BR112016006315B1

BR112016006315B1 - Sistema de diagnóstico

Info

Publication number: BR112016006315B1
Application number: BR112016006315-5A
Authority: BR
Inventors: Klaus Vogler; Christof Donitzky
Original assignee: Alcon Inc
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2023-02-14
Also published as: RU2016117969A; BR112016006315A2; CA2922415C; JP6325660B2; MX2016004378A; JP2016533776A; AU2013402713A1; KR20160043089A; CN105611868A; EP3054833B1; ES2935416T3; CA2922415A1; RU2655438C2; EP3054833A1; KR101833855B1; CN105611868B; US10433722B2; WO2015051854A1; AU2013402713B2; US20160206194A1

Abstract

SISTEMA DE DIAGNÓSTICO E MÉTODO DE DIAGNÓSTICO. A presente invenção refere-se a um sistema de diagnóstico e um método de diagnóstico. Mais especificamente, modalidades da presente descrição se referem a um sistema de diagnóstico para detecção de degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana e um método de diagnóstico para detecção de degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana. Ainda mais especificamente, modalidades da presente descrição se referem a um sistema de diagnóstico para detecção precoce de degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana e um método de diagnóstico para detecção precoce de degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente descrição se refere genericamente a um sistema de diagnóstico e um método de diagnóstico. Mais especificamente, modalidades da presente invenção se referem a um sistema de diagnóstico para detecção de ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana e um método de diagnóstico para detecção de ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana. Ainda mais especificamente, modalidades da presente invenção se referem a um sistema de diagnóstico para detecção precoce de ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana e um método de diagnóstico para detecção precoce de ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana.

ANTECEDENTES

[002] Ceratocone é um distúrbio degenerativo de um olho que é caracterizado por um afinamento não inflamatório e aumento da inclinação da córnea central e/ou para-central. Essas mudanças estruturais fazem a córnea ficar com um formato mais cônico que a sua curva gradual normal e levam a deficiência visual não reversível do olho do paciente quando não tratada. Ceratocone faz as mudanças estruturais da córnea também se agravarem ou mesmo impedirem uma cirurgia LASIK (Laser Assisted in Situ Keratomileusis), uma vez que uma córnea tratada com LASIK com um ceratocone ainda progredido pode levar a uma ectasia da córnea mais tarde.

[003] Deficiência visual de um paciente causada por ceratocone pode ser corrigida por óculos especialmente adaptados ou lentes de contato corneoesclerais. Estas correções, no entanto, não funcionam para um ceratocone em um estágio posterior de sua patogênese. Neste caso, apenas uma chamada reticulação da córnea pode ser realizada, o que pode parar ou pelo menos desacelerar a patogênese. Uma reabilitação visual completa, por sua vez, não é possível.

[004] Portanto, é desejável detectar o ceratocone, o mais cedo possível.

[005] Além de ceratocone, outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana existe. Por exemplo, degeneração da córnea marginal pelúcida (abreviada: PMD; também conhecida como keratotorus) é uma condição degenerativa da córnea, que é tipicamente caracterizada por um afinamento claro, bilateral (ectasia) na região inferior e periférica da córnea. Em particular, o centro da córnea mostra espessura normal com um epitélio central intacto, mas a córnea inferior exibe uma banda periférica de afinamento. A porção da córnea que é imediatamente adjacente ao limbo é poupada, geralmente uma tira de cerca de alguns milímetros. Além disso, a camada de Bowman da córnea pode estar ausente, irregular ou ter áreas rompidas.

[006] A seguir, o termo ceratocone pode representar qualquer degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana. Por conseguinte, ao longo deste relatório descritivo, o termo mais específico "ceratocone" pode ser substituído pela expressão mais geral "degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana" ou por qualquer termo que representa degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana, tal como "degeneração da córnea marginal pelúcida".

[007] Os atuais sistemas de diagnóstico e métodos de diagnóstico para detecção de ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana são meramente com base numa medição da topografia da córnea e uma detecção de uma deformação cônica nesta topografia. Portanto, o ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana só pode ser detectada num estágio relativamente tardio do patogênese no qual a deterioração visual do paciente já está avançada.

SUMÁRIO

[008] Em face do exposto, existe uma necessidade de proporcionar um sistema de diagnóstico e um método de diagnóstico que permitem uma identificação de uma parte estrutural da córnea e uma identificação de uma propriedade biomecânica desta parte estrutural da córnea. Mais especificamente, existe uma necessidade de proporcionar um sistema de diagnóstico e um método de diagnóstico que permitem uma detecção precoce de ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana.

[009] A presente descrição é baseada nas seguintes constatações:

[0010] Para detectar ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana em um estágio precoce, é desejável adquirir parâmetros da córnea pelos quais um ceratocone iniciando ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana pode ser prontamente diagnosticada, antes de mudanças estruturais macroscópicas clinicamente manifestada da córnea emergirem.

[0011] A córnea ou partes simples da estrutura inerente da córnea podem ser consideradas como um material linear-elástico, homogêneo e/ou isotrópico. A estrutura inerente da córnea compreende o epitélio da córnea, camada de Bowman (também conhecida como a membrana limitante anterior), o estroma da córnea (também conhecido como própria substância), Camada de Dua, membrana de Descemet (também conhecida como membrana limitadora posterior) e o endotélio da córnea.

[0012] Para a etiologia e durante a patogênese do ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana, mudanças das propriedades biomecânicas da córnea são mais prováveis de serem relevantes.

[0013] - Uma propriedade biomecânica pode ser representada por uma propriedade elastomecânica e/ou uma propriedade viscoelástica. Estas são propriedades relativas a rigidez. Por exemplo, uma propriedade biomecânica pode ser caracterizada por um ou mais dos seguintes módulos:

[0014] - O módulo longitudinal M (também conhecido como o módulo da onda P ou o módulo restrito) que pode descrever materiais homogêneos isotrópicos. Ele pode ser definido como a razão da tensão axial para deformação axial num estado de deformação uniaxial, em que todas as outras deformações não axiais são zero (isto é, deformação lateral zero).

[0015] - Módulo de Young E (também denominado simplesmente como o módulo elástico) que pode descrever elasticidade à tração ou a tendência de um meio a deformar ao longo de um eixo, quando forças opostas são aplicadas ao longo desse eixo. Ele pode ser definido como a razão de tensão de tração para uma deformação de tração.

[0016] - O módulo de cisalhamento G (também conhecido como módulo de rigidez, μ, mu ou segundo parâmetro de Lamé) que pode descrever uma tendência de objeto a cisalhar (a deformação de forma em volume constante), quando atuado por forças opostas. Ele pode ser definido como tensão de cisalhamento sobre deformação de cisalhamento. O módulo de cisalhamento G pode ser parte da derivação de viscosidade.

[0017] - O módulo de volume K, que pode descrever elasticidade volumétrica ou a tendência de um meio a se deformar em todas as direções, quando uniformemente carregado em todas as direções. Ele pode ser definido como tensão volumétrica sobre deformação volumétrica ou como o inverso da compressibilidade K (ou capa). O módulo de volume K pode ser entendido como uma extensão do módulo de Young E para três dimensões.

[0018] - O primeiro parâmetro de Lamé ÀLame (ou lambda-Lamé), que também pode descrever elasticidade à tração ou a tendência de um meio a deformar ao longo de um eixo, quando forças opostas são aplicadas ao longo desse eixo.

[0019] - A razão de Poisson v (ou nu, também conhecida como número de Poisson), que pode descrever quando um meio é comprimido numa direção, a tendência do meio expandir nas outras duas direções perpendiculares à direção de compressão. Ela pode ser definida como a razão negativa de deformação transversal para axial ou a fração (ou percentagem) de expansão dividida pela fração (ou percentagem) de compressão.

[0020] A tensão pode ser definida como a força de restauração causada devido à deformação dividida pela área à qual a força é aplicada. A deformação pode ser definida como a razão da mudança causada pela deformação para o estado original do objeto.

[0021] Para um meio elástico linear isotrópico homogêneo, as relações podem ser deduzidas que conectam os módulos acima entre si. Por exemplo, o módulo de volume K, o módulo de Young E e o módulo de cisalhamento G estão interligados via razão de Poisson nu:

[0022] Como um exemplo adicional, o módulo de volume K, módulo de cisalhamento G e o módulo longitudinal M são interligados como a seguir:

[0023] Portanto, quando alguns dos módulos acima são conhecidos, outros módulos desconhecidos podem ser calculados dos mesmos.

[0024] Para medir uma propriedade biomecânica, pode ser empregada uma técnica com base no espalhamento de Brillouin (abreviado: BS). Espalhamento de Brillouin, como tal, é conhecido. Em resumo: Um fônon (tal como um modo acústico, isto é, uma onda de som) representa as variações de densidade de massa dependentes de posição dentro de um meio. Por causa destas compressões locais, a densidade óptica n (isto é, o índice de refração) do meio muda localmente. Isto leva a uma variação de densidade óptica espacialmente periódica que representa um gradeamento de difração para impingir luz coerente. O espalhamento de Brillouin ocorre quando luz coerente interage com tal variação de densidade óptica espacialmente periódica por ser defletida ou refletida fora da mesma. Uma vez que o fônon está viajando dentro do meio, a luz defletida/refletida é submetida a um deslocamento de Doppler. Isto é, os fótons espalhados de Brillouin mudam sua energia, pelo que o espalhamento de Brillouin é um processo de espalhamento inelástico. A mudança na energia de fóton corresponde a uma mudança da frequência da luz f ou do comprimento de onda À da luz (em que f e À são interligados por fÀ=c/n com c sendo a velocidade no vácuo da luz e n sendo a densidade óptica não perturbada do meio), resultando em um deslocamento de frequência fB e num deslocamento de comprimento de onda ÀB para cima ou para baixo com respeito à frequência f e o comprimento de onda À da luz não defletida/não refletida, isto é, luz impingente. Consequentemente, a frequência da luz espalhada de Brillouin inelasticamente é f±fB e o comprimento de onda da luz espalhada de Brillouin inelasticamente é À±ÀB, respectivamente, e o espectro da luz espalhada de Brillouin compreende além de luz defletida/refletida elasticamente formando o chamado pico de Rayleigh também luz espalhada de Brillouin inelasticamente formando pelo menos um pico lateral ou banda lateral adicional, o chamado pico de Stokes e/ou anti-Stokes ou pico de de Brillouin de Stokes e/ou anti-Stokes. Em geral, os fótons espalhados de Brillouin também mudam sua direção de propagação, em que o deslocamento de frequência fB da luz BS defletida/refletida depende do ângulo de espalhamento θ entre o feixe de luz não defletida/não refletida impingente e o feixe de luz espalhada de Brillouin defletida/refletida por:

[0025] em que:

[0026] - n é a densidade óptica local do meio (quando não mudado por um fônon),

[0027] - V é a velocidade do fônon (isto é, a velocidade da onda de som ou a velocidade acústica no material; V=A^Q com A sendo o comprimento de onda do fônon e Q sendo a frequência do fônon),

[0028] - À é o comprimento de onda da onda de luz incidente (por exemplo, não defletida/não refletida) no vácuo, e

[0029] - θ é o ângulo de espalhamento entre a direção de propagação da luz incidente impingente (por exemplo, não defletida/não refletida) e a direção de propagação da onda de luz espalhada de Brillouin defletida/refletida.

[0030] Por definição, a direção de propagação da onda de luz não defletida/não refletida impingente é antiparalela à direção de propagação da onda de luz espalhada de Brillouin defletida/refletida, quando θ é zero (ou seja, θ=0°). O sinal "-" corresponde ao pico Stokes Brillouin e o sinal "+" corresponde ao pico anti-Stokes Brillouin, respectivamente. Um deslocamento de frequência fB corresponde a um deslocamento de comprimento de onda ÀB via |fB|~c^n’|ÀB|/À2 para |ÀB|«À.

[0031] Como o deslocamento de frequência fB depende do ângulo de espalhamento θ, cada ângulo de espalhamento θ se refere a um deslocamento de frequência específico fB. Um valor máximo/mínimo do deslocamento de frequência fB=±2^V/À é obtido para θ=0° correspondendo a um feixe de luz espalhada de Brillouin que é defletida/refletida para a direção oposta da onda de luz não espalhada/não defletida impingente. No caso de θ=0°, o deslocamento de frequência fB também é chamado deslocamento de Brillouin longitudinal.

[0032] Ao analisar espectroscopicamente o feixe de luz espalhada de Brillouin podem ser determinadas propriedades biomecânicas do meio. Por exemplo, o módulo M longitudinal valorado complexo depende da velocidade do fônon V por(Reiβ et al., "Spatially resolved Brillouin spectroscopy to determine the rheological properties of the eye lens", Biomedical Optics Express, Vol. 2, No. 8, p. 2144-2159):

[0033] em que:

[0034] - p é a densidade de massa do meio no qual o fônon propaga, e

[0035] - ΔfB é a largura da linha da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do feixe de luz defletida/refletida BS.

[0036] A largura de linha ΔfB corresponde ao inverso do tempo de vida do fônon e caracteriza a atenuação do fônon (onda de som) durante a propagação através do meio. Por exemplo, a largura de linha ΔfB pode ser medida como a largura total na metade máxima (abreviado: FWMH) do pico de Stokes ou anti-Stokes Brillouin ou qualquer outra definição apropriada de uma largura espectral que caracteriza um intervalo de frequência sobre o qual a magnitude de todos os componentes espectrais é igual a ou maior do que uma fração especificada da magnitude do componente tendo o valor máximo.

[0037] Quando a onda de luz espalhada de Brillouin é defletida/refletida na direção oposta da onda de luz não espalhada/não defletida/não refletida impingente (isto é, θ=0°), o módulo de cisalhamento G não contribui (isto e, G=0) e o módulo longitudinal M íguala o módulo de volume K (isto é, M=K), comparar a equação (2). Neste caso, a equação (4) torna-se:

[0038] M1 descreve uma propriedade elastomecânica do meio. M2 descreve uma propriedade viscoelástica do meio.

[0039] A partir das equações (5) e (6) segue-se: Ao medir o deslocamento de frequência fB de uma das bandas laterais (Stokes ou anti-Stokes) de um feixe de luz espalhada de Brillouin retroespalhada de um meio, podem ser obtidas informações que se referem a uma propriedade elastomecânica do meio. Ao medir o deslocamento de frequência fB de uma das bandas laterais de um feixe de luz espalhada de Brillouin retroespalhada de um meio e medindo a largura de linhaΔfB desta banda lateral, podem ser obtidas informações que se referem a uma propriedade viscoelástica do meio. Mais geral, ao fornecer dados que representa o deslocamento de frequência fB e/ou a largura de linha ΔfB, podem ser obtidas informações sobre propriedades biomecânicas do meio.

[0040] Na presente descrição, um sistema de diagnóstico e um método de diagnóstico são fornecidos.

[0041] O sistema de diagnóstico compreende um dispositivo de tomografia de coerência óptica (abreviado: OCT) o qual é configurado para emitir um primeiro feixe de luz de medição tendo um primeiro comprimento de onda À1. O sistema de diagnóstico compreende, adicionalmente, um espectrômetro de espalhamento de Brillouin (abre-viado: BS) que é configurado para emitir um segundo feixe de luz tendo um segundo comprimento de onda À2, em que o segundo comprimento de onda À2 é diferente do primeiro comprimento de onda À1. O sistema de diagnóstico compreende também um combinador de feixe o qual é configurado para combinar o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz de tal modo que o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz propaguem ao longo de um mesmo caminho óptico em direção a uma córnea. O sistema de diagnóstico compreende ainda um dispositivo de guia e focagem de feixe o qual é configurado para focar o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz juntos numa posição predeterminada x, y, z na ou dentro da córnea. Pela e da córnea, o primeiro e o segundo feixes de luz podem pelo menos parcialmente ser defletidos/refletidos/espalhados de volta e ao longo da direção oposta do primeiro e do segundo feixes de luz que entraram no foco na posição predeterminada x, y, z na/dentro da córnea antes. O combinador de feixe divide o primeiro e o segundo feixes de luz retroespalhados da córnea de modo que o primeiro feixe de luz retroespalhado entra no dispositivo OCT e o segundo feixe de luz retroespalhado entra no espectrômetro BS. O dispositivo OCT é configurado para analisar interferometricamente o primeiro feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para proporcionar dados OCT representando uma propriedade estrutural dependente de posição da córnea. O espectrômetro BS é configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para fornecer dados BS representando um deslocamento de frequência dependente de posição fB(x, y, z) de uma banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado.

[0042] Ao fornecer dados OCT que representam uma propriedade estrutural dependente de posição da córnea, podem ser obtidas informações espacialmente resolvidas sobre a estrutura local da córnea. Adicionalmente, ao fornecer dados BS que representam o deslocamento de frequência dependente de posição fB(x,y,z) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado, informações espacialmente resolvidas sobre uma propriedade elastomecânica e, assim, uma propriedade biomecânica da córnea podem ser obtidas. Quando o primeiro e o segundo feixes de luz são focados juntos na mesma posição local x, y, z sobre ou na córnea, a estrutura local e a propriedade biomecânica se referem a uma e a mesma posição x, y, z sobre/na córnea. Daí, o sistema de diagnóstico permite uma identificação de uma parte estrutural da córnea e uma identificação de uma propriedade biomecânica desta parte estrutural da córnea.

[0043] Além disso, quando se utiliza o sistema de diagnóstico para monitorar a córnea ao longo de um período de tempo específico, ambas as mudanças da estrutura da córnea e mudanças da propriedade biomecânica da córnea podem ser observadas de uma forma espacialmente resolvida e localmente correlacionada. Tais mudanças podem indicar ou a integridade da córnea ou uma iniciação ou mesmo ceratocone avançado da córnea. Por conseguinte, o sistema de diagnóstico permite uma detecção precoce do ceratocone ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana.

[0044] Outras vantagens do sistema de diagnóstico são as seguintes: A caracterização estrutural e biomecânica da córnea pode ser realizada rápida e sem contacto, por exemplo, não invasiva e in vivo, uma vez que ela é apenas baseada na emissão do primeiro e do segundo feixes de luz. Mais ainda, como o combinador de feixe combina o primeiro e o segundo feixes de luz, o sistema de diagnóstico permite uma medição simultânea das propriedades estruturais e biomecânicas da córnea. Isto não só reduz o tempo global de diagnóstico, mas também assegura uma correlação temporal das propriedades estruturais e biomecânicas da córnea.

[0045] O OCT pode ser baseado no OCT de domínio de Fourier (abreviado: FD-OCT), no OCT no domínio espectral (abreviado: SD- OCT) ou em OCT empregando uma fonte varrida (abreviado: SS-OCT). FD-OCT e SD-OCT tipicamente utilizam uma fonte de luz que emite continuamente luz de banda larga de uma largura de banda espectral específica ΔA1. SS-OCT tipicamente utiliza uma fonte de luz que é sintonizável espectralmente (isto é, com respeito ao comprimento de onda À1 da luz emitida), que instantaneamente emite luz de banda espectralmente estreita e que é sintonizada continuamente através de uma largura de banda espectral ΔA1. O primeiro comprimento de onda À1 do primeiro feixe de luz pode ser o comprimento de onda central do espectro OCT, isto é, da largura de banda espectral ΔA1. O dispositivo OCT pode ter uma resolução axial de 10 μm ou menor. O dispositivo OCT pode ter uma resolução lateral de 100 μm ou menor. O primeiro feixe de luz pode ser um primeiro feixe de luz coerente. O primeiro comprimento de onda À1 do primeiro feixe de luz pode ser de cerca de 800 nm. A largura de banda espectral ΔA1 do dispositivo OCT pode ser de cerca de 100 nm.

[0046] O dispositivo OCT pode ser configurado para analisar interferometricamente o primeiro feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para proporcionar dados OCT representando uma imagem da córnea na ou na vizinhança da posição focal x, y, z. O dispositivo OCT pode ser configurado para analisar interferometricamente o primeiro feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para proporcionar dados OCT representando uma densidade óptica dependente de posição n(x, y, z) da córnea (por exemplo, quando n(x,y,z) não é perturbada por um fônon), uma densidade de massa dependente de posição p (x, y, z) da córnea e/ou uma refletividade dependente de posição r(x,y,z) da córnea.

[0047] Espalhamento é um processo físico geral, onde alguma forma de radiação, tal como luz, é forçada a desviar de uma trajetória reta por uma ou mais não uniformidades localizadas no meio através do qual ela passa. Isto também pode incluir desvio de radiação refletida, por exemplo, do ângulo predito pela lei de reflexão. Por sua vez, reflexão ou deflexão podem representar espalhamento. Em particular, qualquer feixe de luz, que é retroespalhado, pode também ser considerado ser refletido e/ou defletido e vice-versa. Neste sentido, ao longo deste relatório descritivo, o termo "retroespalhado" pode ser substituído por "refletido" e/ou "defletido" ou por qualquer combinação arbitrária dos mesmos.

[0048] O espectrômetro BS pode ter uma resolução de 100 μm ou menor. O segundo feixe de luz pode ser um segundo feixe de luz coerente. O segundo comprimento de onda À2 do (isto é, não defletido, não refletido, não espalhado) segundo feixe de luz pode estar em torno de 532 nm. A largura de linha, por exemplo, a FWHM da distribuição espectral do segundo feixe de luz pode ser igual ou menor que 10 MHz.

[0049] O espectrômetro BS pode ser configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para fornecer dados BS representando também uma largura de linha dependente de posição ΔfB(x,y,z) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado. Esta informação representa uma propriedade viscoelástica da córnea. Assim, o sistema de diagnóstico pode permitir uma identificação de uma parte estrutural da córnea e uma identificação não apenas de uma propriedade elastomecânica, mas também uma propriedade viscoelástica desta parte estrutural da córnea.

[0050] O dispositivo de guia e focagem de feixe pode ser configurado para ajustar a orientação direcional kx, ky, kz do primeiro feixe de luz e do segundo feixe de luz ao longo da qual o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz entram no foco sobre ou dentro da córnea. O espectrômetro BS pode ainda ser configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para fornecer dados BS representando também um deslocamento de frequência dependente de direção fB(x,y,z,kx,ky,kz) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin. Em outras palavras: O espectrômetro BS pode não só fornecer dados BS representando um deslocamento de frequência fB(x,y,z,kx,ky,kz) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin dependendo da posição do foco do segundo feixe de luz, mas também dependendo da direção ao longo da qual o segundo feixe de luz que entra no foco. Isto permite uma medição de uma propriedade elastomecânica da córnea em termos de uma representação de tensor. Por exemplo, a medição resolvida de posição e direção do deslocamento de frequência fB(x,y,z,kx,ky,kz) pode ser utilizada para calcular um módulo de tensor, tal como (M1)ji. Como consequência, uma propriedade elastomecânica anisotrópica da córnea pode ser observada, o que pode dar outra indicação para um ceratocone iniciando ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana da córnea.

[0051] O dispositivo de guia e focagem de feixe pode ser configurado para ajustar a orientação direcional kx,ky,kz do primeiro feixe de luz e do segundo feixe de luz ao longo da qual o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz entram no foco sobre ou dentro da córnea. O espectrômetro BS pode ainda ser configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe para fornecer dados BS representando também uma largura de linha dependente de direção ΔfB(x,y,z,kx,ky,kz) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin. Em outras palavras: O espectrômetro BS pode não só fornecer dados BS representando uma largura de linha ΔfB(x,y,z,kx,ky,kz) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin dependendo da posição do foco do segundo feixe de luz, mas também dependendo da direção ao longo da qual o segundo feixe de luz que entra no foco. Isto permite uma medição de uma propriedade viscoelástica da córnea em termos de uma representação de tensor. Por exemplo, a medição resolvida em posição e direção do deslocamento de frequência fB(x,y,z,kx,ky,kz) e a largura de linha ΔfB(x,y,z,kx,ky,kz) podem ser utilizadas para calcular um módulo de tensor, tal como (M2)ji. Como consequência, uma propriedade viscoelástica anisotrópica da córnea pode ser observada, o que pode dar outra indicação para um ceratocone iniciando ou outra degeneração da córnea impactando a estabilidade biomecânica da córnea humana da córnea.

[0052] O sistema de diagnóstico pode compreender um dispositivo de controle e análise. O dispositivo de controle e análise pode ser configurado para controlar o dispositivo de guia e focagem de feixe para varrer a posição predeterminada x,y,z do foco na ou dentro da córnea de uma maneria uni, bi ou tridimensional e/ou varrer a orientação direcional kx, ky, kz do primeiro feixe de luz e do segundo feixe de luz ao longo que o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz entram no foco na ou dentro da córnea.

[0053] O dispositivo de controle e análise pode ser configurado para calcular uma estrutura topológica e/ou morfológica espacialmente resolvida dos dados OCT. O dispositivo de controle e análise pode ser configurado para gerar a partir dos dados OCT uma imagem da córnea na ou dentro da vizinhança da posição focal x,y,z. Assim, por exemplo, uma topografia ou morfologia da córnea pode ser adquirida. Tal aquisição pode compreender o lado frontal e/ou posterior da córnea ou a estrutura inerente da córnea, tal como o epitélio da córnea, camada de Bowman (também conhecida como a membrana limitante anterior), o estroma da córnea (também conhecido como própria substância), Camada de Dua, membrana de Descemet (também conhecida como membrana limitadora posterior) e o endotélio da córnea.

[0054] O dispositivo de controle e análise pode ser configurado para gerar dos dados OCT na posição focal x,y,z uma densidade óptica local n(x,y,z) da córnea (por exemplo, quando n(x,y,z) não é perturbada por um fônon), uma densidade de massa local p(x,y,z) da córnea e/ou uma refletividade local r(x,y,z) da córnea. Por exemplo, o dispositivo de controle e análise pode ser configurado para identificar por processamento de imagem a partir dos dados OCT, em qual parte da estrutura inerente da córnea a posição focal x,y,z está localizada, e para associar a esta parte estrutural inerente uma densidade óptica local correspondente n(x,y,z) da córnea, uma densidade de massa local correspondente p(x,y,z) da córnea e/ou uma refletividade local correspondente r(x,y,z) pelo uso de uma tabela de consulta armazenada ante-riormente numa memória do dispositivo de controle e análise. Assim, para cada ponto x,y,z dentro de uma topografia/morfologia da córnea, a densidade óptica local correspondente n(x,y,z), densidade de massa local p(x,y,z) e/ou refletividade local r(x,y,z) da córnea podem ser determinadas. O dispositivo de controle e análise pode ser configurado para calcular espacialmente e/ou direcionalmente propriedades elastomecânicas e/ou viscoelásticas da córnea a partir dos dados BS. Isto permite imageamento OCT 1D, 2D ou 3D combinado com espectroscopia 1D, 2D ou 3D espacialmente e/ou direcionalmente correlacionada. Assim, para cada ponto x,y,z dentro de uma topografia/morfologia da córnea, as propriedades elastomecânicas e/ou viscoelásticas locais correspondentes podem ser determinadas, associando assim a topografia/morfologia da córnea com a reologia da córnea. Como consequência, um teste pleno da integridade da córnea pode ser realizado, desse modo determinando propriedades biomecânicas (tal como a rigidez) da córnea levando em conta a estrutura/forma individual da córnea. Por exemplo: Quando existe anomalia ou desvio na morfologia da córnea examinada em comparação com uma córnea saudável ou normal (tal como um epitélio localmente afinado), medições precisas dos parâmetros elastomecânicos e/ou viscoelásticos podem ser realizadas a fim de monitorar qualquer mudança nas propriedades biomecânicas.

[0055] O dispositivo de controle e análise pode ser configurado para calcular

[0056] e/ou ,

,

[0057] em que:

[0058] - M1 é a parte real do módulo longitudinal complexo M=M1+iM2 da córnea,

[0059] - M2 é a parte imaginária do módulo longitudinal complexo M=M1+iM2 da córnea,

[0060] - À2 é o segundo comprimento de onda do segundo feixe de luz

[0061] - p é a densidade de massa da córnea,

[0062] - n é a densidade óptica da córnea,

[0063] - fB é o deslocamento de frequência da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado e

[0064] - ΔfB é a largura de linha da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado.

[0065] Para o cálculo de M1 and/or M2, o dispositivo de controle e de análise pode ser configurado para ler uma densidade de massa constante p=p(x,y,z)=pconstante para a densidade de massa local p(x,y,z) e/ou ler uma densidade óptica local constante n=n(x,y,z)=nconstante para a densidade óptica local n(x,y,z) a partir de uma memória do dispositivo de controle e análise. Para o cálculo de M1 e/ou M2, o dispositivo de controle e análise pode ser configurado para gerar a partir dos dados OCT na posição focal x,y,z uma densidade óptica local n(x,y,z) da córnea (por exemplo, quando n(x,y,z) não é perturbada por um fônon), uma densidade de massa local p(x,y,z) da córnea.

[0066] O dispositivo de análise pode ser configurado para correlacionar espacialmente os dados OCT com os dados BS de forma que para cada posição espacial da estrutura topológica e/ou morfológica da córnea esteja associada com as correspondentes propriedades elastomecânicas e/ou viscoelásticas da córnea. Como resultado, da mesma área da córnea é conhecida tanto a morfologia (tal como curvamento local altamente resolvido, variações de espessura do estroma, espessura do deslocamento de epitélio da membrana de Bowman e semelhantes) e correlacionados com os mesmos parâmetros elastomecânicos e/ou viscoelásticos espacialmente e/ou direcionalmente resolvidos. Por conseguinte, a geometria espacialmente resolvida da córnea pode ser extraída junto com a rigidez espacialmente e direcionalmente resolvida da córnea.

[0067] O combinador de feixe pode ser um espelho dicroico ou um elemento óptico dispersivo, tal como um gradeamento de difração óptica ou um prisma ou semelhante. O combinador de feixe pode ter uma primeira refletividade pelo menos dentro de uma primeira faixa de comprimento de onda R1 abrangendo pelo menos o primeiro comprimento de onda À1 do primeiro feixe de luz e a largura de banda espectral ΔA1 do dispositivo OCT. O valor mínimo da primeira faixa de comprimento de onda R1 pode ser igual ou menor que A1-ΔA1/2. O valor máximo da primeira faixa de comprimento de onda R1 pode ser igual ou maior do que M+ΔA1/2. O combinador de feixe pode ter uma segunda refletividade pelo menos dentro de uma segunda faixa de comprimento de onda R2 cobrindo o segundo comprimento de onda À2 do segundo feixe de luz e uma largura de banda espectral ΔA2. O valor mínimo da segunda faixa de comprimento de onda R2 pode ser igual ou menor que A2-ΔA2/2. O valor máximo da segunda faixa de comprimento de onda R2 pode ser igual ou maior do que A2+ΔA2/2.

[0068] O combinador de feixe pode ser configurado de tal modo que a primeira faixa de comprimento de onda R1 e a segunda faixa de comprimento de onda R2 sejam diferentes. O combinador de feixe pode ser configurado de tal modo que a primeira refletividade e a segunda refletividade sejam diferentes. Por exemplo, a primeira refletividade do combinador de feixe pode ser de cerca de 10% ou menos, por exemplo, 5% ou menos, e a segunda refletividade do combinador de feixe pode ser de cerca de 90% ou mais, por exemplo, 95% ou mais, ou vice-versa. A segunda largura de banda espectral ΔA2 pode corresponder a cerca de 10, 15, 20, 25, 30, 50 ou 100 GHz.

[0069] O termo refletividade pode representar a refletância ou a fração de energia eletromagnética incidente refletida. A refletividade de menos de 50% pode representar ou ser entendida como uma transmitância ou uma transmissão. Em particular, um valor de T(À) de transmitância ou transmissão do combinador de feixe pode ser dado por 100% menos um valor R(À) da refletividade do combinador de feixe, isto é, T(À)=1-R(À) . Em outras palavras: O combinador de feixe pode ser configurado de modo que a absorção de luz dentro do combinador de feixe seja pequena, desprezível ou mesmo zero. Por exemplo, uma primeira refletividade do combinador de feixe em torno de 10% ou menos, por exemplo, 5% ou menos, pode representar ou ser entendida como uma transmitância ou uma transmissão do combinador de feixe de cerca de 90% ou mais, por exemplo, 95% ou mais.

[0070] É salientada a frase "vice-versa" em "a primeira refletividade do combinador de feixe pode ser de cerca de 10% ou menos, por exemplo, 5% ou menos, e a segunda refletividade do combinador de feixe pode ser de cerca de 90% ou mais, por exemplo, 95% ou mais, ou vice-versa". Isto significa que o combinador de feixe pode ser configurado para combinar o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz transmitindo o primeiro feixe de luz e refletindo o segundo feixe de luz. Como alternativa, o combinador de feixe pode ser configurado para combinar o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz refletindo o primeiro feixe de luz e transmitindo o segundo feixe de luz. Estas alternativas permitem um rearranjo ou um intercâmbio do dispositivo OCT e do espectrômetro BS.

[0071] Um método de diagnóstico compreende as etapas de:

[0072] - emitir um feixe de luz de tomografia de coerência óptica (abreviada: OCT) tendo um primeiro comprimento de onda À1 de um dispositivo OCT,

[0073] - emitir um segundo feixe de luz tendo um segundo comprimento de onda À2 diferente do primeiro comprimento de onda À1 de um espectrômetro de espalhamento de Brillouin (abreviado: BS),

[0074] - combinar o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz por um combinador de feixe de modo que o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz propaguem ao longo de um mesmo caminho óptico em direção a uma córnea,

[0075] - focar o primeiro feixe de luz e o segundo feixe de luz juntos numa posição predeterminada x,y,z sobre ou dentro da córnea por um dispositivo de guia e focagem de feixe,

[0076] - analisar interferometricamente o primeiro feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe pelo dispositivo OCT para proporcionar dados OCT representando uma propriedade estrutural dependente de posição da córnea, e

[0077] - analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz retroespalhado da córnea via o combinador de feixe pelo espectrômetro BS para fornecer dados BS representando um deslocamento de frequência dependente de posição fB(x,y,z) de uma banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado.

[0078] Na medida em que um método de diagnóstico ou etapas individuais de um método de diagnóstico é/são descritas nesta descrição, o método de diagnóstico ou as etapas individuais do método de diagnóstico podem ser executadas por um sistema de diagnóstico adequadamente configurado e/ou um dispositivo individual do sistema de diagnóstico. Observações análogas se aplicam à elucidação do modo de operação de um sistema de diagnóstico e/ou dispositivos individuais do sistema de diagnóstico que executam etapas do método diagnóstico. Nesta medida, características de aparelho e características de método desta descrição são equivalentes.

[0079] Outras características, vantagens e efeitos técnicos da descrição serão evidentes a partir da descrição seguinte de modalidades exemplares com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0080] A figura 1 ilustra esquematicamente um sistema de diagnóstico,

[0081] A figura 2 ilustra, esquematicamente, a transmissão e a refletividade de um combinador de feixe do sistema de diagnóstico na figura 1 (não desenhado em escala), e

[0082] A figura 3 ilustra esquematicamente um método de diagnóstico executado pelo sistema de diagnóstico da figura 1.

[0083] A figura 1 mostra um sistema de diagnóstico 10 o qual compreende um dispositivo de tomografia de coerência óptica (abre- viado: OCT) 12 o qual é configurado para emitir um primeiro feixe de luz coerente 14 tendo um primeiro comprimento de onda À1 de cerca de 800 nm. Como um exemplo, o dispositivo OCT 12 é baseado no OCT no domínio de Fourier (abreviado: FD-OCT) e compreende uma fonte de luz que emite o primeiro feixe de luz 14 como luz de banda larga de uma largura de banda espectral particular ΔA1, isto é, a largura total na metade máxima (abreviada: FWHM) da distribuição espectral do primeiro feixe de luz 14 é de cerca de 100 nm. O primeiro comprimento de onda À1 do primeiro feixe de luz 14 é o comprimento de onda central do espectro OCT, isto é, da largura de banda espectral ΔA1. A distribuição espectral do primeiro feixe de luz 14 é esquematicamente representada pelas linhas tracejadas na figura 2. O dispositivo OCT exemplarmente tem uma resolução axial de menos de 10 μm.

[0084] O sistema de diagnóstico 10 compreende, adicionalmente, um espectrômetro de espalhamento de Brillouin (abreviado: BS) 16, o qual é configurado para emitir um segundo feixe de luz coerente 18 tendo um segundo comprimento de onda À2 de cerca de 532 nm. A FWHM da distribuição espectral do segundo feixe de luz (não espalhado) 18 é menor que 10 MHz. A distribuição espectral do primeiro feixe de luz (não espalhado) 18 é esquematicamente ilustrada pelo pico de linha pontilhada em À2 na figura 2.

[0085] Um combinador de feixe 20 do sistema de diagnóstico 10 é configurado para combinar o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 de tal modo que o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 propaguem ao longo de um mesmo caminho óptico 22 em direção a uma córnea 24 de um olho 26.

[0086] Como um exemplo, o combinador de feixe 20 é realizado como um espelho dicroico. Como mostrado na figura 2, o combinador de feixe 20 tem uma transmissão T(À) de cerca de 90% ou menos, por exemplo, cerca de 95% ou mais pelo menos dentro de uma primeira faixa de comprimento de onda R1 abrangendo pelo menos o primeiro comprimento de onda À1 do primeiro feixe de luz 14 e a largura de banda espectral ΔA1 do dispositivo OCT 12. O valor mínimo da primeira fixa de comprimento de onda R1 é menor do que A1-ΔA1/2 e o valor máximo da primeira faixa de comprimento de onda R1 é maior do que À1+ΔM/2. O combinador de feixe 20 tem uma refletividade R(À) de cerca de 90% ou mais, por exemplo, 95% ou mais pelo menos dentro de uma segunda faixa de comprimento de onda R2 cobrindo o segundo comprimento de onda À2 do segundo feixe de luz 18 e uma largura de banda espectral ΔA2. Aplica-se: T(À)=1-R(À). A segunda largura de banda espectral ΔA2 corresponde a cerca de 30 GHz. O valor mínimo da segunda faixa de comprimento de onda R2 é menor que A2-ΔA2/2 e o valor máximo da segunda faixa de comprimento de onda R2 é maior que A2+ΔA2/2. O combinador de feixe 20 é configurado de tal modo que a primeira faixa de comprimento de onda R1 e a segunda faixa de comprimento de onda R2 sejam diferentes.

[0087] O sistema de diagnóstico 10 compreende ainda um dispositivo de guia e focagem de feixe 28 o qual está disposto no caminho óptico 22 entre o combinador de feixe 20 e a córnea 24. O dispositivo de guia e focagem de feixe 28 é configurado para focar o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 juntos numa posição predeterminada x, y, z na ou dentro da córnea 24. Neste sentido, o dispositivo de guia e focagem de feixe 28 é configurado para ajustar a posição espacial x,y,z, em que o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 estão focados na ou sobre a córnea 24. Adicionalmente, o dispositivo de guia e focagem de feixe 28 é configurado para ajustar a orientação direcional kx,ky,kz do primeiro feixe de luz 14 e do segundo feixe de luz 18 ao longo da qual o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 entram no foco sobre ou na córnea 24 na posição espacial x,y,z (comparar Figuras 1 e 3).

[0088] Por exemplo, o dispositivo de guia e focagem de feixe 28 compreende uma unidade de varredura 30 com pelo menos um par de espelhos galvanométricos (não mostrados) rotativos em torno de dois eixos de rotação orientados perpendicularmente. A unidade de varredura 30 é configurada para varrer a posição focal x,y,z de um modo bidimensional ao longo das direções espaciais x e y (comparar o sistema de coordenadas nas Figuras 1 e 3). O dispositivo de guia e focagem de feixe 28 compreende ainda uma objetiva 32 para focar o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 sobre ou na córnea 24 e para coletar luz que foi defletida/refletida/espalhada pela e da córnea 24 . A objetiva 32 é configurada de tal modo que uma resolução lateral do dispositivo OCT 12 e a resolução do espectrômetro BS 16 sejam menores que 100 μm, por exemplo, 50 μm. O comprimento focal da objetiva 32 é variável ao longo da direção espacial z para varrer a posição focal x,y,z de um modo unidimensional ao longo da direção espacial z (comparar novamente o sistema de coordenadas nas Figuras 1 e 3).

[0089] Pela e da córnea 24, o primeiro e o segundo feixes de luz 14, 18 são parcialmente defletidos/refletidos/espalhados de volta e ao longo da direção oposta do primeiro e do segundo feixes de luz 14, 18 que entraram no foco na posição predeterminada x, y , z na/dentro da córnea 24 antes (comparar as setas ao longo de 14, 18, 22 na figura 1). O primeiro e o segundo feixes de luz retroespalhados 14, 18 passam de novo através do dispositivo de guia e focagem de feixe 28 em direção ao combinador de feixe 20. O combinador de feixe 20 divide o primeiro e o segundo feixes de luz 14, 18 retroespalhados da córnea 24 de modo que o primeiro feixe de luz retroespalhado 14 entra no dispositivo OCT 12 e o segundo feixe de luz retroespalhado 18 entra no espectrômetro BS 16. Neste sentido, o combinador de feixe 20 é também um divisor de feixe.

[0090] O dispositivo OCT 12 é configurado para analisar interferometricamente o primeiro feixe de luz 14 retroespalhado da córnea 24 via o combinador de feixe 20 para proporcionar dados OCT representando uma propriedade estrutural dependente de posição da córnea 24. Por exemplo, o dispositivo OCT 12 é configurado para fornecer dados OCT representando uma imagem da córnea 24 na ou na vizinhança da posição focal x,y,z e para fornecer dados OCT representando uma densidade óptica dependente de posição n(x,y,z) da córnea 24, bem como uma densidade de massa dependente de posição p(x,y,z) da córnea 24.

[0091] O espectrômetro BS 16 é configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz 18 retroespalhado da córnea 24 via o combinador de feixe 20 para fornecer dados BS representando um deslocamento de frequência dependente de posição e direção fB(x,y,z), bem como uma largura de banda dependente de posição e direção ΔfB(x,y,z) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado 18. A distribuição espectral do segundo feixe de luz espalhado de Brillouin 18 é esquematicamente ilustrada pelo pico de linha tracejada em À2 e as duas bandas laterais/picos de linha tracejada na figura 2. O deslocamento de frequência fB corresponde a um deslocamento de comprimento de onda ÀB via |fB|~c^nJÀB|/À2 e largura de linha de frequência ΔfB corresponde a uma largura de linha de comprimento de onda largura ΔAB via |ΔfB|~c^nJΔAB|/A2 para |ÀB|«À.

[0092] O sistema de diagnóstico 10 também compreende um dispositivo de controle e análise 34. O dispositivo de controle e análise 34 está conectado com o dispositivo OCT 12 e o espectrômetro BS 16 via respectivas linhas de conexão 36 e 38 para controlar o dispositivo OCT 12 e o espectrômetro BS 16 e para receber dados OCT e dados BS. O dispositivo de controle e análise 34 está também conectado ao dispositivo de guia e focagem de feixe 28 via linha de conexão 40 para controlar o dispositivo de guia e focagem de feixe 28 de modo que o dispositivo de guia e focagem de feixe 28 varra a posição predeterminada x,y,z do foco sobre ou na córnea 24 de uma forma tridimensional predeterminada e também varra a orientação direcional kx,ky,kz ao longo daquela que o primeiro feixe de luz 14 e o segundo feixe de luz 18 entram no foco sobre ou na córnea 24 em x,y,z de uma maneira predeterminada.

[0093] Por exemplo, tanto o primeiro quanto o segundo feixes 14, 18 são indicados como setas tracejadas na figura 3. Num primeiro estado do dispositivo de guia e focagem de feixe 28, o primeiro e o segundo feixes 14, 18 entram numa primeira posição focal x1,y1,z1 ao longo de uma primeira direção kx1,ky1,kz1 e são espalhados da mesma de volta para a direção oposta de kx1,ky1,kz1 . Em um segundo estado do dispositivo de guia e focagem de feixe 28, o primeiro e o segundo feixes 14, 18 entram na primeira posição focal x1,y1,z1 ao longo de uma segunda direção kx2,ky2,kz2 e são espalhados da mesma de volta para a direção oposta de kx2,ky2,kz2. Em um terceiro estado do dispositivo de guia e focagem de feixe 28, o primeiro e o segundo feixes 14, 18 entram na primeira posição focal x1,y1,z1 ao longo de uma terceira direção kx3,ky3,kz3 e são espalhados da mesma de volta para a direção oposta de kx3,ky3,kz3. Num quarto estado do dispositivo de guia e focagem de feixe 28, o primeiro e o segundo feixes 14, 18 entram numa segunda posição focal x2,y2,z2 ao longo da primeira direção kx1,ky1,kz1 e são espalhados da mesma de volta para a direção oposta de kx1,ky1,kz1 . A primeira direção kx1,ky1,kz1 pode corresponder à direção x, a segunda direção kx2,ky2,kz2 pode corresponder à direção y e a terceira direçãokx3,ky3,kz3 podem corresponder à direção z do sistema de coordenadas do sistema de coordenadas, como mostrado nas Figuras 1 e 3.

[0094] O dispositivo de controle e análise 34 é configurado para calcular uma estrutura topológica e morfológica espacialmente resolvida dos dados OCT. Por exemplo, o dispositivo de controle e análise 34 é configurado para gerar a partir dos dados OCT uma imagem da córnea 24 na ou dentro da vizinhança da posição focal x,y,z. Adicionalmente, o dispositivo de controle e análise 34 é configurado para gerar dos dados OCT na posição focal x,y,z uma densidade óptica local n(x,y,z) (quando n(x,y,z) não é perturbada por um fônon) e uma densidade de massa local p(x,y,z) da córnea 24. Por exemplo, o dispositivo de controle e análise 34 identifica por processamento de imagem a partir dos dados OCT, em qual parte da estrutura inerente da córnea 24 a posição focal x,y,z está localizada, e associa a esta parte estrutural inerente uma densidade óptica local correspondente n(x,y,z), bem como uma densidade de massa local correspondente p(x,y,z) da córnea 24 pelo uso de uma tabela de consulta armazenada numa memória (não mostrada) do dispositivo de controle e análise 34. Daí, para cada ponto x,y,z dentro de uma topografia/morfologia da córnea, a densidade óptica local correspondente n(x,y,z) e a densidade de massa local p(x,y,z) da córnea 24 podem ser determinadas.

[0095] O dispositivo de controle e análise 34 também é configurado para calcular espacialmente e direcionalmente propriedades elastomecânicas e viscoelásticas da córnea 24 a partir dos dados BS. Por exemplo, o dispositivo de controle e análise 34 calcula

[0096] e

[0097] em que:

[0098] - M1 é a parte real do módulo longitudinal complexo M=M1+iM2 da córnea 24,

[0099] - M2 é a parte imaginária do módulo longitudinal complexo M=M1+iM2 da córnea 24,

[00100] - À2 é o segundo comprimento de onda do segundo feixe de luz 18,

[00101] - p=p(x,y,z) é a densidade de massa local da córnea 24 extraída dos dados OCT,

[00102] - n=n(x,y,z) é a densidade óptica local da córnea 24 também extraída a partir dos dados OCT,

[00103] - fB é o deslocamento de frequência da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado 18 extraído dos dados BS, e

[00104] - ΔfB é a largura de linha da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz 18 retroespalhado extraído dos dados BS.

[00105] O dispositivo de controle e análise 34 é ainda configurado para correlacionar espacialmente os dados OCT com os dados BS de forma que para cada posição espacial x,y,z da estrutura topológica e morfológica da córnea 24 esteja associada com as correspondentes propriedades elastomecânicas e viscoelásticas da córnea 24.

[00106] Como resultado, para a mesma área da córnea 24 é conhecida tanto a morfologia (tal como curvamento local altamente resolvido, variações de espessura do estroma, espessura do deslocamento de epitélio da membrana de Bowman e semelhantes) e correlacionados com os mesmos parâmetros elastomecânicos e viscoelásticos espacialmente e direcionalmente resolvidos. Portanto, pode ser extraída geometria espacialmente resolvida da córnea 24 junto com a rigidez espacialmente e direcionalmente resolvida da córnea 24.

[00107] A menos que expressamente indicado de outra forma, símbolos de referência idênticos nas Figuras representam elementos idênticos ou agindo identicamente. Além disso, uma combinação arbitrária das características e/ou modificações elucidadas nas Figuras em conexão com modalidades individuais é concebível.

Claims

1. Sistema de diagnóstico (10), caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de tomografia de coerência óptica, OCT, (12) configurado para emitir um primeiro feixe de luz (14) tendo um primeiro comprimento de onda (Ài); um espectrômetro de espalhamento de Brillouin, BS, (16) configurado para emitir um segundo feixe de luz (18) tendo um segundo comprimento de onda (À2) diferente do primeiro comprimento de onda (À1), um combinador de feixe (20) compreendendo um espelho dicróico disposto: no caminho óptico (22) do primeiro feixe de luz (14) e tendo uma primeira refletividade para transmitir o primeiro feixe de luz (14) em um caminho óptico (22) em direção a uma córnea (24), a primeira refletividade estando pelo menos dentro de uma primeira faixa de comprimento de onda R1 cobrindo pelo menos o primeiro comprimento de onda À1 do primeiro feixe de luz (14) e uma largura de banda espectral ΔÀ1 do dispositivo OCT; e no caminho óptico (22) do segundo feixe de luz (18) e tendo uma segunda refletividade para refletir o segundo feixe de luz (18) no caminho óptico (22) em direção à córnea (24), a segunda refletividade pelo menos dentro de uma segunda faixa de comprimento de onda R2 cobrindo o segundo comprimento de onda À2 do segundo feixe de luz e uma largura de banda espectral ΔÀ2, em que a primeira faixa de comprimento de onda R1 e a segunda faixa de comprimento de onda R2 são disjuntas e a primeira refletividade e a segunda refletividade são diferentes; em que a transmissão do primeiro feixe de luz (14) e a reflexão do segundo feixe de luz (18) combina o primeiro feixe de luz (14) e o segundo feixe de luz (18) e propaga o feixe combinado ao longo do mesmo caminho óptico (22) em direção a uma córnea (24); um dispositivo de guia e focagem de feixe (28) configurado para focar o primeiro feixe de luz (14) e o segundo feixe de luz (18) juntos numa posição predeterminada (x,y,z) sobre ou dentro da córnea (24); e um dispositivo de controle e análise (34) configurado para varrer uma orientação direcional (kx,ky,kz) do primeiro feixe de luz (14) e do segundo feixe de luz (18) ao longo do qual o primeiro feixe de luz (14) e o segundo feixe de luz (18) entram no foco (x,y,z) sobre ou dentro da córnea (24); o dispositivo OCT (12) é ainda configurado para analisar interferometricamente o primeiro feixe de luz (14) retroespalhado da córnea (24) via o combinador de feixe (20) para proporcionar dados de OCT representando uma propriedade estrutural dependente de posição da córnea (24); e o espectrômetro BS (16) é ainda configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz (18) retroespalhado da córnea (24) via o combinador de feixe (20) para fornecer dados de BS representando um deslocamento de frequência dependente de posição (fB(x,y,z)) de uma banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado (18); em que o dispositivo de controle e análise (34) é ainda configurado para: controlar o dispositivo de guia e focagem de feixe (28) para varrer a posição predeterminada (x,y,z) em uma maneira tridimensional; calcular, usando uma tabela de pesquisa em um local de memória, uma densidade óptica local e uma densidade de massa local da córnea.

2. Sistema de diagnóstico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espectrômetro BS (16) é ainda configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz (18) retroespalhado da córnea (24) via o combinador de feixe (20) para fornecer dados BS representando também uma largura de linha dependente de posição (ΔfB(x,y,z)) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado (18).

3. Sistema de diagnóstico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de guia e focagem de feixe (28) é ainda configurado para ajustar a orientação direcional (kx,ky,kz) do primeiro feixe de luz (14) e do segundo feixe de luz (18), ao longo da qual o primeiro feixe de luz (14) e o segundo feixe de luz (18) entram no foco sobre ou dentro da córnea (24), e o espectrômetro BS (16) é ainda configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz (18) retroespalhado da córnea (24) via o combinador de feixe (20) para fornecer dados BS também representando um deslocamento de frequência dependente de direção (fB(x,y,z,kx,ky,kz)) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin.

4. Sistema de diagnóstico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de guia e focagem de feixe (28) é ainda configurado para ajustar a orientação direcional (kx,ky,kz) do primeiro feixe de luz (14) e do segundo feixe de luz (18), ao longo da qual o primeiro feixe de luz (14) e o segundo feixe de luz (18) entram no foco sobre ou dentro da córnea (24), e o espectrômetro BS (16) é ainda configurado para analisar espectroscopicamente o segundo feixe de luz (18) retroespalhado da córnea (24) via o combinador de feixe (20) para fornecer dados BS também representando uma largura de linha dependente de direção (ΔfB(x,y,z,kx,ky,kz)) da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin.

5. Sistema de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle e análise (34) é configurado para: controlar o dispositivo de guia e focagem de feixe (28) para varrer a posição predeterminada (x,y,z) do foco sobre ou dentro da córnea (24) de uma maneira uni, bi ou tridimensional, e calcular uma estrutura topológica e/ou morfológica espacialmente resolvida a partir dos dados OCT ou calcular propriedades elastomecânicas ou viscoelásticas espacialmente resolvidas da córnea (24) dos dados BS.

6. Sistema de diagnóstico (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle e análise (34) é ainda configurado para calcular

em que M1 é a parte real do módulo longitudinal complexo M=M1+iM2 da córnea (24), M2 é a parte imaginária do módulo longitudinal complexo M=Mi+iM2 da córnea (24), À2 é o segundo comprimento de onda do segundo feixe de luz (18), p é a densidade de massa da córnea (24), n é a densidade óptica da córnea (24), fB é o deslocamento de frequência da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado (18) e ΔfB é a largura de linha da banda lateral causada por espalhamento de Brillouin do segundo feixe de luz retroespalhado (18).

7. Sistema de diagnóstico (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle e análise (34) é ainda configurado para correlacionar espacialmente os dados OCT com os dados BS de modo que para cada posição espacial (x,y,z) a estrutura topológica e/ou morfológica da córnea (24) é associada com as propriedade elastomecânicas e/ou viscoelásticas correspondentes da córnea (24).