ES2267117T3 - Instrumento oftalmologico para detrerminar la topografia de la cornea. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN PAQUIMETRO OFTALMICO QUE ES ALTAMENTE EFECTIVO EN LA DETERMINACION DEL GROSOR Y LA DENSIDAD OPTICA DE LA CORNEA DE UN OJO EN TIEMPO REAL. EL PAQUIMETRO SE PRESTA POR LA TANTO A UN EMPLEO EFECTIVO EN QUERATOTOMIA RADIAL Y OTROS PROCEDIMIENTOS QUIRURGICOS RELACIONADOS CON EL OJO. EL PAQUIMETRO OFTALMICO DE LA INVENCION TIENE TRES SUBSISTEMAS PRINCIPALES QUE INCLUYEN UNA CAMARA DE TELEVISION, UN PROYECTOR MULTIRRENDIJAS Y UN SISTEMA DE PROCESO Y VISUALIZACION ASOCIADO. EN TERMINOS AMPLIOS, LA INVENCION COMPRENDE LA ILUMINACION DE LA PARTE SELECCIONADA DE LA CORNEA, EL MOVIMIENTO DE UNA RENDIJA A TRAVES DE LA CORNEA Y LA GENERACION DE TRAYECTORIAS DE RAYOS DE UNA IMAGEN DE TYNDALL PARA POSIBILITAR EL ANALISIS DE LA DENSIDAD OPTICA DE LA CORNEA Y EL GROSOR DE LA CORNEA. ESTO SE REALIZA A TRAVES DE UNA SERIE DE IMAGENES DE TELEVISION DIGITALMENTE CODIFICADAS DE LA SECCION OPTICA DE LA CORNEA PRODUCIDAS POR UN PROYECTOR MULTIRRENDIJAS, Y LAS IMAGENES SON SOMETIDAS POSTERIORMENTE A UN ANALISIS DIGITAL. SE DEFINE UNA LOCALIZACION DE CADA UNO DE LOS ELEMENTOS SIGNIFICATIVOS DE LA IMAGEN REFLEJADA DE LA PARTE ANTERIOR DEL OJO. DE ESTA FORMA, SE COMPARA EL CARACTER OPTICO DE LA INTERFASE CORNEA/AIRE CON LA REFLECTANCIA CORRECTA DEL ESTROMA Y DEL ENDOTELIO, PARA DETERMINAR LA TRANSPARENCIA RELATIVA. DE ACUERDO CON LA INVENCION, ES POSIBLE DETERMINAR LOS PARAMETROS DEL CONTORNO FISICO DE UNA PARTE DE LA CORNEA DEL OJO UTILIZANDO UN PAR DE RENDIJAS DE MANERA QUE PUEDA OBTENERSE LA MEDIDA DE LA DISTANCIA ENTRE PARTES DEL OJO.

Description

Instrumento oftalmológico para determinar la topografía de la córnea.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

Esta invención se refiere en general a ciertas mejoras nuevas y útiles en paquímetros oftálmicos para ayudar en la determinación del grosor y densidad óptica relativa de la córnea del ojo basada en tiempo real.

2. Breve descripción de la técnica anterior

La planificación para la cirugía del segmento anterior es un tópico que ha recibido aumento de atención en los últimos años, tal como, por ejemplo, a través de los documentos de Lehrman, y col., "Medición del Diámetro de la Cámara Anterior" y "Biometría del Segmento anterior" mediante fotografía por lámpara de hendidura Scheimpflug'', publicado en Investigative Ophthalmology and Visual Science, Volumen 32, No. 3, Marzo 1991, páginas 529-532.

La lámpara de hendidura es un instrumento empleado por muchos optometristas y oftalmólogos para el examen de la porción anterior del ojo. Muchas versiones diferentes del instrumento se han producido durante todo el último siglo, aunque todas las lámparas de hendidura tienen tres elementos principales en común y que incluyen un proyector para proporcionar una imagen enfocada de una hendidura óptica enfocada en el ojo, un biomicroscopio o cámara para visualizar la imagen y un sistema de soporte mecánico. En este sistema de lámpara de hendidura, el biomicroscopio o cámara se diseña para visualizar la imagen formada por el proyector, y es cofocal con el proyector. El sistema de soporte mecánico se debe elaborar para al menos que brinde apoyo al objeto y al proyector y al sistema de visualización. Adicionalmente, los elementos deben estar posicionados con relación uno a otro para el examen apropiado del ojo.

Los accesorios en paquimetría están disponibles para la lámpara de hendidura que se utilizan en ambientes clínicos. Estos accesorios funcionan de manera que desplazan la mitad de la imagen por un plano de bloque de vidrio paralelo interpuesto en la trayectoria de visualización. De este modo, se mide el grosor de la córnea en un único punto. La lectura del tambor que forma parte de este accesorio se registra a continuación, de forma manual, según el espesor local de la córnea. Al tiempo que estas formas modificadas de las lámparas de hendidura que actúan como paquímetros, son capaces de definir con precisión los espesores córneos de un localización desconocida, resultan lentas, costosas y frágiles. Además, son bastante difíciles de manejar, y requieren una formación sustancial por parte del operario.

El documento de US 4.523.21 se refiere a un dispositivo para examinar secciones anteriores del ojo. Este dispositivo se basa en el principio de Scheimpflug. El dispositivo comprende un receptor eléctrico que está dispuesto en la trayectoria del haz de imagen para evaluación electrónica de los resultados del examen. Diversas secciones meridianas en el ojo del paciente se producen por medio de un prisma giratorio. Un objeto de fijación y una cuadrícula en la trayectoria del haz de iluminación permiten la reproducibilidad de los resultados de medición, así como facilitan los exámenes de seguimiento que pretenden observar el mismo ojo por cambios, de un examen a un examen posterior. Este instrumento será capaz de detectar la curvatura de la superficie anterior de la córnea, grosor de la córnea, profundidad de la cámara anterior, y dimensiones geométricas de la lente y sus diferentes capas, así como la escala gradual de grises de diferentes zonas.

En la técnica anterior, no hay medios eficaces para medir realmente las distancias entre porciones del ojo en una base fácil y exacta. De hecho, las mediciones de distancia se hacen por lo general mediante aproximaciones y las cuales son frecuentemente inexactas en el mejor de los casos. La presente invención supera estos problemas con un sistema según la reivindicación 1. La invención permite usar un procedimiento de paquimetría relativamente simple para determinar las distancias entre los segmentos de tejido del ojo basado en el uso de un par de hendiduras iluminadas que tienen ángulos diferentes con respecto una a otra durante el movimiento de exploración del ojo.

Visión de conjunto de la invención

La densitometría es un término aplicado a la medición de la densidad óptica en áreas de fotografías. Los densitómetros normalmente miden el logarítmico recíproco del porcentaje de transmisión de luz para un área definida en una longitud de onda determinada o banda de onda. La medición de la reflexión relativa de la luz dispersada se emplea normalmente para definir turbidez en muestras de agua. La cantidad de luz dispersada y retroreflejada de ese modo se compara por consiguiente con un valor de referencia conocido en este procedimiento, para determinar la reflexión de luz dispersada.

El densitómetro de la presente invención mide la cantidad relativa de luz reflejada por dispersión dentro del tejido ocular como una indicación de la densidad óptica. En el sentido más estricto, esto no es una verdadera medición de densidad sino es una medida de transparencia relativa de los tejidos córneos. El contacto de la córnea con el aire no se ve afectado por la opacidad que adquiere el estroma, y sirve como referencia de densidad relativa para la medición. El mínimo valor de reflectancia para calibración se deriva de la señal que representa la cámara anterior sobre la pupila, en la que la reflectancia media es menor. La densidad óptica de las áreas grandes y pequeñas de la córnea suele proporcionar con frecuencia datos de diagnóstico para decidir la necesidad de intervención quirúrgica. Además, el perfil de la superficie y el grosor de la córnea son cuantificados para producir un completo gráfico de espesores tridimensional de la córnea que incluye el presente grosor de la membrana.

La presente invención utiliza luz de una lámpara incandescente para analizar el espesor y densidad óptica de la córnea a una o más longitudes de onda. Haciendo sucesivas exposiciones con un pequeño movimiento lineal de una imagen con hendidura entre cada exposición, se puede generar una serie de secciones de imágenes de densidad. Estas imágenes se almacenan entonces en formato digital.

La presente invención es también eficaz para elaborar opacidades localizadas y usadas en la planificación de cirugía de sustitución de la córnea. Las úlceras y heridas de la córnea pueden también ser objeto de elaboración de un mapa para proporcionar información de diagnóstico preciso al médico mediante el uso del paquímetro de la invención. Los cambios en el índice de refracción asociados con cicatrices o ulceración crean focos de dispersión de luz y pérdida de transparencia. El índice de refracción del grueso de la córnea es menor en el fluido que en el citoplasma de la fibra y la dispersión que resulta de las discontinuidades ópticas. El grado de opacidad puede ser observado a través de la pérdida de agudeza visual, aunque la pérdida de visión nocturna debido a la falta de contraste de imagen puede ser ocasionalmente debilitante, en tanto que la agudeza de Snellen se ve sólo afectada ligeramente.

El examen de lámpara de hendidura revelará la presencia de estas anormalidades aunque el examen visual directo no proporciona evaluación repetible y precisa de la localización de la lesión, densidad, área y cualquiera de los cambios en tamaño u opacidad producido con el paso del tiempo. La presente invención proporciona una herramienta para una evaluación repetible de la pérdida de visión potencial bajo condiciones de iluminación adversas. En la presente invención se emplea la iluminación focal que proporciona un proyector Köhler convencional modificado. El objeto del plano focal es una o más hendiduras ópticas que se pueden mover manualmente o a través de un mecanismo asociado controlado por ordenador.

El "Fenómeno Tyndall" es el término empleado para describir este procedimiento para la generación de una sección óptica del ojo que es bien conocida en el técnica oftálmica. El reflejo difuso a partir de la primera de las capas de la córnea que proporciona la imagen de sección óptica se emplea en la presente invención como referencia frente a la cual la reflexión difusa a partir de las otras porciones de la córnea se compara para determinar la transparencia relativa.

La presente invención no utiliza el biomicroscópico convencional de la lámpara de hendidura común, sino en su lugar emplea un sistema de cámara de televisión para producir imágenes digitales a fin de analizar la porción anterior del ojo. La correlación de una secuencia de fotografías individuales de imagen fija es difícil debido al cambio de fijación de la mirada con relación al eje óptico de la cámara. La presente invención resuelve este problema empleando un sistema de escáner rectilíneo para proporcionar densidad rápida y medición de grosor de la totalidad de la córnea en un formato fácilmente abarcado.

El paquímetro oftálmico de la presente invención determina el brillo elemental de una porción seleccionada de una imagen Tyndall del ojo. La selección de una porción del campo de visión de un sistema de lámpara de hendidura se obtiene mediante control por ordenador a través del uso de una tabla de marcas fiduciales valoradas que delimitan las áreas seleccionadas en la pantalla de video.

En el sistema descrito en la presente invención, una señal de "reloj" se deriva de un oscilador controlado por cristal de alta precisión para proporcionar una subdivisión de las líneas reticuladas dentro de los elementos bien definidos por tiempo/tamaño. La realización preferida utiliza una cámara de televisión de componente sólido de resolución media.

La presente invención proporciona un sistema para reducir además el número de posiciones empleadas en los cálculos que intervienen en la elaboración del gráfico visible para abarcar el área de interés. De este modo, la información resultante se almacena en forma más compacta sin pérdida de resolución o precisión. La curva gamma para imágenes de películas muestra la relación entre la exposición logarítmica y la densidad logarítmica de la imagen.

La forma de ambas superficies anterior y posterior y el grosor de la córnea del ojo humano puede ser de elaboración de un mapa por medio del sistema de proyección de hendidura de esta invención. La línea de fijación de la mirada se hace coincidir con el eje óptico de la cámara mediante un objetivo visible por el sujeto a través de un divisor de haz. El divisor de haz y objetivo de fijación están posicionados de manera que producen la alineación deseada del ojo y de la cámara, y de ese modo, el haz de hendidura.

Una vez que se genera la superficie anterior de la córnea se puede definir la superficie posterior empleando el índice de refracción de la córnea y el ángulo de incidencia para cada rayo que se derivan de los datos de la superficie anterior mediante aplicación de la ley de Snell.

El cálculo de la forma de la superficie en la presente invención se realiza por medio de análisis de triángulos similares, según se ilustra en las figuras 13 y 15. Se define primero el perfil de la superficie anterior. El procedimiento implica el análisis geométrico único de la imagen Tyndall. El ángulo entre el haz de hendidura y el eje óptico se fija a 45 grados en el centro. La distancia entre el espejo y el ojo se fija también a una distancia conocida. El punto de imagen para cada píxel se desplaza a partir del eje óptico según una función directa de la altura del punto por encima del plano de base de referencia. En la realización preferida de la presente invención se genera la imagen para ser analizada mediante proyección de bandas estrechas de luz hacia el interior del ojo a través de proyectores ópticos de diseño convencional Köhler.

En una de las realizaciones preferidas se emplea un par de proyectores y cada uno mueve un conjunto de hendidura individual. Además, cada conjunto de hendidura se mueve bajo control de ordenador perpendicular al eje longitudinal de la hendidura. Cada hendidura se mueve también desde un lado opuesto del ojo.

Los puntos de alineación generados por ordenador, o así llamados "puntos fiduciales", se visualizan con la imagen del ojo. Estos puntos fiduciales son colocados encima de la imagen corneal mediante el movimiento del instrumento por el usuario. El operador mueve el instrumento hasta que la imagen corneal se ubica dentro del área definida, enfoca la cámara por un movimiento axial hasta que la figura de foco deseada se centra sobre el limbo dentro de la imagen, y entonces hace funcionar un interruptor para aceptar la muestra de datos e iniciar la secuencia de recogida de datos.

Breve sumario de la descripción

En términos generales, la presente invención proporciona por lo general un nuevo sistema para medir el espesor de la córnea y densidad óptica, así como un procedimiento para medir el espesor de la córnea y densidad óptica. Tanto el sistema como el procedimiento proporcionan ambos la correlación de la transparencia relativa de muchos tipos de lesiones de la córnea. La invención proporcionar además paquimetría con una representación casi instantánea de datos para permitir la valoración de necesidad de intervenir quirúrgicamente. De ese modo, una de las contribuciones importantes de la presente invención consiste esencialmente en que funciona sobre una base de tiempo real proporcionando resultados casi inmediatos.

El paquímetro de la presente invención, según se indicó previamente, está constituido por tres subsistemas principales los cuales son una lámpara de hendidura modificada que proyecta haces de luz sobre el ojo a examinar, un sistema de cámara de televisión y lentes para obtener imágenes del ojo y un circuito electrónicos para definir y cuantificar una porción de la imagen de televisión. Los mecanismos accionadores se proporcionan también para mover la hendidura óptica para producir imágenes sucesivas destinadas a análisis. El software del ordenador asociado realiza el control necesario del mecanismo de accionamiento, la selección de imagen, la conversión digital de las señales de televisión analógicas para procesamiento informático y análisis numérico. Esto convierte la información en una medición que se puede visualizar de la forma de superficie, grosor, área de densidad óptica e incluso una visualización de información derivada para uso clínico. Obviamente, se pudiera conectar una salida de vídeo para exposición de visualización y/o mantenimiento de registro.

El paquímetro clínico de la invención incluye también amplitud de circuitos de detección de amplitud del que se derivan las posiciones de las discontinuidades de brillo de la imagen que pueden estar asociadas con una lesión. La invención incluye almacenamiento de memoria para estos puntos de imagen, que son representaciones digitales de una magnitud de las discontinuidades del brillo de imagen. Estas discontinuidades del brillo de la imagen existen en términos píxel. Un ordenador electrónico convencional se utiliza para obtener la densidad óptica relativa y el perfil de espesor de la córnea. El paquímetro de la presente invención genera también una imagen de la densidad derivada y el espesor para uso inmediato.

A grandes rasgos, la invención se pudiera describir como un paquímetro oftálmico para ayudar en la determinación del espesor, el contorno superficial y transparencia del segmento anterior de un ojo. El paquímetro oftálmico comprende, en términos amplios, un medio para proyectar luz, tal como un proyector, para iluminar un área definida de la córnea. Un medio de imagen, tal como una cámara de televisión, proporciona una imagen de televisión de porciones seleccionadas del área iluminada del ojo. Un medio de video, tal como un amplificador de video, recibe la imagen del ojo y genera y transmite una señal de video que representa la imagen del ojo.

Las señales de video, que se derivan del medio de video actúan en conjunción con un medio convertidor para convertir estas señales de video en un formato digital. El medio convertidor puede adoptar la forma de un convertidor analógico a digital que funciona conjuntamente con un ordenador que tiene una memoria de datos. Un medio fiducial delinea las porciones de la imagen de vídeo para su enfoque y alineación. Un programa informático adecuado delimita estas porciones de la señal de vídeo para ser convertidas en formato digital. Finalmente, se proporciona un medio de análisis para detectar y almacenar los niveles de brillo relativos dentro de las áreas delineadas en la memoria de datos antes mencionada. Se emplea también un contador de direcciones para permitir consignar posteriormente la información almacenada.

La invención se puede describir además como un sistema para producir gráficos del contorno superficial de la córnea del ojo y comprende medios de iluminación de proyección para producir una delimitación espacial definible del contorno de la córnea. Un medio de cámara de televisión hace que las áreas iluminadas se conviertan en señales de forma analógica eléctrica. Las señales analógicas se convierten en un medio de digitalización para funcionamiento legible por ordenador. Un medio de ordenador calcula la forma de superficie de la córnea a partir de las señales digitales.

Breve descripción de los dibujos

Habiendo descrito de este modo la invención en términos generales, se hará referencia ahora a los dibujos que se acompañan (siete hojas) en los que:

la fig. 1 es una vista esquemática que muestra algunos de los componentes importantes del sistema de la presente invención;

la fig. 2 es una vista en planta superior, parcialmente en sección horizontal, del paquímetro óptico estructurado según la presente invención, y que la incorpora;

la fig. 3 es una vista en perspectiva de una estructura alternativa de un mecanismo de ayuda de enfoque que forma parte del sistema de la presente invención;

la fig. 4 es una vista en alzado anterior del paquímetro oftálmico de la presente invención;

la fig. 5 es una vista en alzado lateral del paquímetro oftálmico de la presente invención, parcialmente en sección, y que ilustra los componentes importantes en el interior del mismo;

la fig. 6 es una vista esquemática que muestra la óptica y trayectorias ópticas destinadas a producir una imagen de hendidura en el ojo de un sujeto;

la fig. 7 es una vista en planta de una pantalla de televisión y que muestra, en detalle ampliado, una porción del reticulado de televisión para la misma;

la fig. 8 es un diagrama esquemático de una porción de los circuitos eléctricos empleados en el sistema de la presente invención;

la fig. 9 es una ilustración gráfica que muestra una forma de onda de televisión que se puede producir en el sistema de la presente invención;

la fig.10A ilustra una vista en alzado frontal del ojo con imágenes de medio Tyndall para enfoque y alineación superpuestos;

la fig. 10B ilustra una vista en alzado frontal del ojo, similar a la fig. 10A, con las imágenes de medio Tyndall alineadas y en la posición en la que pudieran resultar centradas en una marca fiducial;

la fig. 11 es una vista esquemática que muestra la figura fiducial empleada para alineación en la presente invención;

la fig. 12 es una ilustración de una sección transversal horizontal del ojo para fines de referencia;

la fig. 13 es una ilustración gráfica que muestra la geometría del análisis de imagen empleada en el método Plácido y en la presente invención;

la fig. 14 es una ilustración esquemática de un rastro de rayo óptico para obtener espesor de un elemento transparente, y

la fig. 15 es una ilustración esquemática que muestra la relación geométrica de la imagen obtenida de acuerdo con la presente invención con respecto a una lente del proyector y la lente de la cámara.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Refiriéndonos ahora con más detalle a los dibujos - mediante caracteres de referencia - y particularmente a la fig 1, se puede apreciar que el paquímetro oftálmico de la presente invención comprende una cámara 20 de televisión que tiene una lente convencional y la cual está alineada y recibe una imagen del ojo 22 de un sujeto a través de un divisor 24 de haz para su cuantificación posterior y para proporcionar una imagen de televisión del ojo para fines de análisis. Refiriéndonos a la fig. 3, se puede observar que el aparato comprende un motor 26 progresivo convencional para posicionar una abertura alargada, por ejemplo una hendidura 28, de una forma 30 hendida en el plano focal del proyector de luz representado en la fig. 1 por una lámpara 32. La forma 30 hendida puede estar conectada operativamente a un conjunto de diapositivas 31 apropiado, según se ilustra también en mejor forma en la fig. 3 de los dibujos.

La forma 30 de hendidura, y particularmente la hendidura 28 del mismo, conjuntamente con la lámpara 32, producirá una imagen en el ojo 22 a través de la acción de una lente 34 de proyección según se muestra en la fig. 1 destinada a la selección de imágenes secuenciales para análisis. Refiriéndonos ahora a la fig. 6, se ilustra un dispositivo 36 Köhler que comprende una lámpara 32 provista de un filamento 38 denso. En este caso, y haciendo referencia adicional a la fig. 6, se puede observar que la imagen del filamento 38 está formada en la pupila de entrada de la lente 34 de proyección por medio de una lente 40 condensadora.

Contigua a la lente 40 condensadora y en alineación óptica con dicha lente de condensador 40 se encuentra el formato 30 de hendidura que porta la hendidura 28 óptica. Este formato 30 de hendidura está montado preferentemente en un soporte (no mostrado en detalle). El soporte es móvil en una dirección perpendicular a la hendidura 28 mediante el motor 26 progresivo mencionado anteriormente. Las imágenes de las hendiduras se enfocan en el mismo plano que la cámara 20 de televisión por la lente 34 de proyección y un sistema de espejos y prismas, designados esquemáticamente por la referencia numérica 42 en las figs. 1, 2, 4 y 5. Una lámpara 44 de fijación, referida algunas veces como una "lámpara objetivo" o "lámpara objetivo de fijación", según se muestra en la fig. 1, está provista para funcionar con el divisor 24 de haz, en la forma mostrada. Esta combinación de lámpara 32, lentes 34 y 40 y espejos y prismas 42, así como el formato 30 de hendidura, funcionan como un proyector de lámpara de hendidura.

Refiriéndonos de nuevo a la fig. 1, se puede observar que la cámara 20 de televisión genera una señal representativa de la imagen del ojo que es transmitida a un amplificador 46 de vídeo para amplificación y mezcla de señales de vídeo para análisis. Un convertidor 48 analógico a digital rápido recibe la salida del amplificador 46 de vídeo para procesar y digitalizar las señales analógicas recibidas de la cámara 20 de televisión. Un separador de datos 50 recibe una salida procedente del convertidor 48 digital a analógico para dirigir los datos digitales a y desde un almacenamiento en la forma de una memoria digital de datos 52. Por ejemplo, la memoria 50 intermedia de datos y la memoria 52 de datos pueden formar parte de un ordenador convencional que no está ilustrado en detalle en este documento. A este respecto, se puede observar que muchos de los componentes se muestran en forma esquemática (cajas rectangulares) en la fig. 1.

Los datos digitales que se dirige a la memoria 52 de datos digitales constituye un almacén de la luminosidad numérico de cada elemento dentro del límite fiducial. Se proporciona un contador 54 de dirección para determinar la localización y almacenamiento de los datos de luminosidad de píxel para cada píxel en la imagen. Un controlador 56 de modo está conectado al contador 54 de dirección y se proporciona para determinar la secuencia de operaciones del sistema. El controlador 56 de modo recibe una entrada procedente de la interfaz 58 del ordenador que, a su vez, está conectada al separador 50 de datos y también al convertidor 48 analógico a digital, según se ilustra en la fig. 1.

La interfaz 58 de ordenador, que funciona conjuntamente con un ordenador, controla los elementos del sistema a través del ordenados asociado. En este caso, se proporciona el controlador 60 de visualización para controlar la lámpara 44 de objetivo de fijación antes mencionada que es visible mediante el reflejo del divisor 24 de haz. Esto sirve para producir la localización aparente de la lámpara 44 de objetivo de fijación, es decir a partir del divisor 24 de haz coincidente con el centro óptico de la cámara 20 de televisión y su sistema de lentes asociadas.

Con referencia a la Figura 10, se puede observar que hay una imagen representativa del ojo 22. Las características anatómicas iluminadas del haz 28 de hendidura son visibles en forma de una imagen 62 Tyndall que representa esas porciones del ojo, tales como el epitelio de la córnea, el estroma y la capa endotelial que dispersan la luz. Un iris 64 en el ojo no constituye el área que va a ser medida y por lo tanto, la iluminación de esta área es un artefacto de iluminación Tyndall. La imagen 64 del iris puede reducirse además limitando la distribución del espectro del haz 28 de hendidura a través del uso de un filtro de color (no mostrado). Además, un proyector de hendidura, o proyectores de hendidura si se emplean más de uno, producen reflexiones 66 especulares, según se muestra en la fig. 10, y que están localizadas en las coordenadas espaciales "X, Y", que dependen de la curvatura de superficie de la córnea del ojo 22.

El operador del paquímetro oftálmico está provisto de una figura generada por ordenador que se usa como un sistema de marca fiducial ilustrado por el número 68 de referencia en la fig. 11. Las marcas fiduciales en este sistema 68 de marca fiducial están localizadas alrededor del centro de la pantalla de visualización.

Refiriéndonos ahora a las fig. 4 y 5, se puede observar que los componentes iluminadores de lámpara de hendidura, por ejemplo la lámpara 32 y el formato 30 de hendidura, así como el sistema 20 de cámara de televisión se montan en una base 70 móvil que comprende un bastidor moldeado. Un elemento de colocación vertical, en el carácter de un eje 72 de soporte dispuesto verticalmente está montado de forma operativa sobre la base moldeada 70, según se ilustra. Generalmente los ejes 74 que soportan las ruedas dentadas (no mostrados) están localizados en la base moldeada 70, como mejor se muestra en la fig. 5, para movimiento hacia y desde el sujeto. El dispositivo comprende también protectores 78 de polvo que cubren las ruedas dentadas. Las ruedas 76 dentadas, localizadas bajo las cubiertas 78 de polvo, sirven para restringir el movimiento con relación a una meseta 80 y por tanto, al paciente de modo que el movimiento ocurre sólo en un área específica. El moldeado 70 de base está provisto de un mango 82 vertical para manipulación manual por un operador del aparato para permitir el posicionamiento del instrumento con respecto a un sujeto y que se describe también en lo sucesivo con más detalle.

El divisor 24 de haz puede estar montado en la placa 84 de base de un alojamiento 86 el cual aloja muchos de los componentes del paquímetro oftálmico, tales como, por ejemplo la cámara 20 de televisión, los lentes 40 condensadores, la forma 30 de hendidura, la lámpara 32 y los espejos y/o primas 42. Situado debajo del divisor 24 de haz se encuentra un circuito impreso (no mostrado). Este circuito impreso puede contener la lámpara 44 de fijación. De otro modo, la lámpara 44 de fijación se puede montar sobre el divisor 24 de haz en la forma según se ilustra mejor en las figs. 4 y 5 de los dibujos.

El motor 26 que mueve el formato 30 de hendidura harán girar la longitud completa de las hendiduras 28 de la fig. 3 a través del ojo desde cada lado en forma secuencial para proporcionar la secuencia de datos que serán almacenados finalmente para análisis. Los datos serán enmascarados por el software para eliminar el material extraño. El arco de las imágenes Tyndall se sitúa sólo en un lado de la sección del iris iluminado por la luz que pasa a través de la córnea y tiene un número máximo definible de posiciones de píxel en el ápice a partir de la línea del iris.

La imagen de televisión está en la forma reticulada según se muestra en la fig. 7. El aparato de televisión tiene un monitor 100 que muestra la información visual en secuencia de tiempo. La corriente del haz es baja para las áreas 102 negras y alta para las áreas 104 blancas y a escala en magnitud para recrear el intervalo de brillos de la escena original. La cámara 20 de televisión genera la tensión analógica de iluminación de escena que está provista de señales de sincronización para asegurar que la secuencia de tiempo según se reproduce es una recreación fiel de la escena que se está fotografiando.

Procesamiento de imagen y funcionamiento

La siguiente sección describe más específicamente el procedimiento empleado para determinar el espesor y topografía de la córnea. Sin embargo, y al tiempo que el circuito que se muestra en la fig. 8, constituye literalmente una parte del aparato, no obstante se describe en conexión con este procesamiento de imagen y funcionamiento, puesto que está relacionado integralmente con el procedimiento de imagen y funcionamiento.

En la fig. 13, se muestra la relación entre la imagen 62 del efecto de Tyndall y la topografía de la córnea. A lo largo de cada línea de retícula de la imagen de televisión, hay un borde detectable de la imagen Tyndall que tiene una ubicación de imagen virtual desplazada según delta d (_{\Delta}d). Esta distancia de desplazamiento va desde el punto en el cual el haz podría haber interceptado el eje óptico, en caso de no ser flexionado, como mejor se muestra en la fig. 15. A partir de esta posición del píxel de la imagen, se puede calcular la altura del dato por encima del plano de referencia delta h (_{\Delta}d). Los cálculos se realizan para todas las interceptaciones de todos los datos de imagen para proporcionar una matriz de posiciones de coordenada X a partir de la cual puede se puede trazar la topografía.

Refiriéndonos ahora a la fig. 9, se ilustra la forma de onda de la tensión producida por la cámara de televisión del paquímetro, Según se ha indicado previamente, el haz es bajo para las áreas 102 negras y alto para las áreas 104 mas brillantes. La relación de amplitud de brillo del borde anterior de la sección corneal al área pupilar oscura que representa la cámara anterior se emplea como valor de referencia para evaluar la reflexión de la lente. Se calcula una media de las amplitudes de píxel para todos los elementos de las áreas de referencia con objeto de proporcionar el valor de reflectancia de la línea de base de referencia.

La forma de onda de tensión de la señal de televisión, según se muestra en la fig. 9 es una línea reticulada única de información de vídeo en la cual existen áreas 108 brillantes a partir de la imagen de la córnea y una imagen más brillante del iris 64 (representada por las áreas 104 luminosas) iluminada por el haz de hendidura después que éste pasa a través de la córnea. Una señal 112 de impulso de sincronización precede cada línea de información gráfica que porta los niveles de tensión. Después de la pulsación 112 de sincronización sigue un corto período de impulsos 114 de bajo nivel de barrido. La pulsación 114 de barrido asegura que la visualización se encuentra desconectada al tiempo que el haz retorna al comienzo de una nueva línea. El nivel negro, representado por el número 116 de referencia, es el más negativo de las tensiones de datos gráficos en la señal compuesta de vídeo. Este nivel se determina mediante un circuito de bloqueo cifrado de diseño convencional en el que un punto seleccionada en la imagen que representa la señal de cámara anterior es muestreada y se utiliza como determinante de luminosidad mínimo. Según aumenta la tensión, la luminosidad aumenta también en la imagen visualizada desde negro a un pico en blanco 118 que representa la saturación de la señal. El nivel de tensión producido en el punto de saturación por una imagen 118 "blanca" se muestra mediante la línea de puntos en la parte superior de la ilustración. El perfil de brillo de la imagen de la córnea variará según la densidad óptica presente y varía el índice de refracción.

En el borde conductor en el momento de la señal de reflexión de la córnea, la señal se eleva hasta un pico 119 que representa la interfaz entre la córnea y el aire. La amplitud de esta señal es bastante constante de un sujeto a otro y de un tiempo a otro. Esta señal de interfaz constante se emplea como referencia de la señal contra la cual se realizan las mediciones de reflejo para cuantificar la transparencia de la córnea. Cada línea de retícula sucesiva proporcionará entonces un perfil de densidad para una porción diferente de la córnea.

Cada exposición que contiene la imagen de Tyndall o imágenes 62 del efecto, se convierten en forma digital por el convertidor 48 analógico a digital. A través de la acción del separador 50 de datos, del controlador 56 de modo, del contador 54 de dirección y de la memoria 52 de datos digitales estos valores de ampliación secuencial se almacenan para su utilización. El dato almacenado representa el brillo de los píxel frente a la posición para cada corte de la córnea que va a ser analizado. Cada píxel sucesivo de cada imagen sucesiva se multiplica entonces por una constante derivada de la media entre la señal de interfaz de córnea a aire y la constante óptica que corrige el brillo normal inferior Según se calcula cada punto, se devuelve para almacenaje en la misma secuencia para su posterior valoración y representación de imagen. La iluminación de Tyndall proporciona secuencias de datos tridimensionales de los datos que son transferidos al ordenador por la acción de la interfaz 58 de ordenador.

La fig. 8 representa un diagrama esquemático de parte del circuito electrónico empleado en la realización preferente de la presente invención. La señal de video compuesta de la cámara 20 de televisión se aplica a la entrada 120 de un amplificador de acondicionamiento de señales. La señal terminada es separada mediante un seguidor 122 que acciona las redes 124 y 126 de restauración de CC y del separador de sincronismo. El vídeo con CC restaurada y limitada es separado por un segundo impulsor emisor y sirve para accionar el bloqueo y mezcla de los amplificadores 128 y 130.

Se genera una señal 132 de secuencia de referencia negra derivada del ordenador en sincronizado temporalmente con el área de la imagen a partir de la cámara 20 de televisión que define el área de la pupila próxima al centro de la imagen. Esta impulso está condicionado por los circuitos 134 monoestables para proporcionar una impulso de muestreo de amplitud constante y de ancho constante. Esta impulso de muestreo, vía un capacitor 136 permite que el capacitor almacene una muestra de tensión del vídeo en bruto que representa el nivel "negro". El nivel de referencia negro genera de este modo desviaciones al amplificador 130 para utilización en el convertidor 48 analógico a digital.

Las señales del ordenador se emplean para la regeneración de la temporización de televisión en un dispositivo 140 de circuito integrado convencional que hace uso de una señal 142 de sincronización compuesta y señal 144 de reloj de punto proveniente del accionador de visualización del ordenador. La señal 146 fiducial y la sincronización compuesta regeneradas por ordenador se mezclan por los resistores 148 y la señal de video de un impulsor emisor 150 para proporcionar la señal de monitor. La señal de monitor se utiliza para accionar una imagen CRT convencional empleada como un visor por el usuario del paquímetro de la presente invención.

Claims (10)

1. Un sistema para producir gráficos de perfiles de superficie de la córnea (64) del ojo a partir de una determinación de parámetros del perfil físico, comprendiendo dicho sistema:

a)

un medio (32) de iluminación de proyección para iluminar áreas de la córnea (64) y producir una delimitación espacial definible del contorno de la córnea;

b)

un medio de imagen de hendidura con una hendidura (28) conjuntamente con el medio (32) de iluminación de proyección para producir una imagen de hendidura en el ojo (22), en el que la imagen de hendidura es móvil en un plano perpendicular al eje longitudinal de la hendidura a través y con relación a la superficie de la córnea en la que se va a generar una imagen de contorno;

c)

una cámara (20) para obtener la imagen del ojo;

d)

un medio (46) de generación de señal para convertir las áreas iluminadas en señales analógicas eléctricas;

e)

un medio (48) convertidor para convertir las señales analógicas en señales digitales aceptables de ordenador; y

f)

un medio para procesar las señales digitales y generar datos (20, 60, 58, 52) para proporcionar una determinación de la forma de superficie de la córnea de dichas señales digitales y generar señales de control para generar un gráfico del contorno de superficie de la córnea del ojo.

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que dicho sistema comprende medio (58) de control de programa para controlar el medio de ordenador y para permitir que las señales de control generadas por ordenador sean generadas en un contorno de superficie visualizada visiblemente.

3. El sistema según la reivindicación 2, comprende un medio fiducial para porciones delimitadas de imágenes de televisión que van a ser convertidas en señales digitales.

4. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes para determinar además parámetros de contorno físico de una porción de la córnea (64) del ojo, en el que los parámetros están basados en determinar la distancia entre una primera superficie de tejido del ojo y una segunda superficie de tejido del ojo que está espaciada de la primera superficie de tejido del ojo y en la que al menos una de dichas superficies es posterior a la superficie anterior del ojo, comprendiendo dicho medio (32) de iluminación de proyección el sistema adicional:

a)

un medio (32) de iluminación de proyección para iluminar áreas de iluminación de la córnea (64) y producir una delimitación espacial definible del contorno de la córnea;

b)

un medio de imagen de hendidura con una hendidura (28) en conjunción con el medio (32) de iluminación de proyección para producir una imagen de hendidura sobre el ojo (22), en el que la imagen de hendidura es móvil en un plano perpendicular al eje longitudinal de la hendidura a través y con relación a la superficie de la córnea en la que se va a generar una imagen de contorno;

c)

una cámara (20) para obtener la imagen del ojo;

d)

un medio (46) de generación de señal para convertir las áreas iluminadas en señales analógicas eléctricas;

e)

un medio (48) convertidor para convertir las señales analógicas en señales digitales aceptables de ordenador; y

f)

un medio para procesar las señales digitales y generar datos (20, 60, 58, 52) para proporcionar una determinación de la forma de superficie de la córnea de dichas señales digitales y generar señales de control para generar un gráfico del perfil de superficie de la córnea del ojo.

g)

un segundo medio de hendidura para producir una segunda imagen (62) de hendidura móvil a través de una porción del segundo tejido del ojo y un segundo ángulo preseleccionado en un plano perpendicular al eje longitudinal de la hendidura con respecto al segundo tejido del ojo, dicho medio (32, 38) de luz que ilumina una porción del segundo tejido del ojo durante el movimiento de la segunda imagen de hendidura a su través para realizar un scaning de dicho segundo tejido ocular; y

h)

medios para generar una imagen del primer tejido del ojo escaneado con movimiento de la primera imagen de hendidura y una imagen del segundo tejido del ojo escaneado con movimiento de la segunda imagen (20, 60, 58, 52) de hendidura y que determina de ese modo la distancia entre los tejidos primero y segundo del ojo en puntos seleccionados con dichas imágenes.

5. El sistema de la reivindicación 4, caracterizado además porque el primer ángulo preseleccionado es un ángulo diferente al segundo ángulo preseleccionado.

6. El sistema de la reivindicación 5, caracterizado además porque la primera superficie es una superficie anterior de la córnea y la segunda superficie es una superficie posterior de la córnea.

7. El sistema de la reivindicación 4, en el que los parámetros se basan en el espesor determinante y densidad óptica relativa de la córnea de un ojo en una base en tiempo real, en el que dicho medio (46) que genera la señal sirve para generar una serie de imágenes de segmentos individuales secuenciales de las porciones de la córnea del ojo iluminadas por el medio (32) de iluminación de proyección y escaneadas por el medio de imagen de hendidura; y dicho medio (58, 52, 60) para procesar las señales digitales y generar datos sirve para recibir las imágenes del medio de hendidura y generar datos utilizados en la determinación del espesor y de la densidad óptica de la córnea, dicho medio para procesar las señales digitales y generar datos que generan los datos relativos a las imágenes en sustancialmente al mismo tiempo que están siendo generadas las imágenes del ojo.

8. El sistema de la reivindicación 7, en el que los parámetros se basan en espesores determinantes y densidad óptica relativa de la córnea de un ojo en una base en tiempo real (fig. 15), en el que

el medio (20, 46) que genera la señal sirve para generar una serie de imágenes de televisión;

el medio (48) digitalizador sirve para convertir las imágenes de televisión en imágenes codificadas digitalmente; y que comprende además:

medio (50) de almacenamiento asociado con el medio para procesar las señales digitales y generar datos para recibir y almacenar imágenes de televisión codificadas digitalmente procesadas en formato digital; y

medio (52) conectado operativamente al medio de almacenamiento para regenerar las imágenes que fueron almacenadas en el medio de almacenamiento.

9. El sistema según la reivindicación 8, en el que las imágenes codificadas digitalmente están comprendidas en una pluralidad de puntos de datos digitales y el sistema comprende además medio discriminador para reducir el número de puntos de datos digitales en las imágenes codificadas digitalmente procesadas por el medio de procesamiento.

10. El sistema según la reivindicación 9, en el que una interfaz de aire de la córnea se compara con una reflectancia corregida del estroma y el endotelio del ojo para determinar transparencia relativa.