PT2415394E - Dispositivo e método oftálmico - Google Patents

Description

ΕΡ2415394Β1

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO E MÉTODO OFTÁLMICO A presente invenção refere-se ao campo dos dispositivos e métodos oftálmicos e, em particular, dispositivos e métodos para analisar a córnea e/ou o segmento anterior do olho.

Ao longo dos últimos anos têm sido desenvolvidos vários dispositivos oftálmicos do tipo acima mencionado, com base numa iluminação por fenda de secção da córnea e no registo desta secção iluminada através de um sistema de observação adequado. A maioria destes dispositivos de captura e registo de imagens de várias secções do olho, através da rotação dos dispositivos de captura à volta do eixo ótico do olho e, através do processamento adequado, estes obtêm uma reconstrução tridimensional da câmara anterior do mesmo olho.

Um dos principais problemas experimentados quando se utiliza este género de dispositivos é que os olhos do doente, embora cooperativo e concentrado ele pode estar a fixar corretamente o ponto de fixação proporcionado pelo dispositivo, não podem estar absolutamente imóveis. Por outro lado, o varrimento do olho requer um certo período de tempo de modo a ser completo. Deste modo, o que ocorre é que durante o varrimento rotativo, a posição ideal para captura do olho fica desalinhada em relação ao eixo de rotação do dispositivo de captura. Este desalinhamento, quando posiciona as secções únicas em relação umas às outras e 1 ΕΡ2415394Β1 deste modo na fase de reconstrução tridimensional da câmara anterior, pode levar a artefactos e erros consideráveis.

Para resolver este problema foram propostos e implementados em dispositivos que estão normalmente no mercado diferentes métodos de correção "a posteriori". Um exemplo desta forma de abordar o problema é proporcionado pelo dispositivo descrito na patente EP1430829.

Efetivamente, uma solução funcional especifica forma o objeto desta patente, que é o reqisto simultaneamente de imagens de secção e imagens frontais, mostrando a última uma imagem da porção da secção iluminada da córnea, de modo a tornar possível atribuir uma secção capturada a um tempo T à área que é de facto iluminada formada pela imagem frontal.

Esta segunda solução tem os seguintes problemas: • gravar a imagem duas vezes (da frente e do lado) significa uma carga de trabalho funcional extra para o exame e um aumento nos custos computacionais; • a compensação a posteriori, em qualquer caso, não oferece uma solução completamente satisfatória, uma vez que é necessário que exista uma interpolação matemática dos dados quando os atribui de novo à sua posição, e uma interpolação é obviamente menos fiável do que uma medição direta dos dados.

As soluções de correção ativa são também conhecidas. Por exemplo, o documento US7712899 descreve uma solução com dois canais perpendiculares para registo em simultâneo de duas secções do olho e um terceiro canal de observação de vídeo, 2 ΕΡ2415394Β1 que é capaz de detetar o possível desalinhamento do olho e a correção consequente através do movimento de uma parte considerável dos dois sistemas de registo das secções.

Por seu turno, no entanto, um sistema deste género é estrutural e operativamente complexo e, assim, a sua aplicação prática traz de novo problemas de construção, dificuldades de controlo e imprecisão nos resultados. A patente EP 0 933 060 AI revela um equipamento pertencente ao estado da técnica. O objeto da presente invenção é proporcionar um método e um dispositivo de medida que resolve o problema do desalinhamento do olho do doente durante o exame de uma maneira mais satisfatória, em termo de simplificação e redução dos custos do exame e da precisão dos resultados, em relação aos sistemas conhecidos que seguem uma abordagem a posteriori, como a mencionada acima, por exemplo, ou outras que, de novo numa abordagem genérica, adotam soluções alternativas.

Um objeto particular da presente invenção é proporcionar um método e um dispositivo do tipo acima mencionado que adota um sistema de correção ativo ou preventiva que é fiável, construtivamente e funcionalmente simples.

De acordo com a presente invenção, este e outros objetivos são alcançados com um dispositivo e um método possuindo as características essenciais de acordo com a primeira e a oitava reivindicações em anexo. 3 ΕΡ2415394Β1

Um primeiro sistema de projeção de luz cria uma lâmina plana de luz, que passa através da secção transversal da câmara anterior do olho em exame. Esta luz é difundida pelas estruturas do olho que encontra e pode ser observada pelo sistema de captura ou aquisição disposto num certo ângulo em relação ao plano da lâmina de luz. 0 sistema de captura forma uma imagem focada no sensor que regista a secção da câmara anterior atravessada pela lâmina de luz. É necessário que o doente fixe um ponto de fixação, que consiste num feixe colimado produzido por um segundo sistema de iluminação e projeção. A lâmina de luz acima mencionada do primeiro sistema de projeção de luz é paralela ao feixe de fixação.

Os movimentos do olho são detetados através da leitura da imagem do feixe de fixação colimado refletidos pela córnea, por um elemento de deteção electro-ótico.

Um membro ótico móvel, inserido no caminho comum da lâmina de luz do primeiro sistema de projeção de luz, do feixe colimado do segundo sistema de projeção de luz e da imagem refletida da córnea, permite a translação controlada da mesma lâmina, e dos outros feixes, numa direção que é perpendicular ao plano de repouso do mesmo feixe.

Os possíveis movimentos do olho do doente, em relação ao dispositivo, levam à sua deslocação para lá da posição ideal, sendo a referida posição aquela em que a lâmina de luz passes através do vértice da córnea. 0 sistema de medição define quantitativamente a quantidade deste tipo de movimento. Em resposta a esta medição o membro ótico móvel, 4 ΕΡ2415394Β1 atravessado pelos feixes, é movido de uma quantidade adequada de modo a deslocar a lâmina de luz para a posição que passa através do vértice da córnea. Nestas condições, também a imagem refletida da córnea é realinhada no vértice da córnea.

De acordo com a invenção, o desalinhamento do olho do doente é ativamente corrigido trazendo a lâmina de luz de volta ao vértice da córnea, no caso em que quando se captura uma grelha, a posição do doente não é correta.

Outras caracteristicas e vantagens do dispositivo oftálmico e método de acordo com a presente invenção deve ficar mais óbvia a partir da descrição que se segue de uma das suas formas de realização, dadas como um exemplo e não com propósitos de limitação, com referência às figuras em anexo, em que: — figuras la e lb representam um exemplo em diagrama do dispositivo para analisar o segmento anterior do olho em que, na figura la, o caminho ótico da iluminação é marcado desde a fonte para o olho e, na figura lb, o caminho ótico do ponto de fixação da fonte para o olho e do caminho reverso da imagem refletida pela córnea estão marcados; — figuras 2a, 3a, 2b, 3b, 2c e 3c representam pares de vistas do olho em exame, incluindo cada par uma vista frontal e uma vista transversal, respetivamente em três diferentes situações de (des)alinhamento do olho e da translação da lâmina de luz para iluminar o mesmo olho. 5 ΕΡ2415394Β1

No que se refere às figuras 1 a e lb, e numa forma de realização do dispositivo de acordo com a presente invenção um iluminador 11 ilumina frontalmente, num primeiro sistema de projeção de luz totalmente indicado com a referência numérica 1 e que pode ser definido como central, um olho E de um doente, e em particular a relativa câmara anterior de modo a iluminar a sua secção. 0 sistema ótico central compreende um grupo ótico 12 de modo a fazer a emissão de luz do iluminador 11 - na distância de captura correta que pode ser determinada de acordo com princípios óticos conhecidas - a lâmina de luz L (figura la).

Um sistema de captura 2 é disposto fora do feixe de projeção central numa forma de modo a focar, num seu dispositivo de captura de imagem 21, tipicamente um sensor CCD, a secção iluminada pelo sistema ótico central 1, e em particular pelo iluminador 11. 0 sensor 21 observa a secção da córnea desde uma posição fora da lâmina de luz produzida pelo iluminador 11 e pode vantajosamente ser disposta de acordo com uma configuração de Scheimpflug.

Uma fonte de luz 311 produz um ponto fixante luminoso e projeta-o para o olho E através de um segundo sistema de projeção de luz para obter um feixe de luz colimado F, de forma a ser percebido como infinito pelo doente. Este sistema, totalmente indicado com referência numérica 3, compreende a diafragma 312, um grupo de lentes 313, todos integrados com a fonte 311 num dispositivo fixante 31 que -como tal - pode ser considerado como convencional. 0 dispositivo fixante 31 é disposto de modo a obter uma 6 ΕΡ2415394Β1 projeção que é paralela com a projeção do primeiro sistema 1. 0 segundo sistema de projeção de luz 3 compreende ainda um par de desviadores de feixe ou divisores de feixe 32, 33, o primeiro dos quais, indicado com referência numérica 32, desvia a projeção do dispositivo fixante num eixo ótico do segundo sistema de projeção de luz, lateralmente ou, como no exemplo, perpendicular ao primeiro eixo ótico. 0 segundo feixe divisor 33 é disposto no eixo ótico do primeiro sistema, de modo a desviar a projeção do dispositivo fixante 31 ao longo deste primeiro eixo ótico, a jusante do previamente mencionado elemento ótico 12, e coopera com outros elementos óticos 34, dispostos depois a jusante, i.e. em direcção ao olho E, adequado para parâmetro de construção fixo, a lâmina de luz produzida pelo iluminador 11 do primeiro central sistema fica num plano que é paralelo à direção do feixe colimado fixante produzido pelo dispositivo fixante 31. Consequentemente, quando o olho E é posicionado corretamente para a captura de imagem no plano xy (i.e., plano tangente ao olho no ponto de incidência do eixo ótico central, ver a referência do sistema de coordenadas Cartesianas indicada na figura la), o ponto da imagem deste feixe de fixação, refletida pela córnea, fica no plano da lâmina de luz.

Um detetor 4, tipicamente na forma de uma matriz dos sensores electro-óticos 4, é associado com o segundo sistema de projeção de luz, ao longo do eixo ótico lateral relativo, de modo a ser adaptado para detetar a posição de uma imagem, refletida pela córnea, do feixe colimado fixante, produzido como mencionado pelo dispositivo fixante 31, e deste modo 7 ΕΡ2415394Β1 por sua vez desviado pelos componentes acima descritos. 0 feixe refletido é representado com uma linha mais fina em relação à do feixe colimado, na figura 1 b.

Uma unidade de processamento e controlo 5 compreende meios de processamento adequados para receber e processar o sinal digital detetado pelo detetor 4, i.e., um sinal representativo da posição da imagem refletida do feixe colimado na córnea do olho E. alguém especialista na técnica entenderá que tal resultado pode ser obtido através de um processamento com base digital e por meios de controlo análogos. A unidade de processamento 5 é também adequada para emitir um sinal de controlo de um atuador 6, a atuação que conduz um membro ótico móvel 7 disposto de modo a intersetar a lâmina de luz, o feixe de fixação colimado e a correspondente imagem da córnea colimada, de modo a ser capaz de deslocar a lâmina de luz e mantê-la centrada na posição do vértice da córnea, compensando ativamente os movimentos do olho voluntários ou involuntários do doente.

Numa possível forma de realização este membro ótico móvel 7, colocado entre o primeiro e segundo sistema de projeção de luz 1, 3 e o olho E, pode ser realizado por um simples lâmina transparente plana paralela que gira (como indicado pelas flechas) à volta de um eixo que é paralelo com o plano xy e com o plano de repouso da lâmina de luz L. Deste modo, na prática, este eixo de rotação está de acordo com a direção definida pelo eixo indicado com y na figura la. A lâmina, quando as suas faces são perpendiculares à lâmina de luz (posição nominal), não altera o seu caminho ótico. Por outro lado, inclinando a lâmina 7 em relação à posição nominal, a lâmina de luz que ilumina o olho é 8 ΕΡ2415394Β1 translacionada por uma quantidade dependendo do ângulo de inclinação (ver de novo as flechas da figura la) . Deve ser, além disso, notado que esta inclinação da lâmina 7 não modifica a direção do feixe de fixação colimado projetado pelo dispositivo fixante 31, que é deste modo percebido sempre na mesma direção pelo doente. Do ponto de vista do sensor 4, por outro lado, o movimento da lâmina de luz causado pela inclinação da lâmina 7 é percebida (reflexão F' na figura lb) como um movimento oposto da imagem da reflexão do feixe de fixação colimado. Quando esta reflexão fica no plano da lâmina de luz, a sua imagem no sensor 4 está na posição que é univocamente determinada e representa a posição do alinhamento correto. A unidade de processamento e controlo 5, com base no erro detetado pelo sensor 4, conduz deste modo a inclinação da lâmina 7 de modo que um erro destes é anulado, obtendo desta forma, o alinhamento acima mencionado. Na prática, o erro é anulado quando, graças ao efeito prismático da lâmina 7, a reflexão do ponto de fixação F' voltou ao centro do sensor 4 e com isso a lâmina de luz L voltou a bater na córnea no seu vértice. Este procedimento de controlo pode obviamente ser efectuado com um programa de computador que é obviamente implementado na unidade 5.

De modo a compreender melhor e de forma adicional como funciona o dispositivo de acordo com a presente invenção, será agora feita referência às situações apresentadas nas figuras 2 e 3 (a, b, c) .

Nas figuras 2a e 3a é apresentada a situação ideal em que o olho é alinhado, a reflexão do ponto de fixação é 9 ΕΡ2415394Β1 alinhado com o vértice da córnea, o plano da lâmina de luz passes através do vértice da córnea. Neste caso a unidade de processamento e controlo 5 pode manter a lâmina 7 na condição nominal.

Nas figuras 2b e 3b é apresentada uma situação não ideal em que o olho não está alinhado apropriadamente, a reflexão do ponto de fixação é deslocada do vértice da córnea por uma certa quantidade, e o plano da lâmina de luz não passa através do vértice da córnea se a lâmina 7 é mantida nas posição nominal. Esta situação é detetada graças ao sensor 4 e adquirida pela unidade 5. Em resposta, para deslocar a lâmina de luz, de modo a que volte ao vértice da córnea, é necessário que a unidade 5 incline a lâmina 7 num determinado ângulo. Nas figuras 2c e 3c a situação em que isto ocorre é apresentada. Neste estádio, a secção ocular iluminada é a desejada, ou seja, a secção passa através do vértice da córnea, mesmo se o olho está desalinhado (desalinhamento que pode ser notado desde o deslocamento em relação à origem do sistema Cartesiano representado nas figuras e tomado como referência).

As diferenças e vantagens em relação à maioria dos dispositivos análogos conhecidos, como por exemplo o dispositivo revelado na patente EP1430829, são claras se apenas se considera que a presente invenção não consegue um método de correção que é a posteriori ou passivo, mas antes um procedimento de correção ativa.

Mesmo em relação ao sistema de correção ativa anteriormente proposto no documento US7712899 uma vantagem considerável e óbvia é conseguida, mesmo considerando apenas 10 ΕΡ2415394Β1 que a acção corretiva do desalinhamento consiste simplesmente no movimento da iluminação que produz a secção a ser reqistada, e deste modo com uma drástica simplificação na construção e operação, o que significa menos custos e maior fiabilidade. A presente invenção foi descrita até agora com referência às suas formas de realização exemplo possíveis. Deve ser entendido que outras formas de realização podem utilizar configurações óticas que, apesar de dispostas diferentemente das aqui apresentadas e integradas com componentes/funções adicionais, estão no âmbito da proteção das seguintes reivindicações.

Lisboa, 16 de Maio de 2013 11

Claims (14)

1. ΕΡ2415394Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo oftalmológico para capturar e/ou medir as caracteristicas de um olho (E) de um doente, nomeadamente da câmara anterior do olho, compreendendo: • um primeiro sistema de projeção de luz (1) adaptado para iluminar uma secção transversal da câmara anterior em exame com um feixe de luz de iluminação (L) ao longo de um eixo ótico relevante; • um sistema de captura (2) adaptado para observar uma imagem da secção transversal da câmara anterior iluminada pelo referido primeiro sistema de projeção de luz (1) numa posição de captura correta; • um segundo sistema de projeção de luz (3) adaptada para produzir um feixe de fixação de luz (F) determinando um ponto de fixação para o olho do doente como uma referência para a referida posição de captura correta; caracterizado por compreender ainda: meios de deteção e controlo (4, 5, 6, 7) compreendendo um membro ótico móvel (7) adaptado para interferir com pelo menos um referido feixe iluminação (L) e, com o seu movimento, deslocar o feixe; meios sensores (4) adaptados para detetar um movimento do olho em relação à referida posição de captura correta; e uma unidade de controlo (5) adaptado ao controlo, como uma resposta à deteção pelos referidos meios sensores (4) , a operação do referido membro ótico móvel (7) para 1 ΕΡ2415394Β1 deslocar o referido feixe (L) para a referida posição de captura correta.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, em que os referidos meios sensores (4) dos referidos meios de deteção e controlo são adaptados para detetar uma reflexão (F' ) do referido feixe de fixação (F) pela referida câmara anterior, sendo a referida unidade de controlo (5) adaptada para controlar a operação do referido elemento ótico móvel (7) com base numa deslocação da referida reflexão (F' ) detetada pelos referidos meios sensores (4).
3. 3. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que o referido membro ótico móvel (7) é uma lâmina transparente (7), substancialmente planar, apoiada de forma giratória e conduzida pelos meios atuadores (6) controlados pela referida unidade de controlo (5) .
4. 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, em que a referida lâmina (7) é adaptada para inclinar à volta de um eixo de rotação paralelo com o plano tangente para o olho no ponto de incidência do eixo ótico do referido primeiro sistema de projeção de luz (1) .
5. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, em que o referido primeiro sistema de projeção de luz (1) é adaptado para produzir um feixe de iluminação laminar (L) , sendo o referido eixo de rotação da referida lâmina (7) paralelo com o plano de repouso do referido feixe laminar (L).
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que o referido segundo sistema de projeção de 2 ΕΡ2415394Β1 luz (3) é adaptado a produzir um feixe de luz colimado (F) ao longo do referido eixo ótico do referido primeiro sistema de projeção de luz (1), e compreende meios de desvio ótimos (32, 33) dispostos entre o eixo ótico do referido primeiro sistema (1) e um eixo ótico lateral que interfere com o referido meio sensor (4).
7. 7. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que os referidos sistemas de captura (2) são dispostos numa configuração Scheimpflug em relação ao referido primeiro sistema de projeção de luz (1).
8. 8. Método para capturar imagens e/ou medir as caracteristicas de um olho (E) de um doente, nomeadamente da câmara anterior do olho, compreendendo: • iluminar uma secção transversal da câmara anterior em exame com um feixe de luz de iluminação (L) de um primeiro sistema de projeção de luz (1) ao longo de um eixo ótico relevante; • observar com um sistema de captura (2) uma imagem da secção transversal da câmara anterior iluminada pelo referido feixe de luz de iluminação (L) numa posição de captura correta; • produzir com um segundo sistema de projeção de luz (3) um feixe de fixação (F) determinando um ponto de fixação para o olho do doente como uma referência para a referida posição de captura correta; 3 ΕΡ2415394Β1 caracterizado por um membro ótico móvel (7) interferir com pelo menos o referido feixe de iluminação (L), é detetado um movimento do olho (E) em relação à referida posição correta, e em resposta à deteção da operação o referido membro ótico móvel (7) é controlado para deslocar o referido feixe (L) para uma posição de captura correta.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, em que pelo menos uma reflexão (F' ) do referido feixe de fixação (F) é detetada pela referida câmara anterior do olho, sendo a operação do referido membro ótico móvel (7) controlado com base na deteção de uma deslocação da referida reflexão (F').
10. 10. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, em que o referido membro ótico móvel (7) é uma lâmina transparente (7), substancialmente planar, apoiada de forma giratória.
11. 11. Método de acordo com a reivindicação 10, em que a referida lâmina (7) é rodada à volta de um eixo de rotação paralelo à tangente ao olho no ponto de incidência do eixo ótico do referido primeiro sistema de projeção de luz (1).
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 11, em que o referido primeiro sistema de projeção de luz (1) produz um feixe de iluminação laminar (L) , sendo o eixo de rotação da referida lâmina (7) paralelo com o plano de repouso do referido feixe laminar (L).
13. 13. Método de acordo com qualquer das reivindicações 8 a 12, em que o referido segundo sistema de projeção de luz (3) produz um feixe de luz colimado (F) ao longo do referido eixo ótico do referido primeiro sistema de projeção de luz 4 ΕΡ2415394Β1 (1), sendo um desvio ótico disposto entre o referido eixo ótico do referido primeiro sistema e um eixo ótico lateral ao longo do qual a referida deteção é efetuada.
14. 14. Método de acordo com qualquer das reivindicações 8 a 13, em que o referido sistema de captura (2) é disposto numa configuração de Scheimpflug em relação ao primeiro sistema de projeção de luz (1). Lisboa, 16 de Maio de 2013 5