выравнивание интраокулярной линзы с использованием центра роговой оболочки

Формула изобретения

1. Способ создания указателя для радиального выравнивания в отношении глаза, содержащий:

сбор предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка глаза, который не дилатирован;

определение местоположения центра дилатированного зрачка глаза, после того как глаз дилатирован;

определение выверенного отклонения между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка; а также

отображение данных выравнивания на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

2. Способ по п.1, в котором отображение данных выравнивания содержит отображение радиальной сетки.

3. Способ по п.1, в котором отображение данных выравнивания содержит отображение, по меньшей мере, одного меридиана в отношении глаза.

4. Способ по п.3, дополнительно содержащий выравнивание протрактора по отношению к меридиану.

5. Способ по п.1, в котором определение местоположения центра зрачка содержит перемещение координатно-указательного устройства в ручном режиме для определения местоположения центральной точки глаза.

6. Способ по п.1, в котором определение местоположения центра зрачка содержит определение местоположения центра зрачка в автоматическом режиме с использованием программного обеспечения анализа изображения.

7. Способ по п.1, в котором отображение данных выравнивания содержит отображение цилиндрической оси для торической интраокулярной линзы.

8. Система для создания указателя для выравнивания в отношении глаза, содержащая:

запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка глаза, который не дилатирован;

процессор, выполненный с возможностью определения местоположения центра дилатированного зрачка глаза, после того как глаз дилатирован, и определения выверенного отклонения между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка; а также

устройство отображения, выполненное с возможностью отображения данных выравнивания на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

9. Система по п.8, в которой отображение данных выравнивания содержит радиальную сетку.

10. Система по п.8, в которой отображение данных выравнивания включает в себя отображение, по меньшей мере, одного меридиана в отношении глаза.

11. Система по п.8, дополнительно содержащая протрактор, выполненный с возможностью выравнивания в отношении меридиана.

12. Система по п.8, дополнительно содержащая координатно-указательное устройство, способное перемещаться в ручном режиме для указания процессору центра зрачка.

13. Система по п.8, в которой процессор выполнен с возможностью определения местоположения центра зрачка с использованием программного обеспечения анализа изображения.

14. Система по п.8, в которой отображение данных выравнивания содержит цилиндрическую ось для торической интраокулярной линзы.

15. Машиночитаемый носитель, содержащий программное обеспечение, выполняемое процессором для исполнения этапов:

сбора предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка глаза, который не дилатирован;

определение местоположения центра дилатированного зрачка глаза, после того как глаз дилатирован;

определение выверенного отклонения между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка; а также

отображение данных выравнивания на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

16. Носитель по п.15, в котором отображение данных выравнивания содержит отображение радиальной сетки.

17. Носитель по п.15, в котором отображение данных выравнивания содержит отображение, по меньшей мере, одного меридиана в отношении глаза.

18. Носитель по п.15, в котором нахождение местоположения центра зрачка содержит получение указания центра зрачка от координатно-указательного устройства.

19. Носитель по п.15, в котором определение местоположения центра зрачка содержит определение местоположения центра зрачка в автоматическом режиме с использованием программного обеспечения анализа изображения.

20. Носитель по п.15, в котором отображение данных выравнивания содержит отображение цилиндрической оси для торической интраокулярной линзы.

Описание изобретения к патенту

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки под серийным номером 61/153,709, зарегистрированной 19 февраля 2009 года, а также предварительной заявки под серийным номером 61/155,562, зарегистрированной 26 февраля 2009 года.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Угловая ориентация интраокулярной линзы (ИОЛ) становится все более важным аспектом современной хирургии катаракты. В то время как создаются сложные алгоритмы, включающие в себя автоматическое отслеживание глаза для мониторинга центра зрачка и каймы роговицы в процессе хирургического вмешательства по лазерной коррекции зрения, каждый из них требует, чтобы глаз мог активно фиксировать цель. Данный подход может быть непригоден при таких процедурах, как хирургическое лечение катаракты, когда обычно используется анестезирующее средство, например периокулярная инъекция анестетика, что лишает глаз возможности по выбору фокусироваться на цели или фиксировать ее. Даже если применяется местная анестезия, пациенту может быть сложно сохранять фиксацию, при этом нормальное состояние зрачка не может использоваться, поскольку зрачок должен оставаться дилатированным, когда ИОЛ вводится и занимает при угловой ориентации положение.

Процедура лазерной коррекции зрения может проводиться по центру зрачка в его нормальном состоянии (физиологический зрачок). Однако в отношении интраокулярной линзы, отцентрованной внутри капсулярного мешка хрусталика глаза (который удален) или цилиарной бороздки, центральная точка ИОЛ более тесно связана с вершиной роговицы, чем с центром зрачка, поскольку анатомия капсулярного мешка и цилиарной бороздки ближе соответствует вершине роговицы. Если ось вращения ИОЛ должна строиться на центре зрачка, выравнивание должно определяться с учетом дилатированного зрачка, поскольку центр недилатированного зрачка (центроид зрачка), будет отклоняться на величину до 1 мм для глаза в нормальном состоянии при констрикции или дилатации в зависимости от световых или аккомодативных стимулов. Наоборот, центр дилатированного зрачка сохраняет большее постоянство.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту изобретения предложен способ создания указателя для радиального выравнивания в отношении глаза, содержащий:

сбор предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка глаза, который не дилатирован;

определение местоположения центра дилатированного зрачка глаза, после того, как глаз дилатирован;

определение выверенного отклонения между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка; а также

отображение данных выравнивания на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

При этом в указанном способе отображение данных выравнивания содержит отображение радиальной сетки, кроме того, отображение данных выравнивания может содержать отображение, по меньшей мере, одного меридиана в отношении глаза, или может содержать отображение данных выравнивания, содержащее отображение цилиндрической оси для торической интраокулярной линзы.

В способе предусмотрено также выравнивание протрактора по отношению к меридиану, а определение местоположения центра зрачка содержит перемещение координатно-указательного устройства в ручном режиме для определения местоположения центральной точки глаза. Определение местоположения центра зрачка содержит определение местоположения центра зрачка в автоматическом режиме с использованием программного обеспечения анализа изображения.

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрена система для создания указателя для выравнивания в отношении глаза, содержащая:

запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка глаза, который не дилатирован;

процессор, выполненный с возможностью определения местоположения центра дилатированного зрачка глаза, после того как глаз дилатирован, и определения выверенного отклонения между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка; а также

устройство отображения, выполненное с возможностью отображения данных выравнивания на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

При этом система отображение данных выравнивания содержит радиальную сетку, при этом отображение данных выравнивания включает в себя отображение, по меньшей мере, одного меридиана в отношении глаза, или отображение данных выравнивания содержит цилиндрическую ось для торической интраокулярной линзы.

Кроме того, система дополнительно содержит протрактор, выполненный с возможностью выравнивания в отношении меридиана,

координатно-указательное устройство, способное перемещаться в ручном режиме для указания процессору центра зрачка, и процессор выполнен с возможностью определения местоположения центра зрачка с использованием программного обеспечения анализа изображения.

Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрен машиночитаемый носитель, содержащий программное обеспечение, выполняемое процессором для исполнения этапов:

сбора предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка глаза, который не дилатирован;

определение местоположения центра дилатированного зрачка глаза, после того, как глаз дилатирован;

определение выверенного отклонения между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка; а также

отображение данных выравнивания на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

При этом отображение данных выравнивания содержит отображение радиальной сетки, кроме того, отображение данных выравнивания может содержать отображение, по меньшей мере, одного меридиана в отношении глаза, или может содержать отображение цилиндрической оси для торической интраокулярной линзы.

При этом нахождение местоположения центра зрачка содержит получение указания центра зрачка от координатно-указательного устройства, или определение местоположения центра зрачка содержит определение местоположения центра зрачка в автоматическом режиме с использованием программного обеспечения анализа изображения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение можно уяснить с учетом следующих чертежей, где:

на Фиг. 1 показано изображение глаза с наложением радиальной сетки;

на Фиг. 2 показана блок-схема хирургической системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения; а также

на Фиг. 3 показан пример способа создания хирургического устройства отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В данном описании раскрыты методы определения местоположения вершины роговицы и положения при циклических вращательных движениях глаза в положении лежа в отношении положения глаза, определенного в процессе фиксации цели глазом в отсутствие анестезии в положении сидя прямо. Когда положение вершины роговицы определено, тогда могут быть использованы анатомические ориентиры на радужной оболочке, склере или конъюнктивальных либо эписклеральных тканях глазного яблока совместно с вершиной роговицы для создания двух или более контрольных точек, обеспечивая тем самым воспроизводимое определение угла расположения конкретного меридиана (в градусах) на поверхности глаза, что, в свою очередь, позволяет провести точное угловое позиционирование интраокулярной линзы внутри глаза для коррекции астигматизма или других асимметричных оптических аберраций.

Как отмечено выше, анатомическое размещение интраокулярной линзы (ИОЛ) в капсулярном мешке или цилиарной бороздке более тесно согласовано с вершиной роговицы. Кроме того, интраокулярные линзы часто выполнены с возможностью коррекции ошибок преломления, таких как аберрации, связанных главным образом с формой роговой оболочки. Форма роговой оболочки, в свою очередь, определяется относительно вершины роговицы с использованием, например, топографа роговицы с фиксацией пациента. Для большинства пациентов зрительная ось будет совпадать с вершиной роговицы, так что в результате измерений будет получена топография роговицы относительно вершины роговицы, в том числе любые рефракционные аберрации роговицы. Даже в тех случаях, когда зрительная ось располагается под углом к вершине роговицы (обычно обозначаемым углом «каппа»), так что фиксация пациента создает незначительные расхождения, между измерениями и вершиной роговицы, согласование в общем случае будет относительно высоким. Следовательно, вершина роговицы более подходящая контрольная точка для определения должного выравнивания ИОЛ для успешной коррекции рефракции, например определения правильного углового выравнивания для коррекции астигматизма. Различные варианты осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривают более точное позиционирование ИОЛ с использованием вершины роговицы в качестве контрольной точки.

Различные аспекты отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения далее будут рассмотрены подробнее. Один из примеров способа согласно отдельному варианту осуществления настоящего изобретения может быть описан в виде последовательности этапов. На первом этапе можно осуществить полную фармакологическую дилатацию зрачка, используя локальное применение лекарственных препаратов.

На втором этапе субъект может принять положение, сидя прямо, при этом его голова и подбородок располагаются под микроскопом, выполненным на основе щелевой лампы, или в аналогичном устройстве. В таком положении могут быть получены и проанализированы с помощью программного обеспечения топографические изображения роговицы и фотографии переднего сегмента глаза. В одном варианте осуществления фотографии могут быть соответствующего качества и позволять идентифицировать конъюнктивальные, эписклеральные или склеральные ориентиры, которые представляют собой либо часть анатомии глаза, либо создаются хирургом или другим медицинским специалистом.

На третьем этапе топографическое изображение роговицы может быть проанализировано с использованием коммерчески доступного программного обеспечения топографа и может быть определено положение вершины роговицы по отношению к центру дилатированного зрачка. Соответствующее отклонение по осям x, y может быть далее использовано в программном обеспечении обработки изображений для построения радиальной сетки (например, 360 градусов), накладываемой на глаз или его изображения, используя вершину роговицы в качестве точки центрирования сетки.

На четвертом этапе соответствующая ось для углового расположения интраокулярной линзы может быть определена, исходя из анатомических ориентиров и расположения сетки, которая накладывается на изображение глаза, например, посредством операционного микроскопа, когда зрачок глаза дилатирован, а пациент пребывает в положении лежа в ходе операции.

В отдельном варианте осуществления диаметр зрачка может измеряться на каждом этапе (или нескольких этапах, или между этапами, или иным повторяющимся образом) для уверенности в том, что он остается относительно постоянным на протяжении всей процедуры, обеспечивая тем самым повсеместно более высокую точность измерений.

В общем случае соотношение между топографией глаза, полученной с помощью топографа или схожего программного обеспечения, и центром зрачка может варьироваться, когда зрачок дилатирован. Таким образом, например, у пациента может наблюдаться расстояние 0,55 мм по горизонтали и 0,11 мм по вертикали между центрами зрачка и роговицы, если зрачок глаза не дилатирован. У такого же пациента может наблюдаться смещение, включающее в себя расстояние между центрами зрачка и роговицы по горизонтальной оси, равное примерно 0,57 мм, но практически отсутствие отклонения по вертикали, когда зрачок глаза дилатирован. Следовательно, даже выполнив центрирование зрачка, может потребоваться откорректировать измеренную топографию в отношении зрачка, чтобы точно привязать топографическую схему к центру зрачка.

В общем случае, следуя законам аналитической геометрии, если мы хотим переместить полюс полярной системы координат из точки (0, 0) в точку (r₀, theta ₀) и сохранить параллельность новой полярной оси по отношению к старой оси, получаем следующие уравнения, относящие новые координаты (r, theta') к старым:

r=sqrt(r² +r₀ ²+2rr₀cos (theta-theta₀ ),

theta=arctan([r sin(theta)+r₀sin(theta ₀)]/[r cos(theta)+r₀cos(theta₀)]),

x=r cos(theta),

y=r sin(theta),

r=sqrt(x²+y²),

theta=arctan(y/x).

В данном случае предполагается, что (r, theta), координаты контрольной точки глаза пациента в полярной системе координат с началом в центре зрачка. Местоположение центра зрачка может быть определено с использованием различных методов анализа изображения, в том числе, но не только, методов, описанных в патенте США № 5740803, Gray и другие, включенном в настоящее описание путем ссылки. Упорядоченная пара (r₀, theta₀ ) представляет собой координаты центра роговицы относительно центра зрачка, вычисленные с помощью топографа, а (r, theta) новые координаты контрольной точки согласно системе координат с началом в центре роговицы.

В одном примере расчет ошибки определяет величину угловой погрешности, когда контрольная точка замерена в отношении центра зрачка, а не центра роговицы. А именно, расстояние между центрами зрачка и роговицы по горизонтали, равное примерно 0,5 мм, приводит к ошибке углового положения контрольной точки, составляющей примерно 9°. Ошибка такой величины при угловом выравнивании ИОЛ с асимметричными оптическими характеристиками для коррекции астигматизма или оптической аберрации снижает эффективность коррекции при имплантации ИОЛ из расчета, что каждый 1° ошибки снижает коррекцию астигматизма на 3%.

На Фиг. 1 показано изображение глаза с наложением радиальной сетки. Наложенная сетка может быть отцентрирована, например, по зрачку или по вершине роговицы. Вышеописанный процесс может быть использован с применением системы, которая в автоматическом режиме определяет местоположение центра зрачка для переустановки начала новой системы координат согласно показаниям топографа, а затем накладывает сетку в 360 градусов на изображение глаза, используя вершину роговицы (согласно вышеприведенному определению) в качестве точки центрирования сетки. Иначе говоря, автоматическая система центрирования по зрачку может быть усовершенствована путем использования представленных в настоящем описании технологий для фиксирования отклонения от расположения в центре зрачка до вершины роговицы, что может применяться для центрирования наложенной радиальной сетки по вершине роговицы на основе центра зрачка, расположенного в пределах изображения глаза. Данная система может эффективно применяться, например, для создания хирургического шаблона или размещения и/или ориентации торической интраокулярной линзы либо других оптических имплантатов, чувствительных к ориентационному положению. Соответствующие модификации такой системы для смещения от центра зрачка до вершины роговицы станут очевидны специалисту в данной области техники, при этом предполагается, что все подобные изменения или модификации подпадают под настоящее раскрытие.

Способы или операции, описанные выше, а также их этапы могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением или любым сочетанием таковых, пригодным для конкретного применения. Аппаратные средства могут включать в себя компьютер общего назначения и/или специализированное вычислительное устройство. На Фигуре 2 показана блок-схема системы 100 для создания хирургического устройства отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100 включает в себя консоль 102 с процессором 104. Процессор 104 может представлять собой один или несколько микропроцессоров, микроконтроллеров, встроенных микроконтроллеров, программируемых процессоров цифровых сигналов или иное программируемое устройство совместно с внутренней и/или внешней памятью 106. Процессор 104 может также или взамен входить в состав интегральной схемы специализированного применения, программируемой матрицы логических элементов, программируемой матричной логической схемы или любого иного устройства или комбинации устройств, выполненных с возможностью обработки электронных сигналов. Память 106 может принимать вид любого подходящего накопителя информации, в том числе электронного, магнитного или оптического ЗУ, энергозависимого или энергонезависимого, включающего в себя код 108, содержащий инструкции, выполняемые процессором 104. Следует также понимать, что выполняемый компьютером код 108 может быть создан с использованием языка структурного программирования, такого как С, объектно-ориентированного языка программирования, такого как C++, или любого другого языка программирования высокого уровня или низкого уровня (в том числе языка ассемблера, языка описания аппаратных средств, языка программирования, ориентированного на базы данных, и соответствующих технологий), который может быть сохранен, скомпилирован или интерпретирован с возможностью прогонки на одном из вышеописанных устройств, а также гетерогенных сочетаний процессоров, архитектур процессоров или сочетаний различных аппаратных средств и программного обеспечения.

В варианте осуществления, представленном на Фигуре 2, система 100 также включает в себя устройство 108 отображения и микроскоп 110 для наблюдения за глазом в процессе хирургического вмешательства. Устройство 108 отображения может включать в себя любое пригодное выходное устройство для создания указателя для выравнивания глаза, в том числе принтер, видео дисплей или световой проектор. В вариантах осуществления устройство 108 отображения может быть соединено с микроскопом 110, так что изображение проецируется в поле зрения микроскопа. Микроскоп 110 может представлять собой любой пригодный инструмент для визуального осмотра глаза, который может содержать электронное и/или оптическое изображение.

На Фиг. 3 показана блок-схема 200, иллюстрирующая пример способа создания указателя для радиального выравнивания в отношении глаза. На этапе 202 осуществляется сбор предоперационных данных топографии роговицы, содержащих местоположение вершины роговицы и местоположение центра зрачка в отношении глаза, который не дилатирован. На этапе 204 определяется местоположение центра дилатированного зрачка глаза после того, как глаз дилатирован. На этапе 206 определяется выверенное отклонение между вершиной роговицы и центром дилатированного зрачка. На этапе 208 данные выравнивания отображаются на изображении глаза на основе выверенного отклонения.

Таким образом, в одном аспекте каждый из вышеописанных способов и их сочетаний могут быть реализованы в выполняемом компьютером коде, который, будучи исполняемым на одном или нескольких вычислительных устройствах, выполняет их этапы. В другом аспекте способы могут быть реализованы в системах, которые выполняют их этапы, и могут быть распределены среди устройств различными путями, либо все выполняемые функции могут быть интегрированы в некотором выделенном автономном устройстве или другом аппаратном средстве. В следующем аспекте средство для выполнения этапов, связанных с вышеописанными операциями, может включать в себя любое из аппаратных средств и/или программных средств, описанных выше. Предполагается, что все подобные перестановки и комбинации подпадают под настоящее раскрытие.

В то время как изобретение раскрыто применительно к предпочтительным вариантам осуществления, подробно показанным и описанным, специалистам в данной области техники станут очевидны возможные их модификации и усовершенствования.