ES2970413T3

ES2970413T3 - Sistema y método para crear un modelo anatómico personalizado de un ojo

Info

Publication number: ES2970413T3
Application number: ES18214436T
Authority: ES
Inventors: David Haydn Mordaunt; Holger Schlueter; Frieder Loesel
Original assignee: Technolas Perfect Vision GmbH; Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Technolas Perfect Vision GmbH; Bausch and Lomb Inc
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2024-05-28
Anticipated expiration: 2033-04-09
Also published as: EP3491997A1; EP4321085A3; WO2013158416A3; EP2838416A2; ES2819197T3; US9216066B2; EP2838416B1; US20130294668A1; WO2013158416A2; EP4321085A2; EP3491997B1

Abstract

Se proporciona un sistema y un método para crear una plantilla de reconocimiento de líneas que replica un objeto para su uso como referencia de control durante la cirugía oftálmica del objeto. La creación de la plantilla primero requiere alinear una pluralidad de puntos de referencia a lo largo de un eje "z" central, con longitudes medidas anatómicamente (Δ "z") entre puntos de referencia adyacentes. Luego se pueden trazar superficies axialmente simétricas entre puntos de referencia adyacentes seleccionados para crear la plantilla. Para la presente invención, la ubicación de los puntos de referencia y el trazado de superficies axialmente simétricas se basan en una imagen en sección transversal del objeto a operar. Preferiblemente, la imagen en sección transversal se obtiene utilizando técnicas de Tomografía de Coherencia Óptica (OCT). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para crear un modelo anatómico personalizado de un ojo

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a sistemas y métodos para crear plantillas. Más particularmente, la presente invención se refiere a sistemas y métodos para crear plantillas que son útiles como referencia de control para mover el punto focal de un rayo láser durante la cirugía oftálmica. La presente invención es particularmente, pero no exclusivamente, útil como sistema y método para crear plantillas que replicarán el objeto anatómico que se va a modificar durante una cirugía oftálmica con láser.

Antecedentes de la invención

Es axiomático que cualquier procedimiento quirúrgico oftálmico debe realizarse con gran exactitud y precisión. Esto es particularmente cierto cuando se vaya a usar un sistema láser para cortar o extirpar tejido en la parte profunda del ojo. En tales casos, resulta particularmente importante que exista alguna base operativa de referencia que pueda establecerse para controlar los movimientos del punto focal del rayo láser durante una cirugía.

Dispositivos de imagen, tales como los que emplean técnicas de tomografía de coherencia óptica (TCO), han sido particularmente útiles para proporcionar información útil en la realización de cirugías oftálmicas con láser.

Sin embargo, las técnicas de imagen de TCO, individualmente, no siempre son capaces de proporcionar el grado de precisión que se requiere para establecer una referencia base discernible y precisa para el control de las cirugías láser dentro del ojo. Por varias razones, una imagen de TCO puede carecer de la nitidez o claridad necesaria o deseada. En el caso específico de las cirugías oftálmicas, sin embargo, el ojo mismo puede ser útil para superar estas deficiencias.

La anatomía de un ojo es bien conocida. En concreto, con el fin de establecer una referencia base, la anatomía del ojo es única porque, a diferencia de la mayoría de otras partes del cuerpo, muchas de sus estructuras son sustancialmente simétricas. Lo que es más importante, la luz refractiva, todos los elementos ópticos del ojo están alineados a lo largo de un eje central definible y están dispuestos en un orden anatómico conocido. Sucede que el eje central puede identificarse fácilmente para tal disposición de elementos ópticos y puede definirse con precisión mediante cualquiera de varias técnicas estándar.

Es bien sabido que la TCO puede obtener imágenes de las superficies de interfaz entre diferentes estructuras ópticas dentro del ojo (por ejemplo, la superficie de interfaz entre la cámara anterior y la cápsula anterior del cristalino). Por consiguiente, la TCO también puede establecer con precisión la ubicación de una intersección entre una superficie de interfaz y el eje central. Es más, debido a su simetría en el eje central, también se puede predecir con gran precisión el tamaño y la extensión de los distintos elementos ópticos del ojo.

Como se reconoce en un aspecto de la presente invención, que se refiere a un sistema para replicar características anatómicas dentro del ojo, se puede utilizar tal replicación de elementos estructurales, total o parcialmente, establecer una referencia base para su uso en un procedimiento oftálmico con láser.

En vista de lo anterior, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema que establecerá una referencia base dentro de un ojo para controlar un procedimiento oftálmico con láser. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema y método para usar técnicas de TCO para establecer una referencia base que resulta de un reconocimiento anatómico automatizado de diferentes elementos ópticos en un ojo (es decir, diferentes tejidos refractivos) y la ubicación de estos elementos (tejidos). Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un sistema y método para establecer una referencia base dentro de un ojo que sea fácil de montar, fácil de usar y comparativamente rentable.

El documento EP 2340761 A1 se refiere a un aparato para medir longitudes axiales oculares.

El documento US 2003/189689 A1 se refiere a un dispositivo para determinar valores de medición geométrica de un ojo.

El documento US 2004/119943 A1 se refiere a un dispositivo oftalmológico en el que mediante un medio de captura de imágenes, que están dispuestas en la configuración Scheimpflug, se captura una imagen transversal del ojo. El documento US 2010/014051 A1 se refiere a un aparato de medición oftalmológica para determinar la longitud axial de un ojo.

El documento US 2006/066869 A1 se refiere a un aparato para obtener información de objetos usando tomografía de coherencia óptica (TCO) basada en interferencia espectral.

Sumario de la invención

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Las reivindicaciones del método no cubren métodos para el tratamiento del cuerpo humano o animal mediante cirugía o terapia.

De acuerdo con la presente invención, se proporcionan un sistema y un método para replicar características anatómicas dentro de un ojo. Específicamente, esto se hace para crear una plantilla para identificar estructuras anatómicas que se pueden utilizar como referencia base para controlar un sistema láser durante la cirugía oftálmica con láser (por ejemplo, una capsulotomía) dentro del ojo.

Como se requiere para la presente invención, una primera etapa en la creación de una plantilla implica la identificación de un eje central ("z") para el ojo. Estructuralmente, este eje "z" debe identificarse de manera que los elementos ópticos (es decir, estructuras refractivas de la luz) del ojo estén alineados simétricamente a lo largo del eje. A continuación, se utiliza un dispositivo de TCO para crear una imagen transversal del ojo. Es importante destacar que esta imagen se crea para incluir el eje "z". Una vez creada la imagen transversal de t Co e incorporado el eje central "z" a la imagen, a lo largo del eje central "z" se establecen varios puntos de referencia. Específicamente, basándose en la imagen de TCO, cada uno de los puntos de referencia se selecciona y se ubica donde una superficie de interfaz entre elementos ópticos adyacentes en el ojo intersecta el eje central "z". En este contexto, cada punto de referencia está específicamente relacionado con una superficie anatómica particularmente identificada en la imagen. El resultado aquí es una pluralidad de longitudes contiguas (A"z"<n>) a lo largo del eje "z" que se miden individualmente entre puntos de referencia adyacentes. Estas longitudes se reconocerán anatómicamente y se podrán medir con gran precisión. En esencia, en este punto se ha creado una plantilla basada en el eje "z" que puede usarse para replicar los elementos ópticos del ojo.

Se puede realizar un perfeccionamiento de la presente invención teniendo en cuenta cualquier inclinación que pueda haber entre el eje central "z" y los elementos ópticos del ojo. Como se ha indicado anteriormente, los elementos ópticos deben estar alineados simétricamente a lo largo del eje central "z". De acuerdo con la presente invención, la compensación de un ángulo de inclinación "9" se puede lograr de dos maneras.

Para compensar un ángulo de inclinación "9" (en ambas formas de compensar "9") es necesario primero establecer un eje de referencia base que esté sustancialmente orientado en una dirección "z". A continuación se sitúa un punto de referencia base sobre el eje de referencia base. Es importante destacar que el punto de referencia base está ubicado en una superficie de interfaz dentro del ojo (objeto).

Para una metodología de la presente invención, se identifica un primer eje que es sustancialmente paralelo al eje de referencia base y está a una distancia "d<i>" desde el eje de referencia base. Luego se sitúa un primer punto de referencia en el primer eje donde el primer eje intersecta la superficie de interfaz. Luego se compara la ubicación z del primer punto de referencia con una ubicación z esperada para el primer punto de referencia para determinar un primer diferencial (8<z>'). De manera similar, se identifica un segundo eje que también es sustancialmente paralelo al eje de referencia base, a distancia "d<2>" desde el eje de referencia base. Luego se ubica un segundo punto de referencia en el segundo eje donde el segundo eje intersecta la superficie de interfaz. A continuación se compara la ubicación z del segundo punto de referencia con una ubicación esperada para el segundo punto de referencia para determinar un segundo diferencial (S<z>'). Con esta primera metodología S<z>' y S<z>", junto con una medición del ángulo entre los respectivos planos identificados por el primer y segundo eje con el eje de referencia base (por ejemplo, 90° para los planos XZ e YZ), se utilizan para medir un ángulo de inclinación (9) para la superficie de la interfaz. Ahora, el ángulo de inclinación 9 puede usarse para refinar el establecimiento del eje "z" central.

En otra metodología, después de establecer un eje de referencia base y ubicar un punto de referencia base en una superficie de interfaz dentro del ojo (objeto), se traza una trayectoria circular sobre la superficie de la interfaz a una distancia "r" del eje de referencia base. Luego se pueden medir las variaciones en "z" a lo largo de la trayectoria para identificar un diferencial (S<z>) con respecto a un ángulo de rotación (0) alrededor del eje de referencia base. Específicamente, en este caso, S<z>se mide entre un z<máx>en 0<i>y a z<mín.>en 0<2>. A continuación, usando S<z>, 0<i>y 0<2>, se puede medir el ángulo de inclinación (9) para la superficie de la interfaz. Al igual que la primera metodología, el ángulo de inclinación 9 puede usarse entonces para perfeccionar la orientación del eje "z" central.

Se puede crear una plantilla con mayor precisión y exactitud verificando la ubicación de puntos de referencia previamente seleccionados. Para ello, se detecta al menos un punto de verificación en el eje "z" de la imagen de TCO. Al igual que los puntos de referencia originales, este punto de verificación estará situado exactamente en el eje "z" en la intersección de una superficie de interfaz con el eje "z". Luego se identifica la ubicación del punto de verificación en relación con la ubicación de un punto de referencia previamente seleccionado y se toman medidas para confirmar la identidad anatómica de la superficie que está asociada con el punto de referencia.

Para un uso operativo de una plantilla que ha sido creada de acuerdo con la presente invención, se puede trazar simétricamente una réplica de la superficie anatómica de un elemento óptico entre puntos de referencia adyacentes en el eje "z". En concreto, la réplica se basa en la ubicación del o los puntos de referencia seleccionados y en la información de la imagen. De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema está configurado para que, como plantilla, al menos un punto de referencia seleccionado, junto con el eje "z", se use después como referencia base para controlar un movimiento de un punto focal de un rayo láser con respecto a una superficie identificada. Por ejemplo, un primer punto de referencia puede ubicarse en una superficie posterior de una cápsula anterior y un segundo punto de referencia puede ubicarse en la superficie anterior de una cápsula posterior. El sistema puede configurarse además para que el sistema utilice esta plantilla como referencia de control para que luego el punto focal del rayo láser se mueva entre la cápsula anterior y la cápsula posterior para realizar una capsulotomía.

Breve descripción de los dibujos

Las nuevas características de la presente invención, así como la propia invención, tanto en cuanto a su estructura como a su funcionamiento, se entenderá mejor a partir de los dibujos adjuntos, tomados junto con los dibujos adjuntos, en los que caracteres de referencia similares se refieren a partes similares, y en los que:

la figura 1 es una plantilla de reconocimiento de líneas que se ha creado de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 es una imagen de TCO en sección transversal representativa de la porción anterior de un ojo;

la figura 3 muestra la plantilla de la figura 1 superpuesta sobre un dibujo fantasma de la imagen de TCO presentada en la figura 2;

la figura 4 es una presentación esquemática de los componentes del sistema que se utilizan con la presente invención para un procedimiento quirúrgico oftálmico con láser;

la figura 5 es una presentación geométrica de desviaciones posicionales relacionadas con un eje central de un ojo, que son indicativas de una "inclinación" del ojo;

la figura 6 es un trazo de una trayectoria circular alrededor de un eje central de un ojo que es indicativo de una "inclinación" del ojo; y

la figura 7 es una presentación gráfica de una "inclinación" angular del trazo mostrado en la figura 6.

Descripción de las realizaciones preferidas

Con referencia inicialmente a la figura 1, se muestra una plantilla de reconocimiento de líneas de acuerdo con la presente invención y generalmente se designa con 10. Como se muestra, la plantilla 10 incluye esencialmente un eje "z" central 12 que es único para la presente invención en varios aspectos importantes. Lo que es más importante, el eje 12 se selecciona principalmente por la simetría que establece para los elementos ópticos del ojo 14, tales como la córnea 16, el cristalino 18 y la bolsa capsular 20 del cristalino 18. Con referencia a la figura 2, se puede apreciar que cada uno de estos elementos ópticos en el ojo 14 será axialmente simétrico con respecto a un eje "z" central 12 correctamente orientado. Es más, cada uno de estos elementos ópticos es anatómicamente reconocible y todos están dispuestos en un orden anatómico establecido a lo largo del eje 12.

De acuerdo con la presente invención, la orientación adecuada del eje 12 se establece inicialmente en relación con una imagen en sección transversal de al menos la porción anterior del ojo 14. Como se muestra en la figura 2, esta imagen se obtiene preferentemente usando un dispositivo de obtención de imágenes de un tipo bien conocido en la técnica pertinente que sea capaz de obtener imágenes de TCO. Una vez que el eje central "z" 12 se ha orientado adecuadamente en la imagen de TCO (véase la figura 2), a lo largo del eje 12 se establecen referencias dimensionales que corresponden a características ópticas del ojo 14.

A modo de ejemplo, considérese el punto de referencia 22 en el eje "z" central 12. Teniendo en cuenta este punto de referencia 22, es bien sabido que se pueden obtener imágenes de la superficie anterior 24 de la córnea 16 utilizando técnicas de TCO. En concreto, desde la perspectiva de las diferencias refractivas de los medios adyacentes y las capacidades de las imágenes de TCO, la superficie 24 puede identificarse como la superficie de interfaz entre el aire ambiental y la córnea 16. Por consiguiente, la intersección de esta superficie 24 con el eje 12 se puede utilizar para establecer con precisión una ubicación para el punto de referencia 22 en el eje 12. Estas mismas consideraciones y capacidades se pueden utilizar para establecer con precisión otros puntos de referencia.

A raíz de la divulgación anterior, el punto de referencia 26 puede identificarse y ubicarse en el eje "z" central 12 en la intersección de la superficie de interfaz 28 con el eje 12. En este caso, la superficie 28 es la interfaz entre la córnea 16 y la cámara anterior 30 del ojo 14 (véase la figura 2). Además, el punto de referencia 32 puede identificarse y ubicarse en el eje 12 en la intersección de una superficie de interfaz anterior 34 con el eje 12. En este caso, la superficie de interfaz anterior 34 se encuentra entre el cristalino 18 y la bolsa capsular 20, en la porción anterior del cristalino 18. Más adicionalmente, el punto de referencia 36 puede identificarse y ubicarse en el eje 12 en la intersección de la superficie de interfaz posterior 38 con el eje 12. En este caso, la superficie de interfaz posterior 38, en la porción posterior del cristalino 18, se encuentra entre el cristalino 18 y la bolsa capsular 20.

Con referencia de nuevo a la figura 1, debe apreciarse que la plantilla 10 se establece con información dimensional anatómicamente precisa. Específicamente, en este ejemplo, la longitud "Az-<T>'representa efectivamente el espesor de la córnea 16 a lo largo del eje 12 entre el punto de referencia 22 y el punto de referencia 26. La longitud medida de "Az-<i>" luego se determina anatómicamente con referencia a la imagen de TCO del ojo 14 que se muestra en la figura 2. La longitud "Az<2>"(es decir, la longitud a lo largo del eje 12 a través de la cámara anterior 30 entre el punto de referencia 26 y el punto de referencia 32) se determina de manera similar, como es la longitud "AZ<3>" entre los puntos de referencia 32 y 36. De acuerdo con un aspecto de la invención, la orientación del eje central "z" 12, junto con la colocación de los puntos de referencia 22, 26, 32 y 36 sobre el eje 12 y sus correspondientes longitudes contiguas "AZ<1>", "AZ<2>" y "AZ<3>", crean colectivamente la plantilla 10. El resultado es una plantilla 10 que se superpone a una imagen de TCO (véase la figura 3) y puede usarse como referencia de control para procedimientos quirúrgicos oftálmicos, tal como una capsulotomía.

Para un refinamiento de la presente invención, debe entenderse que se puede verificar la precisión de una plantilla 10 que se crea de acuerdo con la divulgación anterior, si se desea. Para ello, se selecciona un punto de verificación 40. En este caso, el punto de verificación 40 mostrado en la figura 1 es sólo a modo de ejemplo y se considera la intersección más anterior de la bolsa capsular 20 con el eje "z" central 12. La distancia de verificación correspondiente "Av<1>" (es decir, el espesor de la bolsa capsular 20) puede entonces medirse para determinar si la distancia "Av<1>" y su ubicación en el eje 12 verificará la precisión de la plantilla 10.

En otra realización, los puntos de referencia seleccionados se pueden utilizar para trazar el contorno de los elementos ópticos en el ojo 14. Por ejemplo, en la figura 1 se muestra un contorno trazado del cristalino 18 mediante la línea de puntos 42. Como se muestra, la línea de puntos 42 representa extensiones de las superficies de interfaz 34 y 38, entre los puntos de referencia 32 y 36 que replican el límite del cristalino 18. De nuevo, esto es sólo a modo de ejemplo ya que se apreciará que se pueden realizar extensiones similares entre otros puntos de referencia para replicar otros elementos ópticos en el ojo 14.

En una ejecución de la presente invención, la plantilla 10 se superpone a una imagen de TCO del ojo 14 como se muestra en la figura 3. Como se ha mencionado anteriormente, esto se hace para establecer una referencia base que puede ser utilizada por el ordenador/controlador 44 con fines de control del láser. Tal como se prevé para la presente invención, la plantilla 10 (es decir, la figura 3) se basa en imágenes del ojo 14 obtenidas de la unidad de formación de imágenes 46. Como se indica en la figura 4, el ordenador/controlador 44 puede controlar eficazmente la unidad láser 48 para guiar y controlar un rayo láser 50 durante una operación quirúrgica oftálmica en el ojo 14.

Si bien el sistema y método particulares para crear un modelo anatómico personalizado de un ojo, como se muestra y divulga con detalle en el presente documento, es totalmente capaz de obtener los objetos y proporcionar las ventajas indicadas anteriormente en el presente documento, debe entenderse que es meramente ilustrativo de las realizaciones actualmente preferidas de la invención y que no se pretenden limitaciones a los detalles de construcción o diseño mostrados en el presente documento aparte de los descritos en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1.Un método para replicar características anatómicas dentro de un ojo (14)que comprende las etapas de: identificar un eje "z" ( l2 ) para el ojo (14);

crear, usando un dispositivo de imagen (46), una primera imagen en sección transversal del ojo (14), en donde la imagen incluye el eje "z" identificado;

en donde el dispositivo de obtención de imágenes está configurado de modo que la creación de la primera imagen en sección transversal se realiza utilizando técnicas seleccionadas de un grupo que comprende Tomografía de Coherencia Óptica (TCO), Scheimpflug, imágenes de dos fotones y determinación de distancias;

establecer, usando un ordenador, una orientación adecuada del eje "z" (12) con relación a la primera imagen en sección transversal;

establecer, usando el ordenador, una pluralidad de puntos de referencia (22, 26, 32, 36) a lo largo del eje "z" en la primera imagen en sección transversal, en donde cada punto de referencia (22, 26, 32, 36) está ubicado respectivamente donde una superficie (24, 28, 34, 38) mostrada en la imagen intersecta el eje "z" (12); relacionar cada punto de referencia (22, 26, 32, 36) con una superficie anatómica particularmente identificada en la imagen; y

medir, usando el ordenador, una pluralidad de longitudes contiguas (A"z"n) a lo largo del eje "z" (12), en donde cada longitud se mide individualmente entre puntos de referencia adyacentes (22, 26, 32, 36) para su uso en replicar una característica anatómica;

en donde la orientación del eje "z" (12) junto con la colocación de los puntos de referencia (22, 26, 32, 36) y las longitudes contiguas (A"z"n) crean una plantilla;

caracterizado por que el método comprende además superponer, usando el ordenador, la plantilla (10) sobre una segunda imagen del ojo (14).

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además adquirir la segunda imagen usando una técnica de Tomografía de Coherencia Óptica (TCO).

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo de obtención de imágenes está configurado además para que la primera imagen de la sección transversal se obtenga utilizando TCO.

4. Un método como se menciona en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las superficies anatómicas identificadas comprenden:

una superficie de interfaz anterior entre el cristalino (18) y la bolsa capsular (20); y/o

una superficie de interfaz posterior entre el cristalino (18) y la bolsa capsular (20).

5. Un método como se menciona en la reivindicación 4, en donde las superficies anatómicas identificadas incluyen: una superficie de interfaz entre el aire ambiental y una córnea (16) del ojo (14); y/o

una interfaz entre la córnea (16) y una cámara anterior (30) del ojo (14).

6. Un método como se menciona en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa de verificar la etapa relacionada, usando el ordenador.

7. Un método como se menciona en la reivindicación 6, en donde la etapa de verificación comprende las etapas de: detectar un punto de verificación (40) en el eje "z" (12) en la primera imagen en sección transversal; y

evaluar la ubicación (Av-i) del punto de verificación (40) en relación con la ubicación de un punto de referencia seleccionado (32); y

confirmar la identidad anatómica de la superficie identificada en función de la ubicación evaluada.

8. Un método como se menciona en la reivindicación 7, en donde el punto de verificación (40) es la intersección más anterior de la bolsa capsular (20) con el eje central "z" (12).

9. Un método como se menciona en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa de trazar una réplica de una superficie anatómica, usando el ordenador, en donde la réplica se basa en la ubicación de un punto de referencia seleccionado y en la información en la primera imagen transversal.

10.Un sistema para replicar características anatómicas dentro de un ojo (14)que comprende un dispositivo de imágenes y un ordenador;

en donde el sistema está configurado para:

crear, usando el dispositivo de imágenes, una primera imagen en sección transversal del ojo (14) usando técnicas seleccionadas de un grupo que comprende Tomografía de Coherencia Óptica (TCO), Scheimpflug, imágenes de dos fotones y determinación de distancias, en donde la imagen incluye un eje "z" identificado;

establecer, usando el ordenador, una orientación adecuada del eje "z" (12) con relación a la primera imagen en sección transversal;

establecer, usando el ordenador, una pluralidad de puntos de referencia (22, 26, 32, 36) a lo largo del eje "z" en la imagen en sección transversal, en donde cada punto de referencia (22, 26, 32, 36) está ubicado respectivamente donde una superficie (24, 28, 34, 38) mostrada en la imagen intersecta el eje "z" (12);

medir, usando el ordenador, una pluralidad de longitudes contiguas (A"z"<n>) a lo largo del eje "z" (12), en donde cada longitud se mide individualmente entre puntos de referencia adyacentes (22, 26, 32, 36) para su uso en replicar una característica anatómica;

en donde la orientación del eje "z" (12) junto con la colocación de los puntos de referencia (22, 26, 32, 36) y las longitudes contiguas (A"z"<n>) crean una plantilla;

caracterizado por que el sistema está configurado además para superponer la plantilla (10) sobre una segunda imagen del ojo (14).

11. El sistema de la reivindicación 10, en donde el dispositivo de imágenes está configurado para obtener la imagen usando la técnica de TCO.