Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular.

Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular.

El grado de opacificación de la cápsula posterior se determina, en la mayoría de los casos, de forma subjetiva mediante la valoración de un especialista que observa el estado de la cápsula situada detrás del cristalino y la visión descrita por el mismo paciente. En esta invención se presenta un procedimiento para detectar las células que se pueden generar entre la cápsula posterior

(envoltura del cristalino) y una lente intraocular, pudiendo, de esta forma, cuantificar la opacificación producida. Este procedimiento de cuantificación del grado de opacidad en la lente intraocular incorpora varias etapas que dotan de un elevado grado de automatismo al procedimiento: se detecta automáticamente el área de interés, se detectan zonas que pueden falsear el análisis para no incluirlas en la cuantificación, se detectan las células consecuencia de la opacidad en la lente y, finalmente, se cuantifica la superficie de la lente que presenta un problema de opacidad.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201300738.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE ALICANTE.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SORIANO PAYA,ANTONIO, RUIZ FERNANDEZ,DANIEL, GONZÁLEZ NÚÑEZ DE ARENAS,Lorena.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Aparatos para el examen óptico o clínico de los... > A61B3/10 (del tipo de medida objetiva, es decir instrumentos para el examen de los ojos con independencia de las percepciones o reacciones del paciente)
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Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular.

Fragmento de la descripción:

PROCEDIMIENTO DE CUANTIFICACIÓN DE LA OPACIDAD OCULAR DE UNA

LENTE INTRAOCULAR

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento de cuantificación del grado de opacidad ocular de una lente intraocular. El procedimiento propuesto para la cuantificación está formado por varias etapas que se aplican a una imagen de la zona ocular donde pueda existir opacidad.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

La invención aborda un problema importante en el ámbito de la oftalmología ya que la determinación del grado de opacidad de una lente intraocular en la cápsula posterior puede conllevar la necesidad de una cirugía para intercambiar la lente por otra nueva. Si la lente se intercambia con un grado de opacidad bajo, puede estar sometiéndose al paciente a una cirugía innecesaria. En cambio, si el grado de opacidad es alto y no se sustituye la lente, el paciente verá reducida su visión como consecuencia de esta opacidad. Por tanto, la cuantificación de forma objetiva del grado de opacidad en una lente intraocular, es un aspecto sumamente importante relacionado con la calidad de visión de un paciente con una lente intraocular.

El problema de la cuantificación de la opacidad de la cápsula posterior se ha abordado en distintos trabajos aplicando diferentes técnicas computacionales. Entre dichos trabajos o estudios, se encuentran soluciones como la que se plantea en [M. R. Tetz, G. U. Auffarth, M. Sperker, M. Blum and H. E.VoIcker. Photographic image analysis system of posterior capsule opacif¡catión. Journal of cataract and refractive surgery, Vol 23, Edition 10, 1997, pp 1515-1520], una solución comercial que calcula el grado de opacificación teniendo en cuenta los distintos grados de opacidad existentes. Otro sistema similar al anterior y que se utiliza para obtener el grado de opacificación es el que se presenta en [L. Bender, D. J. Spalton, B. Uyanonvara, J. Boyce, C. Heatley, R. José and J. Khan, POCOman: New system for quantifying posterior capsule opacification. Journal of Cataract and Refractive Surgery, Vol 30, Edition 10, 2004, pp 2058 - 2063]. En ambos sistemas es necesario una interacción con el especialista para que éste dirija la detección de las zonas de opacificación, pudiéndose perder objetividad en la cuantificación. El procedimiento que se propone en esta invención es totalmente automático proporcionando una cuantificación

totalmente objetiva, con independencia del especialista.

Hay otros proyectos relacionados como [Huiqi Li; Joo Hwee Lim; Jiang Liu; Wong, D. W K; Yongfeng Foo; Ying Sun; Tien Yin Wong, "Automatic detection of posterior subcapsular cataract opacity for cataract screening," Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2010 Annual International Conference of the IEEE , vol., no., pp.5359,5362, Aug. 31 2010-Sept. 4 2010], donde el sistema es automático pero detecta opacidad en el cristalino (origen de las cataratas) utilizando características como iluminación, localización o tamaño de la catarata. La diferencia fundamental con la opacidad procedente de una lente intraocular es que en esta última crecen células y éstas son las que se deben detectar, no áreas como en el caso de las cataratas.

Existen otros trabajos que dotan de mayor automatismo a la evaluación de la opacidad en la cápsula posterior. En [N. Werghi, R. Sammouda and F. AIKirbi, An unsupervised learning approach based on a hopfield-like network for assessing posterior capsule opacification. Pattern Analysis and Applications, Vol 13, 2010, pp 383-396] se muestra un método basado en aprendizaje no supervisado mediante la red neuronal de Hopfield para dividir el espacio a analizar en regiones según el color que presente cada uno de los píxeles pertenecientes a la misma. El grado de opacidad se determina a partir del número de regiones encontradas, siendo este número de regiones directamente proporcional al grado de opacificación, así se divide la imagen en grupos de píxeles dependiendo de la rugosidad que se genera en la superficie de la lente intraocular. La extracción del número de regiones involucra una etapa de pre-procesamiento de la imagen donde se calcula una parte circular en el centro de la lente intraocular, la cual será la zona a analizar. Se implementa un algoritmo para clasificar los píxeles dependiendo de su color y formar agrupaciones, a partir de los cuales se calcula el número de regiones mencionado. El método que utiliza para agrupar los píxeles es una técnica de clustering estándar K- means, que trabaja con regiones o conjuntos de pixeles.

En [M. Pourshahabi, H. Pourreza, O. Findl, R. Daneshvar and W. Buehl, CPCO: Contourlet Based PCO Quantification System. IEEE International Conference of Soft Computing and Pattern Recognition, Malacca, 2009, pp 409413] se expone la resolución del problema de cuantificación de la opacidad de la cápsula posterior utilizando la transformada de Contourket. Para determinar la región de interés, esto es, el área perteneciente a la cápsula posterior, se aplica una transformación del espacio de color a la imagen, del sistema RGB al sistema YCbCr. La imagen resultante se convierte en una

imagen binaria aplicando el método de Otsu y teniendo en cuenta la componente Cr. De esta forma, se obtiene el área de la cápsula posterior donde se encuentra la lente. La transformada de Contourlet se utiliza para hallar los contornos y la extracción de características. La imagen se divide en 64 regiones iguales donde se obtiene el vector de características para cada una de ellas. Este vector de características se utiliza para clasificar la imagen en uno de los cuatro grados de opacificación de la cápsula posterior que se determinan. Cada uno de estos vectores se compara con una base de datos entrenada previamente calculando la distancia Euclídea. Para establecer el grado final de opacificación en toda el área se asigna un coeficiente a cada una de las 64 regiones indicadas anteriormente, realizando una media ponderada.

Resulta conveniente a la luz de lo anteriormente expuesto, buscar un procedimiento que facilite a los especialistas una cuantificación objetiva del grado de opacidad ocular que pueden presentar las lentes intraoculares. Un alto nivel de automatismo se hace imprescindible para conseguir la mínima interacción con el especialista y, de esta forma, lograr reducir la subjetividad.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención permite superar inconvenientes en los aspectos que se enumeran a continuación:

Subjetividad en los criterios de valoración de la opacidad.

Exactitud en el área de la lente que sufre opacidad al trabajar con elementos mínimos (v.g. células) en lugar de regiones de mayor tamaño.

Incorporación en el tratamiento de elementos externos a la causa de la opacidad que pueden condicionar el resultado final (v.g. brillos).

Problemas en la precisión de los métodos de cuantificación al utilizar un único método que puede ser muy apropiado para un tipo de imágenes pero poco apropiado para otro tipo.

Las ventajas que incorpora el procedimiento de cuantificación de la opacidad de la cápsula posterior que aquí se presenta son varias. En primer lugar se trata de un procedimiento integral que permite analizar cualquier tipo de imagen ya que es el propio procedimiento el que selecciona de manera automática la región de interés y los píxeles que van a ser analizados, además de incorporar tratamiento de elementos externos que pueden condicionar el resultado final. Por otro lado, se analiza directamente el origen de la opacidad en la lente intraocular, es decir, las células que crecen en la lente, mejorando

de este modo la precisión. Finalmente, se ofrece, siempre de forma automática y sin interacción con el especialista, superando...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular, comprendiendo el procedimiento:

- recibir una imagen a analizar (100);

- generar un porcentaje de superficie ocupada (25) distribuido por sectores;

- analizar la superficie ocupada por células que hayan crecido sobre la lente intraocular, caracterizado por que comprende:

- un cálculo del contorno de la lente intraocular (1) que comprende una transformada de Hough para circunferencias;

- una detección de artefactos indeseados (2) procedentes de una captura de imagen;

- una detección y cuantificación de capsulorresis (3);

- generar un grado de opacidad (103) de la lente intraocular.

2. Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular según la reivindicación 1, donde el cálculo del contorno de la lente intraocular (1) comprende:

- una transformación en escala de grises (4) de la imagen a analizar (100) para obtener una imagen en escala de grises;

- una umbralización mediante Otsu (5) de la imagen en escala de grises para obtener una imagen umbralizada;

- una detección de bordes de Sobel (6) de la imagen umbralizada para obtener una imagen binaria;

- una transformada rápida de Hough (7) para circunferencias de la imagen binaria.

3. Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular según la reivindicación 1, donde la detección de artefactos indeseados (2) comprende:

- una transformación en escala de grises (8) de la imagen a analizar (100) para obtener una imagen en escala de grises;

- una umbralización con método de Otsu (10) de la imagen en escala de grises para obtener un umbral que determina cuándo se consideran píxeles pertenecientes a áreas de artefactos indeseados y cuándo no;

- una transformación a un modelo de color HSV (9) de la imagen a analizar (100) para obtener componentes H, S y V;

- una umbralización con método de Otsu (11) de la componente H;

- una umbralización mediante combinación (12) de las componentes S y V;

- una ponderación (13) de las tres umbralizaciones (10, 11, 12) para generar una imagen binaria con artefactos detectados (102).

4. Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular según la reivindicación 3, donde la detección y cuantificación de capsulorresis (3) se lleva a cabo mediante técnicas de detección de bordes de células que buscan puntos de variación de intensidad y técnicas de relleno para poder cuantificar el área ocupada por las células.

5. Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular según la reivindicación 4, donde la detección y cuantificación de capsulorresis (3) comprende:

- una umbralización con el método de Otsu (14) a partir de la imagen a analizar (100) y de la imagen binaria con artefactos detectados (102);

- una detección de bordes a partir del umbral generado en la umbralización con el método de Otsu (14), comprendiendo la detección de bordes:

un método de Canny (15);

un cálculo de la Laplaciana sobre la Gaussiana (16); un método de Sobel (17); un método de Prewitt (18);

una aplicación de un filtro Gaussiano isotrópico (19);

- una ponderación (20) de las detecciones de borde (15-19) para obtener una imagen binaria con los bordes detectados;

- una aplicación de operadores morfológicos (21) a la imagen binaria con los bordes detectados para definir células;

- una transformada de Hough (22) a partir del umbral generado en la umbralización con el método de Otsu (14), teniendo en cuenta píxeles que no pertenecen a artefactos indeseados;

- una combinación (23) de un resultado obtenido por la transformada de Hough (22) con un resultado obtenido de la aplicación de operadores morfológicos (21) para generar un cálculo final de porcentaje de área afectada (25).

6. Procedimiento de cuantificación de la opacidad ocular de una lente intraocular según la reivindicación 5, donde la aplicación de operadores morfológicos (21) comprende: una operación de cierre seguida de una operación de dilatación para rellenar células pequeñas.