ES2688769B2 - Método para medir la difusión intraocular que afecta a diferentes medios oculares del ojo y productos de programa de ordenador del mismo - Google Patents

Description

DESCRIPCION

Metodo para medir la difusion intraocular que afecta a diferentes medios oculares del ojo y productos de programa de ordenador del mismo

Campo de la tecnica

La presente invention concierne en general a metodos no invasivos utilizados para medir la difusion intraocular. En particular, la invencion concierne a un metodo, y a productos de programa de ordenador, para medir la difusion intraocular que afecta a diferentes medios oculares del ojo, particularmente la cornea, la camara anterior y el cristalino.

Antecedentes de la invencion

La vision tiene un impacto directo sobre la sociedad y la calidad de vida de las personas. Entre todos los aspectos visuales, la vision espacial es uno de los puntos clave que afectan la calidad de la vision y depende de la calidad de la imagen que se forma en la retina y del procesamiento posterior en las vlas visuales y en el cerebro. La imagen retiniana se ve afectada por tres fenomenos opticos: difraccion, aberraciones y difusion. En particular, la difusion induce un velo luminoso superpuesto a la imagen retiniana, lo que reduce su contraste.

Se han propuesto varias tecnicas para determinar la cantidad de difusion en el ojo. Tradicionalmente, la deficiencia visual debida a la difusion se ha evaluado mediante pruebas psicoflsicas cllnicas tales como test de sensibilidad de contraste con o sin una fuente de deslumbramiento. Actualmente hay instrumentos comerciales especializados en medir la difusion intraocular, como el C-Quant (Oculus GmbH, Alemania) [1, 2]. Tambien hay algunos metodos que se ocupan de la evaluation de la luz retrodifundida, como la lampara de hendidura o la camara de Scheimpflug [3]. Sin embargo, esta luz nunca llega a la retina y, por lo tanto, no afecta a la vision directamente. Recientemente, tambien se han propuesto tecnicas robustas para medir la difusion intraocular que afecta directamente a la imagen de la retina de una manera objetiva, como la tecnica de doble paso convencional, que usa una fuente puntual de luz como el HDA (Visiometrics, Espana) [4, 5], o combinada con la proyeccion de una fuente extensa, como en el Sigma [6].

Se conocen tambien algunas patentes y/o solicitudes de patente en el estado de la tecnica.

La patente US-B2-9498114 da conocer un sistema para determinar propiedades biomecanicas del tejido de la cornea en donde se utilizan imagenes de Purkinje. En esta pa ante el analisis de las imagenes se hace para analizar la dimension X-Y y hacer un seguimiento rotacional del ojo.

La patente US-B2-9101292 describe una electronica y unos algoritmos para accionar, controlar y procesar los datos de un sensor de frente de onda secuencial en tiempo real y otros subconjuntos asociados con el sensor de frente de onda. En este caso, las imagenes de Purkinje se utilizan para determinar la posicion transversal del ojo, no para calcular la difusion de diferentes partes del ojo.

La patente US-B2-7654668 da a conocer un metodo y un dispositivo para detectar la posicion espacial del eje optico del ojo de un sujeto humano o animal y para centrar un sistema de referencia en relacion con el eje optico. En este caso, se usan las imagenes de Purkinje para analizar la reflexion de la cornea, para lo que se tiene en cuenta la intensidad maxima de luz de la imagen. A diferencia de la presente invention no se realiza ningun analisis de la difusion para conocer la difusion asociada a cada parte del ojo.

Por otro lado, en [7] se da a conocer un instrumento que utiliza la cuarta imagen de Purkinje para medir la difusion del segmento anterior del ojo. En este caso, a diferencia de la presente invencion, para crear las imagenes de Purkinje no se utiliza un objeto con unas zonas que dejan pasar la luz en un mayor o menor grado ni tampoco se separa la contribucion de la difusion de la cornea y del cristalino para conocer la difusion asociada a cada medio ocular en base a una medida de la distribucion de la luz en las imagenes. Para medir la difusion, en [7] se compara una imagen saturada con una imagen sin saturation.

En el artlculo cientlfico descrito en [8] se describe una tecnica para medir la calidad optica ocular utilizando la tercera imagen de Purkinje para extraer information de la rugosidad de la superficie anterior del cristalino, no informacion de la difusion.

Existe, por tanto, la necesidad de nuevos metodos de analisis de la difusion capaces de medir objetivamente la difusion intraocular separando la difusion causada por diferentes partes del ojo, esencialmente la cornea, la camara anterior y el cristalino.

Referencias:

[1] Fransen L et al. ‘Compensation Comparison Method for Assessment of Retinal Straylight’, Investigative Ophthalmology & Visual Science February, 47, 768-776 (2006).

[2] Coppens JE et al. ‘Reliability of the compensation comparison stray-light measurement method’, Journal of Biomedical Optics 11,034027 (2006).

[3] Vivino MA et al. ‘Development of a Scheimpflug slit lamp camera system for quantitative densitometric analysis’, Eye 7, 791-798 (1993).

[4] Artal P et al. ‘An Objective Scatter Index Based on Double-Pass Retinal Images of a Point Source to Classify Cataracts’, PLoS ONE 6(2):e16823 (2011).

[5] Vilaseca M et al. ‘Grading nuclear, cortical and posterior subcapsular cataracts using an objective scatter index measured with a double-pass system’, British Journal of Opthalmology, 96, 1204-1210 (2012).

[6] Sahin O et al. ‘Optical Measurement of Straylight in Eyes with Cataract’, Journal of Refractive Surgery, 32, 12 (2016).

[7] Bueno JM et al. ‘Purkinje imaging system to measure anterior segment scattering in the human eye’, Optics Letters, 32, 3447-3449 (2007).

[8] Navarro R et al. ‘Optical quality of the eye lens surfaces from roughness and diffusion measurements’, Journal of the Optical Society of America A, 3, 228-234 (1986).

Exposition de la invention

La presente invencion proporciona en un primer aspecto un metodo para medir la difusion intraocular que afecta a diferentes medios oculares del ojo, el cual comprende al igual que los metodos conocidos en el estado de la tecnica irradiar, mediante una fuente de luz, un haz de luz sobre al menos un ojo (por ejemplo el ojo de un paciente); y capturar, por una camara, una serie de imagenes de Purkinje del ojo tras la reflexion de dicho haz de luz en cada cambio de medio de dicho ojo incluyendo las superficies de la cornea y las superficies del cristalino.

El citado haz de luz, previamente a su incidencia sobre dicho ojo, pasa a traves de un objeto, preferiblemente opaco, que incluye unas zonas que dejan pasar la luz en un mayor o menor grado, de manera que sobre el ojo se recibe la luz en una serie de zonas diferenciadas, claras y oscuras.

A diferencia de los metodos conocidos, el metodo propuesto comprende ademas calcular la difusion intraocular asociada, de manera separada, a cada uno de los diferentes medios del ojo mediante el procesamiento, por un sistema de computation que incluye uno o mas procesadores y al menos una memoria, de la serie de imagenes de Purkinje capturadas, en donde el procesamiento incluye realizar una medida de la distribution de la luz en dos o mas de las imagenes de Purkinje.

En un primer ejemplo de realization, la medida de la distribucion de la luz comprende hacer una medicion del contraste de las imagenes de Purkinje.

En un segundo ejemplo de realizacion, la medida de la distribucion de la luz comprende realizar la Transformada de Fourier de las imagenes de Purkinje.

En un tercer ejemplo de realization, la medicion de la distribution de la luz comprende analizar unos cambios de contraste que ocurren a diferentes frecuencias espaciales del objeto opaco.

Preferiblemente, segun el metodo propuesto la citada serie de imagenes de Purkinje comprende cuatro imagenes diferentes, una primera referente a una primera superficie de la cornea, una segunda referente a una segunda superficie de la cornea, una tercera referente a una primera superficie del cristalino y una cuarta referente a una segunda superficie del cristalino. Asimismo, en un ejemplo de realization, el procesamiento se realiza unicamente para la tercera y cuarta de dichas imagenes.

En un ejemplo de realization, el citado objeto comprende unas ranuras, que pueden tener igual o diferentes dimensiones. Por ejemplo, las citadas ranuras pueden incluir dos ranuras paralelas entre si, entre las cuales quedan dispuestas otras dos ranuras, coalineadas entre si, espaciadas una cierta distancia y perpendiculares a las anteriores. En otro ejemplo de realization, el citado objeto comprende un dispositivo de cristal lfquido, por ejemplo una pantalla, que se ilumina con la fuente de luz.

Otras realizaciones de la invention que se desvelan en el presente documento incluyen tambien productos de programa de ordenador para realizar las etapas y operaciones del metodo propuesto en el primer aspecto de la invention. Mas particularmente, un producto de programa de ordenador es una realization que tiene un medio legible por ordenador que incluye instrucciones de programa informatico codificadas en el mismo que cuando se ejecutan en al menos un procesador de un sistema informatico producen al procesador realizar las operaciones indicadas en el presente documento como realizaciones de la invencion.

Breve description de los dibujos

Las anteriores y otras caracterlsticas y ventajas se comprenderan mas plenamente a partir de la siguiente description detallada de unos ejemplos de realization, los cuales tienen un caracter meramente ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 muestra una vista esquematica de un sistema utilizado para implementar el metodo propuesto segun un ejemplo de realization de la presente invention.

La Fig. 2 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de realization del metodo propuesto.

La Fig. 3 ilustra un ejemplo de las imagenes de Purkinje en un ojo sano (con poca difusion). La P1 y P2 estan superpuestas y la P1 esta saturada para poder observar correctamente la P3 y la P4.

Description detallada de unos ejemplos de realization

La presente invention aporta un metodo, no invasivo, para medir la difusion intraocular que afecta, de manera separada, a diferentes medios oculares del ojo 1 de un paciente, esencialmente la cornea, la camara anterior y el cristalino, midiendo la contribution de cada parte del ojo.

La Fig. 1 muestra un ejemplo de realizacion del sistema utilizado para implementar el metodo propuesto. Segun este ejemplo de realizacion, el sistema comprende una fuente de luz 10, tal como una lampara de xenon, una camara 11, por ejemplo una camara digital, un objeto opaco 12, y un sistema de computation 20 que incluye uno o mas procesadores y al menos una memoria y que se encuentra operativamente conectado a la citada camara 11. El haz de luz producido por la fuente de luz 10 se proyecta sobre el objeto opaco 12 que incluye unas zonas que dejan pasar la luz en un mayor o menor grado para crear el perfil de las imagenes de Purkinje (ver Fig. 3). Asimismo, el objeto opaco 12 tiene un difusor en la cara interior (la mas proxima a la fuente de luz 10) y en la cara exterior (la mas proxima al ojo 1) para que las citadas zonas actuen como fuente de luz con intensidad homogenea.

Entre la fuente de luz 10 y el objeto, para formar las imagenes de Purkinje, hay un filtro, preferiblemente pasa altos a una frecuencia de corte de 760 nm (no ilustrado). La funcion del filtro es dejar pasar la luz infrarroja impidiendo que llegue luz visible a la retina, y por tanto, evitar la contraction de la pupila. La luz que llega al ojo 1 es reflejada en cada cambio de medio que hay en el ojo 1, creando cuatro imagenes de Purkinje: una primera referente a una primera superficie de la cornea P1, una segunda referente a una segunda superficie de la cornea P2, una tercera referente a una primera superficie del cristalino P3 y una cuarta referente a una segunda superficie del cristalino P4.

La citada camara 11 esta acoplada a un objetivo telecentrico que proporciona la profundidad de campo adecuada para captar todas las imagenes de Purkinje simultaneamente (Fig. 3) y compensa la distorsion de los objetos en funcion de su position. Para dirigir y fijar la mirada del paciente se utiliza un test de fijacion, en particular un LED 13 de muy baja intensidad para evitar la contraccion de la pupila del paciente. El sistema puede incorporar otro filtro pasa altos a una frecuencia de corte de 760 nm (no ilustrado tampoco) delante del objetivo telecentrico para impedir que llegue luz del LED 13 (test de fijacion) a la camara 11.

El sistema incorpora tambien dos motores paso a paso que permiten posicionar la fuente de luz 10 y el objeto opaco 12, asi como la camara 11 en la localization correcta con respecto al ojo 1.

Preferiblemente, el objeto opaco 12 comprende unas ranuras que pueden ser iguales o tener diferentes dimensiones (no limitativo pues el objeto opaco 12 alternativamente puede comprender un dispositivo de cristal liquido tal como una pantalla). Por ejemplo, las ranuras pueden estar dispuestas de manera que se tiene dos ranuras paralelas entre si, entre las cuales quedan dispuestas otras dos ranuras, coalineadas entre si, espaciadas una cierta distancia y perpendiculares a las anteriores.

Con referencia ahora a la Fig. 2, en la misma se muestra un ejemplo de realization del metodo propuesto. Segun este ejemplo de realizacion, el metodo comprende, irradiar, etapa 201, mediante la citada fuente de luz 10, un haz de luz sobre el ojo 1, en donde dicho haz de luz previamente a su incidencia sobre dicho ojo pasa a traves del objeto opaco 12, de manera que sobre el ojo 1 se recibe la luz en una serie de zonas diferenciadas claras y oscuras. Seguidamente, se capturan, etapa 202, por la camara 11, las imagenes de Purkinje del ojo 1. Finalmente, etapa 203, se calcula la difusion intraocular asociada, de manera separada, a cada uno de los diferentes medios del ojo 1 mediante el procesamiento, por el sistema de computation 20, de las imagenes de Purkinje capturadas, en donde el procesamiento incluye realizar una medida de la distribution de la luz en dos o mas de las imagenes de Purkinje.

De manera preferida, la medida de la distribucion de la luz se realiza mediante la medicion del contraste de las imagenes de Purkinje. En este caso, una vez se capturan las imagenes de Purkinje se analiza su perfil de intensidades. Tal como se observa en la Fig. 3, las imagenes estan en escala de grises, lo que significa que cada pixel tiene asociado un valor. Cuanto mas grande es este valor mas intensidad se ha recibido en el pixel durante el tiempo de adquisicion de las imagenes. De manera simplificada, el fenomeno de la difusion se puede explicar como el cambio de trayectoria de los fotones debido a la interaction con particulas. Entonces el metodo parte de la hipotesis que debido a la difusion, parte de la luz se desviara y llegara a la parte central. Es decir, cuanta mas difusion, mas luz de las ranuras ira a la parte central, reduciendo por lo tanto el contraste.

Para cuantificar el contraste (o la difusion) se puede utilizar la siguiente ecuacion de Michelson:

Donde Imax e Imin representan la intensidad maxima y minima, respectivamente. Para calcular los contrastes se puede realizar, por ejemplo, la media de las intensidades maximas y mlnimas.

Incluso, en otro ejemplo de realization, el contraste se puede realizar con maximos y mlnimos a diferentes distancias (variando la frecuencia espacial) y ver como cambia el contraste en funcion de la frecuencia espacial.

En otro ejemplo de realizacion, la medida de la distribution de la luz comprende realizar la Transformada de Fourier de las imagenes de Purkinje.

Preferiblemente, el procesamiento de las imagenes de Purkinje se realiza unicamente para la tercera y la cuarta de dichas imagenes. De cualquier modo, el metodo propuesto puede procesar otras de las imagenes de Purkinje o incluso todas las imagenes para medir la difusion intraocular que afecta a los diferentes medios oculares.

La invention propuesta puede implementarse en hardware, software, firmware o cualquier combination de los mismos. Si se implementa en software, las funciones pueden almacenarse en o codificarse como una o mas instrucciones o codigo en un medio legible por ordenador.

El medio legible por ordenador incluye medio de almacenamiento informatico. El medio de almacenamiento puede ser cualquier medio disponible que pueda accederse mediante un ordenador. A modo de ejemplo, y no de limitation, tal medio legible por ordenador puede comprender RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM u otro almacenamiento de disco optico, almacenamiento de disco magnetico u otros dispositivos de almacenamiento magnetico, o cualquier otro medio que pueda usarse para llevar o almacenar codigo de programa deseado en la forma de instrucciones o estructuras de datos y que pueda accederse mediante un ordenador. Disco (disk) y disco (disc), como se usan en el presente documento, incluyen discos compactos (CD), laser disc, disco optico, disco versatil digital (DVD), disco flexible y disco de Blu-ray donde los discos (disks) reproducen normalmente datos de forma magnetica, mientras que los discos (discs) reproducen datos de forma optica con laseres. Deberlan incluirse tambien combinaciones de los anteriores dentro del alcance de medio legible por ordenador. Cualquier procesador y el medio de almacenamiento pueden residir en un ASIC. El ASIC puede residir en un terminal de usuario. Como alternativa, el procesador y el medio de almacenamiento pueden residir como componentes discretos en un terminal de usuario.

Como se usa en el presente documento, los productos de programa de ordenador que comprenden medios legibles por ordenador incluyen todas las formas de medio legible por ordenador excepto, hasta el punto que ese medio se considere que no son senales de propagation transitorias no establecidas.

El alcance de la presente invention esta definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Metodo para medir la difusion intraocular que afecta a diferentes medios oculares del ojo, el metodo comprende:

a) irradiar, mediante una fuente de luz (10), un haz de luz sobre al menos un ojo (1), en donde dicho haz de luz previamente a su incidencia sobre dicho ojo (1) pasa a traves de un objeto opaco (12) que incluye unas zonas que dejan pasar la luz en un mayor o menor grado, de manera que sobre el ojo (1) se recibe la luz en una serie de zonas diferenciadas claras y oscuras; y

b) capturar, por una camara (11), una serie de imagenes de Purkinje del ojo (1) tras la reflexion de dicho haz de luz en cada cambio de medio de dicho ojo (1) incluyendo las superficies de la cornea y las superficies del cristalino,

estando el metodo caracterizado porque comprende ademas c) calcular la difusion intraocular asociada, de manera separada, a cada uno de los diferentes medios del ojo, mediante el procesamiento, por un sistema de computation (20), de dicha serie de imagenes de Purkinje capturadas, en donde el procesamiento incluye realizar una medida de la distribution de la luz en dos o mas de las imagenes de Purkinje.

2. Metodo segun la reivindicacion 1, en donde la medida de la distribucion de la luz comprende hacer una medicion del contraste de las imagenes de Purkinje.

3. Metodo segun la reivindicacion 1, en donde la medida de la distribucion de la luz comprende realizar la Transformada de Fourier de las imagenes de Purkinje.

4. Metodo segun la reivindicacion 1, en donde la medicion de la distribucion de la luz comprende analizar unos cambios de contraste que ocurren a diferentes frecuencias espaciales del objeto opaco (12).

5. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha serie de imagenes de Purkinje comprende cuatro imagenes diferentes, una primera referente a una primera superficie de la cornea, una segunda referente a una segunda superficie de la cornea, una tercera referente a una primera superficie del cristalino y una cuarta referente a una segunda superficie del cristalino, y porque dicho procesamiento se realiza unicamente para la tercera y cuarta de dichas imagenes.

6. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el objeto opaco (12) comprende unas ranuras, que tienen igual o diferentes dimensiones, y que proporcionan dicha zonas que dejan pasar la luz en un mayor o menor grado.

7. Metodo segun la reivindicacion 6, en donde dichas ranuras incluyen dos ranuras paralelas entre si, entre las cuales quedan dispuestas otras dos ranuras, coalineadas entre si, espaciadas una cierta distancia y perpendiculares a las anteriores.

8. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el objeto opaco (12) comprende un dispositivo de cristal liquido incluyendo una pantalla, que proporciona dichas zonas que dejan pasar la luz en un mayor o menor grado.

9. Producto de programa de ordenador que incluye instrucciones de codigo que cuando se ejecutan en un procesador de un sistema de computacion implementan la etapa c) de la reivindicacion 1.