ES2323551T3 - Sistema de posicionamiento lateral de dispositivo oftalmico y procedimientos relacionados. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para determinar una posición lateral preferida de un ojo (13) con relación a un dispositivo oftálmico (11), que comprende las etapas que consisten en: recibir (102) los datos que comprenden una imagen de una superficie de un ojo, comprendiendo la imagen una pluralidad de píxeles; localizar una característica de borde en la imagen (103), estando la característica de borde en una relación conocida con respecto a la pupila del ojo; mapear la imagen a partir de la característica de borde para definir lateralmente la pupila explorando (105) a partir de la característica de borde para localizar la zona más oscura en la imagen, calculando (106) un valor de intensidad para cada una de una pluralidad de zonas dentro de la imagen, presentando cada zona un tamaño predefinido significativamente menor que un tamaño de la imagen, comprendiendo una zona que presenta el valor de intensidad más pequeño una zona muy oscura y designada (107) para contener por lo menos una parte de la pupila, siendo el tamaño de la zona suficientemente grande para contener una pluralidad de píxeles; definir un límite de la zona más oscura; explorar la imagen radialmente hacia fuera (108) a partir de un píxel central de la zona más oscura, presentando el píxel central un primer valor de intensidad, y determinar (109) un píxel lo más próximo al píxel central en la exploración hacia fuera que presenta un segundo valor de intensidad mayor que el primer valor de intensidad; y determinar un centro de la pupila (114) utilizando el mapa definido de la pupila mediante el cálculo de un centro geométrico de la zona más oscura, comprendiendo el centro de la pupila una ubicación a partir de la cual se consigue una posición ocular lateral preferida (117) con relación a un dispositivo oftálmico.
Description
Sistema de posicionamiento lateral de
dispositivo oftálmico y procedimientos relacionados.
Esta solicitud reivindica, de acuerdo con 35
U.S.C., \NAK 119, la prioridad de la solicitud de patente
provisional US nº 60/703.669, presentada el 29 de julio de
2005.
La presente invención se refiere a sistemas y
procedimientos para realizar mediciones de frente de onda corneal y
cirugía corneal asistida por láser y, más particularmente, a
sistemas y procedimientos de este tipo para optimizar un
posicionamiento lateral del ojo que se somete a tal cirugía.
Es conocida en la técnica la realización de la
ablación corneal por medio de cirugía láser refractiva guiada por
frente de onda. Típicamente, un sensor de frente de onda mide las
aberraciones en un ojo para producir un mapa de aberración y
determina su posición con relación a puntos de referencia anatómicos
que pueden ser características intrínsecas o externamente
aplicadas. Los datos de aberración, a veces junto con información
de registro geométrico, pueden transferirse directamente a un láser
excímero de tratamiento que se utiliza típicamente para realizar la
ablación.
En dispositivos oftálmicos resulta de gran
importancia el posicionamiento de un dispositivo de medición o
ablación en una posición conocida lateralmente con relación a un
ojo, de tal modo que el dispositivo pueda ser terapéuticamente
efectivo. En algunos sistemas, el ojo debe centrarse y encontrarse
en un claro foco para la interacción de la imagen con un operador.
Asimismo, puede ser importante que un haz láser venga a enfocarse
en un predeterminado plano con respecto al ojo, por ejemplo en un
sistema de láser excímero, o que tenga el ojo posicionado para una
medición subsiguiente efectiva del ojo, por ejemplo una medición de
frente de onda.
Entre las técnicas conocidas para ayudar al
posicionamiento están la interrupción de una pluralidad de haces
luminosos, tales como haces luminosos infrarrojos, por el vértice
corneal, y la proyección sobre la córnea de una pluralidad de haces
luminosos, que pueden analizarse subsiguientemente de forma
automática o por un operador para evaluar la precisión del
posicionamiento del ojo. Si se considera que el ojo no está en un
estado terapéuticamente efectivo, el dispositivo y/o la cabeza/ojo
pueden moverse entonces para reposicionar el ojo óptimamente o
hasta dentro de tolerancias aceptables definidas.
Los criterios actuales conocidos para resolver
el problema del posicionamiento están sometidos típicamente a error
y requieren la intervención de un operador y/o hardware adicional.
Por tanto, sería ventajoso proporcionar un sistema y un
procedimiento para mejorar la precisión y la automatización en la
alineación del ojo, sin necesidad de la actuación de un operador
humano o de hardware adicional.
La patente US nº 6.257.722 describe un
dispositivo de la técnica anterior para determinar la posición del
centro de la pupila en relación con un dispositivo oftálmico. Una
vez que una imagen del ojo es recibida por un ordenador, se
detectan la información clara y la información oscura en la luz
reflejada de la luz infrarroja proveniente de las fuentes de luz.
En esta detección, la imagen es dividida en 16 áreas. En vista de la
información clara y oscura de los píxeles de cada área, el
ordenador determina el área más oscura o el área que comprende la
pupila. Después de que se detecte la pupila aproximadamente
completa, se detecta entonces la posición del centro de la pupila.
Para su realización, la distribución de la información de la
cantidad de luz a lo largo de una línea horizontal y una línea
vertical permite que se detecten las coordenadas de la posición del
borde de la pupila. Las coordenadas de la posición del borde de la
pupila proporcionan la posición del centro de las coordenadas, esto
eso, las coordenadas de la posición del centro de la pupila.
La invención se define en las reivindicaciones
adjuntas.
La presente invención está dirigida a un sistema
y un procedimiento para determinar una posición lateral de un ojo
con relación a un dispositivo oftálmico. Una posición lateral óptima
puede ser cualquier posición que sitúe el ojo de tal modo que el
dispositivo oftálmico pueda ser terapéuticamente efectivo en su
diseño para esta finalidad. El posicionamiento lateral óptimo puede
incluir posicionar el ojo de tal modo que el dispositivo oftálmico
pueda operar hasta los límites de sus tolerancias de diseño, así
como en cualquier lugar dentro de los dispositivos oftálmicos
diseñados para un rango terapéuticamente efectivo. Una forma de
realización del procedimiento de la presente invención comprende el
paso de recibir datos que comprenden una imagen de una superficie
de un ojo. Se localiza una característica de borde en la imagen,
estando la característica de borde en una relación conocida con
respecto a la pupila del ojo. La imagen es mapeada a partir de la
característica de borde para definir lateralmente la pupila y se
determina un centro de la pupila utilizando la definición de la
pupila. El centro de la pupila comprende una ubicación a partir de
la cual se consigue una posición lateral óptima del ojo con
relación a un dispositivo oftálmico.
Una forma de realización del sistema de la
presente invención puede comprender un procesador y un paquete de
software ejecutable por el procesador. El paquete de software está
adaptado para llevar a cabo los anteriores pasos del
procedimiento.
Las formas de realización del sistema y el
procedimiento de la presente invención tienen una ventaja
consistente en que no se requiere hardware adicional si el
dispositivo oftálmico comprende ya unos medios para plasmar una
imagen de la superficie del ojo y para capturar esa imagen. Un
elemento adicional puede comprender un paquete de software
adicional para calcular el centrado óptimo y la posición focal y
para inducir la posición del dispositivo oftálmico o para indicar
un movimiento requerido del dispositivo oftálmico dependiendo de la
presencia de una capacidad de posicionamiento automático.
Los rasgos que caracterizan la invención, tanto
en la organización como en el procedimiento de funcionamiento,
junto con otros objetos y ventajas de la misma, se comprenderán
mejor a partir de la siguiente descripción utilizada en conjunción
con el dibujo que se acompaña. Debe apreciarse expresamente que el
dibujo se proporciona a título ilustrativo y descriptivo y no está
destinado a ser una definición de los límites de la invención.
Estos y otros objetos obtenidos y las ventajas ofrecidas por la
presente invención resultarán más evidentes a partir de la
descripción siguiente haciendo referencia al dibujo adjunto.
Puede obtenerse una comprensión más completa de
la presente invención y las ventajas de la misma haciendo
referencia a la descripción siguiente haciendo referencia a los
dibujos adjuntos, en los que los mismos números de referencia
indican las mismas características y en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques
simplificado que ilustra una forma de realización del sistema de
posicionamiento lateral del ojo de la presente invención;
La figura 2 es un diagrama de flujo de una forma
de realización a modo de ejemplo del procedimiento de la presente
invención;
La figura 3 es una imagen de un ojo con la
pupila descentrada; y
La figura 4 es una imagen del ojo con la pupila
centrada de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención.
Se proporcionará a continuación una descripción
de las formas de realización preferidas de la presente invención
haciendo referencia a las figuras 1-4. En la figura
1 están representados esquemáticamente un ejemplo de un sistema 10
de posicionamiento del ojo y en las figuras 2A y 2B está
representado un ejemplo de un procedimiento 100.
Una forma de realización 100 del procedimiento
para determinar una posición óptima de un ojo 13 con relación a un
dispositivo oftálmico 11 comprende la etapa que consiste en recibir
datos en un procesador 12 (bloque 102). Los datos comprenden una
imagen de una superficie de un ojo 13 que se ha recogido (bloque
101) con, por ejemplo, una videocámara, una cámara digital, una
cámara tomavistas o un registrador visualizador de cuadros 14 en
comunicación con el procesador 12. La imagen es recogida con el ojo
en una primera posición con relación al dispositivo oftálmico 11
(bloque 101) y comprende típicamente una pluralidad de píxeles,
teniendo cada píxel un valor de intensidad asociado al mismo. El
dispositivo oftálmico 11 puede ser, por ejemplo y sin limitación,
un microquerátomo láser de femtosegundos, un láser de tratamiento,
tal como un láser excímero, un aberrómetro o cualquier otro
dispositivo oftálmico, como resultará evidente para los expertos en
la materia, para los cuales puede requerir un posicionamiento
lateral preciso de un ojo.
Un paquete de software 15, que puede residir en
una memoria 17 (mostrada aquí como parte del procesador 12),
incluye un segmento de código para ubicar una característica de
borde en la imagen (bloque 103). La memoria 17 puede ser una
memoria independiente acoplada funcionalmente al procesador 12 o
puede ser una parte integrante del procesador 12. La característica
de borde puede incluir, pero no se pretende limitarse a ello, una
característica de la pupila o una característica del iris.
El procesador 12 (circuito de control) puede ser
un único dispositivo de procesamiento o una pluralidad de
dispositivos de procesamiento. Tal dispositivo de procesamiento
puede ser un microprocesador, un microcontrolador, un procesador de
señal digital, un microordenador, una unidad de procesamiento
central, una matriz de puertas programable en el campo, un
dispositivo lógico programable, una máquina de estado, una
circuitería lógica, una circuitería analógica, una circuitería
digital y/o cualquier dispositivo que manipule señales (analógicas
y/o digitales) basándose en instrucciones operativas. La memoria 17
acoplada al procesador 12 o circuito de control puede ser un único
dispositivo de memoria o una pluralidad de dispositivos de memoria.
Tal dispositivo de memoria puede ser una memoria de sólo lectura,
una memoria de acceso aleatorio, una memoria volátil, una memoria
no volátil, una memoria estática, una memoria dinámica, una memoria
flash, una memoria caché y/o cualquier dispositivo que almacene
información digital. Se debe apreciar que cuando el microprocesador
o el circuito de control implementa una o más de sus funciones a
través de una máquina de estado, una circuitería analógica, una
circuitería digital y/o una circuitería lógica, la memoria que
almacena las instrucciones operativas correspondientes puede estar
embebida dentro de (o ser externa a) la circuitería que comprende la
máquina de estado, la circuitería analógica, la circuitería digital
y/o la circuitería lógica. La memoria almacena y el microprocesador
o el circuito de control ejecuta instrucciones operativas (por
ejemplo, paquete de software 15) correspondientes a por lo menos
algunas de las etapas y/o funciones ilustradas y descritas haciendo
referencia a las figuras 2A y 2B.
La imagen es mapeada a partir de la
característica de borde para definir lateralmente la pupila, por
ejemplo explorando a partir de la característica de borde para
localizar una zona muy oscura en la imagen. Esto puede realizarse
en un procedimiento ejemplificativo ajustando un área o
"ventana" rectangular que tiene un tamaño predefinido
significativamente más pequeño que un tamaño de la imagen, pero
suficientemente grande para contener una pluralidad de píxeles
(bloque 104). Este área rectangular se "desliza" a través de la
imagen, explorando cada hilera hasta que se ha explorado
sustancialmente toda la imagen (bloque 105). Para cada una de las
áreas rectangulares, se suman los valores de intensidad de cada
píxel dentro de esa área (bloque 106), obteniendo un valor de
intensidad para cada una de una pluralidad de zonas dentro de la
imagen. Una zona con un valor de intensidad muy pequeño constituye
una zona muy oscura y se la consigna como conteniendo por lo menos
una parte de la pupila (bloque 107).
A continuación, la imagen es explorada
radialmente hacia fuera a partir de un píxel central de la zona más
oscura (bloque 108). El valor de intensidad de cada píxel
subsiguiente se compara con el valor de intensidad del píxel
central (bloque 109). Si el valor de intensidad de los píxeles
actualmente examinados es igual o menor que el valor de intensidad
del píxel central, el programa continúa al siguiente píxel
radialmente hacia fuera (bloque 108). Si el valor de intensidad del
píxel actualmente examinado es mayor que el valor de intensidad del
píxel central, se considera que el píxel actual define un punto en
el límite de la pupila (bloque 110).
Este procedimiento se repite un número
predeterminado de veces (bloque 111) a lo largo de diferentes radios
(bloque 112), definiendo colectivamente los puntos límite de la
pupila el límite de la pupila (bloque 113). A continuación, se
puede determinar un centro de la pupila a partir de los puntos
límite (bloque 114), como se ilustra en la figura 3. El centro de
la pupila comprende una ubicación a partir de la cual se consigue
una posición lateral óptima del ojo con relación al dispositivo
oftálmico 11. Una posición lateral óptima puede ser cualquier
posición que sitúe el ojo de tal modo que el dispositivo oftálmico
11 pueda ser terapéuticamente efectivo en su diseño para esta
finalidad. El posicionamiento lateral óptimo puede incluir el
posicionamiento del ojo de tal modo que el dispositivo oftálmico 11
pueda operar hasta los límites de sus tolerancias de diseño, así
como en cualquier lugar dentro de los dispositivos oftálmicos
diseñados para un rango terapéuticamente efectivo. Una posición
lateral óptima puede ser una posición lateral preferida de un ojo
con relación a un dispositivo oftálmico.
Si el ojo está en una posición diferente de una
posición lateral óptima (bloque 115), establecida a partir del
centro determinado de la pupila y los parámetros previstos de
funcionamiento del dispositivo oftálmico 11, el ojo y el
dispositivo oftálmico 11 son reposicionados relativamente (bloque
116) para ubicar el ojo en la posición lateral óptima (bloque 117),
como se ilustra en la figura 4. Tal reposicionamiento puede
efectuarse manual o automáticamente bajo el control del software 15
y el procesador 12 con ayuda de medios que resultarán evidentes
para los expertos en la materia y que están destinados a caer dentro
del alcance de la presente invención, tal como utilizando un
dispositivo de posicionamiento 16. A título de ejemplo no
limitativo, el paciente puede ser reposicionado manualmente, el
dispositivo oftálmico 11 puede ser reposicionado manualmente y/o el
dispositivo oftálmico 11 o la mesa/silla (por ejemplo, el
dispositivo de posicionamiento 16) en la que el paciente está
siendo soportado puede ser reposicionado automáticamente por
sistemas de control mecánicos y eléctricos o cualquier combinación
de estos procedimientos. Una vez que el ojo está en la posición
deseada, puede realizarse una intervención deseada sobre el ojo 13
utilizando el dispositivo oftálmico 11. Las formas de realización
de la presente invención proporcionan así un punto de referencia del
centro de la pupila a partir del cual pueden determinarse un
posicionamiento óptimo de un ojo y un dispositivo oftálmico de
tratamiento 11.
En la descripción anterior se han utilizado
ciertos términos para fines de brevedad, claridad y comprensión,
pero que no implicarán limitaciones innecesarias que se aparten de
los requisitos de la técnica anterior, debido a que tales palabras
se utilizan en la presente memoria a título descriptivo y están
destinadas a ser interpretadas ampliamente. Además, las formas de
realización del aparato ilustradas y descritas en la presente
memoria a título de ejemplo y el alcance de la invención no está
limitado a los detalles de construcción exactos.
Claims (9)
1. Procedimiento para determinar una posición
lateral preferida de un ojo (13) con relación a un dispositivo
oftálmico (11), que comprende las etapas que consisten en:
- \quad
- recibir (102) los datos que comprenden una imagen de una superficie de un ojo, comprendiendo la imagen una pluralidad de píxeles;
- \quad
- localizar una característica de borde en la imagen (103), estando la característica de borde en una relación conocida con respecto a la pupila del ojo;
- \quad
- mapear la imagen a partir de la característica de borde para definir lateralmente la pupila explorando (105) a partir de la característica de borde para localizar la zona más oscura en la imagen, calculando (106) un valor de intensidad para cada una de una pluralidad de zonas dentro de la imagen, presentando cada zona un tamaño predefinido significativamente menor que un tamaño de la imagen, comprendiendo una zona que presenta el valor de intensidad más pequeño una zona muy oscura y designada (107) para contener por lo menos una parte de la pupila, siendo el tamaño de la zona suficientemente grande para contener una pluralidad de píxeles;
- \quad
- definir un límite de la zona más oscura;
- \quad
- explorar la imagen radialmente hacia fuera (108) a partir de un píxel central de la zona más oscura, presentando el píxel central un primer valor de intensidad, y determinar (109) un píxel lo más próximo al píxel central en la exploración hacia fuera que presenta un segundo valor de intensidad mayor que el primer valor de intensidad; y
- \quad
- determinar un centro de la pupila (114) utilizando el mapa definido de la pupila mediante el cálculo de un centro geométrico de la zona más oscura, comprendiendo el centro de la pupila una ubicación a partir de la cual se consigue una posición ocular lateral preferida (117) con relación a un dispositivo oftálmico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la característica de borde se selecciona de entre un grupo
constituido por una característica de pupila y una característica de
iris.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además repetir las etapas de exploración radial y de
determinación de píxel (108, 109) a lo largo de una pluralidad de
diferentes radios (112) para definir un límite de pupila (113).
4. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa que consiste en, si el ojo está en una
posición diferente de la posición lateral preferida, reposicionar
relativamente (116) el ojo y el dispositivo oftálmico para disponer
el ojo en la posición preferida lateral (117).
5. Sistema para determinar una posición lateral
preferida de un ojo (13) con relación a un dispositivo oftálmico
(11), que comprende:
- \quad
- un procesador (12); y
- \quad
- un paquete de software (15) instalable en el procesador, adaptado para:
- recibir (102) los datos que comprenden una imagen de una superficie de un ojo, comprendiendo la imagen una pluralidad de píxeles;
- localizar una característica de borde en la imagen (103), estando la característica de borde en una relación conocida con respecto a una pupila del ojo;
- mapear la imagen a partir de la característica de borde para definir lateralmente la pupila explorando (105) a partir de la característica de borde para localizar la zona más oscura en la imagen, calculando (106) un valor de intensidad para cada una de una pluralidad de zonas dentro de la imagen, presentando cada zona un tamaño predefinido significativamente más pequeño que un tamaño de la imagen, comprendiendo una zona que presenta el valor de intensidad más pequeño la zona más oscura y designada (107) para contener por lo menos una parte de la pupila, siendo el tamaño de la zona suficientemente grande para contener unan pluralidad de píxeles;
- definir un límite de la zona más oscura;
- explorar la imagen radialmente hacia fuera (108) a partir de un píxel central de la zona más oscura, presentando el píxel central un primer valor de intensidad, y determinar (109) el píxel más próximo al píxel central en la exploración hacia fuera que presenta un segundo valor de intensidad mayor que el primer valor de intensidad; y
- determinar un centro de la pupila (114) utilizando el mapeado definido de la pupila mediante el cálculo de un centro geométrico de la zona más oscura, comprendiendo el centro de la pupila una ubicación a partir de la cual se consigue una posición ocular lateral preferida (117) con relación a un dispositivo oftálmico.
6. Sistema según la reivindicación 5, en el que
la característica de borde se selecciona de entre un grupo
constituido por un vaso sanguíneo escleral y una característica del
iris.
7. Sistema según la reivindicación 5, en el que
el paquete de software (15) está adaptado además para repetir la
exploración radial y la determinación de píxel (108, 109) a lo largo
de una pluralidad de diferentes radios (112) para definir un límite
de pupila (113).
8. Sistema según la reivindicación 7, que
comprende además, si el ojo está en una posición diferente de la
posición lateral preferida, unos medios para reposicionar
relativamente (116) el ojo y el dispositivo oftálmico para ubicar
el ojo en la posición lateral preferida (117).
9. Software (15) que, cuando se ejecuta en un
procesador de ordenador (12), realiza las etapas según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4.
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|---|---|---|---|
| US70366905P | 2005-07-29 | 2005-07-29 | |
| US703669P | 2005-07-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2323551T3 true ES2323551T3 (es) | 2009-07-20 |
Family
ID=37607103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES06788496T Active ES2323551T3 (es) | 2005-07-29 | 2006-07-26 | Sistema de posicionamiento lateral de dispositivo oftalmico y procedimientos relacionados. |
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|---|---|---|---|---|
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