APARATO PARA LA MEDICIÓN DE LA TOPOGRAFÍA Y ESPESOR DE LA CÓRNEA Y PROCEDIMIENTO DE MEDIDA EMPLEADO.

Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea y procedimiento de medida empleado,

comprendiendo el aparato un sistema de seguimiento (1) de la dirección de la mirada (D) de los ojos (2), que incluye una cámara (6) y un emisor de luz difusa (7) para cada ojo (2); un sistema de inspección (3) de la córnea (4), que comprende un emisor de luz (8) para cada ojo (2) que emite haces de luz (9) sobre la córnea (4) y un conjunto receptor (10) que recibe la luz reflejada por la córnea (4); un sistema de representación de estímulos visuales (13) ante los ojos (2); y un ordenador (5) que controla los emisores de luz (7,8) y el sistema de representación de estímulos visuales (13), y que procesa la información de cada cámara (6) y del conjunto receptor (10), para determinar la topografía y espesor de la córnea (4) de cada ojo (2).

Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea y procedimiento de medida empleado

Sector de la técnica La presente invención está relacionada con los dispositivos y procedimientos empleados para determinar características ópticas del ojo, proponiendo un aparato y un procedimiento para la medición de la topografía y espesor de la córnea.

Estado de la técnica La visión es la puerta de entrada del 95% de la información que recibimos y, por tanto, la vía más importante de la ubicación espacial, comunicación emocional, y particularmente del aprendizaje (por ejemplo, en relación con las habilidades para el reconocimiento formal, la lectura, la comprensión de la lectura, etc.) , por lo que es conveniente realizar una exploración periódica de la visión, para detectar y tratar los problemas funcionales que pueda presentar.

La córnea es una estructura hemisférica transparente localizada al frente del ojo que protege al iris y al cristalino y permite el paso de la luz, con propiedades refractivas presentando 2/3 partes de la capacidad de enfoque del ojo humano. El poder dióptrico corneal se origina en la refracción de la superficie anterior de la córnea, por lo que su poder de refracción corresponde en gran medida a la forma de su superficie, representada por su topografía.

La medición de la topografía de la córnea y el espesor de la misma (diferencia entre la capas exterior e interior de la córnea) permite reconocer patologías tales como astigmatismos, miopías o hipermetropías, ectasias cornéales como el queratocono, queratoglobo, conjuntivitis alérgicas, permite evaluar las condiciones de la córnea previo a tratamientos quirúrgicos de cataratas, queratomileusis o cirugía refractiva personalizada, estudio y adaptación de lentes de contacto, etc.

Los dispositivos de exploración de la cornea convencionales suelen ser equipos de alto coste con unas elevadas prestaciones técnicas y alta resolución, siendo fundamentalmente empleados para detectar alteraciones importantes de la córnea o para análisis previos de cirugía ocular. Además, para llevar a cabo la medición de la córnea estos dispositivos obligan al paciente a mantener fija la dirección de la mirada de sus ojos en un punto fijo, ya que para realizar la prueba es fundamental que el sistema de medida se encuentre correctamente alineado y enfocado con respecto al ojo a analizar, pudiendo resultar molesto y tedioso para el paciente, debiendo en muchos casos volver a repetir la prueba debido a que el paciente parpadea o desvía la mirada del punto indicado. Como resultado, a pesar de la importante prevalencia de problemas cornéales, la mayoría de la población desconoce el estado de su córnea.

Se hace por tanto necesario un aparato para la medición de la topografía corneal y su espesor de bajo coste, que pueda resultar más accesible a los usuarios y que permita al paciente poder realizar la prueba incluso para discriminar si su córnea es normal o problemática.

Objeto de la invención De acuerdo con la presente invención se proponen un aparato y un procedimiento que permiten la medición de la topografía y espesor de la córnea con independencia de la zona en donde este convergiendo la mirada del paciente, de manera que se evitan las molestias e incomodidades de las soluciones convencionales.

El aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea está constituido por un sistema de seguimiento de la dirección de la mirada de los ojos del paciente, un sistema de inspección de la córnea, un sistema de representación de estímulos visuales ante los ojos del paciente y un ordenador que se encuentra operativamente conectado a dichos sistemas para determinar la topografía y espesor de la córnea de cada ojo. El sistema de seguimiento permite conocer hacia donde se dirige la dirección de la mirada del paciente, de manera que el sistema de inspección puede tomar datos de la córnea con independencia de la zona donde el paciente este fijando la dirección de su mirada.

El sistema de representación de estímulos visuales ante los ojos del paciente puede estar formado por unas pantallas sobre las que se representan optotipos o estímulos visuales que permite estimular y guiar la dirección de la mirada de los ojos del paciente para exponer diferentes áreas de la córnea, de manera que el sistema de inspección pueda disponer de una mayor área de la cornea de la que obtener información. Por otro lado, se ha previsto la posibilidad de que el sistema de representación de estímulos visuales esté formado por cuatro leds posicionados en puntos estratégicos próximos a la parte interior periférica del campo visual de los ojos del paciente, de manera que mediante la emisión selectiva de luz de esos leds se pueda estimular y guiar la dirección de la mirada de los ojos del paciente. El sistema de seguimiento de la dirección de la mirada de los ojos del paciente está formado por un emisor para cada ojo, que emite luz difusa para iluminar la córnea, y una cámara asociada a cada ojo, con la que se observan los reflejos de la luz difusa emitida. El sistema de inspección está igualmente constituido por un emisor de luz para cada ojo, que emite haces de luz sobre la córnea, y un conjunto receptor que recibe la luz reflejada por la córnea. Así, el ordenador controla los emisores de luz y procesa la información de cada cámara y el conjunto receptor, para determinar la topografía y espesor de la córnea de cada ojo.

El conjunto receptor que recibe la luz reflejada por la córnea está formado por un único elemento receptor común a ambos ojos, empleándose un conjunto de espejos orientados que direccionan la luz reflejada por la córnea de cada ojo hacia el elemento receptor único. Por otro lado, el conjunto receptor que recibe la luz reflejada por la córnea puede estar formado por dos elementos receptores, cada uno asociado con un ojo, estando en este caso cada elemento receptor alineado ópticamente con la dirección de la mirada de su respectivo ojo. También se ha previsto la posibilidad de que entre el conjunto receptor y los ojos se disponga un conjunto de lentes.

El conjunto receptor que recibe la luz reflejada por la córnea puede estar formado por cámaras electroópticas de tipo CCD o CMOS, o puede estar formado por matrices de sensores de tipo CCD o CMOS.

En una realización el emisor de luz del sistema de inspección es desplazable y orientable para poder emitir haces de luz sobre la córnea en diferentes direcciones, de manera que se puedan dibujar diferentes patrones geométricos de puntos de incidencia de los haces de luz emitidos sobre la córnea (por ejemplo, líneas rectas, circunferencias, etc.) .

El sistema de seguimiento de la dirección de la mirada de los ojos y el sistema de inspección pueden estar constituidos por los mismos elementos, de modo que puede existir un solo receptor de los reflejos de luz producidos sobre la córnea, haciendo la cámara las funciones del conjunto receptor, o viceversa, puede existir solo un emisor que emita luz sobre la córnea, emitiendo luz difusa, luz visible, luz infrarroja, u otras, según convenga.

El procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea comprende las fases de:

- Enviar luz difusa hacia la córnea y captar la luz reflejada sobre la córnea, para determinar, mediante técnicas de análisis digital, el centro de rotación del glóbulo ocular y el centro de la pupila del ojo, y obtener la dirección de la mirada del ojo, por ejemplo, como la línea que une el centro de rotación del glóbulo ocular con el centro de la pupila.

- Definir un sistema virtual de coordenadas polares, cuyo origen de coordenadas coincide con el centro de la pupila.

-Enviar hacia la córnea haces de luz y captar los puntos de luz y manchas luminosas, reflejados por la córnea, asociando a cada punto y mancha luminosa el instante temporal en el que ha sido capturado.

- Referenciar la información de los puntos de luz y manchas luminosas sobre el sistema virtual de coordenadas polares que tiene un origen de coordenadas coincidente con el centro de la pupila, teniendo en cuenta la posición del centro de pupila en el instante temporal de la captura, determinado por la dirección de la mirada en ese instante.

- Repetir las fases anteriores teniendo en cuenta los cambios en la dirección de la mirada del ojo, hasta obtener datos de una densidad suficiente de puntos de luz y manchas luminosas que permitan, a través de unos algoritmos de cálculo estadístico basados en series espaciales y temporales, obtener la topografía y espesor de la córnea.

Se obtiene así un dispositivo de bajo coste que por sus características constructivas y funcionales resulta de...

1. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, caracterizado porque comprende un sistema de seguimiento (1) de la dirección de la mirada (D) de los ojos (2) , que incluye una cámara (6) y un emisor de luz difusa (7) para cada ojo (2) ; un sistema de inspección (3) de la córnea (4) , que comprende un emisor de luz (8) para cada ojo (2) que emite haces de luz (9) sobre la córnea (4) y un conjunto receptor (10) que recibe la luz reflejada por la córnea (4) ; un sistema de representación de estímulos visuales (13) ante los ojos (2) ; y un ordenador (5) que controla los emisores de luz (7, 8) y el sistema de representación de estímulos visuales (13) , y que procesa la información de cada cámara (6) y del conjunto receptor (10) , para determinar la topografía y espesor de la córnea (4) de cada ojo (2) .

2. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de representación de estímulos visuales (13) está formado por unas pantallas de representación de imágenes que guían la dirección de la mirada (D) de los ojos (2) del paciente.

3. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de representación de estímulos visuales (13) está formado por cuatro leds posicionados en puntos estratégicos próximos a la parte interior periférica del campo visual de los ojos (2) .

4. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el emisor de luz (8) de cada ojo (2) emite haces de luz (9) representando sobre la córnea (4) múltiples líneas paralelas.

5. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el emisor de luz (8) de cada ojo (2) emite haces de luz (9) representando sobre la córnea (4) múltiples líneas convergentes.

6. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el emisor de luz (8) de cada ojo (2) emite haces de luz (9) representando sobre la córnea (4) nubes de puntos.

7. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque los emisores de luz (7, 8) emiten a frecuencias lumínicas diferentes.

8. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque los emisores de luz (7, 8) emiten en la misma frecuencia lumínica pero en periodos alternantes de tiempo.

9. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque entre el conjunto receptor (10) y los ojos (2) se disponen un conjunto de lentes (11) .

10. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el conjunto receptor (10) que recibe la luz reflejada por la córnea (4) está formado por un único elemento receptor común a ambos ojos (2) , empleándose un conjunto de espejos (12) orientados que direccionan la luz reflejada por la córnea (4) de cada ojo (2) hacia el elemento receptor único.

11. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el conjunto receptor (10) que recibe la luz reflejada por la córnea (4) está formado por dos elementos receptores, cada uno asociado con un ojo (2) , estando cada elemento receptor alineado ópticamente con la dirección de la mirada (D) de su respectivo ojo (2) .

12. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el conjunto receptor (10) que recibe la luz reflejada por la córnea (4) está formado por cámaras electroópticas de tipo CCD o CMOS.

13. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el conjunto receptor (10) que recibe la luz reflejada por la córnea (4) está formado por matrices de sensores de tipo CCD o CMOS.

14. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimotercera reivindicación, caracterizado porque cada matriz de sensores tiene forma plana y está situada perpendicular al eje óptico correspondiente a la dirección de la mirada (D) del ojo (2) al que está asociada.

15. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimotercera reivindicación, caracterizado porque cada matriz de sensores está formada por una superficie plana perpendicular al eje óptico correspondiente a la dirección de mirada (D) del ojo (2) al que está asociada y una superficie cilíndrica dispuesta alrededor y a cierta distancia del ojo (2) , estando el eje de la superficie cilíndrica alineado con la dirección de la mirada (D) del ojo (2) .

16. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimotercera reivindicación, caracterizado porque cada matriz de sensores está dispuesta alrededor y a cierta distancia del ojo (2) formando una cúpula de forma esférica o parabólica.

17. . Aparato para la medición de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el emisor de luz (8) del sistema de inspección (3) es desplazable y orientable para emitir haces de luz (9) sobre la córnea (4) en diferentes direcciones.

18. . Procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea que emplea el aparato de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las fases de:

Enviar luz difusa hacia la córnea (4) y captar la luz reflejada sobre la córnea (4) para determinar, mediante técnicas de análisis digital, el centro de rotación del glóbulo ocular y el centro de la pupila del ojo (2) , y obtener la dirección de la mirada (D) del ojo (2) como la línea que une el centro de rotación del glóbulo ocular con el centro de la pupila.

Definir un sistema virtual de coordenadas polares, cuyo origen de coordenadas coincide con el centro de la pupila.

Enviar hacia la córnea (4) haces de luz (9) y captar los puntos de luz y manchas luminosas reflejados por la córnea (4) , asociando a cada punto de luz y mancha luminosa el instante temporal en el que ha sido capturado.

Referenciar la información de los puntos de luz y manchas luminosas sobre el sistema virtual de coordenadas polares que tiene su origen de coordenadas coincidente con el centro de la pupila.

Repetir las fases anteriores teniendo en cuenta los cambios en la dirección de la mirada del ojo (2) , hasta obtener datos de una densidad suficiente de puntos de luz y manchas luminosas.

Obtener un mapa topográfico de la cornea a través de unos algoritmos de cálculo estadístico basados en series espaciales y temporales que procesan la información de los puntos de luz y manchas luminosas.

19. . Procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimoctava reivindicación, caracterizado porque la luz difusa y los haces de luz (9) enviados hacia la cornea (4) son emitidos de forma simultánea a diferentes frecuencias lumínicas.

20. . Procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimoctava reivindicación, caracterizado porque la luz difusa y los haces de luz (9) enviados hacia la cornea (4) son emitidos a la misma frecuencia lumínica en periodos alternantes de tiempo.

21. . Procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimoctava reivindicación, caracterizado porque sobre unas pantallas dispuestas ante los ojos (2) del paciente se representan unos optotipos dinámicos que estimulan al paciente para orientar la dirección de la mirada (D) de los ojos (2) hacia la posición deseada.

22. . Procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimoctava reivindicación, caracterizado porque mediante unos leds dispuestos ante los ojos (2) del paciente se emiten unas luces que estimulan al paciente para orientar la dirección de la mirada (D) de los ojos (2) hacia la posición deseada.

23. . Procedimiento de medida de la topografía y espesor de la córnea, de acuerdo con la decimoctava reivindicación, caracterizado porque se envían haces de luz (9) sobre la córnea (4) y se captan los puntos de luz reflejados por la capa exterior y la capa interior de la córnea (4) .