PT1327948E

PT1327948E - Sistema adaptativo de modulação de uma frente de onda e processo para cirurgia por laser refractivo

Info

Publication number: PT1327948E
Application number: PT02027973T
Authority: PT
Inventors: John Alfred Campin; George H Pettit
Original assignee: Alcon Inc
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2006-11-30
Also published as: CA2414625C; DE60213058D1; EP1327948A3; US6698889B2; DK1327948T3; ES2267929T3; AR038262A1; EP1327948B1; ATE333128T1; JP2003245299A; MXPA02012488A; DE60213058T2; AU2003200028B2; US20030133074A1; CA2414625A1; BR0300036A; CY1106190T1; JP4125606B2; EP1327948A2

Description

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Descrição "Sistema adaptativo de modulação de uma frente de onda e processo para cirurgia por laser refractivo"

Fundamento da invenção

Remissão recíproca com um pedido relacionado

Este pedido reivindica prioridade do pedido provisório da mesma Requerente N.° de Série 60/348812, depositado em 14 de Janeiro de 2002 "Wavefront-Based Treatment Nomogram"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a sistemas para a realização de cirurgia por laser refractivo, no olho e, mais particularmente, a sistemas tais que modulam adaptativamente dados detectados modulados, na base de dados de procedimentos anteriores.

Descrição da técnica relacionada

Na cirurgia por laser refractivo convencional, tipicamente um médico modifica uma prescrição, introduzida no sistema de tratamento. Tais modificações baseiam-se na experiência anterior, com os resultados obtidos com esse tratamento particular e também na experiência com populações de pacientes particulares, por exemplo derivadas de dados demográficos. Por exemplo, um cirurgião poderia introduzir uma prescrição de tratamento miópico de 2 dioptrias, para um paciente com diagnóstico de 3 dioptrias de miopia, se a análise de resultados anteriores indicasse uma sobre-correcção de 50%, utilizando este sistema para pacientes de uma categoria particular. Uma tal alteração empírica dos parâmetros de tratamento introduzidos, baseada em experiências anteriores, é designada como sendo um ajustamento de nomoqrama. Os nomogramas são considerados essenciais pela comunidade oftálmica, visto que diferentes médicos utilizam técnicas cirúrgicas diferentes, operam em 2 condições ambientais diferentes, têm demografias dos pacientes distintas, etc.. A cirurgia convencional envolve um número limitado de parâmetros de tratamento, bem definidos, principalmente o erro de esfericidade, o erro de astigmatismo, o eixo astigmático, as dimensões da zona óptica e as dimensões da zona matizada. Assim é facilmente compreensível para um cirurgião desenvolver fórmulas nomogramáticas, baseadas em exames clínicos convencionais, antes e depois dos procedimentos cirúrgicos. Em contraste, os tratamentos personalizados guiados pela frente de onda, tais como os apresentados na patente US 6 270 221 BI do Requerente, envolvem uma descrição matemática complexa do perfil de aberração pré-operativo, que é transferido electronicamente para o sistema de tratamento.

Embora uma tal descrição precisa da frente de onda pode, em teoria, ser modificada empiricamente, para proporcionar um resultado melhor, tipicamente os clínicos não são peritos nas interpretações analíticas destes parâmetros matemáticos. Além disso, não há presentemente nenhum processo conhecido para um cirurgião modificar uma prescrição com base na frente de onda antes de um procedimento tal como uma cirurgia por laser.

Nos tratamentos actualmente usados com base na frente de onda, os dados em bruto da frente de onda são modulados para gerar um perfil de tratamento, com a finalidade de ter em conta uma dependência radial aparente, na eficácia do tratamento ablativo no tecido da córnea. No entanto, isso actualmente aplicado de maneira idêntica em todos os tratamentos. 0 documento WO 01/28410 apresenta um dispositivo que combina os dados da topografia corneai com os dados de 3 aberração da frente de onda, para prescrever um tratamento refractivo do olho.

Sumário da invenção A invenção corresponde à definição dada nas reivindicações anexas.

Um objecto, portanto, da presente invenção consiste em proporcionar um sistema para a criação de um monograma para modular adaptativamente dados da frente de onda moduladores adaptativos, com base nos resultados de tratamentos anteriores.

Um outro objecto consiste em proporcionar um sistema especifico do local.

Um outro objecto consiste em proporcionar um tal sistema baseado demograficamente.

Estes e outros objectos são conseguidos pela presente invenção, sendo um objecto da mesma, um sistema para refinar uma prescrição para o tratamento corneai de ablação por laser. Tipicamente, a prescrição terá sido obtida utilizando uma determinação da frente de onda. 0 paciente presente terá associado consigo um elemento de classificação para colocar o paciente em pelo menos uma categoria particular.

Acede-se depois a uma base de dados de resultados de tratamentos num certo número de pacientes tratados anteriormente. A base de dados contém, para cada paciente anteriormente, pelo menos um elemento de classificação, compreendendo também uma prescrição de correcção, determinada pela frente de onda e um perfil visual pós--operativo. Uma diferença entre a prescrição de correcção pré-operativa e o perfil visual pós-operativo representa uma sobre- ou uma subcorrecções, resultantes da cirurgia.

Acede-se a dados de resultados de tratamentos provenientes da base de dados, baseados na posse de um 4 elemento de classificação, em comum com o paciente actual. A partir destes dados, pode calcular-se uma diferença média entre a prescrição pré-operativa e o perfil pós-operativo. A diferença média é depois usada para ajustar a prescrição de correcção do paciente presente, para formar uma prescrição optimizada, antes da execução do processo.

Um outro aspecto da presente invenção inclui um pacote de software para realizar passos do cálculo atrás indicados.

As características que definem a invenção, quer como organização, quer como processo de operação, juntamente com outras objectos e vantagens do mesmo, serão melhor compreendidas a partir da seguinte descrição, feita em conjunção com os desenhos anexos. Deve expressamente entender-se que os desenhos são apenas para ilustração e descrição, não devendo ser considerados como uma limitação da invenção. Estes e outros objectos atingidos e as vantagens obtidas pela presente invenção tornar-se-ão mais evidentes se forem lidos em conjunção com os desenhos anexos.

Breve descrição dos desenhos A fig. 1 é um esquema do sistema da presente invenção;

As fig. 2A, 2B é um fluxograma de um processo para optimizar uma prescrição de tratamento para um paciente presente. A fig. 3 ilustra um algoritmo exemplificativo para calcular os coeficientes optimizados de uma prescrição de tratamento. A fig. 4 é um fluxograma de um processo para a criação de uma base de dados e resultados de tratamentos.

Descrição pormenorizada das formas de realização preferidas 5

Apresenta-se agora uma descrição das formas de realização preferidas da presente invenção, com referência às fig. 1 a 4. 0 sistema (10) (fig. 1) da presente invenção dirige--se, numa primeira forma, de realização, à optimização de uma prescrição para o tratamento corneai de ablação por laser. Numa forma de realização preferida, uma prescrição de correcção ponderado terá sido ponderada (101), utilizando-se um aparelho (11) de determinação da frente de onda, para um paciente corrente. Tipicamente a prescrição da correcção compreende um algoritmo com uma pluralidade de termos, cada um dos quais tem, com ele associado, um coeficiente. Por exemplo, a frente de onda pode ser descrita matematicamente, usando uma forma normalizada, por exemplo polinomiais de Zernike, polinomiais de Taylor ou séries de Fourier, embora estas formas não devem considerar-se como uma limitação. Para uma qualquer de tais formas que descrevem uma forma matemática, pode descrever- -se uma frente de onda pelos valores numéricos de ponderação do peso dos vários termos na expressão matemática. A prescrição de correcção em bruto é recebida num processador (12), que contém um pacote de software (13) para um paciente corrente (bloco (102)) , que tem um elemento de classificação associado univocamente. Entre os elementos de classificação podem incluir- se dados tais como, mas sem carácter limitativo, dados específicos do paciente, por exemplo a idade, o género e fundamentos étnicos, e dados específicos do sítio, tais como a altitude local e parâmetros ambientais, por exemplo a humidade.

Uma base de dados (14) dos resultados de tratamentos, num certo número de pacientes anteriormente tratados, que é criada em passos, tais como os ilustrados na fig. 4 é 6 acedida (bloco (103)), pelo pacote de software (13). Cada um dos resultados dos pacientes tratados tem consigo associado pelo menos um elemento de classificação e compreende uma prescrição de correcção determinada pela frente de onda, pré-operativa, e um perfil visual pós--operativo. A partir dos resultados na base de dados (14), é calculada uma diferença média entre a prescrição pré--operativa e o perfil pós-operativo, para pelo menos alguns dos pacientes tratados anteriormente, que tem um elemento de classificação em comum com o paciente presente (104).

Apenas como formas de realização preferidas, serão apresentados três processos para obter uma prescrição optimizada deste passo do cálculo (bloco (105)). No primeiro processo (100), ilustrado nas fig. 2A e 2B, um ajustamento de escala linear, o passo de cálculo compreende ainda o cálculo a partir da diferente média, uma diferença em percentagem (bloco (106)). Ajusta-se depois a prescrição de correcção do paciente presente, em proporção com a diferença média calculada, para formar uma prescrição optimizada, impedindo desse modo uma sobre- ou subcorrecção, calculável estatisticamente. Nesta forma de realização (100), o passo de ajustamento compreende a multiplicação dos termos do algoritmo pela diferença, em percentagem (bloco (107)), aumentando ou diminuindo globalmente o perfil da frente de onda, para formar a prescrição optimizada (bloco (108)).

No segundo método (300), utiliza-se um algoritmo ilustrado na fig. 3, e um fluxograma representado nas fig. 2A e 2B, com uma solução do tipo "nomograma", sendo um objectivo do processo de optimização chegar a uma descrição modificada da frente de onda medida, utilizando o mesmo esquema de notação matemática que se usou para determinar a 7 prescrição de correcção. 0 objectivo da descrição modificada é o de obter um resultado óptimo do tratamento, quando usado para calcular o perfil de tratamento de ablação actual a usar no paciente.

Na fig. 3 está ilustrado como o algoritmo (200) da presente forma de realização da invenção chega a um valor optimizado para um coeficiente de saida. Neste aspecto do processo (100), o conjunto de dados introduzidos no algoritmo (200) inclui os verdadeiros coeficientes das frentes de onda medidas (200a, 200b, 200c, . .., 200N) (bloco (109)), fig. 2Ά) . Dados adicionais de entrada incluem valores de entrada para outros parâmetros de tratamento (201a, 201b, . .., 201N) (bloco (110)). Os parâmetros de tratamento podem compreender dados tais como o parâmetro demográfico do paciente, por exemplo idade, género ou etnicídade; um parâmetro ambiental específico do local, por exemplo a altitude do local, a temperatura ou a humidade, bem como a espessura ou a humidade, bem como a espessura ou localização da articulação da pálpebra.

Neste algoritmo (200), o passo de cálculo compreende depois a conversão da diferença média calculada, num factor de peso, representado na fig. 3 como Tx, T2, . .., TN (bloco (112) ). O passo de ajustamento compreende a multiplicação de cada coeficiente e parâmetro de tratamento pelo respectivo factor de compensação, para formar coeficientes ponderados e parâmetros de tratamento ponderados (bloco (113) ). Em seguida, somam-se os coeficientes ponderados para cada termo e os parâmetros de tratamento ponderados (bloco (114); "Σ" (201) na fig. 3) e multiplicam-se cada termo pela soma dos coeficientes ponderados e os parâmetros de tratamento ponderados (bloco (115)).

Continua-se este procedimento (blocos (109-115)) para todos os termos da descrição da frente de onda (bloco (116)), até se formar uma prescrição optimizada completa (bloco (108)).

Compreender-se-á pelos especialistas que esta forma de realização particular representa um processo exemplificativo, podendo considerar-se formas de realização alternativas, sem nos afastarmos do espirito da invenção. Por exemplo, numa terceira forma de realização (fig. 2A) , pode utilizar-se uma solução não linear, na qual pelo menos alguns dos coeficientes de ponderação não são multiplicadores lineares simples (bloco (117)), tais como coeficientes que variam em função do valor de entrada, ou são influenciados por outros factores de uma maneira interdependente. Como este sistema (10) e as formas de realização (100) do método são concebidos para serem adaptativos, os especialistas compreenderão que é possível um algoritmo que "aprenda" a partir de novos dados de entrada, quando a base de dados tiver dados suficientes a partir dos quais se formem correlações estatisticamente válidas.

Uma vez determinada uma prescrição optimizada (bloco (108)), por qualquer dos processos, pode transmitir-se automaticamente a prescrição optimizada para um dispositivo de tratamento (15) (bloco (118), fig. 2B) . Em alternativa, podem fazer-se os cálculos no interior do processador (12) a seguir à transmissão dos dados de prescrição em bruto para o dispositivo de tratamento (15).

De preferência, a seguir a cada tratamento (bloco (119)) de um paciente actual, mede-se um resultado do tratamento no paciente actual (bloco (120)) após um lapso de tempo pré-determinado, a seguir ao tratamento. A fim de se enriquecer continuamente a base de dados, introduz-se depois o resultado do tratamento do paciente em causa, na base de dados (bloco (121)) . 9

Uma outra forma de realização da presente invenção inclui um processo (150) para a criação de um sistema, a partir do qual se extraem dados de optimização para utilizar no processo (100) atrás descrito. Neste aspecto da invenção, apresenta-se na fig. 4 um fluxograma, selecciona--se um conjunto inicial de parâmetros (bloco (151)), atribuindo valores nominais ao conjunto dos coeficiente de ponderação. Por exemplo, os pesos podem ser estabelecidos por forma a traduzir a medição da frente de onda directamente na frente de ondas de tratamento, sem modificação. Nas fig. 2Ά e 2B, isso corresponderia a Wi 220a ser igual ale todos os outros termos iguais a 0, para determinar o coeficiente de frente de onda do primeiro tratamento.

Utilizando este conjunto inicial de parâmetros, trata-se um primeiro conjunto de pacientes (bloco (152)) e recolhem-se resultados de tratamento pós-operatório, após um intervalo pré-determinado (bloco (153)). Os dados pré- e pós-operativos, juntamente com o(s) elemento(s) de classificação associados são então introduzidos na base de dados (14) (bloco (154)).

Um motor de busca (16), residente no processador (12), está adaptado para extrair resultados de tratamentos, com base num elemento de classificação desejado para cálculos de correlação. Como anteriormente, pode então calcular-se um conjunto de coeficientes melhorado (bloco (155)) para um segundo conjunto de pacientes que utilizam estes dados.

Introduzem-se depois os resultados do tratamento do segundo conjunto de pacientes, na base de dados (14) (bloco (156)), melhorando assim a estatística dos dados. Este processo pode ser prosseguido com um conjunto de pacientes seguinte (bloco (157)), sendo ainda continuado substancialmente de maneira indefinida, o que está ilustrado com a seta de retorno ao bloco (153), na fig. 4, para refinar ainda mais o algoritmo de ajustamento.

Na descrição anterior, utilizaram-se certos termos, por brevidade, clareza e entendimento, mas isso não implica limitações desnecessárias, para além dos requisitos da técnica anterior, visto que se utilizam palavras necessárias para fins de descrição, que não devem ser entendidas em sentido lato. Além disso, as formas de realização do sistema e do processo aqui ilustrados e descritos são-no apenas a titulo de exemplo, não sendo o escopo da invenção limitado pelos pormenores exactos aqui apresentados.

Lisboa, 28 de Setembro de 2006

Claims

1 Reivindicações 1. Sistema (10), para a optimização de uma prescrição para o tratamento corneai por ablação por laser, que compreende: um aparelho de medição de frente de onda (11), para determinar uma prescrição de correcção para um paciente actual, tendo o paciente actual um elemento de classificação com ele associado, caracterizado por compreender, além disso: um processador (12), com meios de software nele residentes, para: aceder a uma base de dados (14) de resultados de tratamentos, numa pluralidade de pacientes tratados anteriormente, tendo cada resultado de um paciente tratado com ele associado pelo menos um elemento de classificação, e compreendendo uma prescrição de correcção determinada da frente de onda pré-operativa e um perfil visual pós--operativo (103); calcular, a partir dos resultados do tratamento, na base de dados, uma diferença média entre a prescrição pré--operativa e o perfil pós-operativo, para pelo menos alguns dos pacientes anteriormente tratados, que têm um elemento de classificação em comum com o paciente actual (104); e ajustar a prescrição de correcção do paciente actual proporcionada com a diferença média calculada, para formar uma prescrição optimizada (108).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual: a prescrição de correcção compreende um algoritmo com uma pluralidade de termos; os meios de cálculo compreendem ainda meios para calcular, a partir de uma diferença média, uma diferença em percentagem; e 2 os meios de ajuste compreendem meios para multiplicar os termos do algoritmo pelas diferenças em percentagem.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de ajustamento compreendem meios para transmitir automaticamente a prescrição optimizada para um dispositivo de tratamento.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual: a prescrição de correcção compreende uma prescrição em bruto; e os meios de ajustamento compreendem meios para corrigir automaticamente a prescrição em bruto para formar a prescrição optimizada.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de software compreendem ainda meios para introduzir um resultado de tratamento medido, para o paciente actual, na base de dados sendo o resultado do tratamento medido determinado num intervalo pré-determinado após o tratamento.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual: a prescrição de correcção compreende um algoritmo que compreende uma pluralidade de termos, tendo cada termo, consigo associado, um coeficiente; os meios de cálculo compreendem ainda meios para converter a diferença média calculada num factor de ponderação para cada coeficiente; e os meios de ajustamento compreendem meios para multiplicar cada coeficiente pelo respectivo factor de ponderação, para formar um coeficiente ponderado, meios para somar os coeficientes ponderados, para cada termo, e meios para multiplicar cada termo pela soma dos coeficientes ponderados, para formar a prescrição optimizada.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, no qual: 3 os meios de cálculo compreendem ainda meios para a conversão da diferença média calculada, num factor de ponderação, para pelo menos um parâmetro de tratamento residente na base de dados; os meios de ajustamento compreendem ainda meios para multiplicar cada parâmetro de tratamento pelo respectivo factor de ponderação para formar um parâmetro de tratamento ponderado, incluindo os meios de soma além disso meios para adicionar o parâmetro de tratamento ponderado aos coeficientes ponderados somados, para cada termo, e os meios de multiplicação dos termos compreendem meios para multiplicar cada termo pela soma dos coeficientes ponderados e o parâmetro de tratamento ponderado, para formar a prescrição optimizada.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, no qual o parâmetro de tratamento compreende pelo menos um parâmetro demográfico do paciente, um parâmetro ambiental especifico do local e um parâmetro da pálpebra.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual: a determinação da frente de onda compreende um algoritmo que compreende uma pluralidade de termos, estando cada termo associado a um coeficiente; o passo de cálculo compreende ainda a conversão da diferença média calculada, num factor de ponderação, para cada coeficiente; o passo de ajustamento compreende a determinação e a execução de uma aplicação óptima do factor de ponderação respectivo, a cada coeficiente, para formar um coeficiente ponderado, somando os coeficientes ponderados para cada termo e a multiplicação de cada termo pela soma dos coeficientes ponderados, para formar uma prescrição optimizada. 4

10. Programa de computador para optimizar uma prescrição para o tratamento corneai por laser, que compreende um código de software adaptado para fazer com que o dispositivo médico de acordo com a reivindicação 1 execute os passos seguintes: recepção de uma prescrição de correcção para um paciente actual, tendo o paciente actual um elemento de classificação com ele associado; acesso a uma base de dados de valores de tratamento, numa pluralidade de pacientes anteriores tratados, tendo cada resultado de pacientes tratados com ele associado pelo menos um elemento de classificação e compreendendo uma prescrição de correcção pré-operativa determinada pela frente de onda e um perfil visual pós-operativo; o cálculo, a partir dos resultados do tratamento na base de dados de uma diferença média entre a prescrição pré-operativa e o perfil pós-operativo para pelo menos alguns dos pacientes anteriormente tratados, que tenham um elemento de classificação em comum com o paciente actual; e o ajustamento da prescrição de correcção para o paciente actual, proporcionada para a diferença média calculada, para formar uma prescrição optimizada. Lisboa, 28 de Setembro de 2006