Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual,

y métodos asociados de medida de la refracción ocular, de simulación de elementos oftálmicos, de simulación visual y de obtención de parámetros ópticos.

Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual, y método de medida, para la obtención de la refracción ocular de forma binocular, que incorpora un modulador de fase (9) controlado digitalmente para la generación de la mejor corrección oftálmica en cada sujeto. El instrumento permite medir la refracción, no solo la asociada al desenfoque y el astigmatismo, sino a cualquier aberración óptica de cualquier orden. Entre las capacidades del foróptero se incluye la de simular la visión a través de cualquier perfil de fase, incluyendo aquellos del tipo difractivo o discontinuos. El instrumento también incorpora un subsistema de presentación de estímulos (1), que produce visión estereoscópica de los mismos, permitiendo al sujeto disfrutar de una percepción tridimensional durante el proceso, y dos pupilas de salida (14, 15). El instrumento, gracias a sus características electro-ópticas, permite la simulación de la visión tal y como queda modificada tras someter al ojo a diversas técnicas quirúrgicas, como cirugía refractiva o implantes de lentes intraoculares.

Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual, y métodos asociados de medida de la refracción ocular, de simulación de elementos oftálmicos, de simulación visual y de obtención de parámetros ópticos.

Campo de la invención

La presente invención está referida a un instrumento para la medida de la refracción ocular avanzada, de forma preferentemente binocular, y para simulación visual. El aparato pertenece por tanto a la familia de instrumentos denominados forópteros. En estos, un conjunto finito de lentes pueden ser intercambiadas de forma simultánea a la visión por parte del paciente de estímulos o tests visuales. Se consigue de este modo discernir qué correcciones ópticas (limitadas a combinaciones de desenfoque y astigmatismo) proporcionan la mejor percepción visual para cada sujeto.

La presente invención también se refiere a un método de medida de la refracción ocular de los ojos, a un método de simulación de elementos oftálmicos, a métodos de obtención de parámetros ópticos y a métodos de simulación de la visión.

En el objeto de la presente invención no se emplean partes móviles asociadas al cambio de lentes, sino que pertenece a aquellos sistemas en los que el efecto de las distintas correcciones se produce por medio de un modulador espacial de fase o de cualquier otro elemento electro-óptico. Es por ello un foróptero electro-óptico con una tecnología basada en el control digital de la fase. Por tanto, la invención también se refiere a un método que incorpora lo que puede denominarse como ingeniería del frente de onda.

La presente invención permite también la simulación de la visión a través de cualquier elemento óptico. Por ello, está relacionada con los llamados simuladores visuales. En particular, el instrumento tiene la posibilidad de generar escenas que son percibidas por el paciente de manera tridimensional durante la medida de la refracción o la simulación de elementos oftálmicos, todo ello de manera electro-óptica.

La invención está relacionada con la medida subjetiva de la calidad visual de los sujetos y de los límites a su visión, todo ello de forma binocular. Pertenece entonces al campo de de los instrumentos biomédicos aptos para el estudio, diagnóstico y caracterización de la visión. Para ello el instrumento emplea el concepto de aberraciones ópticas, como medio de caracterizar los efectos de los distintos elementos ópticos que pueden simularse.

La invención está referida a un instrumento que permite de forma controlada digitalmente el estudio, caracterización y diagnóstico integral de la calidad de la visión desde un punto de vista subjetivo o perceptivo a través de estímulos visuales.

La invención describe explícitamente la realización práctica de un instrumento oftálmico del tipo foróptero, y sus implementaciones prácticas equivalentes que producen los mismos efectos y ventajas, que implementan dichos métodos.

Antecedentes de la invención

La medida de la refracción, o ametropías visuales (desenfoque y/o astigmatismo en el ojo), es el paso previo necesario para la corrección de las mismas. La calidad de la visión es capital para el bienestar de una persona, ya que se estima que, en el ser humano, alrededor de un 80% de la información del entorno se adquiere por el sentido de la vista.

Un gran tanto por ciento de la población presenta alguna ametropía, variando notablemente en algunos casos la incidencia dependiendo de la zona geográfica. Así es conocido que la miopía alcanza hasta a un 85% de incidencia en la población asiática de ciertas regiones de ese continente. Se da además la circunstancia de que el ojo experimenta una serie de cambios asociados a la evolución de la edad, que hacen que este pierda su capacidad de acomodar correctamente objetos situados a distintas distancias. Es lo que se conoce como presbicia o vista cansada, y afecta a 100% de los sujetos por encima de los 50 años.

Por todo lo expuesto, se puede concluir que la medida de los defectos visuales causados por las ametropías refractivas constituye un campo de interés mundial, con un mercado potencial que abarca al 100% de la población.

Un asunto necesariamente ligado a la medida de la refracción ocular son las correcciones visuales disponibles. Las características de estas determinan la calidad y precisión requeridas para la medida de la calidad visual.

Un breve repaso histórico de las correcciones visuales pasa por las primeras lentes oftálmicas, que corregían el desenfoque, y que comenzaron a usarse a partir el S. XIII de manera más extendida, sobre todo para compensar la presbicia o falta de acomodación que aparece en el ojo humano alrededor de los 50 años y en adelante. El astigmatismo no fue adecuadamente medido y corregido con lentes cilíndricas hasta el S. XIX, según todos los indicios de manera pionera por el reconocido científico Thomas Young. Desde entonces, los avances incorporados en las lentes oftálmicas han sido modestos. Hoy en día la mayor parte de los sujetos que usan gafas o lentes de contacto, aparecidas en la mitad del S. XX, corrigen exclusivamente su desenfoque y/o astigmatismo.

No es hasta bien avanzado el S. XX cuando aparecen los primeros métodos de medida subjetiva de la calidad óptica del ojo humano, poniendo de manifiesto la existencia de otros defectos o aberraciones ópticas que comprometen la calidad de la visión, además del desenfoque y astigmatismo ya conocidos.

Entre los numerosos métodos y técnicas existentes puede mencionarse, por su gran aceptación y lo extendido que actualmente se encuentra su uso, el sensor de Hartmann-Shack. La primera referencia a su empleo en el ojo humano aparece en los trabajos de J. Liang, B. Grimm, S. Goelz, y J. F. Bille, "Objective measurement of WA's of the human eye with the use of a Hartmann-Shack wave-front sensor," J. Opt. Soc. Am. A 11, 1949-1957 (1994); J. Liang y D. R. Williams, "Aberrations and retinal image quality of the normal human eye," J. Opt. Soc. Am. A 14, 2873-2883 (1997); así como P. M. Prieto, F. Vargas-Martín, S. Goelz, P. Artal, "Analysis of the performance of the Hartmann-Shack sensor in the human eye", J. Opt. Soc. Am. A, 17, 1388-1398 (2000). Hoy en día existen versiones comerciales que implementan este método, con gran éxito para ciertas aplicaciones.

La posibilidad de medir objetivamente las aberraciones favoreció la aparición de la óptica adaptativa aplicada en el ojo humano en los principios del S. XXI. Mediante esta técnica, las aberraciones ópticas pueden ser corregidas de manera precisa y en tiempo real, tras su medida. Esto se consigue mediante el uso de moduladores de fase, que pueden estar basados en el empleo de cristal líquido, o espejos deformables, en todas sus variantes y modalidades. Un trabajo pionero en este campo fue publicado por E. J. Fernández, I. Iglesias, y P. Artal, "Closed-loop adaptive optics in the human eye", Opt. Lett., 26, 746-748 (2001). Esta técnica ha sido el antecedente más inmediato de los llamados simuladores visuales. Estos son instrumentos que permiten la medida objetiva de la calidad óptica del ojo, y su manipulación por medio de dispositivos generadores de aberraciones. Hasta la fecha su uso ha estado restringido al ámbito de la investigación científica, y preferentemente al caso monocular. Un trabajo seminal en este campo fue descrito en E. J. Fernández, S. Manzanera, P. Piers, P. Artal, "Adaptive optics visual simulator", J. Refrac. Surgery, 18, 634-638 (2002).

La medida de las aberraciones ópticas de alto orden, por encima del desenfoque y astigmatismo, ha abierto la puerta a su posible corrección por medio de elementos oftálmicos, como lentes, lentes de contacto, lentes intraoculares que se implantan quirúrgicamente en el ojo del paciente, o cirugía refractiva de la córnea, donde se pueden esculpir diversos perfiles sobre la cornea del sujeto para su corrección refractiva.

Sin embargo, hoy es conocido que la medida objetiva de la calidad óptica del ojo no proporciona la refracción de manera absoluta. Si bien la calidad óptica está fuertemente ligada a la calidad de la visión, no existe un método que pueda estimar la agudeza o sensibilidad al contraste de un sujeto a partir de los valores de los distintos parámetros ópticos que caracterizan a los ojos. Recientes trabajos han puesto de manifiesto esta limitación, como se muestra en el artículo de P. Artal, L. Chen, E. J. Fernández, B. Singer, S. Manzanera, D. R. Williams, "Neural compensation...

1. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual, que permite la presentación simultánea de estímulos visuales y su percepción a través de distintos perfiles de fase o aberraciones, que comprende:

- un sistema de presentación de estímulos (1) que a su vez comprende dos pupilas de entrada (6),

- dos pupilas de salida (14, 15), y

- al menos un modulador de fase (9), este último conjugado ópticamente con las dos pupilas de entrada (6) y las dos pupilas de salida (14, 15) del instrumento,

caracterizado por que el modulador de fase (9) es capaz de producir cualquier perfil de fase y las operaciones de medida de la refracción, y simulación de elementos oftálmicos o condiciones visuales se realizan de forma binocular.

2. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 1, caracterizado por que el control del modulador de fase (9) se realiza de manera digital.

3. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la presentación de estímulos se realiza por medio de una pantalla (2) en la que se muestran escenas.

4. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 3, caracterizado por que el sistema de presentación de estímulos (1) comprende adicionalmente un objetivo (5) que colima la luz proveniente de la pantalla (2).

5. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los estímulos visuales provenientes de la pantalla (2) que son proyectados en las retinas del sujeto, de forma binocular, están afectados por la fase o aberraciones introducidas por el dispositivo modulador de fase (9).

6. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el modulador de fase (9) es un dispositivo basado en el empleo del cristal líquido en reflexión.

7. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el modulador de fase (9) es un dispositivo basado en el empleo del cristal líquido en transmisión.

8. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el modulador de fase (9) es un espejo deformable.

9. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 8, caracterizado por que el espejo deformable es del tipo electrostático.

10. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 8, caracterizado por que el espejo deformable es segmentado, formado por una matriz de micro-espejos de control independiente.

11. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 8, caracterizado por que el espejo deformable es magnético.

12. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 8, caracterizado por que el espejo deformable es bimórfico.

13. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la percepción de estímulos visuales es estereoscópica o tridimensional.

14. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 13, caracterizado por que la percepción tridimensional de estímulos visuales (estereopsis) se consigue por medio de la oclusión alternativa de los ojos, sincronizada con la presentación de imágenes estereoscópicas en una única pantalla (2) de presentación de estímulos.

15. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 14, caracterizado por que la oclusión se realiza mediante perfiles de fase programados en el modulador (9).

16. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 14, caracterizado por que la oclusión se realiza mediante la acción controlada de una matriz de micro-espejos (24) que actúan como pupilas de entrada del instrumento.

17. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 13, caracterizado por que la percepción tridimensional de estímulos visuales (estereopsis) se consigue por medio de dos objetivos (28, 29) dedicados a una y otra pupila del sujeto, que recogen la luz proveniente de dos escenas estereoscópicas mostradas en una única pantalla (27).

18. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según la reivindicación 13, caracterizado por que la percepción tridimensional de estímulos visuales (estereopsis) se consigue por medio de dos objetivos (28, 29) dedicados a una y otra pupila del sujeto, que recogen la luz proveniente de dos escenas estereoscópicas mostradas en dos pantallas diferentes (30, 31).

19. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el control de la distancia interpupilar se lleva a cabo mediante dos prismas en reflexión (12, 13).

20. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que el control de la distancia interpupilar se lleva a cabo mediante parejas de espejos planos.

21. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que el control de la distancia interpupilar se lleva a cabo mediante una combinación de prismas (12, 13) y espejos.

22. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el control de la inclinación de los haces de luz incidentes en la pupilas del sujeto que se hacen coincidir con las líneas de mirada se realiza mediante el dispositivo modulador de fase (9).

23. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende adicionalmente un subsistema auxiliar de posicionado (20) para el centrado de las pupilas del sujeto sobre las pupilas de salida (14, 15) del instrumento, comprendiendo dicho subsistema auxiliar de posicionado (20) una lente (19) y un objetivo acoplado a una cámara (21), de modo que la cámara (21) es susceptible de registrar simultáneamente las dos pupilas de los ojos del sujeto.

24. Instrumento oftálmico de medida de la refracción ocular y simulación visual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado por que comprende adicionalmente un sensor de frente de onda para la medida objetiva de la calidad óptica de los ojos del sujeto de manera binocular.

25. Método de medida de la refracción ocular de los ojos, caracterizado por que emplea el instrumento oftálmico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

26. Método de simulación de elementos oftálmicos, como lentes oftálmicas y lentes intraoculares, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

27. Método de simulación de la visión a través de cualquier elemento óptico, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

28. Método de obtención de los parámetros ópticos adecuados para incorporar en lentes intraoculares a partir de la medida de la refracción personalizada, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

29. Método de obtención de los parámetros ópticos adecuados para incorporar en lentes oftálmicas a partir de la medida de la refracción personalizada, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

30. Método de obtención de los parámetros ópticos, y geométricos adecuados para incorporar en las correcciones refractivas realizadas mediante cirugía de la córnea a partir de la medida de la refracción personalizada, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

31. Método de simulación de la visión tras una intervención quirúrgica en el ojo, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.

32. Método de simulación de la visión tras una operación de cirugía refractiva, caracterizado por que emplea el instrumento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24.