MXPA06014504A

MXPA06014504A - Sistema de alineacion de imagenes para uso en tratamiento de ablacion de cornea con laser y metodos asociados.

Info

Publication number: MXPA06014504A
Application number: MXPA06014504A
Authority: MX
Inventors: Richard A Leblanc; Hesham O Eldeeb
Original assignee: Alcon Refractive Horizons Inc
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-10-10
Also published as: EP1800636A1; ES2316016T3; KR20070066924A; US20070146633A1; JP2007175494A; JP5006020B2; ATE409019T1; US7934833B2; CA2570939A1; AU2006252201B2; KR101312594B1; EP1800636B1; TWI411429B; CA2570939C; TW200730158A; DE602006002866D1; BRPI0605526A; AU2006252201A1

Abstract

Se ofrece un sistema y método para alinear una primera imagen de ojo y una segunda imagen de un ojo, que incluye efectuar la determinación de una ubicación de limbo en una primera imagen de ojo y en una segunda imagen de ojo. La ubicación de limbo de la primera imagen de ojo y la ubicación de limbo de la segunda imagen de ojo se alinean después en dos dimensiones. Se determina una segunda ubicación de característica de ojo en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo. Una de la primera imagen de ojo y segunda imagen de ojo es relativamente rotada y se efectúa una correlación en la primera imagen de ojo y la segunda imagen de ojo en varias posiciones de rotación relativas utilizando la segunda ubicación de característica de ojo. A partir de la correlación se identifica una alineación óptima de primera y segunda imágenes.

Description

SISTEMA DE ALINEACIÓN DE IMÁGENES PARA USO EN TRATAMIENTO DE ABLACIÓN DE CÓRNEA CON LÁSER Y MÉTODOS ASOCIADOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere' a cirugía con láser del ojo y, más particularmente, cirugía de ablación con láser para corregir afectaciones visuales y, más particularmente, a sistemas y métodos para logra la alineación entre imágenes de un dispositivo analítico y un dispositivo quirúrgico láser. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En cirugía refractiva habitual del ojo, la porción de análisis del proceso se lleva a cabo típicamente antes de la cirugía, por ejemplo, con un aberrómetro de frente de onda. Después de la medición del frente de onda, la porción de ablación láser es dirigida para seguir una prescripción generada por la porción de análisis. Estos procedimientos están frecuentemente separados por varios días. Es deseable alinear los resultados del aberrómetro con el sistema quirúrgico de tal manera que la ablación esté correctamente posicionada. La alineación de imágenes del ojo con alta precisión es un reto. La pupila, que puede ser fácil de encontrar y alinear varía en cuanto a su tamaño a intervalos cortos. Además, la posición de la pupila dentro del iris cambia según si se está contrayendo o dilatando, complicando la alineación de alta precisión de dos imágenes de ojo con el uso de la pupila.

El limbo permanece fijo entre dos imágenes pero presenta una frontera suave que cambia de apariencia con la iluminación, ün componente de la alineación difícil es lograr una rotación relativa entre las dos imágenes puesto que los principales marcadores de alineación, la pupila y el limbo, presentan simetría rotacional. En la técnica, se sabe utilizar - marcas artificiales para alineación las cuales están colocadas en el ojo para ofrecer una referencia. Sin embargo, estas marcas tienen requisitos conflictivos en la medida en que deben ser estables y fácilmente vistas para alineación, pero fácilmente removidas después de la cirugía. Sería altamente conveniente conservar estas marcas en su lugar durante el periodo entre la medición y la cirugía. En la técnica se conocen algoritmos para ayudar a alinear imágenes; sin embargo, el cirujano debe confirmar esta alineación antes de efectuar la cirugía. Sería benéfico proporcionar un proceso de alineación de imágenes que verifique la alineación y permita también ajusfar la alineación determinada. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema y método para alinear una primera imagen de ojo y una segunda imagen de ojo. El método comprende el paso de determinar una ubicación de limbo en una primera imagen de ojo y en una segunda imagen de ojo. La ubicación del limbo de la primera imagen de ojo y la ubicación del limbo de la segunda imagen de ojo se alinean entonces bidimensionalmente . Una segunda característica de ojo es determinada en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo. Una de la primera imagen de ojo y de la segunda imagen de ojo es rotada con relación a la otra, y se efectúa una correlación en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo en varias posiciones rotacionales relativas utilizando la segunda característica de ojo. A partir de la correlación se identifica una alineación óptima de primera imagen y segunda imagen. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un sistema esquemático de ejemplo para la presente invención. La Figura 2A, 2B representan un diagrama de flujo de una modalidad de ejemplo del método de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS A continuación se presentará una descripción de las modalidades preferidas de la invención con referencia a las Figuras 1-2B, con una modalidad de ejemplo de una medición de frente de onda de un ojo y cirugía de ablación láser subsiguiente ahí. Un sistema 10 (Figura 1) para alinear una primera imagen y una segunda imagen de un ojo incluye un medio para recoger la primera imagen de ojo y la segunda imagen de ojo. En una modalidad particular de cirugía de ablación láser, típicamente se recoge una primera imagen en la primera ubicación 11, por ejemplo, utilizando un aberrómetro de frente de onda 12. La primera imagen es ingresada a un procesador 13 que tiene un software de procesamiento de imágenes 14 residente ahí. Cuando se debe efectuar la cirugía, se recoge una segunda imagen en el sitio de la cirugía 15 utilizando un segundo dispositivo de formación de imágenes 16. El cirujano desea típicamente ver la segunda imagen durante la cirugía en un dispositivo de visualización 17 y desearía también asegurar que la imagen de ojo "en vivo" esté alineada con la primera imagen recogida previamente de tal manera que la prescripción determinada esté correctamente alineada con el ojo "en vivo". Por consiguiente, el paquete de software 14 de la presente invención es adaptado para proporcionar esta alineación y también una confirmación visual de esta alineación al cirujano. El paquete de software 14 incluye segmentos de código para llevar a cabo los pasos del método 100 de la presente invención. El método 100 (Figura 2) incluye los pasos de determinar una ubicación del limbo en una primera imagen de ojo (bloque 101) y una segunda imagen de ojo y alinear las ubicaciones del limbo bidimensionalmente (bloque 102), por ejemplo vertical y horizontalmente, como referencia al centro calculado del limbo.

Una segunda característica de ojo, por ejemplo, uno o varios vasos sanguíneos, se localiza en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo (bloque 103), con el objeto de proporcionar un punto de referencia rotacional puesto que el limbo es sustancialmente rotacionalmente simétrico. Otras segundas características de ojo pueden ser utilizadas también como, por ejemplo marcas naturales de ojo y marcas artificiales de ojo. Se cree que este método es preferible a la alineación con base en valores de píxel puesto que la primera imagen y la segunda imagen se recogen típicamente con cámaras diferentes bajo condiciones de alumbrado diferentes. Los vasos sanguíneos pueden ser detectados, por ejemplo, con el uso de un filtro de gradiente (bloque 104) . Preferentemente el filtro de gradiente es adaptable a la orientación del vaso sanguíneo con el objeto de optimizar la exactitud de la detección. Si se utilizan más que un vaso sanguíneo, a cada vaso sanguíneo se le asigna valores de intensidad proporcionales a su prominencia. En una modalidad alternativa, vasos sanguíneos individuales comunes en la primera imagen y en la segunda imagen son identificados y las imágenes son alineadas con base en la ubicación y orientación de estos vasos sanguíneos (bloque 105) . Una vez alineadas las ubicaciones de limbo, la primera imagen y la segunda imagen son sometidas a rotación con relación entre ellas a intervalos predeterminados (bloque 106) . En cada punto, se efectúa una correlación empleando la separación de ubicación de vasos sanguíneos como criterio de alineación (bloque 107) . -A - partir de la correlación, se identifica una alineación óptima de primera imagen y segunda imagen (bloque 108) . Para ponderar correctamente la primera imagen y la segunda imagen, se puede ajusfar un contraste relativo y un brillo relativo para lograr una correspondencia sustancial. En particular, la primera imagen y la segunda imagen pueden ser ajustadas de tal manera que tengan un contraste y brillo global similar (bloque 109) . Después, se determina (bloque 110) un área de importancia, por ejemplo, la ubicación del vaso sanguíneo (de los vasos sanguíneos) utilizado (s) como referencia. Esta área es subdividida en varios sectores (bloque 111) , y el color y brillo de cada sector son igualados (bloque 112) . Los sectores pueden empalmarse o no, lo que afecta la filtración/regularidad espacial. Este procedimiento resulta en que los mismos detalles aparecen en ambas imágenes. La alineación óptima calculada es después desplegada al cirujano (bloque 113) , incluyendo preferentemente el vaso sanguíneo (los vasos sanguíneos) . El cálculo y presentación de dicha visualización puede efectuarse de cualquiera de varias formas. Por ejemplo, pixeles de la primera imagen y de la segunda imagen pueden estar intercalados con el objeto de formar una imagen compuesta la cual es después desplegada (bloque 114) . El intercalado puede asumir cualquiera de varias formas, por ejemplo, columnas o filas alternadas, con dimensiones diferentes si se desea, o pixeles arreglados en un patrón de "tablero" con cuadros de cualquier tamaño. Otro método emplea una característica de transparencia, en donde pixeles de la primera imagen y de la segunda imagen son desplegados empleando un promedio ponderado (bloque 115) . En un despliegue de este tipo, los vasos sanguíneos pueden ser sobrepuestos en sus ubicaciones correspondientes en varios niveles de intensidad con base en una "significación" predeterminada . Para que el cirujano pueda verificar que la alineación calculada sea realmente óptima, la invención incluye una característica en donde se despliega una animación de un movimiento rotacional relativo de la primera imagen y de la segunda imagen alrededor de la alineación óptima. La rotación alrededor de la alineación óptima calculada se proporciona a través de uno de varios métodos (bloque 116) . En un primer método, se inicia una rotación de la segunda imagen alrededor de la primera imagen para alternar entre una rotación en el sentido de las manecillas del reloj y una rotación en sentido contrario de las manecillas del reloj , con una pausa en el punto de alineación óptima (bloque 117) . Este método hace que la imagen parezca "bloquearse" cuando efectúa una pausa a la mitad de la rotación. En un segundo método de despliegue, el despliegue se desvanece entre dos imágenes (bloque 118) , efectuando una pausa en los puntos en los cuales solamente una de las imágenes es desplegada. Durante la animación, los vasos sanguíneos pueden estar también sobrepuestos en las imágenes como medio adicional de verificación. Este método proporciona un movimiento aparente en la imagen si existe una mala alineación mientras que las imágenes bien alineadas no tienen movimiento aparente . En una modalidad particular, el usuario puede también efectuar un ajuste manual de la alineación de imagen si la alineación óptima calculada no se considera adecuada (bloque 119) . El usuario puede escoger ver la imagen sobrepuesta o un despliegue doble con las imágenes separadas pero con correspondencia de tamaño de tal manera que cualquier cambio en un despliegue sea reflejado en el otro (bloque 120) . El usuario puede entonces efectuar ajustes, por ejemplo, viendo o marcando una característica de ojo común en cada una de las imágenes cuando las imágenes están desplegadas separadamente y después mediante la combinación de las imágenes de tal manera que la característica marcada pueda ser alineada (bloque 121) . ' Se pueden efectuar cualquier número de iteraciones hasta que el usuario esté satisfecho que se alcanzó la alineación adecuada. En un caso extremo en donde no se puede lograr una alineación adecuada de conformidad con lo determinado por el usuario, se puede decidir que se requiere de una nueva primera imagen, en dicho caso "proceder" (bloque 122) puede significar retornar a un primer dispositivo de formación de imágenes para obtener una imagen adicional . En la descripción anterior, ciertos términos han sido utilizados por razón de- brevedad, claridad y comprensión pero no se implica ninguna limitación innecesaria con base en esto más allá de los requisitos de la técnica anterior puesto que estas palabras se utilizan para propósitos descriptivos aquí y se contemplan dentro de su sentido amplio. Además, las modalidades del sistema y método que se ilustran y describen aqui se ofrecen como ejemplo y el alcance de la invención no se limita a los detalles exactos de construcción y uso. Después de haber descrito la invención, la construcción, la operación y uso de modalidades preferidas de dicha invención y los resultados provechosos novedosos y útiles obtenidos a través de la presente invención, las construcciones nuevas y útiles, y equivalentes razonables de las mismas evidentes a las personas con conocimientos en la materia se presentan en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para alinear una primera imagen y una segunda imagen de un ojo, dicho método comprende los pasos de: determinar una ubicación de limbo en una primera imagen de ojo y en una segunda imagen de ojo; alinear la ubicación de limbo de la primera imagen de ojo y de la segunda imagen de ojo en dos dimensiones; ¦ determinar una ubicación de una segunda característica de ojo en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo; hacer girar relativamente una de la primera imagen de ojo y segunda imagen de ojo; efectuar una correlación en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo en varias posiciones rotacionales relativas utilizando la segunda ubicación de característica de ojo; a partir de la correlación, identificar una alineación óptima de la primera imagen de ojo y segunda imagen de ojo.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la segunda característica de ojo comprende al menos uno de los siguientes: un vaso sanguíneo, una marca natural de ojo y una marca artificial de ojo.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la segunda característica de ojo comprende un vaso sanguíneo, y el paso de determinación de ubicación de vaso sanguíneo comprende la utilización de un filtro de gradiente.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además el paso de desplegar a un usuario la alineación óptima de' primera imagen y segunda imagen.
5. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde la primera imagen y la segunda imagen se almacenan como pixeles; y en donde el paso de desplegar comprende el intercalado de pixeles de la primera imagen y de la segunda imagen para formar una imagen compuesta y desplegar la imagen compuesta .
6. El método de conformidad con la reivindicación 4, que comprende además, antes del paso de desplegar, el paso de ajusfar un contraste relativo de la primera imagen y de la segunda imagen con el objeto de lograr una correspondencia sustancial entre ellas.
7. El método de conformidad con la reivindicación 6, que comprende además, antes del paso de despliegue, el paso de ajusfar un brillo relativo de la primera imagen y de la segunda imagen para lograr una correspondencia sustancial entre ellas.
8. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde el paso de despliegue comprende el cálculo y el despliegue de una animación de un movimiento rotacional relativo · de la primera imagen y de la segunda imagen alrededor de la alineación óptima.
9. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde, en el paso de desplegar, una imagen de la segunda ca-racteristica de ojo está incluida en la primera imagen y en la segunda imagen.
10. El método de conformidad con la reivindicación 4, que comprende además, después del paso de despliegue, el paso de permitir al usuario efectuar un ajuste manual de la alineación óptima de la primera imagen y de la segunda imagen .
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, que comprende además del paso de permitir al usuario alternar entre ver un despliegue de la primera imagen y de la segunda imagen sobrepuestas y un despliegue doble de la primera imagen y de la segunda imagen separadas, el despliegue doble ha sido regulado en cuanto a tamaño.
12. El método de conformidad con la reivindicación 11, en donde el ajuste manual comprende ver el despliegue doble, marcar al menos una característica de ojo común en la primera imagen y en la segunda imagen, ver el despliegue sobrepuesto, y alinear manualmente la primera imagen y la segunda imagen utilizando la característica de ojo común marcada como referencia .
13. Un sistema para alinear una primera imagen de ojo y una segunda imagen de ojo, dicho sistema comprende: un medio para determinar una ubicación de limbo en una primera imagen de ojo y en una segunda imagen de ojo; un medio para alinear la ubicación del limbo de la primera imagen de ojo y de la segunda imagen de ojo en dos dimensiones ; un medio para determinar una ubicación de una segunda característica de ojo en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo; un medio para rotar relativamente una de la primera imagen de ojo y segunda imagen de ojo; un medio para efectuar una correlación en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo en varias posiciones rotacionales relativas empleando la ubicación de segunda característica de ojo; y a partir de la correlación, un medio para identificar una alineación óptima de primera imagen y segunda imagen.
14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, en donde la segunda característica de ojo comprende al menos uno ' de los siguientes: un vaso sanguíneo, una marca natural de ojo, y una marca artificial de ojo.
15. El sistema de conformidad con la reivindicación 14, en donde la segunda característica de ojo comprende un vaso sanguíneo, y el paso de determinación la ubicación de vaso sanguíneo comprende la utilización de un filtro de gradiente.
16. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, que comprende además un medio para desplegar a un usuario la alineación óptima de primera imagen y de segunda imagen.
17. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, en donde la primera imagen y la segunda imagen comprenden imágenes electrónicas almacenadas como pixeles, y en donde el medio de despliegue comprende un medio para intercalar pixeles de la primera imagen y de la segunda imagen para formar una imagen compuesta y para desplegar la imagen compuesta .
18. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, que comprende además un medio para ajustar un contraste relativo de la primera imagen y de la segunda imagen para lograr una correspondencia sustancial entre ellas.
19. El sistema de conformidad con la reivindicación 18, que comprende además un medio para ajustar un brillo relativo de la primera imagen y de la segunda imagen para lograr una correspondencia sustancial entre ellas.
20. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, en donde el medio de despliegue comprende un medio para calcular y desplegar una animación de un movimiento rotacional 'relativo de la primera imagen y de la segunda imagen alrededor de la alineación óptima.
21. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, en donde el medio de despliegue comprende además un medio para incluir una imagen de la segunda característica de ojo en la primera imagen y en la segunda imagen.
22. Un sistema para desplegar a un usuario una primera imagen de ojo y una segunda imagen de ojo alineadas, dicho sistema comprende: un primer dispositivo de formación de imágenes para recoger una primera imagen de un ojo; un segundo dispositivo de formación de imágenes para recoger una segunda imagen del ojo; un procesador en donde se encuentra un paquete de software que comprende segmentos de código adaptados para: determinar una ubicación de limbo en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo; alinear la ubicación del limbo de la primera imagen de ojo y de la segunda imagen de ojo en dos dimensiones; determinar una ubicación de la primera característica de ojo en la primera imagen de ojo y en la segunda imagen de ojo; rotar relativamente una de la primera imagen de ojo y de . la segunda imagen de ojo; efectuar una correlación en la primera imagen de ojo y segunda imagen de ojo en varias posiciones rotacionales relativas empleando la ubicación de segunda característica de ojo; y a partir de la correlación, identificar una alineación óptima de primera imagen y segunda imagen; y un dispositivo de despliegue en comunicación de señales con el procesador adaptado para desplegar a un usuario la alineación óptima de primera imagen y segunda imagen.
23. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde la segunda característica de ojo comprende al menos uno de los siguientes: un vaso sanguíneo, una marca natural de ojo y una marca artificial de ojo.
24. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde la segunda característica de ojo comprende un vaso sanguíneo, y el paso de determinar la ubicación de vaso sanguíneo comprende la utilización de un filtro de gradiente.
25. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde la primera imagen y la segunda imagen están almacenadas como píxeles, y en donde el paquete de software comprende además segmentos de código para intercalar píxeles de la primera imagen y de la segunda imagen para formar una imagen compuesta, y para dirigir el dispositivo de despliegue para desplegar la imagen compuesta.
26. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde el paquete de software comprende además un segmento de código para ajusfar un contraste relativo de la primera imagen y de la segunda imagen para lograr una correspondencia sustancial entre ellas.
27. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, en donde el paquete de software comprende además un segmento de código para ajusfar un brillo relativo de la primera imagen y de la segunda imagen para lograr una correspondencia sustancial entre ellas.
28. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde el paquete de software comprende además segmentos de código para calcular una animación de un movimiento rotacional relativo de la primera imagen y de la segunda imagen alrededor de la alineación óptima y para dirigir el dispositivo de despliegue para desplegar la animación calculada.
29. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde el despliegue de alineación óptima de primera imagen y segunda imagen incluye una imagen de la segunda característica de ojo en la primera imagen y en la segunda imagen .