Método para evaluar una superficie reconstruida y topógrafo corneal.

Método para evaluar una correspondencia entre una superficie objetivo que comprende una superficie corneal y una superficie reconstruida que representa la superficie objetivo,

construyéndose la superficie reconstruida procesando información obtenida iluminando la superficie objetivo con un patrón de luz de una fuente de estimulador, y capturando una imagen reflejada del patrón de luz sobre un objetivo de imagen, comprendiendo el método las etapas de

- determinar un punto de imagen de referencia sobre el objetivo de imagen correspondiente a un punto de estimulador de referencia sobre la fuente de estimulador,

- calcular, para el punto de imagen de referencia, usando la superficie reconstruida, un error residual que representa la correspondencia entre la superficie objetivo y la superficie reconstruida,

- mostrar el error residual junto con la imagen reflejada de la superficie objetivo que comprende la superficie corneal,

- evaluar la correspondencia entre la superficie objetivo y la superficie reconstruida a partir del error residual mostrado.

Metodo para evaluar una superficie reconstruida y topografo corneal Campo de la invencion Topografia corneal Antecedentes La medicion de la forma corneal esta convirtiendose en un procedimiento comun en la practica oftalmologica. Se realiza mediante una tecnica denominada queratoscopia. Esta tecnica permite el estudio de la imagen corneal y las distorsiones de imagen interpretadas como una indicacion de una topografia de la cornea anomala. En la queratoscopia se usan los siguientes elementos: una fuente de estimulador para iluminar una superficie objetivo (por ejemplo la cornea de un ojo) con un patron de luz y un objetivo de imagen dispuesto para recibir la reflexion del patron de luz. La informacion a partir de la reflexion se usa para reconstruir la forma corneal. Una de las fuentes de estimulador mas usadas normalmente es el patron de anillos de Placido que consiste en un disco con anillos negros y blancos alternos. En los topografos modernos, la imagen reflejada de la superficie objetivo es capturada por una camara y se aplican algoritmos informaticos para procesar esta informacion para reconstruir la forma corneal. Sin embargo, este procedimiento no esta exento de problemas. Por ejemplo puede observarse que, cuando se reconstruye la superficie corneal, los algoritmos numericos usados en topografos de discos de Placido disponibles comercialmente desprecian las reflexiones de rayos oblicuos. Esto conduce a una imprecision en la reconstruccion de superficies corneales que no presentan simetria rotacional. En la topografia de discos de Placido, la forma corneal se reconstruye suponiendo que la reflexion se produce en un plano meridiano. Sin embargo, esta suposicion es valida solo si la superficie corneal presenta simetria rotacional. Para las superficies sin simetria rotacional, pueden producirse reflexiones de rayos oblicuos. Esto significa que en la topografia basada en Placido, existe ambiguedad en la relacion entre los puntos de fuente de estimulador y los puntos de imagen especialmente cuando la cornea no es una superficie con simetria rotacional. Esta ambiguedad puede superarse por ejemplo aplicando una fuente de estimulador que permite establecer una correspondencia uno a uno entre un punto sobre la fuente de estimulador y un punto sobre la imagen. Para topografos basados en Placido, esto puede implementarse modificando el patron de estimulador a por ejemplo un patron de tablero de ajedrez. Ademas puede observarse que cuando se usa un patron codificado con colores en lugar del patron de Placido, puede obtenerse una correspondencia similar entre puntos de fuente de estimulador y puntos de imagen y puede eliminarse la ambiguedad debida a rayos oblicuos. Tal como se explico anteriormente, los topografos que estan disponibles actualmente proporcionan una reconstruccion de la superficie objetivo (por ejemplo la superficie corneal) , usando algoritmos numericos tales como ajuste de superficie usando splines o polinomios de Zerkine. Hasta ahora, se ha prestado poca atencion al desarrollo de tecnicas que permitan una evaluacion facil de la precision de la superficie reconstruida. Una tecnica conocida para evaluar la exactitud de algoritmos de reconstruccion de superficie se describe por Halstead et al. en Optom. Vis. Sci. 1995, Vol. 72, pags. 821-827. La superficie corneal reconstruida se evalua calculando las normales de superficie de la superficie reconstruida y comparandolas con el angulo bisector entre los rayos incidente y reflejado para cada par de punto de fuente y punto de imagen. Para la superficie correcta, estos dos vectores deben ser identicos. Si ambos vectores no son identicos, puede definirse un error residual que representa la diferencia entre los dos vectores. En el algoritmo descrito por Halstead, un residuo de angulo (correspondiente a la diferencia entre la normal y el angulo bisector) se calcula como error residual. El error residual puede usarse adicionalmente para mejorar la precision de la superficie reconstruida por ejemplo mediante un ajuste de minimos cuadrados. El documento "Reconstructing curved surfaces from specular reflection patterns using spline surface fitting of normals",

M.A Halstead et al., Proceeding SIGGRAPH '96 pag. 335-342, da a conocer imagenes que representan la superficie reconstruida que se proporcionan mediante un calculo junto con una superficie objetivo matematica. Sin embargo un inconveniente del metodo propuesto es que no proporciona una manera facil de valorar la relevancia de la diferencia calculada entre la superficie (objetivo) real y la superficie reconstruida. Objeto de la invencion Por tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo para la evaluacion de una superficie reconstruida que permite valorar la relevancia de la diferencia calculada entre la superficie (objetivo) real y la superficie reconstruida de manera facil. Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un topografo corneal que permite la evaluacion de una superficie reconstruida de manera facil. Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar un metodo de calibracion para un topografo corneal. Otros objetos y ventajas de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la descripcion en la que se describen realizaciones de la presente invencion. Sumario de la invencion Segun un aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para evaluar una correspondencia entre una superficie objetivo que comprende una superficie corneal y una superficie reconstruida que representa la superficie objetivo, segun la reivindicacion 1.

Aplicando este metodo, la precision de la superficie reconstruida puede valorarse mas facilmente debido a la visualizacion del error residual junto con la imagen. Al mostrar el error residual sobre el objetivo de imagen, puede valorarse tambien que partes de la superficie reconstruida experimentan el error (o error residual) mas grande y que partes tienen un error pequeno. Esto puede ser importante en caso de que el requisito de precision de la superficie reconstruida no sea uniforme. Como ejemplo, puede hacerse referencia a la reconstruccion de una superficie corneal usando un topografo corneal. En un aparato de este tipo, se determina una reconstruccion de una superficie corneal (por ejemplo usando un algoritmo numerico) , la superficie reconstruida va a usarse adicionalmente en un procedimiento quirurgico posterior para ajustar la cornea de un paciente por ejemplo usando tecnologia laser. Estara claro para el experto que, para que este procedimiento tenga exito, la precision de la superficie reconstruida es importante y debe verificarse. Al visualizar la imagen reflejada del objetivo (por ejemplo la superficie corneal) , junto con los errores residuales, la precision de la superficie reconstruida puede valorarse mediante inspeccion visual. Esta inspeccion visual puede usarse tambien para determinar cualquier etapa adicional que deba adoptarse para por ejemplo modificar la superficie reconstruida para reducir la discrepancia entre la superficie (objetivo) real y la superficie reconstruida. Observese que puede aplicarse cualquier metodo o dispositivo adecuado para mostrar el error residual junto con la imagen reflejada. Ambos pueden mostrarse por ejemplo en una pantalla que recibe su entrada desde una camara CCD, sirviendo la camara como objetivo de imagen para recibir la imagen reflejada desde la superficie objetivo. Observese que el objetivo de imagen puede ser cualquier dispositivo de grabacion o recepcion de imagenes (o fotos) tal como una camara CCD o una camara de video. La superficie objetivo representa en general el objeto que se examina, en caso de que el metodo se aplique para examinar el ojo de un paciente, la superficie objetivo puede ser, por ejemplo, la cornea de dicho ojo.

Segun otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un topografo corneal segun la reivindicacion 7.

Un topografo corneal segun la presente invencion difiere de los topografos convencionales en que permite entre otras cosas mostrar un error residual calculado a partir de una comparacion entre una superficie real (por ejemplo una superficie corneal) y una superficie reconstruida junto con la imagen reflejada desde la superficie objetivo. Por ejemplo ambas cosas pueden mostrarse juntas en una pantalla del topografo. Tal como se describio anteriormente, tal inspeccion visual, que esta disponible facilmente, proporciona una manera facil de valorar la precision de la reconstruccion, tambien puede ser una herramienta util a la hora de decidir si se requiere o no un ajuste de la superficie reconstruida.

El metodo segun la invencion, puede estar precedido por un metodo de calibracion, que comprende las etapas de

-identificar un punto de imagen de referencia sobre una imagen generada reflejando una fuente de estimulador sobre una superficie de referencia hacia un objetivo de imagen correspondiente a un punto... [Seguir leyendo]

1. Metodo para evaluar una correspondencia entre una superficie objetivo que comprende una superficie corneal y una superficie reconstruida que representa la superficie objetivo, construyendose la superficie reconstruida procesando informacion obtenida iluminando la superficie objetivo con un patron de luz de una fuente de estimulador, y capturando una imagen reflejada del patron de luz sobre un objetivo de imagen, comprendiendo el metodo las etapas de

-determinar un punto de imagen de referencia sobre el objetivo de imagen correspondiente a un punto de estimulador de referencia sobre la fuente de estimulador,

-calcular, para el punto de imagen de referencia, usando la superficie reconstruida, un error residual que representa la correspondencia entre la superficie objetivo y la superficie reconstruida,

-mostrar el error residual junto con la imagen reflejada de la superficie objetivo que comprende la superficie corneal,

-evaluar la correspondencia entre la superficie objetivo y la superficie reconstruida a partir del error residual mostrado.

2. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el error residual comprende un error residual de angulo calculado mediante el trazado inverso del punto de imagen de referencia hacia la superficie reconstruida y desde la superficie reconstruida hacia la fuente de estimulador.

3. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la etapa de calcular el error residual comprende las etapas de

- calcular una pluralidad de puntos de estimulador correspondientes a una pluralidad de puntos de imagen cerca del punto de imagen de referencia mediante el trazado inverso de los puntos de imagen hacia la superficie reconstruida y desde la superficie reconstruida hacia la fuente de estimulador,

- seleccionar el punto de imagen cuyo punto de estimulador correspondiente es el que esta mas proximo al punto de estimulador de referencia como origen de punto de imagen de referencia reconstruido,

- establecer un error residual a partir de la diferencia entre el punto de imagen de referencia y el origen de punto de imagen de referencia reconstruido.

4. Metodo segun la reivindicacion 2 o 3, en el que la construccion de la superficie reconstruida comprende un ajuste de superficie usando polinomios de Zernike.

5. Metodo segun la reivindicacion 2 o 3, en el que la construccion de la superficie reconstruida comprende un ajuste de superficie usando funciones spline.

6. Metodo segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas la etapa de modificar la superficie reconstruida basandose en el error residual calculado.

7. Topografo corneal que comprende

-una fuente de estimulador (300) dispuesta para iluminar, en uso, una superficie objetivo (320) que comprende una superficie corneal con un patron de luz,

-un objetivo de imagen (310) dispuesto para recibir la imagen reflejada de la superficie objetivo, comprendiendo ademas el topografo corneal una unidad computacional dispuesta para;

-construir una superficie reconstruida (380) que representa la superficie objetivo procesando informacion de la fuente de estimulador y la imagen recibida sobre el objetivo de imagen,

-identificar un punto de imagen de referencia sobre el objetivo de imagen correspondiente a un punto de estimulador de referencia sobre la fuente de estimulador,

-calcular, para el punto de imagen de referencia, usando la superficie reconstruida, un error residual que representa la correspondencia entre la superficie objetivo y la superficie reconstruida,

caracterizado ºooruee la unidad computacional esta dispuesta para

-mostrar el error residual junto con la imagen reflejada de la superficie objetivo que comprende una superficie corneal.

8. Topografo corneal segun la reivindicacion 7, en el que la unidad computacional esta dispuesta para calcular el error residual

- seleccionando una zona sobre el objetivo de imagen que rodea el punto de imagen de referencia,

-calculando el punto de origen de estimulador correspondiente para una pluralidad de puntos de imagen en el interior de la zona usando un trazado inverso desde el punto de imagen hacia la superficie reconstruida y desde la superficie reconstruida hacia la fuente de estimulador,

-seleccionando el punto de imagen cuyo punto de origen de estimulador correspondiente es el que esta mas proximo al punto de estimulador de referencia como origen de punto de imagen de referencia reconstruido;

-estableciendo el error residual a partir de la diferencia entre el punto de imagen de referencia y el origen de punto de imagen de referencia reconstruido.

9. Topografo corneal segun la reivindicacion 7 u 8, en el que la fuente de estimulador esta dispuesta para iluminar la superficie objetivo con un patron de tablero de ajedrez.

10. Topografo corneal segun la reivindicacion 7 u 8, en el que la fuente de estimulador esta dispuesta para iluminar la superficie objetivo con un patron codificado con colores.

11. Topografo corneal segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que la unidad computacional esta dispuesta ademas para realizar la etapa de modificar la superficie reconstruida basandose en el error residual calculado.

12. Topografo corneal segun la reivindicacion 11, en el que la etapa de modificacion incluye un ajuste de minimos cuadrados basandose en el error residual calculado.

13. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, estando el metodo precedido por un metodo de calibracion que comprende las etapas de

identificar un punto de imagen de referencia sobre una imagen generada reflejando un patron de fuente de estimulador sobre una superficie de referencia hacia un objetivo de imagen correspondiente a un punto de estimulador de referencia,

calcular las coordenadas del punto de estimulador de referencia del punto de imagen de referencia mediante un trazado inverso desde el punto de imagen hacia la superficie de referencia y desde la superficie de referencia hacia la fuente de estimulador,

establecer la relacion geometrica entre el punto de imagen de referencia y el punto de estimulador de referencia.

14. Topografo corneal segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que la unidad computacional esta dispuesta ademas para realizar, en uso, un metodo de calibracion que comprende las etapas de identificar un punto de imagen de referencia sobre una imagen generada reflejando un patron de fuente de estimulador sobre una superficie de referencia hacia un objetivo de imagen correspondiente a un punto de estimulador de referencia,

calcular las coordenadas del punto de estimulador de referencia del punto de imagen de referencia mediante un trazado inverso desde el punto de imagen hacia la superficie de referencia y desde la superficie de referencia hacia la fuente de estimulador,

establecer la relacion geometrica entre el punto de imagen de referencia y el punto de estimulador de referencia.