выравнивание торических линз с использованием предоперационных изображений

Формула изобретения

1. Реализуемый на компьютере способ генерации установочного направителя, выполненного с возможностью содействовать хирургу при размещении интраокулярной линзы (ИОЛ) в глазу (10), при этом способ содержит этапы, на которых:

собирают (72) информацию (28), связанную с глазом, в который должна быть имплантирована ИОЛ,

вычисляют оптическую силу торической линзы и ориентацию оси торической линзы в глазу,

отличающийся тем, что упомянутая информация (28) представляет собой предоперационную биометрическую информацию, собранную в ходе предоперационных испытаний (68) для получения изображения глаза, измерений топографии роговицы для получения крутой оси, из которой вычисляют ориентацию оси торической линзы, и полученную из входных данных, используемых для определения центра глаза,

передают предоперационную биометрическую информацию программе (32) расчета ИОЛ, выполненной с возможностью вычислять положение и ориентацию ИОЛ в глазу,

вычисляют (76) положение и ориентацию ИОЛ в глазу, и

генерируют (78) установочный направитель, содержащий изображение глаза, которое получено в ходе предоперационных испытаний и на которое хирург может опираться во время операции по имплантации ИОЛ для определения положения разреза и надлежащего центрирования и ориентирования ИОЛ.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:

обеспечивают хирурга обратной связью, относящейся к положению и ориентации ИОЛ в глазу, и

используют установочный направитель для проверки (80) размещения ИОЛ в глазу.

3. Способ по п.1, в котором предоперационная биометрическая информация (28), связанная с глазом, содержит профиль поверхности и/или изображение глаза, причем изображение включает в себя сосуды склеры.

4. Способ по п.3, в котором роговичный топограф (62), подключенный к цифровой камере (64, 66), выполнен с возможностью захватывать профиль поверхности и/или изображение.

5. Способ по п.1, в котором установочный направитель содержит изображение, выводимое (34) на прозрачный материал, на которое можно опираться (36) для определения положения разреза и ИОЛ.

6. Способ по п.5, в котором изображение выводится (38) на контактную линзу, предназначенную для размещения (40) в глазу.

7. Способ по п.1, в котором установочный направитель содержит изображение установочного направителя, объединенное с или наложенное (44) на изображение из хирургического микроскопа, в консоли (42) удаления хрусталика.

8. Способ по п.7, в котором консоль (42) удаления хрусталика выполнена с возможностью визуально и/или через голосовое подтверждение содействовать хирургу в том, куда перемещать и/или поворачивать ИОЛ.

9. Консоль (42) удаления хрусталика, выполненная с возможностью облегчать размещение интраокулярной линзы (ИОЛ) и содержащая:

по меньшей мере, один входной порт, выполненный с возможностью принимать:

предоперационную биометрическую информацию (28), собранную в ходе предоперационных испытаний (68) для получения изображения глаза, расчетной оптической силы торической линзы и ориентации оси торической линзы в глазу, в ходе измерений топографии роговицы для получения крутой оси, из которой вычисляется ориентация оси торической линзы, и полученную из входных данных, используемых для определения центра глаза, в который должна быть имплантирована ИОЛ,

модуль обработки и связанный с ним блок памяти, подключенный к, по меньшей мере, одному входному порту, причем модуль обработки выполнен с возможностью исполнять программу (32) расчета ИОЛ, выполненную с возможностью:

вычислять (76) положение и ориентацию ИОЛ в глазу на основании предоперационной биометрической информации, связанной с глазом, в который должна быть имплантирована ИОЛ,

генерировать (78) установочный направитель, содержащий изображение глаза, которое получено в ходе предоперационных испытаний и на которое хирург может опираться во время операции по имплантации ИОЛ для определения положения разреза и надлежащего центрирования и ориентирования ИОЛ.

10. Консоль удаления хрусталика по п.9, в которой роговичный топограф (62), подключенный к цифровой камере (64, 66), выполнен с возможностью собирать информацию, связанную с глазом и содержащую информацию о сосудах склеры.

11. Консоль удаления хрусталика по п.9, в которой установочный направитель содержит:

изображение, выводимое (34) на прозрачный материал, на которое можно опираться (36) для определения положения разреза и ИОЛ;

изображение, расположенное на контактной линзе, на которое хирург может опираться для определения положения разреза и ИОЛ, и/или

изображение установочного направителя, объединенное с или наложенное (44) на изображение из хирургического микроскопа, в консоли (42) удаления хрусталика.

12. Консоль удаления хрусталика по п.10, при этом консоль (42) удаления хрусталика выполнена с возможностью визуально и/или через голосовое подтверждение содействовать хирургу в том, куда перемещать и/или поворачивать ИОЛ.

Описание изобретения к патенту

Перекрестные ссылки на родственные заявки

По данной заявке испрашивается приоритет, согласно 35 U.S.C. §119, предварительной патентной заявки США № 60/955528, поданной 13 августа 2007 г., которая в полном объеме включена сюда посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение, в целом, относится к области интраокулярных линз (ИОЛ) и, в частности, к способам и системам для определения размещения и ориентации имплантированной ИОЛ.

Уровень техники

Человеческий глаз, в упрощенном рассмотрении, обеспечивает зрение за счет пропускания света через прозрачный внешний участок, именуемый роговицей, и фокусировки изображения посредством хрусталика на сетчатке. Качество сфокусированного изображения зависит от многих факторов, в том числе размера и формы глаза, а также прозрачности роговицы и хрусталика.

При этом, вследствии возраста или болезни, хрусталик становится менее прозрачным, зрение ухудшается по причине ослабления света, проникающего к сетчатке. Это ухудшение способности хрусталика глаза носит медицинское название «катаракта». Традиционным методом лечения этого заболевания является хирургическое удаление хрусталика и замена хрусталика искусственной интраокулярной линзой (ИОЛ).

В Соединенных Штатах, большинство катарактных хрусталиков удаляется хирургическим методом, именуемым факоэмульсификацией. В этой процедуре, тонкий режущий наконечник для факоэмульсификации вставляется в больной хрусталик и совершает ультразвуковые колебания. Вибрирующий режущий наконечник разжижает или эмульгирует хрусталик, что позволяет асприровать хрусталик из глаза. Удаленный больной хрусталик заменяется искусственным хрусталиком.

Размещение ИОЛ очень важно для обеспечения наилучшего возможного зрения пациента, страдающего катарактой. Часто, в ходе операции, отсутствует хорошая обратная связь, гарантирующая, что ИОЛ правильно размещена и ориентирована в глазу.

Сущность изобретения

Технический результат, достигаемый при использовании заявленной группы изобретений, состоит в увеличении точности размещения и ориентирования интраокулярной линзы в глазу пациента за счет предоставления хирургу изображений глаза, получаемых до и во время операции. Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают систему и способ для обеспечения правильного выбора и центрирования интраокулярной линзы (ИОЛ), которые, по существу, удовлетворяют вышеописанные потребности. Изображение глаза, которое может захватываться в ходе предоперационных испытаний и передаваться программе, способной вычислять оптическую силу и ориентацию оси ИОЛ, используется для определения положения и ориентации ИОЛ. Создается установочный направитель, используемый для правильного центрирования и ориентации ИОЛ в глазу.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ, обратимся к нижеследующему описанию, приведенному совместно с прилагаемыми чертежами, снабженными сквозной системой обозначений, в которых:

фиг.1 - выбранные ткани глаза;

фиг.2 - различные вводы, которые может использовать компьютерная программа расчета ИОЛ для вычисления оптической силы "торической линзы", и положения и ориентации оси этой ИОЛ, используемой для замены ткани хрусталика в глазу согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.3, 4 и 5 - различные способы использования информации для генерации установочных направителей согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - система, способная облегчать размещение ИОЛ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения; и

фиг.7 - логическая блок-схема согласно вариантам осуществления настоящего изобретения процесса размещения ИОЛ в глазу.

Описание изобретения

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения показаны на фигурах, снабженных сквозной системой обозначений.

Варианты осуществления настоящего изобретения, по существу, решают вышеозначенные проблемы, равно как и прочие. Интраокулярные линзы (ИОЛ) открыли новые возможности лечения катарактных хрусталиков, которые удаляются хирургическим методом. Удаленный больной хрусталик заменяется искусственным хрусталиком. Качество зрения после процедуры в значительной степени зависит от размещения и ориентации ИОЛ.

На фиг.1 показаны выбранные ткани глаза 10. Они включают в себя радужную оболочку, зрачок, роговицу и хрусталик, который, в случае поражения катарактой, можно удалить и заменить ИОЛ. Размещение ИОЛ является важнейшим фактором наилучшего возможного зрения пациента.

На фиг.2 показаны различные вводы, которые компьютерная программа, программа 32 расчета ИОЛ, может использовать для вычисления оптической силы торической линзы и положения и ориентации оси этой ИОЛ, используемой для замены ткани хрусталика в глазу 10. Эти вводы включают в себя предоперационные испытания 22, используемые для определения центра глаза, видео или цифровые камеры 24, используемые для создания изображений глаза с склеральными сосудами, и роговичный топограф 26. Также предусмотрены информация положения разреза и информация хирургически индуцированного астигматизма 28, и размер 30 от белого до белого. Программа 32 может использовать измеренные данные совместно с этими характеристиками глаза, а также информацией положения разреза. В одном варианте осуществления, программа 32 расчета ИОЛ может представлять собой "торический калькулятор" фирмы Alcon, которая выполняется на настольном компьютере или консоли удаления катаракты, например "Infiniti Vision System" фирмы Alcon. Изображение глаза, захваченное в ходе предоперационных испытаний, может загружаться (передаваться) в программу 32.

Эти вводы используются программой 32 расчета ИОЛ для создания изображения или аналогичного представления глаза с идентификацией положения и оси ориентации ИОЛ. Сведения о центре глаза чрезвычайно важны для правильного центрирования и выравнивания ИОЛ.

На фиг.3, 4 и 5 показаны различные способы использования информации. На фиг.3 программа 32 может обеспечивать выход, например, простое отпечатанное изображение в процессе 34, которым хирург может руководствоваться при операции. Это позволяет хирургу изучать изображение и характерные сосуды на нем для определения положения разреза и ориентации ИОЛ в процессе 36.

На фиг.4 раскрыта еще одна возможность применения информации положения и ориентации. Опять же, программа 32 создает или выводит информацию ориентации и положения. В этом случае информация ориентации и положения может быть напечатана на прозрачном материале, в том числе контактной линзе, в процессе 38. Это изображение на прозрачном материале хирург может накладывать непосредственно на глаз пациента для совмещения характеристик глаза пациента в процессе 40. Затем ИОЛ можно центрировать и поворачивать для совмещения меток на прозрачном материале.

Третий процесс показан на фиг.5. Здесь, программа 32 обеспечивает электронный выход, который может поступать на консоль 42 удаления хрусталика. Консоль может принимать видео от оптического микроскопа, который распознает сосуды, и накладывать оптические видеоизображения, полученные в реальном времени, в процессе 44 на ранее загруженные предоперационные изображения. Затем хирург может использовать видеоинформацию, чтобы понимать, как нужно повернуть и разместить ИОЛ.

На фиг.6 показана система, способная облегчать размещение ИОЛ. Система 60 включает в себя роговичный топограф 62, оборудованный цифровой камерой 64, для создания профиля поверхности и изображения глаза 10, которое включает в себя сосуды склеры. Альтернативно, отдельную камеру 66 можно использовать для создания изображения глаза пациента 10. Данные от топографа 62 совместно с положением разреза и индуцированным астигматизмом поступают в программу 32 для вычисления оптической силы торической линзы и ориентации оси. Программа может размещаться в сети, на офисном ПК или на консоли удаления катаракты, например, Infiniti Vision System (Alcon). Изображение глаза, захваченное в предоперационном испытании 68 одновременно с осуществлением топографии, или, по меньшей мере, в одной и той же ориентации пациента, загружается в ту же программу. Выходом является изображение глаза с наложенной осью. На том же изображении также можно отметить "центр" глаза, который, однако, определен в ходе предоперационных испытаний. Центр глаза важен для правильного центрирования ИОЛ.

Затем изображение глаза 10 с сосудами, на которое наложены крутая ось торической линзы и центр глаза 10, а также стрелка, приблизительно указывающая направление "вверх", можно использовать в трех режимах для генерации опорных диаграмм, описанных на фиг.3-5.

Варианты осуществления настоящего изобретения также предусматривают использование компьютерного анализа изображения цифровых изображений глаза, полученных в ходе предоперационной сессии и, опять же, в ходе хирургической процедуры для регистрации глаза, и микроскоп, снабженный головным дисплеем (HUD) для обеспечения хирурга визуальной обратной связью, позволяющей ему визуально ориентировать ИОЛ в процедуре имплантации.

Анализ цифрового изображения позволяет, посредством измерений, проведенных в ходе предоперационной сессии роговичным топографом, облегчать выбор оптических характеристик ИОЛ. Выбор цилиндрической оптической силы ИОЛ делается на основании измерений топографии роговицы, а также других анатомических измерений глаза, например, длины глаза и глубины передней камеры. В порядке измерения топографии, видео-кадр глаза можно захватывать с помощью камеры, входящей в состав топографа, и расположенной в известной позиции и ориентации относительно глаза, и устройства измерения топографии, что позволяет точно "отобразить" снимок глаза на измерение топографии роговицы.

Камеру, оптическую систему камеры, электронную систему камеры и систему освещения глаза можно выбирать таким образом, чтобы можно было брать видео-кадры глаза одновременно с измерением топографии (во избежание артефактов движения глаза) и чтобы изображение обладало достаточной контрастностью, разрешением и глубиной поля, для обеспечения отчетливой видимости склеральных кровеносных сосудов и других особенностей глаза, например, ободка.

Во-первых, изображение можно просто распечатать и повесить перед хирургом в ходе операции. Затем хирург может рассматривать характерные сосуды для определения правильного положения разреза и для ориентации ИОЛ относительно склеральных кровеносных сосудов. Это позволяет избавиться от необходимости в ручном маркировании глаза "маркером", как это обычно делается в уровне техники, но, скорее всего, обеспечивает довольно ограниченную точность. Предоперационная биометрическая информация совместно с изображением глаза вводится в программу, которая вычисляет оптимальную торическую линзу и ее ориентацию в глазу.

Во-вторых, изображение глаза, включающее в себя крутую ось и положение разреза, можно напечатать на прозрачном пластике, например, диапозитивах или контактных линзах. Для правильного масштабирования изображения используется размер от белого до белого, вводимый в программу. Торическая линза имплантируется в глаз и приблизительно ориентируется. Шаблон, напечатанный на линзе, указывает направление оси. Например, 3 точки в периферийной части оптики можно использовать для указания оси. После того, как линза установлена и приблизительно ориентирована, прозрачный пластик накладывается на глаз и ориентируется для совмещения с сосудами. Затем линза центрируется и ориентируется так, чтобы ось, отмеченная на линзе, совместилась с осью, напечатанной на пластике, при этом линза должна быть совмещена с "центром", напечатанным на пластике.

Еще один способ предусматривает загрузку изображения глаза с сосудами, осью и центром в консоль удаления хрусталика. Изображение из хирургического микроскопа также передается на консоль и сравнивается с загруженным изображением. Склеральные сосуды служат ориентирами для наложения двух изображений. Ориентацию линзы определяют путем определения положения отличительных признаков на линзе. Хирург наблюдает захваченное изображение глаза на экране консоли и получает визуальное и/или голосовое подтверждение, как двигать и/или поворачивать линзу. Существуют другие преимущества наличия изображения глаза и биометрической информации, поступающей на консоль. В начале процедуры может иметь место этап на консоли по предоставлению хирургу дополнительной информации, на которую он ссылается, чтобы сделать разрез, и информации о ширине разреза. Если положение или ширина разреза изменяются, новая информация может поступать обратно на консоль для анализа потенциальных различий в рекомендуемом выборе линзы и/или ориентации линзы. Этого можно легко достичь, если программа 32 расчета ИОЛ загружена на консоль. Консоль также может быть оборудована устройством считывания штрих-кода или другой системой идентификации оборудования, и ИОЛ и инструменты (например, нож), используемые в хирургии, можно сканировать, чтобы консоль могла дважды проверять ширину разреза, а также выбор линзы.

На фиг.7 показана логическая блок-схема согласно вариантам осуществления настоящего изобретения процесса размещения ИОЛ в глазу. Операции 70 начинаются с этапа 72, на котором захватывается изображение или другая информация о глазе, в который имплантируется ИОЛ. Дополнительно, могут захватываться информация положения планируемого разреза и информация индуцированного астигматизма, а также измерения от белого к белому. На этапе 74, захваченная информация может загружаться (передаваться) в калькулятор ИОЛ. Этот калькулятор ИОЛ на этапе 76 может вычислять оптическую силу ИОЛ, а также положение и ориентацию ИОЛ в глазу. На этапе 78 может генерироваться хирургический или установочный направитель для облегчения размещения ИОЛ в глазу. Этот установочный направитель может быть простой фотографией, которую может рассматривать хирург, чтобы хирург мог обращаться к изображению и особенностей на нем для определения положения разреза и ориентирования линзы. Альтернативно, этот установочный направитель может принимать форму прозрачного материала, например, контакта, помещаемого поверх глаза, причем информация установочного направителя печатается на прозрачном материале. Таким образом, хирург может накладывать прозрачный установочный направитель непосредственно на глаз пациента для совмещения с фактическими сосудами в нем. Затем линзу можно центрировать и поворачивать для совмещения меток на прозрачном материале. Альтернативно, установочный направитель может быть электронным и накладываться на видеоинформацию, обеспечиваемую в реальном времени. Видеоинформация может захватываться хирургическим микроскопом и передаваться на консоль удаления хрусталика, причем модули обработки в консоли удаления хрусталика распознают и совмещают структуры из установочного направителя с изображениями в реальном времени. Консоль удаления хрусталика может распознавать ориентиры и подсказывать хирургу, как поворачивать и размещать линзу. На этапе 80 ИОЛ размещается с помощью хирургического или установочного направителя, причем размещение ИОЛ также можно проверять.

В сущности, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают надлежащий выбор и центрирование интраокулярной линзы (ИОЛ). Изображение глаза, которое может захватываться в ходе предоперационных испытаний и передаваться программе, способной вычислять оптическую силу и ориентацию оси ИОЛ, используется для определения положения и ориентации ИОЛ. Это создает выход или установочный направитель, который можно использовать для надлежащей центровки и ориентирования ИОЛ в глазу.

Специалисту в данной области техники очевидно, что термин "по существу" или "приблизительно", которые используются здесь, обеспечивает принятый в промышленности допуск к соответствующему термину. Такой принятый в промышленности допуск составляет от менее одного процента до двадцати процентов и соответствует, но без ограничения, значениям компонентов, изменениям интегральной схемы обработки, изменениям температуры, временам роста и спада, и/или тепловому шума. Специалисту в данной области техники также очевидно, что термин "оперативно подключенный", который используются здесь, включает в себя прямое соединение и непрямое соединение через другой компонент, элемент, схему или модуль, причем, для непрямого соединения, промежуточный компонент, элемент, схема или модуль не изменяет информацию сигнала, но может регулировать его уровень тока, уровень напряжения и/или уровень оптической силы. Специалисту в данной области техники также очевидно, что логическая связь (т.е., когда один элемент связан с другим элементом путем умозаключения) включает в себя прямую и непрямую связь между двумя элементами таким же образом, как "оперативно соединенные". Специалисту в данной области техники также очевидно, что термин "благоприятно сравнивает", который используется здесь, указывает, что сравнение между двумя или более элементами, деталями, сигналами и т.д., обеспечивает требуемое соотношение. Например, когда требуемое соотношение предусматривает, что сигнал 1 имеет большую величину, чем сигнал 2, благоприятное сравнение может быть достигнуто, когда величина сигнала 1 больше, чем у сигнала 2, или когда величина сигнала 2 меньше, чем у сигнала 1.

Хотя настоящее изобретение описано подробно, следует понимать, что оно допускает различные изменения, замены и подстановки, не выходящие за рамки сущности и объема описанного изобретения.