BR102019017618A2 - Método de reconhecimento do padrão de mapa de cores com emissão de laudos de topografia corneana - Google Patents

Abstract

método de reconhecimento do padrão de mapa de cores com emissão de laudos de topografia cornea. a presente invenção descreve um método capaz de emitir laudos de um exame largamente utilizado no meio médico, chamado topografia corneana, através da captação de imagens de mapas de cores gerados pelo exame e da interpretação dos mesmos, identificando e classificando os tipos determinados de padrões topográficos presentes na imagem do exame e emissão de um laudo.

Description

MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA Campo da Invenção

[01] A presente invenção refere-se a um método capaz de emitir laudos de um exame largamente utilizado no meio médico, chamado topografia corneana.

[02] Mais particularmente, a invenção refere-se a um método para dispositivo móvel capaz de identificar e nomear determinados padrões de curvatura anterior da córnea a partir da captura e interpretação de imagens de mapa de cores geradas por um equipamento chamado topógrafo corneano.

[03] Especificamente, a invenção é utilizada no campo dos sistemas e/ou equipamentos médicos oftalmológicos e será útil na complementação da formação de médicos e auxílio nos diagnósticos e tratamentos de doenças.

Fundamentos da Invenção

[04] No campo da especialidade médica oftalmológica, existe um tipo de exame chamado Topografia Corneana. Este é um exame de rotina realizado por um equipamento compreendido de alta tecnologia capaz de capturar e mapear a curvatura da córnea, através de técnicas de imagem não invasivas.

[05] É um instrumento largamente usado na detecção de doenças hereditárias da córnea, que podem causar alteração da sua curvatura de superfície. Além disso, é também utilizada para monitorização da córnea antes e depois do uso de lentes de contato, avaliações pré e pós-cirúrgicas de várias naturezas, principalmente em casos de cirurgias de cirurgias refrativas a LASER para correção de ametropias e no pré-operatório de cirurgia de catarata.

[06] A interpretação dos padrões de mapas de cores gerados pelo exame de topografia corneana faz parte do processo de aprendizado do médico residente em Oftalmologia e é um pré-requisito básico para a formação do mesmo, devendo, pois, serem bem reconhecidos e interpretados.

[07] Atualmente, os médicos fazem essa interpretação de modo subjetivo, individual e manual, que pode por vezes divergir de outros profissionais da área, ou até mesmo ser feita de maneira equivocada. Além disso, a literatura disponível nos dias atuais para o médico residente em Oftalmologia que deseja aprender sobre Topografia corneana é de complexa interpretação, o que dificulta o aprendizado sobre o tema e determina uma longa curva de aprendizado até a correta interpretação dos variados padrões dos mapas de cores.

Antecedentes da Invenção

[08] Como é de conhecimento do estado da técnica, o exame de topografia corneana ocorre através de equipamentos ou dispositivos eletrônicos e a emissão de laudos é realizada manualmente através da interpretação das imagens pelo próprio médico, o que pode tornar o processo passível de dúvidas e divergências entre os diferentes profissionais.

[09] O exame se baseia em um sistema de projeção de anéis (discos de Plácido), que é geralmente cônico. O cone é normalmente feito em acrílico translúcido com anéis circulares concêntricos pintados em preto por onde não se deseja que a luz passe. A iluminação é feita por uma lâmpada acoplada na parte traseira do cone. Por trás do projetor, ao longo do eixo deste, existe um sistema óptico de magnificação das imagens refletidas pela córnea. Tais imagens são focalizadas numa câmera CCD ("charege coupling device") monocromática acoplada ao sistema óptico e também alinhada com o eixo deste. O sinal do CCD é enviado a uma placa de aquisição (“frame grabber”) instalada no microcomputador. Desta maneira imagens extremamente nítidas e com alta magnificação podem ser digitalizadas (CARVALHO, 2005). Após a digitalização, o programa do topógrafo analisa a distância destes anéis de luz refletidos em 34.000 pontos distintos. Os valores obtidos nesta etapa são inseridos em algoritmos de reconstrução da topografia da córnea, cujo resultado é geralmente impresso na tela do computador em forma de mapas topográficos com códigos de cores. Cada cor da escala representa uma determinada curvatura, ou seja, um certo poder de refração (dioptria). Cores quentes (vermelho, laranja e amarelo) representam altos graus de curvatura. Os tons em verde representam valores médios. Enquanto cores frias (variantes do azul) estão associadas a curvaturas menores. As posições de cada cor no plano bidimensional representam as posições físicas da córnea na imagem dos discos de Plácido digitalizada no aparelho.

[010] Diante destas limitações do estado da técnica surgiu a ideia de criação desta invenção.

[011] O estado da técnica descreve algumas patentes cuja reivindicação está centrada no aperfeiçoamento de métodos, sistemas, técnicas e dispositivos capazes de serem integrados às tecnologias móveis para capturar imagens do olho e/ou realizar o exame das córneas, entretanto não foram identificadas patentes cujo escopo de proteção seja identificar e nomear os padrões de curvatura anterior da córnea, a partir da captura e interpretação de imagens de mapa de cores geradas pelo topógrafo corneano, destinados ao auxílio da análise de padrões de imagens e/ou emissão de laudos.

[012] Para estabelecer o estado da técnica inicialmente citamos a patente de número EP 2092876 e título Perfilamento corneano personalizado descreve um sistema para tratamento refrativo do olho, compreendendo uma ferramenta de captura de imagens de alterações da frente de onda e aos dados da topografia da córnea as vantagens de reivindicar a comparação de imagens de topografia corneana capturadas com alterações e/ou anomalias, no entanto a sua reivindicação está centrada na invenção de um dispositivo eletrônico para o tratamento do curso refrativo do olho.

[013] A patente de número US 2017042421 e título Sistema, Método e Aparelho para Permitir o Mapeamento da Topografia da Córnea por Smartphone mostra as vantagens da solução de um aparelho acessório para receber uma indicação de uma distância de vértice correta e capturar uma imagem dos anéis concêntricos refletidos para auxiliar no exame de topografia corneana capaz de alinhar um sistema de iluminação do disco plácido com uma câmara de um dispositivo de comunicação móvel. No entanto, a patente de número US 2017042421 não inclui a interpretação nem a geração de padrões contidos em um exame de topografia corneana.

[014] A patente US 2014228668 e título Sistema, método e dispositivo para triagem não invasiva automática para diabetes e pré-diabetes mostra o processo de um sistema para uma triagem não invasiva automática para analisar pelo menos uma imagem do olho e compreender a tortuosidade, a espessura irregular, os vasos danificados, os microaneurismas, os vasos distendidos e os vasos falciformes de um paciente. No entanto, a patente de número US 2014228668, trata-se somente da análise das imagens dos vasos sanguíneos que indica se o paciente é portador de diabetes ou tem predisposição a tal doença.

Breve Descrição das Figuras

[015] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente, as seguintes figuras são apresentadas:

[016] A figura 1 - apresenta um diagrama de blocos da sequência das fases que compõem a operacionalização do método proposto, com detalhes na sequência de etapas de, a. aquisição de imagens, b. o desenho do contorno c. processamento do contorno e d. avaliação do resultado.

[017] As figuras de 2 a 28 mostra detalhes de perfis de padrões de topografias de córneas inseridas no sistema, bem como a descrição das análises e a possibilidade de manipulação do profissional.

[018] As figuras de 2 a 5 foi feito o modelo de contorno com uma linha pontilhada.

[019] A figura 6 se observa cada folheto no pontilhado azul.

[020] Nas figuras 7 e 8 um contorno em preto foi inicialmente realizado para indicar a forma correta de selecionar o folheto.

[021] As figuras 9, 10 e 11 detalha o tamanho da gravata também é importante para se diferenciar um astigmatismo comum.

[022] As figuras 12 a 14 detalha as características de astigmatismo.

[023] As figuras 15 e 16 caracteriza o aumento da curvatura localizado inferior.

[024] As figuras 17, 18, 19 e 20 caracteriza o aumento da curvatura localizado inferior e com orientação para de acordo com a apresentação das cores como o folheto deve ser circundado.

[025] As figuras 21, 22, 23, 24 exemplifica alguns casos de uma gravar rudimentar oposta pode ser formada.

[026] A Figura 25 apresenta uma perda de perpendicularidade entre o meridiano mais curvo e o mais plano.

[027] A figura 26 apresenta uma ilha de aplanamento em formato de gota.

[028] As figuras 27 e 28 ilustra gravatas que caracterizam também um aumento de curvatura localizado e representam na verdade um tipo de ceratocone, o mamilo central.

Descrição Detalhada da Invenção

[029] Um método para emissão de laudos da topografia corneana, através da captação das imagens dos mapas de cores gerados pelo exame e da interpretação dos mesmos, identificando e nomeando determinados padrões.

[030] O dispositivo de comunicação móvel que possuir o método embarcado é capaz de receber as imagens geradas pelo aparelho e reconhecer o padrão de mapa de cores com emissão de laudos de topografia corneana através das seguintes etapas de:

[031] a. A aquisição da imagem é a primeira etapa do método cujo objetivo é orientar o usuário no processo de captura da imagem de um exame de topografia corneana. Usando a câmera de um dispositivo móvel, o usuário visualiza a tela contendo zonas guias como uma orientação para aproximar e enquadrar dentro das zonas guias a imagem de um exame de topografia corneana até que o método apresenta uma sinalização visual de que pode ser capturada. Em seguida, a imagem capturada pode ser, também, ajustada nas extremidades.

[032] b. O desenho do contorno tem a finalidade de auxiliar o usuário no detalhamento de uma área específica que apresenta um padrão topográfico. Após a imagem capturada (a), o usuário realiza na tela do celular o contorno sob a imagem topográfica capturada. O método mostra a linha do contorno realizada. Caso o desenho do contorno não esteja correto, é possível refazer o desenho.

[033] c. O Processamento do contorno tem o objetivo de analisar e comparar os padrões informados pelo usuário com os contidos no método. A imagem gerada na etapa anterior (b) é aplicada na entrada da CNN (rede neural convencional) e a CNN realiza o processamento das informações contidas na imagem e fornece o resultado dentre uma das quatro classes possíveis e estabelecidas.

[034] d. A avaliação do resultado tem o objetivo de apresentar uma conclusão a respeito da identificação dos padrões topográficos contidos na imagem do exame de mapa de cores para a emissão de um laudo na tela do dispositivo móvel, facultando ao usuário complementar o laudo com alguma observação pertinente.

[035] A presente invenção apresenta um conjunto de técnicas de reconhecimento de padrões de imagens e através destes padrões estabelece um método de emissão de laudos da topografia corneana, através da interpretação semi-automática do mapa de cores gerados pelo topógrafo corneano.

[036] O papel do médico especialista na emissão dos laudos, antes realizado de forma subjetiva e manual, será complementado com uma ferramenta de auxílio resultante desta presente invenção, que irá definir automaticamente o padrão topográfico capturado pelo equipamento convencional. A ferramenta também auxiliará o médico em seu processo de especialização em oftalmologia enquanto sistema inteligente e com altos índices de acertos.

[037] O exame conhecido como topografia corneana, fotoceratografia ou videoceratografia, é uma técnica de imagem não invasiva usada para mapear a curvatura anterior da córnea. É um instrumento largamente usado na detecção de doenças hereditárias da córnea, que podem causar alteração da sua curvatura anterior (superfície). Além disso, é também utilizada para monitorização da córnea antes e depois do uso de lentes de contato, além de avaliar a córnea no pré e pós-operatório de cirurgias refrativas a LASER e catarata.

[038] O método será constituído com um conjunto padrões de mapas de cores gerados e devem ser bem reconhecidos e interpretados pelos profissionais médicos, sendo eles: padrão topográfico esférico ou oval, padrão topográfico em gravata borboleta simétrica, padrão topográfico em gravata borboleta assimétrica e padrão topográfico irregular. O reconhecimento desses padrões de imagens é de suma importância na detecção de anomalias corneanas, possibilitando diagnóstico e tratamento específicos e, até mesmo, contraindicando determinados procedimentos cirúrgicos.

[039] O método constitui em um banco de dados de padrões de topografia corneana e o mesmo faz um conjunto de verificações das imagens recebidas pelo dispositivo e através da comparação dos padrões das imagens capturadas com os padrões armazenados emite um laudo com os padrões identificados.

[040] Padrão esférico: na córnea esférica a área topográfica central de 3mm e de 5mm apresentam um padrão de cores na variante do verde. Áreas isoladas em amarelo ou laranja podem ocupar o centro ou média periferia desse mapa, mas sem padrão em gravata definido (figura 2). Como o examinador deverá desenhar um contorno periférico para o padrão esférico (figura 2 e 3), deve ser feito um diagnóstico diferencial com superfícies submetidas a cirurgia refrativa para miopia (figura 4) ou hipermetropia (figura 5), que também podem possuir suas superfícies centrais com desenho esférico.

[041] Nesse caso, a diferença é que na superfície submetida a cirurgia refrativa a laser para miopia percebe-se uma área central de cores mais frias (variantes do azul) que a área periférica (amarelo ou vermelha). No caso da cirurgia para hipermetropia a área central apresenta-se com cores mais quentes (amarelo ou vermelho) com a periferia mais fria (variantes do verde ou azul). Nas figuras 2, 3, 4 e 5 foi feito o modelo de contorno com uma linha pontilhada.

[042] Córnea com astigmatismo: será dividida em três tipos: o astigmatismo regular e simétrico, o astigmatismo regular e assimétrico e o astigmatismo irregular. As “gravatas" formadas nos meridianos opostos geralmente são compostas por mais de uma cor ou como costumamos dizer, possui vários “folhetos” (figura 6, observe cada folheto no pontilhado azul), assim é de extrema importância que o contorno dessas gravatas acompanhe a mesma tonalidade de cor nos dois lados.

[043] Para aumentar a sensibilidade do aplicativo e não acontecer erros na classificação, sempre deverá ser acompanhado o contorno da gravata que possui o maior tamanho (folhetos mais externos). Mas para isso é importante certificar-se que o folheto escolhido seja completo (figura 7 e 8), formado sem cortes ou distorções grosseiras. Folhetos sem o formato de gravata devem ser desconsiderado. Geralmente o amarelo ou laranja é o folheto ideal. Nas figuras 7 e 8 um contorno em preto foi inicialmente realizado para indicar a forma correta de selecionar o folheto.

[044] Padrão regular e simétrico: na córnea com astigmatismo regular e simétrico o examinador deverá desenhar uma gravata borboleta ou um oito no folheto mais externo que seja completo. Para que o diagnóstico se aproxime do real, é importante que a cor contornada no desenho da 1ª gravata seja seguida na 2a (geralmente o amarelo ou laranja será a cor ideal a ser contornada). O tamanho da gravata também é importante para se diferenciar um astigmatismo comum (figuras 9, 10 e 11) de um ceratocone em mamilo (figura 12), que entra na classificação de astigmatismo irregular. Nas córneas saudáveis e aparentemente resistentes a gravata alcança a zona de 7mm. Já nas córneas com ceratocone em mamilo central uma das gravatas ou ambas ficam em torno da zona de 3 ou 5mm.

[045] Padrão regular e assimétrico: na córnea com astigmatismo regular e assimétrico (figuras 13 e 14) o examinador deverá desenhar uma gravata borboleta ou um oito, só que uma das duas gravatas, não importa qual, tem um tamanho (alcance) menor que a oposta. Lembrando de ser fundamental que a cor contornada na 1a gravata seja seguida na 2a. Assim, uma das gravatas alcança a zona de 7mm enquanto a posta não ultrapassa a zona de 5mm. O examinador deverá ter uma atenção especial para gravatas com assimetria inferior, pois estas geralmente estão presentes em córneas frágeis.

[046] Padrão irregular: na córnea com astigmatismo irregular (figuras 15, 16, 17, 18, 19 e 20) o examinador deverá fazer um círculo em um aumento de curvatura localizado da córnea. Assim, seria como a parte oposta da gravata fosse amputada, simplesmente não existisse. Esse aumento de curvatura adota uma cor quente (amarela ou vermelha), geralmente na região inferior da córnea, é ela que deve ser circundada.

[047] Em alguns casos, uma gravar rudimentar oposta pode ser formada (figura 21, 22, 23 e 24), "tentando" simular um astigmatismo assimétrico, mas essa gravata fica no entorno da zona de 3mm, adotando cores quentes (vermelha) que representa alta curvatura ou uma diferença entre áreas corneanas maiores que 2 dioptrias. Uma orientação a ser seguida é que nesses casos de suposta assimetria existe uma grande desproporção no comprimento e/ou largura das gravatas oposta, achado que vai caracterizar o astigmatismo irregular.

[048] A perda de perpendicularidade com diferença entre o meridiano mais curvo e o mais plano maior que 10 já é característico também de um ̊ astigmatismo irregular (figura 25). Outro achado de astigmatismo irregular é visto na imagem em “pata de caranguejo” ou "beijo do cisne” onde o aumento de curvatura nas áreas inferiores de 4 até 8 horas se unem na região central com uma “gota” de área plana pendente na direção inferior. Essa imagem é típica do astigmatismo irregular gerado pela degeneração marginal pelúcida (figura 26). O modelo de contorno foi realizado em linha preta.

[049] A aparente simetria em casos das duas gravatas pequenas (bow-tie incompleto), simulando um astigmatismo regular simétrico - Apesar de visualmente apresentarem a noção de simetria, na verdade essas gravatas caracterizam também um aumento de curvatura localizado e representam na verdade um tipo de ceratocone, o mamilo central (figuras 27 e 28). Apresentam-se geralmente em vermelho e não ultrapassam a região de 5mm.

Claims (6)

1. MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA que corresponde a um dispositivo de comunicação móvel carregado com o método caracterizado por compreender as seguintes etapas:

   • a) A aquisição da imagem é obtida através do sistema carregado e selecionado no módulo de captura de imagem, com a câmera do dispositivo de comunicação inicializada, e o foco da câmera sobre a imagem do exame de topografia corneana que com a orientação das zonas guias exibidas sobre a imagem propicia o enquadramento e ou redimensionamento da imagem a ser capturada;
   • b) O desenho do contorno é realizado pelo usuário sobre a imagem da topografia capturada exibido na tela do dispositivo de comunicação móvel e, se o contorno for aprovado, será analisado o desenho formado;
   • c) O processamento do contorno determina o redimensionamento da imagem e o seu processamento pelo sistema, que fornece o resultado dentre os padrões estabelecidos;
   • d) O método processa, avalia e exibe o resultado do laudo na tela.
2. MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA constituído por um dispositivo de comunicação móvel com uma tela sensível ao toque caracterizado por compreender um conjunto de padrões baseados em imagens de mapas de cores de topografia corneana.
3. MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender um método embarcado constituído com imagens capturadas através do desenho do contorno realizado pelo usuário.
4. MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA de acordo com as reivindicações 2, 3, caracterizado por uma sistematização a ser executada pelo usuário para realização do desenho do contorno de acordo com a imagem ser analisada.
5. MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA de acordo com as reivindicações 2, 3 e 4, caracterizado por compreender um método embarcado para realização de uma análise comparativa de padrões de imagens de topografia corneana com as imagens capturadas, selecionadas e detalhadas através do contorno executados pelo usuário.
6. MÉTODO DE RECONHECIMENTO DO PADRÃO DE MAPA DE CORES COM EMISSÃO DE LAUDOS DE TOPOGRAFIA CORNEANA de acordo com as reivindicações 2, 3 e 4, caracterizado por compreender padrões de análise das imagens captadas com os padrões das imagens arquivadas para emissão de um laudo que poderá ser detalhado e ou alterado pelo usuário.

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