Métodos cuantitativos para obtener características de un tejido a partir de imágenes de tomografía por coherencia óptica.

Un método implementado por procesador para identificar componentes de tejido in situ,

que comprende las etapas de:

a. proporcionar un conjunto de datos de tomografía por coherencia óptica (OCT) obtenidos de una muestra de tejido in situ, utilizando una sonda;

b. medir un valor de atenuación y un valor de retrodispersión en un punto de la muestra de tejido; y

c. determinar una característica de tejido en una posición de la muestra de tejido correspondiente a una posición de imagen de una imagen de OCT formada a partir del conjunto de datos de OCT, en respuesta al valor de atenuación y al valor de retrodispersión medidos;

estando el método caracterizado por que comprende, adicionalmente:

d. correlacionar un par de coordenadas en el espacio de retrodispersión-atenuación con un indicio del valor del par de coordenadas en el espacio de retrodispersión-atenuación

Métodos cuantitativos para obtener características de un tejido a partir de imágenes de tomografía por coherencia óptica

Campo de la invención

Esta invención proporciona métodos para la caracterización de tejido utilizando tomografía por coherencia óptica. Específicamente, en parte, tal caracterización puede llevarse a cabo midiendo las propiedades ópticas y de imagen de un tejido.

Antecedentes

La tomografía por coherencia óptica (OCT optical coherence tomography-) es una técnica de obtención de imágenes interferométrica con aplicaciones ampliamente extendidas en oftalmología, cardiología, gastroenterología y otros campos de la medicina. La capacidad de ver estructuras bajo la superficie con una alta resolución (entre 2 pm y 5 pm) a través de sondas de fibra óptica de pequeño diámetro, hace que la OCT sea especialmente útil para una obtención de imágenes mínimamente invasiva de tejidos y órganos internos. Los sistemas de OCT pueden generar imágenes hasta de 1 tramas por segundo, haciendo posible obtener imágenes de arterias coronarias en la arteria cardiaca latiente, en unos pocos segundos. La OCT puede llevarse a la práctica tanto en el dominio del tiempo (TD-OCT -time domain-OCT-) como en el dominio de la frecuencia (OCT en el dominio de Fourier u obtención de imágenes en el dominio de las frecuencias ópticas, OFDI -optical frequency domain imaging-).

La obtención de imágenes de OCT de partes del cuerpo de un paciente proporciona una herramienta útil para los médicos al objeto de determinar el mejor tipo y curso de tratamiento. Por ejemplo, la obtención de imágenes de arterias coronarias por OCT intravascular puede revelar la posición de una estenosis, la presencia de placas vulnerables o el tipo de placa arteriosclerótica. Esta información ayuda a los cardiólogos a escoger el tratamiento que mejor servirá al paciente -terapia con medicamentos (por ejemplo, medicación para rebajar el colesterol), una terapia basada en catéter, como la angioplastia y el injerto de cánula, o un procedimiento quirúrgico invasivo, como la cirugía de bypass, o paso en derivación, coronario. Además de sus aplicaciones en la medicina clínica, la OCT resulta también muy útil para el desarrollo de medicamentos en pruebas con animales y clínicas.

Las arterias normales tienen una estructura de capas consistente que consta de la íntima, la media y la adventicia. Como resultado del proceso de la arterosclerosis, la íntima se engruesa patológicamente y puede contener placas compuestas de diferentes tipos de tejidos, incluyendo fibra, proteoglicanos, lípidos y calcio, así como macrófagos y otras células inflamatorias. Estos tipos de tejidos tienen diferentes propiedades ópticas que pueden ser medidas por la OCT. Las placas que se cree que son las más significativas patológicamente son las denominadas placas vulnerables, que tienen una cobertura fibrosa con un embolsamiento lípido subyacente.

En un sistema de obtención de imágenes de OCT convencional, una sonda óptica, montada en un catéter, se hace maniobrar cuidadosamente hasta un lugar de interés, tal como dentro de un vaso sanguíneo coronario. Los haces ópticos son entonces transmitidos y las señales dispersadas hacia atrás, o retrodispersadas, son recibidas a través de detección coherente, utilizando un interferómetro. A medida que la sonda se hace explorar a través de una línea o área predeterminada, pueden recogerse muchas líneas de datos. Una imagen (2D o 3D) es entonces reconstruida utilizando técnicas bien conocidas. Esta imagen es entonces analizada visualmente por los cardiólogos para determinar las características patológicas, tales como un engrasamiento de las paredes del vaso y la composición de la placa.

Como el tipo de tejido es identificado por su aspecto en la pantalla, pueden producirse errores en el análisis debido a que cierta información (tal como el tipo de tejido) no puede ser fácilmente discernida. La imagen de OCT convencional únicamente contiene la información de intensidad de las señales de OCT. Tales cambios en las propiedades ópticas que influyen en las señales de OCT, no pueden ser fácilmente discernidos. Sería, por lo tanto, ventajoso disponer de un sistema y un método de OCT para medir las propiedades ópticas y utilizarlas para ayudar a la ciencia y a los profesionales médicos. La presente invención acomete esta necesidad.

El documento US 23/281 divulga un método para determinar el espesor de la cobertura fibrosa y medir las propiedades ópticas del tejido. En una realización de la presente invención, se mide la presencia de un gran embolsamiento lípido subyacente a la cobertura. Es más, el uso del método que se describe en esta memoria puede permitir la determinación de placas que contienen erosión superficial.

El documento de Esenaliev, R. O. et al. (IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics -Revista del IEEE de asuntos seleccionados de electrónica cuántica-, IEEE Service Center -Centro de Servicios del IEEE- Pisicataway, NJ, USA, Vol. 9, N° 2, págs. 21-221 (23)) describe la influencia de la función confocal y de la dispersión múltiple en la precisión de la medición del coeficiente de atenuación total del tejido, así como métodos propuestos que proporcionan la medición del coeficiente de atenuación total con un error sistemático significativamente reducido.

El documento US 6.68.717 divulga un sistema de microscopio de coherencia óptica de alta resolución para visualizar estructuras por debajo de la superficie de una muestra biológica. El sistema Incluye una fuente luminosa que emite luz en una longitud de onda de entre 7 nm y 1.5 nm, de tal manera que la luz es dirigida a lo largo de un recorrido de muestra y un recorrido de referencia.

La publicación titulada Optical-Coherence Tomography of a Dense Tissue: Statistics of Attenuation and Backscattering (Tomografía por coherencia óptica de un tejido denso: estadísticas de atenuación y retrodispersión), por Schmltt, J. M. et al., Physics in Medicine and Biology (Física en medicina y biología), Taylor and Francls, Ltd., Londres, GB, Vol. 39, N° 1, págs. 175-172, publicada el 1 de octubre de 1994, divulga aspectos fundamentales que subyacen en la interpretación de las imágenes captadas de tejidos turbios por tomografía por coherencia óptica.

Compendio de la invención

Los métodos se explican a lo largo de la siguiente descripción, de los dibujos y de las reivindicaciones.

En general, la invención se refiere a un método y a un aparato para determinar propiedades de un tejido o tejidos de los que se han obtenido imágenes por OCT, según se exponen en las reivindicaciones que se acompañan. En una realización, se miden la dispersión hacia atrás, o retrodispersión, y la atenuación del haz óptico de OCT, y, basándose en estas mediciones, se asigna un indicio, tal como un color, a cada porción de la imagen correspondiente al valor específico de la retrodispersión y la atenuación para esa porción. La imagen es entonces presentada visualmente con el indicio, y un usuario puede entonces determinar las características del tejido. Alternativamente, las características del tejido pueden ser clasificadas automáticamente por un programa, dada la combinación de valores de retrodispersión y atenuación.

En un aspecto, la invención se refiere a un método para identificar componentes de tejido in situ. En una realización, el método comprende las etapas de: tomar una imagen de OCT de un tejido in situ; medir la atenuación y la dispersión hacia atrás, o retrodispersión, en un punto de la imagen de OCT; y determinarla composición del tejido en un lugar del tejido correspondiente al punto de la imagen de OCT, en respuesta a la atenuación y la retrodispersión medidas. En otra realización, el método comprende, de manera adicional, correlacionar un par de coordinadas en el espacio de retrodispersión-atenuación con un indicio del valor del par de coordenadas en el espacio de retrodispersión-atenuación. En una realización, el indicio es un color. En otra realización, el método comprende, de manera adicional, presentar visualmente el indicio correspondiente a la atenuación y la retrodispersión medidas en el punto de la imagen de OCT.

En otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para identificar componentes de tejido ¡n situ. En una realización, el sistema comprende un subsistema de OCT para tomar una imagen de OCT de un tejido ¡n situ; un procesador, en comunicación con el subsistema de OCT para la medición de la atenuación y de la retrodispersión en un punto de la imagen de OCT, y para determinar la composición del tejido en una posición el tejido correspondiente al punto de la imagen de OCT, en respuesta... [Seguir leyendo]

1.- Un método ¡mplementado por procesador para identificar componentes de tejido in situ, que comprende las etapas de:

a. proporcionar un conjunto de datos de tomografía por coherencia óptica (OCT) obtenidos de una muestra de tejido in situ, utilizando una sonda;

b. medir un valor de atenuación y un valor de retrodispersión en un punto de la muestra de tejido; y

c. determinar una característica de tejido en una posición de la muestra de tejido correspondiente a una posición de imagen de una imagen de OCT formada a partir del conjunto de datos de OCT, en respuesta al valor de atenuación y al valor de retrodispersión medidos;

estando el método caracterizado por que comprende, adicionalmente:

d. correlacionar un par de coordenadas en el espacio de retrodispersión-atenuación con un Indicio del valor del par de coordenadas en el espacio de retrodispersión-atenuación.

2 - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el Indicio es un color.

3 - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, de manera adicional, presentar visualmente el indicio correspondiente a la atenuación y la retrodispersión medidas en un punto de la imagen de OCT.

4 - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la característica de tejido puede ser presentada visualmente como un resultado, siendo dicho resultado indicativo de la presencia de un parámetro seleccionado de entre el grupo consistente en colesterol, fibra, embobamiento lípido, fibrograso, calcificación, trombo rojo, trombo blanco, células esponjosas y proteogllcano.

5.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el indicio se selecciona de entre el grupo consistente en una superposición, un mapa de colores, un mapa de texturas, y texto.

6.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la etapa de clasificar el tipo de tejido utilizando una propiedad seleccionada de entre el grupo consistente en mediciones de retrodispersión, de atenuación, de angostura de borde y de textura.

7.- El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende adicionalmente la etapa de corregir un efecto de enfoque para mejorar la clasificación del tipo de tejido.

8.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la etapa de determinar una característica de tejido utilizando una técnica seleccionada de entre el grupo consiste en detección de contornos, localización de cavidad interna, y determinación de profundidad de ubicación de OCT.

9.- Un sistema para identificar componentes de tejido in situ, que comprende:

a. un subsistema de OCT (1), configurado para tomar una imagen de OCT de un tejido ¡n situ;

b. un procesador (22), en comunicación con el subsistema de OCT (1), configurado para medir un par de coordenadas en el espacio de atenuación y retrodispersión de la imagen de OCT, y para determinar una característica de tejido correspondiente al tejido, en una posición del tejido correspondiente al par de coordenadas de la imagen de OCT, en respuesta a la atenuación y a la retrodispersión medidas;

c. un dispositivo de presentación visual, configurado para presentar visualmente la imagen de OCT; caracterizado por que:

el procesador está configurado para correlacionar el par de coordenadas en el espacio de retrodispersión- atenuación con un indicio del valor del par de coordenadas; y

el dispositivo de presentación visual está configurado para presentar visualmente un indicio correspondiente a las coordenadas medidas en el espacio de atenuación y retrodispersión de la imagen de OCT.

1.- El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el cual la característica de tejido puede ser presentada visualmente como un resultado, de tal manera que dicho resultado es indicativo de la presencia de un parámetro seleccionado de entre el grupo consistente en colesterol, fibra, fibroso, embobamiento lípido, lípido, fibrograso, nodulo de calcio, placa de calcio, calcio en motas, trombo, células esponjosas y proteogllcano.