ITRM20070183A1 - Apparato oftalmologico multifunzione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di Brevetto d'invenzione avente per titolo:

"Apparato oftalmologico multifunzione"

La presente invenzione si riferisce ad un apparato oftalmologico multifunzione che consente, in modo semplice, affidabile, preciso, ed economico, di misurare la topografia corneale a riflessione dell'occhio umano insieme ad una o più altre misure oftalmologiche quali, ad esempio, la misura di spessori corneali con camera di Scheimpflug, 1'autorefrattometria, o la aberrometria (misura della wavefront aberration) mediante la misura del riflesso retinico e la pupillometria a più livelli di luminosità.

La topografia corneale a riflessione (comunemente detta di "Placido") è una tecnica per la misura della forma e delle curvature dell'occhio umano che ha origine dall'oftalmometro di Javal e Schiotz del 1889, dagli studi di Gullstrand del 1896 (cfr. Gullstrand A.: "Photographic-ophthalmometric and clinical Investigations of corneal refraction" Am J Optom Arch Am Acad Optom 1966; 43: 143-214), dal disco ad anelli concentrici dell'oftalmologo Portoghese Antonio Placido del 1880 e delle sua varianti a "cono", a partire da quella di Dekking (cfr. Dekking HM: "Zur Photographie der Hornhautoberf laeche" , Graefes Arch Ophtalmol 1930; 124:708-30) fino alle evoluzioni successive (come quelle descritte, ad esempio, nei Brevetti Statunitensi No. US 3,598,478 di Townsley e No. US 4,772,115 di Gersten) . Grazie alle sue dimensioni ed alla sua forma esterna, tale cono ad anelli consente di avvicinarsi maggiormente all'occhio, coprendo con i riflessi delle sue mire, disposte su una superficie interna riflettente o retro-illuminata, la quasi totalità della cornea, anche se a prezzo di una maggior sensibilità alla posizione. In proposito, il Brevetto Statunitense No. US 5,526,073 di Mattioli comprende tecniche per risolvere tale criticità catturando la video-cheratografia (ovvero la fotografia delle mire riflesse sulla cornea) a una distanza precisa dal vertice corneale.

Con riferimento alla Figura 1, si può osservare la disposizione delle parti ottiche di un tipico topografo computerizzato a riflessione con un conomire di Placido retro-illuminato. In particolare, la Figura 1 illustra schematicamente un topografo Keratron® della azienda Optikon 2000 S.p.A. (semplificato nel numero delle mire) , ma si deve considerare che altri topografi a riflessione convenzionali, con cono o disco di Placido avente forma, tipo, colore e disposizione delle mire differenti, hanno comunque disposizioni ottiche equivalenti .

Il cono-mire 102 di materiale trasparente retro-illuminato da un illuminatore 103, ad esempio con LED a montaggio superficiale, reca tracciate nella sua superficie interna (nell'esempio di Figura 1, di forma tronco-conica) delle mire costituite da fasce asso-simmetriche alternativamente nere e bianche, a partire dal foro centrale 108 del cono 102 che appare nero al paziente di cui viene misurata la topografia corneale dell'occhio 101. L'immagine di tali mire, riflesse sull'occhio 101 del paziente posto a distanza di riferimento dal cono 102, appare al sensore 106 (ad esempio un CCD o altro elemento sensibile), attraverso l'obiettivo 105, come un pattern riflesso sulla cornea di anelli bianchi e neri alternati concentrici, rappresentato ad esempio dalla video-cheratografia 116 mostrata in Figura 1-A (per semplicità, le mire rappresentate nel cono 102 sono soltanto una parte di quelle effettivamente presenti, come mostrato dall'immagine 116). Tale immagine ripresa dal sensore 106, catturata e salvata in un'area di memoria 109 del computer di cui è provvisto il topografo, può essere mostrata all'operatore su un display. Il computer può quindi elaborare l'immagine 116 tracciando le mire ed il bordo pupillare, ottenendo l'immagine 117 mostrata in Figura 1-B, e quindi mappe 118 rappresentative della geometria corneale stessa mostrate in Figura 1-C. In questo esempio l'ectasia dovuta ad un cheratocono è evidenziata dalla zona in basso a sinistra delle immagini 116 e 117, in cui gli anelli risultano ravvicinati fra loro, e dell'immagine 118 dove viene misurata una curvatura istantanea elevata, rappresentata tipicamente da un area 119 (convenzionalmente nei colori arancio-rosso) .

Le mire possono essere disposte in modo che possiamo definire "omogeneo", con un procedimento illustrato graficamente in Figura 2, cioè facendo in modo tale che l'immagine dei bordi nero-bianchi e bianco-neri risultino angolarmente equi-spaziati nella foto della configurazione (o pattern) riflessa su di una superficie sferica di riferimento (solitamente 43D, curvatura centrale media di un occhio umano normale, ovvero R = 7.85 mm, in quanto, secondo la convenzione di Javal, 1 Diottria è pari a 337.5 / R , dove R è il raggio di curvatura assiale o istantaneo in mm).

In altri termini, sulla superficie sferica di riferimento, il raggio dell'immagine del bordo nerobianco 111 della prima mira bianca, così come la distanza radiale tra tale immagine e l'immagine del bordo bianco-nero 112 della seconda mira, tra quest'ultima e l'immagine del bordo nero-bianco 113, via via fino alla distanza tra l'immagine dei bordi 114 e 115 (ovvero lo spessore dell'ultimo anello bianco riflesso), sono tutte uguali fra loro.

La Figura 2 mostra come possano essere tracciate le mire (che in questo esempio consistono in 8 bordi alternativamente nero-bianco bianco-nero) in maniera omogenea, avendo prestabilito: a) il numero "n" di tali mire; b) l'angolo "a" che si vuole ciascuna di essa disti dalla precedente nella loro immagine riflessa sulla sfera di riferimento; c) la distanza tra il vertice corneale 120 ed il centro ottico 121 dell'obiettivo 105 e d) la forma e posizione della superficie provvista di tali mire (preferibilmente una superficie di rotazione tronco-conica della quale, in questo esempio, prendiamo a riferimento la generatrice 122) . Nella vista in sezione di Figura 2 si procede tracciando a ritroso i "raggi riflessi" dalla sfera, partendo dal centro ottico 121 dell'obiettivo 105, ad angoli multipli di "a" rispetto all'asse del cono, fino ad intersecare la sfera di riferimento stessa. Quindi, sempre a ritroso, da ciascuno di tali punti di intersezione si traccia il rispettivo "raggio incidente", simmetrico di quello riflesso rispetto al raggio della sfera perpendicolare nel medesimo punto. I "raggi incidenti" hanno angoli crescenti, rispettivamente β0, β1,... βn, rispetto all'asse del cono. Infine si individuano le posizioni ideali delle mire, dalla intersezione di detti raggi incidenti con la generatrice 122 della superficie stessa.

In pratica si possono però scegliere l'angolo "a" e la generatrice della superficie conica in maniera che la posizione dell'ultima mira "n" corrisponda a una imboccatura del cono di diametro prestabilito e a distanza dall'occhio prestabilita.

I vantaggi derivanti da una disposizione omogenea di questo tipo sono noti (cfr. Mattioli R. & Tripoli N.: "Corneal Geometry Reconstruction with thè Keratron Videokeratographer" , Optom Vis Sci 1997, 74, 881-894) , specie se essa è associata ad una ricostruzione della geometria corneale con algoritmi "arc-step" (cfr. Klein SA.: "A corneal topography algorithm that produces continuous curvature", Optom Vis Sci 1002; 69: 829-834; Tripoli NK, Cohen KL, Holmgren DE, Coggins JM: "Assessment of radial aspheres by thè Keratron keratoscope using an arcstep algorithm" Am J Ophthalmol 1995; 120: 658-664) che analizzano l'intera sequenza delle mire a partire dal vertice, rispetto ad algoritmi ad "approssimazione sferica" che le analizzano singolarmente (Cohen KL, Tripoli NK, Holmgren DE, Coggins JM: "Assessment of thè power and height of radiai aspheres reported by a computer-assisted keratoscope" Am J Ophthalmol 1995; 119: 723-732). Non è in effetti obbligatorio che la disposizione sia strettamente omogenea, ad esempio molti topografi adottano un foro centrale 108 più ampio di quello appena descritto, ma ciò riduce la risoluzione spaziale centrale della elaborazione della mappa e la precisione complessiva.

In luogo dei bordi circolari alternativamente nero-bianco e bianco-nero, si possono utilizzare come mire anche delle linee luminose o oscure sottili, comunemente adottate da vari topografi. Però a parità di mire di questo tipo la misura della massima curvatura che il sensore 106 sarà in grado di rilevare prima che esse si confondano tra loro è circa la metà di quella raggiungibile con i bordi alternati .

Come mostrato in Figura 1, nel percorso ottico tra il foro 108 e l'obiettivo 105 può essere disposto un vetrino 107 con una faccia parzialmente riflettente, oppure un cubo "beam-splitter", che rifletta l'immagine prodotta dall'assieme 104 per la fissazione del paziente. Tale immagine è in genere un punto o una figura luminosa focalizzata a grande distanza da un sistema ottico non illustrato in Figura 1.

Una esigenza attualmente presente nel settore degli apparati oftalmologici di misura è quella di poter combinare altre misure oftalmologiche con la topografia corneale. In particolare, fra tali misure vi è anzitutto la aberrometria oculare (o wavefront analysis) ha una crescente importanza nel settore dell'oftalmologia. La aberrometria oculare può essere misurata con varie tecniche: Laser ray-tracing (descritto ad esempio dal Brevetto Statunitense No. US 6,409,345), Tscherning, SRR (Spatially Resolved Refractometer , descritto ad esempio dal Brevetto Statunitense No. US 5.258.791), Talbot (descritto ad esempio dal Brevetto Statunitense No. US 7,034,949) o la più diffusa tecnica Shack-Hartmann o S/H (cfr. Liang J, Grimm B, Goelz S, and Bilie JF, "Objective measurement of wave aberrations of thè human eye with thè use of a Hartmann-Shack wave-front sensor", Journal of thè Optical Society of America A 11, 1949-1957, 1994; Thibos LN, Faao P, Hong M Xin, "Clinical applications of thè Shack-Hartmann aberrometer", Optometry and Vision Science 76, 817-825, 1999). Tutte queste tecniche, tranne SRR, consistono essenzialmente nel proiettare uno o più fasci laser nell'occhio ed osservare la loro proiezione sulla retina, o raccogliere e proiettare il fronte d'onda emergente su un sensore che ne misuri le distorsioni. La radiazione proiettata nell'occhio è nel vicino infrarosso, tipicamente compresa tra λ=780 e λ=940nm, sia per ottenere un buon riflesso retinico con poca energia che per non indurre la costrizione involontaria della pupilla, che influenzerebbe negativamente tale misura.

Considerando che la aberrometria oculare viene spesso utilizzata nello stesso contesto applicativo della topografia corneale, integrare topografia corneale ed aberrometria in un unico strumento offrirebbe il vantaggio di un migliore allineamento tra le due misure. In particolare, la fotografia dell'occhio nelle due condizioni, a pupilla dilatata nella aberrometria e a pupilla costretta in condizioni fotopiche, risulta estremamente utile per la centratura dei dispositivi di "eye-tracking" durante, ad esempio, i trattamenti laser. Nella pratica clinica e nella misura per realizzare lenti a contatto personalizzate le due informazioni complementari, topografia ed aberrometria, consentono di prevedere la forma ideale di una lente a contatto personalizzata sia nella faccia posteriore che in quella anteriore. Anche in questo l'allineamento e la contemporaneità delle due misure gioca un ruolo fondamentale .

Vari metodi sono stati adottati o proposti per combinare la topografia a riflessione con un aberrometro .

Nella maggior parte dei casi, come ad esempio nel caso degli strumenti Nidek OPD-scan e Topcon KR-9000PW e dei Brevetti Statunitensi No. US 6,655,805 di Fujeda e US 6,905,209 di Mihashi, viene accettato l'inevitabile compromesso riguardo al foro centrale del disco di Placido che deve essere ragionevolmente grande e vicino all'occhio per consentire l'aberrometria, costringendo a rinunciare ad una buona copertura delle mire riflesse nell'area centrale della topografia.

Se viceversa si vuole mantenere una disposizione omogenea delle mire come nei topografi Keratron® il foro 108 limiterebbe inevitabilmente le funzioni della aberrometria, o di qualunque altro tipo di misura combinata alla topografia che richieda una visibilità ampia e ravvicinata dell'occhio del paziente .

A titolo esemplificativo, considerando i topografi Keratron® con un cono a 28 mire, imboccatura del cono pari a 30 mm di diametro ad una distanza pari ad 1 mm dall'occhio (ovvero dalla posizione di riferimento del vertice corneale) , una distanza occhio-fondo del cono pari a 63.13 mm, una distanza occhio-obiettivo 105 della telecamera pari a 100 mm ed una disposizione omogenea delle mire come descritto con riferimento alla Figura 2, il foro 108 ha un diametro di 5.85 mm, decisamente più piccolo della pupilla che si desidera misurare con 1'aberrometria (fino ad 8 mm). E' possibile avere un foro 108 un po' più ampio (mantenendo l'omogeneità ed il numero delle mire) aumentando la profondità del cono o viceversa, ma ciò aumenterebbe ulteriormente la distanza dell'aberrometro dall'occhio, riducendone così la dinamica delle emmetropie misurabili.

Altre soluzioni sono state proposte per combinare in un unico apparato misure di topografia corneale e di aberrometria . Il Brevetto Statunitense US 6,234,631 di Sarver (e successivi dello stesso inventore) ha proposto di impiegare telecamere multiple, combinando l'aberrometria e la misura di alcuni spessori corneali in un topografo a riflessione, in cui il disco di Placido è realizzato con un apposito pattern a scacchiera. Tuttavia, tale soluzione rende particolarmente complessa e rumorosa la ricostruzione della cornea e poco familiare la video-cheratografia all'operatore medico.

Altre soluzioni completamente differenti sono state proposte dai Brevetti Statunitensi No. US 6,050,687 di Bilie e US 6,634,752 di Curatu per combinare topografia corneale con aberrometria, ma queste, analogamente alla soluzione proposta dal Brevetto Statunitense No. US 5,873,832 di Maloney, soffrono dell'inconveniente di essere piuttosto complesse e non costituiscono una effettiva topografia a riflessione in quanto prevedono la proiezione di un fronte d'onda e/o di mire circolari sull'occhio attraverso relais ottici.

Un'altra misura oftalmologica che potrebbe essere utilmente combinata con la topografia a riflessione è la misura degli spessori corneali con camera di Scheimpflug, proposta ad esempio dai Brevetti Statunitensi No. US 5,341,180 di Isogai e US 6,286, 958 di Koest, in cui una sottile lama di luce fessurata viene proiettata perpendicolarmente alla cornea, a vari angoli di asse, e le immagini in sezioni radiali della cornea stessa così prodotte sono osservate da una telecamera in posizione obliqua .

Numerose sono le altre misure oftalmologiche che sarebbe vantaggioso combinare con la topografia a riflessione. Tali misure comprendono, a titolo esemplificativo ma non limitativo, l'autoref rattometria (proposta ad esempio dal Brevetto Statunitense No. US 5,500,697 di Fujeda) e la misura diretta della PSF (Point Spread function) dell'occhio (proposta ad esempio dal Brevetto Statunitense No. US 6,273,566 di Kobayashi).

Lo scopo della presente invenzione è, pertanto, quello di fornire un apparato oftalmologico multifunzione che consenta, in modo semplice, affidabile, preciso, ed economico, di misurare la topografia corneale a riflessione dell'occhio umano insieme ad una o più altre misure oftalmologiche, l'apparato superando le limitazioni sopra descritte, ovvero risolvendo il compromesso tra l'esigenza di avere una mira centrale stretta e/o distante per la copertura corneale centrale della topografia con quella di avere delle ottiche relativamente ampie e vicine all'occhio come richiesto dalle altre tecniche di misura oftalmologica. Tali misure oftalmologiche possono comprendere, a titolo esemplificativo ma non limitativo, la aberrometria (misura della wavefront aberration) mediante la misura del riflesso retinico, la misura di spessori corneali con camera di Scheimpflug, l'autorefrattometria, e la pupillometria a più livelli di luminosità.

Forma oggetto specifico della presente invenzione un apparato oftalmologico multifunzione, comprendente primi mezzi ottici, provvisti di una o più prime mire, e mezzi sensori per acquisire lungo un primo percorso ottico una immagine comprendente dette una o più prime mire riflesse da un occhio di un paziente, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi ottici separatori per separare il primo percorso ottico da almeno un secondo percorso ottico, e dal fatto di comprendere altresì secondi mezzi ottici, provvisti di una o più seconde mire, posizionati lungo il primo percorso ottico tra i mezzi ottici separatori ed i mezzi sensori, per cui detta immagine comprende altresì dette una o più seconde mire riflesse dall'occhio del paziente.

Sempre secondo l'invenzione, detti mezzi ottici separatori possono comprendere almeno un filtro ottico interferenziale atto a trasmettere almeno una prima banda di frequenze luminose ed a riflettere almeno una seconda banda di frequenze luminose.

Ancora secondo l'invenzione, detti mezzi ottici separatori possono comprendere almeno un vetrinofiltro e/o almeno un cubo beam-splitter, le cui superfici sono preferibilmente almeno parzialmente anti-riflesso .

Ulteriormente secondo l'invenzione, l'apparato può comprendere altresì mezzi elettronici per memorizzare detta immagine ed effettuare una topografia corneale a riflessione sulla base di detta immagine .

Sempre secondo l'invenzione, l'apparato può comprendere altresì lungo detto almeno un secondo percorso ottico mezzi ottici e/o elettronici per effettuare una misura di aberrometria oculare, preferibilmente mediante una misura del fronte d'onda proveniente dal riflesso retinico di un fascio proiettato sull'occhio stesso, e/o una misura di sezioni di segmento anteriore oculare mediante luce fessurata e/o una misura di spessori corneali, preferibilmente con camera di Scheimpflug, e/o una misura di autoref rattometria e/o una misura di PSF (Point Spread function) sulla retina e/o una misura di microscopia endoteliale e/o una misura di confocale corneale e/o una misura di OCT sul segmento anteriore oculare o sulla retina e/o una misura di oftalmoscopia e/o una misura di densità di opacità del cristallino e/o una misura di perimetria e/o una misura di o micro-perimetria e/o una misura di della FDT (Frequency doubling) e/o una misura soggettiva di abbagliamento (giare) e/o una misura di contrasto e/o una misura di visus e/o una misura di sensibilità ai colori e/o una misura di pupillometria, preferibilmente a più livelli di luminosità, e/o una misura di pupilla in relazione al vertice e/o una misura di iride e/o una misura di vene su sclera e/o una misura di segni di marcatura, in condizioni fotopiche e/o scotopico-mesopiche .

Ancora secondo l'invenzione, l'apparato può comprendere lungo un secondo percorso ottico un assieme per la fissazione e/o il controllo dell'accomodazione (fogging) dell'occhio del paziente .

Ulteriormente secondo l'invenzione, detti primi mezzi ottici possono comprendere almeno un illuminatore atto ad illuminare almeno un disco di Placido, con superficie piana e/o conica e/o curva, e/o almeno un cono di Dekking, con superficie interna di rotazione, preferibilmente tronco-cilindrica e/o tronco-conica .

Sempre secondo l'invenzione, dette una o più prime mire possono comprendere bande alternate bianco-nere e/o righe sottili e/o righe a colori alternati e/o bande a colori alternati e/o anelli concentrici e/o anelli a ragnatela e/o a scacchiera.

Ancora secondo l'invenzione, detti secondi mezzi ottici possono comprendere elementi di illuminazione atti ad attivare una proiezione di dette una o più seconde mire.

Ulteriormente secondo l'invenzione, detti secondi mezzi ottici possono comprendere un corpo, preferibilmente cilindrico anulare, avente una superficie luminosa e/o una superficie diffondente retro-illuminata .

Sempre secondo l'invenzione, dette una o più seconde mire possono comprendere bande alternate bianco-nere e/o righe sottili e/o bande a colori alternati e/o righe a colori alternati e/o anelli concentrici e/o anelli a ragnatela e/o a scacchiera.

Ancora secondo l'invenzione, i mezzi sensori possono comprendere almeno un obiettivo ed almeno un sensore optoelettronico, preferibilmente a CCD e/o a CMOS .

Ulteriormente secondo l'invenzione, i mezzi sensori possono essere atti ad eseguire funzioni di centratura e/o sorveglianza.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle Figure dei disegni allegati, in cui:

la Figura 1 mostra schematicamente una vista laterale o dall'alto dell'architettura di un topografo a riflessione della tecnica anteriore, mentre le Figure 1-A, 1-B, e 1-C mostrano tre immagini ottenibili con tale topografo;

la Figura 2 mostra schematicamente come tracciare una disposizione omogenea di mire di colore alternato;

la Figura 3 mostra schematicamente una vista dall'alto dell'architettura di una prima forma di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione secondo l'invenzione, mentre le Figure 3-A e 3-B mostrano due immagini ottenibili con tale apparato;

la Figura 4 mostra schematicamente come tracciare, mantenendone la disposizione omogenea, alcune mire di colore alternato di un elemento dell'apparato di Figura 3;

la Figura 5 mostra schematicamente una vista dall'alto dell'architettura di una seconda forma di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione secondo l'invenzione, mentre le Figure 5-A e 5-B mostrano due immagini ottenibili con tale apparato; e

la Figura 6 mostra schematicamente una vista dall'alto dell'architettura di una terza forma di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione secondo l'invenzione, mentre le Figure 6-A e 6-B mostrano due immagini ottenibili con tale apparato .

Nelle Figure, elementi analoghi vengono indicati con numeri di riferimento uguali.

La presente invenzione realizza un apparato oftalmologico multifunzione che combina un topografo a riflessione con almeno una ulteriore misura oftalmologica, l'apparato essendo in grado di generare un pattern di mire riflesse sostanzialmente equivalente a quelli descritti sopra in relazione ai topografi a riflessione della tecnica anteriore, ma con una apertura più adatta a detta almeno una ulteriore misura oftalmologica combinata. Ciò si ottiene sostanzialmente posizionando alcune mire del cono o disco di Placido, nel seguito indicate anche come "retro-mire", a valle del punto di separazione tra il percorso ottico utilizzato per la topografia e quello utilizzato per la misura complementare, in modo da consentire per quest'ultima l'impiego di ottiche più ampie e più vicine all'occhio.

Nel seguito della descrizione si farà riferimento a forme di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione che combinano la topografia corneale a riflessione con 1'aberrometria (misura della wavefront aberration) mediante la misura del riflesso retinico. Tuttavia, si deve considerare che altre forme di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione possono combinare la topografia corneale a riflessione con più di una ulteriore misura oftalmologica, e che le ulteriori misure oftalmologiche non sono limitate all'aberrometria, ma possono comprendere altre misure, quali, a titolo esemplificativo e non limitativo, la misura di spessori corneali con camera di Scheimpflug, l'autoref rattometria, e la pupillometria a più livelli di luminosità.

Con riferimento alla Figura 3, si può osservare una prima forma di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione, in cui il cono-mire 102' è stato accorciato rispetto a quello di Figura 1 per creare un più ampio canale ottico attraverso il fondo del cono stesso. Le mire più interne sono state spostate dietro ad un vetrino-filtro 207 ed addossate ad esso per non creare abbagliamento alla retrostante telecamera, comprendente un obiettivo 105 ed un sensore 106 (ad esempio un CCD). In proposito, l'arrangiamento strutturale di Figura 3 non è essenziale e potrebbe essere modificato in modo tale che una vista laterale dell'apparato sia simile alla vista di Figura 3.

In particolare, il cono-mire 102' è stato accorciato rispetto a quello in Figura 1 togliendo almeno una coppia di mire dal fondo del cono 102 e mantenendo la disposizione omogenea di tutte le mire restanti. In questo modo, prendendo ad esempio i dati geometrici del Keratron® sopra descritti, eliminando una sola coppia di mire bianco-nero, il diametro del foro 108' passa da 5.85 mm a 12.87 mm e la sua distanza dall'occhio passa da 63.13 mm a 45.06 mm. Dietro al cono-mire 102' e al suo illuminatore 103, viene posto un filtro-vetrino 207. La faccia anteriore di tale vetrino 207 è trattata come filtro ottico interferenziale "passa-banda" progettato in modo da trasmettere le frequenze luminose che devono essere viste dall'assieme 105 e 106 della telecamera e riflettere quelle necessarie alla misura complementare nel percorso 210.

Dietro al vetrino 207, preferibilmente addossato ad esso per minimizzare qualunque riflesso o diffusione ("back-scattering") che potrebbe abbagliare il sensore 106, viene posto un corpo cilindrico anulare 209 contenente elementi 204 di illuminazione ed elementi di diffusione della luce (non mostrati), di dimensione e forma opportuna tale che l'effetto nei riflessi dei suoi bordi 211 e 212 sulla superficie sferica di riferimento (ovvero l'occhio 101 del paziente) sia sostanzialmente equivalente a quello dei bordi 111 e 112 delle mire "rimosse" dal cono 102 del topografo convenzionale di Figura 1.

Le Figure 3-A e 3-B mostrano le immagini videocheratograf iche 216 e 217 dei pattern di tale configurazione riflessi sulla sfera di riferimento (l'occhio 101 del paziente), rispettivamente con la illuminazione 204 spenta e accesa.

In particolare, allo scopo di mantenere la disposizione omogenea delle mire insieme alle altre mire del cono 102' (o del disco) di Placido, occorre che i bordi 211 e 212 del corpo 209 siano visti dall'occhio sotto uno stesso angolo in ogni direzione radiale β0,β1,.. mostrate in Figura 2. La Figura 4 illustra graficamente come debbono essere calcolate le posizioni reciproche dei bordi 211 e 212 delle retro-mire rispetto all'asse visivo della telecamera con la soluzione di Figura 3, ossia tracciando nello spazio o in ciascun piano sezione i "raggi incidenti" del procedimento mostrato in Figura 2 fino ad incontrare i bordi stessi, tenendo conto dell'inclinazione del taglio obliquo del corpo 209, dello spessore del filtro 207 e della legge di Snell.

Alternativamente, il corpo 209 può essere assosimmetrico e questi decentramenti affidati ad una opportuna maschera posta dietro al vetrino 207 stesso, oppure semplicemente accettati e compensati dall'elaborazione computerizzata degli algoritmi arcstep e/o dalle procedure di calibrazione.

Ancora alternativamente si può sostituire il vetrino 207 con un cubo beam-splitter le cui superfici siano trattate con anti-riflessi adeguati.

Altre forme di realizzazione dell'apparato secondo l'invenzione possono prevedere una differente disposizione dei due (o più) percorsi ottici, risultando questo anche vantaggioso per l'effettuazione di ulteriori specifiche misure oftalmologiche .

La Figura 5 mostra una seconda forma di realizzazione dell'apparato secondo l'invenzione in cui l'assieme 105 e 106 della telecamera e l'asse del percorso ottico 210 sono invertiti rispetto all'apparato di Figura 3. In proposito, anche in questo caso l'arrangiamento strutturale di Figura 5 non è essenziale e potrebbe essere modificato in modo tale che una vista laterale dell'apparato sia simile alla vista di Figura 5. Il filtro 207' ha funzioni di trasferimento e riflessione invertite rispetto al filtro 207 di Figura 3. In questo modo, tutti i punti dei bordi 211 e 212 delle retro-mire realizzate mediante un corpo 209' (che è asso-simmetrico, non avendo in questo caso le asimmetrie illustrate in Figura 4 dovute alla base obliqua) sono equidistanti dall'occhio 101 e vi è un minor rischio di riflessioni secondarie lungo la sezione dell'apparato dedicata alla topografia. In particolare, per essere vista correttamente dall'operatore l'immagine rilevata dal sensore 106 richiede una inversione speculare in direzione (orizzontale o verticale a secondo di come essa è disposta) , che può essere effettuata dal computer (non mostrato) sulla immagine catturata e salvata nella memoria 109 mediante ribaltamento nella direzione, orizzontale o verticale a secondo di come essa è disposta. Le Figure 5-A e 5-B mostrano le immagini video-cheratografiche 216' e 217' dei pattern di tale configurazione riflessi sulla sfera di riferimento (l'occhio 101 del paziente) , rispettivamente con la illuminazione 204 spenta e accesa.

La Figura 6 mostra una terza forma di realizzazione dell'apparato secondo l'invenzione in cui, rispetto all'apparato di Figura 5, è stato aggiunto uno specchio 407 che risolve il problema della inversione dell'immagine catturata. Inoltre, se parzialmente trasmittente o opportunamente filtrante, lo specchio 407 può consentire l'inserimento di una ulteriore misura parallela alla topografia ed a quella del percorso ottico 210, oppure l'inserimento dietro di esso di un assieme 104 per la fissazione dell'occhio 101 del paziente, oppure in combinazione od in alternativa ad esso un assieme per il controllo dell'accomodazione (fogging). Anche in questo caso, l'arrangiamento strutturale di Figura 6 non è essenziale e potrebbe essere modificato in modo tale che una vista laterale dell'apparato sia simile alla vista di Figura 6. Le Figure 6-A e 6-B mostrano le immagini video-cheratograf iche 216' e 217' dei pattern di tale configurazione riflessi sulla sfera di riferimento (l'occhio 101 del paziente), rispettivamente con la illuminazione 204 spenta e accesa .

E' utile porre in evidenza che in tutte le forme di realizzazione dell'apparato oftalmologico multifunzione secondo l'invenzione sin qui descritte o altrimenti possibili l'assieme 105 e 106 della telecamera è convenientemente utilizzabile per la centratura e la sorveglianza (più o meno automatica) dell'occhio 101 del paziente da parte dell'operatore nella misura parallela (aberrometria o altro) , sia che essa sia contemporanea oppure sequenziale alla topografia corneale a riflessione. Una tale funzione di centratura e sorveglianza è difatti necessaria in tutte le misure preliminarmente ipotizzate o loro combinazioni. Per questo scopo è necessario e sufficiente che l'illuminatore 103 e/o l'illuminatore 204 prevedano frequenze visibili al sensore 106 e trasmesse dal filtro 207 di Figura 2 (o 207' di Figure 5 e 6). Per ridurre eventuali disturbi, tale sorgente potrebbe anche essere spenta all'istante della acquisizione delle misure attraverso il canale 210.

A titolo esemplificativo ma non limitativo, se la ulteriore misura oftalmologia combinata è una aberrometria Shack-Hartman che impiega come sorgente luminosa un diodo super-luminescente avente lunghezza d'onda λ pari a 840-870 nm, il filtro 207 di Figura 3 potrebbe essere di tipo passa-alto (mentre il filtro 207' di Figure 5 e 6 potrebbe essere di tipo passa-basso) con frequenza di taglio intorno alla lunghezza d'onda λ pari a 800 nm, e gli illuminatori 103 e 204 potrebbero contenere LED a lunghezza d'onda λ pari a 730-750 nm. A tale lunghezza d'onda l'occhio umano è assai poco sensibile e la modesta quantità di energia radiante necessaria ai sensori CCD (o CMOS) impiegabili nel sensore 106 non induce perciò costrizione pupillare significativa. Gli stessi illuminatori 103 e 204 possono contenere LED a frequenza visibile per l'illuminazione fotopica. In questo modo contemporaneamente alle due misure sequenziali di aberrometria e topografia corneale, si ottengono misure di pupillometria in condizioni di illuminazione scotopica e fotopica e la cattura delle rispettive immagini utili per i dispositivi di "eyetracking" .

Anche il controllo del posizionamento del vertice corneale alla distanza di riferimento necessario alla topografia, quale al esempio quello descritto dal Brevetto Statunitense No. US 5,526,073 di Mattioli, può essere utilmente sfruttato in detta almeno una ulteriore misura oftalmologica combinata alla topografia.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma è da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato oftalmologico multifunzione, comprendente primi mezzi ottici (102', 103), provvisti di una o più prime mire (113, 114, 115), e mezzi sensori (105, 106) per acquisire lungo un primo percorso ottico una immagine comprendente dette una o più prime mire (113, 114, 115) riflesse da un occhio di un paziente, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi ottici separatori (207; 207'; 407) per separare il primo percorso ottico da almeno un secondo percorso ottico (210), e dal fatto di comprendere altresì secondi mezzi ottici (209; 209'; 204), provvisti di una o più seconde mire (211, 212), posizionati lungo il primo percorso ottico tra i mezzi ottici separatori (207; 207'; 407) ed i mezzi sensori (105, 106), per cui detta immagine comprende altresì dette una o più seconde mire (211, 212) riflesse dall'occhio del paziente.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi ottici separatori comprendono almeno un filtro ottico interferenziale atto a trasmettere almeno una prima banda di frequenze luminose ed a riflettere almeno una seconda banda di frequenze luminose.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi ottici separatori comprendono almeno un vetrino-filtro (207; 207'; 407) e/o almeno un cubo beam-splitter, le cui superfici sono preferibilmente almeno parzialmente anti-riflesso .
4. 4. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere altresì mezzi elettronici (109) per memorizzare detta immagine ed effettuare una topografia corneale a riflessione sulla base di detta immagine .
5. 5. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere altresì lungo detto almeno un secondo percorso ottico mezzi ottici e/o elettronici per effettuare una misura di aberrometria oculare, preferibilmente mediante una misura del fronte d'onda proveniente dal riflesso retinico di un fascio proiettato sull'occhio stesso, e/o una misura di sezioni di segmento anteriore oculare mediante luce fessurata e/o una misura di spessori corneali, preferibilmente con camera di Scheimpflug, e/o una misura di autoref rattometria e/o una misura di PSF (Point Spread function) sulla retina e/o una misura di microscopia endoteliale e/o una misura di confocale corneale e/o una misura di OCT sul segmento anteriore oculare o sulla retina e/o una misura di oftalmoscopia e/o una misura di densità di opacità del cristallino e/o una misura di perimetria e/o una misura di o micro-perimetria e/o una misura di della FDT (Frequency doubling) e/o una misura soggettiva di abbagliamento (giare) e/o una misura di contrasto e/o una misura di visus e/o una misura di sensibilità ai colori e/o una misura di pupillometria, preferibilmente a più livelli di luminosità, e/o una misura di pupilla in relazione al vertice e/o una misura di iride e/o una misura di vene su sclera e/o una misura di segni di marcatura, in condizioni fotopiche e/o scotopico-mesopiche .
6. 6. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere lungo un secondo percorso ottico (210) un assieme (104) per la fissazione e/o il controllo dell'accomodazione (fogging) dell'occhio (101) del paziente .
7. 7. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi ottici comprendono almeno un illuminatore (103) atto ad illuminare almeno un disco di Placido, con superficie piana e/o conica e/o curva, e/o almeno un cono di Dekking, con superficie interna di rotazione, preferibilmente troncocilindrica e/o tronco-conica.
8. 8. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dette una o più prime mire (113, 114, 115) comprendono bande alternate bianco-nere e/o righe sottili e/o righe a colori alternati e/o bande a colori alternati e/o anelli concentrici e/o anelli a ragnatela e/o a scacchiera.
9. 9. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi ottici comprendono elementi di illuminazione (204) atti ad attivare una proiezione di dette una o più seconde mire (211, 212) .
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi ottici comprendono un corpo, preferibilmente cilindrico anulare, avente una superficie luminosa e/o una superficie diffondente retro-illuminata.
11. 11. Apparato secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che dette una o più seconde mire (113, 114, 115) comprendono bande alternate bianco-nere e/o righe sottili e/o bande a colori alternati e/o righe a colori alternati e/o anelli concentrici e/o anelli a ragnatela e/o a scacchiera.
12. 12. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i mezzi sensori (105, 106) comprendono almeno un obiettivo (105) ed almeno un sensore optoelettronico (106), preferibilmente a CCD e/o a CMOS.
13. 13. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i mezzi sensori (105, 106) sono atti ad eseguire funzioni di centratura e/o sorveglianza.