ES2714109T3

ES2714109T3 - Instrumento óptico para el diagnóstico biomecánico de una enfermedad ocular

Info

Publication number: ES2714109T3
Application number: ES15703761T
Authority: ES
Inventors: Klaus Vogler; Christian Wuellner
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2019-05-27
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: BR112017014167A2; TWI602538B; CA2969980A1; US20160220110A1; TW201632135A; CN107205636A; AU2015381300A1; US9655514B2; PT3254084T; CA2969980C; MX2017008859A; PL3254084T3; RU2661730C1; EP3254084B1; DK3254084T3; AU2015381300B2; KR20170104511A; KR102017316B1; WO2016124216A1; JP2018507028A

Abstract

Un método (200) para un examen óptico de tejido ocular, que comprende: generar un primer haz (132) de muestra; propagar el primer haz de muestra a una muestra (112) de tejido biológico a una posición (116) focal en la muestra de tejido biológico; detectar un primer haz (133) de señales que comprende primeros fotones retrodispersados por el primer haz de muestra desde la posición focal, en donde el primer haz de señal es detectado utilizando un detector (108) de dispersión Brillouin; caracterizado por que el método comprende además: generar un segundo haz (130) de muestra, en donde el primer y segundo haces de muestra comparten un punto de inicio óptico; propagar el segundo haz de muestra de una manera confocal con el primer haz de muestra a la posición focal; y detectar un segundo haz (131) de señales que comprende segundos fotones retrodispersados por el segundo haz de muestra desde la posición focal, en donde el segundo haz de señal es detectado utilizando un detector (106) de generación de segundo armónico (SHG).

Description

DESCRIPCION

Instrumento optico para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular

Antecedentes

Campo de la Descripcion

La presente descripcion se refiere a instrumentos y metodos espectroscopicos, y mas especificamente, a un instrumento optico para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular.

Descripcion de la tecnica relacionada

Se han desarrollado diversos instrumentos de diagnostico y clinicos para la formacion de imagenes in vivo de problemas biologicos y, en particular, para la formacion de imagenes de estructuras en un ojo humano. Especificamente, los instrumentos opticos se utilizan para medir caracteristicas geometricas y opticas de diferentes secciones del ojo humano. Las caracteristicas geometricas y opticas proporcionadas por tales analisis pueden permitir diversos grados de modelado biomecanico o fisiologico de un ojo individual de un paciente en un esfuerzo por diagnosticar una condicion de salud oftalmologica y desarrollar un plan de tratamiento adecuado.

El queratocono es una enfermedad degenerativa del ojo humano, que se caracteriza por un adelgazamiento no inflamatorio y un aumento de la curvatura en la cornea central o paracentral, dando como resultado una cornea conica que caracteriza a la enfermedad. Los cambios estructurales en la cornea a medida que avanza el queratocono causan un deterioro significativo de la vision en un paciente. Los cambios estructurales de la cornea causados por el queratocono pueden complicar ademas ciertas cirugias de correccion de la vision con laser, tal como la cirugia de queratomileusis in situ asistida por laser (LASIK) o la cirugia de queratectomia fotorrefractiva (PRK), debido al posible aumento de los riesgos de la ectasia corneal (o adelgazamiento) postquirurgica.

El deterioro visual causado por el queratocono se puede corregir hasta un grado utilizando gafas especialmente adaptadas o lentes de contacto corneoesclerales. Sin embargo, tales medidas, pueden no ser eficaces cuando el queratocono avanza a una etapa tardia de la patogenesis. Para el queratocono en etapa avanzada, se realiza un tratamiento de reticulacion corneal, que puede detener o al menos desacelerar la patogenesis, aunque la rehabilitacion visual completa no esta actualmente pronosticada.

Ademas del queratocono, otros tipos de degeneracion corneal pueden afectar a la estabilidad biomecanica de la cornea humana. Por ejemplo, la degeneracion corneal marginal pelucida (DMP), tambien conocida como queratotoro, es una afeccion corneal degenerativa no inflamatoria, que se caracteriza tipicamente por una ectasia clara, bilateral en la region inferior y periferica de la cornea. En particular, los pacientes con DMP pueden presentar un grosor normal en el centro de la cornea con un epitelio central intacto, mientras que presentan una banda periferica de adelgazamiento en la cornea inferior. La porcion de la cornea que esta inmediatamente adyacente al limbo se puede salvar de la DMP, y tipicamente incluye una tira de unos pocos milimetros. Como resultado adicional de la DMP, la capa de Bowman de la cornea puede estar ausente, ser irregular o tener areas rotas.

Se han realizado examenes opticos de las propiedades viscoelasticas de los tejidos oculares, tales como la cornea y el cristalino del ojo, utilizando la dispersion Brillouin (BS), que se basa en las variaciones de densidad de masa dependientes de la posicion dentro de un material muestreado para dispersar la luz coherente incidente por medio de una interaccion fonon-foton. Al analizar espectroscopicamente un haz de luz dispersado Brillouin del tejido ocular, se pueden determinar ciertas propiedades biomecanicas del tejido ocular, tal como una propiedad viscoelastica del tejido ocular analizado. La determinacion de las propiedades viscoelasticas del tejido ocular utilizando la dispersion Brillouin puede ser particularmente util en relacion con los tratamientos de reticulacion del queratocono de la cornea utilizando luz ultravioleta (UV), con el fin de sondear y documentar un impacto cualitativo real del tratamiento de reticulacion sobre las propiedades biomecanicas relevantes de la cornea, tales como dureza y rigidez.

Ademas, la bio-estructura fina de la cornea se puede examinar utilizando microscopia multifotonica para generar ciertas imagenes de tejido ocular. Durante la formacion de imagenes multi-fotonicas, diferentes estructuras en la cornea se excitan a traves de una absorcion multifotonica y pueden experimentar autofluorescencia. Alternativamente, ciertas estructuras no isotropicas, tales como las fibrillas de colageno en la cornea, pueden usarse para una generacion de segundo armonico (SHG) o una generacion de tercer armonico (THG) de longitudes de onda de un haz de muestra a traves de una interaccion no lineal. De esta manera, las senales de SHG o THG pueden indicar la posicion y distribucion de las diversas estructuras en la cornea.

En particular, las senales de SHG se han asociado con la posicion y distribucion de las fibrillas en la cornea. La disposicion y orientacion de las fibrillas corneales, asi como su posicion y densidad, pueden correlacionarse con las propiedades opticas y mecanicas de la cornea en las regiones analizadas utilizando senales de SHG. Las propiedades opticas pueden incluir transparencia y dispersion, mientras que las propiedades mecanicas pueden incluir propiedades elasto-mecanicas, tales como la resistencia. Se sabe que en estadios avanzados de enfermedades oculares, tal como el queratocono y la distrofia corneal, los cambios en las propiedades opticas y mecanicas del tejido ocular afectado son detectables en la estructura gruesa de la cornea. Por lo tanto, el analisis que utiliza senales de SHG puede ser un metodo adecuado para examinar la estructura fina de la cornea y puede permitir la deteccion precoz de la patogenesis de la enfermedad ocular. Adicionalmente, las senales de SHG se generan in vivo a partir de fibrillas corneales durante ciertas cirugias LASIK con laseres de femtosegundos (fs) y pueden proporcionar informacion sobre la direccionalidad y la posicion de las incisiones LASIK.

El documento WO 2012/149570 A1 describe metodos y disposiciones para obtener informacion y proporcionar analisis para tejidos biologicos. El documento US 2005/0140982 A1 se refiere a un metodo y un aparato para realizar una tomografia de coherencia optica de segundo armonico. En el documento US 2014/0367579 A1, se ha descrito un aparato de medicion y un sistema de obtencion de informacion de muestra. En el documento US 6.795.199 B2, se han tratado un metodo de tiempo de vuelo y aparato para medicion de las caracteristicas opticas de un conjunto de capas delgadas superpuestas dentro de un objeto.

Resumen

En un aspecto, un metodo descrito para realizar el diagnostico biomecanico de la enfermedad ocular incluye generar un primer haz de muestra y un segundo haz de muestra que comparten un punto de inicio optico y propagar el primer haz de muestra y el segundo haz de muestra a una muestra de tejido biologico de manera confocal a una posicion focal en la muestra de tejido biologico. El metodo incluye la deteccion de un primer haz de senal que comprende primeros fotones retrodispersados por el primer haz de muestra desde la posicion focal. El primer haz de senal se detecta utilizando un detector de dispersion Brillouin. El metodo tambien incluye la deteccion de un segundo haz de senal que comprende segundos fotones retrodispersados por el segundo haz de muestra desde la posicion focal. El segundo haz de senal se detecta utilizando un detector de generacion de segundo armonico (SHG).

En cualquiera de las realizaciones descritas, el metodo puede incluir ademas la determinacion, a partir del primer haz de senal, de una propiedad elastomecanica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal, la determinacion, a partir del primer haz de senal, de una propiedad viscoelastica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal, y la determinacion, a partir del segundo haz de senal, de una indicacion de una estructura morfologica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal.

En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal puede incluir la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a lo largo de una trayectoria optica comun.

En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, el primer haz de muestra puede ser generado utilizando un laser de onda continua de banda estrecha, el segundo haz de muestra puede ser generado utilizando un laser de fibra de femtosegundo, el detector de dispersion Brillouin puede incluir un espectrometro y el detector de SHG puede incluir un fotocatodo sensible al segundo haz de senal.

En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, el primer haz de senal puede incluir fotones dispersados de Rayleigh y fotones dispersados Brillouin desde la posicion focal, mientras que el segundo haz de senal puede incluir fotones en media longitud de onda de una longitud de onda del segundo haz de muestra. En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, la muestra de tejido biologico puede ser tejido biologico in vivo que comprende una porcion de un ojo humano.

En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, la propagacion del primer haz de muestra y el segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal puede incluir la variacion de una posicion axial de la posicion focal dentro de la muestra de tejido biologico a lo largo de un primer eje paralelo al primer haz de muestra y al segundo haz de muestra. En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal puede incluir la variacion de una posicion lateral de la posicion focal dentro de la muestra de tejido biologico a lo largo de al menos uno de entre un segundo eje y un tercer eje que son perpendiculares al primer eje. En cualquiera de las realizaciones descritas del metodo, la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal puede incluir el escaneado de la muestra de tejido biologico para generar datos de imagen utilizando el segundo haz de senal. En el metodo, el primer haz de muestra y el segundo haz de muestra pueden dirigirse a diferentes posiciones comunes en la muestra de tejido biologico. En el metodo, el escaneado puede incluir la variacion de al menos una de entre la posicion axial de la posicion focal y la posicion lateral de la posicion focal.

En otro aspecto descrito, un instrumento optico para realizar un diagnostico biomecanico de la enfermedad ocular incluye una primera fuente de luz para generar un primer haz de muestra, y una segunda fuente de luz para generar un segundo haz de muestra. El instrumento optico incluye ademas un primer espejo parcial para superponer el primer haz de muestra y el segundo haz de muestra para generar un haz de muestra combinado. El instrumento optico tambien incluye un detector de dispersion Brillouin que incluye un espectrometro para recibir un primer haz de senal que comprende unos primeros fotones retrodispersados por el primer haz de muestra desde una posicion focal en una muestra de tejido biologico. El instrumento optico incluye aun ademas un detector de generacion de segundo armonico (SHG) que incluye un fotocatodo sensible a un segundo haz de senal que comprende segundos fotones retrodispersados por el segundo haz de muestra desde la posicion focal.

En cualquiera de las realizaciones descritas, el instrumento optico puede incluir ademas un segundo espejo parcial para propagar el haz de muestra combinado a la posicion focal de manera confocal, y propagar un haz de senal combinado que comprende el primer haz de senal y el segundo haz de senal desde la posicion focal de manera confocal.

En cualquiera de las realizaciones descritas, el instrumento optico puede incluir ademas un elemento de enfoque para variar una posicion axial de la posicion focal en la muestra de tejido biologico de manera confocal a lo largo de un primer eje paralelo al haz de muestra combinado. En cualquiera de las realizaciones descritas, el instrumento optico puede incluir ademas un elemento de escaneado para variar una posicion lateral de la posicion focal en la muestra de tejido biologico de manera confocal a lo largo de al menos uno de entre un segundo eje y un tercer eje que son perpendiculares al primer eje. En el instrumento optico, al menos uno del elemento de enfoque y del elemento de escaneado puede ser para escanear la muestra de tejido biologico para generar datos de imagen utilizando el segundo haz de senal. En el instrumento optico, tanto el primer haz de muestra como el segundo haz de muestra pueden ser dirigidos a diferentes posiciones comunes en la muestra de tejido biologico. En el instrumento optico, al menos uno del elemento de enfoque y del elemento de escaneado puede estar para variar al menos una de entre la posicion axial de la posicion focal y de la posicion lateral de la posicion focal.

En cualquiera de las realizaciones descritas del instrumento optico, la primera fuente de luz puede incluir un laser de onda continua de banda estrecha, la segunda fuente de luz puede incluir un laser de fibra de femtosegundo, el detector de dispersion Brillouin puede incluir un espectrometro y el detector de SHG puede incluir un fotocatodo sensible al segundo haz de senal.

En cualquiera de las realizaciones descritas del instrumento optico, el primer haz de senal puede incluir fotones dispersados de Rayleigh y fotones dispersados Brillouin desde la posicion focal, mientras que el segundo haz de senal puede incluir fotones en media longitud de onda de una longitud de onda del segundo haz de muestra. En el instrumento optico, la muestra de tejido biologico puede ser tejido biologico in vivo que comprende una porcion de un ojo humano.

En cualquiera de las realizaciones descritas del instrumento optico, el detector de dispersion Brillouin puede ser para determinar, a partir del primer haz de senal, una propiedad elasto-mecanica del tejido biologico en la posicion focal, y determinar, a partir del primer haz de senal, una propiedad viscoelastica del tejido biologico en la posicion focal. En cualquiera de las realizaciones descritas del instrumento optico, el detector de SHG puede estar para determinar, a partir del segundo haz de senal, una indicacion de una estructura morfologica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal.

Breve descripcion de los dibujos

Para una comprension mas completa de la presente invencion y sus caracteristicas y ventajas, se hace referencia a continuacion a la siguiente descripcion, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La fig. 1 es un diagrama de bloques de elementos seleccionados de una realizacion de un instrumento optico para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular;

La fig. 2 es un diagrama de flujo de elementos seleccionados de un metodo para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular;

La fig. 3 es un diagrama de flujo de elementos seleccionados de un metodo para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular; y

La fig. 4 es un diagrama de bloques de elementos seleccionados de una realizacion de un sistema de tratamiento senales para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular.

Descripcion de realizacion o realizaciones particulares

En la siguiente descripcion, se exponen detalles a modo de ejemplo para facilitar la explicacion del objeto descrito. Sin embargo, deberia ser evidente para un experto en este campo, que las realizaciones descritas son ejemplares y no exhaustivas de todas las realizaciones posibles.

Como se usa en la presente memoria, una forma con guion de un numero de referencia se refiere a un caso especifico de un elemento y la forma sin guion del numero de referencia se refiere al elemento colectivo. Asi, por ejemplo, el dispositivo ’12-1 ’ se refiere a un caso de una clase de dispositivo, que puede denominarse colectivamente como dispositivos '12' y cualquiera de los cuales se puede denominarse genericamente como un dispositivo '12'.

Para la deteccion precoz de una enfermedad ocular resultante una degeneracion corneal que afecta a la estabilidad biomecanica de la cornea humana, tal como el queratocono, puede ser deseable analizar fisicamente la cornea utilizando metodos de examen optico que sean adecuados para un diagnostico fiable del inicio de la patogenesis de varias enfermedades oculares. Los metodos de examen optico deseables pueden permitir la deteccion de la degeneracion corneal antes de que surjan los cambios estructurales macroscopicos de la cornea clinicamente manifestados.

Tipicamente, diferentes metodos para el examen optico del tejido ocular, tal como la dispersion Brillouin y la formacion de imagenes multifotonica, se realizan por separado de una manera espacialmente no correlacionada con respecto a las estructuras en el tejido ocular. Los metodos de examen optico separados pueden ser un factor restrictivo para comprender y caracterizar mejor las propiedades fisicas del tejido ocular en muchas aplicaciones de diagnostico y clinicas.

Asi, metodos de examen optico diferentes y espacialmente no correlacionados pueden limitar el analisis y la caracterizacion de las estructuras en el tejido ocular en muchas aplicaciones de diagnostico y clinicas. En la siguiente descripcion, se describe un sistema optico para una enfermedad ocular biomecanica que puede alcanzar una correlacion espacialmente precisa de una senal de dispersion Brillouin y una senal de SHG del tejido ocular, incluyendo la cornea humana.

La cornea, o porciones estructurales individuales de la cornea, pueden caracterizarse como un material lineal elastico, homogeneo o isotropico. La bio-estructura de la cornea incluye el epitelio corneal, la capa de Bowman (tambien conocida como membrana limitante anterior), el estroma corneal (tambien conocido como sustancia propia), la capa de Dua, la membrana de Descemet (tambien conocida como membrana limitante posterior) y el endotelio corneal. Para la etiologia y durante la patogenesis de una enfermedad ocular corneal, los cambios de las propiedades biomecanicas de la cornea pueden considerarse muy relevantes para la deteccion de la enfermedad ocular.

Una propiedad biomecanica de un material, tal como la cornea humana, puede estar representada por una propiedad elastomecanica o una propiedad viscoelastica o una combinacion de las mismas, y puede estar relacionada con la rigidez del material. Las propiedades biomecanicas se pueden caracterizar utilizando diferentes modulos.

La tension se puede definir como una fuerza de restauracion en un material causada por una fuerza de deformacion dividida por un area sobre la cual se aplica la fuerza de restauracion. La deformacion se puede definir como una relacion de un cambio en una dimension mecanica de un material causado por la tension con respecto a un estado original del material.

Un modulo longitudinal M (tambien conocido como un modulo de onda P o un modulo restringido) se utiliza para describir materiales homogeneos isotropicos. El modulo M longitudinal se define como una relacion de tension axial a deformacion axial en un estado de deformacion uniaxial en el que todas las demas deformaciones no axiales son cero, un estado tambien denominado como deformacion lateral cero.

El modulo E de Young (tambien denominado simplemente como modulo elastico) se utiliza para describir la elasticidad a traccion. La elasticidad a traccion de un material es una respuesta de deformacion axial cuando se aplican fuerzas opuestas a lo largo de un eje. El modulo E de Young se define como una relacion de tension de traccion a deformacion de traccion.

El primer parametro de Lame ALame (en griego: lambda-Lame) tambien se utiliza para describir la elasticidad a la traccion.

Un modulo G de cizalladura (tambien conocido como modulo de rigidez, g, en griego: mu, o el segundo parametro de Lame) se utiliza para describir una respuesta de deformacion de cizalladura de un material a volumen constante cuando se aplican fuerzas opuestas. El modulo G de cizalladura se define como la tension de cizalladura sobre la deformacion de cizalladura y puede utilizarse para derivar una viscosidad del material.

Un modulo K de compresibilidad se utiliza para describir una elasticidad volumetrica o una respuesta de deformacion isotropica de un material a una fuerza isotropica, tal como la presion del gas. El modulo K de compresibilidad se define como la tension volumetrica sobre la deformacion volumetrica o como la inversa de la compresibilidad k (en griego: kappa). El modulo K de compresibilidad es una extension del modulo E de Young a tres dimensiones.

La relacion v de Poisson (en griego: nu, tambien conocida como numero de Poisson) se utiliza para describir una respuesta de deformacion de un material, cuando se comprime a lo largo de un primer eje, para expandirse en un segundo eje y un tercer eje, ambos perpendiculares al primer eje. La relacion v de Poisson se define como una relacion negativa de deformacion transversal a deformacion axial o como una fraccion de expansion dividida por una fraccion de compresion.

Para un material elastico lineal isotropico homogeneo, ciertas ecuaciones se utilizan para describir las relaciones entre los diversos modulos descritos anteriormente. Por ejemplo, el modulo K de compresibilidad, el modulo E de Young y el modulo G de cizalladura se relacionan con la relacion v de Poisson, como se indica en la Ecuacion 1.

Tambien, el modulo K de compresibilidad, el modulo G de cizalladura y el modulo longitudinal M se relacionan como se indica en la Ecuacion 2.

Como se ha observado previamente, la dispersion Brillouin se puede emplear para medir una propiedad biomecanica del tejido ocular. En la dispersion Brillouin, una onda acustica, tambien denominada fonon, puede indicar variaciones de densidad de masa dependientes de la posicion dentro de un material. Debido a las compresiones localizadas resultantes de la variacion de la densidad de masa, una densidad optica del material, tambien conocida como un indice de refraccion, puede variar localmente. Las variaciones locales en la densidad optica n pueden dar como resultado una variacion de densidad optica espacialmente periodica, que se comporta como un elemento de difraccion para luz coherente que incide sobre el material. La dispersion Brillouin ocurre cuando la luz coherente interactua con tal elemento de difraccion siendo desviada o reflejada en el material. Ya que el fonon se esta desplazando dentro del material a una velocidad dada, la luz desviada o reflejada desde el fonon es sometida a un desplazamiento Doppler en la frecuencia (o longitud de onda). En otras palabras, los fotones dispersados Brillouin tendran una energia diferente a los fotones incidentes debido a un proceso de dispersion inelastica. El cambio en la energia del foton se puede expresar como un cambio de frecuencia f (o longitud de onda A), que se dan en la Ecuacion 3.

En la Ecuacion 3, c es la velocidad de la luz en el vacio y n es la densidad optica del material no perturbado. La dispersion Brillouin da como resultado un desplazamiento de frecuencia fs (o un desplazamiento de longitud de onda As) que puede ser positivo o negativo con respecto a la frecuencia f (o a la longitud de onda A) del foton incidente. Por consiguiente, un foton dispersado Brillouin de manera inelastica tendra frecuencias posibles dadas por f± fs (o longitudes de onda posibles dadas por A±As). Un espectro de la luz dispersada Brillouin incluira luz desviada o reflejada elasticamente, formando un pico de Rayleigh a la frecuencia f (o longitud de onda A), junto con la luz dispersada Brillouin de manera inelastica, formando al menos un pico lateral adicional (tambien denominado como banda lateral). Cuando el pico lateral da como resultado un foton dispersado con mayor energia que el foton incidente, se puede observar un pico de Stokes en f+ fs (o en A-As). Cuando el pico lateral da como resultado un foton dispersado con menor energia que el foton incidente, se puede observar un pico de anti-Stokes en f - fs (o en A+As).

En general, los fotones dispersados Brillouin cambiaran la direccion de propagacion, de tal manera que el desplazamiento de frecuencia f s de la luz dispersada Brillouin depende de un angulo de dispersion G entre el foton incidente y el foton dispersado Brillouin, como se indica en la Ecuacion 4.

En la ecuacion 4, n es la densidad optica del material no perturbado, Ves la velocidad del fonon en el material, A es la longitud de onda del foton incidente en el vacio, y G es el angulo de dispersion. Por definicion, la direccion de propagacion del foton incidente es anti-paralela a la direccion de propagacion del foton dispersado Brillouin cuando G es cero, de tal manera que el foton incidente es normal a una superficie del material. En la ecuacion 4, el resultado positivo (+) corresponde al pico de anti-Stokes Brillouin, mientras que el resultado negativo (-) corresponde al pico de Stokes Brillouin. Para longitudes de onda |As| << A, la ecuacion 5 describe la relacion entre f syAs-

Ya que el desplazamiento de frecuencia fs depende del angulo de dispersion G, cada angulo de dispersion G se asocia con un desplazamiento de frecuencia fs especifico. Se obtiene un valor maximo o minimo del desplazamiento de frecuencia al establecer 9=0° en la Ecuacion 3, dando como resultado en la Ecuacion 6, que corresponde a un haz de luz incidente normal sobre el material de dispersion Brillouin.

En el caso especial de 9=0°, el desplazamiento de frecuencia f ^spuede denominarse como un desplazamiento Brillouin longitudinal.

Al analizar espectroscopicamente el haz de luz dispersado Brillouin, se pueden determinar ciertas propiedades biomecanicas del material de dispersion. Por ejemplo, un modulo M longitudinal de valor complejo depende de la velocidad del fonon V como se indica en la Ecuacion 7.

En la ecuacion 7, p es una densidad de masa del material en el que se propaga el fonon, y A fs es el ancho de linea de la banda lateral de dispersion Brillouin.

El ancho de linea A fs corresponde al reciproco de una vida util del fonon y caracteriza la atenuacion del fonon (onda de sonido) durante la propagacion a traves del material. En una realizacion, el ancho de linea Afs puede medirse como el ancho total en la mitad maxima (FWHM) del pico de Stokes o de anti-Stokes Brillouin. En otras realizaciones, se puede utilizar otra definicion adecuada de un ancho espectral que caracteriza el intervalo de frecuencia A f^s. Por ejemplo, se puede asumir que una amplitud de todos los componentes espectrales es igual o mayor que una fraccion especificada de un componente espectral que tiene una amplitud maxima.

Cuando el foton dispersado Brillouin emerge en la direccion anti-paralela al foton incidente, tal como cuando 9=0°, el modulo G de cizalladura sera cero y el modulo longitudinal M sera igual al modulo de compresibilidad, como es evidente de la Ecuacion 2. En este caso, los valores Mi y M² para el modulo longitudinal M de valor complejo vendran dados respectivamente por las ecuaciones 8 y 9.

En la Ecuacion 8, Mi describe una propiedad elastomecanica del material, mientras que en la Ecuacion 9, M² describe una propiedad viscoelastica del material. Por consiguiente, midiendo el desplazamiento de frecuencia f s de una de las bandas laterales (ya sea, bien la de Stokes o bien la de anti-Stokes) de un haz de luz dispersado Brillouin retrodispersado desde un material (tambien conocido como haz de senal Brillouin) en respuesta a un haz incidente (tambien conocido como haz de muestra Brillouin), se puede determinar una propiedad elastomecanica del material. Ademas, midiendo tambien el ancho de linea Afs de la banda lateral, se puede determinar una propiedad viscoelastica del material.

Ademas de la dispersion Brillouin, las senales de SHG de la cornea humana se han asociado con la posicion y distribucion de las fibrillas en la cornea. SHG se refiere a la emision no lineal de segundo orden de fotones en media longitud de onda por un material en respuesta a la excitacion en longitud de onda completa, como se indica en la Ecuacion 10.

En la ecuacion 10, A^shg es la longitud de onda de la senal de SHG en un haz de senal de SHG y Ai es la longitud de onda del haz de excitacion (tambien conocido como un haz de muestra de SHG).

La excitacion para las senales de SHG de la cornea humana se puede realizar utilizando un laser de fibra-fs enfocado en una ubicacion de muestreo deseada para la recoleccion espacial precisa de senales de SHG que se pueden utilizar para generar imagenes de bio-estructuras corneales. En algunas realizaciones, el area de excitacion puede ser del orden de unos pocos micrones cuando recoge senales de SHG desde la cornea humana. Las fibrillas en la cornea estan compuestas de colageno, que se sabe que es una fuente de senal de SHG no lineal muy eficaz. Ademas, la interaccion no lineal del haz de excitacion con las fibrillas de colageno de la cornea depende de la posicion, orientacion, densidad y alineacion de las fibrillas de colageno, lo que puede dar como resultado que la senal de SHG proporcione informacion importante sobre la condicion bio-estructural de diversos tejidos corneales.

Para la formacion de imageries in vivo, las senales de SHG hacia atras (B-SHG) pueden obtenerse desde la cornea humana. El haz de senal de B-SHG puede emitirse en una direccion aproximadamente paralela al haz de muestra de SHG incidente y puede ser detectado por cualquier sistema de deteccion optica adecuado. En algunas realizaciones, se puede usar un tubo fotomultiplicador (PMT) como detector de SHG para aplicaciones de formacion de imagenes de alta sensibilidad utilizando senales de B-SHG. En algunas realizaciones, un detector de placa multicanal, que es similar a un PMT pero que proporciona una resolucion espacial adicional utilizando una pluralidad de canales separados, puede utilizarse como el detector de SHG. El detector de SHG puede estar equipado con un filtro optico para discriminar la longitud de onda A^shg del haz de medicion que regresa desde el material muestreado. Cuando se utiliza un PMT o un fotodetector similar, se puede seleccionar un material de fotocatodo para una sensibilidad deseada a la longitud de onda A^shg- Ademas, en algunos casos, la polarizacion del haz de muestra de SHG puede emplearse para una selectividad adicional a los modos de emision particulares del material de muestreo. Los modos de emision sensibles a la polarizacion pueden estar relacionados con las caracteristicas morfologicas de las fibrillas de colageno cuando el material de muestreo es tejido corneal humano. Cuando el haz de muestra de SHG esta polarizado, el detector de SHG tambien puede incluir un filtro de polarizacion para discriminar diversas orientaciones de polarizacion en el haz de senal de SHG.

Con referencia ahora a los dibujos, la fig. 1 es un diagrama de bloques que muestra un instrumento optico 100 para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular. El instrumento optico 100 no esta dibujado a escala, sino que es una representacion esquematica. Como se muestra, el instrumento optico 100 se utiliza para analizar la muestra 112, que puede representar un ojo humano, y en particular, para analizar una cornea 114 del ojo humano. Tambien, en el instrumento optico 100, el sistema 120 de coordenadas define una direccion axial en Z y direcciones laterales en X e Y, que son relativas a la muestra 112, de tal manera que el haz 130 de muestra de SHG y el haz 131 de muestra Brillouin se propagan hacia la muestra 112 en la direccion axial Z. En consecuencia, el instrumento optico 100 permite por consiguiente la captura simultanea de ambas senales Brillouin y de SHG procedentes de la muestra 112 utilizando un proceso de medicion que esta espacialmente correlacionado. De esta manera, el instrumento optico 100 puede permitir un analisis y medicion mejorados de ciertas propiedades fisicas del tejido ocular en la muestra 112 en muchas aplicaciones de diagnostico y clinicas.

Como se muestra, el instrumento optico 100 incluye una fuente 102 de SHG a partir de la cual se genera el haz 130 de muestra de SHG. Cuando la fuente 102 de SHG es un laser de fibra-fs, la longitud de onda Aⁱ puede ser de 1030 nanometros (nm) en realizaciones particulares, y la longitud de onda A^shg puede corresponder a 515 nm. El instrumento optico 100 incluye ademas una fuente 104 Brillouin a partir de la cual se genera un haz 132 de muestra Brillouin. La fuente 104 Brillouin puede ser cualquier fuente de luz de banda estrecha adecuada para la dispersion Brillouin en el tejido ocular. En algunas realizaciones, la fuente 104 Brillouin es un laser de onda continua de modo unico que tiene una longitud de onda de 532 nm y un ancho de linea de aproximadamente 1 MHz. La fuente 102 de SHG y la fuente 104 Brillouin pueden posicionarse para ser confocales con respecto a la muestra 112 en la posicion 116 de foco, que puede ajustarse utilizando la lente 124 de enfoque.

En la fig. 1, el haz 130 de muestra de SHG y el haz 132 de muestra Brillouin se combinan en una unica trayectoria optica en el espejo parcial 110-1. El haz combinado del haz 130 de muestra de SHG y el haz 132 de muestra Brillouin se pueden modular espacialmente en el plano X-Y utilizando el escaner 118, con el fin de escanear diversas ubicaciones en la muestra 112. Por consiguiente, el escaner 118 puede modular la posicion 116 de foco en el plano X-Y para tomar muestras de varias ubicaciones en la muestra 112, tales como diferentes areas de interes en la cornea 114. Procedente del escaner 118, el haz combinado del haz 130 de muestra de SHG y del haz 132 de muestra Brillouin puede propagarse a la muestra 112 en el espejo parcial 110-2, a traves de la lente 124 de enfoque. La lente 124 de enfoque puede ajustarse en el eje Z utilizando cualquier mecanismo adecuado para variar una posicion 116 de foco a lo largo del eje Z. Asi, en la realizacion mostrada en la fig. 1, el haz 130 de muestra de SHG y el haz 132 de muestra Brillouin se propagan a la muestra 112 a lo largo de una trayectoria optica comun desde el espejo parcial 110-1, que sirve como un punto de inicio optico comun tanto para el haz 130 de muestra de SHG como para el haz 132 de muestra Brillouin.

Desde el espejo parcial 110-2 hacia la muestra 112, el haz combinado del haz 130 de muestra de SHG y del haz 132 de muestra Brillouin puede propagarse a la muestra 112 en una direccion normal o sustancialmente normal a una superficie de la muestra 112. En la medida en que el haz combinado tenga un cierto ancho de haz, la lente 124 de enfoque puede agrupar el haz 130 de muestra de SHG y el haz 132 de muestra Brillouin en un area de muestra deseada en la posicion 116 de foco. A continuacion, un haz combinado de haz 131 de senales de SHG y haz 133 de senales Brillouin puede retrodispersarse desde la muestra 112 hacia el espejo parcial 110-2. Se observa que la geometria de muestreo representada en el instrumento optico 100 es ejemplar y puede modificarse en diferentes realizaciones.

Desde el espejo parcial 110-2 hacia el espejo parcial 110-3, el haz combinado del haz 131 de senales de SHG y del haz 133 de senales Brillouin puede propagarse a traves de la abertura 122. La abertura 122 puede estar dispuesta de forma confocal con respecto al haz 131 de senales de SHG y al haz 133 de senales Brillouin. La abertura 122 se puede utilizar para limitar los fotones en el haz 131 de senales de SHG y en el haz 133 de senal Brillouin a un angulo de escaneo particular, por ejemplo, dependiendo del escaner 118. Por consiguiente, la abertura 122 puede ajustarse mecanicamente dependiendo del angulo de escaneo utilizado por el escaner 118. En otras realizaciones, la lente 124 de enfoque se puede utilizar para centrar o alinear el haz 130 de muestra de SHG y el haz 132 de muestra Brillouin, de tal manera que el haz 131 de senales de SHG y el haz 133 de senales Brillouin esten alineados con la abertura 122, por ejemplo, cuando la abertura 122 esta fija.

En el espejo parcial 110-3, el haz 131 de senales de SHG puede ser dirigido al detector 106 de SHG mediante la lente 126 de deteccion, mientras que el haz 133 de senales Brillouin puede ser dirigido al detector 108 Brillouin mediante la lente 128 de deteccion. Ambas lentes 126 y 128 de deteccion pueden estar dispuestas de forma confocal con respecto al haz 131 de senales de SHG y al haz 133 de senales Brillouin. El detector 106 de SHG puede ser cualquier detector adecuado para el haz 131 de senales de SHG, tal como un PMT o un detector de placa multicanal, como se ha descrito anteriormente.

El detector 108 Brillouin puede incluir un espectrometro de alta resolucion adecuado para discriminar la dispersion de Rayleigh de la dispersion Brillouin. Ya que el haz dispersado de Rayleigh puede tener una amplitud significativamente mayor que el haz dispersado Brillouin y ambos haces dispersados pueden estar relativamente proximos entre si espectralmente, el detector 108 Brillouin puede tener una resolucion espectral alta y tambien un contraste espectral alto. En realizaciones particulares, el detector 108 Brillouin puede incluir una agrupacion de dispositivos de carga acoplada (CCD) como un sensor optico.

En el funcionamiento del instrumento optico 100, el haz combinado del haz 130 de muestra de SHG y del haz 132 de muestra Brillouin puede propagarse de forma confocal a la posicion 116 de foco, que puede modularse en el plano X-Y utilizando el escaner 118. La posicion 116 de foco se puede modular en Z utilizando la lente 124 de enfoque. De esta manera, varios puntos, lineas, areas y volumenes en la muestra 112 pueden explorarse y analizarse utilizando el instrumento optico 100.

En la posicion 116 de foco, el haz 133 de senal Brillouin puede medirse con el detector 108 Brillouin. Especificamente, el detector 108 Brillouin puede medir el desplazamiento de frecuencia f B de una (o ambas) de las bandas laterales (bien de Stokes o bien de anti-Stokes) en el haz 133 de senal Brillouin. El detector 108 Brillouin tambien puede medir el ancho de la linea Afe de una o ambas bandas laterales. Con el desplazamiento de frecuencia medido f ^b y el ancho de linea medido Afe, se pueden determinar una propiedad elastomecanica y una propiedad viscoelastica en la posicion 116 de foco, como se ha explicado anteriormente con respecto a las ecuaciones 8 y 9.

Simultaneamente y desde la misma posicion 116 de foco, el haz 131 de senales de SHG se puede medir con el detector 106 de s Hg . Especificamente, el detector 106 de SHG puede registrar una amplitud de senal de la longitud de onda A^sgh en el haz 131 de senal de SHG. En particular, el detector 106 de SHG puede ser sensible a pequenas amplitudes en la longitud de onda A^sgh- Ya que la amplitud de la senal de la longitud de onda A^sgh es indicativa de una estructura morfologica de las fibrillas de colageno en la posicion 116 de foco, la amplitud de senal registrada por el detector 106 de SHG puede utilizarse para generar ciertas imagenes de tejido ocular en la muestra 112. La informacion de imagen generada por el detector 106 de SHG de esta manera puede ser espacialmente correlacionada con precision con la propiedad elastomecanica y la propiedad viscoelastica en la posicion 116 de foco. Los datos resultantes generados por el instrumento optico 100 pueden proporcionar una comprension y analisis mas completos de un estado de la muestra 112 en la posicion 116 de foco, y permitir el diagnostico biomecanico precoz de diversas enfermedades oculares.

Se observa que, en diversas realizaciones o disposiciones del instrumento optico 100, se pueden utilizar diferentes implementaciones, disenos y desviaciones de haces. Por ejemplo, ciertas partes de las trayectorias opticas utilizadas en el instrumento optico 100 pueden incluir fibras opticas. En algunas realizaciones, ciertas partes de las trayectorias opticas utilizadas en el instrumento optico 100 pueden incluir guias de onda opticas. Ciertas partes de las trayectorias opticas utilizadas en el instrumento optico 100 pueden representar trayectorias opticas dentro de un medio, tal como el vacio, el espacio libre, un entorno gaseoso o la atmosfera. En realizaciones dadas, se puede utilizar un elemento de polarizacion con al menos uno de entre el haz 130 de muestra de SHG y el haz 132 de muestra Brillouin, y se puede utilizar un filtro de polarizacion cuando se detecta al menos uno del haz 131 de senales de SHG y del haz 133 de senales Brillouin. En otra disposicion, el escaner 118 puede ser omitido y se puede utilizar otro elemento de escaneado, tal como un objetivo. En realizaciones particulares, al menos una porcion de los componentes opticos incluidos con el instrumento optico 100 se pueden miniaturizar y combinar en una unidad compacta que tenga una masa y dimensiones externas relativamente pequenas, de tal manera que la unidad compacta completa pueda contenerse en un elemento de escaneado externo y se mueva con respecto a la muestra 112. Tambien, se pueden utilizar diferentes orientaciones del sistema 120 de coordenadas en ciertas realizaciones del instrumento optico 100.

En diversas realizaciones, se puede utilizar un instrumento optico 100 para caracterizar o analizar bio-estructuras de la capa intra-corneal, tales como fibrillas o micro-fibrillas en el estroma corneal humano.

Se observa que el instrumento optico 100 no esta dibujado a escala sino que es una representacion esquematica. Se pueden realizar modificaciones, adiciones u omisiones al instrumento optico 100 sin desviarse del alcance de la descripcion. Los componentes y elementos del instrumento optico 100, como se describe en la presente memoria, pueden integrarse o separarse de acuerdo con aplicaciones particulares. Ademas, las operaciones del instrumento optico 100 pueden realizarse con mas, menos u otros componentes.

Con referencia ahora a la fig. 2, se representa en forma de diagrama de flujo, un diagrama de bloques de elementos seleccionados de una realizacion de un metodo 200 para efectuar el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular, como se describe en la presente memoria. El metodo 200 puede implementarse mediante un instrumento optico 100 (vease la fig. 1). Se observa que ciertas operaciones descritas en el metodo 200 pueden ser opcionales o pueden disponerse de nuevo en diferentes realizaciones.

El metodo 200 comienza en la etapa 202 generando un primer haz de muestra y un segundo haz de muestra que comparten un punto de inicio optico. En la etapa 204, el primer haz de muestra y el segundo haz de muestra se propagan a una muestra de tejido biologico de manera confocal a una posicion focal en la muestra de tejido biologico. En la etapa 206, se detecta un primer haz de senal que comprende primeros fotones retrodispersados por el primer haz de muestra desde la posicion focal utilizando un detector de dispersion Brillouin. En la etapa 208, se detecta un segundo haz de senal que comprende segundos fotones retrodispersados por el segundo haz de muestra desde la posicion focal utilizando un detector de generacion de segundo armonico (SHG). En la etapa 210, se determina una propiedad elastomecanica y una propiedad viscoelastica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal a partir del primer haz de senal. En la etapa 212, se determina una indicacion de una estructura morfologica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal a partir del segundo haz de senal.

Con referencia ahora a la fig. 3, se representa en forma de diagrama de flujo un diagrama de bloques de elementos seleccionados de una realizacion de un metodo 300 para efectuar un diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular, como se describe en la presente memoria. El metodo 300 puede implementarse mediante un instrumento optico 100 (vease la fig. 1). En realizaciones particulares, el metodo 300 puede incluir detalles adicionales con respecto a la etapa 204 en el metodo 200. Se observa que ciertas operaciones descritas en el metodo 300 pueden ser opcionales o pueden disponerse de nuevo en diferentes realizaciones.

El metodo 300 comienza en la etapa 302 variando una posicion axial de la posicion focal dentro de la muestra de tejido biologico a lo largo de un primer eje paralelo al primer haz de muestra y al segundo haz de muestra. En la etapa 304, una posicion lateral de la posicion focal se varia dentro de la muestra de tejido biologico a lo largo de al menos uno de entre un segundo eje y un tercer eje que son perpendiculares al primer eje. En la etapa 306, la muestra de tejido biologico se escanea para generar datos de imagen utilizando el segundo haz de senal, de tal manera que tanto el primer haz de muestra como el segundo haz de muestra se dirigen a diferentes posiciones comunes en la muestra de tejido biologico, e incluyendo la variacion de al menos una de entre la posicion axial de la posicion focal y la posicion lateral de la posicion focal.

Como se describe en la presente memoria, un metodo y sistema para realizar el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular puede incluir una fuente de luz Brillouin para generar un haz de muestra Brillouin y una fuente de luz de generacion de segundo armonico (SHG) para generar un haz de muestra de SHG. Tanto el haz de muestra Brillouin como la muestra de SHG pueden dirigirse de forma coincidente a una muestra de tejido biologico de manera confocal a una posicion focal. Se puede detectar la dispersion Brillouin resultante del haz de muestra Brillouin para determinar una propiedad elastomecanica y una propiedad viscoelastica de la muestra. Se puede detectar la dispersion de SHG resultante del haz de SHG para determinar una indicacion de una estructura morfologica de la muestra. La muestra puede ser una cornea humana in vivo.

El metodo 200 de la fig. 2 y el metodo 300 de la fig. 3 pueden realizarse utilizando un ordenador programado para generar o controlar la ubicacion, intensidad u otras propiedades de los haces de muestra y para procesar los haces de senales detectados. En algunas realizaciones, tal ordenador programado puede ser parte del instrumento optico 100 mostrado en la fig. 1. En algunas realizaciones, el ordenador programado se puede conectar al instrumento optico 100 de forma cableada o inalambrica para realizar al menos ciertas partes de los metodos 200 o 300. El ordenador programado puede incluir componentes de proposito especial, tales como componentes integrales con la fuente 102 de SHG, la fuente 104 Brillouin, la lente 124 de enfoque, el espejo parcial 110, el escaner 118, el detector 106 de SHG, el detector 108 Brillouin y la abertura 122. Por ejemplo, el ordenador programado puede incluir, o puede controlar, uno o mas interruptores que cambian el estado de uno o mas de los componentes anteriores en respuesta a los haces de senales detectados. Por ejemplo, cuando los haces de senales no estan enfocados, el ordenador programado puede utilizar uno o mas interruptores o, de lo contrario, puede provocar un cambio en la posicion o el tamano de la lente 124 de enfoque, del espejo parcial 110 o de la abertura 122. En otro ejemplo, que no es exclusivo del primer ejemplo, cuando los haces de senales no tienen la intensidad correcta, el ordenador programado puede utilizar uno o mas interruptores o, de lo contrario, puede provocar un cambio en la fuente 102 de SHG o en la fuente 104 Brillouin.

El procesamiento de haces de senales detectados puede incluir aspectos dirigidos a generar o controlar la ubicacion, intensidad u otras propiedades de los haces de muestra y aspectos dirigidos para generar informacion con respecto a una propiedad biomecanica de la muestra de tejido biologico. Por ejemplo, algun procesamiento puede generar una advertencia cuando uno o mas aspectos de los haces de senales no son sabios. Algun procesamiento puede generar una presentacion visual reflectante de la propiedad biomecanica. Tal presentacion puede generarse en tiempo real, o despues de algun retardo, particularmente cuando se incluyen las propiedades biomecanicas de diferentes ubicaciones en la muestra de tejido biologico.

El ordenador programado puede incluir mas de un ordenador que pueden o no estar en comunicacion entre si. Por ejemplo, un ordenador puede recibir datos con respecto a los haces de senales detectados y utilizar los datos para generar o controlar la ubicacion, intensidad u otras propiedades de los haces de muestra, mientras que un ordenador separado puede recibir datos con respecto a los haces de senales detectados y utilizar la informacion para generar Informacion sobre una propiedad biomecanica de la muestra de tejido biologico.

Con referencia ahora a la fig. 4, se presenta un diagrama de bloques que ilustra elementos seleccionados de una realizacion de un sistema 400 de procesamiento de senales. En la realizacion representada en la fig. 4, el sistema 400 de procesamiento de senales incluye el dispositivo 402 informatico, que esta acoplado al detector 108 Brillouin y al detector 106 de SHG, mientras que el dispositivo 402 informatico incluye un procesador 404 acoplado mediante el bus 406 compartido a los medios de memoria identificados colectivamente como memoria 410. Como se muestra, el sistema 400 de procesamiento de senales puede estar incluido con el instrumento optico 100 en la fig. 1 para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular, como se describe en la presente memoria.

En diversas realizaciones, el dispositivo 402 informatico puede incluir un adaptador de red para conectarse a una red. El dispositivo 402 informatico puede incluir un adaptador periferico para conectarse a varios dispositivos de entrada y salida. Por ejemplo, el dispositivo 402 informatico puede comunicarse con el detector 108 Brillouin y el detector 106 de SHG mediante un dispositivo de entrada para recibir senales de salida para el diagnostico biomecanico de una enfermedad ocular, como se describe en la presente memoria. El dispositivo 402 informatico tambien puede comunicarse con el detector 108 Brillouin, el detector 106 de SHG u otros componentes, mediante un dispositivo de salida para controlar diversos aspectos del instrumento optico 100.

La memoria 410 puede representar cualquiera de una variedad de medios de memoria persistente, medios de memoria volatil, medios de memoria fija y medios de memoria extraible, entre otros. La memoria 410 puede ser hecha funcionar para almacenar instrucciones, datos o ambos. Como se muestra, la memoria 410 almacena instrucciones o codigo ejecutable por el procesador 404, a saber, un sistema operativo (OS) 412 y una aplicacion 414 de diagnostico de enfermedad ocular. El sistema operativo 412 puede ser un sistema operativo UNIX o similar a UNIX, un sistema operativo de la familia Windows® y un sistema operativo integrado, u otro sistema operativo adecuado. La aplicacion 414 de diagnostico de enfermedad ocular puede representar instrucciones o codigo ejecutable por el procesador 404 para implementar al menos ciertas partes de los metodos 200 y 300 y la funcionalidad asociada, como se ha descrito anteriormente.

Se ha de considerar el objeto descrito anteriormente es ilustrativo y no restrictivo, y las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todas las modificaciones, mejoras y otras realizaciones que caen dentro del alcance de la presente descripcion. Asi, a la extension maxima permitida por la ley, el alcance de la presente descripcion ha de ser determinado mediante la interpretacion mas amplia permisible de las siguientes reivindicaciones y no estara restringido ni limitado por la anterior descripcion detallada.

Claims

REINVINDICACIONES

1 Un metodo (200) para un examen optico de tejido ocular, que comprende:

generar un primer haz (132) de muestra;

propagar el primer haz de muestra a una muestra (112) de tejido biologico a una posicion (116) focal en la muestra de tejido biologico;

detectar un primer haz (133) de senales que comprende primeros fotones retrodispersados por el primer haz de muestra desde la posicion focal, en donde el primer haz de senal es detectado utilizando un detector (108) de dispersion Brillouin;

caracterizado por que el metodo comprende ademas:

generar un segundo haz (130) de muestra, en donde el primer y segundo haces de muestra comparten un punto de inicio optico;

propagar el segundo haz de muestra de una manera confocal con el primer haz de muestra a la posicion focal; y detectar un segundo haz (131) de senales que comprende segundos fotones retrodispersados por el segundo haz de muestra desde la posicion focal, en donde el segundo haz de senal es detectado utilizando un detector (106) de generacion de segundo armonico (SHG).
2. - El metodo de la reivindicacion 1, en donde la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal incluye la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a lo largo de un trayecto optico comun.
3. - El metodo de la reivindicacion 1 o 2, en donde:

el primer haz de muestra es generado utilizando un laser de onda continua de banda estrecha;

el segundo haz de muestra es generado utilizando un laser de fibra de femtosegundo;

el detector de dispersion Brillouin incluye un espectrometro; y

el detector de SHG incluye un fotocatodo sensible al segundo haz de senal.
4. - El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el primer haz de senal incluye fotones dispersados de Rayleigh y fotones dispersados Brillouin procedentes de la posicion focal, y el segundo haz de senal incluye fotones a una semi-longitud de onda de una longitud de onda del segundo haz de muestra.
5. - El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la muestra de tejido biologico es tejido biologico in vivo que comprende una parte de un ojo humano.
6. - El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende ademas:

determinar (210), a partir del primer haz de senal, una propiedad elasto-mecanica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal;

determinar (210), a partir del primer haz de senal, una propiedad viscoelastica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal; y

determinar (212), a partir del segundo haz de senal, una indicacion de una estructura morfologica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal.
7. - El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal incluye:

variar (302) una posicion axial de la posicion focal dentro de la muestra de tejido biologico a lo largo de un primer eje paralelo al primer haz de muestra y al segundo haz de muestra.
8. - El metodo de la reivindicacion 7, en donde la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal incluye:

variar (304) una posicion lateral de la posicion focal dentro de la muestra de tejido biologico a lo largo de al menos uno de entre un segundo eje y un tercero eje que son perpendiculares al primer eje.
9. - El metodo de la reivindicacion 8, en donde la propagacion del primer haz de muestra y del segundo haz de muestra a la muestra de manera confocal incluye:

escanear (306) la muestra de tejido biologico para generar datos de imagen utilizando el segundo haz de senal, en donde tanto el primer haz de muestra como el segundo el haz de muestra se dirigen a diferentes posiciones comunes en la muestra de tejido biologico, en donde el escaneado comprende variar al menos una de entre la posicion axial de la posicion focal y la posicion lateral de la posicion focal.
10. - Un instrumento optico (100) para realizar un diagnostico biomecanico de enfermedad ocular, que comprende: una primera fuente de luz (104) para generar un primer haz (132) de muestra;

un detector (108) de dispersion Brillouin que incluye un espectrometro para recibir un primer haz (133) de senales que comprende primeros fotones retrodispersados por el primer haz de muestra desde una posicion (116) focal en una muestra (112) de tejido biologico,

caracterizado por que el instrumento optico comprende ademas:

una segunda fuente de luz (102) para generar un segundo haz (130) de muestra;

un primer espejo parcial (110-1) para superponer el primer haz de muestra y el segundo haz de muestra para generar un haz de muestra combinado; y

un detector SHG (106) de generacion de segundo armonico, que incluye un fotocatodo sensible a una segundo haz (131) de senales que comprende segundos fotones retrodispersados mediante el segundo haz de muestra desde la posicion focal.
11. - El instrumento optico de la reivindicacion 10, que comprende ademas un segundo espejo parcial (110-2) para: propagar el haz de muestra combinado a la posicion focal de manera confocal; y

propagar un haz de senal combinado que comprende el primer haz de senal y el segundo haz de senal desde la posicion focal de manera confocal.
12. - El instrumento optico de la reivindicacion 10 u 11, que comprende ademas:

un elemento (124) de enfoque para variar una posicion axial de la posicion focal en la muestra de tejido biologico de manera confocal a lo largo de un primer eje paralelo al haz de muestra combinado,

un elemento (118) de escaneado para variar una posicion lateral de la posicion focal en la muestra de tejido biologico de manera confocal a lo largo de al menos uno de entre un segundo eje y un tercer eje que son perpendiculares al primer eje,

en donde

al menos uno del elemento de enfoque y del elemento de escaneado sirven para:

escanear la muestra de tejido biologico para generar datos de imagen utilizando el segundo haz de senal, en donde tanto el primer haz de muestra como el segundo haz de muestra se dirigen a diferentes posiciones comunes en la muestra de tejido biologico, incluyendo la variacion de al menos una de la posicion axial de la posicion focal y la posicion lateral de la posicion focal.
13. - El instrumento optico de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde:

la primera fuente de luz comprende un laser de onda continua de banda estrecha;

la segunda fuente de luz comprende un laser de fibra de femtosegundo;

el detector de dispersion Brillouin incluye un espectrometro; y

el detector de SHG incluye un fotocatodo sensible al segundo haz de senal.
14. - El instrumento optico de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde el primer haz de senal incluye fotones dispersados de Rayleigh y fotones dispersados Brillouin desde la posicion focal, y el segundo haz de senal incluye fotones a semi-longitud de onda de una longitud de onda del segundo haz de muestra. .
15. - El instrumento optico de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde:

el detector de dispersion Brillouin sirve para:

determinar, a partir del primer haz de senal, una propiedad elasto-mecanica del tejido biologico en la posicion focal; y

determinar, a partir del primer haz de senal, una propiedad viscoelastica del tejido biologico en la posicion focal; y el detector de SHG sirve para determinar, a partir del segundo haz de senal, una indicacion de una estructura morfologica de la muestra de tejido biologico en la posicion focal.