Pupillometria dynamiczna z wykorzystaniem szybkiej kamery o wysokiej rozdzielczości

• Autorzy: Nowak W. , Sobaszek A. , Hachoł A. , Mróz T.

Warianty tytułu

EN

Dynamic pupillometry with using high-speed high-resolution camera

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ocena dynamiki rozmiaru źrenicy ludzkiego oka, tzw. pupillometria dynamiczna, ma istotne znaczenie dla badań z zakresu neurologii, okulistyki, psychiatrii i psychologii oraz farmakologii klinicznej. Systemy do badań pupillometrycznych, tzw. pupillometry, wyznaczają parametry źrenicy oka wykorzystując sekwencyjne obrazowanie oka oraz różne techniki przetwarzania obrazów. W pupillometrii rozmiar źrenicy określa się przez jej chwilową średnicę (przy aproksymacji kształtu źrenicy okręgiem), długość osi malej i wielkiej (przy aproksymacji kształtu źrenicy elipsą) lub pole powierzchni. W artykule przedstawiono zasadę działania oraz opis systemu do pupillometri dynamicznej, opracowanego w Instytucie Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej Politechniki Wrocławskiej. System wykorzystuje kamerę CMOS, która umożliwia rejestracje obrazu źrenicy z częstotliwością, do 100 Hz oraz rozdzielczością liniową 0,02 mm W systemie zastosowano moduł stymulacji chromatycznej, który rzutuje plamkę światła na siatkówkę oka w konfiguracji Maxwelliana Sterowanie programowe wszystkimi parametrami stymulacji chroma metrycznymi. Przy pomocy oryginalnego algorytmu w obrazie źrenicy identyfikowane są punkty krawędzi źrenicy, jej rozmiar oraz jej środek geometryczny. System umożliwia rejestrację bezpośredniej i konsensualnej reakcji źrenicy na światło oraz spontanicznych fluktuacji rozmiaru źrenicy. W artykule opisano system, jego parametry, zastosowana, metodę pomiaru oraz przykładowe wyniki badań systemu.

EN

Evaluation of the dynamic behavior of the human eye pupil (co-called dynamic pupillometry) is a key point for different studies in vision, ophthalmology, neurology, psychiatry, psychology and psychopharmacology. The pupil parameters are mostly estimated from video sequences utilizing image processing technique. This paper presents a general idea of pupillometry system and describes in detail pupillometer developed in Wroclaw University of Technology. The system is equipped with chromatic stimuli module and a fast CMOS camera which enables to record the pupil image at a sampling rate maximum 100 Hz and with a spatial resolution of 0.02 mm. The proposed original algorithm for automatic pupillometry enables to identify pupil border points and its size (diameter or length of chords for area and pupil geometrical center). The system allows to record the pupil size and position of the pupil geometrical center during both the pupil light reflex (direct and consensual) and the spontaneous fluctuation in the pupil size. In this paper, the arrangement and possibilities of the proposed measurement system are presented.

Słowa kluczowe

PL

dynamika źrenicy oka; pupillometria

EN

dynamics of human eye; pupillometry

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 8
• Strony: 163--167
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Nowak W.

autor

Sobaszek A.

autor

Hachoł A.

autor

Mróz T.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej

Bibliografia

• [1] Wilhelm H., Wilhelm B.: Clinical applications of pupillography. J. R Neuroophthalmol., vol. 23, no. 1, 2003, pp. 42-49.
• [2] Kawasaki A., Kardon R. H.: Disorders of the pupil. Ophthalmol. Clin. North Am., vol. 14, no. 1, 2001, pp. 149-168.
• [3] Loewenfeld E.: The pupil anatomy, physiology and clinical applications. Ames: Iowa State University Press, 1993.
• [4] Bremner F.: Pupil evaluation as test of autonomic disorders. Clin. Auton. Res., vol.19, 2009, pp. 88-101.
• [5] Hattar S., Liao H. W., Takao M.: Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensi-tivity. Science, vol. 295, 2002, pp. 1065-70.
• [6] Young R. S. L., Kimura E.: Pupillary correlates of light-evoked rne-lanopsin activity in humans. Vision Research, vol. 48, no. 7, 2008, pp. 862-871.
• [7] Kawasaki A., Kardon R. H.: Intnnisically Photosensitive Retinal Ganglion Cells. J Neuro-Ophthalmol, vol. 27, no. 3, 2007, pp. 195-204.
• [8] Walsh G., Charman W. N.: The effect of pupil centration and diameter on ocular performance. Vis. Res., vol. 28, no. 5, 1988, pp. 659-665.
• [9] ICNIRP Guidelines on limits of exposure to broad-band incoherent optical radiation (0.38 to 3 urn). Health Physics Society, vol. 73, no. 3, 1997, pp. 539-554.
• [10] Miro L., Lopez-Gil N., Artal P.: Pupil-meter and tracking system based in a fast image processing algorithm. Proc. SPIE, vol. 3591, 1999, pp. 63-70.
• [11] Czernyack D. A.: Iris-based cyclotorsional image alignment method for wavefront registration. IEEE Trans. Biomed. Eng.. vol. 52, no. 12. 2005, pp. 2032-2040.
• [12] Iskander D. R., Collins M. J., Mioschek S., Trunk M.: Autonomic pupillometry from digital images. IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 51, no. 9. 2004, pp. 1619-1627.
• [13] Iacoviello D., Lucchetti M.: Parametric characterization of the form of the human pupil from blurred noisy images. Comput. Meth. Prog. Biomed., vol. 77, no.1, 2005, pp. 39-48.
• [14] Zhu D., Moore S. T., Raphan T.: Robust pupil center detection using a curvature algorithm. Computer Methods and Programs in Biomedicine, vol. 59. no. 3, 1999, pp. 145-157.