Medical Image Analysis

Negli ultimi due anni la nostra attenzione si è concentrata nell’applicazione delle tecniche di image analysis e video processing al campo oculistico, e gli ultimi progetti realizzati e/o che sono attualmente in corso sono i seguenti:

• Automazione (da filmato registrato) del test N.I.B.U.T. (Non Invasive Break Up Time)
• Calcolo automatico dell’altezza del menisco lacrimale
• Automazione della misurazione della frequenza dell’ammiccamento e calcolo dell’intervallo interammiccamento
• Automazione della valutazione/classificazione della qualità dello strato lipidico del film lacrimale mediante Texture & Color Analysis
• Automazione della valutazione dell’area delle ghiandole di Meibomio (Non-Invasive Meibography)
• Automazione della valutazione/classificazione del rossore del bulbo oculare
• Rilevamento automatico dei bordi del limbus corneale (white-to-white corneal diameter)

Qui di seguito è possibile approfondire maggiormente gli argomenti trattati nei progetti elencati.

La tecnica non invasiva del B.U.T., denominata appunto N.I.B.U.T. (Non Invasive Break Up Time) è stata messa a punto nel 1983 da Mengher, Pandher e Bron.

Si tratta di una test qualitativo utilizzato nella pratica clinica per valutare la qualità del film lacrimale (nell’ambito della diagnostica della sindrome dell’occhio secco); durante l’esecuzione dell’esame viene proiettato un pattern a griglia sulla superficie dell’occhio e vengono osservate le sue deformazioni (durante il test, il paziente evita di ammiccare).

Nel nostro software viene esaminato un filmato registrato dallo strumento (TearScope) del test N.I.B.U.T. eseguito su di un paziente, vengono così calcolati gli intervalli temporali tra un ammiccamento ed il successivo al fine di ottenere un’analisi dettagliata dei singoli frame alla ricerca degli istanti precisi in cui si verifica una o più deformazioni sul pattern a griglia proiettato sull’occhio.

Al termine della video analisi, viene costruita una mappa che mostra le zone di rottura del pattern a griglia ed i relativi tempi in cui gli eventi si sono verificati. Da questo momento in poi il medico oculista è in grado di eseguire le sue specifiche valutazioni cliniche mediante dati oggettivi e non più basandosi esclusivamente sulla sua valutazione soggettiva.

Il sistema è stato progettato per essere eseguito su un iPad oppure su un qualsiasi computer dotato del sistema Mac OS X.

Le ghiandole di Meibomio sono ghiandole escretorie interne dell’occhio (sono situate nella parte tarsale della palpebra superiore ed inferiore).

Hanno la funzione di secernere lo strato lipidico che rappresenta lo strato più esterno del film lacrimale, con funzione di difesa dell’epitelio corneale, di controllo dell’evaporazione dello strato acquoso della lacrima, mantenendo il corretto livello di idratazione della cornea.

Il loro numero è di oltre 50 e sono posizionate in verticale l’una accanto all’altra nelle due palpebre, e riversano il loro secreto lungo la rima palpebrale attraverso dei forellini denominati dotti escretori.

Il software da noi sviluppato (per i dispositivi iPad) è in grado di elaborare le immagini di tali ghiandole (acquisite mediante una meibografia con telecamera ad infrarossi), e valutare l’area di estensione delle stesse, al fine di fornire uno strumento di valutazione oggettiva di supporto alla diagnosi della MGD (Meibomian glande dysfunction).

Il film lacrimale è una struttura formata da molteplici strati, quello più esterno è costituito da lipidi:

La nostra applicazione è in grado di ottenere informazioni circa lo strato lipidico del film lacrimale, mediante l’analisi delle immagini (interference pattern analysis) ottenute dal Tearscope Plus (con lampada a fessura) e trasferite ad un iPad:

L’applicazione è in grado di eseguire una classificazione automatica della qualità dello strato lipidico del film lacrimale mediante la collocazione in una delle 5 categorie di Guillon:

L’occhio rosso è una condizione che si presenta abbastanza frequentemente in quanto molto frequenti sono le situazioni che possono determinarlo. E’ caratterizzato da un più o meno evidente arrossamento della parte bianca del bulbo oculare, come possiamo vedere nella figura:

Numerose sono le cause che danno luogo ad un “occhio rosso” e la loro corretta diagnosi riveste notevole importanza per una appropriata terapia. In questo contesto abbiamo sviluppato un sistema che, partendo da immagini acquisite mediante apposito strumento, conduce alla classificazione oggettiva (eseguita automaticamente) del grado di “rossore” del bulbo oculare.

Il limbus corneae è definito come una zona anulare di transizione tra la cornea e la sclera.

Nella normale pratica clinica oftalmologica questa definizione è spesso rimpiazzata da una più semplice dove il limbus viene trattato come una netta linea di confine tra cornea e sclera, ma in alcune applicazioni è necessario avere una precisione più elevata nel rilevamento del bordo interno ed esterno del limbus, al fine di ottenere misurazioni fini del diametro corneale (white-to-white corneal diameter).

Mediante tecniche parametriche di analisi di immagini, abbiamo ottenuto il rilevamento preciso del bordo interno e di quello esterno del limbus corneae: