k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 k Número de publicación: 2 163 373 21 k Número de solicitud: 0000834 1 k Int. Cl. 7 : A61B 3/ k 12 SOLICITUD DE PATENTE A1 k 22 Fecha de presentación: 24.03.00 k 43 Fecha de publicación de la solicitud: 16.01.02 71k Solicitante/s: UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA C/ Jordi Girona, 31 08034 Barcelona, ES 72k Inventor/es: Pujol Ramo, Jaume k 43 Fecha de publicación del folleto de la solicitud: 16.01.02 k 74 Agente: No consta k 4 Título: Dispositivo de medida objetiva de la mejora en la calidad óptica del ojo. k 7 Resumen: Dispositivo de medida objetiva de la mejora en la calidad óptica del ojo. La invención consiste en un dispositivo de medida de la mejora en la calidad óptica del ojo caracterizado porque ésta se determina de forma totalmente objetiva a través de la medida de la calidad de la imagen retiniana antes y después del proceso de mejora. El dispositivo comprende una fuente puntual (Fig. 1, O) producida por un haz láser acoplado a una fibra óptica (Fig. 1, 9), cuya imagen (Fig. 1, O ) se forma sobre la retina del ojo. La luz reflejada por la retina es registrada mediante una cámara CCD (Fig. 1, 1), donde se forma una imagen aérea (Fig. 1, O ) de la imagen retiniana. La señal captada por el CCD es registrada por un ordenador (Fig. 1, ) y procesada para evaluar de forma objetiva la calidad óptica del ojo. ES 2 163 373 A1 Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 163 373 A1 2 DESCRIPCION Dispositivo de medida objetiva de la mejora en la calidad óptica del ojo. Campo de la técnica Optica, oftalmología, optometría. Estado de la técnica La medida de los cambios en la calidad de la visión cuando tiene lugar un proceso de mejora como puede ser por ejemplo, situar lentes correctoras o lentes de contacto delante del ojo o bien soluciones quirúrgicas de los diferentes estados refractivos del ojo, suele realizarse por métodos subjetivos de medida basados en la evaluación de funciones visuales como la agudeza visual o la curva de sensibilidad al contraste. Mediante la determinación de estas funciones se obtiene información de todo el sistema visual y por lo tanto no es posible conocer la mejora en la calidad óptica del ojo. Además se trata de medidas subjetivas que dependen de la respuesta del paciente. Se han propuesto algunos sistemas experimentales para la medida objetiva de la calidad óptica del ojo. J. Santamaria et al J. Opt. Soc. Am. A, vol. 4, pp. 19-1114 (1987) describen un sistema basado en el registro y posterior procesado de la imagen retiniana. El aberroscopio objetivo descrito por Walsh et al en J. Opt. Soc. Am. A, vol. 1, pp 987-992 (1984) permite la medida de la aberración de onda en toda la pupila, pero con una resolución baja (inferior a 0.9 mm). Mas recientemente Liangetal.,J.Op.Soc. Am.A,vol 11 (7), pp 1-9 (1994) proponen el uso de sensores de Hartmann-Shack para la medida de la aberración de onda del ojo humano. Ninguno de estos sistemas propuestos permite su utilización como dispositivo de medida en un entorno clínico, puesto que presentan importantes limitaciones como puede ser la necesidad de un filtrado espacial para obtener una fuente puntual de luz, además de los inconvenientes de comodidad de uso para el paciente. Así, el dispositivo presentado permite la medida objetiva de la calidad óptica del ojo en un entorno clínico, a partir del registro y posterior procesado de la imagen formada en la retina por una fuente puntual de luz obtenida sin ningún condicionante técnico como puede ser el filtrado espacial. Las medidas se realizan cómodamente para el paciente y en un corto espacio de tiempo y por lo tanto el instrumento permite evaluar los cambios en la calidad óptica del ojo cuando tiene lugar un proceso de mejora. Explicación de la invención A la vista de lo anterior existe la necesidad en el arte de un dispositivo que permita la medida objetiva de la calidad óptica del ojo, que pueda ser utilizado cómodamente en un entorno clínico y que pueda ser incorporado en los procesos de control de calidad de los fabricantes de elementos ópticos oftálmicos, y que no presente las limitaciones de los sistemas experimentales propuestos hasta la fecha. Este es el objetivo fundamental de la presente invención, proporcionar un dispositivo para la medida de la mejora en la calidad óptica del ojo que pueda ser utilizable cualesquiera que sean el entorno y el proceso de mejora aplicado. El dispositivo está basado en el registro y pos- 2 1 2 3 4 0 6 terior procesado de la luz reflejada por la retina, correspondiente a la imagen formada sobre ella de la luz proveniente de una fuente puntual. La imagen aérea de la imagen retiniana se forma sobre una cámara CCD digital cuya salida es enviada a un ordenador, donde mediante un procesado adecuado de la imagen se pueden obtener descripciones cualitativas y cuantitativas de la calidad óptica de la imagen retiniana. Descripción de las figuras Fig. 1 Esquema general del dispositivo 1 = Cámara CCD 2 = Objetivo 3 = Lámina divisora de haz 4 = Lente colimadora = Test de fijación 6 = Lámina divisora de haz 7 = Diafragma 8 = Lente colimadora 9 = Láser = Trampa de luz 11 = Diafragma 12 = Lente 13 = Lámina divisora de haz 14 = Detector 1 = Cámara CCD 16 = Objetivo 17 = Monitor de TV 18 = Lente 19 = LEDs de infrarrojo = Ordenador Explicación de un modo de realización de la invención En la Fig. 1 se muestra un diagrama esquemático del dispositivo de la presente invención que puede utilizarse para la medida objetiva de la mejora de la calidad óptica del ojo. Este dispositivo registra la imagen retiniana mediante una cámara CCD de barrido lento y alto rango dinámico (1) acoplada a un objetivo de focal variable (2). A partir del procesado de esta imagen se obtienen información cualitativa y cuantitativa de la calidad óptica del ojo. Para medir la calidad óptica del ojo se forma la imagen de una fuente puntual (0) en la retina. La luz del láser (9) es colimada por una lente (8) diafragmada (7) y después de reflejarse en la lámina divisora de haz (6) pasa a través de dos lentes (12 y 18) que forman un optotipo de Thorner modificado. La variación en la posición de la primera lente (12) permite compensar el error refractivo esférico del ojo. Este desplazamiento esta motorizado y es controlado desde el ordenador (). Finalmente el ojo forma una imagen de la fuente puntual (O) en la retina (O ). La luz que pasa a través de la lámina divisora de haz (6) es recogida por la trampa de luz (). La luz reflejada en la retina pasa nuevamente através de las dos lentes (1 8, 12) del optotipo
3 ES 2 163 373 A1 4 de Thorner modificado y de las láminas divisoras de haz (, 3) y el objetivo (2) forma una imagen (O ) del objeto (O ) en el CCD de la cámara (1). La cámara CCD (1) manda la imagen a un ordenador () donde esta es registrada y almacenada en RAM o en soporte magnético o cualquier otro tipo de soporte. Para poder controlar el tamaño de la pupila el dispositivo incorpora un sistema para proyectar una pupila artificial sobre la pupila del ojo. Esto se consigue situando el diafragma (11) en plano focal de la lente (12) y el plano de la pupila del ojo en el plano focal de la lente (18). De esta forma el diafragma (11) y la pupila del ojo son conjugados con un aumento lateral de 1 independientemente de la posición de la lente del optómetro (12). El dispositivo permite controlar la posición del ojo y el centrado mediante la cámara CCD (1) y el objetivo (16) focalizado al infinito, situados después de la lámina divisora de haz (13) que está situada delante de la segunda lente (18) del optómetro de Thorner modificado. Bajo estas condiciones el plano de la pupila del ojo es conjugado con el plano del CCD de la cámara (1). La imagen del segmento anterior del ojo es visualizada en un monitor (17). La situación del plano pupilar del ojo en el plano focal de la lente (18) se realiza moviendo la posición de la lente hasta obtener una imagen enfocada de la pupila en el monitor (17). Para poder visualizar esta imagen el dispositivo incorpora una fuente de Infrarrojo (19). La energía incidente en el ojo es controlada continuamente mediante el detector calibrado (18) que esta situado después de la película divisora de haz (13). Para asegurar una fijación adecuada del paciente se utiliza un test de fijación () que consiste en una letra cuyo tamaño corresponda a una agudeza visual /. Este objeto es colimado mediante la lente colimadora (4) de forma que esta situado en el infinito al igual que el punto objeto (O). La luz proveniente del test de fijación, después de reflejarse en la lámina divisora de haz (3) sigue el mismo camino que la luz proveniente del punto objeto (O) hasta llegar a la retina del paciente. A partir del registro de la imagen se obtiene mediante el procesado adecuado la medida de la calidad óptica de la misma mediante la obtención de descripciones cualitativas y cuantitativas. Las descripciones cualitativas pueden consistir en la obtención en mapas de colores de la deformación del punto de luz al formarse su imagen en la retina o representaciones tridimensionales de la distribución de la energía en la imagen retiniana. Las descripciones cuantitativas de la calidad de imagen pueden consistir en parámetros que describan esta calidad como pueden ser el cociente entre la intensidad máxima de la imagen y la intensidad media, el cociente entre las áreas bajo perfiles en diferentes direcciones de la imagen aérea olarazón de Strhel, o bien utilizando un procesado adecuado de la información puede obtenerse la función de transferencia de modulación (MTF) que caracteriza adecuadamente la calidad de un sistema óptico. Los datos calculados de la calidad óptica ob- 1 2 3 4 0 6 tenida a partir del registro de la imagen retiniana utilizando el dispositivo objeto de esta invención pueden ser almacenados en una base de datos para su posterior utilización, y a partir de las medidas antes y después de aplicar procesos de mejora, pueden deducirse parámetros que permiten evaluar objetivamente esta mejora como por ejemploelcocienteentrelasmtfolarelación entre los valores del cociente entre la intensidad máxima de la imagen y la media o entre las razones de Strhel. Elementos que forman el dispositivo - Fuente luminosa monocromática (Fig. 1, 9) que produce el punto objeto O y que consta de un láser de diodo con una potencia de emisión de mw y longitud de onda de 63 nm, acoplado a una fibra óptica monomodo de 4 mm de diámetro. - Lentes colimadoras (Fig. 1, 4 y 8) Dobletes acromáticos con recubrimiento para la longitud de onda de 63 nm. Un valor típico de longitud focal de estas lentes es de 0 mm. - Diafragmas (Fig. 1, 7 y 11) Aperturas circulares de tamaño variable. Deben cubrir todo el rango de diámetros de la pupila humana, es decir entre 2 mm y mm. - Láminas separadoras de haz (Fig. 1,3,6, 13) De buena calidad óptica y cuyo grosor no supere 1 mm. La relación entre la luz reflejada y transmitida ha de permitir que llegue un nivel adecuado de luz al ojo para que pueda formarse la imagen retiniana (Fig. 1, O ) y registrarse la imagen aérea (Fig. 1, O ) en la cámara CCD (Fig. 1, 1). Valores típicos para la luz reflejada y transmitida pueden ser del 0 %. - Lentes del optotipo de Thorner modificado (Fig. 1, 12 y 18) Dobletes acromáticos con recubrimiento para la longitud de onda de 63 nm. Un valor típico de longitud focal de estas lentes es de 0 mm. - Objetivo (Fig. 1, 2) Objetivo de calidad fotográfica y de focal variable. Valores típicos para la variación de la focal de este objetivo pueden ser entre 70 mm y 2 mm. - Cámara CCD (Fig. 1, 1) Cámara CCD refrigeradadebarridolentoyaltorangodinámico con 12 bits de digitalización. - Ordenador (Fig. 1, ) Ordenador tipo PC- Pentium. Lleva incorporada la tarjeta digitalizadora de la cámara CCD (Fig. 1, 1) y una tarjeta de Entrada/Salida para poder controlar la alimentación del láser de diodo (Fig. 1, 9) y recibir la señal proveniente del detector (Fig. 1, 14). El ordenador también lleva incorporado todo el software específico que permite el cálculo de la calidad óptica del ojo a partir del registro de la imagen retiniana de acuerdo con el diagrama de flujo representado en la Figura 2. 3
ES 2 163 373 A1 6 - Detector (Fig. 1, 14) Fotodiodo de silicio sensible a la longitud de onda de 63 nm quecorrespondealaemisión del láser de diodo (Fig. 1, 9). - Fuentes de infrarrojo (Fig. 1, 19) Diodos electro luminiscentes (LED) con emisión en el infrarrojo cercano (700-00 nm). - Objetivo (Fig. 1, 16) Objetivo de calidad fotográfica y focal fija. Un valor típico de la focaldeesteobjetivopuedeserde0mm. - Cámara CCD (Fig. 1, 1) Cámara CCD en blanco/negro convencional con respuesta en el rango visible y en el infrarrojo cercano. Debe poder captar la emisión de las fuentes de infrarrojo (Fig. 1, 19). - Monitor (Fig. 1, 17) Monitor de Televisión 1 conectado directamente a la cámara CCD (Fig. 1, 1) que ha de permitir la visualización de las imágenes captadas por la cámara. - Test de fijación (Fig. 1, ) compuesto por una letra cuyo tamaño corresponda a una agudeza visual de / iluminada con radiación quasimonocromática de la misma longitud de onda que la del punto objeto (Fig. 1, O), obtenida mediante una fuente de luz blanca convencional y un filtro interferencial correspondiente a esta longitud de onda. - Trampa de luz (Fig. 1, ) Sistema para la absorción de la luz transmitida por la lámina divisora de haz (Fig. 1, 6). 2 3 4 0 6 4
7 ES 2 163 373 A1 8 REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de medida objetiva de la calidad óptica del ojo basado en el registro y posterior procesado de la imagen retiniana de un objeto puntual y caracterizado porque la calidad óptica se obtiene de forma totalmente objetiva y de acuerdo con los elementos que constituyen su diseño y la comodidad de su uso puede ser utilizado en un entorno clínico. 2. Dispositivo de medida objetiva de la calidad porque la fuente de luz que genera el objeto puntual es un láser acoplado a una fibra óptica (Fig. 1, 9). 3. Dispositivo de medida objetiva de la calidad porque permite la neutralización de la refracción esférica del paciente con una precisión de 0.1 dioptría mediante un optotipo de Thorner modificado (Fig. 1, 12, 18) motorizado, automatizado y controlado desde un ordenador (Fig. 1, ). 4. Dispositivo de medida objetiva de la calidad porque la posición del ojo y el centrado del paciente se pueden controlar objetivamente através de un sistema de visualización formado por fuentes de infrarrojo (Fig. 1, 19), una cámara CCD (Fig. 1, 1), un objetivo (Fig. 1, 16) y un monitor de Televisión (Fig. 1, 17).. Dispositivo de medida objetiva de la calidad porque se puede medir en todo momento la energía que incide en el ojo (Fig. 1, 14) y en 1 2 3 consecuencia se controla continuamente que esta energía se encuentre por debajo de los niveles de seguridad. 6. Dispositivo de medida objetiva de la calidad porque el registro de la imagen aérea (Fig. 1, O ) se realiza mediante una cámara CCD (Fig. 1, 1) de alta sensibilidad lo que permite realizar las medidas con un alto nivel de comodidad para el paciente. 7. Dispositivo de medida objetiva de la calidad porque incorpora un test de fijación (Fig.1,)formadoporunobjetocuyotamaño corresponda a una agudeza visual / iluminado con una luz quasimonocromática de la misma longitud de onda que la del punto objeto (Fig. 1, O), que se obtiene mediante una fuente de luz blanca convencional y un filtro interferencial correspondiente a esta longitud de onda. 8. Dispositivo de medida objetiva de la mejora de la calidad óptica del ojo según reivindicación 1 caracterizado porque la señal captada por la cámara CCD se somete a un procedimiento que mide cualitativamente y cuantitativamente la calidad de la imagen retiniana a partir de un procesado específico de la imagen aérea (Fig. 1, O ) registrada con la cámara CCD (Fig. 1, 1). Los resultados obtenidos son almacenados en una base de datos y a partir de la comparación de los resultados obtenidos de las medidas efectuadas antes y después del proceso de mejora el procedimiento permite la obtención de parámetros cuantitativos de mejora. 4 0 6
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OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA k 11 ES 2 163 373 k 21 N. solicitud: 0000834 k 22 Fecha de presentación de la solicitud: 24.03.00 k 32 Fecha de prioridad: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA k 1 Int. Cl. 7 : A61B 3/ DOCUMENTOS RELEVANTES Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas X WO 9827863 A1 (UNIVERSITY OF ROCHESTER) 02.07.1998, página 6, 1,2,6,8 líneas 8-24; reivindicaciones 1,17. A 3-,7 A US 79063 A (MAGNANTE et al.) 26.11.1996, reivindicaciones; 1-8 figura 1. A DE 422239 A1 (AMTECH GESELLSCHAFT FUER ANGEWANDTE MICROCOMPUTER 1-8 TECHNIK) 13.01.1994, reivindicaciones. Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n : Fecha de realización del informe Examinador Página 27.11.01 A. Cardenas Villar 1/1