Brevet FR3100703A1 — publié le 20210319

Dispositif et procédé de détection de rupture de film lacrymal comportant une plaque translucide rétroéclairée munie d’une mire (10) se positionnant devant au moins un œil (101) d’un patient (100) et pourvue d’un motif se réfléchissant sur l’œil du patient, au moins une caméra (21, 22) photographique numérique reliée à un système de calcul (30) pourvu de moyens de traitement et d’analyse d’images, un objectif de la caméra pointant vers l’œil du patient afin de photographier une réflexion du motif de la mire (10) sur l’œil du patient, pour lequel la mire (10) est pourvue d’une série de lignes sous forme d’une alternance de lignes transparentes et de lignes opaques (12) horizontales ou verticales constituant ledit motif et au moins une ouverture en regard de l’objectif de la caméra. Figure 2 DISPOSITIF ET PROCEDE DE DETECTION DE RUPTURE DE FILM LACRYMAL L’invention relève du domaine de la détection du syndrome de sécheresse oculaire. Les tests d’évaluation du syndrome de sécheresse oculaire comprennent un test dans lequel les praticiens utilisent de la fluorescéine et regardent directement l’évolution du film lacrymal d’un patient. Ce test dit invasif donne en général un temps d’apparition d’une première rupture de film lacrymal. Il existe aussi un test non invasif de temps de rupture (« Non Invasive Breakup Time » en anglais) qui évalue la qualité du film lacrymal et qui permet de déterminer le temps entre un clignement de paupière et une rupture du film lacrymal et qui utilise la réflexion sur la cornée d’une mire pourvue d’un motif constitué de cercles concentriques et de lignes radiales. Lorsqu’une rupture du film apparaît, le motif réfléchi présente des déformations des lignes et/ou des cercles ou des zones manquantes. Les images du motif réfléchi sont acquises en séquences par une caméra et traitées par un système de traitement informatisé qui analyse l’évolution du motif dans le temps pour détecter les déformations du motif et en déduire le temps d’apparition des zones de rupture du film. Les dispositifs actuellement disponibles utilisent souvent des motifs constitués de cercles concentriques et de lignes radiales. Ceci occasionne des problèmes de plusieurs ordres : compte tenu de la forme des mires, et de la couverture de la cornée par secteurs de disque, la résolution spatiale est intrinsèquement moins bonne sur les bords du champ qu’au centre. Au centre du champ, là où les lignes radiales convergent, il est difficile de déterminer la déformation d’un motif. L’augmentation de la résolution spatiale nécessiterait de resserrer le motif de la mire. Or, les algorithmes de détection de déformations de cercles qui requièrent de trouver les cercles les plus probables dans l’image, d’évaluer si un point de l’image appartient à un cercle probable et de calculer la distance d’un point donné au cercle auquel il est censé appartenir sont complexes et le temps de traitement et de calcul pour détecter les zones de rupture à partir de l’image est important. Il est donc clair que : d’une part les dispositifs présentant le motif classique de cercles concentriques et lignes radiales souffrent d’un défaut d’homogénéité de la résolution spatiale, d’autre part augmenter la résolution en bord de champ est pénalisant sur les temps de calcul. Du fait de la faible résolution de ce procédé, la mesure peut donner des valeurs d’apparition de ruptures imprécises et surévaluées. Problème technique Ainsi il existe une réelle incertitude sur l’apparition du phénomène de rupture du film oculaire et en outre, les algorithmes de détection de déformations de cercles qui requièrent de trouver les cercles les plus probables dans l’image, d’évaluer si un point de l’image appartient à un cercle probable et de calculer la distance d’un point donné au cercle auquel il est censé appartenir sont complexes et le temps de traitement et de calcul pour détecter les zones de rupture à partir de l’image est important. En outre, comme vu plus haut la précision de mesure est faible et les machines utilisant ce principe ne sont pas assez sensibles pour mesurer des ruptures peu étendues notamment du fait que la résolution diminue lorsque l’on s’écarte du centre du motif à cercles et rayons. L’invention vient améliorer la situation et propose en premier lieu d’utiliser un dispositif comportant un motif constitué à partir de lignes claires et sombres et d’observer la réflexion de ce motif sur la cornée. Pour ce faire l’invention propose d’une part un dispositif de détection de rupture de film lacrymal comportant une plaque translucide rétroéclairée munie d’une mire se positionnant devant au moins un œil d’un patient et pourvue d’un motif se réfléchissant sur l’œil du patient, au moins une caméra photographique numérique reliée à un système de calcul interne ou externe au dispositif de mesure pourvu de moyens de traitement et d’analyse d’images, un objectif de la caméra pointant vers l’œil du patient afin de photographier une réflexion du motif de la mire sur l’œil du patient, pour lequel la mire est pourvue d’une série de lignes sous forme d’une alternance de lignes transparentes et de lignes opaques horizontales ou verticales constituant ledit motif et au moins une ouverture en regard de l’objectif de la caméra et pour lequel les lignes transparentes formant sur la plaque translucide rétroéclairée des lignes claires se réfléchissant sur l’œil du patient alors que les lignes opaques se réfléchissent en tant que lignes sombres, les moyens de traitement et d’analyse d’images sont configurés pour détecter des déformations desdites lignes claires ou sombres du motif de la mire réfléchi sur l’œil du patient et identifier les ruptures de film lacrymal révélées par ces déformations. Le dispositif de la présente invention basé sur la détection de lignes claires ou sombres dans une alternance de lignes claires et sombres évite les problématiques des dispositifs à mires à motifs circulaires et permet une détection fine des ruptures de film, bien qu’il paraisse de prime abord inadapté à un œil qui comporte une courbure sphérique. En outre, du fait que la résolution du motif reste homogène sur toute la zone mesurée, la présente invention permet de procéder à une série de mesure retraçant l’évolution de la croissance des ruptures du film lacrymal. Les caractéristiques du dispositif exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Les lignes de la série de lignes sont préférablement des lignes parallèles. La largeur des lignes est avantageusement croissante depuis une ligne médiane de la mire vers des bords de la mire. la mire est pourvue d’une courbure cylindrique selon une génératrice verticale. La mire est avantageusement de dimensions suffisantes pour produire une image sur une majeure partie de la cornée de l’œil ou des yeux du patient, par exemple elle est conçue pour englober une majeure partie du champ oculaire humain. Les moyens de traitement et d’analyse d’image peuvent avantageusement comporter des moyens de conversion de l’image en niveaux de gris. Les moyens de traitement et d’analyse d’images peuvent avantageusement comporter des moyens de filtrage passe-bande anisotropes. Les moyens de traitement et d’analyse d’images peuvent avantageusement comporter des moyens d’analyse de l’image selon des successions de pixels perpendiculaires à la direction des lignes, des moyens de recherche de segments lumineux ou sombres dans lesdites successions de pixels, des moyens de quantification de la taille desdits segments lumineux ou sombres et d’élimination des segments dont la taille est incompatible avec une image des lignes du motif. Les moyens de traitement et d’analyse d’images peuvent avantageusement comporter des moyens de marquage/catalogage d’objets segments lumineux ou sombres adaptés à réaliser une reconstruction de premiers objets correspondant à des branches de lignes claires ou sombres du motif et à réaliser une élimination de seconds objets de forme non compatible avec lesdites lignes claires ou sombres. Les moyens de traitement et d’analyse d’images peuvent avantageusement comporter des moyens de calcul de raccordement de branches de lignes claires ou sombre sur un même axe, des moyens de calcul d’une régression polynomiale sur les données de lignes claires ou sombres en sorte de calculer des courbes RMS représentatives de bords desdites lignes et des moyens de calcul de détection de zones de rupture du film lacrymal sur des points d’image des bords de lignes dont la distance avec ladite courbe est au-delà d’une valeur de tolérance donnée. Selon un autre aspect de la présente demande qui peut être utilisé indépendamment de la mire décrite ci-dessus, le dispositif peut comporter des moyens de suivi de l’œil ou des yeux du patient basés sur une reconnaissance et un suivi d’iris. Ces moyens permettent ici de recaler les ruptures de film lacrymal détectées par rapport à l’œil analysé mais pourraient être utilisé dans d’autres contextes où un suivi de l’iris est souhaité. Selon un aspect particulier du dispositif de la présente demande, la plaque translucide rétroéclairée porteuse de la mire et la ou les caméras sont intégrées dans un appareil de mesure ophtalmique tel qu’un bâti ophtalmologique muni d’un support d’appui de la tête du patient ou intégrées dans un casque porté par le patient. La présente demande concerne en outre un procédé de détection de ruptures de film lacrymal au moyen d’un dispositif ci-dessus qui comporte une détection de clignement de paupière fournissant une origine des temps et au moins une séquence comportant une succession de prises d’images et de calcul de zones de rupture à partir de l’origine des temps et jusqu’à un clignement de paupière suivant. Les caractéristiques du procédé exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Le procédé peut comporter une prise d’image toutes les 0,2 à 0,5 secondes et préférablement toutes les 0,3 secondes. Le procédé comporte avantageusement pour chaque image prise, une succession d’étapes de traitement et d’analyse comportant - une conversion de l’image en niveaux de gris; - un filtrage de l’image convertie au moyen d’un filtre passe-bande anisotrope afin de réduire le vignettage et d’homogénéiser la luminosité de l’image ; - une recherche de segments lumineux ou sombres colonne par colonne dans l’image, une étape de quantification de la taille desdits segments lumineux ou sombres et une étape d’élimination des segments dont la taille est incompatible avec une correspondance avec des lignes du motif ; - une étape de marquage/catalogage d’objets segments lumineux ou segments sombres, de reconstruction de premiers desdits objets correspondant à des objets branches de lignes du motif et une étape d’élimination de seconds desdits objets de forme non compatible avec lesdites lignes du motif ; - une étape de raccordement de branches de lignes de même niveau et une étape de calcul d’une régression polynomiale sur les données de lignes en sorte de calculer une courbe RMS des bords de lignes ; - un calcul de zones de rupture du film lacrymal par calcul de la distance des points de bords de lignes à ladite courbe, lesdites zones de rupture correspondant aux bords de lignes dont la distance à ladite courbe est supérieure à une valeur de tolérance donnée. Dans ce procédé, le filtrage anisotrope et la régression polynomiale sont des moyens de traitement d’image qui concourent à un traitement rapide des images et une bonne détection des défauts occasionnés par les ruptures de film lacrymal. Selon un aspect de la demande pouvant être utilisé dans un procédé autre, le procédé comporte des étapes de suivi de l’œil ou des yeux du patient au moyen d’un procédé de suivi d’iris. Ces étapes permettent ici de de repositionner les zones de rupture de film lacrymal détectées par rapport à l’œil analysé. Les étapes de suivi de l’œil peuvent comporter : - une première transformation de l’image par l’application d’un filtre passe bande anisotrope appliqué dans la direction de la largeur de l’œil pour produire des paires de transition montantes sombre vers clair et descendantes clair vers sombre selon un axe horizontal de l’œil ; - une segmentation de l’image pour rechercher les paires de transitions montante et descendante qui forment des segments devant être représentatifs de zones lumineuses dans l’image ; - un filtrage de l’image qui élimine les segments clairs de la zone centrale comportant le motif et des zones supérieure et inférieure de l’image ; - la prise en compte des segments clairs, les autres zones de l’image n’étant plus considérées dans cette analyse et un premier calcul d’un cercle RMS du tour de l’iris à partir des extrémités droites des segments clairs à gauche de l’image et des extrémités gauches des segments clairs à droite de l’image; - une étape de suppression des points trop éloignés du cercle RMS ; - pour les points restants, une nouvelle étape de calcul de cercle RMS (93) pour suivre le contour de l’iris. La demande propose en outre un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé de détection des ruptures et du procédé de suivi de l’œil lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Ce programme peut être stocké dans un support d’enregistrement non transitoire, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé lorsque ce programme est exécuté par un processeur. La demande propose enfin une mire pour la mise en œuvre du dispositif de l’invention qui est réalisée au moyen d’un film polymère transparent pourvu de lignes opaques imprimées ou sérigraphiées sur ledit film et comportant au moins un trou entouré d’un cadre opaque dans une zone médiane de la mire, ledit film étant conformé pour se positionner sur une plaque translucide rétroéclairée du dispositif. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est une vue à plat de face d’une mire pourvue d’un motif de l’invention ; est une vue schématique d’un dispositif de la présente demande; montre un premier exemple de support de mesure utilisable dans le cadre de la présente demande ; représente une image d’un œil d’un patient suite à une première étape de traitement ; , [Fig. 5B], [Fig. 5C], [Fig. 5D], [Fig. 5E] représentent diverses étapes de traitement de l’image de l’œil de la figure 4; , [Fig. 6B] représentent des détails de la figure 5E; représente une image de l’œil de la figure 4 après analyse d’image ; représente une image d’un œil d’un patient qui regarde vers une caméra ; , [Fig. 9B], [Fig. 9C] représentent des étapes de détermination de la position de l’iris de l’œil de la figure 8 selon un aspect de la demande; représente une image d’un œil d’un patient dont le regard s’écarte d’une caméra ; , [Fig. 11B], [Fig. 11C] représentent des étapes de détermination de la position de l’iris de l’œil de la figure 10 selon un aspect de la demande; schématise un procédé de détection de zones de rupture de film lacrymal; schématise un procédé de repositionnement de zones de rupture de film lacrymal dans un référentiel lié à l’œil ; Dispositif de détection de rupture de film lacrymal comportant une plaque translucide rétroéclairée munie d’une mire (10) se positionnant devant au moins un œil (101) d’un patient (100) et pourvue d’un motif (11) se réfléchissant sur l’œil du patient, au moins une caméra (21, 22) photographique numérique reliée à un système de calcul (30) pourvu de moyens de traitement et d’analyse d’images, un objectif de la caméra pointant vers l’œil du patient afin de photographier une réflexion du motif (11) de la mire (10) sur l’œil du patient, caractérisé en ce que la mire (10) est pourvue d’une série de lignes sous forme d’une alternance de lignes transparentes (13) et de lignes opaques (12) horizontales ou verticales constituant ledit motif (11) et au moins une ouverture en regard de l’objectif de la caméra et caractérisé en ce que, les lignes transparentes formant sur la plaque translucide rétroéclairée des lignes claires se réfléchissant sur l’œil du patient alors que les lignes opaques se réfléchissent en tant que lignes sombres, les moyens de traitement et d’analyse d’images sont configurés pour détecter des déformations desdites lignes claires ou sombres du motif de la mire réfléchi sur l’œil du patient et identifier les ruptures de film lacrymal révélées par ces déformations. Dispositif selon la revendication 1, pour lequel les lignes de la série de lignes sont des lignes parallèles. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, pour lequel la largeur des lignes est croissante depuis une ligne médiane de la mire vers des bords de la mire. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel la mire (10a) est pourvue d’une courbure cylindrique selon une génératrice verticale pour former une portion de cylindre et suivre la courbure de la tête du patient (100). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel les moyens de traitement et d’analyse d’image comportent des moyens de conversion de l’image en niveaux de gris. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel les moyens de traitement et d’analyse d’images comportent des moyens de filtrage passe-bande anisotropes. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel les moyens de traitement et d’analyse d’images comportent des moyens d’analyse de l’image selon des successions de pixels perpendiculaires à la direction des lignes, des moyens de recherche de segments lumineux ou sombres dans lesdites successions de pixels, des moyens de quantification de la taille desdits segments lumineux ou sombres et d’élimination des segments dont la taille est incompatible avec une image des lignes du motif. Dispositif selon la revendication 7, pour lequel les moyens de traitement et d’analyse d’images comportent des moyens de marquage/catalogage d’objets segments lumineux ou sombres adaptés à réaliser une reconstruction de premiers objets correspondant à des branches de lignes claires ou sombres du motif et à réaliser une élimination de seconds objets de forme non compatible avec lesdites lignes claires ou sombres. Dispositif selon la revendication 8, pour lequel les moyens de traitement et d’analyse d’images comportent des moyens de calcul de raccordement de branches de lignes claires ou sombre sur un même axe, des moyens de calcul d’une régression polynomiale sur les données de lignes claires ou sombres en sorte de calculer des courbes RMS représentatives de bords desdites lignes et des moyens de calcul de détection de zones de rupture du film lacrymal sur des points d’image des bords de lignes dont la distance avec ladite courbe est au-delà d’une valeur de tolérance donnée. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens de suivi de l’œil ou des yeux du patient basés sur une reconnaissance et un suivi d’iris en sorte de recaler les ruptures de film lacrymal détectées par rapport à l’œil analysé. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lequel la plaque translucide rétroéclairée (10a) porteuse de la mire (10) et la ou les caméras (21, 22) sont intégrées dans un appareil de mesure ophtalmique (43, 44). Procédé de détection de ruptures de film lacrymal au moyen d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une détection de clignement de paupière fournissant une origine des temps et au moins une séquence comportant une succession de prises d’images et de calcul de zones de rupture à partir de l’origine des temps et jusqu’à un clignement de paupière suivant. Procédé de détection de ruptures de film lacrymal selon la revendication 13, comportant une prise d’image (200) toutes les 0,2 à 0,5 secondes et préférablement toutes les 0,3 secondes. Procédé de détection de ruptures de film lacrymal selon la revendication 12 ou 13, comportant pour chaque image prise, une succession d’étapes de traitement et d’analyse comportant - une conversion de l’image en niveaux de gris (205); - un filtrage (210) de l’image convertie au moyen d’un filtre passe-bande anisotrope afin de réduire le vignettage et d’homogénéiser la luminosité de l’image ; - une recherche de segments lumineux ou sombres colonne par colonne (220) dans l’image, une étape de quantification (230) de la taille desdits segments lumineux ou sombres et une étape d’élimination (235) des segments dont la taille est incompatible avec une correspondance avec des lignes du motif ; - une étape de marquage/catalogage (240) d’objets segments lumineux ou segments sombres, de reconstruction (270) de premiers desdits objets correspondant à des objets branches de lignes du motif et une étape d’élimination (260) de seconds desdits objets de forme non compatible avec lesdites lignes du motif ; - une étape de raccordement de branches de lignes de même niveau (280) et une étape de calcul d’une régression polynomiale (285) sur les données de lignes en sorte de calculer une courbe RMS des bords de lignes ; - un calcul de zones de rupture du film lacrymal (290) par calcul de la distance des points de bords de lignes à ladite courbe, lesdites zones de rupture correspondant aux bords de lignes dont la distance à ladite courbe est supérieure à une valeur de tolérance donnée. Procédé de détection de ruptures de film lacrymal selon l’une quelconque des revendications 12 à 14 comportant des étapes de suivi de l’œil ou des yeux du patient (400, 410, 420, 430, 440, 450) au moyen d’un procédé de suivi d’iris en sorte de repositionner les zones de rupture de film lacrymal détectées par rapport à l’œil analysé. Procédé selon la revendication 15 pour lequel les étapes de suivi de l’œil comportent : - une première étape de transformation de l’image par l’application d’un filtre passe bande anisotrope (400) appliqué dans la direction de la largeur de l’œil pour produire des paires de transition montantes sombre vers clair et descendantes clair vers sombre selon un axe horizontal de l’œil ; - une étape de segmentation de l’image (410) pour rechercher les paires de transitions montante et descendante (88, 89, 90, 91) qui forment des segments devant être représentatifs de zones lumineuses dans l’image ; - une étape de filtrage de l’image (420) qui élimine les segments clairs de la zone centrale comportant le motif et des zones supérieure et inférieure de l’image ; - une étape de prise en compte des segments clairs, les autres zones de l’image n’étant plus considérées dans cette analyse, et un premier calcul d’un cercle RMS du tour de l’iris (430) à partir des extrémités droites des segments clairs à gauche de l’image et des extrémités gauches des segments clairs à droite de l’image; - une étape (440) de suppression des points trop éloignés du cercle RMS ; - pour les points restants, une nouvelle étape de calcul de cercle RMS (93) pour suivre le contour de l’iris. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 12 à 17 lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 12 à 17 lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Mire (10) pour la mise en œuvre du dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisée en ce qu’elle est réalisée au moyen d’un film polymère transparent pourvu de lignes opaques (12) imprimées ou sérigraphiées sur ledit film et séparées par des lignes transparentes (13), comportant au moins un trou (14) entouré d’un cadre opaque (15) dans une zone médiane de la mire, ledit film étant conformé pour se positionner sur une plaque translucide rétroéclairée(10a, 23) du dispositif.