ES2339486T3 - Determinacion del posicionamiento optimo de dispositivos oftalmicos por el uso de tecnicas de procesamiento y autoenfoque de imagenes. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo oftálmico de corrección de la visión por láser, caracterizado porque comprende un sistema de posicionamiento (200), que incluye: un sistema de recogida de imágenes (202) que puede hacerse funcionar para recoger una serie de imágenes de un ojo, en el que se varía una distancia relativa entre el sistema de recogida de imágenes y el ojo; un sistema de procesamiento (204) acoplado funcionalmente al sistema de recogida de imágenes (202), en el que el sistema de procesamiento (200) puede hacerse funcionar para: realizar (304) una función de nitidez en cada una de las imágenes recogidas; comparar (306) los resultados de la función de nitidez; identificar (308) la imagen asociada con la función de más alta nitidez, optimizándose el enfoque de imagen dentro de la imagen que tiene la función de más alta nitidez; e identificar (310) la distancia relativa entre el sistema de recogida de imágenes y el ojo para la imagen asociada con la función de más alta nitidez; y en el que el sistema de posicionamiento (200) puede funcionar para hacer corresponder (312) una distancia real entre el dispositivo oftálmico y el ojo con la distancia relativa entre el sistema de recogida de imágenes (202) y el ojo para la imagen asociada con la función de más alta nitidez.
Description
Determinación del posicionamiento óptimo de
dispositivos oftálmicos por el uso de técnicas de procesamiento y
autoenfoque de imágenes.
La presente invención se refiere en general a
dispositivos oftálmicos y, más particularmente, a un sistema para
determinar el posicionamiento óptimo de dispositivos oftálmicos.
\vskip1.000000\baselineskip
El posicionamiento de un dispositivo oftálmico a
una distancia conocida de un ojo que se está examinando es
típicamente de gran importancia. En muchos dispositivos, una razón
para este posicionamiento preciso es tener características del ojo
en un enfoque claro - potencialmente para la interacción
subsiguiente con la imagen por un cirujano o un software. Otras
razones incluyen la necesidad de hacer que un rayo láser se enfoque
en el plano correcto con respecto al ojo (por ejemplo, en un
sistema de láser excímero) o tener el ojo posicionado óptimamente
para la medición subsiguiente del ojo (por ejemplo, una medición de
frente de onda).
Se utilizan una serie de técnicas para ayudar al
posicionamiento del ojo con respecto al dispositivo. Éstas incluyen
la ruptura de haces luminosos (usualmente IR) por el vértice córneal
y la proyección sobre la córnea de una serie de haces luminosos que
pueden analizarse subsiguientemente de forma automática o por un
cirujano para evaluar la precisión del posicionamiento del ojo. Si
se considera que el ojo no está en la posición óptima, entonces el
dispositivo y/o la cabeza/ojo pueden moverse para reposicionar el
ojo óptimamente o hasta dentro de tolerancias aceptables
definidas.
La aplicación de láseres y otros dispositivos
oftálmicos similares para diagnosticar condiciones del ojo ha
abierto nuevas posibilidades para tratar miopía, hipermetropía,
astigmatismo y otras condiciones del ojo. En particular, la
tecnología láser ha permitido el desarrollo de técnicas láser
modernas que son conocidas colectivamente como corrección de visión
por láser.
Las técnicas de corrección de visión por láser
reconfiguran la superficie o subsuperficie del ojo 10, tal como se
muestra en la figura 1. Estas técnicas pueden emplear un haz de luz
frío (tal como un haz láser excímero 12) para retirar cantidades
microscópicas de tejido. La retirada de este tejido cambia la forma
de la córnea 14 con el fin de permitir un enfoque más definido de
imágenes y una reducción de la dependencia de gafas y/o lentes de
contacto por parte del paciente. Las cirugías de corrección de
visión por láser incluyen, pero no se limitan a ellas,
queratomileusis in situ asistida por láser (LASIK),
queratomileusis epitelial por láser (LASEK),
epi-LASIK, queratoplastia lamelar automatizada
(ALK), intervenciones por fotoablación tales como queratectomía
fotorrefractiva (PRK) y otras intervenciones similares.
En estas intervenciones, la calidad de los
resultados de la corrección de visión por láser puede depender de
la capacidad del láser 12 para retirar tejido con precisión de la
superficie o de debajo de la superficie de la córnea 14. La
retirada precisa de tejido con el láser 12 puede depender a su vez,
por lo menos en parte, de la capacidad de alinear y posicionar con
precisión el láser y otros sistemas de formación de imágenes con
referencia al ojo que se somete a la intervención.
Una de las partes de la intervención que
consumen la mayoría del tiempo es el ajuste y el posicionamiento
del láser. Los procedimientos existentes pueden utilizar técnicas
manuales para alinear el láser antes de la corrección de la visión
por láser. Adicionalmente, las intervenciones de corrección de
visión por láser requieren frecuentemente la alineación del láser
entre las intervenciones individuales de un paciente o entre cada
uno de los ojos de un paciente. Asimismo, puede haber una necesidad
de determinar el posicionamiento del dispositivo durante la
intervención.
El documento US2005/105044 describe unos
sistemas de medición de frente de onda que pueden emplearse, por
ejemplo, en la detección de aberraciones de fase en una lente de
gafas y en un ojo. Diversas formas de realización incluyen disponer
un patrón de modulación en la trayectoria de un haz de retorno desde
la lente de gafas o el ojo y formar la imagen de un patrón de
difracción en un plano de autoformación de imagen con relación al
patrón de modulación con un detector.
La patente US nº 6.532.298 describe un aparato
de formación de imágenes manual y compacto que puede usarse para
capturar imágenes del iris de alta calidad para la identificación de
una persona. El formador de imágenes del iris manual es no invasivo
y sin contacto y comprende una cámara, un espejo frío, una lente y
un iluminador.
El documento GB 2 359 375 describe un sistema
óptico oftalmoscópico que tiene múltiples funciones para medir
diferentes propiedades de un ojo de un paciente. Las funciones son
controladas moviendo componentes ópticos y modificando el brillo de
las fuentes de luz.
El documento EP 1 422 923 describe un
procedimiento para determinar un área de importancia en una imagen
de archivo. De acuerdo con este procedimiento, se obtiene
información del ojo que incluye la información de la dirección de
la mirada del ojo capturada durante una secuencia de captura de
imagen para la imagen de archivo. Un área de importancia en la
imagen de archivo es determinada sobre la base de la información del
ojo.
En consecuencia, se proporciona un dispositivo
según la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se
proporcionan formas de realización ventajosas.
Este sistema de posicionamiento de un
dispositivo oftálmico incluye un sistema de recogida de imágenes, un
sistema de procesamiento y un sistema de posicionamiento. El
sistema de recogida de imágenes recoge una serie de imágenes de un
ojo, en el que varía una distancia relativa entre el sistema de
recogida de imágenes y el ojo. El sistema de procesamiento se
acopla al sistema de recogida de imágenes y puede hacerse funcionar
para realizar una función de nitidez sobre cada una de las imágenes
recogidas. Los resultados de las funciones de nitidez se comparan
con el fin de identificar la imagen asociada con la función de más
alta nitidez. Como se ha señalado previamente, se optimiza el
enfoque de la imagen dentro de la imagen que tenga la función de
más alta nitidez. Así, puede identificarse la distancia relativa
entre el sistema de recogida de imágenes y el ojo para la imagen
asociada con la función de más alta nitidez. El sistema de
posicionamiento puede maniobrarse para hacer que coincida una
distancia real entre un dispositivo oftálmico y el ojo con la
distancia relativa entre el sistema de recogida de imágenes y el
ojo a partir de la imagen asociada con la función de más alta
nitidez.
Para una comprensión más completa la presente
invención y las ventajas de la misma, se hace referencia a
continuación a la siguiente descripción tomada en conjunción con
los dibujos adjuntos, en los que números de referencia iguales
indican características iguales y en los que:
la figura 1 proporciona una vista general de una
intervención quirúrgica de corrección de visión por láser,
utilizándose un haz láser excímero para reconfigurar la córnea de un
paciente;
la figura 2 proporciona un sistema de
posicionamiento de un dispositivo oftálmico de acuerdo con una forma
de realización de la presente invención;
la figura 3 proporciona un diagrama de flujo
lógico de un procedimiento de posicionar un dispositivo oftálmico
con relación a un ojo de acuerdo con una realización de la presente
invención;
la figura 4 muestra una imagen típica de un ojo
capturada en un sensor de frente de onda;
las figuras 5A, 6A, 7A, 8A y 9A imitan el efecto
de desenfoque provocado por tener el ojo en la posición errónea;
las figuras 5B, 6B, 7B, 8B y 9B proporcionan la
Transformada Rápida de Fourier ("FFT") correspondiente;
la figura 10 representa métricas que se han
computado como la integral sobre la FFT de acuerdo con una forma de
realización de la presente invención;
las figuras 11A, 11B y 11C proporcionan tres
imágenes completas en escala de grises para ilustrar mejor
justamente lo pequeña que parece ser la diferencia entre las
imágenes óptimamente enfocadas y mínimamente borrosas;
la figura 12 ilustra la determinación del centro
de la pupila a partir de todos los puntos límite de la pupila de
acuerdo con una forma de realización de la presente invención; y
la figura 13 ilustra la pupila situada en el
centro del campo de visión de acuerdo con una forma de realización
de la presente invención.
En las figuras, se ilustran formas de
realización preferidas de la presente invención, utilizándose los
mismos números para referirse a partes iguales y correspondientes
de los diversos dibujos.
La figura 2 proporciona un sistema 200 de
posicionamiento de un dispositivo oftálmico. El sistema 200 de
posicionamiento del dispositivo oftálmico incluye un sistema de
recogida de imágenes 202, un sistema de procesamiento 204 y un
sistema de posicionamiento 206. El sistema de recogida de imágenes
202 puede ser una cámara o un dispositivo de vídeo maniobrable para
recoger una serie de imágenes del ojo. El sistema de recogida de
imágenes 202 puede hacerse funcionar para grabar la distancia
relativa entre el sistema de recogida de imágenes 202 y el ojo en
el que se recoge la imagen. El sistema de procesamiento 204, como se
discutirá con más detalle, recibe las imágenes recogidas y realiza
una función de nitidez sobre cada una de las imágenes recogidas.
El sistema de procesamiento 204 puede ser un
único dispositivo de procesamiento o una pluralidad de dispositivos
de procesamiento. Dicho dispositivo de procesamiento puede ser un
microprocesador, un microcontrolador, un procesador de señal
digital, un microordenador, una unidad de procesamiento central, una
agrupación de puertas programable en el campo, un dispositivo
lógico programable, una máquina de estado, una circuitería lógica,
una circuitería analógica, una circuitería digital y/o cualquier
dispositivo que manipule señales (analógicas y/o digitales) sobre
la base de instrucciones operativas almacenadas en memoria. La
memoria puede ser un único dispositivo de memoria o una pluralidad
de dispositivos de memoria. Dicho dispositivo de memoria puede ser
una memoria de sólo lectura, una memoria de acceso aleatorio, una
memoria volátil, una memoria no volátil, una memoria estática, una
memoria dinámica, una memoria flash, una memoria caché y/o cualquier
dispositivo que almacene información digital. Nótese que cuando el
controlador del sistema implementa una o más de sus funciones a
través de una máquina de estado, una circuitería analógica, una
circuitería digital y/o una circuitería lógica, la memoria que
almacena las correspondientes instrucciones operativas puede
embeberse dentro de, o ser externa a, la circuitería que comprende
la máquina de estado, la circuitería analógica, la circuitería
digital y/o la circuitería lógica. La memoria almacena y el
controlador del sistema ejecutan instrucciones operativas
correspondientes a por lo menos algunos de las etapas y/o funciones
ilustradas en las figuras 2, 4 y 5 asociadas a formas de
realización de la presente invención.
Después de realizar la función de nitidez, una
comparación de los resultados de la función de nitidez puede
identificar una imagen asociada con la función de más alta nitidez.
Como se explicará, haciendo referencia a la figura 4 y siguientes,
puede optimizarse el enfoque de imagen dentro de la imagen que tiene
la función de más alta nitidez. Después de identificar la imagen
asociada con la función de más alta nitidez, puede identificarse la
distancia relativa entre el ojo y el sistema de recogida de
imágenes. Esta distancia se utiliza para posicionar el dispositivo
con el fin de conseguir un enfoque optimizado para el dispositivo
oftálmico. El sistema de posicionamiento 200, automáticamente o a
través de una serie de invitaciones a un operador de un sistema
manualmente alineado, facilita el posicionamiento del dispositivo
oftálmico con relación al ojo. El posicionamiento relativo del
dispositivo oftálmico con respecto al ojo puede implicar un
reposicionamiento del dispositivo oftálmico o un reposicionamiento
del ojo del paciente.
La figura 3 proporciona un diagrama de flujo
lógico de una forma de realización del procedimiento de la presente
invención para posicionar un dispositivo oftálmico con relación a un
ojo. Esta forma de realización incluye obtener primero una serie de
imágenes de un ojo, en donde el dispositivo oftálmico y el ojo están
separados por una distancia diferente para cada imagen. Sin
embargo, la misma región del ojo deberá estar contenida dentro de
una región sustancialmente similar dentro de cada imagen. Esta serie
de imágenes se obtiene en la etapa 302. En la etapa 304, puede
determinarse para cada imagen una función de nitidez como se
describirá con respecto a las figuras 4 y siguientes. En la etapa
306, se compara la función de nitidez asociada a cada imagen para
determinar qué imagen tiene la función de más alta nitidez. La etapa
308 identifica la imagen con la función de más alta nitidez. Esta
imagen corresponde a la imagen que tiene el mejor enfoque para el
conjunto de las imágenes. Por último, las formas de realización de
la presente invención son capaces de determinar la distancia entre
el dispositivo oftálmico y el ojo que tenga el mejor enfoque. Otras
formas de realización puede incluir además el ajuste de la
distancia entre el dispositivo oftálmico y el ojo para hacer
coincidir la distancia asociada con la función de más alta nitidez
en la etapa 312.
Las formas de realización de la presente
invención descritas en la presente memoria pueden desplegarse en
sistemas existentes en los que ya existan sistemas de recogida de
imágenes y estos pueden hacerse funcionar para obtener imágenes de
la superficie del ojo. Dichos sistemas de recogida de imágenes
pueden incluir una videocámara o un registrador visualizador de
cuadros, pero no se limitan a éstos.
Una imagen bien enfocada del ojo tiene bordes
relativamente nítidos. Por ejemplo, los vasos sanguíneos de la
esclerótica o las características del iris se definen muy claramente
cuando la imagen está en un buen enfoque. Cuando la imagen está un
poco fuera de enfoque, la imagen se ablanda y los bordes de estas
características son menos claros. Cuando la imagen tiene bordes más
claramente definidos, entonces es más alta la cantidad de
información de altas frecuencias o nitidez en la imagen.
Existe una serie de funciones de nitidez que
describen numéricamente este efecto. Estas funciones incluyen, pero
no se limitan a ello, estimaciones de varianza y amplitud de niveles
de grises de la imagen, computación de la diferencia de intensidad
entre píxeles adyacentes, procedimientos basados en histogramas,
máscaras de detección de bordes estándar tales como máscaras
"laplacianas" y funciones basadas en transformadas de Fourier.
Cada técnica tiene ventajas y desventajas únicas. Por ejemplo, los
procedimientos basados en transformadas de Fourier producen una
gran cantidad de datos detallados y pueden desarrollarse y
sintonizarse con precisión funciones muy sofisticadas para abordar
óptimamente un problema definido. Sin embargo, las transformadas de
Fourier de imágenes grandes son intensivas desde el punto de vista
del cómputo y pueden incurrir en una cantidad relativamente grande
de tiempo para realizar este procesamiento. A la inversa, simples
funciones (F) de diferencia de intensidad de píxeles, tal como la
dada por la ecuación 1, tienen exigencias computacionales
relativamente mínimas, pero carecen de la flexibilidad de un
procedimiento basado en Fourier. Dependiendo de los detalles y
requisitos de ejecución específicos, pueden preferirse funciones
diferentes. Los detalles que impactan en la elección de la función
incluyen atributos de la imagen, la frecuencia con la que necesitan
realizarse los cálculos y requisitos de precisión.
Aunque una ejecución basada en Fourier es más
detallada, la presente invención puede emplear cualquier función de
nitidez conocida.
La computación de una transformada de Fourier
(típicamente por medio de una Transformada Rápida de Fourier (FFT))
del área o áreas de la imagen de interés determina la cantidad de
información presente en las frecuencias espaciales más altas. Al
ajustar la distancia del dispositivo al ojo de tal modo que se
maximice el contenido de alta frecuencia espaciales, puede
optimizarse el enfoque. Por tanto, puede optimizarse la distancia
entre el dispositivo oftálmico y el ojo.
En los casos en los que se automatice el
posicionamiento del instrumento, puede usarse esta información sobre
la distancia como la base para posicionar automáticamente el
dispositivo oftálmico de tal modo que el dispositivo oftálmico esté
localizado a una distancia óptima del ojo. Si no es posible un
posicionamiento automatizado, entonces esta información puede
usarse para proporcionar indicadores, por medio de una interfaz de
usuario o avisos audibles, para ayudar al posicionamiento del
dispositivo oftálmico.
Aunque un beneficio principal puede ser
posicionar óptimamente un dispositivo antes de una intervención
(quirúrgica o de otro tipo), las formas de realización de la
presente invención pueden utilizarse también durante la intervención
posterior para verificar el ajuste apropiado y detener la
intervención cuando se excedan los umbrales específico. Puede
utilizarse el mismo procedimiento básico para comprobar que el ojo
permanece a la distancia apropiada del dispositivo y para
reposicionar óptimamente el dispositivo oftálmico u otro similar
relacionado con el ojo durante la intervención.
Deberá observarse que los mecanismos de
autoenfoque típicos se utilizan normalmente para llevar a un objeto
a un buen enfoque ajustando parámetros o características del
dispositivo que emplea el mecanismo de autoenfoque. En estos
mecanismos típicos, no se ajusta la distancia al objeto de interés.
La presente invención difiere en que en la presente memoria es
verdadero lo contrario. La distancia al objeto de interés (en este
caso, el ojo) debe ajustarse para que sea la distancia óptima con
respecto al dispositivo.
Una consideración secundaria es controlar la
posición del ojo dentro del campo de visión del dispositivo.
Habitualmente, los dispositivos oftálmicos se ajustan en direcciones
izquierda-derecha y arriba-abajo
para alinear óptimamente un dispositivo oftálmico con respecto a un
ojo. Utilizando el procesamiento por software de una imagen del
ojo, un usuario puede determinar automáticamente la localización de
la pupila u otra característica similar dentro del ojo. Una vez que
se identifican estas características, se computa el movimiento
requerido para alinear óptimamente el dispositivo y el ojo. Este
movimiento puede realizarse automática o manualmente ajustando la
posición del propio dispositivo oftálmico o, si el paciente está en
una silla o una cama, ajustando la posición de la silla o de la
cama. Pueden utilizarse varias técnicas para situar el ojo dentro
del campo de visión, incluyendo, pero sin limitarse a ellas, la
detección de los límites del iris y la detección de la localización
de la pupila. Como ejemplo, se discute a continuación un
procedimiento para identificar la localización de la pupila. En el
ejemplo presentado a continuación, la imagen es explorada de tal
modo que se encuentre la región más oscura de la imagen para
determinar el centro aproximado de la pupila, y, a continuación, se
realiza un procesamiento más sofisticado del límite de la pupila
para refinar esta estimación.
La figura 4 muestra una imagen típica de un ojo
10 capturada en un sensor de frente de onda. Este ojo está bien
enfocado y las características de la esclerótica 402 y el iris 404
son claramente visibles. Las figuras 5A, 6A, 7A, 8A y 9A imitan el
efecto de desenfoque provocado por tener el ojo en la posición
errónea. Estas imágenes son borrosas hasta niveles variables, tal
como ocurrirá cuando la imagen esté desenfocada.
Se selecciona una región de interés de cada
imagen 502. Puede utilizarse un área o región sustancialmente
similar dentro de cada imagen. En este caso, un área rectangular 504
que no contenía párpados o pestañas fue extraída de cada imagen.
Cabe destacar que podrían utilizarse múltiples regiones, tales como
regiones diferentes en la esclerótica (por ejemplo, a la izquierda
y a la derecha y por encima y por debajo de la esclerótica),
regiones del iris o combinaciones de éstas. Cabe destacar también
que unos algoritmos más sofisticados para seleccionar el área o
áreas de interés podrían eliminar también automáticamente artefactos
en la imagen, tales como las imágenes de fuentes de luz.
Se realizaron FFT bidimensionales en cada una de
las imágenes borrosas. La característica dominante en las FFT es el
valor DC y los valores próximos a DC. Estas características no son
de interés en este procesamiento (salvo, potencialmente, para
normalizar los datos). Las figuras 5A, 6A, 7A, 8A y 9A son gráficos
de pseudocolor de cada una de las imágenes. La imagen más nítida es
la figura 5A. Las figuras 6A, 7A, 8A y 9A son cada vez más
borrosas. Las figuras 5B, 6B, 7B, 8B y 9B proporciona las FFT
correspondientes. Los tamaños de FFT utilizados fueron de 256 por
512, aunque podrían utilizarse FFT de otros tamaños. En estos
gráficos, los datos próximos a DC se han eliminado para hacer más
visible el contenido de frecuencias medias y más altas. En los
gráficos 506, en los que los componentes de frecuencias más altas
508 están en el centro, se puede observar que, cuando la imagen
pasa a ser más borrosa, los gráficos 506 se hacen más planos lejos
de las esquinas 510 (es decir, hay menos información en las
frecuencias medias y más altas). Así, comparando el contenido de
alta frecuencia se puede identificar la imagen que tiene el mayor
enfoque.
Una mejora de este procedimiento es la
aplicación de una función de ventanaje armónico (tal como una
ventana de Hamming) a la región o regiones de interés antes de la
FFT. Además del beneficio típico de la reducción de artefactos
armónicos que se consigue con tal operación, esto puede reducir una
sensibilidad a la ligera descentración o desplazamiento de la
región o regiones que pudiera dar como resultado un movimiento
descompensado del ojo. Este beneficio se conseguiría debido a que
los datos próximos a la periferia de la región o regiones se
atenuarían al máximo por la función de ventanaje.
La figura 10 muestra métricas que se han
computado como la integral sobre la FFT desde alguna frecuencia
inferior hasta la frecuencia máxima en los datos. Los valores de
frecuencia inferior se modificaron para incrementar o reducir la
cantidad de datos utilizados para computar la integral. Estas
métricas se normalizaron para tener un valor pico de 1,0 en el
gráfico proporcionado. Se puede ver claramente que cuando se usan
solamente las componentes de frecuencia más alta, la métrica es
extremadamente sensible a cantidades incluso menores de borrosidad.
Esto permite determinar con precisión el momento en el que el objeto
(el ojo) está en el mejor enfoque. Sin embargo, esta métrica no
puede utilizarse para discriminar entre imágenes con niveles
diferentes pero modestos de borrosidad debido a que el valor llega
a ser efectivamente constante después de incluso una pequeña
cantidad de borrosidad. Las integrales que incluían frecuencias
inferiores muestran diferencias para cada imagen a niveles más
altos de borrosidad y así podrían utilizarse para discriminar entre
imágenes más borrosas, pero también son menos sensibles para el
caso de borrosidad mínima. Por tanto, las métricas óptimas tienen
en cuenta este tipo de variación y combinan información de
diferentes frecuencias (la integración correcta es sólo uno de
muchos procedimientos posibles) de tal modo que puedan utilizarse
para discriminar entre niveles grandes y pequeños de
borrosidad.
Las figuras 11A, 11B y 11C proporcionan tres
imágenes completas 1102, 1104 y 1106 en escala de grises para
ilustrar mejor justamente lo pequeña que parece ser la diferencia
entre las imágenes óptimamente enfocada y mínimamente borrosas.
Esto muestra la sensibilidad extrema de este procedimiento cuando se
mira sólo a la información de frecuencias más altas. Asimismo, la
figura 11C muestra el caso de máxima borrosidad de estos
ejemplos.
El ejemplo presentado en la presente memoria
muestra la forma en que los datos post-FFT tiene la
información necesaria para facilitar el posicionamiento óptimo del
dispositivo con respecto al ojo. Puede conseguirse un
posicionamiento inicial óptimo del dispositivo maximizando las
métricas de nitidez. Si hay también un intento de visualizar el
error de posicionamiento en unidades de longitud, hacer uso de la
información durante una intervención para ajustar la distancia del
dispositivo al ojo, o interrumpir potencialmente una intervención,
puede ser perfectamente necesario entonces una etapa de calibración.
Por ejemplo, modificando la distancia del dispositivo al ojo en una
pequeña cantidad conocida alrededor de la óptima antes de comenzar
la intervención, puede ser posible relacionar la información
espectral (post-FFT) con los errores de
distancia.
Se lleva a cabo un procedimiento de localización
de la pupila realizando unos pocas etapas simples. El algoritmo de
software explora primero la imagen para determinar la localización
de la región más oscura por medio de la suma de los valores de
píxel en un rectángulo 1202 de tamaño apropiado (por ejemplo, 1,5 mm
cuadrados). Este rectángulo "ventana" se desliza a
continuación a través de la imagen, explorando cada hilera hasta que
se ha explorado toda la imagen. La "ventana" con la suma más
pequeña se considera la región más oscura de la imagen y, por
tanto, la localización aproximada de la pupila 1204. A continuación,
el algoritmo explora hacia fuera del centro del rectángulo,
buscando un cambio de umbral de valor de píxel a lo largo de
"n" líneas radiales para determinar el límite de la pupila. El
centro de la pupila se determina a partir de todos los puntos
límite de la pupila como se muestra en la figura 12. Una vez que
está localizado el centro de la pupila, el dispositivo oftálmico
y/o el paciente pueden reposicionarse hasta que la pupila 1204 esté
situada en el centro del campo de visión, como se muestra en la
figura 13.
Las formas de realización de la presente
invención abordan sustancialmente desalineaciones asociadas al
tratamiento refractivo realizado utilizando un láser, tal como un
láser excímero.
El posicionamiento de dispositivos oftálmicos,
tal como la alineación del haz láser de corrección de visión por
láser, puede emplearse entre pacientes individuales o entre
intervenciones asociadas a un paciente individual. Por tanto, el
haz láser puede alinearse entre la intervención en un primer ojo del
paciente y en su segundo ojo. Pueden surgir otras circunstancias
que requieran la realineación del haz láser de corrección de visión
por láser, tal como un cambio en la tasa de repetición de impulsos
del láser. Esto asegura que el láser esté alineado a la frecuencia
con la que puede realizarse la intervención de corrección de la
visión por láser.
Las formas de realización de la presente
invención proporcionan un sistema que puede hacerse funcionar para
posicionar un dispositivo oftálmico con relación a un ojo y que
aborda sustancialmente las necesidades identificadas anteriormente
así como otras necesidades. Primero, se obtiene una serie de
imágenes de un ojo. En esta serie de imágenes, se varía la
distancia entre el dispositivo oftálmico y el ojo, mientras que la
región de la imagen del ojo permanece sustancialmente igual. Las
imágenes son procesadas a continuación para determinar un contenido
de alta frecuencia o una función de nitidez asociada a cada imagen.
Comparando el contenido de alta frecuencia asociado a cada imagen,
se identifica la imagen que tiene la mayor cantidad de contenido de
alta frecuencia o la función de más alta nitidez. El contenido de
alta frecuencia o la función de nitidez varía con el enfoque de la
imagen. Una imagen óptimamente enfocada tendrá la mayor cantidad de
contenido de alta frecuencia o la más alta función. Identificando
la imagen asociada al contenido de más altas frecuencias o a la
función de nitidez a partir de la serie de imágenes, se identifica
la posición o distancia relativa entre el ojo y el dispositivo
oftálmico que tiene la mayor cantidad de contenido de alta
frecuencia (es decir que está óptimamente enfocada). Esta distancia
puede usarse para posicionar el dispositivo oftálmico con relación
al ojo del paciente.
Las formas de realización de la presente
invención proporcionan ventajosamente un mecanismo de alineación
precisa y repetible. El tiempo asociado a un ajuste de geometría
manual u otra calibración similar se reduce o se elimina
ampliamente entre pacientes. Este tiempo de ajuste reducido permite
que se realice una alineación entre el tratamiento de ojos de un
caso bilateral sin ninguna penalización de tiempo adicional.
Adicionalmente, las formas de realización de la
presente invención pueden utilizarse para compensar automáticamente
las desalineaciones del sistema a consecuencia de una variedad de
fuentes sin requerir mecanismos externos. Otros aspectos de la
presente invención pueden ayudar a mantener una temperatura de
funcionamiento estable dentro del mecanismo de exploración de haz
con el fin de reducir fluctuaciones en las prestaciones del sistema.
Esta invención puede usarse para ayudar eficientemente a ajustar el
enfoque o distancia óptima entre un dispositivo oftálmico y un ojo.
En los casos en los que el dispositivo ha motorizado la capacidad
que permite el ajuste de la distancia entre el dispositivo y un
ojo, las formas de realización de esta invención pueden usarse de
una manera de bucle cerrado para ajustar automáticamente la
distancia al valor deseado. Cuando no existen tales capacidades
automatizadas, las formas de realización de esta invención pueden
usarse para generar avisos enviados al cirujano (por ejemplo, a
través de una GUI) a fin de ayudar a la operación manual.
Tal como apreciará un experto ordinario en la
materia, el término "sustancialmente" o "aproximadamente",
como puede usarse en la presente memoria, proporciona una
tolerancia aceptada por la industria a su correspondiente término.
Dicha tolerancia aceptada por la industrial oscila desde menos de un
uno por ciento a un veinte por ciento y corresponde a, aunque no se
limita a ellos, valores de componentes, variaciones de proceso de
circuitos integrados, variaciones de temperatura, tiempos de subida
y bajada y/o ruido térmico. Como apreciará además un experto
ordinario en la materia, el término "funcionalmente acoplado",
como puede usarse en la presente memoria, incluye un acoplamiento
directo y un acoplamiento indirecto a través de otro componente,
elemento, circuito o módulo en el que, para el acoplamiento
indirecto, el componente, elemento, circuito o módulo que
interviene no modifica la información de una señal, pero puede
ajustar su nivel de corriente, su nivel de voltaje y/o su nivel de
potencia. Como apreciará también un experto ordinario en la materia,
el acoplamiento inferido (es decir, en el que un elemento está
acoplado a otro elemento por inferencia) incluye un acoplamiento
directo e indirecto entre dos elementos de la misma manera que en el
caso de "funcionalmente acoplado". Como apreciará además un
experto ordinario en la materia, la expresión "se compara
favorablemente", como puede utilizarse en la presente memoria,
indica que una comparación entre dos o más elementos, utensilios,
señales, etc. proporciona una relación deseada. Por ejemplo, cuando
la relación deseada es que la señal 1 tenga una magnitud mayor que
la señal 2, puede conseguirse una comparación favorable cuando la
magnitud de la señal 1 es mayor que la de la señal 2 o cuando la
magnitud de la señal 2 es menor que la de la señal 1.
Aunque se describe con detalle la presente
invención, deberá entenderse que pueden realizarse en la misma
diversos cambios, sustituciones y alteraciones sin apartarse, por
ello, del alcance de la invención según se ha descrito.
Claims (10)
1. Dispositivo oftálmico de corrección de la
visión por láser, caracterizado porque comprende un sistema
de posicionamiento (200), que incluye:
un sistema de recogida de imágenes (202) que
puede hacerse funcionar para recoger una serie de imágenes de un
ojo, en el que se varía una distancia relativa entre el sistema de
recogida de imágenes y el ojo;
un sistema de procesamiento (204) acoplado
funcionalmente al sistema de recogida de imágenes (202), en el que
el sistema de procesamiento (200) puede hacerse funcionar para:
realizar (304) una función de nitidez en cada
una de las imágenes recogidas;
comparar (306) los resultados de la función de
nitidez;
identificar (308) la imagen asociada con la
función de más alta nitidez, optimizándose el enfoque de imagen
dentro de la imagen que tiene la función de más alta nitidez; e
identificar (310) la distancia relativa entre el
sistema de recogida de imágenes y el ojo para la imagen asociada
con la función de más alta nitidez; y
en el que el sistema de posicionamiento (200)
puede funcionar para hacer corresponder (312) una distancia real
entre el dispositivo oftálmico y el ojo con la distancia relativa
entre el sistema de recogida de imágenes (202) y el ojo para la
imagen asociada con la función de más alta nitidez.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la función de nitidez determina una cantidad de contenido de
alta frecuencia asociado con las imágenes, en el que se optimiza el
enfoque de imagen para la imagen que tiene la mayor cantidad de
contenido de alta frecuencia.
3. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la función de nitidez comprende por lo menos una función
seleccionada de entre el grupo constituido por: estimación de la
varianza y la amplitud del nivel de grises de la imagen;
computación de una diferencia de intensidad entre los pixeles
adyacentes; máscaras de detección de bordes estándar; y
transformadas de Fourier.
4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el
que la diferencia de intensidad entre los píxeles adyacentes se
computa utilizando una función de diferencia que se define como:
5. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el sistema de posicionamiento puede hacerse funcionar para
posicionar un dispositivo oftálmico.
6. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el sistema de posicionamiento puede hacerse funcionar para
posicionar un ojo.
7. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el sistema de posicionamiento puede hacerse funcionar para
proporcionar realimentación a un cirujano que posiciona manualmente
el dispositivo oftálmico con relación al ojo.
8. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el sistema de posicionamiento puede hacerse funcionar para
ajustar una posición relativa del ojo con un campo de visión del
dispositivo oftálmico.
9. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la serie de imágenes es de una región del ojo.
10. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la región del ojo comprende un límite del iris.
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