ES2201036T3 - Sistema de control de rastreadores oculares. - Google Patents

Abstract

Sistema (10) para interrumpir temporalmente o suspender una intervención quirúrgica con láser, comprendiendo el sistema: unos medios de láser de excímero para realizar la cirugía ablativa en la córnea de un ojo (120); unos medios de rastreo (94) para controlar, a una velocidad predeterminada, una pluralidad de posiciones del ojo por medio del seguimiento de una característica predeterminada del ojo; unos medios para enviar un haz óptico en el ojo; unos medios para medir la intensidad de un haz reflejado por el ojo en distintas posiciones del ojo; caracterizado porque: unos medios para activar un contador de muestras malas a fin de contar de lapso en lapso el número de haces reflejados que caen fuera de la gama de intensidades prefijadas como aceptables; unos medios para hacer pasar el sistema a un modo de punto muerto, en el que los medios de rastreo están en una posición interrumpida, siendo dicha posición la posición más reciente en la que la intensidad del haz reflejado se encontraba aúnen la gama de intensidades prefijadas como aceptables, si el contador alcanza un límite predeterminado; unos medios para inhibir los disparos del láser si el sistema se encuentra en el modo de punto muerto y para suspender la intervención quirúrgica si el sistema permanece en el modo de punto muerto durante un tiempo superior a un período de tiempo predeterminado o si el sistema entra y sale rápida y repetidamente del modo de punto muerto.

Description

Sistema de control de rastreadores oculares.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas que permiten realizar rastreos oculares, y, en particular, a aquellos sistemas que permiten controlar las funciones de un rastreador ocular mientras se corrigen las aberraciones de un sistema visual mediante la cirugía ablativa con láser.

Descripción de la técnica relacionada

Los sistemas ópticos, que presentan un foco imagen real, pueden focalizar en un punto un haz de luz colimado que incide sobre ellos. Este tipo de sistemas puede encontrarse en la naturaleza, por ejemplo, los ojos humanos y los de los animales, o entre los fabricados por el hombre, como, por ejemplo, los dispositivos de laboratorio, los dispositivos de guiaje, y otros similares. En cualquiera de estos casos, las aberraciones del sistema óptico pueden influir sobre el funcionamiento del sistema. En lo que sigue se utilizará a título de ejemplo el ojo humano para exponer este problema.

Un ojo perfecto o ideal refleja difusamente un haz de luz incidente por medio de la retina, a través de los medios ópticos del ojo, que incluyen una lente y una córnea. Cuando dicho ojo ideal se encuentra en un estado relajado, es decir, el ojo no se ha acomodado para proporcionar un foco en el campo próximo, la luz reflejada sale del ojo en forma de una secuencia de ondas planas. Sin embargo, un ojo presenta generalmente aberraciones que deforman o distorsionan las ondas de luz que se reflejan en el ojo. Un ojo con aberraciones refleja difusamente un haz de luz de tal modo que, tras incidir el haz sobre la retina, éste vuelve a atravesar la lente y la córnea formando una secuencia de frentes de onda distorsionados.

Hay varias tecnologías que intentan proporcionar al paciente una mejor agudeza visual. Algunos ejemplos de dichas tecnologías consisten en remodelar la córnea mediante la cirugía ablativa con láser o mediante implantes intracorneales, en añadir lentes sintéticas al sistema óptico utilizando implantes intraoculares, y en el uso de anteojos graduados con precisión. En todos estos casos, el procedimiento para determinar la magnitud del tratamiento correctivo consiste típicamente en colocar lentes esféricas y/o cilíndricas de refringencia conocida en el plano del anteojo (aproximadamente 1,0-1,5 cm delante de la córnea) y en preguntar al paciente qué lente o qué combinación de lentes le proporcionan la visión más nítida. Este procedimiento constituye una medida imprecisa de las distorsiones reales, en el frente de ondas reflejado, debido a que (1) se realiza una única compensación esferocilíndrica en dirección transversal a la totalidad del frente de onda, (2) la visión se verifica a intervalos discretos (unidades de dioptrías) de corrección ablativa, y (3) se utilizan apreciaciones subjetivas del paciente para determinar la corrección óptica. Por consiguiente, el procedimiento convencional para determinar errores ablativos del ojo es mucho menos preciso que las técnicas que se encuentran actualmente disponibles para la corrección de las aberraciones oculares.

En la patente de propiedad común, WO-17-0 185 016, titulada "Apparatus and Method for Objective Measurement and Correction of Optical Systems Using Wavefront Analysis", reivindicando una prioridad del 8 de mayo de 2000, se han dado a conocer varias formas de realización de un procedimiento y sistema para medir objetivamente las aberraciones de un sistema óptico por medio del análisis del frente de onda. En dicha invención, una fuente de energía genera un haz de radiación. Unos medios ópticos, dispuestos en la trayectoria del haz, dirigen el haz a través de un sistema óptico de enfoque (por ejemplo, el ojo) que comprende una parte posterior (por ejemplo, la retina) que actúa como un reflector difuso. El haz se refleja difusamente en la parte posterior y el frente de ondas resultante, tras atravesar de nuevo el sistema óptico de enfoque, incide sobre los medios ópticos. Estos medios ópticos proyectan el frente de ondas a un analizador de frentes de onda en correspondencia directa con el frente de onda que sale del dispositivo óptico de enfoque. Un analizador de frentes de onda, está dispuesto en la trayectoria del frente de ondas proyectado desde los medios ópticos y calcula las distorsiones que presenta dicho frente de ondas proporcionando una estimación de las aberraciones oculares del sistema óptico de enfoque. El analizador de frentes de onda comprende un sensor de frentes de onda asociado a un procesador que analiza los datos del sensor con el fin de reconstruir el frente de ondas incluyendo las distorsiones del mismo.

Un haz de luz perfectamente colimado (es decir, un haz de rayos de luz paralelos, que, en este caso, consiste en un haz de luz láser de diámetro pequeño y que no es dañino para el ojo) que incide sobre un ojo emétrope perfecto e ideal, converge para formar sobre la retina un pequeño punto de difracción limitada. Este enfoque perfecto se produce para todos los rayos de luz que atraviesan la pupila de entrada, independientemente de la posición. Desde la perspectiva del frente de onda, el haz de luz colimado consiste en una serie de ondas planas perfectas que inciden sobre el ojo. La luz de un punto luminoso de la retina emana como unos frentes de ondas que salen como una serie de ondas planas perfectas, que son dirigidos hacia un analizador de frentes de onda en el que se miden las distorsiones con respecto al frente ideal.

Un problema que aparece en la determinación de los datos de dichos frentes de ondas se debe al movimiento natural del ojo durante una exposición. Se pueden realizar múltiples exposiciones para controlar los alineamientos o movimientos inadecuados del ojo durante las distintas exposiciones individuales. Sin embargo, la realización de exposiciones múltiples no permite muchas veces analizar satisfactoriamente los movimientos del ojo.

Una vez determinadas las aberraciones del ojo, el paciente puede optar por someterse a una cirugía correctiva con láser, realizada, por ejemplo mediante la ablación por láser, de unas zonas de la superficie de la córnea con el fin de proporcionarles la forma que se calculó previamente como la más apropiada para mejorar la agudeza visual. En este caso resulta también muy conveniente poder tener en cuenta los movimientos que efectúa el ojo durante la operación a la hora de disparar los impulsos láser sobre la córnea. Comprendiendo el sistema de ablación un aparato para rastreos oculares, resulta también conveniente poder dar cuenta de cualquier objeto que obscurezca temporalmente el campo de visión del rastreador.

La patente US-A-5.865.832 describe un sistema de rastreo ocular que puede pasar al "modo de espera" siempre que se pierde temporalmente el rastreo del ojo cuando en lugar de la señal de rastreo del ojo se emiten señales de salida de "banderola". Los disparos láser pueden interrumpirse entonces en respuesta a la recepción de señales de banderola asociadas a la desviación de un determinado parámetro con respecto a su gama de parámetros normales. Cuando se detecta que las señales de error han vuelto a la gama de magnitudes normales, se reactivan el rastreo y los disparos láser. Las banderolas proporcionan un bucle de realimentación, debido a que el microprocesador emite ordenes a unos elementos móviles para que éstos se reorienten y vuelvan a ocupar una posición prefijada, y las señales de banderolas confirman que esta posición se ha obtenido, efectivamente, a fin de proceder con el rastreo normal. En el modo de rastreo normal, el microprocesador recibe constantemente señales de banderola que le proporcionan información acerca de las posiciones absolutas de los elementos móviles.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un sistema según las reivindicaciones indicadas a continuación.

Un objetivo consiste en proporcionar un sistema para el rastreo de movimientos oculares que se producen durante la cirugía con láser destinada a la corrección de aberraciones oculares.

Otro objetivo es proporcionar un sistema para detectar un objeto que oscurece el campo de visión de un sistema de rastreo.

Otro objetivo adicional es proporcionar tal sistema para dar respuesta al objetivo que oscurece.

Otro objetivo consiste en proporcionar tal sistema que suspenda la intervención quirúrgica siempre que el dispositivo de rastreo cumpla determinadas condiciones prefijadas.

Otro objetivo adicional consiste en proporcionar tal sistema que interrumpa temporalmente la intervención quirúrgica con láser siempre que se produzca un oscurecimiento en el dispositivo de rastreo.

La presente invención permite alcanzar estos y otros objetivos. El sistema comprende unos medios de rastreo que permiten verificar, a una velocidad predeterminada, una pluralidad de posiciones de un ojo mediante el seguimiento con el rastreador de una característica predeterminada del ojo. Se envía un haz de luz al ojo y se mide en distintas posiciones la intensidad del haz reflejado por el ojo.

Si la intensidad del haz reflejado se desvía de una gama de intensidades que se han prefijado como aceptables, entonces el rastreador vuelve a la posición de interrupción. La posición de interrupción consiste en la última posición en la que la intensidad se encontraba aún dentro de la gama de intensidades aceptables.

El sistema comprende además unos medios de conteo que permiten efectuar un cómputo del número de veces que se ha interrumpido el rastreador. La intervención se suspende si el rastreador se congela repetidamente y durante un tiempo superior a un período de tiempo máximo que se ha predeterminado como aceptable.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama esquemático del sistema medidor y corrector de aberraciones del ojo.

La Fig. 2 es un diagrama de bloques del sistema de control de rastreadores según la presente invención.

La Fig. 3 ilustra ejemplarmente una interfaz gráfica de usuario con un retículo de posición.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

A continuación se describen las formas de realización preferidas de la presente invención haciendo referencia a las Figuras 1 a 3.

Durante la fase de medición de un procedimiento de corrección ocular, se pueden realizar múltiples exposiciones para verificar la presencia de alineamientos o movimientos inadecuados del ojo durante las distintas exposiciones individuales. Si el movimiento del ojo durante las exposiciones no puede analizarse satisfactoriamente mediante la realización de múltiples exposiciones, entonces se puede proceder a ampliar el sistema 10 agregando al mismo un rastreador ocular 94, que se ha ilustrado con referencia en la FIG. 1. Dicha figura ilustra una forma posible de disponer el rastreador ocular 94. Debe entenderse, no obstante, que el rastreador ocular 94 podría colocarse también en alguna otra parte del dispositivo 10. Un rastreador ocular semejante se ha dado a conocer en la patente US nº 5.980.513 de propiedad común con la presente invención. De esta manera se puede realizar el análisis de frente de ondas incluso durante un movimiento limitado del ojo.

En un posible procedimiento de cirugía ablativa con láser que hace uso del dispositivo 10, la información relativa a la cantidad de material corneal se calcula utilizando la información recogida con el procedimiento de medición. Este procedimiento utiliza un sistema suministrador de haz láser 93 controlado por el dispositivo de rastreo ocular 94. El dispositivo suministrador de haz láser 93 y el rastreador 94 se disponen alineados y centrados sobre el eje óptico del dispositivo 10. Con el rastreador ocular 94, el sistema 10 puede responder a movimientos oculares indeseados.

La eficacia de funcionamiento del dispositivo de rastreo 94 depende directamente de cómo "ve" el rastreador las características que rastrea. Si, por ejemplo, el dispositivo de rastreo 94 se fija en el borde de la pupila, entonces la capacidad del dispositivo de rastreo 94 en mantener un punto de rastreo constante sobre el ojo 120 se verá mermada siempre que se obscurezca el borde de la pupila. El oscurecimiento del borde de la pupila puede producirse de las dos formas siguientes:

1.

El ojo 120 se mueve lo suficiente como para que el párpado u otra parte de la cara oculten la pupila. Esto se da, por ejemplo, cuando el ojo gira temporalmente hacia la parte superior de la cabeza.

2.

Un objeto intercepta el trayecto entre rastreador y pupila. Este objeto puede consistir, por ejemplo, en un dedo, un instrumento quirúrgico, o un microqueratoma.

Si, durante una intervención de cirugía ablativa, el buen funcionamiento del rastreador se ve afectado por alguno de estos incidentes, o de alguna otra forma, entonces es probable que la ablación no se realice en el punto óptimo del ojo.

Una solución particular podría consistir en que el rastreador responda simplemente a un oscurecimiento suspendiendo la intervención. El sistema de la presente invención aborda este problema haciendo uso de un procedimiento fiable y automático con el que se pueden detectar oscurecimientos de este tipo y con el que la respuesta a dicho oscurecimiento consiste en detener temporalmente la intervención. Únicamente cuando se satisfacen una serie de circunstancias predeterminadas, se suspende completamente la intervención. El procedimiento comprende las etapas siguientes:

1.

El dispositivo de rastreo calcula y mantiene los datos métricos que definen muestra tras muestra la calidad del rastreo.

2.

Si se detecta una muestra con una baja calidad de rastreo, entonces el dispositivo registra la geometría de rastreo así como otros parámetros clave del rastreador que corresponden a la última muestra de buena calidad.

3.

Si se detecta un número predeterminado de muestras consecutivas de baja calidad de rastreo, entonces el rastreador pasa al modo denominado "de punto muerto". Generalmente tiene que haber más de una muestra de baja calidad para que el dispositivo se haga más resistente a la interferencia.

4.

En el modo de punto muerto, el rastreador recupera la geometría que presentaba con la última muestra de buena calidad y se mantiene interrumpido en dicha geometría. Se siguen controlando los datos del ojo que obtiene el rastreador, pero el sistema no responde a dichos datos hasta que la calidad de rastreo vuelva a ser aceptable.

5.

Una vez que la calidad de rastreo vuelve a ser aceptable, se reactiva todo el dispositivo de rastreo y se reanuda la geometría del rastreador, mientras se sigue controlando la calidad de rastreo.

Otros circuitos lógicos adicionales del dispositivo 94 proporcionan las respuestas siguientes:

1.

Si el rastreador permanece en el modo de punto muerto durante un tiempo superior al preestablecido, entonces se suspende la intervención. Tal como se indicó anteriormente, el modo de punto muerto controla preferentemente oscurecimientos de corta duración.

2.

Si el rastreador entra y sale rápida y repetidamente del modo de punto muerto, entonces se suspende la intervención. Este comportamiento se considera como inaceptable.

La valoración de la calidad de rastreo comprende dos partes:

1.

Control de los niveles de señal recibidos.

2.

Control del contenido de interferencia de la señal.

La parte (2) se realiza de forma bastante lenta (por ejemplo, 10 Hz) y no utiliza los niveles de las señales recibidas. También explora el contenido de interferencia dentro de la señal. Un contenido de interferencia elevado implica generalmente una mala calidad de rastreo. Si el contenido de interferencia detectado es suficientemente elevado, entonces se suspende el rastreo y el operador tendrá que resituar el ojo.

En segundo lugar, la parte (1) se desarrolla a mayor velocidad (por ejemplo, 200 Hz), controla la señal recibida y verifica si un objeto intercepta el trayecto entre el ojo y el rastreador. Se trata de la funcionalidad que facilita el modo de punto muerto y cuyas particularidades (véase Fig. 2) consisten en:

1.

La magnitud de la señal devuelta por el ojo se mide de lapso en lapso (es decir, secuencialmente en el tiempo).

2.

Dicha magnitud se normaliza con una función de los ajustes de ganancia de transmisión/recepción del rastreador con el fin de determinar un nivel de señal del ojo que no depende de los ajustes del sistema. De esta forma se consigue que cualquier variación en las ganancias del sistema no se interpreten erróneamente como variaciones debidas al ojo.

3.

Las magnitudes normalizadas se transmiten a un filtro pasabajo. La salida de este filtro consiste, por consiguiente, en valores filtrados y redondeados de magnitudes de señal recientes.

4.

El nivel normalizado de la señal actual se divide por el valor de salida del filtro pasabajo correspondiente al lapso anterior (es decir, hasta que no se haya utilizado la salida el filtro no se actualiza con información actual; primero se utiliza la salida y, a continuación, se actualiza la entrada).

5.

Si el cociente resultante es mayor que un umbral superior o menor que un umbral inferior, entonces el lapso de medida actual se señala como dudoso. Nota: un bloqueo de la trayectoria de rastreo implica una caída por debajo del umbral inferior, mientras que la inserción de algún objeto brillante, como una herramienta espejada, puede implicar que se sobrepase el umbral superior.

6.

El cociente de la señal normalizada actual por la salida del filtro pasabajo se transmite a un segundo filtro pasabajo. La salida de éste constituye un cociente filtrado.

7.

Si el lapso actual es considerado como dudoso, el cociente filtrado se compara con los umbrales superior e inferior, tal como se hizo en (5). Si se sobrepasa de nuevo el mismo umbral (superior o inferior), entonces se señala como no satisfactorio el lapso actual.

8.

Si el lapso anterior no era insatisfactorio, entonces se registra el tiempo del sistema para que el usuario pueda saber cuándo se produjo el último lapso satisfactorio.

9.

Se inicia el conteo de "muestra mala".

10.

Con cada lapso "malo" que se produce consecutivamente se incrementa el conteo de "muestra mala".

11.

Cuando el contador llega a un límite prefijado, el sistema pasa al estado de punto muerto. Pero si se produce un lapso satisfactorio antes de alcanzar este límite, entonces el contador se pone a cero y todas las funciones de control vuelven a ser las que había antes de detectar el/los lapso/s malo/s.

12.

Si el sistema no pasa al modo de punto muerto, entonces los espejos del rastreador vuelven a ocupar las posiciones correspondientes al lapso satisfactorio anterior y se mantienen en ellas mientras se siguen controlando las señales. Si el láser de excímero estaba disparando, entonces esto se inhibe.

13.

Si se detecta un lapso "bueno", el sistema deja el estado de punto muerto y vuelve a funcionar normalmente.

14.

Si el modo de punto muerto se mantiene durante un tiempo superior a un período predeterminado, el modo pasa de punto muerto a suspensión, y se interrumpe la intervención. Aparece un mensaje para notificar convenientemente al operador al respecto. Nota: este período de tiempo es más largo cuando el láser aún no ha empezado a disparar que cuando éste ya está disparando a fin de que el operador disponga de tiempo para manipular el ojo y otros instrumentos tales como, por ejemplo, el microqueratoma.

15.

Si el rastreador entra y sale rápida y repetidamente del modo de punto muerto, entonces se suspende la intervención dado que este comportamiento se considera como no aceptable.

En otra forma de realización de la presente invención, el sistema de rastreo detecta la presencia de un microqueratoma en la trayectoria de rastreo. Esto es útil cuando el operador ha de situar el microqueratoma antes de cortar un colgajo de córnea. Suele ser conveniente situar el microqueratoma de tal forma que la zona de ablación quede totalmente dentro de los bordes del corte. Para conseguirlo, el operador tiene que poder colocar el anillo de limbo en una interfaz gráfica de usuario 127 (Fig. 3) sobre el limbo del paciente de tal forma que el retículo, que indica la ubicación de la zona de ablación, quede en la posición correcta.

Sin embargo, cuando el microqueratoma se encuentra en la posición apropiada, se obscurece el limbo. Este problema puede superarse adquiriendo datos de rastreo y situando el retículo del limbo antes de situar el microqueratoma. El rastreador pasará al modo de punto muerto cuando se desplace el microqueratoma para colocarlo en su sitio y reanudará automáticamente el rastreo cuando el microqueratoma se encuentre aproximadamente en su sitio y el borde de la pupila se encuentre otra vez visible. El retículo de la zona de ablación sigue indicando con precisión el sitio en el que deberá realizarse la ablación, y puede utilizarse como un medio auxiliar para colocar el microqueratoma en la posición correcta.

Claims (4)

1. Sistema (10) para interrumpir temporalmente o suspender una intervención quirúrgica con láser, comprendiendo el sistema:

unos medios de láser de excímero para realizar la cirugía ablativa en la córnea de un ojo (120);

unos medios de rastreo (94) para controlar, a una velocidad predeterminada, una pluralidad de posiciones del ojo por medio del seguimiento de una característica predeterminada del ojo;

unos medios para enviar un haz óptico en el ojo;

unos medios para medir la intensidad de un haz reflejado por el ojo en distintas posiciones del ojo;

caracterizado porque:

unos medios para activar un contador de muestras malas a fin de contar de lapso en lapso el número de haces reflejados que caen fuera de la gama de intensidades prefijadas como aceptables;

unos medios para hacer pasar el sistema a un modo de punto muerto, en el que los medios de rastreo están en una posición interrumpida, siendo dicha posición la posición más reciente en la que la intensidad del haz reflejado se encontraba aún en la gama de intensidades prefijadas como aceptables, si el contador alcanza un límite predeterminado;

unos medios para inhibir los disparos del láser si el sistema se encuentra en el modo de punto muerto y para suspender la intervención quirúrgica si el sistema permanece en el modo de punto muerto durante un tiempo superior a un período de tiempo predeterminado o si el sistema entra y sale rápida y repetidamente del modo de punto muerto.

2. Sistema según la reivindicación 1, que comprende además:

un dispositivo de control de tiempo para cronometrar el período de tiempo durante el que permanece el sistema en el modo de punto muerto; y

unos medios para suspender el funcionamiento del láser siempre que el período de tiempo medido es superior a un período máximo prefijado.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que el contador cuenta el número de veces que el sistema pasa al modo de punto muerto y en el que se detiene el funcionamiento del láser si el número de veces contado excede un número máximo predeterminado.

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que el contador cuenta un número total de veces que el sistema ha pasado al modo de punto muerto y en el que se detiene el funcionamiento del láser si el número total de veces excede un número total predeterminado.