步，由计算机图像处理卡引出的视频信号送眼震监视器4，供临床医生做检查时实时观查眼震。

图3所示的基本参数包括：慢相幅度SA；慢相时间ST；慢相速度SV；快相幅度FA；快相时间FT；快相速度FV；拐点a；拐点b；拐点c。由图3可知，慢相速度SV即为慢相段ab的斜率；快相速度FV即为快相段bc的斜率。

眼震波分析算法流程如图4所示，步骤101为对从眼球运动跟踪系统输入的眼震信号进行采样。在步骤101中，计算机分析处理系统与眼球运动跟踪系统以及带红外光源的红外摄像头处于实时的连接传输状态，通过直接摄取的眼球运动视频影像获得眼震波信号；眼球运动跟踪系统，如美国ISCAN公司出产的型号为RK-426的眼球运动跟踪系统设备，能够从眼球运动的视频图像中自动识别瞳孔的范围和中心点的位置，并实时跟踪中心点的运动轨迹。步骤102为移动窗口搜索采样信号的拐点，即眼震波基本参数图中的拐点a，拐点b，拐点c。步骤103为判断所述拐点是否为眼震波的峰点或谷点，若结果为否，则返回所述步骤102。步骤104为判断眼震方向。步骤105为计算快慢相速度。步骤106为滤波后存储或输出眼震电图。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说，基于本发明同样的发明创造原理，还可以做出若干变型和改进，以及本技术方案在其他相似领域的应用，但这些均落入本发明的保护范围。