Procedimiento, sistema y producto de programa informático para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo.

La presente invención "Procedimiento, sistema y producto de programa informático para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo" se refiere a un sistema (100) para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo (101),

que comprende un sub-sistema (104) adaptado para reducir la magnitud del astigmatismo presente en al menos un haz de luz proveniente de la retina del ojo (101); un sub-sistema (106) adaptado para codificar el haz de luz proveniente de la retina del ojo (101); un sub-sistema (110) adaptado para convertir el haz de luz codificado en una imagen codificada; un sub-sistema (111) adaptado para decodificar la imagen codificada de la retina del ojo (101). La invención se refiere también a un procedimiento ya un producto de programa informático para obtener imágenes de la retina de un ojo.

Procedimiento, sistema y producto de programa informático para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo

SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo. Más concretamente, la invención se refiere a un procedimiento para obtener imágenes de alta resolución de la retina de un ojo, para cuya obtención se requiere superar la degradación inducida por las aberraciones ópticas de los haces de luz que emanan del ojo.

La invención se refiere también a un sistema y a un producto de programa informático para obtener imágenes de la retina de un ojo, adecuados para llevar a cabo este procedimiento.

La invención es aplicable a los sectores de instrumentación óptica, optoelectrónica, optometría y oftálmica. Más concretamente, es aplicable a aquellos sectores en los que se requiera superar la degradación inducida por las aberraciones ópticas de los haces de luz producidas por la propagación de la luz a través de un ojo, por ejemplo, humano.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La obtención de imágenes (por ejemplo, imágenes de alta resolución) de la retina de un ojo involucra técnicas que permiten la corrección de la degradación de la imagen inducida por las aberraciones presentes en un ojo, por ejemplo, humano. Estas aberraciones presentan una componente de bajo orden que se describen mediante polinomios de Zernike de hasta grado 2, y aberraciones de alto orden descritas mediante polinomios de Zernike de grado mayor que 2. Las aberraciones oculares presentan también variación temporal de forma que una corrección estática de las aberraciones proporcionaría imágenes de alta resolución únicamente en ciertos momentos.

En la actualidad, son conocidas varias técnicas para la obtención de imágenes de alta resolución de la retina de un ojo. A continuación se describen las más relevantes.

Una primera técnica es la que hace referencia a la "Óptica Adaptativa [R. K. Tyson, Principies of Adaptive Optics (Academic, San Diego, Calif., 1991)]. Esta técnica puramente óptica consiste en usar ciertos dispositivos ópticos, tales como espejos deformables o moduladores espaciales de luz, que permiten introducir de forma controlada diferencias de camino óptico entre las distintas partes del frente de ondas con aberraciones, con el fin de conseguir a su salida un frente de ondas sin aberraciones. El camino óptico que hay que corregir se determina mediante el empleo de un sensor de frente de onda que permite medir la aberración para la posterior corrección de la misma mediante un dispositivo óptico determinado. Esta técnica se ha usado tanto en astronomía como para la obtención de imágenes de la retina y se ha incorporado tanto a retinógrafos como a oftalmoscopios confocales, y tomógrafos de coherencia óptica, entre otros sistemas oftálmicos. A pesar que ésta es una técnica exitosa para obtener imágenes de alta resolución de la retina de un ojo, presenta como principal inconveniente el hecho que se trata de una técnica costosa y de complejidad técnica elevada.

Una segunda técnica empleada en la obtención de imágenes de alta resolución de la retina es la técnica de Deconvolución Ciega (en inglés, Blind Deconvolutiori) [V. Nourrit et al., ``Blind deconvolution for high-resolution confocal scanning láser ophthalmoscopy J. Opt. A: Puré Appl. Opt., 7 (2005), p. 585]. Esta técnica puramente computacional parte de considerar que la imagen registrada es el resultado de la convolución de la respuesta de

impulso del sistema con la imagen geométrica del objeto proporcionada por el sistema óptico empleado. Mediante algoritmos iterativos, genéticos o híbridos, esta técnica consigue encontrar la forma de la respuesta de impulso del sistema y obtener así una imagen sin degradación. Como es una técnica puramente computacional, es muy sensible a la relación señal/ruido de la imagen así como a las hipótesis sobre la formación de la imagen y los algoritmos de búsqueda de la imagen sin degradar implementados. El principal inconveniente de esta técnica se basa en el hecho que requiere de un algoritmo iterativo para corregir las imágenes, lo que supone una inversión en tiempo importante.

Existe también una tercera técnica conocida como "Deconvolución tras corrección parcial y medida de frente de onda [J. A riñes, Partially compensated deconvolution from wavefront sensing images of the eye fundus, Optics Communications, Volume 284, Issue 6, p. 1548- 1552], Esta técnica es una técnica híbrida, ya que tiene una parte óptica en la que con la intervención de una lámina de fase personalizada se corrigen las aberraciones estáticas del ojo del sujeto y mediante un sensor de frente de onda se mide la aberración dinámica residual. Esta información se usa para computar la respuesta de impulso del sistema en el instante en el que se adquiere la imagen retiniana que mediante procesos de deconvolución permite obtener una imagen de retina sin degradar. En este caso, esta técnica se encuentra entre las técnicas anteriormente descritas en términos de complejidad y de coste de materiales requeridos para su ejecución.

Además, las dos últimas técnicas descritas "Deconvolución Ciega y "Deconvolución tras corrección parcial y medida de frente de onda (obviamente dos técnicas basadas en deconvolución) presentan también el inconveniente que se ven fuertemente afectadas por el ruido en las imágenes obtenidas de la retina de un ojo.

Otra técnica híbrida, que aún no ha sido probada para la obtención de imágenes de alta resolución de la retina de un sujeto es la Codificación del Frente de Onda (en inglés, Wavefront Coding) [E. R. Dowski and W. T. Cathey, "Extended depth of field through Wavefront Coding," Appl. Opt. 34, 1859-1866 (1995)]. Esta técnica se basa en modificar el frente de onda de tal forma que la función de transferencia óptica del sistema es sensiblemente más invariante a cambios en la forma del frente aberrado que sin su uso. Esta invariancia se manifiesta de manera que la imagen del objeto observado depende poco de las aberraciones presentes en el sistema y por tanto la misma respuesta de impulso del sistema permite restaurar degradaciones ocasionadas por frentes de onda muy distintos. Los sistemas de Codificación del Frente de Onda involucran: un sistema óptico, un elemento codificador de fase, un sistema de registro de la imagen, y un decodificador que se encarga de restaurar la imagen degradada.

En la patente estadounidense US7260251, con título Systems and methods for minimizing aberrating effects in imaging systems, se describe un sistema que explota la técnica de Codificación del Frente de Onda para reducir el efecto de las aberraciones introducidas por un medio intermedio. Esta referencia presenta las siguientes limitaciones:

- la invención propuesta se limita a tratar aberraciones relacionadas con el enfoque introducidas por el medio intermedio;

- la función de transferencia óptica del sistema formador de imagen es sustancialmente invariante a aberraciones relacionadas con desenfoque;

- las aberraciones que consideran son: desenfoque, aberración esférica, astigmatismo, curvatura de campo, aberración cromática, desenfoque por desplazamiento entre elementos debidos a cambios de temperatura y presión, trifolio y coma;

- el decodificador debe ser variante con el desplazamiento para poder tratar con aberraciones que incluyan coma;

- el decodificador debe poder cambiar con el tiempo siempre que las aberraciones dependan del tiempo;

- emplea un sistema de óptica adaptativa para reducir las distorsiones ópticas. Esta invención no está pensada para ser usada con aberraciones de alto orden diferentes a las presentadas, o sea, coma y trifolio.

En el documento de patente estadounidense US7583442, con título Extended depth offield optical systems, se presenta un sistema óptico con una profundidad de foco aumentada que usa para ello el concepto de Codificación del Frente de Onda. Básicamente, el documento describe un sistema y método para obtener un sistema óptico casi invariante a errores de desenfoque, el cual es caracterizado mediante una función de ambigüedad y una función de respuesta de impulso. Esta patente se centra únicamente en aberraciones del tipo de desenfoque.

La patente estadounidense US7025454, con título Extended depth offield optics for human visión", presenta una invención que propone el uso de una lente de contacto o intraocular que codifica el frente con el fin de extender la profundidad de campo del ojo humano, considerando que la decodificación de la imagen la realiza el cerebro. Esta invención está limitada por considerar que la propuesta sirve para...

1. Sistema (100) para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo (101), caracterizado porque comprende:

un sub-sistema (104; 606) de reducción de la magnitud del astigmatismo presente en al menos un haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo (101);

un sub-sistema (106; 607) de codificación del haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo (101); un sub-sistema (110; 613) de conversión del haz de luz (H) codificado en una imagen codificada; un sub-sistema (111; 614) de decodificación de la imagen codificada de la retina del ojo (101).

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un conjunto óptico dispuesto entre el ojo (101) y un sub-sistema seleccionado de entre el sub-sistema de reducción del astigmatismo y el sub-sistema de codificación del haz de luz, estando dispuesto este conjunto óptico para dirigir el haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo hacia el sub-sistema seleccionado.

3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende un conjunto óptico dispuesto entre dos sub-sistemas, uno de los cuales es el sub-sistema de reducción del astigmatismo y el otro es el sub-sistema de codificación del haz de luz, estando dispuesto este conjunto óptico para dirigir el haz de luz (H) desde un sub-sistema hacia el otro sub-sistema.

4. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende un conjunto óptico dispuesto entre un sub-sistema seleccionado de entre el sub-sistema de reducción del astigmatismo y el sub-sistema de codificación del haz de luz, y el sub-sistema de conversión, estando dispuesto este conjunto óptico para dirigir el haz de luz (H) desde el sub-sistema seleccionado hacia el sub-sistema de conversión.

5. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sub-sistema (108; 600) de reducción de las aberraciones de desenfoque presentes en el haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo (101).

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende un conjunto óptico (103) dispuesto entre el ojo (101) y un sub-sistema seleccionado de entre el sub-sistema de reducción del astigmatismo (104; 606), el sub-sistema (106; 607) de codificación del haz de luz (H) y el sub-sistema (108; 600) de reducción de las aberraciones de desenfoque, estando dispuesto este conjunto óptico (103) para dirigir el haz de luz (H) proveniente de la retina de ojo (101) hacia el sub-sistema seleccionado.

7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque comprende al menos un conjunto óptico (105, 107) dispuesto entre dos sub-sistemas seleccionados de entre el sub-sistema (104; 606) de reducción del astigmatismo, el sub-sistema (106; 607) de codificación del haz de luz (H) y el subsistema (108; 600) de reducción de las aberraciones de desenfoque, estando dispuesto este conjunto óptico (105, 107) para dirigir el haz de luz desde un sub-sistema hacia el otro sub-sistema.

8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque comprende un conjunto óptico (109) dispuesto entre un sub-sistema seleccionado de entre el sub-sistema (104; 606) de reducción del astigmatismo, el sub-sistema (106; 607) de codificación del haz de luz (H) y el sub-sistema (108; 600) de reducción de las aberraciones de desenfoque, y el sub-sistema (110; 613) de conversión, estando dispuesto este conjunto óptico (109) para dirigir el haz de luz (H) desde el sub-sistema seleccionado hacia el subsistema de conversión (110; 613).

9. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el sub-sistema (108; 600) de reducción de las aberraciones de desenfoque comprende al menos uno de los siguientes elementos:

al menos una lente esférica;

al menos un espejo esférico;

al menos una pantalla de cristal líquido;

al menos una lámina de fase;

al menos un sistema de Badal; al menos un espejo deformable; al menos una lente slntonlzable; al menos un modulador espacial de luz; al menos una lente móvil.

10. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende un subsistema (102) de para Iluminación de la retina del ojo (101), siendo generado el haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo (101) como respuesta a la acción del sub-slstema (102) de iluminación.

11. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el sub-slstema (104; 606) de reducción del astigmatismo comprende al menos uno de los siguientes elementos:

al menos una lente esferotórlca;

al menos una lente esferocllíndrlca;

al menos un espejo tórico;

al menos una pantalla de cristal líquido;

al menos una lámina de fase;

al menos un espejo deformable;

al menos un modulador espacial de luz.

12. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el sub-sistema (106; 607) de codificación del haz de luz (H) comprende al menos uno de los siguientes elementos:

al menos un espejo deformable;

al menos una pantalla de cristal líquido;

al menos una lámina de fase;

al menos un elemento dispersor;

al menos una máscara de transmitancia variable;

al menos un sub-sistema de codificación de frente de onda (wavefront coding).

13. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el sub-sistema (110; 613) de conversión comprende al menos uno de los siguientes elementos:

al menos una cámara con objetivo;

al menos un oftalmoscopio;

al menos un retinógrafo;

al menos una cámara Scheimpflug;

al menos un sistema de tomografía de coherencia óptica;

al menos un sistema de microscopía confocal;

al menos un sistema de imagen polarimétrlca;

al menos un sistema de anglografía;

al menos un sistema de retinografía monocromática; al menos un biomicroscopio; al menos una lámpara de hendidura.

14. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el sub-sistema (111; 614) de decodificación de la imagen codificada comprende al menos un filtro de restauración.

15. Procedimiento para obtener al menos una imagen de la retina de un ojo (101), caracterizado porque comprende:

reducir la magnitud del astigmatismo presente en al menos un haz de luz (H) proveniente de la retina del

ojo (101);

codificar el haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo (101); convertir el haz de luz (H) codificado en una imagen codificada; decodificar la imagen codificada de la retina del ojo (101).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque comprende:

reducir las aberraciones de desenfoque presentes en el haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo

(101).

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, caracterizado porque comprende:

iluminar la retina del ojo (101), siendo generado el haz de luz (H) proveniente de la retina del ojo como respuesta a esta acción.

18. Producto de programa informático caracterizado porque comprende instrucciones de programa para provocar que un sistema de computación realice el procedimiento para obtener al menos una imagen en alta resolución de la retina de un ojo (101), según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17.

19. Producto de programa informático según la reivindicación 18, caracterizado porque está almacenado en unos medios de almacenamiento.

20. Producto de programa informático según la reivindicación 18, caracterizado porque es portado por una onda portadora.