ES2247758T3 - Aparato oftalmico. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBE UNA REJILLA (22) DISPUESTA CON ABERTURAS DE FORMA PREDETERMINADA Y QUE SE ILUMINA CON LUZ PROCEDENTE DE UNA LAMPARA (21), PROYECTANDOSE SOBRE EL MENISCO (28) DE UNA LAGRIMA ACUMULADA EN EL PARPADO INFERIOR (36). LA IMAGEN DE LA ABERTURA PROYECTADA SOBRE LA PELICULA DE LA LAGRIMA SE OBTIENE POR MEDIO DE UNA CAMARA CCD (31). EL MENISCO DE LA LAGRIMA ACTUA COMO ESPEJO CONCAVO, POR LO QUE EL FACTOR DE AUMENTO DEPENDE DEL RADIO DE CURVATURA DEL MENISCO. UN PROCESADOR (32) CALCULA LA MAGNITUD DE LA IMAGEN DE REJILLA Y EVALUA EL RADIO DE LA CURVATURA DEL MENISCO. DADO QUE EL VOLUMEN DEL FLUIDO LACRIMAL (V1, V2) VARIA SEGUN EL RADIO DE LA CURVATURA DEL MENISCO (R1, R2), ESTA ULTIMA SE USA COMO VALOR QUE REPRESENTA EL VOLUMEN DEL FLUIDO LACRIMAL PARA FINES DE DIAGNOSTICO DE SEQUEDAD DEL OJO.

Description

Aparato oftálmico.

La presente invención se refiere a un aparato oftálmico, y más particularmente a un aparato oftálmico para medir sin contacto la cantidad física de fluido lagrimal recogido sobre el párpado inferior.

En los últimos años se ha observado un incremento en el número de personas que sufren ojos secos debido al trabajo con VDTs (terminales de presentación visual) o a trabajar en habitaciones en las que el aire es secado por los sistemas de acondicionamiento de aire. Los ojos secos pueden originar un cierto número de condiciones oftálmicas, tales como daños en el epitelio corneal y la conjuntiva. Consecuentemente, la diagnosis del síndrome de ojo seco está llegando a ser una parte importante del procedimiento de diagnóstico oftálmico.

Los métodos convencionales de diagnostico de ojo seco incluyen el examen de coloraciones vitales y el volumen de fluido lagrimal. No obstante, tales métodos implican incomodidad para el paciente originadas por la aplicación de una solución o el contacto del ojo con un instrumento. Para detectar los ojos secos sin hacer contacto con ellos, se han probado métodos que implican proyectar un haz de luz coherente sobre el ojo y examinar las franjas de interferencia formadas por la capa de película lagrimal. En el aparato de tales sistemas, imágenes coloreadas de franjas de interferencia (modelos de interferencia de arco iris coloreado) formados por la capa lipídica de película lagrimal de un ojo que se examina son convertidos fotoeléctricamente por un elemento fotoeléctrico en un sistema de recepción de luz y se muestran en unos medios de presentación. La presencia de ojo seco puede ser entonces diagnosticada fácilmente examinando el modelo de interferencia que indica la condición de la capa de película lagrimal. Ese tipo de aparato y método se describen, por ejemplo, en el documento US 5.719.659A.

No obstante, un problema con las franjas de interferencia producidas por la capa lipídica de película lagrimal con los sistemas convencionales es el bajo contraste e las franjas, que dificulta obtener una buena diagnosis oftálmica basada en las franjas. Otro problema se debe a que el examinador observa directamente los modelos de color en la pantalla de presentación para evaluar el grado de la condición de sequedad del ojo, de modo que solo es posible la medición cualitativa.

Julia C. Mainstone y otros, "Medición del Menisco de la Película Lagrimal en el Diagnóstico de Ojos Secos", "Current Eye Research" (Investigación del Ojo Actual), Vol 15, Nº 6, Junio 1996, páginas 653-661, describe iluminando un ojo de persona con una lámpara de rendija posicionada enfrentada a la persona y fotografiando el radio de curvatura del menisco de las lágrimas inferior de la persona usando una cámara posicionada en un lado de la persona. El radio de curvatura del menisco es evaluado determinando el radio de un círculo que mejor se ajusta a la imagen del menisco. El radio de curvatura se usa para determinar el volumen de lágrimas.

El objeto de la presente invención es proporcionar un aparato oftálmico que permita el diagnóstico de la condición de ojo seco midiendo cuantitativamente la cantidad física de fluido lagrimal recogido en el borde del párpado inferior.

De acuerdo con la presente invención, el objeto anterior se consigue mediante un aparato oftálmico que comprende unos medios de control de la iluminación configurados con una abertura que tiene una forma predeterminada, medios para proyectar la abertura sobre una superficie de la película lagrimal recogida sobre un párpado inferior, medios para formar la imagen de la abertura proyectada sobre la superficie de la película lagrimal, y unos medios para evaluar una cantidad física de fluido lagrimal basados en el factor de amplificación de la abertura en la imagen así obtenida.

La superficie de película lagrimal sobre el borde del párpado inferior (menisco de lágrimas) funciona como un espejo cóncavo, por tanto el factor de amplificación de la abertura de la imagen formada depende del radio de la curvatura de menisco. En esta invención, se obtiene el factor de amplificación de la imagen de la abertura, que proporciona el radio de la curvatura de menisco. El radio de la curvatura de menisco tiene una repercusión en el volumen de fluido lagrimal que afecta a la condición de ojo seco, por tanto la obtención del radio de la curvatura de menisco permite evaluar cuantitativamente el grado de gravedad de la condición de ojo seco, o la fase en la mejora del mismo.

Las anteriores y otras características de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción que sigue con referencia a los dibujos:

las figuras 1a y 1b son esquemas que ilustran el estado de la película lagrimal recogida en el párpado inferior, y las figuras 1c y 1d son esquemas que ilustran la relación entre el radio de curvatura de menisco y el volumen del fluido lagrimal;

la figura 2a es un diagrama óptico del principio de la medición del radio de la curvatura de menisco, la figura 2b es un diagrama que ilustra la formación de una imagen de rejilla mediante el menisco lagrimal, y la figura 2c es un diagrama de la imagen de la rejilla presentada en un monitor;

la figura 3 es un diagrama de la disposición del aparato de la invención;

la figura 4 es un diagrama de un ejemplo de dimensiones de rejilla;

la figura 5 es un diagrama de otro ejemplo de dimensiones de rejilla; y

la figura 6 es un diagrama de la imagen de rejilla proyectada sobre las porciones central y periférica del menisco lagrimal.

La figura 1 ilustra el principio de un medidor de menisco para medir la cantidad de fluido lagrimal. Una película lagrimal de la capa más externa del ojo está compuesta de las capas lipídica, acuosa y de mucina; la capa lipídica es segregada por la glándula de Meibomian y es sometida a presión cuando el párpado cierra. Cuando esto ocurre, una película 3 lagrimal se acumula en el borde de párpado inferior, como se muestra en las figuras 1a y 1b. Un examen para un ojo seco se efectúa con respecto al volumen del fluido lagrimal en el borde del párpado inferior, indicando la escasez de fluido lagrimal una condición de ojo seco grave.

La relación entre el volumen V de lágrimas y el radio r de curvatura del menisco de la superficie de la película 3 de lágrimas se debe a que, puesto que la córnea 4 y el párpado 2 son ambos curvos, un mayor volumen V origina un mayor radio r. Esta relación se ilustra en las figuras 1c y 1d. Si el volumen V de fluido lagrimal aumenta de V1 a V2, el radio de curvatura del menisco aumenta también de r1 a r2. Aquí \theta1 y \theta2 son constantes determinadas por la tensión superficial. Aunque estas constantes varían según la gravedad de la condición de ojo seco, comparadas con el cambio en r, tal cambio es tan pequeño que se desprecia.

En la presente invención, el volumen V de fluido lagrimal se determina midiendo el radio r de curvatura del menisco (menisco de lágrimas). Por esta razón, de acuerdo con la invención, una imagen de la rejilla se proyecta sobre la superficie de la película de lágrimas, y la cantidad física de fluido lagrimal, es decir, el radio r de curvatura de menisco, se mide analizando la imagen de la rejilla. La figura 2 muestra la configuración de este principio.

En la figura 2a, luz de la lámpara 10 pasa a través de una lente objetivo 11 e ilumina una rejilla 12, usada como un medio de control de la iluminación, que se proyecta sobre un espejo cóncavo 13 que sirve como un modelo de menisco de lágrimas. Una imagen 14 de la rejilla se forma mediante el espejo cóncavo 13, y, por medio de una lente 15 de proyección, esta imagen 14 de la rejilla es representada mediante unos medios de formación de imágenes tales como una cámara 16.

Con respecto a la figura 2b, la rejilla que tiene una altura d a una distancia W de trabajo del espejo cóncavo (menisco de lágrimas) de radio r de curvatura es transformada en una imagen d_{1} a una distancia W_{1} del espejo cóncavo. Aquí, se obtiene W_{1} = (rW)/(2W-r) a partir de la relación bien conocida: 2/r = (1/W) + (1/W_{1}),

y d_{1} = (d/W) x W_{1} se obtiene a partir de la relación bien conocida: d_{1}/d = W_{1}/W.

De las dos ecuaciones anteriores se obtiene

d_{1} = (d/W) x (rW/(2W-r)),

d_{1} = (dr/(2W-r).

Aquí, si W es mucho mayor que r (por ejemplo, W = 24, r = 0,3), entonces 2W-r 2W, proporcionando la fórmula aproximada:

d_{1} \approx (dr/2W), por tanto r = (d_{1}/d) x 2W.

Si la imagen d_{1} de rejilla se amplía mediante un factor \beta de amplificación en el tamaño D mostrado en la figura 2c, puesto que D = \beta x d_{1}, entonces r = (D/\beta)(2W/d). Por tanto, si el monitor es un monitor de televisión de 14 pulgadas (35,6 cm), por ejemplo, entonces \beta = 190,9, y como un resultado r = (D/190,9)(2W/d).

En el tamaño de la rejilla (paso de rejilla), d es constante, y W es el valor de la distancia de trabajo determinado por el diseño. Aunque este puede ser cambiado algo en la alineación, es un valor bastante pequeño que puede ser despreciado. Por tanto, el radio r de curvatura del menisco de las lágrimas para el volumen V de fluido lagrimal puede ser hallado midiendo el tamaño de la imagen D de rejilla presentada en el monitor.

La figura 3 ilustra un aparato concreto basado en el principio descrito anteriormente. Con referencia a la figura 3, la luz de una lámpara halógena 21 pasa a través de un filtro 22, que bloque los rayos caloríficos, una placa 23 de polarización y una lente 24 de iluminación, y es reflejada por un espejo 25 tal como un semiespejo o espejo diafragmado. La luz reflejada por el espejo 25 pasa a través de un una lente objetivo 26 e ilumina una rejilla 27 que tiene una pluralidad de aberturas, que funcionan como unos medios de control de luz. La rejilla 27 así iluminada se proyecta sobre un menisco 28 o película de lágrimas recogidas sobre un párpado inferior 36.

Como se muestra en la figura 4, la rejilla 27 comprende una pluralidad de aberturas en la forma de ranuras (cinco en este ejemplo) que miden cada una D_{3} por D_{5} dispuestas sobre un sustrato de D_{1} por D_{2}, siendo las ranuras equidistantes y estando separadas una distancia D_{4} entre sí, siendo proporcionadas con un espacio D_{6} en blanco por encima y por debajo y un espacio D_{7} en blanco en cada lado. Las dimensiones que se establecen son, por ejemplo, las siguientes: D_{1} = 48,0 mm, D_{2} = 15,0 mm, D_{3} = 9,0 mm, D_{4} = 4,0 mm, D_{5 =} 4,0 mm, D_{6} = 6,0 mm, y D_{7} = 3,0 mm. En este ejemplo, el valor d de la figura 2b (paso de rejilla) es d = D_{4} + D_{5} = 8 mm.

La luz procedente de la rejilla 27 proyectada es reflejada por el menisco 28 de lágrimas, formando una imagen de la rejilla en la proximidad del menisco de lágrimas. La imagen de la rejilla así formada por el menisco de lágrimas pasa a través de la lente 26 de objetivo, el espejo 25, la lente 29 de proyección y la placa 30 de polarización y es recogida por una cámara 31 de CCD, y la imagen es sometida a un tratamiento de imagen por un procesador 32. Este procesador 32 puede, por ejemplo, ser usado para obtener el paso de la imagen de rejilla en la cámara correspondiente a d = D_{4} + D_{5} digitalizando la señal de imagen y obteniendo las coordenadas de píxeles para cada abertura. El procesador 32 calcula también el paso d_{1} de la imagen de rejilla formada por el menisco de lágrimas, teniendo en cuenta el factor de amplificación de la lente, y evalúa el radio de curvatura r del menisco 28 de lágrimas de acuerdo con la ecuación anterior r = (d_{1}/d x 2W).

Como se ha descrito anteriormente, en la formación de la imagen de rejilla, el menisco 28 de lágrimas tiene la función de un espejo cóncavo, y, por lo tanto, el factor mediante el cual la imagen de rejilla formada se amplía depende del radio de la curvatura r de menisco del menisco de lágrimas. La obtención del radio de la curvatura de menisco permite evaluar cuantitativamente la gravedad de la condición de ojo seco. El resultado de cada cálculo y la evaluación pueden ser presentados en un monitor 33.

La placa 23 de polarización dispuesta en el sistema de iluminación y proyección y la placa 30 de polarización dispuesta en el sistema de formación de imágenes tienen ambas la misma orientación de modo que transmiten luz en la misma dirección. Como el menisco de lágrimas es líquido, el estado polarizado no se rompe fácilmente en el transcurso de la reflexión, la utilización de placas polarizadas permite por tanto mejorar la relación de señal a ruido (S/N) durante la formación de imágenes.

La figura 5 muestra otro ejemplo de una rejilla. En este ejemplo, la rejilla tiene un paso más fino. Las dimensiones son D_{1} = 48,0 mm, D_{2} = 15,0 mm, D_{3} = 9,0 mm, D_{4} = 2,0 mm, D_{5} = 2,0 mm, D_{6} = 7,0 mm, y D_{7} = 3,0 mm, y el paso de la rejilla será de 4 mm.

En cuanto al grado de precisión de r cuando la distancia W de trabajo es de 24 mm, el paso de la rejilla es de 8 mm de la figura 4, y el monitor 33 es un modelo de 14 pulgadas, el siguiente es el resultado de una medición real efectuada con el aparato de la figura 3 (sin usar el procesador 32), usando un tubo de vidrio de 0,30 mm de radio y alambre de piano de 0,15 mm de radio. En el caso de un monitor de 14 pulgadas, \beta = 190,9, por tanto el radio r de curvatura de la ecuación anterior será el siguiente:

r = (D/190,9) x ((2 x 24)/8) = 0,0314 x D

En el caso del tubo de vidrio de 0,30 mm de radio, el paso D de la rejilla en el monitor fue de 9,55 mm, siendo este el valor medio de diez mediciones obtenidas usando una norma, por tanto r = 0,0314 x 9,55 = 0,30 mm es un valor exacto. En el caso del alambre de piano de 0,15 mm de radio, el valor medio de diez mediciones de D fue de 4,58 mm, por tanto r = 0,0314 x 4,58 = 0,14 mm. El grado de error es de solo 0,01 mm, confirmando que el radio de curvatura del menisco puede ser medido con un grado de precisión muy alto.

El menisco 28 de las lágrimas tiene una forma horizontalmente alargada, con un ángulo que cambia hacia las esquinas exteriores del ojo. Por tanto haciendo la rejilla 17 giratoria, como se muestra en la figura 6, la orientación de la rejilla 27 puede ser cambiada entre la imagen 40 de rejilla media proyectada sobre una superficie de la película de lágrimas y la imagen 41 de la rejilla periférica. Por ejemplo, la rejilla podría ser ajustada de modo que líneas rectas en ángulos rectos con las aberturas de rejilla se cortasen en un punto, haciendo posible dirigir eficientemente la luz de iluminación sobre el menisco de lágrimas.

Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, valores físicos tales como el radio de curvatura del menisco de la película de lágrimas puede ser calculado basándose en una imagen de la abertura de rejilla proyectada sobre la superficie de la película de lágrimas, haciendo posible de ese modo evaluar cuantitativamente el grado de gravedad, o de cambio, de una condición de ojo seco.

Claims (5)

1. Un aparato oftálmico que comprende:

unos medios (27) de control de la iluminación con una abertura que tiene una forma predeterminada;

medios (24, 25, 26) para proyectar la abertura sobre una superficie de película (28) de lágrimas recogidas sobre un párpado inferior (36);

medios (25, 26, 29) para formar una imagen de la abertura proyectada sobre la superficie de la película de lágrimas; y

unos medios (32) para evaluar una cantidad física de fluido lagrimal (V_{1}, V_{2}, r_{1}, r_{2}) basándose en el factor de amplificación de la abertura en la imagen así obtenida.

2. Un aparato oftálmico según la reivindicación 1, en el que se calcula un radio de la curvatura (r_{1}, r_{2}) de menisco basado en el factor de amplificación de la abertura en la imagen obtenida.

3. Un aparato oftálmico según la reivindicación 2, en el que se evalúa una condición de ojo seco basada en el radio calculado de la curvatura (r_{1}, r_{2}) de menisco.

4. Un aparato oftálmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que lo medios de control de la iluminación son una rejilla (27) que comprende una pluralidad de aberturas en forma de rendijas dispuestas en una disposición equidistante.

5. Un aparato oftálmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios de proyección y los medios de formación de imágenes se proporcionan con una placa (23, 30) de polarización cada uno.