ITMI20131262A1 - Apparecchiatura e metodo per determinare l'orientazione di strutture anatomiche corneali - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“APPARECCHIATURA E METODO PER DETERMINARE L'ORIENTAZIONE DI STRUTTURE ANATOMICHE CORNEALI”

La presente invenzione è relativa a un’apparecchiatura e a un metodo per determinare l’orientazione di strutture anatomiche corneali.

In chirurgia oftalmica, è noto praticare trapianti di cornea utilizzando due diverse tecniche.

I trapianti perforanti (o a tutto spessore) prevedono la rimozione dell’intero spessore di tessuto corneale del paziente e la sostituzione completa con una cornea di donatore. Mediante un apposito dispositivo, una porzione circolare della cornea centrale del paziente ricevente viene asportata con perforazione completa. Il tessuto rimosso viene integralmente sostituito con un lenticolo di geometria equivalente, ricavato dalla cornea di donatore. L’intervento si conclude con la sutura (con diverse possibili tecniche) lungo il perimetro del tessuto innestato. A seguito di trapianto perforante, il paziente utilizza per la visione la sola porzione di cornea proveniente dal donatore.

Nel caso dei trapianti lamellari, invece, solo un determinato spessore di tessuto corneale viene asportato dallo strato epiteliale e/o dallo strato endoteliale del paziente ricevente, utilizzando una fra diverse tecniche chirurgiche disponibili. I trapianti lamellari sono classificati in base allo spessore residuo del tessuto del ricevente in DALK (Deep Anterior Lamellar Keratoplastic), se l’asportazione è profonda e lo spessore residuo di tessuto del ricevente è modesto; e ALK (Anterior Lamellar Keratoplastic), se l’asportazione è più superficiale e lo spessore di tessuto residuo è maggiore. Nell’ambito dei trapianti lamellari rientrano anche i trapianti endoteliali. In questo caso la lamella corneale del donatore è riferita alla porzione posteriore di stroma su cui sono disposte le cellule endoteliali.

L’asportazione di materiale permette di realizzare una sede, normalmente denominata letto stromale ricevente o più semplicemente letto ricevente, nel tessuto stromale del paziente. Il letto stromale ricevente è conformato per accogliere un lenticolo o lembo stromale proveniente da un donatore.

A prescindere dalla tecnica chirurgica adottata per la realizzazione del letto ricevente, l’innesto del lembo stromale del donatore crea un’interfaccia fra il tessuto del ricevente e il tessuto del donatore. L’interfaccia influenza le proprietà del sistema ottico risultante.

In un numero significativo di casi, un trapianto di cornea, lamellare (anteriore o posteriore che sia) o perforante, benché correttamente eseguito, non porta al paziente i risultati refrattivi attesi in termini di miglioramento della qualità della visione. In particolare, non è raro che la valutazione del trapianto effettuata mediante i comuni strumenti obiettivi di indagine oftalmica non trovi corrispondenza nella percezione soggettiva del paziente, il quale non riscontra i miglioramenti previsti. Indagini postoperatorie dimostrano che, talvolta, la qualità della visione non è soddisfacente anche quando sia la struttura ricevente, sia il lembo di donatore risultano perfettamente trasparenti in accordo alle metodiche di indagine oftalmologica tradizionali. Si è inoltre constatato che il risultato visivo è tanto più prevedibile quanto maggiore è la quantità di tessuto rimosso dalla cornea del ricevente e nel caso dei trapianti endoteliali, quanto più è sottile la lamella stromale del donatore.

Specialmente nel caso dei trapianti lamellari, le proprietà del sistema ottico finale sono pertanto determinate non solo dalla qualità del tessuto ricevente residuo e del tessuto di donatore, ma anche dal modo in cui il lembo di donatore è accoppiato al letto ricevente. Tuttavia, problemi analoghi sono stati riscontrati anche nel caso di trapianti perforanti.

Il problema di determinare la corretta orientazione della cornea di donatore è quindi di carattere generale, anche se è avvertito in maniera più acuta nel caso dei trapianti lamellari.

Scopo della presente invenzione è fornire un’apparecchiatura e un metodo per determinare un’orientazione di strutture anatomiche corneali, che permettano di superare le limitazioni descritte e, in particolare, permetta di migliorare le procedure di trapianto di cornea e la qualità della visione conseguente a trapianto di cornea.

Secondo la presente invenzione vengono forniti un’apparecchiatura e un metodo per determinare un’orientazione di strutture anatomiche corneali, come definiti rispettivamente nelle rivendicazioni 1 e 11.

Per una migliore comprensione dell’invenzione, ne verranno ora descritte alcune forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 è una vista frontale di una cornea;

- la figura 2 mostra uno schema a blocchi semplificato di un’apparecchiatura per determinare l’orientazione di strutture anatomiche corneali in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 3 è una vista dal basso di una porzione dell’apparecchiatura di figura 2;

- la figura 4 è un diagramma di flusso relativo a fasi di un metodo in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 5 è un diagramma di flusso relativo a ulteriori fasi del metodo di figura 4;

- la figura 6 è un esempio di immagine di una cornea utilizzata nel dispositivo di figura 2; e

- la figura 7 è un’immagine trasformata ottenuta dall’immagine di figura 6.

L’invenzione è basata sull’osservazione della struttura di una cornea umana.

Lo stroma occupa approssimativamente il 90% dello spessore corneale umano ed è prevalentemente composto da collagene, che forma fibrille di circa 25-30 nm di diametro. Le fibrille sono organizzate in fasce o fibre più larghe, denominate lamelle corneali. In ciascuna lamella, le fibrille collagene sono immerse in una matrice ricca di proteoglicani, glicoproteine, sali minerali e cheratociti e sono disposte fra loro parallele.

Le lamelle corneali degli strati più profondi (appartenenti ai due terzi inferiori) dello stroma non sono organizzate in modo isotropo, ma hanno un orientamento preferenziale lungo i meridiani corneali supero-inferiore oppure nasale-temporale (quindi lungo una di due direzioni sostanzialmente perpendicolari) e formano una matrice. In figura 1, che illustra una cornea 50, le lamelle perpendicolari sono rappresentate schematicamente e sono indicate dai numeri 52 e 53.

In porzioni di stroma profondo, ma in aree più periferiche, le lamelle sono invece distribuite lungo linee curve che formano archi 55 definenti quattro regioni o lobi 56 tondeggianti, separati da una regione cruciforme 57 centrale. Le estremità della regione cruciforme 57 giacciono in prossimità delle inserzioni di alcuni dei principali muscoli oculomotori, in particolare dei retti superiore, inferiore, laterale e mediale. Le lamelle di questo tipo hanno una distribuzione tale da produrre effetti di scattering sostanzialmente isotropi dal punto di vista ottico e sono sovrapposte alle lamelle corneali profonde 52, 53, le quali sono organizzate a matrice lungo direzioni sostanzialmente perpendicolari.

Nel caso dei trapianti lamellari di cornea, il lembo corneale espiantato dal donatore contiene sicuramente buona parte di tessuto profondo, organizzato in modo anisotropo. Se il tessuto del donatore viene innestato con orientamento casuale, l’interazione ottica con il letto ricevente non è prevedibile. Le lamelle appartenenti allo strato corneale profondo, tanto del donatore, quanto del ricevente, producono effetti di diffrazione. In una cornea integra l’organizzazione delle lamelle degli strati stromali profondi è coerente e gli effetti delle lamelle perpendicolari si compensano. Otticamente, alcune lamelle producono fenomeni diffrattivi al passaggio della luce, mentre le altre si comportano come un filtro polarizzatore in grado di annullare le componenti di disturbo, garantendo la trasparenza del sistema.

In caso di trapianto lamellare, il lembo impiantato, interagendo otticamente con il letto ricevente, può causare fenomeni di interferenza. Anche se il letto ricevente e il lembo corneale di donatore possono essere considerate otticamente prive di difetti, l’accoppiamento con orientazione non ottimale può abbattere la capacità del sistema ottico risultante di trasmettere la luce incidente.

Come già accennato, si è in realtà osservato che anche i trapianti perforanti, in cui non c’è interazione con il tessuto corneale del ricevente, risentono dell’orientazione dell’impianto. Si ipotizza che l’influenza dell’orientazione in questo tipo di trapianto possa dipendere dalla posizione della regione cruciforme rispetto alle inserzioni dei muscoli oculomotori e quindi ad un errato posizionamento angolare del lembo da innestare rispetto alle posizioni fisiologicamente ideali.

Con riferimento alle figure 2 e 3, un’apparecchiatura per determinare l’orientazione di strutture anatomiche corneali è indicata nel suo complesso con il numero 1.

L’apparecchiatura 1 comprende un dispositivo di illuminazione 3, un gruppo ottico 5, un dispositivo di acquisizione immagini 6, un’unità di controllo 8 e un’unità di visualizzazione, ad esempio uno schermo 9.

Il dispositivo di illuminazione 3, il gruppo ottico 5 e il dispositivo di acquisizione immagini 6 sono montati su un telaio 10, che assicura il corretto allineamento lungo un asse ottico A. In particolare, il telaio 10 porta il dispositivo di illuminazione 3 in modo che sia possibile illuminare un lembo corneale di donatore 11 collocato in una sede di osservazione 12, la quale può essere un letto ricevente di donatore, dove il lembo corneale di donatore 11 è deposto, oppure un dispositivo di supporto, quale una camera artificiale (qui non mostrato). Ancora, oggetto dell’osservazione può essere una cornea nella propria struttura oculare originaria, nel caso l’apparecchiatura sia utilizzata per determinare l’orientamento del tessuto corneale nativo.

Il gruppo ottico 5 e il dispositivo di acquisizione immagini 6 sono fissati al telaio 10 in modo che sia possibile inquadrare il lembo corneale di donatore 11 nella sede di osservazione 12.

Il dispositivo di illuminazione 3 comprende una sorgente di luce 13 anulare, che è concentrica al gruppo ottico 5 ed è perciò allineata all’asse ottico A, e un filtro polarizzatore di emissione 15 otticamente accoppiato alla sorgente di luce 13. In una forma di realizzazione, la sorgente di luce 13 è del tipo a LED ed è pilotata dall’unità di controllo 8 mediante un segnale di regolazione SR.

Come la sorgente di luce 13, anche il filtro polarizzatore di emissione 15 ha forma anulare ed è disposto in modo da intercettare e polarizzare la radiazione luminosa emessa dalla sorgente di luce 13. Pertanto, il dispositivo di illuminazione 3 fornisce un primo fascio luminoso F1 di luce polarizzata. Inoltre, il filtro polarizzatore di emissione 15 è orientabile per selezionare una direzione di polarizzazione D1 del primo fascio luminoso F1. La direzione di polarizzazione D1 del primo fascio luminoso F1 è quindi orientabile. In una forma di realizzazione, un primo attuatore 16 è accoppiato al filtro polarizzatore di emissione 15 ed è comandato dall’unità di controllo 8 mediante un primo segnale di attuazione SA1 per ruotare il filtro polarizzatore di emissione 15 stesso attorno all’asse ottico A. In questo modo, è possibile variare la direzione di polarizzazione D1 del primo fascio luminoso F1. Il primo attuatore 16 può ad esempio includere una ghiera motorizzata (non illustrata in dettaglio). In una diversa forma di realizzazione, il filtro polarizzatore di emissione 15 è orientabile manualmente.

Il gruppo ottico 5 comprende un gruppo di focalizzazione 17 e un filtro polarizzatore di rilevamento 18, il quale è provvisto di un secondo attuatore 20.

Il gruppo di focalizzazione 17, illustrato solo schematicamente in figura 2, comprende un gruppo di lenti e permette di focalizzare un secondo fascio luminoso F2, proveniente dal lembo corneale di donatore 11 accomodato nella sede di osservazione 12 e illuminato mediante il primo fascio luminoso F1, su un piano di rilevamento del dispositivo di acquisizione immagini 6.

Il filtro polarizzatore di rilevamento 18 è disposto in modo da intercettare il secondo fascio luminoso F2 diretto verso il dispositivo di acquisizione immagini 6. Inoltre, il filtro polarizzatore di rilevamento 18 è orientabile attorno al proprio asse ottico, che coincide con l’asse ottico A, indipendentemente dall’orientazione del filtro polarizzatore di emissione 15 e dalla direzione di polarizzazione D1 del primo fascio luminoso F1. Poiché il secondo fascio luminoso F2 contiene radiazione luminosa polarizzata, seppure con una o più direzioni di polarizzazione non necessariamente coincidenti con la direzione di polarizzazione D1 del primo fascio luminoso F1, l’intensità delle componenti polarizzate del secondo fascio luminoso F2 può essere selezionata regolando l’orientazione del filtro polarizzatore di rilevamento 18 rispetto al secondo fascio luminoso F2 entrante.

L’orientazione del filtro polarizzatore di rilevamento 18 può essere convenientemente determinata dal secondo attuatore 20, che è comandato dall’unità di controllo 8 mediante un secondo segnale di attuazione SA2.

Il dispositivo di acquisizione immagini 6 è accoppiato al gruppo ottico 5 in modo da intercettare almeno una frazione del secondo fascio luminoso F2, che viene focalizzata su un piano di rilevamento. In una forma di realizzazione, il dispositivo di acquisizione immagini 6 comprende ad esempio un sensore di immagini CCD 21 e fornisce all’unità di controllo 8 segnali immagine IMG, rappresentativi del lembo corneale di donatore 11 posto nella sede di osservazione 12, ad esempio in forma di matrici di valori di luminosità. In una forma di realizzazione, inoltre, l’acquisizione delle immagini e la produzione dei segnali immagine IMG sono comandate dall’unità di controllo 8.

In particolare, i segnali immagine IMG sono formati dalla ricezione del secondo fascio luminoso F2 focalizzato, che a sua volta è determinato dalla riflessione e/o dalla diffusione del primo fascio luminoso F1 per effetto dell’interazione con le strutture retrostanti il lembo corneale di donatore 11. In particolare, tali strutture retrostanti possono includere le strutture oculari del paziente (specificamente iride e retina) nel caso di trapianto corneale o di esame oggettivo della struttura corneale nativa; oppure porzioni di un dispositivo di supporto che funge da sede di osservazione.

I segnali immagine IMG vengono visualizzati sullo schermo 9 ed elaborati dall’unità di controllo 8 come di seguito descritto.

L’unità di controllo 8 è configurata per ricevere i segnali immagine IMG dal dispositivo di acquisizione immagini 6 e per determinare l’orientazione delle strutture anatomiche corneali del lembo corneale di donatore 11 nella sede di osservazione 12.

In particolare, l’unità di controllo 8 comprende un modulo di regolazione 22 e un modulo di elaborazione 23.

Il modulo di regolazione 22 è configurato per azionare il primo attuatore 16 e il secondo attuatore 20 in modo da disporre il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18 in successione in una pluralità di posizioni angolari attorno all’asse ottico A.

Il modulo di elaborazione 23 richiede al dispositivo di acquisizione immagini 6 i segnali immagine IMG corrispondenti alle posizioni angolari assunte di volta in volta dal filtro polarizzatore di emissione 15 e dal filtro polarizzatore di rilevamento 18. Inoltre, il modulo di elaborazione 23 è configurato per eliminare artefatti dai segnali immagine IMG e per determinare l’orientazione delle strutture anatomiche corneali del lembo corneale di donatore 11 nella sede di osservazione 12, in cooperazione con il modulo di regolazione 22.

Inizialmente, il modulo di elaborazione 23 esegue una procedura di eliminazione degli artefatti dovuti alla riflessione della sorgente di luce 13 sulla superficie del lembo corneale di donatore 11 (o anche sulla superficie corneale di un occhio), come mostrato in figura 4.

La procedura è basata sul fatto che la luce proveniente dalla sorgente di luce 13 e incidente sul lembo corneale di donatore (o dalla cornea intera) 11 è polarizzata per effetto del filtro polarizzatore di emissione 15, così come la porzione di luce riflessa dal lembo corneale di donatore 11 contiene componenti polarizzate (anche se la direzione di polarizzazione può non essere la medesima). Modificando la posizione angolare relativa fra il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18, che possono essere orientati indipendentemente l’uno dall’altro grazie agli attuatori 16, 20, è possibile sopprimere la porzione di luce riflessa polarizzata (in particolare quando la direzione di polarizzazione del filtro polarizzatore di rilevamento 18 è perpendicolare alla direzione di polarizzazione della porzione di luce riflessa).

Il modulo di elaborazione 23 comanda il modulo di regolazione 22 in modo da disporre il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di 18 in una posizione relativa iniziale (blocco 100) ed effettua una procedura di riconoscimento degli artefatti nei segnali immagine IMG ricevuti (blocco 110). La procedura di riconoscimento è agevolata dal fatto che la forma e la disposizione degli elementi luminosi della sorgente di luce 13 sono note.

Se sono presenti artefatti (blocco 120, uscita SI), il modulo di regolazione 22, su istruzione del modulo di elaborazione 23, agisce sul primo attuatore 16 e/o sul secondo attuatore 20 per variare di un passo la posizione angolare relativa corrente del filtro polarizzatore di emissione 15 rispetto al filtro polarizzatore di rilevamento 18 (blocco 130).

Le fasi di riconoscimento degli artefatti (blocco 110) e di variazione per passi della posizione angolare relativa corrente (blocco 130) vengono ripetute fino a quando gli artefatti dovuti alla riflessione della sorgente di luce 13 sono eliminati (blocco 120, uscita NO).

Una volta che gli artefatti sono stati rimossi, la rotazione relativa fra il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18 viene bloccata, in modo che il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18 siano resi angolarmente fissi l’uno rispetto all’altro, benché mobili insieme (blocco 140). Il bloccaggio della rotazione relativa può essere ottenuto sia pilotando in modo coordinato il primo attuatore 16 e il secondo attuatore 20 mediante il modulo di regolazione 22, sia mediante un elemento meccanico, come una chiavetta. In pratica, il modulo di regolazione 22 e gli attuatori 16, 20 permettono rotazioni relative fra il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18 in una prima configurazione operativa, in particolare durante la procedura di cancellazione degli artefatti; e impediscono rotazioni relative fra il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18 in una seconda configurazione operativa.

La figura 5 illustra una procedura per determinare l’orientazione delle strutture anatomiche del lembo corneale di donatore 11 sulla base dei segnali immagine IMG forniti dal dispositivo di acquisizione immagini 6. La procedura di figura 5 è preferibilmente eseguita dopo la procedura di eliminazione degli artefatti di figura 4 ed è basata sull’interazione del primo fascio luminoso F1 polarizzato con le strutture anatomiche corneali descritte con riferimento alla figura 1 (in particolare, le lamelle 52, 53 fra loro perpendicolari, che mantengono una direzione di polarizzazione, e le lamelle disposte lungo gli archi 55, che definiscono i lobi 56 dove gli effetti di scattering sono sostanzialmente isotropi).

Le immagini corrispondenti ai lobi 56, proprio per il fatto che lo scattering è isotropo, sono sostanzialmente indipendenti dall’orientazione del filtro polarizzatore di rilevamento 18. Al contrario, le immagini corrispondenti alla regione cruciforme 57 sono formate da luce polarizzata e perciò sono rilevabili con la massima intensità solo quando il filtro polarizzatore di rilevamento 18 è otticamente accoppiato alle lamelle 52, 53. L’accoppiamento ottico si verifica in quattro posizioni angolari del filtro polarizzatore di rilevamento 18, corrispondenti alle direzioni delle lamelle 52, 53 (supero-inferiore e nasaletemporale) e spaziate fra loro di circa 90°. Inoltre, anche i bracci della regione cruciforme 57 sono allineati rispettivamente in direzione supero-inferiore e in direzione nasale-temporale.

Per determinare l’orientazione delle strutture anatomiche del lembo corneale di donatore 11, il modulo di elaborazione 23 comanda il modulo di regolazione 22 in modo da far compiere una rotazione di almeno 90° e preferibilmente di 360° al filtro polarizzatore di emissione 15 e al filtro polarizzatore di rilevamento 18 (blocco 200). Più precisamente, il filtro polarizzatore di emissione 15 e il filtro polarizzatore di rilevamento 18 vengono disposti in successione in una pluralità di rispettive posizioni angolari mediante i rispettivi attuatori 16, 20. In questa fase, viene mantenuta la posizione angolare relativa del filtro polarizzatore di emissione 15 e del filtro polarizzatore di rilevamento 18 che permette di cancellare gli artefatti dovuti alla riflessione della luce emessa dal dispositivo di illuminazione 3. Inoltre, la rotazione relativa fra il filtro polarizzatore di emissione 15 e filtro polarizzatore di rilevamento 18 è impedita.

Durante la rotazione del filtro polarizzatore di emissione 15 e del filtro polarizzatore di rilevamento 18, l’unità di controllo 8 richiede al dispositivo di acquisizione immagini 6 di acquisire immagini a intervalli costanti e di fornire corrispondenti segnali immagine IMG al modulo di elaborazione 23 (blocco 210).

Il modulo di elaborazione 23 inizia quindi l’analisi dei segnali immagine IMG acquisiti (blocco 220).

In dettaglio, per ciascun segnale immagine IMG vengono effettuate le seguenti operazioni.

Il modulo di elaborazione 23 estrae una porzione di immagine circolare 30 (figura 6), corrispondente al lembo corneale di donatore 11 (blocco 225).

La porzione di immagine circolare 30 estratta viene trasformate in un’immagine a due livelli di luminosità (ad esempio bianco e nero) mediante confronto punto a punto con una soglia di luminosità (blocco 230; si veda anche la figura 6). Ad esempio, a tutti i punti dell’immagine originaria che superano la soglia di luminosità viene assegnato un primo valore di luminosità nell’immagine trasformate, mentre ai punti immagine che non superano la soglia di luminosità viene assegnato un secondo valore di luminosità, distinto dal primo valore di luminosità. In una diversa forma di realizzazione, la porzione di immagine circolare 30 può essere convertita in un’immagine a più livelli di luminosità.

Il modulo di elaborazione 23 ricerca e identifica poi porzioni di immagine 37 corrispondenti alla regione cruciforme 57, più precisamente ai suoi bracci o estremità. A questo scopo, ad esempio, il modulo di elaborazione 23 identifica un valore di luminosità di sfondo (blocco 235) in porzioni di immagine 36 corrispondenti ai lobi 56 (ad esempio il primo valore di luminosità), e ricerca la presenza di regioni candidate 32 con valore di luminosità diverso dal valore di luminosità di sfondo (ad esempio il secondo valore di luminosità) alla periferia della porzione di immagine circolare 30 (blocco 240). Per identificare le regioni candidate 32, la porzione di immagine circolare 30 può essere sviluppata in un’immagine rettangolare 32 con base corrispondente al centro del lembo corneale di donatore 11 (figura 7). Il modulo di elaborazione 23, quindi, ricerca e identifica regioni candidate 32 che sono continue e hanno valore di luminosità diverso dal valore di luminosità di sfondo, a distanza dalla base dell’immagine rettangolare, ossia alla periferia dell’immagine circolare 30. Viene determinato il baricentro 38 delle regioni candidate 32 e ne viene identificata la posizione angolare. Se vengono identificate tre o quattro regioni candidate 32 separate da angoli di circa 90° (blocco 245 uscita SI), le regioni candidate 32 vengono validate (blocco 250) e si considera effettuato con successo un riconoscimento parziale. Le direzioni identificate per i bracci della regione cruciforme 57 corrispondono alle direzioni superoinferiore e nasale-temporale (primarie) e forniscono un riferimento per l’impianto.

In alternativa, la ricerca delle porzioni di immagine corrispondenti ai bracci della regione cruciforme 57 può essere condotta direttamente sulla porzione di immagine circolare 30, mediante analisi dei valori di luminosità dei punti lungo circonferenze di raggio crescente.

Ancora in alternativa, il modulo di elaborazione 23 può applicare una trasformata bidimensionale di Hough alla porzione di immagine circolare 30 e identificare la presenza e l’orientazione di linee corrispondenti ai bracci della regione cruciforme 57.

Se il numero o le posizioni angolari delle regioni candidate 32 non sono compatibili (blocco 245 uscita NO), le regioni candidate 32 vengono etichettate come non validate (blocco 255).

Le fasi di analisi dei segnali immagine IMG (blocchi 225-255) viene ripetuta (blocco 260, uscita NO), fino a quando tutti i segnali immagine IMG raccolti sono stati esaminati (blocco 260, uscita SI).

Al termine della procedura (blocco 270), il calcolo dell’orientazione dei bracci della regione cruciforme 57 può essere affinato, ad esempio determinando la media delle orientazioni ricavate dalle porzioni di immagini per cui il riconoscimento parziale ha avuto successo.

L’apparecchiatura secondo l’invenzione consente di individuare in modo sicuro, rapido e affidabile l’orientazione delle strutture anatomiche del lembo corneale di donatore o, eventualmente, del tessuto corneale nativo di un paziente.

In particolare, l’orientazione determinata corrisponde al massimo valore di intensità luminosa trasmissibile attraverso il lembo corneale di donatore 11 e garantisce le migliori condizioni di impianto.

L’impianto, sia lamellare, sia perforante, può quindi essere eseguito in modo da rispettare l’orientazione delle lamelle corneali del donatore e del ricevente, migliorando le probabilità che la percezione visiva soggettiva del paziente corrisponda alle aspettative.

La struttura dell’apparecchiatura 1 è inoltre vantaggiosamente compatta, grazie alla forma anulare del dispositivo di illuminazione 3 e del filtro polarizzatore di acquisizione 15 e al montaggio coassiale con il gruppo ottico 5 e con il dispositivo acquisizione immagini 6.

Si intende che all’apparecchiatura e al metodo descritti possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definita nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, le fasi cancellazione degli artefatti e di identificazione della struttura cruciforme 57 e della sua orientazione possono essere eseguite, seppure non in modo altrettanto accurato, da un operatore con l’ausilio dei segnali immagine elaborati e visualizzati sullo schermo 9. Già il solo impiego dei filtri polarizzatori 15, 18 descritto permette infatti di evidenziare le strutture anatomiche corneali, in particolare la regione cruciforme 57, in modo che siano apprezzabili anche dall’occhio umano. In pratica, l’orientazione dei bracci della regione cruciforme 57 può essere determinata dalle immagini visualizzate sullo schermo 9 utilizzando riferimenti di posizione angolare.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per determinare un’orientazione di strutture anatomiche corneali, comprendente: un dispositivo di illuminazione (3), configurato per dirigere una prima radiazione luminosa (F1), polarizzata con una direzione di polarizzazione (D1) orientabile, verso una cornea (11), quando la cornea (11) è in una sede di osservazione (12); un dispositivo di controllo (8, 16, 20), configurato per modificare la direzione di polarizzazione (D1); un dispositivo di acquisizione immagini (6), disposto in modo da ricevere una seconda radiazione luminosa (F2), trasmessa attraverso la cornea (11) disposta nella sede di osservazione (12) e illuminata dalla prima radiazione luminosa (F1); e un filtro polarizzatore di rilevamento (18), disposto in modo da intercettare la seconda radiazione luminosa (F2) diretta verso il dispositivo di acquisizione immagini (6).
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui il filtro polarizzatore di rilevamento (18) è orientabile indipendentemente dalla direzione di polarizzazione (D1) della prima radiazione luminosa (F1).
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il dispositivo di illuminazione (3) comprende una sorgente di luce (13) e un filtro polarizzatore di emissione (15), accoppiato alla sorgente di luce (13) e orientabile in modo indipendente dal filtro polarizzatore di rilevamento (18).
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3, in cui la sorgente di luce (13) e il filtro polarizzatore di emissione (15) hanno forma anulare e sono coassiali al filtro polarizzatore di rilevamento (18).
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui il dispositivo di controllo (8, 16, 20) comprende un primo attuatore (16) e un secondo attuatore (20) rispettivamente accoppiati al filtro polarizzatore di emissione (15) e al filtro polarizzatore di rilevamento (18) e configurati per regolare una posizione angolare relativa del filtro polarizzatore di emissione (15) e del filtro polarizzatore di rilevamento (18).
6. 6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, comprendente mezzi di bloccaggio (16, 20, 22) attivabili per consentire rotazioni relative fra il filtro polarizzatore di emissione (15) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) in una prima configurazione operativa e per impedire rotazioni relative fra il filtro polarizzatore di emissione (15) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) in una seconda configurazione operativa.
7. 7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui il dispositivo di acquisizione immagini (6) è configurato per generare segnali immagine (IMG) dalla seconda radiazione luminosa (F2); e in cui il dispositivo di controllo (8, 16, 20) comprende un’unità di controllo (8) configurata per determinare un’orientazione di strutture anatomiche corneali della cornea (11) nella sede di osservazione (12) dai segnali immagine (IMG).
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7 dipendente dalla rivendicazione 5, in cui l’unità di controllo (8) è configurata per: ruotare il filtro polarizzatore di rilevamento (18) rispetto al filtro polarizzatore di emissione (15) nella prima configurazione operativa; ruotare il filtro polarizzatore di emissione (15) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) insieme su un arco di almeno 90° senza rotazione relativa fra il filtro polarizzatore di emissione (15) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) nella seconda configurazione operativa; e richiedere al dispositivo di acquisizione immagini (6) di fornire segnali immagine (IMG) corrispondenti a rispettive posizioni angolari del filtro polarizzatore di emissione (15) e del filtro polarizzatore di rilevamento (18) nella seconda configurazione operativa.
9. 9. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui l’unità di controllo (8) è configurata per: ricevere i segnali immagine (IMG) generati dal dispositivo di acquisizione immagini (6); determinare un valore di luminosità di sfondo; ricercare regioni candidate (32) che sono continue e hanno valore di luminosità diverso dal valore di luminosità di sfondo; e determinare rispettive posizioni angolari delle regioni candidate (32).
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, in cui l’unità di controllo (8) è configurata per: determinare rispettivi baricentri (37) delle regioni candidate (32); e determinare rispettive posizioni angolari dei baricentri (37).
11. 11. Metodo per determinare un’orientazione di strutture anatomiche corneali, comprendente: dirigere una prima radiazione luminosa (F1), polarizzata con una direzione di polarizzazione (D1), verso una cornea (11) in una sede di osservazione (12); modificare la direzione di polarizzazione (D1) della prima radiazione luminosa (F1); acquisire immagini (IMG) della cornea (11) disposta nella sede di osservazione (12) e illuminata dalla prima radiazione luminosa (F1); e filtrare con un filtro polarizzatore di rilevamento (18) una seconda radiazione luminosa (F2), trasmessa attraverso della cornea (11) disposta nella sede di osservazione (12) e illuminata dalla prima radiazione luminosa (F1).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, comprendente attivare una sorgente di luce (13) e accoppiare otticamente la sorgente di luce (13) a un filtro polarizzatore di emissione (15); e orientare il filtro polarizzatore di emissione (15) in modo indipendente dal filtro polarizzatore di rilevamento (18).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, comprendente consentire rotazioni relative fra il filtro polarizzatore di emissione (15) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) in una prima configurazione operativa e impedire rotazioni relative fra il filtro polarizzatore di emissione (15) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) in una seconda configurazione operativa.
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, comprendente generare le immagini (IMG) dalla seconda radiazione luminosa (F2) filtrata e determinare un’orientazione di strutture anatomiche corneali della cornea (11) nella sede di osservazione (12) dalle immagini (IMG).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui determinare l’orientazione di strutture anatomiche corneali comprende: ruotare l’orientazione della direzione di polarizzazione (D1) della prima radiazione luminosa (F1) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) insieme su un arco di almeno 90° senza rotazione relativa fra la direzione di polarizzazione (D1) della prima radiazione luminosa (F1) e il filtro polarizzatore di rilevamento (18) nella seconda configurazione operativa; e acquisire immagini (IMG) corrispondenti a rispettive posizioni angolari del filtro polarizzatore di emissione (15) e del filtro polarizzatore di rilevamento (18) nella seconda configurazione operativa.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui determinare l’orientazione di strutture anatomiche corneali comprende: determinare un valore di luminosità di sfondo delle immagini (IMG); ricercare regioni candidate (32) che sono continue e hanno valore di luminosità diverso dal valore di luminosità di sfondo; validare le regini candidate (32); e determinare rispettive posizioni angolari delle regioni candidate (32).
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16, in cui determinare l’orientazione di strutture anatomiche corneali comprende: determinare rispettivi baricentri (37) delle regioni candidate (32); e determinare posizioni angolari dei baricentri (37).
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 16 o 17, in cui validare comprende identificare tre o quattro regioni candidate (32) separate da angoli di circa 90° in una delle immagini (IMG).
19. 19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 18, comprendente: utilizzare una sorgente di luce (13) per generare la prima radiazione luminosa (F1); impostare una posizione angolare relativa corrente del filtro polarizzatore di rilevamento (18) rispetto alla direzione di polarizzazione (D1) della prima radiazione luminosa (F1); acquisire un’immagine (IMG) della cornea (11) nella sede di osservazione (12) nella posizione angolare relativa corrente; ricercare artefatti prodotti dalla riflessione della sorgente di luce (13) nell’immagine (IMG) acquisita nella posizione angolare relativa corrente; se sono riscontrati artefatti, modificare la posizione angolare relativa corrente; se non sono riscontrati artefatti, inibire modifiche della posizione angolare relativa corrente.