ES3050634T3 - Device and method for detecting tear film breakup - Google Patents

Abstract

Dispositivo y método para detectar la rotura de la película lagrimal, que comprende una placa translúcida retroiluminada que tiene una carta de prueba (10) colocada delante de al menos un ojo (101) de un paciente (100) y que tiene un patrón que se refleja en el ojo del paciente; y al menos una cámara fotográfica digital (21, 22) conectada a un sistema informático (30) provisto de medios para procesar y analizar imágenes, con una lente de la cámara apuntando hacia el ojo del paciente para fotografiar un reflejo del patrón de la carta de prueba (10) en el ojo del paciente, en donde la carta de prueba (10) tiene una serie de líneas en forma de líneas alternas horizontales o verticales transparentes y opacas (12) que forman el patrón y al menos una abertura orientada hacia la lente de la cámara. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo y procedimiento para detectar la rotura de la película lagrimal

[0003] Sector de la técnica

[0004] La invención pertenece al campo de la detección del síndrome de sequedad ocular.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] Entre las pruebas para evaluar el síndrome del ojo seco se incluye una en la que los facultativos utilizan fluoresceína y observan directamente los cambios en la película lagrimal del paciente. Esta prueba, denominada invasiva, suele tardar una hora para la aparición de la primera rotura de la película lagrimal.

[0007] También existe una prueba no invasiva de tiempo de rotura (en inglés"Non Invasive Breakup Time"),que evalúa la calidad de la película lagrimal y determina el tiempo transcurrido entre un parpadeo del párpado y una rotura de la película lagrimal y que utiliza un patrón de referencia (mira) provisto de un diseño constituido por círculos concéntricos y líneas radiales reflejados en la córnea.

[0008] Cuando la película se rompe, el diseño reflejado muestra deformaciones de líneas y/o círculos o zonas ausentes. Una cámara adquiere secuencialmente las imágenes del diseño reflejado y se procesan mediante un sistema de procesamiento informatizado que analiza la evolución del diseño en el tiempo para detectar las deformaciones del diseño y deducir el momento de aparición de las zonas de rotura de la película.

[0009] Los dispositivos disponibles actualmente suelen utilizar diseños formados por círculos concéntricos y líneas radiales. Esto ocasiona problemas de varios tipos:

[0010] dada la forma de los patrones de referencia y la cobertura de la córnea por sectores de disco, la resolución espacial es intrínsecamente peor en los bordes del campo que en el centro.

[0011] En el centro del campo, donde las líneas radiales convergen, es difícil determinar la deformación de un diseño. Para aumentar la resolución espacial sería necesario ajustar el diseño del patrón de referencia. Sin embargo, los algoritmos de detección de deformaciones de círculos, que requieren encontrar los círculos más probables en la imagen, evaluar si un punto de la imagen pertenece a un círculo probable y calcular la distancia de un punto dado al círculo al que se supone que pertenece, son complejos, y el tiempo de procesamiento y cálculo para detectar las zonas de rotura a partir de la imagen es considerable.

[0012] Por tanto, está claro que: por un lado, los dispositivos que presentan el diseño clásico de círculos concéntricos y líneas radiales, adolecen de falta de homogeneidad en cuanto a resolución espacial, y por otro, el aumento de la resolución en los bordes del campo penaliza los tiempos de cálculo.

[0013] Debido a la baja resolución de este procedimiento, la medición puede dar valores de aparición de roturas imprecisos y sobrestimados.

[0014] Además, en el estado de la técnica, el documento WO 2018/156022 A1 trata sobre un dispositivo para determinar el estado de la capa lagrimal del ojo, que comprende una pluralidad de puntos de fuentes claras para proyectar una pluralidad de rayos claros sobre una superficie de la córnea; un sistema de lente-cámara dispuesto para recibir los rayos claros reflejados en la superficie de la córnea, formando así un diseño de puntos de imagen y una unidad de cálculo dispuesta para proporcionar a un usuario los datos representativos del estado de la capa lagrimal del ojo y en el documento US 2010/253907 A1 se describe un dispositivo de medición de la película ocular que comprende un dispositivo de iluminación que comprende una pluralidad de DEL (diodos emisores de luz) blancos direccionables independientemente para generar en el ojo una imagen en mosaico. Los documentos EP 1844702 A1, WO 2017/167939 A1, US 2014/104574 A1 tratan de otros dispositivos conocidos.

[0015] En el documento JP 2000-254099 se desvela un equipo oftalmológico para detectar automáticamente roturas de la película lagrimal (párrafo [0001]). El equipo comprende un medio de proyección que proyecta un diseño predeterminado sobre la córnea (párrafos [0010], [0012]), una placa de proyección de diseño 6 que comprende bandas claras y oscuras alternadas (párrafo [0012]), una cámara (11) que captura la imagen reflejada del diseño (párrafo [0013]) y un circuito eléctrico (15) que detecta los cambios de estado en la imagen reflejada debidos a la desecación de las lágrimas (párrafos [0015]-[0017]).

[0016] Problemas técnicos

[0017] Esto significa que existe una verdadera incertidumbre sobre la aparición del fenómeno de rotura de la película ocular y, además, los algoritmos de detección de deformaciones de círculos, que requieren encontrar los círculos más probables en la imagen, evaluar si un punto de la imagen pertenece a un círculo probable y calcular la distancia de un punto dado al círculo al que se supone que pertenece, son complejos, y el tiempo de procesamiento y cálculo para detectar las zonas de rotura a partir de la imagen es considerable. Asimismo, como se ha indicado anteriormente, la precisión de la medición es baja y los aparatos que utilizan este principio no son lo suficientemente sensibles para medir roturas de poca extensión, en particular debido a que la resolución disminuye al alejarse del centro del diseño con círculos y radios. Sin embargo, el facultativo necesita una medición fiable y reproducible para realizar su diagnóstico.

[0018] Explicación de la invención

[0019] La invención mejora la situación y propone, en primer lugar, utilizar un dispositivo que comprende un diseño constituido por líneas claras y oscuras y observar el reflejo de este diseño en la córnea.

[0020] Para ello, la invención propone, por una parte, un dispositivo de detección de una o varias roturas de una película lagrimal, definiéndose este dispositivo en la reivindicación 1 y comprendiendo una placa translúcida retroiluminada provista de un patrón de referencia (mira) que se coloca frente al menos un ojo de un paciente y provista de un diseño que se refleja en el ojo del paciente, al menos una cámara fotográfica digital conectada a un sistema de cálculo provisto de medios de procesamiento y análisis de imágenes, un objetivo de la cámara orientado hacia el ojo del paciente para fotografiar un reflejo del diseño del patrón de referencia en el ojo del paciente, en donde el diseño del patrón de referencia está provisto de una serie de líneas en forma de una alternancia de líneas transparentes y líneas opacas horizontales o verticales retroiluminadas, para formar líneas claras y oscuras reflejadas en el ojo del paciente, y en donde los medios de procesamiento y de análisis de imágenes están configurados para detectar deformaciones de dichas líneas claras u oscuras reflejadas en el ojo del paciente e identificar las roturas de la película lagrimal reveladas por dichas deformaciones.

[0021] El dispositivo de la presente invención, basado en la detección de líneas claras u oscuras en una alternancia de líneas claras y oscuras, evita los problemas de los dispositivos con patrones de referencia circulares y permite realizar una detección precisa de las roturas de la película, aunque a primera vista parezca inadecuado para un ojo que presenta una curvatura esférica.

[0022] Asimismo, dado que la resolución del diseño permanece homogénea en toda la zona medida, la presente invención permite realizar una serie de mediciones que reflejan la evolución del crecimiento de las roturas de la película lagrimal. Las características del dispositivo expuestas en los párrafos siguientes pueden, opcionalmente, llevarse a cabo. Pueden llevarse a cabo de manera independiente entre sí o combinarse unas con otras.

[0023] Las líneas de la serie de líneas son preferiblemente líneas paralelas.

[0024] La anchura de las líneas aumenta ventajosamente desde una línea central del patrón de referencia hacia los bordes del patrón de referencia.

[0025] El patrón de referencia está provisto de una curvatura cilíndrica a lo largo de una generatriz vertical.

[0026] Ventajosamente, el patrón de referencia es lo suficientemente grande como para producir una imagen sobre la mayor parte de la córnea del ojo u ojos del paciente, por ejemplo, está diseñado para cubrir la mayor parte del campo ocular humano.

[0027] Los medios de procesamiento y análisis de imágenes pueden comprender, ventajosamente, medios para transformar la imagen en escala de grises.

[0028] Los medios de procesamiento y de análisis de imágenes pueden comprender, ventajosamente, medios de filtrado anisotrópico de paso de banda.

[0029] Los medios de tratamiento y análisis de imágenes pueden comprender, ventajosamente, medios para analizar la imagen según sucesiones de píxeles perpendiculares a la dirección de las líneas, medios de búsqueda de segmentos claros u oscuros en dichas sucesiones de píxeles, medios para cuantificar el tamaño de dichos segmentos claros u oscuros y para eliminar los segmentos cuyo tamaño sea incompatible con una imagen de las líneas del diseño. Los medios de procesamiento y análisis de imágenes pueden comprender, ventajosamente, medios de etiquetado/clasificación de objetos de segmentos claros u oscuros adaptados para reconstruir primeros objetos correspondientes a ramificaciones de líneas claras u oscuras del diseño y eliminar segundos objetos cuya forma no sea compatible con dichas líneas claras u oscuras.

[0030] Los medios de procesamiento y de análisis de imágenes pueden comprender, ventajosamente, medios para calcular la conexión de ramificaciones de líneas claras u oscuras sobre un mismo eje, medios para calcular una regresión polinómica sobre los datos de las líneas claras u oscuras, de manera que se puedan calcular curvas RMS (por las siglas del inglés,Root Mean Square,media cuadrática) representativas de los bordes de dichas líneas, y medios para calcular la detección de zonas de rotura de la película lagrimal sobre puntos de imagen de los bordes de las líneas cuya distancia con dicha curva supere un valor de tolerancia determinado.

[0032] Según otro aspecto de la presente solicitud que puede utilizarse independientemente del patrón de referencia descrito anteriormente, el dispositivo puede comprender medios de seguimiento del ojo u ojos del paciente basados en el reconocimiento y seguimiento del iris.

[0034] En este caso, estos medios permiten reajustar las roturas de la película lagrimal detectadas con respecto al ojo analizado, pero podrían utilizarse en otros contextos en los que se desee realizar un seguimiento del iris.

[0036] Según un aspecto particular del dispositivo de la presente solicitud, la placa translúcida retroiluminada que lleva el patrón de referencia y la(s) cámara(s), están integradas en un dispositivo oftálmico de medición, tal como un armazón oftalmológico provisto de un reposacabezas para el paciente o integradas en un casco que lleva el paciente.

[0038] Asimismo, la presente solicitud se refiere a un procedimiento de detección de roturas de la película lagrimal mediante el dispositivo anterior, que comprende una detección de parpadeo del párpado que proporciona un origen temporal y al menos una secuencia que comprende una sucesión de capturas de imágenes y el cálculo de zonas de rotura desde el origen temporal y hasta el siguiente parpadeo del párpado.

[0040] Las características del procedimiento descritas en los párrafos siguientes, opcionalmente, llevarse a cabo. Pueden llevarse a cabo de manera independiente entre sí o combinarse unas con otras.

[0042] El procedimiento puede comprender capturar una imagen cada 0,2 a 0,5 segundos, preferiblemente cada 0,3 segundos.

[0044] El procedimiento incluye, ventajosamente, para cada imagen capturada, una sucesión de etapas de procesamiento y de análisis que comprende

[0046] - una transformación de la imagen en escala de grises;

[0047] - un filtrado de la imagen transformada mediante un filtro de paso de banda anisotrópico para reducir el viñeteado y homogeneizar la claridad de la imagen;

[0048] - una búsqueda columna por columna de segmentos claros u oscuros en la imagen, una etapa de cuantificación del tamaño de dichos segmentos claros u oscuros y una etapa de eliminación de los segmentos cuyo tamaño sea incompatible con una correspondencia con las líneas del diseño;

[0049] - una etapa de etiquetado/clasificación de objetos de segmentos claros o de segmentos oscuros, de reconstrucción de dichos primeros objetos correspondientes a objetos de ramificaciones de líneas del diseño y una etapa de eliminación de dichos segundos objetos cuya forma no sea compatible con dichas líneas del diseño;

[0050] - una etapa de conexión de ramificaciones de líneas del mismo nivel y una etapa de cálculo de una regresión polinómica sobre los datos de las líneas para calcular una curva RMS de los bordes de las líneas;

[0051] - un cálculo de las zonas de rotura de la película lagrimal mediante el cálculo de la distancia de los puntos de los bordes de las líneas con respecto a dicha curva, correspondiendo dichas zonas de rotura a los bordes de las líneas cuya distancia con respecto a dicha curva es superior a un valor de tolerancia dado.

[0053] En este procedimiento, el filtrado anisotrópico y la regresión polinómica son medios de procesamiento de imágenes que contribuyen a un procesamiento rápido de las imágenes y a una buena detección de los defectos ocasionados por las roturas de la película lagrimal.

[0055] Según un aspecto de la solicitud que puede utilizarse en otro procedimiento, el método comprende etapas de seguimiento del ojo u ojos del paciente utilizando un método de seguimiento del iris. Estas etapas permiten reposicionar las zonas de rotura de la película lagrimal detectadas con respecto al ojo analizado.

[0057] Las etapas de seguimiento ocular pueden comprender:

[0059] - una primera transformación de la imagen mediante la aplicación de un filtro de paso de banda anisotrópico aplicado en la dirección de la anchura del ojo para producir pares de transiciones ascendentes de oscuro a claro y descendentes de claro a oscuro a lo largo de un eje horizontal del ojo;

[0060] - una segmentación de la imagen para buscar los pares de transiciones ascendente y descendente que formen segmentos que deben ser representativos de las zonas claras de la imagen;

[0061] - un filtrado de la imagen que elimina los segmentos claros de la zona central que comprende el diseño y de las zonas superior e inferior de la imagen;

[0062] - tener en cuenta los segmentos claros, no teniéndose en cuenta en este análisis las otras zonas de la imagen, realizándose un primer cálculo de un círculo RMS del contorno del iris a partir de los extremos derechos de los segmentos claros situados a la izquierda de la imagen y de los extremos izquierdos de los segmentos claros situados a la derecha de la imagen;

[0063] - una etapa de supresión de puntos demasiado alejados del círculo RMS;

[0064] - para los puntos restantes, una nueva etapa de cálculo del círculo RMS (93) para seguir el contorno del iris. Asimismo, la solicitud propone un programa informático que comprende instrucciones para llevar a cabo el procedimiento de detección de roturas y el procedimiento de seguimiento ocular cuando este programa se ejecuta con un procesador.

[0065] Este programa puede almacenarse en un soporte de grabación no transitorio, legible por ordenador, en donde se registra un programa para llevar a cabo el procedimiento cuando dicho programa se ejecuta con un procesador. Por último, la solicitud propone un patrón de referencia para su uso con el dispositivo de la invención, que se produce utilizando una película de polímero transparente provista de líneas opacas impresas o serigrafiadas sobre dicha película. El patrón de referencia puede comprender al menos una zona vaciada rodeada por un marco opaco o zonas de sustrato transparentes en una zona central del patrón de referencia.

[0066] Breve descripción de los dibujos

[0067] Otras características, detalles y ventajas de la invención aparecerán al leer la descripción detallada a continuación y al analizar los dibujos adjuntos, en los que:

[0068] la [Fig. 1] es una vista frontal plana de un patrón de referencia provisto de un diseño de la invención;

[0069] la [Fig. 2] es una vista esquemática de un dispositivo de la presente solicitud;

[0070] la [Fig. 3] muestra un primer ejemplo de soporte de medición que puede utilizarse en el contexto de la presente solicitud;

[0071] la [Fig. 4] representa una imagen del ojo de un paciente tras una primera etapa de procesamiento;

[0072] las [Fig. 5A], [Fig. 5B], [Fig. 5C], [Fig. 5D] y [Fig. 5E] representan diversas etapas de procesamiento de la imagen del ojo de la figura 4;

[0073] las [Fig. 6A] y [Fig. 6B] representan detalles de la figura 5E;

[0074] la [Fig. 7] representa una imagen del ojo de la figura 4 tras el análisis de la imagen;

[0075] la [Fig. 8] representa una imagen del ojo de un paciente que mira hacia una cámara;

[0076] las [Fig. 9A], [Fig. 9B] y [Fig. 9C] representan etapas para determinar la posición del iris del ojo de la figura 8 según un aspecto de la solicitud;

[0077] la [Fig. 10] representa una imagen del ojo de un paciente cuya mirada se aleja de una cámara;

[0078] las [Fig. 11A], [Fig. 11B] y [Fig. 11C] representan etapas para determinar la posición del iris del ojo de la figura 10 según un aspecto de la solicitud;

[0079] la [Fig. 12] esquematiza un procedimiento para la detección de zonas de rotura de la película lagrimal;

[0080] la [Fig. 13] esquematiza un procedimiento de reposicionamiento de zonas de ruptura de la película lagrimal en un sistema de referencia vinculado al ojo;

[0081] Realización preferente de la invención

[0082] Los dibujos y la descripción que figuran a continuación describen uno o más ejemplos de realizaciones que, por lo tanto, pueden servir no sólo para mejorar la comprensión de los objetos de la presente solicitud, sino que también contribuyen a su definición, llegado el caso.

[0083] El procedimiento y el dispositivo de detección de roturas de película lagrimal según la presente solicitud, utilizan un patrón de referencia 10 representado en la figura 1 y fabricado a partir de una película de polímero transparente que comprende un diseño 11 realizado con una alternancia de líneas 12, 13 rectas y paralelas. El diseño comprende líneas opacas 12, por ejemplo, líneas negras separadas por líneas transparentes 13 que permiten que la luz de una fuente clara pase a través de un medio translúcido situado detrás del diseño para producir líneas claras de modo que las líneas claras del diseño se reflejen en el ojo o en los ojos de un paciente.

[0084] Según el ejemplo, el diseño 11 del patrón de referencia 10 comprende doce líneas opacas 12 sin contar los bordes superior e inferior del patrón de referencia. Estas líneas opacas están separadas por líneas transparentes 13 y centradas alrededor de una línea mediana translúcida. El patrón de referencia puede montarse en un marco de plástico para facilitar su manejo.

[0086] Por acuerdo, en el ejemplo ilustrado, el eje horizontal es paralelo a un eje que pasa por los ojos del paciente y el eje vertical es perpendicular a este eje, las líneas del diseño son horizontales.

[0088] Como se representa en la figura 2, el patrón de referencia 10 en su soporte de plástico 10b se coloca en un soporte translúcido 10a a su vez perforado con orificios para que pasen los objetivos de la cámara, y el dispositivo utiliza una fuente de luz difusa 23 detrás del soporte del diseño para iluminarlo. El reflejo del diseño se observa con una o dos cámaras digitales y, para observar ambos ojos, están previstas dos cámaras digitales 21, 22.

[0090] La fuente de luz difusa 23 puede producirse mediante una caja o esfera de integración, o de manera similar a una retroiluminación de pantalla LCD (del inglésLiquid Crystal Display,pantalla de cristal líquido) por ejemplo.

[0092] El patrón de referencia está provisto de dos zonas vaciadas 14 centradas en marcos opacos 15 sobre una línea central horizontal. Las zonas vaciadas están separadas por una distancia correspondiente a una separación ocular media, como se representa en la figura 1. Volviendo a la figura 2, las cámaras se colocan detrás de las zonas vaciadas y se orientan hacia los ojos 101 del paciente 100. Los objetivos de las cámaras graban o fotografían los ojos del paciente a través de las zonas vaciadas. Las zonas vaciadas pueden sustituirse por zonas de sustrato transparente del patrón de referencia, siempre que las propiedades ópticas del sustrato del patrón de referencia y su nivel de limpieza sean compatibles con la formación de la imagen (transparente y no difusiva).

[0094] Las cámaras son, por ejemplo, cámaras CMOS (del inglésComplementary Metal-Oxide-Semiconductor,semiconductor complementario de óxido metálico) con un sensor de 1/4". Según el ejemplo no limitativo mostrado, las zonas transparentes son orificios circulares con un diámetro adaptado a los objetivos de las cámaras. Para cámaras con ópticas de focal del orden de 4 mm, se hacen orificios del orden de 14 mm y los marcos opacos son cuadrados opacos del orden de 16 mm x 16 mm. La finalidad de estos marcos es terminar con precisión las líneas justo antes de los orificios que reciben los objetivos de las cámaras.

[0096] En el ejemplo de realización, la(s) cámara(s) proporciona(n) imágenes con una resolución de 1920x1080, que es suficiente para el análisis de rotura de película sin aumentar la carga de cálculo del sistema.

[0098] Las señales de vídeo o de las cámaras se envían a un dispositivo de procesamiento informatizado 30 o sistema de cálculo, interno o externo al dispositivo de medición y, para evitar duplicar este sistema de procesamiento, las señales de vídeo de las dos cámaras pasan por un multiplexor, en una tarjeta electrónica 24 del dispositivo, permitiendo el multiplexor enviar cualquiera de los canales de vídeo al dispositivo de procesamiento 30.

[0100] Las cámaras graban o fotografían la imagen de las líneas del diseño reflejadas en la córnea del paciente. Como la córnea puede considerarse, a primera vista, una dioptría esférica, presenta una curvatura de campo significativa y la imagen muestra una distorsión significativa. Para compensar al menos parcialmente la distorsión, las imágenes capturadas conservan líneas que varían sólo ligeramente en anchura desde la línea central del motivo hacia el borde de la imagen, el diseño del patrón de referencia comprende líneas con un período creciente desde el eje central del diseño hacia los bordes del soporte, paralelas entre sí. Por ejemplo, una línea blanca central puede tener una altura aproximada de 2,8 mm, las líneas negras adyacentes tienen una altura de 2,2 mm, mientras que las últimas líneas blancas tienen una altura de 3,8 mm y las líneas negras que preceden a estas líneas blancas tienen una altura de 2,8 mm, la progresión se optimiza para compensar la curvatura de un ojo estándar. En el proceso descrito, son las líneas claras las que se utilizan para buscar las zonas de rotura. El número y la anchura de las líneas claras pueden diferir con respecto a los ejemplos dados, pero se eligen para obtener una definición suficiente para una detección significativa de las zonas de rotura de la película, en función de la resolución de la(s) cámara(s).

[0102] En el principio de la presente solicitud, las líneas blancas se reflejan en la dioptría corneal y destacan, mientras que se retrodispersan en la conjuntiva bulbar del ojo y en el iris, donde la alternancia de líneas oscuras y claras crea un fondo continuo más o menos claro en función de la relación entre las superficies transparentes del patrón de referencia y su superficie total.

[0104] En la figura 2, la vista superior del patrón de referencia se curva alrededor de un eje vertical para formar una parte de un cilindro y seguir la curvatura de la cabeza del paciente 100, de modo que la imagen del patrón de referencia cubra una gran parte de la córnea.

[0106] Las razones son las siguientes:

[0108] a. Conjugación óptica:

[0109] La cámara ve el reflejo del patrón de referencia a través de la córnea, que inicialmente se considera un espejo esférico con un radio de 8 mm aproximadamente, es decir, una distancia focal de 4 mm. Dada esta corta distancia focal, el patrón de referencia (el objeto en la conjugación óptica) debe ser grande para que el tamaño de la imagen en la córnea sea suficientemente grande, de tamaño comparable al diámetro externo del iris. Esto es lo que determina el tamaño de la máscara.

[0111] b. Fotometría:

[0112] Para que el patrón de referencia sea visible, los rayos de luz procedentes de los bordes extremos del patrón de referencia deben entrar en la pupila del objetivo. La córnea es un espejo muy curvado, en el borde del campo, los rayos claros que llegan a la córnea deben ser rasantes.

[0114] Por eso el patrón de referencia es curvado.

[0116] Según la figura 3, el aparato de medición está instalado en un armazón oftalmológico con un soporte para la barbilla y la frente que comprende elevadores 44, un cárter 43 que integra las cámaras y recibe el patrón de referencia 10 en una cara frontal curva delante de la cual se colocará al paciente, con la barbilla apoyada en un soporte 45. En tal armazón, los ojos del paciente están a una distancia aproximada de 50 mm del patrón de referencia a una distancia focal de la cámara de 4 mm. El dispositivo de medición también puede integrarse en un casco que lleve el paciente.

[0117] La longitud focal y la distancia se eligen de forma que se pueda ver todo el ojo, teniendo en cuenta las variaciones en la posición del ojo con respecto a la cámara (la distancia interocular varía de un individuo a otro). A continuación, el operario selecciona una ventana de interés centrada en la pupila del paciente, orientada al centro de la pupila en la imagen.

[0119] Para que las líneas del patrón de referencia sean nítidas en la imagen, el enfoque se ajusta mediante una rueda de ajuste 42.

[0121] El objetivo del procedimiento de medición descrito en esta solicitud es detectar y medir el crecimiento de las zonas de ojo seco y la rotura de la película lagrimal. Consiste en una repetición de capturas de imagen de uno o ambos ojos del paciente a una frecuencia de repetición del orden de 0,2 a 0,5 segundos, y en la práctica, de 0,3 segundos después de un parpadeo del ojo o de los ojos.

[0123] El procedimiento se describe principalmente en el contexto de un patrón de referencia de líneas horizontales, es decir, a lo largo de un eje que pasa por las dos pupilas del paciente, pero puede adaptarse en particular girando 90° los medios de procesamiento de la serie de píxeles y del filtro de paso de banda anisotrópico descrito a continuación. Además, el procedimiento descrito en el ámbito de la detección de líneas claras, también puede aplicarse a la detección de líneas oscuras.

[0125] Las etapas de medición en el sistema de cálculo 30 comprenden etapas de procesamiento de imágenes que, partiendo de una captura de la imagen original del ojo del paciente comprenden;

[0127] - una transformación de la imagen en escala de grises según la etapa 205 de la figura 12 y cuyo ejemplo del resultado se representa en la figura 4, donde la imagen 51 del diseño sobre el iris 50 puede distinguirse de la imagen del marco 52 que rodea el objetivo de la cámara. En esta imagen y en la imagen en color original, la forma de las líneas claras reflejadas contiene defectos locales (en particular, bordes de líneas irregulares que ya revelan deformaciones de la película lagrimal);

[0128] - Una segunda etapa 210 en la figura 12 comprende la aplicación de un filtro de paso de banda anisotrópico aplicado según una dirección perpendicular a la dirección de las líneas reflejadas, o una dirección vertical y, por tanto, en las columnas de píxeles de la imagen en el caso de un patrón de referencia de líneas horizontales o un patrón de referencia de líneas verticales, estando en este caso la imagen girada a 90° para obtener líneas claras orientadas en sentido horizontal, y configurada para mantener transiciones bruscas entre la escala de grises y suprimir o atenuar las modulaciones de baja frecuencia espacial y de frecuencia espacial más alta en sentido perpendicular. La imagen de salida del filtro se representa en la figura 5A. Este filtro tiene, en particular, la utilidad de eliminar los fenómenos de viñeteado y los defectos de homogeneidad de la iluminación. Esta transformación acentúa las líneas del párpado 53, las líneas claras 54 del diseño del patrón de referencia y conserva la imagen del marco 55.

[0129] A continuación, siempre en el caso de líneas claras orientadas en sentido horizontal, el procedimiento comprende un análisis de la imagen 220 por columnas de píxeles según la figura 12, que busca segmentos claros verticales. La imagen resultante comprende entonces las líneas 56, 57, 58 y 59, como se representa en la figura 5B. Una vez finalizado este análisis, se realiza una calificación de los segmentos claros según su tamaño, etapas 230, 235. De este modo se eliminan los segmentos demasiado grandes o demasiado cortos que claramente no corresponden a los segmentos de líneas del diseño, por ejemplo, los segmentos que forman parte del contorno del párpado. Al final de esta etapa, la figura 5C representa la imagen en la que permanecen los segmentos de columnas que constituyen la línea aislada 61, las líneas de la imagen del diseño 62, la base 64 y el marco 63. Obsérvese que las pestañas provocan una fragmentación significativa de las líneas 65 de la parte superior de la imagen. En el caso de un patrón de referencia de líneas verticales, los segmentos se analizan y califican mediante líneas de píxeles.

[0131] Una vez finalizada la segmentación, el procedimiento de procesamiento comprende un algoritmo de etiquetado/clasificación 240, 250, 260 de segmentos claros para obtener objetos representativos de las ramificaciones claras de las líneas del diseño y rechazar los objetos claros que no tengan la forma deseada, que se considerarán entonces artefactos. Este algoritmo comprende en primer lugar una conexión de segmentos de columnas adyacentes para reconstituir las ramificaciones horizontales. El resultado de este etiquetado/clasificación se representa en la figura 5D, en donde a cada línea encontrada se le asigna un color, representado en este caso en escala de grises. Esta clasificación permite crear líneas completas 70 o ramificaciones aisladas 71, 72.

[0132] Una etapa siguiente es una conexión 280 de las ramificaciones de las líneas claras del mismo nivel (por ejemplo, de anchura y altitud similares) en la imagen y, a continuación, una regresión polinómica 285 utilizando un polinomio de orden superior a dos para calcular una curva RMS de la forma de los bordes de las líneas. Esta etapa se representa en la figura 5E. En esta figura se destacan particularmente las conexiones entre las curvas RMS inferior 74 y superior 74' de las ramificaciones 73a, 73b de las líneas de división a nivel de la imagen del marco que rodea el objetivo de la cámara y las ramificaciones 73c, 73d de la línea inferior. La ampliación de la figura 6A permite distinguir mejor las curvas RMS 74, 74' entre las ramificaciones 73c, 73c en la parte inferior de la imagen. A continuación, se detectan los lugares o zonas de rotura de la película 290 en los puntos en los que los bordes de las líneas comprenden puntos de medición que se desvían de la forma dada por el polinomio, con dos criterios:

[0133] - la desviación con respecto al polinomio es superior a un umbral,

[0134] - esta superación del umbral se produce en varias columnas adyacentes.

[0135] Esto se representa en la figura 6B, por ejemplo, en la zona 76 donde el borde de línea 77b de la línea 77a no alcanza la curva 74'.

[0136] Como se ha indicado anteriormente, el procedimiento puede basarse en el procesamiento de líneas oscuras. La agrupación de los pares de transiciones (ascendente y descendente en el caso de las líneas claras) permite comprobar la coherencia de la anchura del segmento obtenido y rechazar los segmentos demasiado anchos o demasiado estrechos para formar parte de la imagen del patrón de referencia. Una vez determinadas las ramificaciones, se realiza la regresión polinómica a cada lado de la ramificación: un polinomio para las transiciones ascendentes, un polinomio para transiciones descendentes. Por lo tanto, el procedimiento de la invención también permite buscar los segmentos oscuros, las líneas oscuras y llegar a las mismas regresiones polinómicas y al mismo resultado final.

[0137] El resultado de las mediciones es un mapa de los puntos de rotura de la película lagrimal que se muestra en la figura 7, donde el mapa de puntos de rotura 78 se coloca sobre la imagen inicial en color del ojo tomada en este caso en escala de grises.

[0138] Como se ha indicado anteriormente, las imágenes se capturan aproximadamente cada 0,3 segundos. Un origen temporal se define como un parpadeo del párpado y la repetición de la medición de cada imagen a lo largo de un período de tiempo permite construir un mapa de las roturas en función del tiempo.

[0139] Un problema a tener en cuenta es que la mirada del paciente puede cambiar de dirección durante el periodo de adquisición de la imagen.

[0140] Dado que la cámara observa los reflejos del diseño en la córnea, que se comporta en una primera aproximación como una dioptría esférica, la posición de la imagen del diseño permanece prácticamente invariable en la imagen suministrada por la cámara, mientras que la posición del iris cambia si el paciente gira los ojos. En consecuencia, un punto determinado del patrón de referencia no está vinculado a un punto fijo de la córnea, sino, por el contrario, en un punto que depende de la dirección de la mirada. Esto implica que la medición debe referenciarse con respecto a la posición del ojo observado y no con respecto a la imagen del diseño.

[0141] Para ello, es necesario seguir la posición del ojo en cada imagen. Se prefirió seguir el contorno exterior del iris del ojo debido al gran contraste con la conjuntiva bulbar, que es de color claro y en la que no hay reflejo del patrón de referencia, mientras que la pupila es más difícil de seguir debido al reflejo del patrón de referencia, lo que complica el análisis de la imagen.

[0142] El siguiente procedimiento puede utilizarse en el ámbito de la presente solicitud o de forma independiente para otras mediciones oculares. Este procedimiento es además independiente de la orientación de las líneas del patrón de referencia.

[0143] Las figuras 8, 9A, 9B y 9C corresponden a procesamientos de imágenes en el ojo de un paciente que mira a la cámara y las figuras 10, 11A, 11B y 11C corresponden a procesamientos de imágenes en el ojo de un paciente cuya mirada se aleja de la cámara.

[0144] De acuerdo con la figura 8, el ojo 80 mira al frente, la imagen del diseño 83 está centrada con respecto al iris 82, que a su vez está centrado con respecto al párpado 81.

[0145] El procedimiento de procesamiento de imágenes utilizado para encontrar la posición del iris se esquematiza en la figura 13. Comprende una primera transformación de la imagen mediante la aplicación de un filtro de paso de banda anisotrópico 400 aplicado horizontalmente para detectar las transiciones claras a lo largo de un eje horizontal. En esta operación, el objetivo es distinguir entre transiciones descendentes (de claro a oscuro) y ascendentes (de oscuro a claro) y facilitar su comprensión, las transiciones de claro a oscuro (transición descendente) se traducen en forma de un semicírculo de color oscuro 84 de la representación en escala de grises de la figura 9A y las transiciones de oscuro a claro (transición ascendente) se traducen en forma de un semicírculo claro 85 de la figura 9A. Las partes de la imagen sin transiciones significativas se vuelven de un gris medio, como el semicírculo 86, por ejemplo, y el contorno del iris se materializa mediante una parte anular 87 que se encuentra en el lado izquierdo junto a una transición de claro a oscuro y, en el otro lado del ojo, junto a una transición de oscuro a claro.

[0147] Volviendo a la figura 13, una segunda operación consiste en una segmentación de la imagen 410 para buscar los pares de transiciones ascendente y descendente, 84, 85 en la figura 9A, por ejemplo, que forman los límites de las zonas claras de la imagen, especialmente alrededor de la conjuntiva bulbar. Estos pares de transiciones materializados por los límites 88, 89 y 90, 91 en la figura 9B, delimitan zonas 92 que posiblemente definen la conjuntiva bulbar.

[0148] A partir de esta transformación, el procedimiento consiste, como se muestra en la figura 13, en filtrar la imagen 420 para suprimir la zona central que contiene el diseño y las zonas superior e inferior de la imagen. En las partes restantes, se realiza un cálculo de un círculo RMS del contorno del iris a partir de los extremos derechos de los segmentos situados a la izquierda de la imagen y de los extremos izquierdos de los segmentos situados a la derecha de la imagen 430. Para este cálculo, los puntos que están demasiado alejados del círculo RMS, que corresponden a imperfecciones particularmente causadas por las pestañas o el párpado, se rechazan en la etapa 440 y, para los puntos restantes, se calcula un nuevo círculo RMS para seguir el contorno del iris, este círculo 93 se representa en la figura 9C sobre la imagen original del ojo.

[0150] La figura 10 muestra un ojo 80' mirando en ángulo, con el iris 82' desplazado respecto al diseño 83'. Para esta posición del ojo, las transiciones 84', 85' alrededor de las zonas oscuras 86', 87' que corresponden a colores homogéneos, están desplazadas lateralmente en la figura 11A, mientras que en la figura 11B se observa que los arcos de los círculos 89' y 90' correspondientes al borde del iris, siguen siendo detectables. La aplicación del procedimiento de seguimiento también conduce a la recreación del círculo RMS 93', que se va a reposicionar en la imagen original como se representa en la figura 11C. A continuación, las roturas de la película lagrimal detectadas se reubican, según la etapa 450, en función de la posición del círculo que define el contorno del iris. Esto permite que las roturas de la película lagrimal queden ancladas al contorno del ojo y no a la imagen.

[0152] Esta secuencia se realiza para cada imagen, preferentemente tras analizar el diseño en líneas descrito anteriormente.

[0153] Como ya se ha mencionado, este procedimiento se aplica en este caso al reposicionamiento de las zonas de rotura, pero también puede utilizarse para otros tipos de detección y métodos que utilizan el seguimiento de la posición de los ojos.

[0155] Según un aspecto de la solicitud, el dispositivo puede comprender un gatillo manual que arma el dispositivo, el disparo de la secuencia de capturas de imágenes se realiza entonces al producirse un acontecimiento tal como una serie de dos parpadeos del paciente. Para hacer esto, el sistema comprende un procedimiento de reconocimiento del parpadeo que permite iniciar automáticamente la secuencia de medición. Del mismo modo, el sistema puede detener la secuencia de mediciones automáticamente si se detecta un parpadeo posterior, o detener la secuencia automáticamente tras un tiempo de espera, por ejemplo, de 15 segundos.

[0157] La secuencia de captura de imágenes puede comprender de 30 a 50 imágenes, por ejemplo, y en el caso de una secuencia de captura de imágenes de 15 segundos con una captura cada 0,3 segundos, la secuencia comprende 45 imágenes. El análisis de las imágenes puede realizarse después de la secuencia de captura de imágenes y debido a la solución elegida de trabajar sobre un diseño formado por líneas, el tiempo de procesamiento sigue siendo reducido, por ejemplo, de 15 segundos, con un ordenador estándar.

[0159] Una vez finalizada la medición, el facultativo dispone, por una parte, de una cartografía espacial y temporal de las roturas de la película lagrimal en la superficie de la córnea y, por otra parte, de una curva temporal que investiga la aparición de roturas de la película lagrimal a lo largo del tiempo. Esta curva temporal, y en particular su pendiente, revelará la cinética de aparición de roturas de la película lagrimal. Esto ayuda a afinar la interpretación del examen realizado.

[0161] La invención no se limita a los ejemplos descritos anteriormente, únicamente a modo de ejemplo, sino que abarca todas las variantes, como una distribución o progresión de la altura de las diferentes líneas, que pueda contemplar un experto en la materia en el contexto de la protección buscada. En particular, como ya se ha mencionado, las líneas del diseño, que son líneas paralelas horizontales según el ejemplo representado, pueden sustituirse por líneas verticales, permitiendo una rotación de la imagen, por ejemplo, aplicar a esta configuración los medios de procesamiento de imágenes de detección de deformaciones de líneas, sin cambiar su dirección.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de detección de una o varias roturas de una película lagrimal, que incluye:

a. una placa translúcida provista de un patrón de referencia (10) destinado a colocarse delante de al menos un ojo (101) de un paciente (100), estando el patrón de referencia provisto de un diseño (11) destinado a reflejarse en el ojo del paciente,

b. al menos una cámara (21, 22) fotográfica digital conectada a un sistema de cálculo (30) provisto de medios de procesamiento y análisis de imágenes, estando un objetivo de la cámara, orientado hacia el ojo del paciente para fotografiar un reflejo del diseño (11) del patrón de referencia (10) en el ojo del paciente, donde:

c. el diseño del patrón de referencia (10) está provisto de una serie de líneas en forma de una alternancia de líneas transparentes (13) y líneas opacas (12) de formación horizontal o vertical, por retroiluminación, de líneas claras y oscuras reflejadas en el ojo del paciente,

d. los medios de procesamiento y de análisis de imágenes están configurados para detectar deformaciones de dichas líneas claras u oscuras reflejadas en el ojo del paciente y para identificar roturas de la película lagrimal reveladas por estas deformaciones.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde las líneas de la serie de líneas son líneas paralelas.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en donde la anchura de las líneas aumenta desde una línea central del patrón de referencia hacia los bordes del patrón de referencia.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el patrón de referencia (10a) está provisto de una curvatura cilíndrica a lo largo de una generatriz vertical para formar una parte de cilindro y seguir la curvatura de la cabeza del paciente (100).

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de procesamiento y de análisis de imágenes comprenden medios de transformación de la imagen en escala de grises.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de procesamiento y de análisis de imágenes comprenden medios de filtrado anisotrópico de paso de banda.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de procesamiento y de análisis de imágenes comprenden medios para analizar la imagen según sucesiones de píxeles perpendiculares a la dirección de las líneas, medios de búsqueda de segmentos claros u oscuros en dichas sucesiones de píxeles, medios para cuantificar el tamaño de dichos segmentos claros u oscuros y para eliminar los segmentos cuyo tamaño sea incompatible con una imagen de las líneas del diseño.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, en donde los medios de procesamiento y de análisis de imágenes comprenden medios de etiquetado/clasificación de objetos de segmentos claros u oscuros adaptados para reconstruir primeros objetos correspondientes a ramificaciones de líneas claras u oscuras del diseño y eliminar segundos objetos cuya forma no sea compatible con dichas líneas claras u oscuras.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, en donde los medios de procesamiento y de análisis de imágenes comprenden medios para calcular la conexión de ramificaciones de líneas claras u oscuras en el mismo eje, medios para calcular una regresión polinómica sobre los datos de las líneas claras u oscuras, de manera que se puedan calcular curvas RMS representativas de los bordes de dichas líneas, y medios para calcular la detección de zonas de rotura de la película lagrimal sobre puntos de imagen de los bordes de las líneas cuya distancia con dicha curva supere un valor de tolerancia determinado.

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios de seguimiento del ojo o de los ojos del paciente, basados en el reconocimiento y seguimiento del iris, de manera que se puedan reajustar las roturas de la película lagrimal detectadas con respecto al ojo analizado.

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la placa translúcida retroiluminada (10a) que lleva el patrón de referencia (10) y la(s) cámara(s) (21, 22), están integradas en un dispositivo oftálmico de medición (43, 44).

12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el patrón de referencia (10) se produce mediante una película polimérica transparente provista de líneas opacas (12) impresas o serigrafiadas en dicha película y separadas por líneas transparentes (13), estando dicha película conformada para colocarse sobre una placa translúcida retroiluminada (10a), 23) del dispositivo.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, en donde el patrón de referencia comprende al menos una zona vaciada (14) rodeada por un marco opaco (15) o zonas de sustrato transparentes en una zona central del patrón de referencia.

14. Procedimiento de detección de roturas de película lagrimal mediante un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecomprende una detección de parpadeo del párpado que proporciona un origen temporal y al menos una secuencia que comprende una sucesión de capturas de imágenes y el cálculo de zonas de rotura desde el origen temporal y hasta el siguiente parpadeo del párpado.

15. Procedimiento de detección de roturas de la película lagrimal según la reivindicación 14, que comprende una captura de imagen (200) cada 0,2 a 0,5 segundos y preferentemente cada 0,3 segundos.

16. Procedimiento de detección de roturas de la película lagrimal según la reivindicación 14 o 15, que comprende, para cada captura de imagen, una sucesión de etapas de procesamiento y de análisis que comprende

- una transformación de la imagen en escala de grises (205);

- un filtrado (210) de la imagen transformada mediante un filtro de paso banda anisotrópico para reducir el viñeteado y homogeneizar la claridad de la imagen;

- una búsqueda columna por columna (220) de segmentos claros u oscuros en la imagen, una etapa de cuantificación (230) del tamaño de dichos segmentos claros u oscuros y una etapa de eliminación (235) de los segmentos cuyo tamaño sea incompatible con una correspondencia con las líneas del diseño;

- una etapa de etiquetado/clasificación (240) de objetos de segmentos claros o segmentos oscuros, una etapa de reconstrucción (270) de dichos primeros objetos correspondiente a objetos de ramificaciones de líneas del diseño y una etapa de eliminación (260) de dichos segundos objetos cuya forma no sea compatible con dichas líneas del diseño;

- una etapa de conexión de ramificaciones de líneas del mismo nivel (280) y una etapa de cálculo de una regresión polinómica (285) sobre los datos de las líneas para calcular una curva RMS de los bordes de las líneas;

- un cálculo de las zonas de rotura de la película lagrimal (290) mediante el cálculo de la distancia de los puntos de los bordes de las líneas con respecto a dicha curva, correspondiendo dichas zonas de rotura a los bordes de las líneas cuya distancia con respecto a dicha curva es superior a un valor de tolerancia dado.

17. Procedimiento de detección de roturas de la película lagrimal según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, que comprende las etapas de seguimiento del ojo o de los ojos del paciente (400, 410, 420, 430, 440, 450) mediante un procedimiento de seguimiento del iris para reposicionar las zonas de rotura de la película lagrimal detectadas con respecto al ojo analizado.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, en donde las etapas de seguimiento ocular comprenden:

- una primera etapa de transformación de la imagen mediante la aplicación de un filtro de paso de banda anisotrópico (400) aplicado en la dirección de la anchura del ojo para producir pares de transiciones ascendentes de oscuro a claro y descendentes de claro a oscuro a lo largo de un eje horizontal del ojo;

- una etapa de segmentación de la imagen (410) para buscar los pares de transiciones ascendente y descendente (88, 89, 90, 91) que formen segmentos que deben ser representativos de las zonas claras de la imagen;

- una etapa de filtrado de la imagen (420) que elimina los segmentos claros de la zona central que comprende el diseño y de las zonas superior e inferior de la imagen;

- una etapa en la que se tienen en cuenta los segmentos claros, no teniéndose en cuenta en este análisis las otras zonas de la imagen, realizándose un primer cálculo de un círculo RMS del contorno del iris (430) a partir de los extremos derechos de los segmentos claros situados a la izquierda de la imagen y de los extremos izquierdos de los segmentos claros situados a la derecha de la imagen;

- una etapa (440) de supresión de puntos demasiado alejados del círculo RMS;

- para los puntos restantes, una nueva etapa de cálculo del círculo RMS (93) para seguir el contorno del iris.

19. Programa informático que comprende instrucciones que hacen que el dispositivo según las reivindicaciones 1 a 13, lleve a cabo el procedimiento según una de las reivindicaciones 14 a 18 cuando este programa se ejecuta con un procesador.

20. Soporte de registro no transitorio legible por ordenador, en donde se registra un programa que comprende instrucciones que hacen que el dispositivo según las reivindicaciones 1 a 13, lleve a cabo el procedimiento según una de las reivindicaciones 14 a 18 cuando este programa se ejecuta con un procesador.