ES2959110T3 - Aparato para el registro ocular multinivel - Google Patents
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Abstract
Un método para realizar un registro ocular de niveles múltiples que comprende: obtener una primera imagen ocular de referencia inicial mediante un primer dispositivo de diagnóstico y definir un sistema de coordenadas de referencia; obtener una segunda imagen del ojo mediante un dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha segunda imagen del ojo en una fase previa a la cirugía antes de que la cirugía haya comenzado; realizar un primer registro entre dicha primera imagen del ojo y dicha segunda imagen del ojo para obtener un primer resultado de registro; obtener una imagen del tercer ojo mediante dicho dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha imagen del tercer ojo después de que haya comenzado la cirugía; realizar un segundo registro entre dicha imagen del segundo ojo y dicha imagen del tercer ojo para obtener un segundo resultado de registro; combinar dichos resultados de registro primero y segundo para obtener un resultado de registro combinado para obtener de ese modo un registro entre dicha imagen ocular de referencia inicial obtenida por dicho dispositivo de diagnóstico y dicha imagen del tercer ojo obtenida por dicho dispositivo quirúrgico después de que haya comenzado la cirugía. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato para el registro ocular multinivel
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aparato para el registro ocular multinivel.
Antecedentes de la invención
Se sabe que el seguimiento y registro de la posición de un ojo se usa para varias aplicaciones en diagnóstico y cirugía oftálmica. Sin embargo, la mayoría de las soluciones ofrecen sólo resultados parciales, en el sentido de que sólo son aplicables dentro del mismo dispositivo o dentro de una combinación particular de dispositivos. Las técnicas correspondientes para el registro o la fusión de múltiples imágenes de un ojo se han analizado, por ejemplo, en los documentos EP 2184005 A1, US 2009/0316112 A1 y US 2004/0143244 A1.
El documento EP 2 184 005 A1 divulga un método para realizar procesamiento de imágenes para cirugía ocular asistida por ordenador, comprendiendo dicho método: adquirir una imagen de referencia del ojo; enriquecer dicha imagen de referencia insertando información de contexto adicional que sea útil para un cirujano al realizar la cirugía ocular; registrar dicha imagen de referencia con una imagen ocular en tiempo real; y superponer la información de contexto sobre la imagen en tiempo real del ojo basándose en un seguimiento del movimiento del ojo de manera que la información de contexto se muestre en la misma posición a pesar del movimiento del ojo. Los procedimientos de atención oftálmica actuales son procesos complejos que involucran una pluralidad de herramientas en diferentes contextos que crean un impacto significativo en la apariencia del ojo. Algunos de estos impactos incluso prohíben la aplicación de las técnicas de registro actuales. Poder relacionar las distintas mediciones de forma unificada presenta un desafío importante.
Actualmente, existen múltiples técnicas quirúrgicas nuevas que implican un ojo completamente fijo con respecto al dispositivo de tratamiento, por ejemplo, láser de femtosegundo para procedimientos corneales, dispositivos de deformación por microondas para tratamientos corneales o láser de femtosegundo para cirugía de cataratas. Todas estas técnicas quirúrgicas tienen en común el hecho de que la zona de tratamiento se coloca con respecto a un anillo de succión en el ojo. En el sistema de coordenadas del anillo de succión, el ojo puede ser tratado con medios automáticos que logran una precisión de posicionamiento del tratamiento mucho mejor que cualquier manual.
Esto significa que utilizando un sistema de coordenadas de anillo de succión, el ojo puede tratarse con una precisión espacial mucho mejor que la precisión mecánica de un cirujano.
Pero: En el proceso general de diagnóstico-tratamiento, la colocación del anillo de succión en el ojo puede inducir errores significativamente mayores que la reducción del error que puede lograr el tratamiento automatizado, porque:
a) La colocación del anillo no es controlable con precisión:
El cirujano realiza el procedimiento manualmente, por lo que está limitado por las capacidades mecánicas humanas generales. Durante el proceso de succión, el anillo de succión se desliza ligeramente sobre la córnea hasta quedar fijo respecto al ojo, introduciendo así siempre errores respecto a la posición deseada. b) La ubicación real del anillo es difícil de medir:
El ojo se deforma por la presión antinatural, lo que afecta la capacidad de medir la biometría del ojo (por ejemplo, la forma de la córnea) después de colocar el anillo de succión.
Los puntos de referencia naturales del ojo (por ejemplo, rasgos de la esclerótica, borde limbal) quedan cubiertos por la mecánica de la herramienta (por ejemplo, anillo de succión). Por lo tanto, es difícil lograr una alineación visual manual del anillo por parte del médico.
c) La medición manual y el ajuste de la zona de tratamiento lleva tiempo:
El tiempo de colocación del anillo de succión y el tiempo de ajuste manual de la zona de tratamiento pueden ser mayores que el tiempo de tratamiento en sí. El estrés y la deshidratación del ojo del paciente pueden interferir con las condiciones físicas y mecánicas del tratamiento (con láser).
En consecuencia, la alta precisión de los dispositivos de tratamiento de nueva generación es una promesa inestable, debido a los errores e incertidumbres inducidos como se mencionó anteriormente en relación con la colocación del anillo de succión.
La prueba de la mejora de los resultados clínicos con estos dispositivos de nueva generación depende de una base confiable para documentar y analizar la cirugía con los resultados posquirúrgicos.
Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un método y un aparato que puedan reducir estos efectos negativos de los errores inducidos por el anillo de succión.
Sumario de la invención
La invención está definida por el objeto de la reivindicación independiente.
De acuerdo con un ejemplo, no cubierto por la reivindicación, se proporciona un método para realizar el registro ocular que comprende:
obtener una primera imagen ocular de referencia inicial mediante un primer dispositivo de diagnóstico y definir un sistema de coordenadas de referencia;
obtener una segunda imagen ocular mediante un dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha segunda imagen ocular en una fase prequirúrgica antes de que la cirugía haya comenzado;
realizar un primer registro entre dicha primera imagen ocular y dicha segunda imagen ocular para obtener un primer resultado de registro;
obtener una tercera imagen ocular mediante dicho dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha tercera imagen ocular después que la cirugía haya comenzado;
realizar un segundo registro entre dicha segunda imagen ocular y dicha tercera imagen ocular para obtener un segundo resultado de registro;
combinar dicho primer y segundo resultados de registro para obtener un resultado de registro combinado para obtener de ese modo un registro entre dicha imagen ocular de referencia inicial obtenida por dicho dispositivo de diagnóstico y dicha tercera imagen ocular obtenida por dicho dispositivo quirúrgico después de que la cirugía haya comenzado.
De acuerdo con la invención, dicha primera imagen ocular tomada por dicho dispositivo de diagnóstico y dicha tercera imagen ocular tomada por dicho dispositivo quirúrgico se toman en condiciones del ojo significativamente diferentes que pueden afectar negativamente un registro directo entre dicha primera imagen ocular y dicha tercera imagen. De acuerdo con un ejemplo, no cubierto por la reivindicación, se proporciona un método para realizar el registro ocular que comprende:
obtener una primera imagen ocular de referencia inicial mediante un primer dispositivo de diagnóstico y definir un sistema de coordenadas de referencia;
obtener una segunda imagen ocular mediante un dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha segunda imagen ocular en una fase prequirúrgica antes de que la cirugía haya comenzado;
realizar un primer registro entre dicha primera imagen ocular y dicha segunda imagen ocular para obtener un primer resultado de registro;
obtener una tercera imagen ocular mediante dicho dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha tercera imagen ocular después de que se haya completado la cirugía;
realizar un segundo registro entre dicha segunda imagen ocular y dicha tercera imagen ocular para obtener un segundo resultado de registro;
combinar dicho primer y segundo resultados de registro para obtener un resultado de registro combinado para obtener de ese modo un registro entre dicha imagen ocular de referencia inicial obtenida por dicho dispositivo de diagnóstico y dicha tercera imagen ocular obtenida por dicho dispositivo quirúrgico después de que se haya completado la cirugía.
Al proporcionar múltiples etapas de registro, que después se combinan, se puede superar la gran diferencia entre la primera y la tercera imagen, lo que dificulta el registro directo entre estas dos imágenes.
De acuerdo con la invención, dicha primera imagen ocular tomada por dicho dispositivo de diagnóstico y dicha tercera imagen ocular tomada por dicho dispositivo quirúrgico se toman en condiciones del ojo significativamente diferentes que pueden afectar negativamente un registro directo entre dicha primera imagen ocular y dicha tercera imagen.
Las diferentes condiciones del ojo se pueden superar mediante el proceso de registro combinado de varios niveles. De acuerdo con la invención dichas diferentes condiciones del ojo comprenden:
no teniendo el ojo un anillo de succión colocado sobre el mismo cuando se toma dicha primera imagen y teniendo el ojo un anillo de succión colocado sobre el mismo cuando se toma la tercera imagen.
Se trata de condiciones del ojo claramente diferentes, lo que dificultaría un registro directo.
De acuerdo con un ejemplo, dichas diferentes condiciones del ojo pueden comprender además:
el ojo que no muestra influencias del procedimiento de tratamiento quirúrgico en el ojo del paciente cuando se toma dicha primera imagen, y
el ojo que muestra influencias del procedimiento de tratamiento quirúrgico en el ojo del paciente cuando se toma dicha tercera imagen.
Este es otro ejemplo de condiciones del ojo significativamente diferentes, lo que dificultaría un registro directo. De acuerdo con un ejemplo, dichas influencias del procedimiento de tratamiento en el ojo del paciente comprenden uno o más de los siguientes:
hemorragias,
deformaciones del globo ocular por el anillo de succión,
burbujas de ablación debajo o dentro de la córnea que cubre el iris,
cambios de color de la córnea o del iris debido a los impactos del tratamiento.
Estos son otros ejemplos de condiciones del ojo significativamente cambiadas, lo que dificultaría un registro directo. De acuerdo con un ejemplo, no cubierto por la reivindicación, el método comprende además:
realizar un registro de imágenes posquirúrgicas tomadas por dicho dispositivo quirúrgico a una imagen de diagnóstico posquirúrgica tomada por un dispositivo de diagnóstico; y/o
realizar un registro desde dicha imagen de referencia de diagnóstico a una o más imágenes de diagnóstico posquirúrgicas.
Esto mejora aún más el alcance del registro en múltiples fases del tratamiento/diagnóstico oftálmico.
De acuerdo con la invención, la etapas de registro se realizan identificando una o más características del ojo en las dos imágenes oculares, que se van a registrar para determinar de ese modo la relación de coordenadas entre las dos imágenes, en donde
las características del ojo que se usan para las diferentes etapas de registro se seleccionan apropiadamente de acuerdo con las diferentes modalidades en las diferentes etapas de registro.
La selección de características adecuadas de acuerdo con el contexto de la etapa de registro individual adapta el método a las condiciones específicas de un escenario determinado y mejora su rendimiento.
De acuerdo con la invención, las características que se usan para registrar la imagen de diagnóstico inicial tomada por dicho dispositivo de diagnóstico y la imagen prequirúrgica tomada por dicho dispositivo quirúrgico son características del limbo y la esclerótica;
las características que se usan para registrar la imagen prequirúrgica tomada por dicho dispositivo quirúrgico y la imagen intraquirúrgica tomada por dicho dispositivo quirúrgico son características del iris y de la pupila.
De acuerdo con un ejemplo, las características que se usan para registrar la imagen prequirúrgica tomada por dicho dispositivo quirúrgico y la imagen posquirúrgica tomada por dicho dispositivo quirúrgico son una o más características del iris, pupila, limbo o esclerótica.
Estos son ejemplos de características adecuadas, que pueden seleccionarse de acuerdo con un escenario determinado.
Descripción de los dibujos
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema que implementa un proceso de registro de acuerdo con una realización de la invención.
La Figura 2 ilustra esquemáticamente un proceso de registro multinivel de acuerdo con una realización de la invención.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente las características del ojo en un proceso de registro multinivel de acuerdo con una realización de la invención.
Descripción detallada
Los errores e incertidumbres causados por un anillo de succión colocado en un ojo se pueden reducir si se proporciona un enfoque que pueda llenar el eslabón faltante desde el sistema de coordenadas de diagnóstico hasta el sistema de coordenadas intraquirúrgico. Las realizaciones de la invención proporcionan un enfoque para llenar este vacío de forma que se describirá con más detalle más adelante.
De acuerdo con las realizaciones de la invención, se puede usar para determinar un sistema de coordenadas oculares consistente, así como la posición de diversas características dentro del sistema de coordenadas oculares durante múltiples fases de procesos de diagnóstico/tratamiento oftálmico (denominados colectivamente atención oftálmica). Esto se relaciona con la fase de diagnóstico, la fase prequirúrgica, la fase intraquirúrgica y la fase posquirúrgica. El sistema de coordenadas del ojo, así como las características específicas del ojo (anillo limbal, pupila, iris, vasos esclerales, marcadores) se pueden determinar a partir de diferentes modalidades de imagen, en diferentes momentos y en diferentes condiciones del ojo en interacción con diferentes herramientas (por ejemplo, anillo de succión) y procedimientos que pueden afectar significativamente el contenido de la imagen. El proceso de registro ocular de acuerdo con la invención se divide en una pluralidad de etapas de registro individuales, cada una de las que conduce a un resultado de registro, y después los múltiples resultados de registro se combinan en un resultado de registro combinado, lo que produce una mayor precisión y supera las dificultades de la técnica anterior.
Por lo tanto, las realizaciones de la invención proporcionan un sistema capaz de registrar el ojo a lo largo de diversas fases de tratamiento y diagnóstico combinando múltiples niveles de registro para garantizar:
1. Alineación tórica (rotacional) precisa de las áreas y puntos de tratamiento
2. Centrado preciso de las áreas y puntos de tratamiento
3. Verificación de áreas y puntos de tratamiento previstos y reales
4. Mediciones espacialmente consistentes de los diagnósticos posquirúrgicos en relación con los diagnósticos previos a la cirugía (por ejemplo, determinación de implantes, cortes, tratamientos en relación con el diagnóstico)
5. Correlación de las variaciones espaciales posquirúrgicas del tratamiento previsto con el resultado visual del paciente
Para lograr estos efectos ventajosos de acuerdo con la invención, se usan las siguientes características:
• Realizar un registro de múltiples etapas combinando múltiples resultados de registro de imágenes oculares determinadas en diferentes momentos.
De acuerdo con una realización, el enfoque comprende además:
• Usar una cadena vinculada de dispositivos de imágenes que puedan intercambiar datos a través de interfaces adecuadas (por ejemplo, un dispositivo de diagnóstico corneal vinculado con una unidad de procesamiento que analiza imágenes de cámaras de microscopio)
• Realizar un registro de múltiples características usando una extracción y registro de características sensible al contexto dependiendo de la modalidad de la imagen y de las condiciones del ojo (por ejemplo, cobertura del ojo, deformaciones, hemorragias)
Estos enfoques pueden resumirse y denominarse en la siguiente descripción más detallada de realizaciones como "Registro Multinivel", porque el registro se realiza para diferentes combinaciones de fases del procedimiento de cuidado oftálmico, y estas diferentes etapas (o niveles) de registro se combinan después para lograr un registro más completo con mayor precisión.
Para explicar la importancia de este enfoque con algo más de detalle, se hace nuevamente referencia al enfoque de registro de la técnica anterior. En la técnica anterior, la complejidad del registro ocular se debe principalmente a la diferencia en las modalidades de obtención de imágenes entre los dispositivos de obtención de imágenes para diagnóstico y/o cirugía (por ejemplo, diferente longitud de onda de luz, campo de visión, resolución de la cámara, ubicación de la cámara, tiempo de integración). La diferencia en las condiciones del ojo (por ejemplo, deformación, hemorragias y oclusiones por herramientas) se pasa normalmente por alto en las implementaciones de registro actuales, porque el médico se ve obligado a garantizar condiciones del ojo similares mediante el proceso.
Pero - como se ha explicado anteriormente - hay procesos que requieren un sistema de coordenadas consistente y determinado con precisión en todas las etapas, pero no garantizan condiciones del ojo similares en estas etapas. El sistema de registro de acuerdo con las realizaciones de la presente invención puede tratar con diferentes modalidades de imagen y condiciones del ojo similares, así como con modalidades de imagen similares y diferentes condiciones del ojo. Junto con las etapas de registro aplicadas repetidamente, esto se convierte en un eficaz dispositivo de "sistema de coordenadas de proceso completo".
Una cadena vinculada de dispositivos de imágenes que pueden intercambiar datos a través de interfaces es la plataforma para aplicar esta invención de acuerdo con una realización que se describirá ahora en relación con la Figura 1. El primer dispositivo involucrado en el proceso es un dispositivo de diagnóstico que, además de las mediciones, proporciona una imagen de referencia inicial del ojo del paciente que sirve como origen del sistema de coordenadas para el proceso general que sigue.
La Unidad de Procesamiento que se muestra en la Figura 1 (que puede ser cualquier computadora estándar adecuadamente programada) recibe la imagen de referencia inicial y está vinculada al sistema de imágenes del microscopio quirúrgico en el quirófano. La información de la imagen de referencia es importada por una Unidad de Procesamiento y almacenada para los próximos pasos de registro. En un ejemplo, no cubierto por la reivindicación, la imagen de referencia de diagnóstico (inicial) se utiliza para registrar la imagen quirúrgica en vivo directamente en el sistema de coordenadas de referencia.
De acuerdo con la invención, la imagen de referencia de diagnóstico (inicial) se utiliza para registrar indirectamente la imagen quirúrgica en vivo, a través de una imagen de referencia ya registrada del flujo de imágenes quirúrgicas. Un registro directo, que no está cubierto por la reivindicación, se ilustra en la Figura 1 cuando la transmisión en vivo se envía a la unidad de procesamiento y allí es procesada por un módulo de seguimiento, que la compara con la imagen de referencia inicial para el registro/seguimiento.
De acuerdo con la invención, el registro no se realiza directamente sino a través de un paso intermedio utilizando una imagen ya registrada del flujo de imágenes quirúrgicas. Para ello, en primer lugar se toma una imagen del flujo de imágenes de la cirugía, que se captura antes de que realmente comience la cirugía, es decir, en la fase prequirúrgica. El término "prequirúrgico/a" se refiere aquí al hecho de que los efectos de la cirugía, que podrían afectar negativamente el registro, es decir, la deformación o cobertura parcial del ojo debido a la colocación de un anillo de succión, la hemorragia debido a las incisiones, etc., aún no se han llevado a cabo. La imagen ocular se toma mediante el dispositivo quirúrgico, pero en el estado anterior a la cirugía, en sí mismo y también en los pasos preparatorios para la cirugía, en concreto, la colocación de un anillo de succión.
En tal estado prequirúrgico, la imagen ocular tiene un carácter más "cercano" a la imagen de referencia inicial tomada por el dispositivo de diagnóstico para determinar el sistema de coordenadas de referencia inicial. Por lo tanto, es más fácil y preciso realizar un registro entre la imagen de referencia inicial y la imagen prequirúrgica que entre la imagen de referencia inicial y la imagen intraquirúrgica.
El registro entre la imagen de referencia inicial y la imagen prequirúrgica conduce entonces a un primer resultado de registro que consiste en una relación de coordenadas (o "desplazamiento" lateral y rotacional) entre el sistema de coordenadas de referencia inicial en la imagen de referencia inicial y el sistema de coordenadas (o la ubicación del ojo) en la imagen prequirúrgica.
En una etapa siguiente se lleva a cabo un segundo registro entre la imagen prequirúrgica y una "imagen intraquirúrgica" que es tomada por el dispositivo quirúrgico durante la cirugía, y especialmente en una condición que afecta la imagen ocular, debido a la colocación de un anillo de succión, la deformación del ojo, el hemorragia del ojo debido a incisiones, etc. Sin embargo, dado que las "modalidades", es decir, la disposición del dispositivo (cámara, microscopio, longitud de onda de iluminación, etc.) son idénticas para la imagen prequirúrgica y la intraquirúrgica, es más fácil realizar un registro entre la imagen prequirúrgica y la intraquirúrgica que entre la imagen intraquirúrgica y la imagen de referencia inicial (de diagnóstico) que puede haber sido tomada por un dispositivo completamente diferente en diferentes condiciones, como otra longitud de onda de iluminación, otra cámara, etc.
El segundo registro produce entonces un segundo resultado de registro, que consiste en una relación de coordenadas (o "desplazamiento" lateral y rotacional) entre el sistema de coordenadas de referencia en la imagen prequirúrgica y el sistema de coordenadas (o la ubicación del ojo) en la imagen intraquirúrgica.
El primer y el segundo resultados de registro se combinan después para obtener un resultado de registro combinado (que se puede obtener fácilmente simplemente sumando los vectores de desplazamiento de las dos etapas de registro), y el resultado de registro combinado produce efectivamente un registro entre una imagen de referencia de diagnóstico inicial y una imagen intraquirúrgica. Este enfoque se puede usar después para realizar el registro de "dos etapas" o "multinivel" también para las imágenes en vivo intraquirúrgicas adicionales, y de esta manera un seguimiento más efectivo basándose en la imagen de diagnóstico inicial y la intraquirúrgica. Se puede lograr una transmisión en vivo.
De acuerdo con una realización, las imágenes en vivo de la cirugía registrada se pueden exportar para un futuro análisis de seguimiento postoperatorio del resultado del proceso clínico.
Como se describe en la realización anterior, el registro de múltiples etapas o multinivel combina múltiples resultados de registro de imágenes oculares determinadas en diferentes momentos para proporcionar cambios de transformación en procesos completos de diagnóstico y cirugía.
La Figura 2 ilustra realizaciones con 3 tipos diferentes de registros, que permiten una referencia del sistema de coordenadas en cada momento de la cirugía.
El 1LR (registro de primer nivel) muestra el registro desde la imagen de diagnóstico tomada por el dispositivo de diagnóstico hasta la imagen de microscopio prequirúrgica. Hay algunos cambios de modalidad del dispositivo de diagnóstico al microscopio quirúrgico que deben abordarse (por ejemplo, las diferencias en la longitud de onda se pueden abordar concentrándose en señales independientes de la longitud de onda, las diferencias en la óptica se pueden abordar mediante la calibración de ambos dispositivos). Sin embargo, normalmente las condiciones del ojo son similares, excepto la inserción de un blefaróstato para mantener los párpados abiertos y la dilatación o encogimiento de la pupila mediante el uso de medicamentos en el lado de la cirugía. El 1LR proporciona el resultado del registro del dispositivo adicional, es decir, el registro del dispositivo de diagnóstico al dispositivo quirúrgico.
El 2LR (registro de segundo nivel) muestra el registro en el mismo dispositivo, el microscopio quirúrgico, desde la imagen de microscopio prequirúrgica hasta la imagen de microscopio intraquirúrgica. Un registro directo de la imagen de microscopio intraquirúrgica a la imagen de referencia de diagnóstico probablemente fallaría o sería inexacto, debido a la importante cobertura y deformación de las características del ojo por el anillo de succión: La combinación de la modalidad (por ejemplo, cambio de longitud de onda, cámara, etc.) y las condiciones del ojo (colocación del anillo de succión) son demasiado diferentes. Sin embargo, el registro de la imagen intraquirúrgica con la imagen de microscopio prequirúrgica es factible debido a la similitud de las modalidades de la imagen (por ejemplo, la misma longitud de onda de luz) y las características del ojo (por ejemplo, el mismo tamaño de pupila, la misma forma del iris). Con la combinación de 2LR y 1LR se puede obtener un resultado de registro combinado y de este modo se puede establecer el enlace desde el sistema de coordenadas intraquirúrgico al sistema de coordenadas de imagen de referencia de diagnóstico. El 3LR (registro de tercer nivel) muestra el registro en el mismo dispositivo, el microscopio quirúrgico, desde la imagen de microscopio prequirúrgica hasta la imagen de microscopio posquirúrgica. El registro directo de la imagen de microscopio intraquirúrgica con la imagen de referencia de diagnóstico es difícil e inexacto debido a las influencias que el procedimiento de tratamiento tiene en el ojo del paciente (por ejemplo, hemorragias, deformaciones del globo ocular debido al anillo de succión, burbujas de ablación debajo o en la córnea que cubre el iris). Sin embargo, el registro en la imagen de microscopio prequirúrgica es factible debido a la similitud de las modalidades de la imagen (por ejemplo, la misma longitud de onda de luz) y las características del ojo (por ejemplo, el mismo tamaño de pupila, la misma forma del iris). Con la combinación de los dos resultados de registro 3LR y 1LR se puede establecer el vínculo con el sistema de coordenadas de la imagen de referencia de diagnóstico.
Más allá de los niveles de registro mostrados en la Figura 2, el registro de las imágenes del microscopio posquirúrgico con una imagen de diagnóstico posquirúrgica y/o la imagen de referencia de diagnóstico prequirúrgica con una o más imágenes diagnósticas posquirúrgicas es factible simplemente agregando una etapa de registro adicional al registro combinado. La cadena particular de etapas de registro que debe realizar el sistema para lograr la asignación del sistema de coordenadas deseado puede definirse a priori o seleccionarse automáticamente por el sistema basándose en el conocimiento del desempeño de cada etapa de registro. Por ejemplo, en un par de imágenes específicas tomadas de una etapa conocida del proceso quirúrgico, el sistema puede iterar sobre la secuencia de tipos de algoritmos de registro (por ejemplo, registro iris-iris, registro esclerótica-esclerótica) para determinar la confianza de mayor calidad del resultado del registro en el par de imágenes específico. La secuencia de tipos de algoritmos de registro se puede predefinir en el sistema dependiendo del conocimiento de la etapa quirúrgica individual.
De acuerdo con la invención, el registro de múltiples características extrae de manera sensible al contexto diferentes tipos de características del ojo a partir de imágenes de diagnóstico o cirugía, para lograr resultados de registro sólidos y confiables en diferentes modalidades de imágenes y condiciones del ojo. Esto significa que, dependiendo de la etapa de registro real (por ejemplo, 1LR, 2LR, 3LR) y de las modalidades que se aplican en la etapa respectiva, se seleccionan y usan las características más adecuadas para el procedimiento de registro. La Figura 3 ilustra esto mostrando diferentes ejemplos de registro de múltiples características en imágenes de ojos. Las etapas de registro que se muestran en la Figura 3 son 1LR (parte superior), 2LR (parte intermedia) y 3LR (parte inferior). Las características que se tienen en cuenta para el registro son discontinuas en la Figura 3.
Los pares de imágenes en la Figura 3 para 1LR (parte superior) muestran la extracción de características de acuerdo con una realización de un dispositivo de diagnóstico a una imagen de microscopio. En el ejemplo dado, la imagen de diagnóstico se tomó con luz blanca o verde, mientras que la imagen de microscopio se tomó con luz blanca. Normalmente, el ojo del paciente en la imagen de diagnóstico no se manipula con medicamentos para mostrar una pupila pequeña o grande, ni tampoco se sujetan los párpados. Durante la cirugía, normalmente se abre el ojo con un blefaróstato y la pupila se dilata al máximo. Para registrar el sistema de coordenadas en este caso de la modalidad y condiciones de diagnóstico a quirúrgicas, las características confiables preferibles son las características del limbo y la esclerótica (vasos sanguíneos). Al hacer esto, la proyección de la pupila de diagnóstico en la imagen quirúrgica es también factible (compensación del desplazamiento del centro de la pupila), porque la ubicación de la pupila de diagnóstico en relación con el limbo se conoce a partir de la imagen de diagnóstico, el limbo en la imagen quirúrgica se conoce y la ciclotorsión entre la imagen de diagnóstico y la quirúrgica se conoce.
Los pares de imágenes en la Figura 3 para 2LR muestran la extracción de características de una imagen de microscopio prequirúrgica a una imagen ocular de microscopio intraquirúrgica, aquí cubierta con un anillo de succión. La mecánica del anillo de succión cubre normalmente partes del limbo y la mayor parte del área de la esclerótica. Afortunadamente, el diámetro y la posición de la pupila se fijan gracias a los fármacos oculares entre las dos imágenes. Por lo tanto, las características del iris y la pupila de una imagen de microscopio prequirúrgica y de la imagen de microscopio intraquirúrgica se pueden usar para registrar completamente la posición lateral y torsional de las dos imágenes.
Combinando 1 LR y 2LR se puede establecer de forma fiable el vínculo entre la imagen de referencia de diagnóstico y la imagen de microscopio intraquirúrgico. Con referencia al ejemplo del anillo de succión, este método trae toda la información de alineación (por ejemplo, desplazamiento del centro de la pupila, pupila mesópica, astigmatismo) automáticamente del análisis de diagnóstico a la fase de anillo de intrasucción.
Los pares de imágenes en la Figura 3 para 3LR muestran la extracción de características de una imagen de microscopio prequirúrgica a una imagen de microscopio posquirúrgica. Debido a la idéntica modalidad de imagen y al ojo "limpiado con herramienta", los impactos del tratamiento (por ejemplo, hemorragia, bultos, deformaciones) no impiden el registro usando todas las características del ojo.
Los ejemplos anteriores muestran que combinar etapas de registro separadas, y preferiblemente aplicar también características del ojo diferentes sensibles al contexto para el registro, permite abordar las barreras implicadas por las modalidades de imagen y la diferencia en la condición del ojo durante el proceso de diagnóstico y cirugía.
Por lo tanto, se puede decir que de acuerdo con la invención se proporciona un enfoque que permite un registro entre dos situaciones (una primera situación y una segunda situación) en las que existe una diferencia tan significativa en la condición del ojo y, opcionalmente, en el dispositivo o dispositivos usados o su modalidad (tal como la longitud de onda o la óptica) que un registro directo entre el ojo en estas dos situaciones no se puede realizar o al menos es muy difícil y propenso a errores. Para permitir dicho registro entre estas dos situaciones significativamente diferentes, de acuerdo con la invención se proporciona una "etapa de registro intermedia" (por ejemplo, la etapa 1LR) para la que puede haber algún cambio del dispositivo o su modalidad (tal como un cambio de frecuencia o cambio de óptica), por ejemplo, debido al cambio de un dispositivo (dispositivo de diagnóstico) a otro (el dispositivo de cirugía), y/o un cambio de la condición del ojo (por ejemplo, la introducción de un blefaróstato), sin embargo, la situación intermedia se elige de manera que este cambio de modalidad y/o condición del ojo sea(n) menos significativa(s) que para el cambio de la primera a la segunda situación para el que no es posible un registro directo. A continuación, se realiza una segunda etapa de registro entre la situación intermedia y la segunda situación, para lo que el cambio del dispositivo y/o de su modalidad y/o de la condición del ojo es también menos significativo (en términos de su importancia para el desempeño o la exactitud del registro) que el cambio de la primera a la segunda situación. Combinando el registro intermedio y el segundo registro se puede obtener el registro entre la primera y la segunda situación.
Como se ha descrito en las realizaciones anteriores, la primera situación es una situación donde se usa un dispositivo de diagnóstico, la segunda situación es una situación intraquirúrgica donde se usa un dispositivo quirúrgico y la condición del ojo cambia significativamente debido a la colocación de un anillo de succión, y la situación intermedia es el "estado prequirúrgico del ojo antes de la colocación del anillo de succión pero en una situación en donde se usa el dispositivo quirúrgico, es decir, una situación donde la cirugía en sí aún no ha comenzado y el trabajo preparatorio que cambia significativamente la condición del ojo, en concreto, la colocación de un anillo de succión, tampoco se ha llevado a cabo.
El conjunto particular de características seleccionadas para realizar cada etapa de registro con el fin de lograr la asignación del sistema de coordenadas deseado, puede definirse a priori o seleccionarse automáticamente por el sistema basándose en el conocimiento sensible al contexto del desempeño de cada característica.
Las realizaciones descritas anteriormente producen varias ventajas sobre la técnica anterior, por ejemplo:
• Los enfoques actuales para el registro ocular se ocupan de cambios de modalidad de los dispositivos de imágenes, pero no se ocupan de cambios en la condición del ojo dentro del dispositivo, como la colocación de un anillo de succión.
• El uso de múltiples etapas de registro, preferiblemente en conexión con la determinación sensible al contexto de las características del ojo adecuadas usadas para el registro, aumenta la precisión y solidez general desde el diagnóstico hasta la cirugía, desde la cirugía hasta el diagnóstico, desde el diagnóstico prequirúrgico hasta el diagnóstico posquirúrgico y desde el diagnóstico posquirúrgico hasta el diagnóstico posquirúrgico.
• La determinación automática de la secuencia óptima de las etapas de registro y las características del ojo dependientes del contexto garantiza una óptima compensación general entre robustez y precisión. La secuencia óptima puede, por ejemplo, determinarse conociendo la probabilidad de éxito (robustez) y la precisión que se puede esperar de cualquier par de imágenes. Por ejemplo, basándose en datos clínicos anteriores, se puede determinar que la probabilidad de éxito de registrar la primera imagen en la segunda imagen es XY%, la probabilidad de éxito de registrar la segunda imagen en la tercera es YZ% y la probabilidad de éxito de registrar la primera imagen la imagen al tercero es XZ%. A continuación, el sistema puede determinar si XY% * YZ% > XZ%, es decir, si es apropiado considerar la combinación de las dos etapas de registro o la etapa de registro directa. De la misma manera, al comparar la probabilidad conocida de éxito de diferentes características del ojo en el contexto (es decir, probabilidad de registro del iris rente al registro de la esclerótica entre una imagen de diagnóstico y una intraquirúrgica), el algoritmo puede decidir las características más apropiadas para su uso en cada etapa particular. Esta decisión puede tener en cuenta también consideraciones computacionales, es decir, la rapidez con la que se registra cada una de las características.
• Reemplazar el posicionamiento manual de la herramienta (por ejemplo, anillo de succión) ahorra mucho tiempo de tratamiento quirúrgico para el paciente y el cirujano
• El seguimiento diagnóstico posquirúrgico realizado siempre en relación con el mismo sistema de coordenadas (!) definido al inicio del proceso mejorará el análisis posquirúrgico de las cirugías oculares de tratamientos con láser y/o implantes.
El experto entenderá que las realizaciones descritas anteriormente pueden implementarse mediante hardware, software o mediante una combinación de software y hardware. Los módulos y funciones descritos en relación con las realizaciones de la invención pueden implementarse en su totalidad o en parte mediante microprocesadores u ordenadores que estén adecuadamente programados para actuar de acuerdo con los métodos explicados en relación con las realizaciones de la invención. Esto puede implicar la conexión de dichos ordenadores o microprocesadores con interfaces y/o dispositivos de medición y/o tratamiento adecuados tal como se usan en el campo del diagnóstico y tratamiento oftálmicos, como comprenderá fácilmente el experto en la materia.
Claims (1)
1. Un sistema de registro ocular que comprende:
un primer dispositivo de diagnóstico;
un dispositivo quirúrgico; y
un dispositivo informático,
estando el sistema de registro ocular configurado para:
obtener una primera imagen ocular de referencia inicial mediante el primer dispositivo de diagnóstico y definir un sistema de coordenadas de referencia;
obtener una segunda imagen ocular mediante el dispositivo quirúrgico, obteniéndose dicha segunda imagen ocular en una fase prequirúrgica, en donde el ojo no tiene ningún anillo de succión colocado sobre el mismo cuando se toma dicha segunda imagen;
realizar, mediante el dispositivo informático, un primer registro entre dicha primera imagen ocular de referencia inicial y dicha segunda imagen ocular para obtener un primer resultado de registro;
obtener una tercera imagen ocular mediante dicho dispositivo quirúrgico;
realizar, mediante el dispositivo informático, un segundo registro entre dicha segunda imagen ocular y dicha tercera imagen ocular para obtener un segundo resultado de registro;
combinar, mediante el dispositivo informático, dicho primer y segundo resultados de registro para obtener un resultado de registro combinado y obtener de ese modo un registro entre dicha primera imagen ocular de referencia inicial y dicha tercera imagen ocular,
en donde dicha primera imagen ocular de referencia inicial y dicha tercera imagen ocular se toman en condiciones del ojo significativamente diferentes que pueden afectar negativamente a un registro directo entre dicha primera imagen ocular de referencia inicial y dicha tercera imagen,
en donde dichas diferentes condiciones del ojo comprenden que el ojo no tenga un anillo de succión colocado sobre el mismo cuando se toma dicha primera imagen ocular de referencia inicial y que el ojo tenga un anillo de succión colocado sobre el mismo cuando se toma la tercera imagen, en donde
el dispositivo informático está configurado para realizar el registro identificando una o más características del ojo en las dos imágenes oculares, que se van a registrar para determinar de ese modo la relación de coordenadas entre las dos imágenes;
el dispositivo informático está configurado para usar las características del limbo y de la esclerótica para registrar la primera imagen ocular de referencia inicial y la segunda imagen ocular; y
el dispositivo informático está configurado para usar las características del iris y de la pupila para registrar la segunda imagen ocular y la tercera imagen ocular.
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