ES2713180T3 - Mejoras en y relacionadas con el diagnóstico por imágenes del ojo - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento de determinar una medición geométrica de una retina de un ojo, que comprende obtener una representación bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo, derivar un retrazado geométrico que convierte la representación bidimensional de la parte de la retina a una representación tridimensional de la parte de la retina, en donde derivar el retrazado geométrico comprende determinar una corrección para la distorsión introducida en la representación bidimensional de la parte de la retina en producción de la misma, la distorsión siendo introducida en la representación bidimensional de la parte de la retina por propiedades ópticas y mecánicas de un dispositivo de diagnóstico por imágenes utilizados para producir la representación bidimensional, y en donde determinar la corrección para la distorsión en la representación bidimensional comprende modelar las propiedades ópticas y mecánicas del dispositivo de diagnóstico por imágenes: (i) construir una descripción óptica de un sistema de diagnóstico por imágenes que comprende el dispositivo de diagnóstico por imágenes y un ojo modelo; (ii) pasar un rayo a través del sistema de diagnóstico por imágenes en una superficie de la retina del ojo modelo; (iii) calcular una medición real de la localización del rayo en la superficie de la retina; (iv) determinar un ángulo de escaneado horizontal y un ángulo de escaneado vertical del sistema de diagnóstico por imágenes para el rayo; (v) calcular una medición esperada de la localización del rayo en la superficie de la retina utilizando el ángulo de escaneado horizontal y el ángulo de escaneado vertical del sistema de diagnóstico por imágenes; (vi) repetir pasos (ii) a (v) para obtener una serie de rayos adicionales, y (vii) comparar las mediciones reales del paso (iii) de los rayos en la superficie de la retina con mediciones esperadas correspondientes del paso (v) de los rayos en la superficie de la retina para determinar la corrección para la distorsión en las representaciones de los ojos del dispositivo de diagnóstico por imágenes, utilizar una o más coordenadas de la representación bidimensional de la parte de la retina para definir la medición geométrica que se va a tomar de la retina en la representación bidimensional, utilizar el retrazado geométrico para convertir la, o cada, coordenada de la representación bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representación tridimensional de la parte de la retina y utilizar la, o cada, coordenada equivalente de la representación tridimensional de la parte de la retina para determinar la medición geométrica de la retina del ojo.

Description

DESCRIPCION
Mejoras en y relacionadas con el diagnostico por imagenes del ojo
Campo de la invencion
La invencion se refiere a las mejoras relacionadas con el diagnostico por imagenes del ojo, especialmente en la determinacion de las mediciones geometricas del ojo.
Antecedentes
Hay diversos tipos de dispositivos de diagnostico por imagenes que se pueden utilizar para obtener imagenes de un ojo, por ejemplo, oftalmoscopios y camaras de fondo de ojo. En concreto, dichos dispositivos realizan mediciones de la retina del ojo, que es una estructura tridimensional que se aproxima a una esfera. El resultado de los dispositivos de diagnostico por imagenes es una imagen bidimensional de la retina tridimensional, ya que las imagenes bidimensionales tienen una serie de ventajas, en particular que se pueden representar en una pantalla de ordenador y obtenerse fotograffas, etc. Los dispositivos de diagnostico por imagenes inspeccionan, por ejemplo escanean, la retina tridimensional y producen imagenes bidimensionales de la retina. Al inspeccionar la retina tridimensional, los dispositivos introducen una distorsion, la cual se determina con las propiedades opticas y mecanicas de los dispositivos. La distorsion comprende una o mas propiedades de las imagenes bidimensionales de la retina, por ejemplo, distancia, area y preservacion de angulo. Si se necesitan las mediciones geometricas de una retina, como la distancia entre dos estructuras de la retina y estas se hacen utilizando una imagen bidimensional producida por dichos dispositivos de diagnostico de imagenes, los resultados se distorsionaran y seran inexactos.
El artfculo titulado «Precise modelling of the eye for proton therapy of intra-ocular tumours» de B. Dobler y R. Bendl, Physics in Medicine and Biology, IOP Publishing, Vol. 47, N.° 1, paginas 593-613 (21 de febrero de 2002), describe un procedimiento que permite un modelado preciso de organos en riesgo y un volumen objetivo para radioterapia de tumores intraoculares. El objetivo es optimizar la distribucion de la dosis y asf reducir la probabilidad de complicacion del tejido normal. Se desarrollo un modelo geometrico 3D basado en formas elfpticas que se puede utilizar para una segmentacion basada en un modelo multimodal de datos 3D de pacientes. El volumen del tumor no se puede identificar con claridad en datos de TAC y resonancia magnetica, mientras que la descripcion del tumor se puede discriminar con mucha precision en fotograffas de fondo de ojo. Por tanto, se desarrollo un diagrama de fondo de ojo 2D multimodal, que nos permite correlacionar y mostrar informacion simultaneamente extrafda del modelo de ojo, datos 3D y la fotograffa del fondo de ojo. Asf, la conexion del diagrama de fondo de ojo y los datos 3D estan bien definidos y el volumen 3D se puede calcular directamente desde la descripcion del tumor dibujada en la fotograffa del fondo de ojo y la altura del tumor medida por ultrasonidos. El procedimiento permite el calculo de un modelo de ojo 3D preciso del paciente, incluyendo las diferentes estructuras del ojo ademas del volumen del tumor.
La reconstruccion del fondo de ojo por retroproyeccion basada en el modelo se describe en la tesis doctoral de Arno Dolemeyer (26 de enero de 2005) titulada «Modellbasierte dreidimensionale Fundusrekonstruktion: ein genereller Ansatz zur lntegration multi-modaler Daten des menschlichen Augenhintergrundes», en concreto, en el capftulo 5.
Compendio
La presente invencion proporciona un procedimiento para determinar una medicion geometrica de la retina de un ojo segun la Reivindicacion 1, un medio legible por ordenador segun la Reivindicacion 13 y un sistema de diagnostico por imagenes segun la Reivindicacion 14. Las funciones opcionales se presentan en las reivindicaciones restantes.
Se describira ahora una realizacion de la invencion solamente a modo de ejemplo, en relacion con los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una representacion esquematica de un sistema de diagnostico por imagenes segun una realizacion de la invencion y
La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra el procedimiento segun una realizacion de la invencion.
Se describe a continuacion un procedimiento para determinar una medicion geometrica de una retina de un ojo segun una realizacion, que comprende
obtener una representacion bidimensional de, al menos, una parte de la retina del ojo,
derivar en un retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina a una representacion tridimensional de la parte de la retina,
utilizar una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina para definir la medicion geometrica que se va a tomar de la retina en la representacion bidimensional,
utilizar el retrazado geometrico para convertir la, o cada, coordenada de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina y
utilizar la, o cada, coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina para determinar la medicion geometrica de la retina del ojo.
Derivar el retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina en una representacion tridimensional de la parte de la retina comprende determinar una correccion para la distorsion introducida en la representacion bidimensional de la parte de la retina en la produccion de la misma. La distorsion se introduce en la representacion bidimensional de la parte de la retina en produccion tanto de propiedades opticas como mecanicas de un dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir la representacion bidimensional.
Determinar la correccion para la distorsion en la representacion bidimensional comprende modelar las propiedades opticas y mecanicas del dispositivo de diagnostico por imagenes.
Modelar las propiedades opticas y mecanicas del dispositivo de diagnostico por imagenes comprende
(i) construir una descripcion optica de un sistema de diagnostico por imagenes que comprende el dispositivo de diagnostico por imagenes y un ojo modelo,
(ii) pasar un rayo a traves del sistema de diagnostico por imagenes en una superficie de la retina del ojo modelo,
(iii) calcular una medicion real del rayo en la superficie de la retina,
(iv) determinar un angulo de escaneado horizontal y un angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes para el rayo,
(v) calcular una medicion esperada del rayo en la superficie de la retina utilizando el angulo de escaneado horizontal y un angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes,
(vi) repetir los pasos (ii) a (v) para obtener una serie de rayos adicionales y
(vii) comparar las mediciones reales de los rayos en la superficie de la retina con las mediciones esperadas correspondientes de los rayos en la superficie de la retina para determinar la correccion para la distorsion en las representaciones de los ojos del dispositivo de diagnostico por imagenes.
Construir una descripcion optica del sistema de diagnostico por imagenes que comprende el dispositivo de diagnostico por imagenes y el ojo modelo puede comprender determinar propiedades de la ruta optica del ojo modelo y concatenar las propiedades de la ruta optica para dar propiedades de la ruta optica del sistema de diagnostico por imagenes. Determinar las propiedades de la ruta optica del dispositivo de diagnostico por imagenes puede comprender la verificacion de componentes del dispositivo de diagnostico por imagenes que tienen efecto en la ruta optica, verificando el orden de los componentes en el dispositivo de diagnostico por imagenes, estableciendo una funcion matematica que describe las propiedades de la ruta optica con el paso del tiempo de cada componente, verificando para que las propiedades de la ruta optica de los componentes proporcionen las propiedades de ruta optica del dispositivo de diagnostico por imagenes. Determinar las propiedades de la ruta optica del ojo modelo puede comprender la verificacion de componentes del ojo modelo que tienen efecto en la ruta optica, verificando el orden de los componentes en el ojo modelo, estableciendo una funcion matematica que describe las propiedades de la ruta optica de cada componente, verificando para que las propiedades de la ruta optica de los componentes proporcionen las propiedades de la ruta optica del ojo modelo.
Pasar los rayos a traves del sistema de diagnostico por imagenes en la superficie de la retina del ojo modelo puede comprender utilizar un sistema de trazado de rayos. El sistema de trazado de rayos puede ser un sistema de trazado de rayos disponible comercialmente como el Zemax. Utilizar el sistema de trazado de rayos puede comprender cargar la descripcion optica del sistema de diagnostico por imagenes en el sistema de trazado de rayos y determinar una ruta a traves del sistema de diagnostico por imagenes para cada uno de los rayos. Calcular la medicion real de cada rayo en la superficie de la retina puede comprender calcular coordenadas de un punto de interseccion de cada rayo con la superficie de la retina.
Determinar el angulo de escaneado horizontal para cada rayo puede comprender verificar una posicion angular de un elemento de escaneado horizontal del dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir el rayo y utilizarlo para calcular el angulo de escaneado horizontal del rayo. Determinar el angulo de escaneado vertical del sistema para un rayo puede comprender verificar una posicion angular de un elemento de escaneado vertical del dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir el rayo y utilizarlo para calcular el angulo de escaneado vertical del rayo.
Calcular la medicion esperada de cada rayo en la superficie de la retina puede comprender utilizar el angulo de escaneado horizontal y el angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes para calcular coordenadas de un punto de interseccion de cada rayo con la superficie de la retina.
Determinar la correccion para la distorsion en las representaciones del ojo del dispositivo de diagnostico por imagenes puede comprender derivar una transformacion analftica que mapea las mediciones reales de los rayos en la superficie de retina del ojo modelo en las mediciones esperadas correspondientes de los rayos en la superficie de retina del ojo modelo. Determinar la correccion para la distorsion en las representaciones del ojo del dispositivo de diagnostico por imagenes puede comprender construir una tabla de consulta de correccion (LUT) que comprende, para cada uno de los rayos, una localizacion real del rayo en la superficie de la retina del ojo modelo contra una localizacion esperada del rayo en la superficie de la retina del ojo modelo.
El procedimiento para determinar la correccion de la distorsion en la representacion bidimensional puede comprender ademas determinar la correccion para la distorsion en las representaciones del ojo del dispositivo de diagnostico por imagenes para una pluralidad de angulos de observacion no nula del ojo modelo, para cada angulo de observacion no nula, esto puede comprender ademas medir el angulo de observacion utilizando una localizacion fovial del ojo modelo. Una correccion LUT se puede construir para cada uno de los angulos de observacion no nula.
Determinar la correccion de la distorsion en la representacion bidimensional puede, en un antecedente que no forma una realizacion, comprender
crear un objetivo,
computar una imagen del objetivo,
utilizar un dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir la representacion bidimensional para escanear el objetivo para crear una imagen distorsionada del objetivo, y
comparar la imagen computada del objetivo con la imagen distorsionada del objetivo para determinar la correccion de la distorsion de la imagen del dispositivo de diagnostico por imagenes.
Calcular la imagen del objetivo puede comprender calcular coordenadas de una serie de puntos de la imagen del objetivo. Escanear el objetivo puede comprender pasar una serie de rayos a traves del dispositivo para diagnostico por imagenes para determinar las coordenadas de una serie de puntos de la imagen distorsionada del objetivo.
Comparar la imagen computada del objetivo con la imagen distorsionada del objetivo puede comprender comparar puntos de la imagen computada del objetivo con puntos correspondientes de la imagen distorsionada del objetivo.
Determinar la correccion de la distorsion de la imagen del dispositivo de diagnostico por imagenes puede comprender derivar una transformacion analftica que mapea coordenadas de puntos de la imagen distorsionada del objetivo en coordenadas de puntos correspondientes de la imagen computada del objetivo. Determinar la correccion para la distorsion de la imagen del dispositivo de diagnostico por imagenes puede comprender construir una tabla de consulta de correccion que comprende, para cada una de los multiples posibles puntos de la imagen distorsionada del objetivo, coordenadas del correspondiente punto de la imagen computada del objetivo.
El objetivo puede comprender multiples formas de contraste. El objetivo puede tener un modelo predefinido en este.
Determinar la correccion para la distorsion en la representacion bidimensional puede comprender recibir una imagen de un ojo y transformar la imagen hasta que se registre sustancialmente con una imagen del ojo producida por un dispositivo de diagnostico por imagenes para la que ya se conoce la correccion de la distorsion.
Determinar la correccion para la distorsion en la representacion bidimensional puede comprender una tercera parte que determine la correccion y que reciba la correccion de la tercera parte.
El retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina en una representacion tridimensional de la parte de la retina puede tomar la forma de una ecuacion analftica que transforma coordenadas de la representacion bidimensional en coordenadas equivalentes de la representacion tridimensional. El retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina en una representacion tridimensional de la parte de la retina puede tomar la forma de una tabla de consulta que enumera las coordenadas de la representacion bidimensional equivalente a las coordenadas de la representacion tridimensional. Las coordenadas de la representacion tridimensional pueden ser coordenadas cartesianas o pueden ser coordenadas esfericas.
La unica o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizada para definir la medicion geometrica puede definir uno o mas puntos en la representacion bidimensional. El o cada punto de la representacion bidimensional se puede identificar utilizando un espacio de coordenadas cartesianas. El o cada punto de la representacion bidimensional se puede identificar en una pantalla utilizando un dispositivo senalador como un raton.
Utilizar el retrazado geometrico para convertir una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina puede comprender utilizar el retrazado geometrico para mapear coordenadas de uno o mas puntos de la representacion bidimensional en coordenadas de uno o mas puntos equivalentes de la representacion tridimensional.
La o cada coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina puede comprender uno o mas puntos en la representacion tridimensional. El o cada punto de la representacion tridimensional se puede identificar utilizando un espacio de coordenadas cartesianas. El o cada punto de la representacion tridimensional se puede identificar utilizando un espacio de coordenadas esfericas.
La medicion geometrica de la parte de la retina puede comprender una medicion de distancia de una estructura de la parte de la retina. La medicion geometrica de la distancia se puede definir en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de los primeros y segundos puntos de la representacion bidimensional. El retrazado geometrico se puede utilizar para convertir el primer y el segundo punto de la representacion bidimensional de la parte de la retina en puntos primeros y segundos equivalentes de la representacion tridimensional de la parte de la retina. Utilizar los puntos primeros y segundos equivalentes de la representacion tridimensional para determinar la medicion geometrica de la distancia puede comprender utilizar el primer punto de la representacion tridimensional para definir una posicion de inicio de la medicion y utilizar el segundo punto de la representacion tridimensional para definir una posicion de acabado de la medicion y medir la distancia entre el primer punto y el segundo punto de la representacion tridimensional. La representacion tridimensional de la parte de la retina se puede considerar que es una esfera y la distancia entre el primer y el segundo punto medido como la menor distancia entre el primer y el segundo punto de la esfera.
La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto de la esfera se puede medir en unidades relativas a la esfera (grados o radianes) utilizando una norma esferica de procedimiento de cosenos, concretamente
Aa = arccos (sinOs sinOf cosOs cosOf cosAA)
en donde Aa es el angulo central entre los puntos, AsOs y AfOf son la longitud y la latitud respectivamente del primer y el segundo punto y AA es la diferencia absoluta de las longitudes.
La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto en la esfera medida en unidades relativas a la esfera se puede convertir en unidades ffsicas (mm) utilizando
d = rAa
en donde d es la distancia entre los puntos, r es el radio de la esfera y Aa es el angulo central entre los puntos y se da en radianes.
La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto de la esfera se puede medir en unidades relativas a la esfera (grados o radianes) utilizando las formulas de Vincenty, en concreto
Aa = arctan( J--(-c-o--s-O-- f sinAA)2 (cos$s sinOf — sinOs cosOf cosAA)2
sin0s sinOf cosOs cosOf cosAA )
en donde Aa es el angulo central entre los puntos, AsOs y AfOf son la longitud y la latitud respectivamente del primer y el segundo punto y AA es la diferencia absoluta de las longitudes.
La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto en la esfera medida en unidades relativas a la esfera se puede convertir en unidades ffsicas (mm) utilizando
d = rAa
en donde d es la distancia entre los puntos, r es el radio de la esfera y Aa es el angulo central entre los puntos y se da en radianes.
La medicion geometrica de la distancia puede darse como resultado a un usuario. La medicion geometrica de la distancia se puede representar en la representacion bidimensional de la parte de la retina. La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto de la esfera tridimensional (geodesica) no se corresponded necesariamente con una lmea recta en la representacion bidimensional de la parte de la retina. Representar la medicion geometrica de la distancia en la representacion bidimensional puede comprender parametrizar la distancia entre el primer y el segundo punto en la esfera, calculando una pluralidad de puntos intermedios y utilizar los puntos para representar la medicion geometrica de la distancia en la representacion bidimensional.
La medicion geometrica de la parte de la retina puede comprender un angulo entre la primera y la segunda estructura de la parte de la retina. La medicion geometrica del angulo se puede definir en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de un primer y un segundo punto de la representacion bidimensional para marcar la primera estructura y utilizando coordenadas del primer y el tercer punto de la representacion bidimensional para marcar la segunda estructura. El retrazado geometrico se puede utilizar para convertir el primer, el segundo y el tercer punto de la representacion bidimensional de la parte de la retina en el primer, el segundo y el tercer punto equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina. Utilizar los puntos equivalentes de la representacion tridimensional para determinar la medicion geometrica del angulo puede comprender utilizar el primer y el segundo punto de la representacion tridimensional para marcar la primera estructura y utilizar el primer punto y el tercer punto de la representacion tridimensional para marcar la segunda estructura y medir el angulo entre el segundo y el tercer punto a traves del primer punto en la representacion tridimensional. El angulo, C, se puede medir utilizando la ley de los haversines, en concreto
haversin(c) = haversin(a - b) sin(a) sin(b) haversin(C)
en donde haversin(x) = sin2 (x/2), x1 y x2 son el primer y el segundo punto de la representacion tridimensional que marcan la primera estructura, x1 y x3 son los puntos de la representacion tridimensional que marcan la segunda estructura, a es la longitud del arco del geodesico entre x1 y x2, b es la longitud del arco del geodesico entre x1 y x3 y c es la longitud del arco del geodesico entre x2 y x3.
La medicion geometrica del angulo puede darse como resultado a un usuario. La medicion geometrica del angulo se puede representar en la representacion bidimensional de la parte de la retina representando lados del angulo (el geodesico entre x1 y x2 y el geodesico entre x1 y x3) de la representacion bidimensional.
La medicion geometrica de la parte de la retina puede comprender un area de una estructura de la parte de la retina. La medicion geometrica del area se puede definir en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de una pluralidad de puntos de la representacion bidimensional. El retrazado geometrico se puede utilizar para convertir la pluralidad de puntos de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una pluralidad equivalente de puntos de la representacion tridimensional de la parte de la retina. Utilizar la pluralidad equivalente de puntos de la representacion tridimensional para determinar la medicion geometrica del area puede comprender utilizar la pluralidad de puntos de la representacion tridimensional para definir una forma de la estructura y medir el area de la forma en la representacion tridimensional. La representacion tridimensional de la parte de la retina se puede considerar que es una esfera y la forma de la estructura se puede definir como un polfgono y el area del polfgono se puede medir utilizando
J n \
A — r 2 ' ^ a j — (n — 2 ) n
\,=\
en donde A es el area del polfgono, ai para i = 1,...,n son los n angulos ) interiores en el polfgono y r es el radio de la esfera. Esto produce un resultado en unidades ffsicas (p.ej., mm2 si r se da en mm). Si r2 se omite en la formula anterior, se obtiene un resultado en unidades relativa a la esfera, en estereorradianes (sr), la unidad de angulo solido.
Utilizar la pluralidad equivalente de puntos de la representacion tridimensional para determinar la medicion geometrica del area puede comprender utilizar la pluralidad de puntos de la representacion tridimensional para definir una forma de la estructura y medir el area de la forma sumando las areas de los pfxeles. Las areas de los pfxeles en la representacion tridimensional se puede calcular asumiendo que cada pixel es un polfgono con cuatro puntos, cada punto representando una esquina del pixel.
Cuando la representacion tridimensional de la parte de la retina se considera que es una esfera, el radio de la esfera se puede determinar midiendo el diametro del ojo. Cuando la representacion tridimensional de la parte de la retina se considera que es una esfera, el radio de la esfera se puede establecer en el radio medio del ojo humano, que es aproximadamente de 12 mm. Incluso si no se conoce el radio del ojo o no se puede aproximar, las medidas relativas con respecto al tamano de la esfera de la retina se puede hacer asumiendo que el ojo es una unidad-esfera. Las distancias de la esfera se pueden medir en radianes o grados y areas en estereorradianes o grados cuadrados.
Obtener la representacion bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo puede comprender utilizar un dispositivo de diagnostico por imagenes para producir la representacion bidimensional. Obtener la representacion bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo puede comprender recibir una representacion bidimensional ya producida por un dispositivo de diagnostico por imagenes.
Obtener la representacion bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo puede comprender recibir una representacion tridimensional corregida de la distorsion de la parte de la retina y utilizar una proyeccion para obtener la representacion bidimensional de la representacion tridimensional. Se puede escoger la proyeccion desde una pluralidad de proyecciones conocidas. La proyeccion puede ser cualquiera de una proyeccion conformal, preservando angulos en la representacion bidimensional, una proyeccion equidistante, preservando distancias en la representacion bidimensional, una proyeccion preservando el area, preservando areas en la representacion bidimensional. Derivar el retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina en una representacion tridimensional de la parte de la retina puede comprender determinar lo contrario de la proyeccion utilizada para obtener la representacion bidimensional de la parte de la retina.
Tambien se describen instrucciones del programa de almacenamiento de soportes legibles por ordenador que, cuando se ejecutan, llevan a cabo el procedimiento de una realizacion de la invencion.
Tambien se describe un sistema de diagnostico por imagenes para determinar medidas geometricas de la retina del ojo, que comprende
un dispositivo de diagnostico por imagenes que obtiene una representacion bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo,
un elemento de derivacion que deriva en un retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina en una representacion tridimensional de la parte de la retina,
un elemento de definicion de medicion que utiliza una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina para definir la medicion geometrica de la retina en la representacion bidimensional,
un elemento de retrazado que utiliza el retrazado geometrico para convertir la, o cada, coordenada de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina y
un elemento de determinacion de medicion que utiliza la, o cada, coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina para determinar la medicion geometrica de la retina del ojo.
El elemento de definicion de la medicion se puede proporcionar como software o software y hardware en el dispositivo de diagnostico por imagenes. El elemento de derivacion, el elemento de retrazado y el elemento de determinacion de medicion se puede proporcionar como software en el dispositivo de diagnostico por imagenes.
El mismo ojo observado en los diferentes dispositivos de diagnostico por imagenes convencionales producira representaciones de retina que no se pueden comparar directamente ni ser superpuestas. Esto tambien es cierto para representaciones del mismo ojo producidas por el mismo dispositivo de diagnostico de imagenes convencional, pero con diferentes angulos de observacion. Una vez transformado en la representacion esferica tridimensional, es posible medir las estructuras de la retina en unidades ffsicas que sean equivalentes a traves de dispositivos de diagnostico por imagenes y, por lo tanto, permiten la comparacion directa y las derivaciones de relaciones. Por ejemplo, medir la distancia entre el centro de la papila del nervio optico y la fovea en las dos imagenes del mismo ojo producidas por diferentes dispositivos de diagnostico por imagenes debena dar como resultado la misma distancia. Cada dispositivo de diagnostico por imagenes tendra una distorsion diferente debido a componentes opticos y mecanicos diferentes ademas debido al angulo de observacion durante el diagnostico por imagenes. Midiendo la distancia en la misma representacion esferica es posible compensar estas diferencias.
Las mediciones geometricas de la parte de la retina del ojo se pueden utilizar para:
- clasificacion de enfermedad/productos de trauma en la parte de la retina,
- comparacion de mediciones de estructuras de la parte de la retina a traves de diferentes dispositivos de diagnostico por imagenes,
- seguimiento longitudinal de cambios geometricos (p.ej., cambios en tamano, direccion, distancia) en estructuras y patologfas anatomicas en la parte de la retina del ojo,
- desarrollo de planificacion del tratamiento basado en las mediciones geometricas,
- entrega directa de tratamiento, como fotocoagulacion, basada en coordenadas geometricas derivadas de mediciones geometricas,
- creacion de bases de datos normativas basadas en la distribucion de mediciones geometricas de estructuras anatomicas sobre las poblaciones.
En referencia a la Figura 1, el sistema de diagnostico por imagenes comprende un dispositivo de diagnostico por imagenes 10, un elemento de derivacion 26, un elemento de definicion de medicion 28, un elemento de retrazado 30 y un elemento de determinacion de medicion 32. En esta realizacion, el elemento de definicion de medicion se proporciona como software y hardware y el elemento de derivacion, el elemento de retrazado geometrico y el elemento de determinacion de medicion se proporcionan como software en el dispositivo de diagnostico por imagenes.
El dispositivo de diagnostico por imagenes 10 comprende un oftalmoscopio. El oftalmoscopio comprende una fuente luminosa 12 que emite un rayo de luz 13, escanea elementos de rele que comprenden un primer elemento de escaneado 14, un segundo elemento de escaneado 16, un elemento de compensacion de analisis 18 y un elemento de transferencia de analisis 20. El primer elemento de escaneado 14 comprende un espejo poligonal giratorio y el segundo elemento de escaneado 16 comprende un espejo llano oscilante. El elemento de compensacion de analisis 18 comprende un espejo elipsoidal y el elemento de transferencia de analisis 20 comprende un espejo asferico.
La fuente luminosa 12 dirige un haz luminoso incidente 13 en el primer elemento de escaneado 14. Esto produce un analisis del haz (representado por rayos A, B y C) en una primera direccion vertical. El haz incidente afecta al elemento de compensacion de analisis 18 y se refleja desde allf en el segundo elemento de analisis 16. Esto produce un analisis del haz incidente en una segunda direccion horizontal. El haz incidente entonces afecta al elemento de transferencia de analisis 20, que tiene dos focos, el segundo elemento de escaneado 16 se proporciona en un primer foco y un ojo 22 de un sujeto se proporciona en el segundo foco. El haz incidente desde el segundo elemento de escaneado 16 que afecta al elemento de transferencia de analisis 20 se dirigira al ojo 22 y afectara a una parte de la retina del ojo. La fuente luminosa 12 y los elementos de rele de analisis del oftalmoscopio 10 se combinan para proporcionar un analisis bidimensional del haz luminoso incidente 13 desde un punto de origen aparente a la retina del ojo. Cuando el haz luminoso incidente se escanea sobre la retina, se reflejara desde allf para producir un haz luminoso reflejado que se transmite de nuevo a traves de los elementos del oftalmoscopio 10 y recibidos por uno o mas detectores (no mostrado). Para adquirir una representacion de la parte de la retina del ojo del sujeto 22, el haz luminoso incidente desde la fuente 12 se escanea sobre la parte de la retina en un modelo de analisis de trama, producido por el primer y el segundo elemento de escaneado 14, 16 operando perpendicularmente entre sf y el haz luminoso reflejado recibido por uno o mas detectores.
En referencia a las Figuras 1 y 2, el dispositivo de diagnostico por imagenes 10 obtiene una representacion bidimensional de una parte de la retina del ojo tridimensional 22 (paso 34). El elemento de derivacion 26 recibe la representacion bidimensional de la parte de la retina y lo utiliza para derivar un retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina a una representacion tridimensional de la parte de la retina (paso 36). Derivar el retrazado geometrico comprende determinar una correccion para la distorsion introducida en la representacion bidimensional de la parte de la retina por propiedades opticas y mecanicas de un dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir la representacion bidimensional.
En la presente realizacion, determinar la correccion para la distorsion en la representacion bidimensional comprende modelar las propiedades opticas y mecanicas del dispositivo de diagnostico por imagenes 10. Esto comprende los siguientes pasos. Se construye primero una descripcion optica de un sistema de diagnostico por imagenes que comprende el sistema de diagnostico por imagenes 10 y un ojo modelo. Esto comprende determinar propiedades de ruta opticas del dispositivo de diagnostico por imagenes 10, determinar propiedades de rutas opticas del ojo modelo y concatenar las propiedades de ruta opticas para dar propiedades de ruta opticas del sistema de diagnostico por imagenes. Determinar las propiedades de la ruta optica del dispositivo de diagnostico por imagenes 10 comprende verificar componentes del dispositivo de diagnostico por imagenes 10 que tiene un efecto de ruta optica, verificar el orden de los componentes en el dispositivo de diagnostico por imagenes 10, establecer una funcion matematica que describe las propiedades de la ruta optica con el paso del tiempo de cada componente, concatenar en orden las propiedades de la ruta optica de los componentes para dar las propiedades de la ruta optica del dispositivo de diagnostico por imagenes 10. Determinar las propiedades de la ruta optica del ojo modelo comprende verificar componentes del ojo modelo que tienen un efecto de ruta optica, verificar el orden de los componentes en el ojo modelo, establecer una funcion matematica que describe las propiedades de ruta optica de cada componente, verificar en orden las propiedades de ruta optica de los componentes para dar las propiedades de la ruta optica del ojo modelo.
La descripcion optica del sistema de diagnostico por imagenes se carga en un sistema de trazado de rayos, como el Zemax, un rayo pasa por el sistema de diagnostico por imagenes en una superficie de retina del ojo modelo y una ruta a traves del sistema de diagnostico por imagenes para la que se determina el rayo. Se calcula la medicion real del rayo en la superficie de la retina como coordenadas de un punto de interseccion del rayo con la superficie de la retina.
A continuacion, se determina un angulo de escaneado horizontal y un angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes del rayo. Esto comprende verificar una posicion angular de un elemento de escaneado horizontal del dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir el rayo y utilizarlo para calcular el angulo de escaneado horizontal del rayo y verificar una posicion angular de un elemento de escaneado vertical del dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir el rayo y utilizarlo para calcular el angulo escaneado vertical del rayo.
Se calcula una medicion esperada del rayo en la superficie de la retina utilizando el angulo de escaneado horizontal y el angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes. Esto comprende utilizar el angulo de escaneado horizontal y el angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes para calcular coordenadas de un punto de interseccion del rayo con la superficie de la retina.
Los pasos anteriores se repiten entonces durante una pluralidad de rayos adicionales. Las medidas reales de los rayos en la superficie de la retina se comparan con las correspondientes mediciones esperadas de los rayos en la superficie de la retina para determinar la correccion para la distorsion en las representaciones del ojo del dispositivo de diagnostico por imagenes 10. La correccion de distorsion puede tener la forma de una transformacion analftica que mapea las mediciones reales de los rayos en la superficie de la retina del ojo modelo en las correspondientes mediciones esperadas de los rayos en la superficie de la retina del ojo modelo, o una tabla de consulta de correccion (LUT) que comprende, para cada uno de los rayos, una localizacion real del rayo en la superficie de la retina del ojo modelo contra una localizacion esperada del rayo en la superficie de la retina del ojo modelo. Determinar la correccion de la distorsion puede comprender ademas determinar la correccion de la distorsion para una pluralidad de angulos de observacion del ojo modelo.
En un ejemplo de antecedentes, determinar la correccion para la distorsion en la representacion bidimensional comprende los siguientes pasos. En primer lugar se crea un objetivo que comprende una pluralidad de formas de contraste. Se computa entonces una imagen del objetivo. El dispositivo de diagnostico por imagenes 10 utilizado para producir la representacion bidimensional se utiliza para escanear el objetivo para crear una imagen distorsionada del objetivo. Finalmente la imagen computada del objetivo se compara con la imagen distorsionada del objetivo para determinar la correccion para la distorsion de la imagen del dispositivo de diagnostico por imagenes 10.
La correccion de la distorsion se utiliza entonces para derivar el retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina en la representacion tridimensional de la parte de la retina. El retrazado geometrico toma la forma de una ecuacion analftica que mapea coordenadas de la representacion bidimensional en coordenadas equivalentes de la representacion tridimensional.
La representacion bidimensional de la parte de la retina es solicitada por el elemento de definicion de la medicion 28 y una medicion geometrica de distancia se define en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de primero y segundo punto de la representacion bidimensional (paso 38). Esto comprende visualizar la representacion bidimensional de la parte de la retina a un usuario, que identifica el primer y el segundo punto en la representacion bidimensional utilizando un dispositivo senalador como un raton.
El elemento de retrazado 30 entonces utiliza el retrazado geometrico para convertir el primer y el segundo punto de la representacion bidimensional de la parte de la retina en puntos primeros y segundos equivalentes de la representacion tridimensional de la parte de la retina (paso 40). Esto comprende utilizar la transformacion para mapear coordenadas de los puntos de la representacion bidimensional en coordenadas de puntos equivalentes de la representacion tridimensional. Los puntos de la representacion tridimensional se pueden identificar utilizando un espacio de coordenadas esfericas.
El elemento de determinacion de medicion 32 utiliza entonces los puntos primeros y segundos equivalentes de la representacion tridimensional para determinar la medicion geometrica de distancia (paso 40). Esto comprende utilizar el primer punto de la representacion tridimensional para definir una posicion de inicio de la medicion y utilizar el segundo punto de la representacion tridimensional para definir una posicion de acabado de la medicion y medir la distancia entre el primer y el segundo punto de la representacion tridimensional, que es la longitud de la estructura de la retina del ojo 22. Se considera que la representacion tridimensional de la parte de la retina es una esfera y la distancia entre el primer y el segundo punto medido como la distancia mas corta entre el primer y el segundo punto de la esfera.
La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto de la esfera se mide en unidades relativas a la esfera (grados o radianes) utilizando un procedimiento de ley de los cosenos esfericas, en concreto
Aa = arccos (sinOs sinOf cosOs cosOf cosAA)
en donde Aa es el angulo central entre los puntos, AsOs y AfOf son la longitud y la latitud respectivamente del primer y el segundo punto y AA es la diferencia absoluta de las longitudes.
La distancia mas corta entre el primer y el segundo punto en la esfera medida en unidades relativas a la esfera se puede convertir en unidades ffsicas (mm) utilizando
d = rAa
en donde d es la distancia entre los puntos, r es el radio de la esfera y Aa es el angulo central entre los puntos y se da en radianes.
La medicion geometrica de la distancia se representa en la representacion bidimensional de la parte de la retina, parametrizando la distancia entre el primer y el segundo punto en la esfera, calculando una pluralidad de puntos intermedios y proyectando los puntos para representar la medicion geometrica de la distancia en la representacion bidimensional. La medicion geometrica de la distancia representada en la representacion bidimensional de la parte de la retina se muestra a continuacion al usuario.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de determinar una medicion geometrica de una retina de un ojo, que comprende obtener una representacion bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo,
derivar un retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina a una representacion tridimensional de la parte de la retina, en donde derivar el retrazado geometrico comprende determinar una correccion para la distorsion introducida en la representacion bidimensional de la parte de la retina en produccion de la misma, la distorsion siendo introducida en la representacion bidimensional de la parte de la retina por propiedades opticas y mecanicas de un dispositivo de diagnostico por imagenes utilizados para producir la representacion bidimensional, y en donde determinar la correccion para la distorsion en la representacion bidimensional comprende modelar las propiedades opticas y mecanicas del dispositivo de diagnostico por imagenes:
(i) construir una descripcion optica de un sistema de diagnostico por imagenes que comprende el dispositivo de diagnostico por imagenes y un ojo modelo;
(ii) pasar un rayo a traves del sistema de diagnostico por imagenes en una superficie de la retina del ojo modelo; (iii) calcular una medicion real de la localizacion del rayo en la superficie de la retina;
(iv) determinar un angulo de escaneado horizontal y un angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes para el rayo;
(v) calcular una medicion esperada de la localizacion del rayo en la superficie de la retina utilizando el angulo de escaneado horizontal y el angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes;
(vi) repetir pasos (ii) a (v) para obtener una serie de rayos adicionales, y
(vii) comparar las mediciones reales del paso (iii) de los rayos en la superficie de la retina con mediciones esperadas correspondientes del paso (v) de los rayos en la superficie de la retina para determinar la correccion para la distorsion en las representaciones de los ojos del dispositivo de diagnostico por imagenes,
utilizar una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina para definir la medicion geometrica que se va a tomar de la retina en la representacion bidimensional,
utilizar el retrazado geometrico para convertir la, o cada, coordenada de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina y utilizar la, o cada, coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina para determinar la medicion geometrica de la retina del ojo.
2. Un procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que determinar el angulo de escaneado horizontal para un rayo comprende verificar una posicion angular de un elemento de escaneado horizontal del dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir el rayo y utilizando esto para calcular el angulo de escaneado horizontal del rayo.
3. Un procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que determinar el angulo de escaneado vertical para un rayo comprende verificar una posicion angular de un elemento de escaneado vertical del dispositivo de diagnostico por imagenes utilizado para producir el rayo y utilizando esto para calcular el angulo de escaneado vertical del rayo.
4. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas determinar la correccion para la distorsion en las representaciones del ojo del dispositivo de diagnostico por imagenes para una pluralidad de angulos de visualizacion no nula del ojo modelo.
5. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, en la que una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizada para definir la medicion geometrica puede definir uno o mas puntos en la representacion bidimensional.
6. Un procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que utilizar el retrazado geometrico para convertir una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina comprende utilizar el retrazado geometrico para mapear coordenadas de uno o mas puntos de la representacion bidimensional en coordenadas de uno o mas puntos equivalentes de la representacion tridimensional.
7. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la medicion geometrica de la parte de la retina comprende una medicion de la distancia de una estructura de la parte de la retina que se define en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de primer y segundo punto de la representacion bidimensional.
8. Un procedimiento segun la reivindicacion 7, en el que el retrazado geometrico se utiliza para convertir el primer y el segundo punto de la representacion bidimensional de la parte de la retina en primer y segundo puntos equivalentes de la representacion tridimensional de la parte de la retina y el primer y segundo puntos equivalentes de la representacion tridimensional son utilizados para determinar la medicion geometrica de la distancia.
9. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la medicion geometrica de la parte de la retina comprende un angulo entre la primera y la segunda estructura de la parte de la retina que se define en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de un primer y un segundo punto de la representacion bidimensional para marcar la primera estructura y utilizando coordenadas del primer y el tercer punto de la representacion bidimensional para marcar la segunda estructura.
10. Un procedimiento segun la reivindicacion 9, en el que el retrazado geometrico se utiliza para convertir el primer, el segundo y el tercer punto de la representacion bidimensional de la parte de la retina en primer, segundo y tercer puntos equivalentes de la representacion tridimensional de la parte de la retina y el primer, el segundo y el tercer punto equivalentes de la representacion tridimensional son utilizados para determinar la medicion geometrica del angulo.
11. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion 1 a 6, en el que la medicion geometrica de la parte de la retina comprende un area de una estructura de la parte de la retina que se define en la representacion bidimensional de la parte de la retina utilizando coordenadas de una pluralidad de puntos de la representacion bidimensional.
12. Un procedimiento segun la reivindicacion 11, en el que el retrazado geometrico se utiliza para convertir la pluralidad de puntos de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una pluralidad de puntos equivalentes de la representacion tridimensional de la parte de la retina y la pluralidad de puntos equivalentes de la representacion tridimensional son utilizados para determinar la medicion geometrica del area.
13. Instrucciones de programa de almacenamiento de soportes legibles por ordenador que, cuando se ejecutan, llevan a cabo el procedimiento de cualquier reivindicacion precedente.
14. Un sistema de diagnostico por imagenes para determinar mediciones geometricas de la retina del ojo, que comprende
un dispositivo de diagnostico organizado para obtener una representacion bidimensional de al menos una parte de la retina del ojo,
un elemento de derivacion dispuesto para derivar un retrazado geometrico que convierte la representacion bidimensional de la parte de la retina a una representacion tridimensional de la parte de la retina, el elemento de derivacion estando dispuesto para derivar el retrazado geometrico determinando una correccion para la distorsion introducida en la representacion bidimensional de la parte de la retina en produccion de la misma, la distorsion siendo introducida en la representacion bidimensional de la parte de la retina por propiedades opticas y mecanicas de un dispositivo de diagnostico por imagenes utilizados para producir la representacion bidimensional, el elemento de derivacion estando dispuesto para determinar la correccion para la distorsion modelando las propiedades opticas y mecanicas del dispositivo de diagnostico por imagenes por un proceso que comprende:
(i) construir una descripcion optica de un sistema de diagnostico por imagenes que comprende el dispositivo de diagnostico por imagenes y un ojo modelo;
(ii) pasar un rayo a traves del sistema de diagnostico por imagenes en una superficie de la retina del ojo modelo;
(iii) calcular una medicion real de la localizacion del rayo en la superficie de la retina;
(iv) determinar un angulo de escaneado horizontal y un angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes para el rayo;
(v) calcular una medicion esperada de la localizacion del rayo en la superficie de la retina utilizando el angulo de escaneado horizontal y el angulo de escaneado vertical del sistema de diagnostico por imagenes;
(vi) repetir pasos (ii) a (v) para obtener una serie de rayos adicionales y
(vii) comparar las mediciones reales del paso (iii) de los rayos en la superficie de la retina con mediciones esperadas correspondientes del paso (v) de los rayos en la superficie de la retina para determinar la correccion para la distorsion en las representaciones de los ojos del dispositivo de diagnostico por imagenes,
un elemento de definicion de medicion dispuesto para utilizar una o mas coordenadas de la representacion bidimensional de la parte de la retina para definir la medicion geometrica de la retina en la representacion bidimensional,
un elemento de retrazado dispuesto para utilizar el retrazado geometrico para convertir la, o cada, coordenada de la representacion bidimensional de la parte de la retina en una coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina y
un elemento de determinacion de medicion dispuesto para utilizar la, o cada, coordenada equivalente de la representacion tridimensional de la parte de la retina para determinar la medicion geometrica de la retina del ojo.
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