ES2214164T3 - Reconocimiento y alineacion de patron de iris. - Google Patents
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Abstract
Un método para alinear una imagen de diagnóstico del iris del ojo de un paciente que tiene una pupila dilatada con una imagen de tratamiento del iris del ojo que tiene una pupila contraída, a través de una técnica de reconocimiento de patrón de iris, en que una marca de referencia de reconocimiento de iris en la imagen de diagnóstico de la pupila dilatada no es identificable directamente con la marca de referencia de reconocimiento de iris correspondiente de la imagen de tratamiento del iris con pupila contraída, caracterizado por: iluminar visiblemente el ojo del paciente con una pluralidad de niveles seleccionados de iluminación visible para obtener una pluralidad correspondiente de tamaños de pupila diferentes que fluctúan entre un diámetro de pupila contraída y un diámetro de pupila dilatada; obtener respectivamente una pluralidad secuencial de imágenes de diagnóstico del iris, cada una de las cuales tiene indicaciones de la marca de referencia de reconocimiento de iris; correlacionar las indicaciones de la marca de referencia de reconocimiento de iris de cada imagen secuencial de diagnóstico del iris de tal manera que la marca de referencia de reconocimiento de iris de la imagen de diagnóstico del iris con pupila contraída es identificable con la marca de referencia de reconocimiento de iris de la imagen de diagnóstico del iris con pupila dilatada; realizar una medición de diagnóstico del ojo del paciente y la imagen de diagnóstico asociada cuando la pupila está dilatada; obtener una imagen de tratamiento del iris del ojo del paciente que tiene una pupila contraída; alinear la imagen de diagnóstico del iris con pupila contraída con la imagen de tratamiento del iris con pupila contraída.
Description
Reconocimiento y alineación de patrón de
iris.
Esta solicitud esta relacionada con el documento
PCT EP00/10373.
Esta invención se refiere en general al campo de
la corrección de la visión con láser y a la cirugía ocular con
láser, y más específicamente a un dispositivo, sistema y métodos
para alineación de imágenes de diagnóstico y tratamiento del ojo
para resultados quirúrgicos más precisos y aumentar la satisfacción
del paciente.
La popularidad de la cirugía fotorefractiva para
la corrección o mejora de la visión continúa aumentando. Técnicas
tales como la queratotomía fotorefractiva (PRK), queratomileusis
in situ con láser (LASIK), queratomileusis epitelial con
láser (LASEK) y variaciones de las mismas se usan ahora
habitualmente para corregir los efectos de la miopía, hipermetropía
y astigmatismo, además de la cirugía retiniana más tradicional y
otros procedimientos quirúrgicos oculares. Estos defectos de la
visión se tratan típicamente mediante ablación con láser de la
córnea para tallarla o aplanarla de acuerdo con su desviación
respecto a una geometría que se espera proporcione la visión
normal. Un dispositivo de topografía tal como, por ejemplo, un
topógrafo corneano Orbscan® (Bausch & Lomb/Orbtek, Salt Lake
City, Utah), se usa habitualmente para adquirir la información
diagnóstica sobre la forma y otras características de la córnea. Un
cirujano puede usar entonces un láser programado con esta
información topográfica para erosionar apropiadamente la superficie
corneana. Básicamente, la hipermetropía y la miopía y astigmatismo
se conocen como aberraciones de orden inferior referido a desenfoque
y cilindro, respectivamente. Se sabe bien que las aberraciones de
orden superior además de las aberraciones de orden inferior
degradan la calidad de la visión. Las aberraciones de orden superior
típicas incluyen, aberración esférica, coma, y astigmatismos
compuestos. Es posible medir estas aberraciones de orden superior
con dispositivos de medida de frente de onda tales como se describe
en la patente de Estados Unidos de Williams Nº 5.777.719 que
describe un instrumento aberrométrico que incorpora un detector de
frente de onda Hartmann-Shack para cuantificar
aberraciones de orden superior en el ojo. La medida de diagnóstico
de aberraciones de orden superior ha conducido al desarrollo en
curso de sistemas y métodos para la ablación personalizada de la
córnea y lentes usadas en o sobre el ojo. El objetivo de la
ablación personalizada es proporcionar una calidad visual aún mayor
en términos de agudeza y sensibilidad de contraste (en ocasiones
denominada visión supernormal) así como una calidad de imagen
consistente.
Los avances técnicos en equipos de diagnóstico y
sistemas de tratamiento incluyendo láseres y trazadores oculares
aumentan también la precisión requerida en la preparación de medidas
de diagnóstico y realización de tratamientos guiados por estas
medidas. Por ejemplo, es deseable obtener una medida de frente de
ondas de diagnóstico del ojo de un paciente cuando la pupila del
ojo está dilatada. Ciertas de las aberraciones de orden superior que
se sospecha provocan deslumbramientos o aureolas nocturnas se
manifiestan por sí mismas en la pupila dilatada (adaptada a la
oscuridad). Por lo tanto, una medida del frente de onda con un
instrumento de detección del frente de onda se realiza en un
entorno a oscuras de manera que el paciente tenga una pupila
dilatada de forma natural. La medida de las aberraciones del frente
de onda del ojo se obtiene con respecto a un punto de referencia
que es típicamente el centro de la pupila o como alternativa un eje
visual alineado con una diana de fijación en el dispositivo de
diagnóstico. En la etapa de tratamiento con láser, sin embargo, la
naturaleza y cantidad de luz que golpea el ojo desde las fuentes de
luz en el sistema de tratamiento medioambiental típicamente provoca
que la pupila se contraiga. Una complicación surge porque la
localización central de la pupila dilatada se desplaza respecto a
la localización central de la pupila contraída. De esta manera, un
tratamiento de láser calculado centrado en la pupila contraída
(tratamiento), basándose en la medida de diagnóstico alineada al
centro de la pupila dilatada es probable que se aplique en una
localización incorrecta sobre la córnea.
Otra complicación surge del hecho de que la
posición del ojo de un paciente en una posición sentada gire
alrededor de un eje cuando el paciente está en posición (supina) de
tratamiento. Esto es problemático porque el tratamiento de ablación
personalizado para aberraciones de orden superior no es
necesariamente simétrico alrededor de un eje sobre la superficie
corneana. Además, la cabeza del paciente puede haber girado entre
dos medidas de imagen de diagnóstico del ojo separadas en el
tiempo, dando como resultado una desalineación potencial de un
tratamiento láser. Como tal, tanto la traslación como la rotación
del ojo debe considerarse entre la evaluación del diagnostico del
ojo y la etapa de tratamiento.
Una técnica desarrollada para abordar estos
asuntos se denomina reconocimiento de patrón de iris. La rotación
del ojo, por ejemplo, en ocasiones puede medirse identificando
patrones de iris usando marcadores (artificiales) o marcas
(naturales). Como el iris de cada persona es único al igual que sus
huellas dactilares, se propone que diversas marcas del iris puedan
usarse para identificar la orientación cambiante del ojo. El lector
puede dirigirse a las direcciones web: http://www.iriscan.com y
http://schorlab.berkeley.edu para información adicional sobre la
identificación por patrón de iris y el movimiento del ojo. A pesar
de que las marcas del iris permanecen constantes durante la vida
del individuo, se ha descubierto que a menudo el cambio en el tamaño
de la pupila entre la evaluación de diagnóstico (dilatada) y la
fase de tratamiento (contraída) es suficiente para deformar u
ocultar de otra manera la marca, haciéndola indetectable por el
programa de reconocimiento de iris convencional entre la evaluación
de diagnóstico y el tratamiento. Como es muy deseable poder alinear
el tratamiento fotoablativo de la córnea u otros sitios del ojo con
la medida de diagnóstico de referencia en la que se basa, hay una
necesidad reconocida de métodos y aparatos para adquirir y mantener
una alineación precisa. Se propone una solución en la solicitud de
patente en trámite junto con la presente del solicitante
PCT/EP00/10373. Esta solicitud analiza asociar un marcador aplicado
artificialmente con la etapa de diagnóstico y etapa terapéutica de
imágenes del iris para alinear estas imágenes en el tratamiento. Las
marcas térmicas y basadas en colorantes, por ejemplo, se sugieren
como marcadores artificiales. Se entiende, sin embargo, que la
incomodidad del paciente, eficacia y precisión son algunas
desventajas de los medios de reconocimiento y alineación del iris
actuales.
Por consiguiente, existe la necesidad de
aparatos, sistemas y métodos para tener en cuenta de forma precisa
para el movimiento del ojo que ocurre entre la evaluación de
diagnóstico y las etapas de tratamiento de la cirugía del ojo por
láser. La invención, aunque no se limita a ello, se analizará en
relación a la corrección de la visión con láser tal como LASIK, por
ejemplo.
La invención se refiere a aparatos y métodos
para alinear imágenes de diagnóstico y tratamiento del ojo de un
paciente en ausencia de parámetros consistentes del ojo en la etapa
de evaluación de diagnóstico y en la etapa de tratamiento, para
obtener resultados mejorados a partir de la cirugía de corrección de
la visión por láser.
En una realización de la invención, se describe
una mejora para alinear una imagen del iris de diagnóstico del ojo
de un paciente con una imagen del iris de tratamiento del ojo del
paciente mediante reconocimiento de patrón de iris. Se describe un
método que no forma parte de la invención, en el que la imagen de
iris de diagnóstico del ojo de un paciente que tiene una pupila
dilatada se intenta alinear con una imagen de iris de tratamiento
del ojo que tiene una pupila contraída, en el que se intenta
identificar una marca de reconocimiento del iris en una imagen de
iris de diagnóstico de pupila dilatada con la marca de iris
correspondiente en la imagen de iris de tratamiento de pupila
contraída, aunque debido a la deformación de la marca de iris
asociada al cambio de tamaño de la pupila, aquellas marcas
correspondientes no pueden identificarse para usar como marcas de
alineación que ocurren de forma natural en el iris para alinear de
forma precisa un tratamiento de láser calculado que procede de la
media de diagnostico asociada con la pupila dilatada. El método
implica obtener una pluralidad secuencial de imágenes del iris de
diagnóstico que incluye una pupila dilatada, una pupila contraída y
seleccionar tamaños de pupila intermedios capturando imágenes de
diagnóstico del iris cuando éste se ilumina con cantidades
controladas de iluminación visible. Cada una de las imágenes del
iris de diagnóstico secuencial contendrá al menos una señal de la
marca de reconocimiento del iris de manera que desde una pupila
dilatada hasta una pupila contraída en etapas secuenciales, la marca
puede trazarse desde le imagen de la pupila dilatada hasta la imagen
de la pupila contraída. Una medida de diagnóstico del ojo del
paciente, que preferiblemente incluye una medida de aberración del
frente de ondas directa o una medida de diagnóstico desde la que
pueden derivarse los datos de aberración del frente de ondas, se
obtiene también con el ojo que tiene un estado de pupila dilatado o
adaptado a la oscuridad. Se obtiene también una imagen del iris del
ojo del paciente inmediatamente antes del tratamiento o una imagen
en tiempo real y debido a las condiciones medioambientales en la
etapa de tratamiento, la imagen del iris de tratamiento incluye una
pupila contraída. Trazando la marca de reconocimiento del iris a
través de la serie de imágenes de iris de diagnóstico desde el
estado de pupila dilatada tras lo cual la medida de diagnóstico y el
tratamiento láser se basa en un estado de pupila contraída, la
imagen de iris de tratamiento puede alinearse con la imagen de
diagnóstico de pupila contraída resultante ajustando y/o
correlacionando la marca de reconocimiento del iris entre las dos
imágenes de pupila contraída. El trazado y la correlación de las
imágenes de iris de diagnóstico pueden conseguirse mediante
procesamiento electrónico y programa en una fase de tratamiento, y
una imagen de diagnóstico alineada resultante puede exportarse al
sistema de tratamiento por láser donde el hardware y software de
procesado apropiado pueden alinear la imagen de iris de tratamiento
con la imagen de iris de diagnóstico y ajustar el patrón de
tratamiento láser en consecuencia. Como alternativa, toda la
pluralidad de imágenes de iris de diagnóstico pueden exportarse al
sistema de tratamiento láser donde el hardware y software de
procesado apropiado pueden alinear la imagen de iris de tratamiento
con la imagen de iris de diagnóstico del tamaño de pupila
correspondiente mediante la identificación de la marca del iris. Los
especialistas en la técnica entenderán que la exportación de los
datos de imagen del iris de diagnóstico al sistema de tratamiento
láser puede conseguirse de diversas maneras incluyendo, aunque sin
limitación, telecomunicaciones terrestres o inalámbricas, medios de
almacenamiento de ordenador, tales como discos o CDs, mediante
Internet u otras redes, y demás. Un traslado de pupila se usa
también para ajustar finalmente un tratamiento láser al ojo. Esto
implica determinar una marca de referencia independiente de la
iluminación sobre el ojo, preferiblemente en el borde de limbo,
calcular una posición central de la pupila con respecto a la marca
de referencia donde este cálculo se realiza con respecto a la
imagen de iris de diagnostico de pupila dilatada haciendo otro
cálculo de de la posición centrada de la pupila con respecto a la
misma marca de referencia respecto a la imagen de iris de
diagnóstico de pupila contraída determinando un valor de
desplazamiento de vector para la localización central de la pupila
contraída y la localización central de la pupila dilatada, y a
partir de esto ajustar el tratamiento láser a realizar sobre el ojo
de pupila contraída con respecto al vector de desplazamiento del
centro de la pupila dilatada.
La invención se refiere un sistema para
diagnostico y tratamiento del ojo con láser terapéutico donde se
pretende alinear una imagen de iris de diagnóstico y una imagen de
iris de tratamiento mediante técnicas de reconocimiento de patrón
de iris para efectuar un tratamiento con láser más preciso,
caracterizado porque el sistema incluye un componente controlable de
iluminación visible mediante el cual una cantidad controlada de
iluminación visible puede dirigirse tanto al ojo del paciente que
se está examinando como al otro ojo del paciente (que no se está
examinando) con el efecto de cambiar de una manera controlada el
tamaño de la pupila del ojo a examinar. Se usa un dispositivo de
captura de imágenes de diagnóstico para obtener una pluralidad
secuencial de imágenes de iris de diagnóstico, cada una de las
cuales tiene un diámetro de pupila diferente que varía entre un
tamaño de pupila dilatada y un tamaño de pupila contraída
correspondiente al nivel de iluminación visible controlada. Aunque,
como se ha indicado, una marca de reconocimiento de iris presente
tanto en la imagen de iris de diagnóstico de pupila dilatada como
en la imagen de iris de diagnóstico de pupila contraída no puede
trazarse típicamente entre estas dos imágenes extremas, al menos una
señal de la marca de reconocimiento de iris puede trazarse a través
de la pluralidad secuencial de imágenes de iris de diagnóstico de
manera que la imagen de iris de diagnóstico de pupila dilatada pueda
correlacionarse finalmente con la imagen de iris de diagnostico de
pupila contraída. El sistema mejorado incluye adicionalmente un
dispositivo de diagnóstico para obtener una medida de diagnóstico
apropiada del ojo del paciente en la que este dispositivo se asocia
de forma cooperativa con el dispositivo de control de iluminación y
el dispositivo de captura de imagen de diagnóstico. Se incluye
adicionalmente un medio para exportar al menos una de las imágenes
del iris de diagnóstico a la parte de tratamiento con láser del
sistema y un medio para alinear la imagen de iris de diagnostico de
pupila finalmente contraída con la imagen de tratamiento de pupila
contraída de manera que pueda aplicase al ojo un tratamiento con
láser situado con más precisión. En un aspecto de esta realización,
el medio para alinear la pluralidad de imágenes de iris de
diagnóstico y alinear una imagen de diagnóstico final con la imagen
de iris de tratamiento incluye un hardware y software de procesado
asociado con la parte del tratamiento del sistema. En un aspecto
alternativo, el medio de alineación incluye procesar el hardware y
software asociado con la parte de diagnóstico del sistema para
acortar, clasificar y correlacionar las imágenes de iris de
diagnóstico y el hardware y software de procesado asociado con la
parte del tratamiento del sistema para alinear la imagen del iris de
diagnóstico, y si se desea, para ajustar el propio tratamiento
láser. En un aspecto preferido de la realización, el dispositivo de
control de iluminación incluye una diana de fijación de iluminación
variable que es un componente integrado del dispositivo de medida de
diagnóstico. El medio de exportación de datos de imagen puede ser
cualquier método bien reconocido y aparato para transmitir datos de
un sitio a otro como se describe en relación con la primera
realización descrita. En un aspecto preferido, la mejora se
caracteriza adicionalmente por un medio para obtener una medida de
desplazamiento de vector entre el centro de la pupila dilatada
asociado con la imagen de iris de diagnóstico de pupila dilatada y
en centro de pupila de la imagen de iris de diagnóstico de pupila
contraída. El medio incluye más preferiblemente una marca del limbo
de referencia para obtener el vector de desplazamiento.
En otra realización, un dispositivo de
diagnóstico ocular mejorado que proporciona información de medida
indicativa de o directamente de la aberración del frente de onda
del ojo, y una imagen del iris del ojo del paciente asociado con la
medida de diagnóstico, en el que dicho instrumento incluye
típicamente componentes de medida de diagnóstico, un componente de
captura de imagen del iris y una fuente de fijación de iluminación
visible, se caracteriza por que la fuente de fijación que tiene un
nivel de iluminación visible controlable que efectuará un cambio
controlable en el tamaño de la pupila del ojo a examinar. Un
instrumento de diagnóstico mejorado preferido es un aberrómetro que
incorpora la fuente de fijación de iluminación controlable. Como
alternativa, un topógrafo corneano puede adaptarse para incluir una
fuente de fijación de iluminación visible controlable o un
pupilómetro puede adaptarse para incorporar los componentes
apropiados para proporcionar datos de aberración de frente de ondas
del ojo del paciente.
Estos y otros objetos de la presente invención
resultarán más fácilmente evidentes a partir de la siguiente
descripción detallada. Sin embargo, debe entenderse que la
descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican
las realizaciones preferidas de la invención, se dan únicamente a
modo de ilustración ya que diversos cambios y modificaciones dentro
del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones
resultarán evidentes para los especialistas en la técnica.
La Figura 1 es una ilustración de dos imágenes
del iris que tienen una pupila contraída y una pupila dilatada,
respectivamente, que muestran el cambio en la forma, posición y
tamaño de las marcas de origen natural en los dos diámetros de
pupila extremos.
La Figura 2 muestra esquemáticamente tres
imágenes de iris secuenciales que tienen diámetros de pupila
variables y las marcas de iris respectivas.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente el
desplazamiento del centro de la pupila con respecto a una referencia
limbal como función de los diferentes tamaños de pupila.
La Figura 4 es una ilustración esquemática de un
dispositivo de acuerdo con una parte de la invención.
La Figura 5 es una ilustración esquemática de un
sistema de acuerdo con una realización de la invención.
La invención se refiere a métodos y sistemas que
proporcionan alineación entre imágenes de diagnóstico del ojo e
imágenes de tratamiento del ojo que dan como resultado una mayor
precisión del tratamiento con láser y por tanto una mayor
satisfacción del paciente.
\newpage
Una realización de la invención se describe a
continuación de acuerdo con las Figuras 1 y 2. Se conocen sistemas
y dispositivos que usan un patrón de reconocimiento de iris para
identificar estructuras del ojo y para alinear imágenes de
diagnóstico y terapéuticas para la cirugía del ojo. Por ejemplo, el
documento PCT/EP00/10373 analiza sistemas y métodos para la
alineación y tratamiento fotorefractivo de un ojo en el que una
imagen de iris de diagnóstico identificada con marcadores
artificiales se obtiene mediante un sistema de cámara junto con una
medida de diagnóstico refractiva. Un sistema de ordenador
relacionado con el sistema de tratamiento láser usa después esta
información de imagen del iris para desarrollar y alinear el
tratamiento fotorefractivo.
La Figura 1 muestra esquemáticamente dos
imágenes de iris secuenciales, 10', 10. La imagen 10 muestra un
área de iris 12, una pupila contraída 14 y marcas de iris típicas
16. Con el fin de describir la invención, la expresión "pupila
contraída" se refiere a un tamaño de pupila sustancialmente
pequeño causado por condiciones de luz brillante, por ejemplo,
trazador ocular y fuentes de fijación de luz junto con otras
condiciones medioambientales presentes durante la fase de
tratamiento de la cirugía del ojo por láser que provoca que la
pupila se contraiga. La expresión "pupila contraída", por lo
tanto, no pretende describir simplemente el tamaño de pupila más
pequeña posible que puede inducirse en el ojo de un paciente sino
describir el tamaño de pupila de trabajo más pequeño de acuerdo con
la presente invención. La imagen de iris 10', muestra el mismo iris
12', sin embargo la pupila 14' está dilatada y las marcas de iris
16' se muestran algo ocultas debido a la dilatación de la pupila con
respecto a la imagen del iris 10. La pupila dilatada 14', para el
fin de la descripción de la invención, se debe a condiciones bajas
de luz típicamente asociadas con medidas de diagnóstico del ojo, por
ejemplo, cuando un dispositivo de medida de frente de ondas tal
como un dispositivo de frente de ondas Zywave^{TM} (Bausch &
Lomb/Technolas, Munich, Alemania) o un topógrafo corneal Orbscan II®
(Orbtek, Salt Lake City, Utah) se usa para obtener información de
aberración de frente de ondas. De esta manera, la expresión
"pupila dilatada" no pretende referirse simplemente a una
pupila dilatada máximamente que se induzca química o
artificialmente, sino a una pupila adaptada a la oscuridad que es
el tamaño de trabajo de pupila mayor asociado con esta invención.
Las imágenes de iris 10, 10' en la Figura 1 pretenden ilustrar los
cambios en la forma, posición y tamaño de las marcas 16, 16' de
origen natural cuando cambia la pupila cambia de tamaño
drásticamente (por ejemplo, de dilatada a contraída). En estas
circunstancias, la tecnología de reconocimiento de patrón de iris
actual ha fallado un poco para poder ajustarse a la marca 16 en el
estado de pupila contraída con la marca 16' en el estado de pupila
dilatada. Por lo tanto, los marcadores artificiales en el ojo se han
usado como puntos de trazado.
La Figura 2 muestra la fase de diagnóstico de la
cirugía de visión con láser en la que se mide la aberración del
frente de onda de un paciente. Las medidas de frente de onda se
centran típicamente sobre el eje visual del paciente o alrededor
del centro de la pupila dilatada del paciente. Es ventajoso medir la
aberración del frente de ondas sobre la pupila dilatada ya que
ciertas aberraciones de orden superior manifiestan sus efectos
comprometedores de la visión cuando la pupila está adaptada a la
oscuridad (por ejemplo, visión nocturna). La imagen de iris 10'
muestra esquemáticamente la imagen del iris del paciente durante la
medida de diagnóstico que tiene una pupila dilatada 14' y marcas
del iris 16'. Controlando la iluminación visible de cada ojo del
paciente sometido a examen o el otro ojo del paciente (no sometido a
examen), preferiblemente mediante una diana de fijación de
iluminación variable en el dispositivo de evaluación de diagnóstico,
puede controlarse el diámetro de la pupila del ojo examinado. Con
referencia a la Figura 2, se obtiene una imagen de iris de
diagnóstico 10' mediante un dispositivo de captura de imagen del
iris de diagnóstico con la imagen 10' que corresponde al diámetro
de pupila durante la evaluación de diagnóstico. El nivel de
iluminación visible aumenta, provocando una disminución
correspondiente del diámetro de pupila ilustrado por 14'' en una
imagen de iris 10''. Las marcas de iris 16'' también son visibles
habiendo experimentado un menor cambio que el mostrado en las
imágenes 10', 10 de la Figura 1. A medida que el nivel de
iluminación aumenta adicionalmente, se obtiene otra imagen de iris
de diagnóstico 10 que muestra una pupila contraída 14 y marcas de
iris 16 que, de nuevo, han experimentado un pequeño cambio
detectable respecto a las marcas 16'' en la imagen de iris 10''. En
este caso, el diámetro de pupila 14 mostrado en la imagen de iris
de diagnóstico 10 corresponderá sustancialmente al diámetro de
pupila de una imagen de iris de tratamiento obtenida mediante un
dispositivo de captura de imagen de iris de tratamiento durante la
fase de tratamiento de la cirugía de corrección de la visión con
láser. El hardware y software de procesado de imagen de iris de
diagnóstico puede trazar ahora los cambios en el ajuste secuencial
de imágenes de iris 10', 10'', 10 trazando las señales de las marcas
para que la imagen de iris 10' asociada con la pupila de
diagnóstico dilatada 14' pueda alinearse con la imagen del iris 10
asociada con la pupila de diagnóstico contraída 14. El hardware y
software de procesado de imagen de iris conectado a una parte del
tratamiento del sistema láser se usa ahora para alinear una imagen
de iris de tratamiento, representada sustancialmente por la imagen
del iris 10 en la Figura 2, con la imagen de iris de diagnóstico
exportada 10, permitiendo que el patrón de tratamiento de ablación
con láser dirigido a la pupila de tratamiento contraída se alinee
con precisión respecto a la imagen de iris de diagnostico asociada
con la pupila de diagnóstico dilatada. Una ventaja de esta
realización es la que las imágenes de iris de diagnóstico se
clasifican y alinean mediante los resultados del procesado de la
etapa de diagnóstico en la transferencia de datos limitada de una
sola imagen desde la fase de diagnóstico a la fase de
tratamiento.
Como se sabe que la orientación rotacional de un
ojo cambia cuando un paciente se mueve desde una posición sentado a
una posición supina, el método de alineación de acuerdo con la
invención proporciona la información apropiada para la rotación del
patrón de tratamiento de ablación con láser al correspondiente ciclo
rotacional del ojo. Una medida de diagnóstico del ojo del paciente
en el estado de pupila dilatada se obtiene además de las imágenes
del iris de diagnóstico con la pupila de dilatada a contraída. Como
tal, el aparato de adquisición de imágenes y el dispositivo de
medidas de diagnóstico pueden ser dispositivos diferentes o estas
funciones pueden integrase en un solo dispositivo. Finalmente, el
sistema de tratamiento con láser usará una media de diagnóstico
para calcular el perfil de ablación apropiado para la corrección de
la visión. Por lo tanto, es preferible que la medida de diagnóstico
dilatada esté asociada de manera simultánea con la imagen de iris
de diagnóstico de pupila dilatada. La propia medida de diagnóstico
incluirá ventajosamente la información que incorpora una aberración
del frente de onda del paciente que puede obtenerse directamente
mediante una diversidad de detectores del frente de onda. Uno de
dichos dispositivos es el analizador de frente de ondas Zywave
(Bausch & Lomb/Technolas) que incorpora un detector de frente de
ondas Hartmann-Shack. Otro tipo de dispositivos
tales como topógrafos de elevación con capacidades de trazado de
rayo tales como, por ejemplo, el dispositivo de topografía corneana
Orbscan II® (Bausch & Lomb/Orbtek, Salt Lake City, Utha) pueden
proporcionar datos de medida a partir de los cuales puede derivarse
la información de frente de ondas. La medida de diagnóstico incluye
también preferiblemente una medida del astigmatismo.
En un aspecto de esta realización, toda la
pluralidad de imágenes de iris de diagnóstico puede exportarse al
procesador de la etapa de tratamiento donde las imágenes de iris de
diagnóstico pueden clasificarse y alinearse apropiadamente para
correlacionarlas con la imagen de iris de tratamiento. Este aspecto
permitiría trazar y alinear la imagen de iris de tratamiento en
tiempo real con una imagen de iris de diagnóstico correspondiente
durante el transcurso de la cirugía. Debido al volumen de
información que se transporta entre el procesador de imagen de
diagnóstico y el procesador de imagen de tratamiento puede
requerirse considerablemente más potencia que para un aspecto
alternativo en el que la clasificación y alineación de la pupila
dilatada y las imágenes de iris de pupila contraída se realiza
mediante un procesador de imagen de diagnóstico que después exporta
la imagen de pupila contraída alineada al procesador de imagen de
tratamiento para correlación y alineación con la imagen de iris de
tratamiento. En este aspecto, el requerimiento de energía
informática se reduce al coste de una comparación estática de
imagen con la imagen de iris de tratamiento. Diversos factores
determinaran finalmente qué aspecto prefiere el médico
practicante.
Mientras que el método de alineación anterior
proporciona un método de reconocimiento de patrón del iris mejorado
para el ajuste rotacional de un patrón de tratamiento láser se
entenderá que es ventajoso el ajuste translacional del patrón de
tratamiento láser debido al cambio translacional que ocurre en las
localizaciones del centro de la pupila entre una pupila dilatada y
una pupila contraída. Con referencia a la Figura 3, se obtiene una
imagen de diagnóstico 30' del ojo de un paciente que tiene una
pupila dilatada 34'. Se determina una localización central 36' de
la pupila dilatada 34' con respecto a una marca del ojo de
iluminación independiente, preferiblemente un borde del limbo 32
del ojo del paciente. Las personas especialistas en la técnica
conocen bien los algoritmos y medios matemáticos para calcular la
localización central de una pupila con respecto a un punto de
referencia radial y no requieren explicación para realizar la
invención. Una cantidad seleccionada de iluminación visible se
dirige al ojo para contraer la pupila como se muestra en la imagen
de ojo 30 mediante la pupila 34. La localización central 36 de la
pupila contraída 34 se determina con respecto a la marca 32 del ojo
que es la misma que la marca 32 del ojo en la imagen 30'. El borde
de limbo proporciona un punto de referencia ventajoso porque el
limbo no se ve sustancialmente afectado por los cambios en el tamaño
de la pupila. El vector de desplazamiento del centro de la pupila
dilatada 36' y el centro de la pupila contraída 36 se determina por
técnicas bien conocidas por los especialistas en la técnica. Este
vector de desplazamiento se usa después para ajustar la posición de
un perfil de tratamiento de ablación con láser calculado para
aplicar al ojo que tiene una pupila contraída en base a la
información del frente de ondas de diagnóstico obtenida a partir de
la imagen de diagnóstico del ojo que tiene una pupila dilatada. Es
ventajoso obtener las imágenes de diagnóstico del ojo del paciente
y la medida de desplazamiento de la localización central de la
pupila en luz infrarroja para que el tamaño de la pupila no cambie
durante la toma de datos. Una vez que se determina el vector de
desplazamiento de los centros de la pupila, esta información puede
grabarse en un archivo de tratamiento de un controlador de un láser
de tratamiento para usar en un momento apropiado.
Con referencia a la Figura 4, se describe un
dispositivo de diagnóstico 40 mejorado. En una realización preferida
el dispositivo es un aberrómetro como el descrito por Williams id,
para obtener una medida de aberración del frente de ondas del ojo
del paciente 42. Se muestran también un iris 41 y una pupila 43 del
ojo 42. El aberrómetro 40 contiene típicamente una cámara IR 44
para obtener imágenes de diagnóstico como las mostradas
esquemáticamente en las Figuras 1 y 2, un detector de frente de
ondas y elementos ópticos y electrónicos asociados representados
esquemáticamente por el número 46 en la Figura 4, y una diana de
fijación de nivel de iluminación fija 48 usada para propósitos de
alineación como bien entienden los especialistas en a técnica. De
acuerdo con la invención, la mejora comprende sustituir la diana de
fijación de iluminación fija 48 con una diana de fijación de
iluminación visible controlable variablemente de manera que el
diámetro de la pupila 43 del ojo del paciente pueda cambiarse para
obtener las imágenes de iris de diagnóstico como se ha descrito
anteriormente en este documento. En un aspecto alternativo de esta
realización ilustrada por los insertos de líneas de puntos 49 en la
Figura 4, la fuente de iluminación visible controlable puede estar
asociada externamente con el dispositivo 40 representado mediante
las fuentes de iluminación visible controlable 49.
Como alternativa, (no mostrada) el dispositivo
40 puede ser un topógrafo corneano tal como un dispositivo Orbscan
II adaptado con una fuente de iluminación visible controlable como
se ha descrito en este documento. Igualmente, el dispositivo 40
podría ser un pupilómetro que incluye típicamente una fuente de
iluminación visible controlable para el control del diámetro de la
pupila con la mejora de acuerdo con esta invención siendo un
componente detector de frente de ondas u otro componente conocido de
hardware o programa informático que proporcionaría información de
aberración del frente de ondas sobre el ojo sometido a examen.
Se describe una realización del sistema de
acuerdo con la invención con respecto a la Figura 50. El sistema 50
es un sistema de diagnóstico y terapéutico para la cirugía ocular
con láser que incluye una parte de diagnóstico 52 y una parte de
tratamiento con láser 54. La parte de diagnóstico 52 incluye un
instrumento de diagnostico 40 como se describe con respecto a la
Figura 4 y un procesador de diagnóstico 56 programado para
clasificar, correlacionar y alinear las imágenes de iris de
diagnóstico como se representa en 58. Una imagen de iris de
diagnóstico de pupila contraída alineada finalmente (como se ha
descrito anteriormente en este documento) se exporta desde la parte
de diagnostico 52 como se ilustra con referencia 59 a través de
cualquier diversidad de medios de transferencia de datos de imagen
bien conocidos incluyendo comunicaciones terrestres e inalámbricas,
medios de almacenamiento informáticos tales como discos o CDs, a
través de Internet u otras redes, etc., hasta la parte de
tratamiento con láser 54. La parte de tratamiento con láser 54
incluye un dispositivo de captura de imagen de iris de tratamiento
64 para obtener la imagen de iris de tratamiento que tiene una
pupila contraída del ojo 42', un láser de tratamiento 62 y otros
componentes tales como un trazador ocular (no mostrado). En un
aspecto alternativo de esta invención, toda la pluralidad de
imágenes de iris de diagnóstico como se representa en 58 se exporta
a la parte de tratamiento 54 donde el hardware y software de
procesado representados por el procesador 66 clasifican y
correlacionan las imágenes de iris de diagnóstico y proporcionan la
alineación apropiada entre la imagen de tratamiento de pupila
contraída y la imagen de iris de diagnóstico de pupila contraída
correspondiente. El procesador 66 puede controlar también el patrón
de ablación con láser calculado como respuesta la alineación de
reconocimiento del patrón de iris.
En algunos casos, puede ser preferible tener un
procesador 66 en la parte de diagnóstico 52 y un procesador 66 en
la parte de tratamiento 54, sin embargo la naturaleza y localización
del hardware y software de procesado se determinará por preferencia
del cirujano y los componentes del hardware y software de
reconocimiento del iris disponible.
En un aspecto preferido de las realizaciones del
sistema descritas en este documento, el procesador 56 asociado con
el instrumento de diagnóstico 40 se adapta para calcular un vector
de desplazamiento del centro de la pupila entre la imagen de
diagnóstico de pupila dilatada y la imagen de diagnóstico de pupila
contraída. Esta información se exporta igualmente a la parte de
tratamiento láser del sistema 54 usada para el ajuste translacional
del patrón de tratamiento láser en el tratamiento del ojo que tiene
una pupila contraída.
Las realizaciones anteriores de la invención
pueden ilustrarse mediante los siguientes ejemplos: un paciente se
sienta y alinea con respecto a un dispositivo de diagnóstico (por
ejemplo, un aberrómetro) que puede proporcionar una medida de
frente de ondas de diagnóstico del ojo del paciente y que puede
adquirir y procesar imágenes de iris de diagnóstico. El ojo del
paciente se alinea con respecto al aberrómetro usando una diana de
fijación de iluminación visible de bajo nivel de manera que el
diámetro de la pupila adaptado a la oscuridad del paciente puede
estar en el intervalo de 6 a 7 mm. En este punto se obtienen tanto
la medida del frente de diagnóstico como la imagen de iris de
diagnóstico de pupila dilatada. El brillo de la diana de fijación
sigue aumentando hasta que el diámetro de la pupila del paciente
disminuye hasta aproximadamente 5 mm. Se obtiene y se almacena otra
imagen de iris de diagnóstico. El nivel de iluminación de la diana
de fijación aumenta secuencialmente de manera que puedan obtenerse
imágenes de iris de diagnóstico a diversos tamaños de pupila hasta
obtener una imagen de iris de de diagnóstico de pupila contraída
(por ejemplo, aproximadamente 2 mm). Un desplazamiento del centro
de pupila se calcula también en forma de un vector de desplazamiento
para la imagen de iris de diagnóstico de pupila dilatada y la
imagen de iris de diagnóstico de pupila contraída a través de la
detección del borde de limbo. El hardware y software de procesado
asociado con el sistema de diagnóstico y/o sistema de tratamiento
traza una marca de reconocimiento del iris a través de las
diferentes imágenes de iris de diagnóstico de tamaño de pupila para
alinear finalmente la imagen de diagnóstico de pupila dilatada con
la imagen del iris de diagnóstico de pupila contraída. Se genera un
perfil de ablación basado en la medida de diagnóstico asociada con
la pupila dilatada. La alineación rotacional y los datos del vector
de desplazamiento se hacen disponibles también al sistema láser de
tratamiento. En algún momento posterior, el paciente se posiciona
(supino) bajo el sistema de tratamiento y se obtiene una imagen en
tiempo real exacta de la pupila contraída/iris. Esta imagen de iris
de tratamiento se alinea después con la imagen de iris de
diagnóstico sustancialmente correspondiente que tiene generalmente
el mismo tamaño de pupila mediante la marca de reconocimiento de
iris identificada de manera que el tratamiento de ablación
calculado pueda girarse, trasladarse y ajustarse de otra manera
para proporcionar un tratamiento más preciso. En el caso de que el
programa de reconocimiento de patrón de iris no pueda detectar una
marca de iris que pueda trazarse con un alto nivel de confianza, el
desplazamiento del centro de la pupila basado en el limbo puede
usarse como un mínimo para eliminar el descentrado a pesar de la
rotación no corregida.
Aunque se han descrito en detalle anteriormente
en este documento realizaciones preferidas de la presente
invención, debe entenderse claramente que muchas variaciones y/o
modificaciones de los conceptos inventivos básicos indicados en
este documento que pueden presentarse a especialistas en la técnica,
estarán dentro del alcance de la presente invención como se define
en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Un sistema de diagnóstico y terapéutico (50)
para cirugía del ojo por láser que comprende un dispositivo de
medida de diagnóstico del ojo (40) para obtener una imagen de
diagnóstico (58) del ojo de un paciente, en el que dicha imagen de
diagnóstico del ojo del paciente se alinea con una imagen de
tratamiento del ojo del paciente que se obtiene mediante un
dispositivo que está asociado con un sistema láser de tratamiento
mediante una técnica de reconocimiento de patrón del iris
caracterizado por:
un dispositivo de control de iluminación (48,
49) para controlar un nivel de iluminación visible en uno de los
ojos del paciente a examinar y el otro ojo del paciente (no
examinado) en el que el nivel de iluminación visible controla el
diámetro de la pupila del ojo examinado;
un medio (64) para obtener una pluralidad
secuencial de imágenes de iris de diagnóstico (58) cada una de las
cuales tiene un diámetro de pupila diferente que varía entre un
tamaño de pupila dilatado y un tamaño de pupila contraído
correspondiente al nivel de iluminación visual controlada y cada
imagen de iris de diagnóstico secuencial incluye al menos una parte
de una marca de reconocimiento de iris (16) cuya totalidad no es
identificable entre la imagen de pupila de diagnóstico contraída y
la imagen de diagnóstico de la imagen dilatada;
un medio (59) para exportar al menos una de las
imágenes de iris de diagnóstico al sistema de tratamiento con
láser; y
un medio (66) para alinear la imagen de iris de
diagnóstico de pupila dilatada, asociado con una imagen de medida
de diagnóstico, con la imagen de iris de diagnóstico de pupila
contraída por trazado usando medios de trazado de dicha pluralidad
secuencial de imágenes de iris de diagnóstico; y
un medio para alinear la imagen de iris de
diagnóstico de pupila contraída alineada con la imagen de iris de
tratamiento que tiene una pupila contraída de un tamaño generalmente
correspondiente al tamaño de pupila contraída de la imagen de
diagnóstico.
2. El sistema de la reivindicación 1, en el que
el medio para alinear la imagen de iris de diagnóstico de pupila
dilatada con la imagen de iris de diagnóstico de pupila contraída
incluye un procesador de etapa de diagnóstico conectado
cooperativamente con un dispositivo de captura de imagen de
diagnóstico.
3. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, en el que el medio para exportar incluye al
menos uno de una conexión con cable, una conexión inalámbrica, un
medio de almacenamiento de archivos de ordenador.
4. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la medida de diagnóstico obtenida
por el dispositivo de medida de diagnóstico del ojo es adecuada
para obtener una información del frente de ondas sobre el ojo del
paciente.
5. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo de medida de
diagnóstico del ojo incluye un dispositivo de captura de
imagen.
6. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo de control de
iluminación está separado del dispositivo de medida de
diagnóstico.
7. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo de control de
iluminación comprende una diana de fijación de iluminación variable
y es un componente integrado de un dispositivo de medida de
diagnóstico.
8. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado adicionalmente por un
medio para obtener una medida de desplazamiento de un vector entre
el centro de pupila de una imagen de diagnóstico de pupila dilatada
y el centro de pupila de una imagen de diagnóstico de pupila
contraída.
9. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que la medida de desplazamiento de
vector es una medida de la posición de referencia del limbo al
centro de la pupila.
10. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho dispositivo de medida de
diagnóstico es un pupilómetro.
11. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho dispositivo de medida de
diagnóstico es un aberrómetro.
12. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho dispositivo de medida de
diagnóstico es un topógrafo corneano.
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