Oxímetro temporal.

Un procedimiento para detectar el cambio en la saturación de oxígeno retiniana a lo largo del tiempo,

dicho procedimiento comprende las etapas de:

- capturar un primer grupo de imágenes retinianas (10a) de dos o más longitudes de onda de banda estrecha, en el que al menos una de dichas longitudes de onda de banda estrecha está a una o más longitudes de onda isobésticas, mediante una cámara;

- medir la densidad óptica (13a) de una o más áreas de interés en el primer grupo de imágenes retinianas;

- determinar la saturación de oxígeno en dicho primer grupo de imágenes retinianas;

- almacenar dicho primer grupo de imágenes retinianas en un dispositivo de almacenamiento de datos;

- capturar un segundo grupo de imágenes retinianas (10b) de dos o más longitudes de onda de banda estrecha, en el que al menos una de dichas longitudes de onda de banda estrecha está a una o más longitudes de onda isobésticas, mediante una cámara;

- medir la densidad óptica (13b) de una o más áreas de interés en el segundo grupo de imágenes retinianas;

- determinar la saturación de oxígeno en dicho segundo grupo de imágenes retinianas;

- almacenar dicho segundo grupo de imágenes retinianas en un dispositivo de almacenamiento de datos;

- registrar espacialmente (14) dicho par de grupos de imágenes retinianas, capturadas en diferentes tiempos, haciendo corresponder características en el primer grupo de las imágenes retinianas con las características correspondientes del segundo grupo de imágenes retinianas;

- detectar el cambio en la saturación de oxígeno retiniana entre dicho primer grupo de imágenes retinianas y dicho segundo grupo de imágenes retinianas;

caracterizado porque antes de dicho registro y detección, se evalúa la comparabilidad de imágenes de dichos grupos de imágenes de imágenes retinianas, para determinar si la comparación entre las mediciones de saturación de oxígeno retiniana en diferentes tiempos de medición es válida, comparando dichas densidades ópticas entre dicho par de grupos de imágenes, a dicha longitud de onda isobéstica.

Oxímetro temporal.

Campo de la invención:

La presente invención se refiere a un sistema para medir la saturación de oxígeno. La invención ayuda a la comparación de dos o más mediciones.

Antecedentes de la técnica:

Algunas de las enfermedades que representan un mayor peligro para la visión se cree que implican anomalías en el suministro de oxígeno a la retina o en el metabolismo del oxígeno. Estas incluyen enfermedades tales como la retinopatía diabética, que es una de las causas más comunes de ceguera en el mundo, retinopatía del prematuro, oclusiones de arterias y venas retinianas. También se ha sugerido que el flujo de sangre ocular está comprometido en el glaucoma, incluyendo glaucoma de tensión normal, y que la pérdida de fibras del nervio óptico en los pacientes de glaucoma puede deberse a isquemia. La degeneración macular relacionada con la edad también puede implicar isquemia e hipoxia.

El principio de la oximetría espectrofotométrica de la hemoglobina es antiguo y el procedimiento se ha convertido en instrumentación clínicamente útil en varias especialidades de medicina. El oxímetro de dedo o de lóbulo de la oreja, usado habitualmente en anestesiología y en cuidados intensivos es un ejemplo de una aplicación con éxito del oxímetro en medicina.

La información sobre la oxigenación del nervio óptico y la retina en la salud y en la enfermedad deriva principalmente de investigación en animales. La medición no invasiva de la oxigenación en la retina y nervio óptico humanos ha demostrado ser difícil, pero se ha hecho un progreso considerable, en particular en los últimos años con la evolución de la tecnología digital. El uso potencial del oxímetro retiniano cubre una variedad de campos, incluyendo la evaluación del metabolismo del oxígeno en una enfermedad, la eficacia del tratamiento de estas enfermedades en la restauración o mejora de las condiciones metabólicas, por tratamiento con láser, cirugía, disminución de la presión intraocular o por medicación. El oxímetro retiniano también puede ser útil en la elucidación adicional de procesos fisiológicos implicados en enfermedades, tales como en el glaucoma y la retinopatía diabética.

En la década de 1990, se desarrolló una versión importante del oxímetro de vasos retinianos en la Universidad de Virginia, por James Beach y James Tiedeman. Su versión se basaba en un procedimiento propuesto por Delori con mejoras adicionales. La principal ventaja del procedimiento de Beach y Tiedeman es la capacidad de obtener simultáneamente dos o más imágenes de reflectancia de la luz de diferentes longitudes de onda (llamadas imágenes multiespectrales) del mismo fondo de ojo usando una cámara de fondo de ojo. De esta forma se puede registrar la reflectancia tanto a longitudes de onda sensibles como insensibles al oxígeno de exactamente la misma área en el fondo de ojo, y exactamente al mismo tiempo. Esto permite la cuantificación precisa de los efectos de unión del oxígeno en los espectros de absorción de luz de la hemoglobina. Las mediciones oximétricas de este tipo se logran mediante un sistema cuyo componente principal consiste en una cámara de fondo de ojo modificada, aunque todavía se usa el flash de xenón interno de la cámara como fuente de luz, sin modificar. Otros componentes del sistema son un divisor de haz, una cámara digital de escala de grises, que tiene un rendimiento lineal de alta 45 calidad y un ordenador. La cámara digital sustituye el mecanismo de adquisición de imágenes de la cámara de fondo de ojo. Los flashes de la cámara de fondo de ojo están sincronizados con registros de la cámara digital de forma electrónica.

Se describe con detalle un oxímetro retiniano más sofisticado en la solicitud de patente 50 US20060276698A1. El sistema es capaz de evaluar automáticamente la saturación de oxígeno del nervio óptico y la retina. El sistema está compuesto de un sistema de captura de imagen que además comprende una cámara de fondo de ojo, un divisor de haz, un dispositivo de captura de imagen digital, un sistema de ordenador, software de procesamiento de imágenes que realiza en tiempo real las etapas de registrar un conjunto de imágenes multiespectrales. Eso se lleva a cabo binarizando imágenes multiespectrales, encontrando todas las regiones límite 55 de cada imagen encontrando la región que incluye la línea recta que pasa por el mayor número de puntos en la región. La orientación de los límites se usa para evaluar la orientación de cada imagen espectral, ecualizar la orientación de cada imagen espectral mediante rotación de la imagen espectral, detectar el borde de cada imagen espectral, y calcular la traducción entre las imágenes espectrales basadas en los bordes de las imágenes adyacentes. Después las imágenes se transforman en una pila de imágenes registradas, donde los vasos

sanguíneos están localizados en cada una de las imágenes espectrales. Finalmente se evalúa el nivel de saturación de oxígeno, después de un procesamiento de imágenes sofisticado y se presentan los resultados.

El documento WO02080759 describe una cámara de retina para examinar un ojo, incluyendo la cámara una fuente de luz que tiene una primera y segunda fuentes de luz para emitir una primera y segunda bandas de longitud de onda. La primera y segunda fuentes de luz están dispuestas para producir alternativamente luz sobre la retina de modo que la absortividad de luz de la primera banda de longitud de onda por la sangre oxigenada es mayor que la absortividad de luz de la segunda banda de longitud de onda, y la absortividad de luz de la primera banda de longitud de onda por la sangre oxigenada es menor que la absortividad de luz de la segunda banda de longitud de onda. La luz es enfocada selectivamente desde la primera y segunda fuentes mediante una disposición óptica y dispositivos de generación imágenes para producir las respectivas imágenes de una parte de la retina iluminada con las respectivas bandas de longitudes de onda. Las imágenes obtenidas por el dispositivo de generación de imágenes son procesadas por el dispositivo de generación de imágenes y el procesador para determinar una imagen metabólica de la retina basada en la oxigenación de la hemoglobina. En una realización de la invención, se hace un barrido con la luz a través de la retina.

Esto permite a los médicos evaluar el suministro de oxígeno a la retina o el metabolismo de oxígeno y la saturación de oxígeno retiniana y el nervio óptico. Sin embargo, sería extremadamente valioso poder comparar sucesivas mediciones del mismo nervio óptico y retina. Se conoce un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, de Narasimha-lyer: "Algorithms for automated oximetr y along the retinal vascular tree from dualwavelength fundus images", Journal of Biomedical Optics 10 (5) , 2005.

Resumen de la invención: Journal of Biomedical Optics 10 (5) , 2005.

El procedimiento de comparar dos o más mediciones de oximetría no es trivial puesto que hay varios factores de confusión que pueden complicar la comparación.

En otro aspecto, la presente descripción presenta procedimientos para detectar los factores de confusión que afectan a las mediciones. La presente descripción también explica cómo determinar si los correspondientes factores/parámetros afectan a la comparación temporal. En otro aspecto, la presente descripción da una evaluación cuantitativa de la fiabilidad de la comparación. Este parámetro de fiabilidad después se puede usar para determinar si la comparación entre las mediciones de saturación en diferentes puntos de tiempo es válida.

En otro aspecto, la presente descripción presenta un programa de ordenador o paquete de programas de ordenador preparados de modo que cuando se ejecuta en un procesador, dicho programa o paquete de programas hace que dicho procesador lleve a cabo los métodos descritos.

En otro aspecto, la presente descripción describe un aparato para medir en cambio en la saturación de oxígeno a lo largo del tiempo. El aparato comprende una cámara para capturar un grupo de imágenes de dos o más longitudes 40 de onda, un dispositivo de almacenamiento de datos para almacenar las imágenes y un ordenador para recibir el grupo de imágenes de la cámara. Además, el ordenador está adaptado a preprocesar el grupo de imágenes, detectar vasos en el grupo de imágenes, y calcular la saturación de oxígeno en el grupo de imágenes. El ordenador está adaptado además para registrar espacialmente un par del grupo de imágenes capturadas a diferentes tiempos y calcular el cambio en la saturación de oxígeno. Un procedimiento de acuerdo con la invención se define en la 45 reivindicación 1.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para detectar el cambio en la saturación de oxígeno retiniana a lo largo del tiempo, dicho procedimiento comprende las etapas de:

- capturar un primer grupo de imágenes retinianas (10a) de dos o más longitudes de onda de banda estrecha, en el que al menos una de dichas longitudes de onda de banda estrecha está a una o más longitudes de onda isobésticas, mediante una cámara;

-medir la densidad óptica (13a) de una o más áreas de interés en el primer grupo de imágenes retinianas;

- determinar la saturación de oxígeno en dicho primer grupo de imágenes retinianas;

- almacenar dicho primer grupo de imágenes retinianas en un dispositivo de almacenamiento de datos;

- capturar un segundo grupo de imágenes retinianas (10b) de dos o más longitudes de onda de banda estrecha, en el que al menos una de dichas longitudes de onda de banda estrecha está a una o más longitudes de onda isobésticas, mediante una cámara;

-medir la densidad óptica (13b) de una o más áreas de interés en el segundo grupo de imágenes retinianas;

- determinar la saturación de oxígeno en dicho segundo grupo de imágenes retinianas;

- almacenar dicho segundo grupo de imágenes retinianas en un dispositivo de almacenamiento de datos;

- registrar espacialmente (14) dicho par de grupos de imágenes retinianas, capturadas en diferentes tiempos, haciendo corresponder características en el primer grupo de las imágenes retinianas con las características correspondientes del segundo grupo de imágenes retinianas;

-detectar el cambio en la saturación de oxígeno retiniana entre dicho primer grupo de imágenes retinianas y dicho segundo grupo de imágenes retinianas;

caracterizado porque antes de dicho registro y detección, se evalúa la comparabilidad de imágenes de dichos grupos de imágenes de imágenes retinianas, para determinar si la comparación entre las mediciones de saturación 35 de oxígeno retiniana en diferentes tiempos de medición es válida, comparando dichas densidades ópticas entre dicho par de grupos de imágenes, a dicha longitud de onda isobéstica.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende las etapas de:

- adaptar dicha densidad óptica a dicha longitud de onda isobéstica de acuerdo con la anchura del vaso;

- calcular la diferencia de dichas densidades ópticas adaptadas entre dicho par de grupos de imágenes retinianas.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende las etapas de: -evaluar el cambio relativo en el hematocrito;

-adaptar dicha densidad óptica de acuerdo con la anchura del vaso y cambio relativo en el hematocrito; -calcular el cambio de dichas densidades ópticas adaptadas ente dicho par de grupos de imágenes retinianas.

4. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1-3, en el que dicha longitud de onda isobéstica 55 es una longitud de onda de banda estrecha centrada alrededor de una longitud de onda isobéstica.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende además las etapas de:

- calcular la reflectancia de fondo (17) de dichas imágenes retinianas filtrando y promediando la transmitancia medida en el área alrededor del vaso;

- calcular los cambios de dicha reflectancia de fondo entre dicho par de grupos de imágenes retinianas en cada lado 5 de dicho vaso, calculando la relación de transmitancia entre dichos grupos de imágenes en cada lado del vaso.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende además las etapas de:

-calcular la reflectancia de fondo (17) de dichas imágenes retinianas; y comparar el cambio en la textura en cada lado de dicho vaso, calculando la variabilidad de la textura del área en cada lado de dicho vaso.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende además las etapas de:

- medir la degradación de la información de dichas imágenes por degradación de cada imagen;

- medir la similitud entre la versión de la imagen original y degradada, y usar la evaluación para aceptar o rechazar imágenes. 20

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende además las etapas de:

- evaluar el foco de dichas imágenes aplicando mediciones de contraste y usar la evaluación para aceptar o 25 rechazar imágenes.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha evaluación de la comparabilidad de imágenes comprende además las etapas de:

-detectar si está presente una reflexión de la lente en dichas imágenes, aplicando filtros morfológicos para detectar un área extremadamente brillante en la imagen.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cambio en la densidad óptica se usa para calcular el cambio en parámetros derivados de la densidad óptica. 35

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho cambio en parámetros derivados de la densidad óptica es la diferencia entre los parámetros derivados del nivel de densidad óptica calculado a partir de dicho par de grupos de imágenes retinianas capturadas en tiempos diferentes.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la desviación típica de una población similar a la que se mide, se usa para determinar si dicho cambio en los parámetros derivados de la saturación de oxígeno retiniana es un cambio estadísticamente significativo.

13. Un aparato para medir el cambio en la saturación de oxígeno retiniana a lo largo del tiempo, 45 comprendiendo dicho aparato:

- una cámara en la que dicha cámara está adaptada para capturar un grupo de imágenes retinianas de dos o más longitudes de onda de banda estrecha, en el que al menos una de dichas longitudes de onda de banda estrecha está a al menos una o más longitudes de onda isobésticas;

-un dispositivo de almacenamiento de datos;

- un ordenador en el que dicho ordenador recibe dicho grupo de imágenes retinianas de dicha cámara y almacena dicho grupo de imágenes retinianas en dicho dispositivo de almacenamiento de datos;

-dicho ordenador está adaptado además para calcular la densidad óptica y determinar la saturación de oxígeno en dicho grupo de imágenes retinianas;

- dicho ordenador está adaptado además para registrar espacialmente un par de dichos grupos de imágenes

retinianas capturadas en diferentes tiempos, haciendo corresponder características en el primer grupo de las imágenes retinianas con las características correspondientes del segundo grupo de imágenes retinianas; y -detectar el cambio en la saturación de oxígeno retiniana;

caracterizado porque dicho ordenador está adaptado para evaluar la comparabilidad entre dicho grupo de imágenes retinianas, para determinar si la comparación entre las mediciones de saturación de oxígeno retiniana en diferentes tiempos es válida, comparando dichas densidades ópticas entre dicho par de grupos de imágenes retinianas, a dicha una o más longitudes de onda isobésticas.