具体实施方式

经过深思熟虑和实验，我们发明了一种方法来创建一种更有效的方式，将初级从业者和眼科护理专家联系起来，以便进行早期眼部诊断。这种方法使视网膜专家、眼科医生、验光师等(眼护理专家)每小时可以诊断和分诊数百名患者。

首先，我们发明了一种特殊的发光眼接触镜，旨在使一线健康护理专业人员的透镜放置和摄像更简单、更有效。我们还描述了一种改进的眼部成像摄像机，也是为便于健康护理专业人员使用而设计的。我们进一步将获取照片与经过认证的眼科护理专家的系统(如下所述)联系起来。虽然这三个部分同步产生了健康护理的新范式，但每个部分都可以与其他医疗设备或系统一起使用，它们有望改善患者的治疗结果。下面分别介绍这三个部分。

带整体光源的新型眼接触镜

充足的照明是眼科的重要组成部分，也是一项挑战，因为眼睛的各个部分(包括哺乳动物眼睛的色素上皮层或内表面)具有非常低的反射率。从空气和玻璃体液最远端相之间的界面反射的任何杂散光都会显着扭曲眼内空间的视图。这些照明挑战影响眼部成像和眼内手术。例如，在眼内手术中，将一个或多个眼内照明探头插入巩膜(眼睛的保护性外层)中，以将光直接传送到视网膜以增加眼睛内的可见度。这些光探头很昂贵，并且需要入侵性地进入眼睛。

在视网膜成像中，带有附加摄像机的专用低倍显微镜用于拍摄眼睛的内表面(即眼底)，包括视网膜、视网膜脉管系统、视盘和黄斑。当前的视网膜成像技术包括，在用于摄像机的镜头的玻璃上使用抗反射(AR)涂层。即使使用了抗反射涂层，角膜的反射仍然会给清晰观察眼睛内部带来挑战。许多眼底摄像机设计在空间上将照明光路和成像路径分开。这种设计导致成像的通光孔径较小，从而限制了图像质量。

参照图1，示出了当前使用的带有眼底摄像机的平面透镜2的示意图。光6的期望路径是通过平面透镜2进入并到达眼睛后部。来自摄像机下方光源的光被引导到分束器8中，然后反射到眼睛10中。然而，如绿线所示，即使有增透膜，杂散光12也会从平面透镜的表面反射。杂散光12也可以从平面透镜的内曲线反射，如下文将进一步解释的。

参照图2，示出了当前使用的平面透镜14。这种特殊的透镜由荷兰眼科研究中心(D.O.R.C.)B.V.制造，该中心是荷兰泽伊德兰的一家有限责任公司。该平面透镜是一种应用在角膜上的光学元件，用于抵消人眼的大部分屈光本领。该平面透镜可以提供眼睛眼内空间的清晰视野。参照图3，示出了当前平面透镜16的截面图。这种特殊的透镜直径为12毫米。再次参考图图2所示，当透镜在眼睛上时，透镜在远离人眼的表面18上是平的。在透镜内，透镜的近端曲率20是可见的。曲率的形状适合人眼，以提供视网膜和眼底的最佳成像。透镜的许多表面和曲线会增加产生的杂散光量。

不受任何一种理论的束缚，本文所述的平面透镜组件的各种实施方式可基于全内反射(TIR)工作。TIR是一种将所有入射光反射离开表面边界的现象。TIR仅在满足两个条件时发生：光在密度较大的介质中向密度较小的介质接近，并且入射角大于所谓的临界角。全内反射仅在大入射角的情况下发生。例如，当光在空气和水之间反射时，大入射角可以是任何大于48°的角度。对于其他介质或材料，可以使用公式θ＝arcsin(n2/n1)确定角度，其中n1是密度较大的介质的折射率n2是密度较低的介质的折射率。

如本文所述的接触镜组件的实施方式被设计为通过以非入侵性和非创伤性方式优化向视网膜递送光，来改进视网膜成像和眼内手术。在接触镜组件的各种实施方式中，在透镜前面和眼睛附近没有部件。这可以将透镜的视野增加到瞳孔的限度，并且可以避免与其他设备的几何干扰。最后，接触镜组件的各种实施方式消除了大部分杂散光，因为很少有光在被反射回视网膜之前从平面透镜的远端表面逸出。我们设计了接触镜以传输更多光线并减少光散射。

参照图4，示出了具有斜切切口的接触镜22的横截面图的实施方式。从接触镜的顶角切掉一个圆形斜切角。斜切切割可以是直的，也可以产生弯曲的边缘(凹形或凸形)。在各种实施方式中，斜切角24可以从标准接触镜上切割下来。在一些实施方式中，可以通过激光、金刚石、刀片或其他切割玻璃的方法来切割接触镜以提供干净的切割。在其他实施方式中，接触镜可以通过模制或其他技术形成有斜切的边缘。接触镜以45°的角度θ切割。在其他实施方式中，角度的范围可以从0°到约90°。在各种实施方式中，取决于接触镜的材料，最大可行角度可以使用公式θ<180-2*arcsin(1/n)确定，其中n是材料的折射率。在各种实施方式中，接触镜的厚度可以在从0.25mm到2.75mm的范围内。接触镜在新应用中可能更厚(2.75mm至约5或10mm)。

参照图5，示出了接触镜组件26的实施方式的侧视图。在该实施方式中，平面透镜组件26包括光源28。图示光源围绕接触镜32的斜切的边缘30的周边耦合。图示了平面透镜32。如图所示，光源28具有环形形状。光源28的环形形状提供了连续的光源。在各种实施方式中，光源28可以包括光纤环。光纤环表面不成形，以提供光的随机位置。光源28的放置减少了杂散光，因为光束没有如图1中的现有模型所示的那样从接触镜的外部直接达到接触镜的外表面。相反，光线从内部直接接触透镜表面，然后根据TIR原理反射回去照亮视网膜。在其他实施方式中，发光二极管(LED)灯被用作光源。LED光源提供离散的光点。

参照图6，示出了接触镜组件34的实施方式的顶视图。示出了光源36，它位于接触镜的斜切的边缘上。如图所示，光源36被配置为通过附加光纤37耦合到外部光源。斜切的边缘的远端顶部38和近端底部40边缘由两个同心圆示出。参考图7，示出了具有耦合到斜切的边缘46的光源44的接触镜组件42的横截面示意图。

参照图8，示出了包括接触镜50、光源52和反射器54的接触镜组件48的实施方式。反射器在靠近斜切的边缘的直边缘上耦合到接触镜。在各种实施方式中，反射器54可以由反射镜材料形成，其中反射镜面向光源。在其他实施方式中，反射器54的面向接触镜的斜切的边缘的第一表面具有反射表面。反射器包括反射材料或具有耦合到反射器内侧的涂层表面或反射材料。斜切的边缘的外侧也可以涂覆。反射器54包围光源以形成围绕平面透镜组件的斜切的边缘和光源的具有圆形形状的腔室。反射器有助于在其腔室内保留更多反射光。

参考图9，示出了图8的接触镜组件的横截面示意图。在该视图中，示出了反射器54的侧壁58和顶壁56。如图所示，光源52被完全封闭在反射器54的顶壁56和侧部58内，以更好地保留用于眼睛照片的光。

参照图10，示出了使用接触镜组件60的实施方式时的全内反射(TIR)模型。示出接触镜62与类似于人眼的球面64耦合。示出光源66耦合在接触镜62的斜切的边缘周围。示出反射器68耦合到接触镜的平面边缘。在该特定视图中，未示出反射器的侧壁来增加反射器腔室内的光线70的反射的可见性。光线70在整个模型中被示为细的、散射的线。全内反射导致基本上所有光在其第一次到达接触镜62的远端界面时都会反射回来，包括接触镜正面平面上的透明中央部分。如前所述，斜切切割有一个上限角度180-2*arcsin(1/n)。任何小于这个角度的角度都可以消除杂散光。最佳角度取决于接触镜材料/光源角度轮廓。由于反射器的反射面，所有的光应该也从反射器反射回来。

参照图11，示出了该模型的示意图。该示意图示出了来自光源76并从接触镜78的内表面反射的单束光线74。TIR可能导致所有光线从接触镜的内表面或远端界面反射。参考图12，当通过使用如本文所述的接触镜组件80的实施方式实现TIR时，眼睛82的后内表面内的视网膜和其他结构被很好地照亮。参照图13，曲线图说明了使用如本文所述的平面透镜组件的实施方式对视网膜的相对均匀的照明。

尽管本发明接触镜的前体已被描述为“平面”透镜，但在我们的接触镜的远端表面上提供轻微弯曲可能也是有益的。这样的弯曲使眼睛内部空间的视野更广阔。

用于照明接触镜组件的部件可以由用于制造与本领域这些产品类似的商品的常规材料制成，例如，作为非限制性示例，玻璃、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、硅树脂、塑料、光纤、反光材料和LED。本领域普通技术人员将能够容易地从本文提供的公开中选择合适的材料并制造这些产品。

眼部成像摄像机

我们发明了一种新的眼部成像摄像机，更适合一线健康护理专业人员使用，并与眼科护理专家共享数据。

目前首选的是短圆柱形外壳，模仿短笔以便于存放。优选地，在低镜头摄像机子组件端部具有光传感器和镜头，并且在外壳和摄像机子组件之间具有间隔件。优选地，眼部成像摄像机记录多张照片甚至视频，可以更深入地了解患者当前的视网膜状态，以及用我们的摄像机成像的其他眼部结构的状态。

有愈来愈灵敏和更小的摄像机可用，我们创造性的眼部成像摄像机将利用这些改进。此外，这些摄像机在光线不足的情况下愈来愈有效，且会产生比以前更好的眼部照片。无论患者提供的是不稳定的注视还是非常年轻，这些因素结合起来会产生质量更好的图像。

眼部成像摄像机是数字化的，以便于将图像传输到计算机以进行1)放大，2)专业分析，3)添加到患者文件中进行比较等。眼部成像摄像机具有服务器，可选择对该服务器进行编程以检测捕获的图像是否已达到眼科护理专家和/或诊断算法诊断糖尿病视网膜病变和其他视网膜疾病所需的质量标准。该算法旨在在摄像机或云中快速有效地运行，以便在图像质量不佳和需要重新捕获图像的情况下，在几分钟(最好是几秒钟)内通过光或声音警告健康护理提供者。优选地，在同一次就诊期间重新捕获图像并且仅对高质量图像进行分析。捕获图像的实时反馈将增加健康护理专业人员的价值和信心。

数字眼部成像摄像机优选地具有WIFI能力以最小化重量。本发明的眼部成像摄像机优选地具有电池以方便使用而没有电线妨碍。

本发明的眼部成像摄像机优选地具有外壳，该外壳能够承受因在各种诊所和紧急情况下意外跌落以及来自不合作的患者而造成的冲击。眼部成像摄像机越紧凑，健康护理专业人员和辅助专业人员使用就越方便；这增加了从诊所到灾区的更广泛环境中的可用性。

便携式眼部成像摄像机可选地为视网膜的详细视图提供良好的照明。目前，最好配备发光二极管(LED)灯，这些灯具有亮度高、发热低的优点。LED灯可以以多种方式配置，包括但不限于a)一个或多个针状灯，b)一排LED灯和/或c)我们设计的透镜部分内的一圈LED灯。

LED灯设计有足够的功率，旨在为视网膜(尤其是直径仅约5.5mm的黄斑部)提供足够的照明。

系统

如上所述，未来几年将有数千万AMD患者—远远超过当前和未来可通过传统眼科检查进行充分诊断和筛查的眼科护理提供者的数量。经过深思熟虑，我们发明了一种方法来创建一种更有效的方式，将初级从业者和眼科护理专家联系起来，以便进行早期诊断。这种方法使视网膜专家、眼科医生、验光师(眼护理专家)每小时可以诊断数百名患者。

照明接触镜放在患者的眼睛上，每个都会收到一张视网膜照片。可选地，也拍摄眼睛的外部和前段。外部照片将有助于解释由于眼睑异常或眼前段混浊引起的质量限制。照片和伴随的患者信息被传输到中央服务器，然后被传送到选定的视网膜分析师的移动设备，该视网膜分析师包括但不限于视网膜专家、眼科医生、验光师等(眼科专家)。程序适当地识别和排列照片。

眼科护理专家是根据他们区分正常和异常视网膜的能力来选择的。眼科护理专家登录系统。移动应用程序(app)打开并自动加载视网膜图像以进行快速诊断(图14)。优选地，图像显示为患者的左和右图像。优选地，第一对图像是眼睛外部的。如果这些都正常，专家会向左轻扫以查看内部图像。眼科护理专家可以快速检查这些；大多数情况都是正常的，专家通过轻扫手势向服务器发送信号以向患者和/或转诊医生发送一封信函，表明没有任何严重异常。预计这些步骤将花费眼科护理专家不到10秒的时间。优选地，分析时间范围从一到三十秒，更优选地，三到二十秒并且最优选地，八到十秒。应当理解，实际时间因病理复杂性、眼科护理专家对系统的经验等而异。

当专家观察到眼睛需要复诊时，一个轻扫的手势会将这一决定转发给服务器，服务器又会向患者和/或转诊医生发送一封信函建议，推荐复诊。

在一个实施例中，在每个图像的底部有三个选择：1)侧扫标记，用以加快报告无病状和复诊诊断，2)信息图像和3)锁定机构，允许查看更多数据。该锁保持当前图像并使专家能够放大图像(通过在屏幕上捏合手指或其他方便的方法进行缩放)。扩大特定区域可以改善对病状的观察。图像也可以定向扫过以平移更多的视网膜表面，使专家能够访问照片的所有放大区域，以分析眼睛的整体健康状况并在所有眼睛成像区域中定位问题。可选地，眼科护理专家可以通过双滑或双击或用两根手指将拖动图像的部分来展开图像。

图15示出了正常和异常图像。

图16示出了用“是”或“否”按钮确认诊断的屏幕。在该屏幕之后，专家可选择输入其他相关临床信息，包括但不限于年龄、糖尿病或高血压视网膜病变的程度等。

在另一个实施例中，同一患者的左眼和右眼的视网膜图像一起显示在一个屏幕上。

系统自动生成报告并将报告转发给指定患者、初级护理提供者和/或其他指定方，以将诊断通知给他们。该系统具有高度的安全性并符合管理患者隐私的法律。

为系统设想了三个服务层，尽管更少或更多也是可能的。特定的活动可以分配到不同的层。

第一层是照片被报告为非常正常或异常的筛选级。这是一种简单有效的分类方法，可以节省医生办公室的检查。第一层也适用于健康优化协议，因为它可以在个人注意到视力丧失之前很好地监测眼睛健康。异常血管可能是发生高血压性或糖尿病性视网膜病变的迹象之一。

第二层提供第一层的信息和更多信息，例如病状的诊断。

第三层提供第二层的信息和更多信息，例如病状程度和其他专家注释和见解。该级可包括检测到的损伤程度。对于糖尿病性视网膜病变，专家会指定轻度、中度和重度非增殖性以及增殖性视网膜病变的描述；对于高血压性视网膜病变，会分配一个标准化的分级。

第三层也适用于监测眼部病理学进展。优选地，例如通过将先前图像和当前图像重叠，将先前照片与当前照片进行比较。

第三层活动也可用于跟踪其他慢性疾病(即糖尿病和高血压)的进展，因为血管只能在视网膜中检查。

当服务器生成报告时，服务器通过任何电子银行app向专家付款，并加载下一组视网膜图像。

本发明不仅对患者具有重要益处，而且对医生和护理系统也具有重要益处。对患者的优势在于，眼科专家进行这种远程“初诊”可以在病状学发展的更早时间完成，从而使有效的预防措施成为可能，例如，改变生活方式、早期视网膜干预等。此外，患者避免了不方便以及眼科专家就诊、交通和收入损失的成本。此外，患者和医生可以在我们的安全门户网站上查看其视网膜图像的所有历史记录，以用于教育和患者进展监测。

由于使用我们的系统进行诊断只占用专家时间的一小部分，因此成本仅为传统眼科检查的一小部分。此外，由于可以通过移动设备进行诊断，包括但不限于平板电脑、智能手机和虚拟现实设备，眼科专家可以随时随地进行“筛查访问”。当眼科护理专家能够在没有办公室和员工开支费用的情况下进行更多检查时，他可以节省大量资金。然后，眼科护理专家的时间和办公室可以用于那些真正需要传统办公室就诊的情况。

健康护理系统的好处在于“初诊”可以快速且经济高效地进行。如上所述，普通眼科护理专家和视网膜专家的传统办公室就诊将变得更加精简和“高收益”。

示例1

如上所述，远程使用我们系统的眼科护理专家通常可以不到十秒就有效地评估视网膜照片并做出手势轻扫或点击诊断，特别是对于正常照片。显著异常的照片可能也只需要不到10秒的时间，通过轻扫或点击进行快速标记，然后通过轻扫或点击再次快速分类。这些对应于上述的第一层和第二层。如果眼科护理专家可以平均每10秒进行一个(或左右一对)视网膜评估，这就意味着每分钟有6名患者/一双眼睛和每小时360人。假设每天有两小时的休息时间和6小时的积极工作时间以及每周5天的评估，可以想象，每位眼科护理专家每周可以评估10,800名患者，或每年大约540,000名患者，而费用仅为传统检查的一小部分。忙碌的眼科护理专家每天可能会在常规实践中为50名患者进行传统眼科检查，每年为12,500名患者就诊。这些传统访问中的许多还是重复就诊，进一步突出了我们提出的系统的效率。如果人工智能从要接收评估的眼睛池中剔除正常的眼睛，专家可以阅读大部分病状，效率会进一步提高。

示例2

忙碌的眼科护理专家无需将一整天的时间都花在我们的系统上。相反，每天几个小时足以产生显着的差异—在患者和患者之间和非工作时间。如果每个眼科专家每周分析视网膜照片2小时(720)，就是每周3,600次，每个周末3小时(1,080)，就是每周末2,160次，那么每位眼科专家每年评估的患者总数为288,000名。

在另一个实施例中，在图像通过质量控制图像检查(参见眼部成像摄像机描述)并被上传和传输之后，诊断算法帮助诊断糖尿病性和高血压性视网膜病变并注释提示诊断的特定视网膜特征。最初，我们首先使用AI来分类出健康的视网膜的图像，作为人类读者之前的预处理步骤。这是合乎逻辑的，因为健康的眼睛在外观上的变化较小；因此，AI可以更准确地诊断“健康”。随着我们建立图像数据库，AI将发展到诊断所有图像并评估糖尿病性和高血压性视网膜病变程度的程度。我们会将人工评估与AI诊断进行比较，以保持质量控制。我们的系统不仅是一个AI产品，也包括各个发展阶段的人工核验。

系统中的其他选项包括将更详细的数据返回到数据存储库并更详细地共享给当地医生。

用于本发明的电话、平板电脑、虚拟设备和其他计算机化设备可以是用于操作与本领域中那些类似的应用程序的常规模型，例如，作为非限制性示例，智能电话、平板电脑和虚拟现实设备。本领域普通技术人员将能够容易地从本文提供的公开中选择合适的材料并制造这些产品。

许多其他疾病和综合症也会影响视网膜，并且可以通过我们的设备和方法进行有效评估。这些包括但不限于签名提及的血管疾病、炎症性疾病、可能与眼部发现相关的自身免疫性疾病、眼肿瘤、青光眼和其他视神经异常、角膜疾病、葡萄膜疾病、晶状体和相关的小带器官疾病、黄斑病变、周边视网膜变性、可能与眼部发现相关的遗传性和先天性疾病、可能与眼部发现相关的感染过程、早产儿视网膜病变、可能表现为眼部发现的神经系统疾病、视网膜撕裂、视网膜脱离、晶状体瘤病，和其他与眼部发现相关的全身性疾病、可能与眼部发现相关的自身免疫性疾病、可能与眼部发现相关的代谢性疾病、可能与眼部发现相关的退行性疾病、可能与眼部发现相关的环境或毒性病症。此处列出的实施方式以及许多其他实施方式将从本公开内容中变得显而易见。由此，本领域的普通技术人员将容易理解本公开应用的多功能性。

仅在美国，宠物市场就达到数千万。工作动物(例如，奶牛)数量众多。这两类动物都需要廉价的护理。所公开的接触镜、眼部成像摄像机和系统可以容易地适用于宠物和工作动物市场。

虽然已经结合特定实施例描述了本发明，但很明显，根据前面的描述，许多变更、修改和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，旨在包括所附权利要求中的所有此类变更、修改和变化。

前面的描述仅看做是对本发明原理的说明。此外，由于本领域技术人员很容易想到许多修改和变化，因此不希望将本发明限制于上述所示和描述的确切的产物和过程。因此，所有合适的修改和等同物都可采用而落入本发明的范围内。

为了促进对本发明原理的理解，上述详细说明和示例仅表示示例性实施例，并意将使用特定语言对其进行描述。然而，应当理解，并不由此旨在限制本发明的范围。相关技术领域的并拥有本公开的人将会想到的，对本文所示的发明特征的任何改变和进一步修改，以及如本文所示的本发明的原理的任何附加应用，均被认为在本发明的范围内。

在整个说明书中对“实施例”、“示例”或类似语言的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构、特性或其组合包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“实施例”和“示例”以及类似语言的出现可以但不一定都指相同的实施例、不同的实施例或者一个或多个附图。此外，对于两个或多个特征、元件等提及的词语“实施例”、“示例”等并不意味着这些特征必然相关、不同、相同等。

尽管使用相似或相同的语言来表征每个实施例，一个实施例或示例的每个陈述都被认为独立于一个实施例的任何其他陈述。因此，在一个实施例被标识为“另一实施例”的情况下，所标识的实施例独立于由语言“另一实施例”表征的任何其他实施例。这里描述的特征、功能和类似的东西被认为能够按照权利要求和/或本领域的指导，直接或间接地、隐含地或明确地全部或部分地与另一个组合。

如本文所用，“包含”、“包括”、“含有”、“是”、“以……为特征”及其语法等价物是包容性或开放式术语，不排除其他未列举的元件或方法步骤。“包含”应被广义地理解，并包括更具限制性的术语“由……组成”和“本质上由……组成”。

在整个说明书中对特征、优点或类似语言的引用并不暗示可以通过本发明实现的所有特征和优点在或应该在本发明的任何单个实施例中。相反，提及特征和优点的语言被理解为意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的特征和优点的讨论以及类似的语言可以但不一定指相同的实施例。

此外，在一个或多个实施例中，本发明的所述特征、优点和特性可以以任何合适的方式组合。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本发明。在其他情况下，附加特征和优点可以被认作是可能不存在于本发明的所有实施例中的某些实施例。