具有延長的持續(xù)時間的光學(xué)相干斷層掃描(oct)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及光學(xué)相干斷層掃描(OCT)領(lǐng)域。本公開尤其涉及用于提供更大視野OCT圖像的方法和系統(tǒng)。本公開還尤其涉及用于OCT血管造影術(shù)的方法和系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以允許在延長的持續(xù)時間內(nèi)進(jìn)行OCT掃描并且生成適合于OCT血管造影術(shù)的大視野OCT圖像。
【專利說明】
具有延長的持續(xù)時間的光學(xué)相干斷層掃描(OCT)系統(tǒng)[0001]相關(guān)申請的交叉引用[0002]本申請基于 2014年3 月 4 日提交的題為 “Different ial Coupl ing Opt i cal Coherence Tomography(OCT) Imaging and Extended Durat1n OCT Ang1graphy Imaging System”、代理人檔案號為028080-0988的美國臨時專利申請61/947,831;以及 2015年2月5日提交的題為“Extended Durat1n Optical Coherence Tomography(OCT)”、 代理人檔案號為064693-0315的美國臨時專利申請62/112，538，并且要求這兩個臨時專利 申請的優(yōu)先權(quán)。本申請還基于2015年3月4日提交的題為“Optical Coherence Tomography System for Health Characterizat1n of an Eye”、代理人檔案號為064693-0316的專利 合作條約(PCT)申請?zhí)朠CT/US15/18637,并且要求所述PCT申請的優(yōu)先權(quán)。這些臨時專利申 請和PCT申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。[0003]關(guān)于聯(lián)邦政府資助研究的聲明[0004]本發(fā)明是在政府支持下進(jìn)行的(國立衛(wèi)生研究所(NIH)授予的批準(zhǔn)號是NIH STTR 1 R41 EY021054)。政府對本發(fā)明擁有某些權(quán)利。[0005]
【背景技術(shù)】領(lǐng)域
[0006]本公開涉及光學(xué)相干斷層掃描(0CT)領(lǐng)域。本公開尤其涉及用于提供更大視野0CT 圖像的方法和系統(tǒng)。本公開還尤其涉及用于血管造影術(shù)的方法和系統(tǒng)。
[0007]相關(guān)技術(shù)描述
[0008]光學(xué)相干斷層掃描(0CT)自從在1991年引入以來已經(jīng)成為重要的臨床成像工具。 關(guān)于0CT技術(shù)的背景，參見例如Drexler和Fujimoto等人的“Optical Coherence Technology:Technology and Applicat1ns”Springer，Heidelberg，Germany，2008。這本書以引用的方式整體并入本文。〇CT是基于被稱為低相干干涉測量法的光學(xué)測量技術(shù)。OCT 通過將光束引導(dǎo)至物理對象，然后測量并分析反向散射光的量值和時間延遲來執(zhí)行對物理對象的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的高分辨率、橫截面成像。
[0009]通過執(zhí)行時間延遲的多次軸向測量(軸向掃描或A掃描)和橫向地掃描入射光束來產(chǎn)生橫截面成像。這產(chǎn)生A掃描的二維數(shù)據(jù)集，其表示在穿過物理對象的橫截平面中的光學(xué)反向散射(即，B掃描)。通過按光柵圖案掃描入射光束而獲取按順序的橫截面圖像，可以產(chǎn)生三維體積數(shù)據(jù)集(三維0CT或3D-0CT)。這種技術(shù)得出物理對象的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)圖像，其具有非常高的清晰度。例如，可在原位并且實時有效地對組織的病理學(xué)進(jìn)行成像，其中分辨率小于15微米。
[0010]已經(jīng)開發(fā)了若干類型的0CT系統(tǒng)和方法，例如，時域OCT(TD-OCT)和傅立葉域0CT (FD-0CT)。使用ro-〇CT允許對視網(wǎng)膜形態(tài)進(jìn)行高分辨率成像，這幾乎可以與組織學(xué)分析相比較。FD-0CT技術(shù)的實例包括頻譜域OCT(SD-0CT)和掃頻源OCT(SS-0CT)。
[0011] 0CT可用來識別常見的視網(wǎng)膜血管疾病，諸如年齡相關(guān)的黃斑變性(AMD)、糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)以及視網(wǎng)膜血管阻塞。然而，盡管0CT成像快速發(fā)展，當(dāng)前的0CT技術(shù)可能無法提供視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜微脈管系統(tǒng)的充分可視化。因此，臨床醫(yī)生經(jīng)常被迫安排患有視網(wǎng)膜血管疾病的患者進(jìn)行OCT和熒光素血管造影術(shù)(FA)兩者。
[0012]自從在50多年前引入以來，熒光素血管造影術(shù)(FA)和吲哚菁綠血管造影術(shù)(ICGA) 已經(jīng)用于視網(wǎng)膜血管成像。這種方法通常涉及將熒光染料注入血流中以及將所述染料灌注到視網(wǎng)膜中，并且在眼底上光學(xué)地觀察脈絡(luò)膜血管。在美國，每年進(jìn)行的FA研究估計有一百萬項。盡管FA對揭示微脈管系統(tǒng)的細(xì)微細(xì)節(jié)有重要的價值，但是FA可能需要靜脈注射和熟練的攝像師并且可能是耗時的。具有復(fù)雜靜脈通路的患者出現(xiàn)較小副作用(諸如惡心、嘔吐以及多次針刺)并不罕見。因為熒光素容易通過脈絡(luò)膜毛細(xì)血管層的穿孔泄漏，所以熒光素可能不適合于展示供應(yīng)外層視網(wǎng)膜的這個重要血管層的解剖結(jié)構(gòu)。ICGA提供脈絡(luò)膜解剖結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的可視化，因為這種染料的蛋白結(jié)合比熒光素更廣泛，并且可能不那么容易泄露到血管外空間中。此外，這種染料發(fā)熒光的波長可以比熒光素更長，并且成像可通過色素和薄的血層發(fā)生。然而，ICGA可能不能描繪脈絡(luò)膜毛細(xì)血管層的細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)。[〇〇13]使用在ro-ocT成像期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生眼底的血管造影圖像已經(jīng)越來越受到關(guān)注。這些血管造影片可能無創(chuàng)地實現(xiàn)而無需注射熒光染料。
[0014]近來，已經(jīng)引入相位方差OCT(PV-OCT)來對視網(wǎng)膜微脈管系統(tǒng)進(jìn)行成像。例如參見:Fingler等人的 “Dynamic Mot1n Contrast and Transverse Flow Estimat1n Using Optical Coherence Tomography” 的美國專利號7，995，814;Fingler等人的 “Dynamic Mot1n Contrast and Transverse Flow Estimat1n Using Optical Coherence Tomography”的美國專利號8,369,594;Fingler等人的“Mobility and transverse flow visualizat1n using phase variance contrast with spectral domain optical coherence tomography” Opt ? Express 2007;15:12636-53 ; Fingler等人的 “Phase-contrast OCT imaging of transverse flows in the mouse retina and choroid” Invest Ophthal mo l.Vis.Sc1.2008;49:5055_9;Fingler 等人的 “Volumetric microvascular imaging of human retina using optical coherence tomography with a novel mot1n contrast technique”0pt.Express 2009;17:22190_200;Kim等人的“In vivo volumetric imaging of human retinal circulat1n with phase-variance optical coherence tomography”B1med Opt Express[serial online]2011；2:1504-13； Kim等人的 “Noninvasive imaging of the foveal avascular zone with high-speed, phase-variance optical coherence tomography”Invest?Ophthalmol?Vis?Sc1.2012; 53:85-92;以及Kim等人的 “Optical imaging of the chor1retinal vasculature in the living human eye”PNAS，2013年8月27日，第 110卷，編號35,14354-14359。所有這些公布和專利公開內(nèi)容以引用的方式整體并入本文。[〇〇15]PV-0CT使用在FD-0CT成像期間正常獲取但未使用的數(shù)據(jù)的軟件處理。利用不同于存在于商業(yè)器械中的掃描協(xié)議，PV-0CT識別在連續(xù)的B掃描之間的運(yùn)動區(qū)域，將其與更少的移動區(qū)域進(jìn)行對比。在視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜中，具有運(yùn)動的區(qū)域?qū)?yīng)于脈管系統(tǒng);這些脈管易于與相對靜止的其他視網(wǎng)膜組織區(qū)分開。
[0016]—種用來獲取視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)的圖像的替代性方法是多普勒0CT，其測量在連續(xù)深度掃描之間的散射體位置變化并且使用這個信息來計算平行于成像方向的流動分量(稱作軸向流動)。已經(jīng)使用多普勒0CT來對視網(wǎng)膜中較大的軸向流動進(jìn)行成像，但在沒有專用掃描協(xié)議的情況下，當(dāng)緩慢流動或取向成橫向于成像方向流動時，這種技術(shù)可能受到限制。 因為這種技術(shù)取決于當(dāng)成像速度改進(jìn)繼續(xù)用于ro-ocT系統(tǒng)時測量在連續(xù)深度掃描之間的運(yùn)動變化，所以散射體可能具有更少時間來在測量之間移動并且最慢的運(yùn)動可能因噪聲而變得模糊。這可能進(jìn)一步減少典型多普勒0CT技術(shù)的可視化能力。[〇〇17] 相比之下，PV-0CT可能能夠在增加的FD-0CT成像速度下實現(xiàn)相位測量之間的相同時間分隔，從而保持所展示的能力來獨立于脈管取向可視化快速血管流動和緩慢微血管流動。
[0018]近年來，若干團(tuán)體已經(jīng)開發(fā)出0CT成像方法來超越常規(guī)的多普勒0CT成像限制。一些方法包括:諸如在2波束掃描中通過ro-〇CT機(jī)器的硬件修改來增加流動對比，或產(chǎn)生用于提取流動分量的外差頻率。其他研究人員已經(jīng)使用非常規(guī)的掃描圖案或(諸如PV-0CT中所使用的)重復(fù)的B掃描獲取來增加相位測量之間的時間分隔并且增強(qiáng)微血管流動的多普勒流動對比。除用來可視化脈管系統(tǒng)的基于相位的對比技術(shù)之外，基于強(qiáng)度的微脈管系統(tǒng)可視化已經(jīng)被開發(fā)用于0CT，其使用分割、基于散斑的時間變化、基于去相關(guān)的技術(shù)以及基于相位變化和強(qiáng)度變化兩者的對比。這些方法中的每一種關(guān)于微血管可視化、噪聲級以及失真具有變化的能力，同時對在獲取期間正在進(jìn)行典型運(yùn)動的視網(wǎng)膜組織進(jìn)行成像。利用體積數(shù)據(jù)的選擇性分割或通過更長成像時間的增加的統(tǒng)計值，可以克服噪聲和失真限制中的一些，但可能需要進(jìn)一步分析才能夠比較來自所有這些不同系統(tǒng)的所有可視化能力。[0〇19]關(guān)于0CT方法和系統(tǒng)以及其應(yīng)用的進(jìn)一步描述例如參見:Schwartz等人的“Phase-Variance Optical Coherence Tomography: A Technique for Noninvasive Ang1graphy”American Academy of Ophthalmology，第121 卷，2014年 1 月第1 期，第ISO-187頁； Sharma 等人的 “Data Acquisit1n Methods for Reduced Mot1n Artifacts and Applicat1ns in OCT Ang1graphy”美國專利號8,857,988;Narasimha-lyer等人的 “Systems and Methods for Improved Acquisit1n of Ophthalmic Optical Coherence Tomography Data”美國專利申請公布號2014/0268046。所有這些公布和專利公開內(nèi)容整體并入本文。[0〇2〇] 概述[〇〇21]本公開涉及光學(xué)相干斷層掃描(0CT)領(lǐng)域。本公開尤其涉及用于提供更大視野0CT 圖像的方法和系統(tǒng)。本公開還尤其涉及用于0CT血管造影術(shù)的方法和系統(tǒng)。本公開還涉及用于通過0CT血管造影術(shù)進(jìn)行眼睛健康狀況表征的方法。
[0022]本公開涉及用于人類眼睛健康狀況表征的具有延長的持續(xù)時間的光學(xué)相干斷層掃描(0CT)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可包括0CT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)和重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)。所述0CT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)可具有如下配置:(a)用具有一定束寬和方向的光束來掃描對象的眼睛的組織， 所述組織具有一定表面和深度；(b)從所述掃描獲取0CT信號；(c)使用所獲取0CT信號來形成至少一個B掃描集群集，使得每個B掃描集群集包括至少兩個B掃描集群;每個B掃描集群包括至少兩個B掃描;并且每個B掃描包括至少兩個A掃描；以及(d)使用所述至少一個B掃描集群集來計算0CT數(shù)據(jù)。
[0023]所述重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)可在所述0CT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)掃描所述組織時為對象的頭部和眼睛提供穩(wěn)定性。所述重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)可包括頭托。這種頭托可具有如下配置:使得當(dāng)對象將他的/她的頭靠在所述頭托上時，穿過所述對象的顱頂點并且平行于所述對象的冠狀面的軸線(“頂點軸線”)不會變得與垂直于地球表面的軸線(“垂直軸線”) 平行。換句話說，對于這種配置，頂點軸線不垂直于在所述對象的位置處的地球表面。也就是說，在這種配置中，垂直軸線與頂點軸線之間的角度(“傾角”)可能不是零或可能不實質(zhì)上接近零。所述傾角可以是至少5度或-5度。
[0024]所述頭托還可具有如下配置:使得當(dāng)所述對象將他的/她的頭靠在所述頭托上時， 所述傾角可能在10度到90度的范圍中。所述傾角還可以在-10度到-90度的范圍中。所述傾角還可以在80度到90度的范圍中。所述傾角還可以在-80度到-90度的范圍中。[〇〇25]所述0CT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)可包括物理對象臂。所述物理對象臂可機(jī)械地固定到所述頭托。
[0026]所述重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)還可包括傾斜的座椅系統(tǒng)、水平臺面系統(tǒng)或其組合。
[0027]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可包括使對象眼睛的運(yùn)動穩(wěn)定的動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)。所述動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)可包括至少一個注視目標(biāo)。
[0028]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可包括自動地檢測所述對象的眨眼并且補(bǔ)償眨眼對計算出的0CT數(shù)據(jù)的影響的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可具有在眨眼開始時自動地停止獲取0CT信號的配置。這種系統(tǒng)還可具有在眨眼之后自動地開始獲取0CT信號的配置。這種系統(tǒng)還可具有通過檢測所獲取0CT信號的強(qiáng)度的強(qiáng)烈瞬時減小或增大來自動地檢測眨眼的配置。這種系統(tǒng)還可具有通過使用計算出的0CT數(shù)據(jù)來自動地檢測眨眼的配置。
[0029]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可包括攝像頭；并且所述系統(tǒng)還可具有使用由所述攝像頭提供的圖像來檢測眨眼的配置。
[0030]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可包括眼睛運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)，并且使用由這種跟蹤系統(tǒng)提供的信息來最小化眼睛運(yùn)動對計算出的0CT數(shù)據(jù)的影響。
[0031]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可具有阻擋光到達(dá)非成像眼睛的配置。
[0032]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可具有使用發(fā)生在眼睛組織內(nèi)的運(yùn)動和由所述0CT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)形成的至少一個B掃描集群集來計算0CT數(shù)據(jù)的配置。在這種0CT系統(tǒng)中，可通過使用0CT信號的強(qiáng)度或相位變化來計算0CT數(shù)據(jù)以提供對比。在這種0CT系統(tǒng)中， 可通過使用0CT信號的強(qiáng)度或相位變化來計算0CT數(shù)據(jù)，所述變化是由所述0CT信號內(nèi)的一個0CT信號的流動、散斑或去相關(guān)引起的，所述流動、散斑或去相關(guān)可由眼睛組織運(yùn)動或眼睛組織的血管中的血流引起。
[0033]上述特征、產(chǎn)品和方法的任意組合在本公開的范圍內(nèi)。
[0034]這些以及其他部件、步驟、特征、對象、益處以及優(yōu)點現(xiàn)在將從閱讀以下說明性實施方案的詳述、附圖以及權(quán)利要求變得顯而易見。
[0035]附圖簡述
[0036]附圖是說明性實施方案的圖。附圖并不示出所有實施方案。此外或作為替代，可使用其他實施方案?？梢允÷钥赡苁秋@而易見的或不必要的細(xì)節(jié)，以便節(jié)省空間或用于更有效的說明?？稍诰哂辛硗獾牟考虿襟E的情況下且/或在沒有所示出的所有部件或步驟的情況下實踐一些實施方案。當(dāng)相同的數(shù)字出現(xiàn)在不同附圖中時，它是指相同或相似的部件或步驟。[〇〇37]圖1示出一般化的0CT系統(tǒng)。
[0038]圖2示意性地示出用于圖1中所示的OCT系統(tǒng)的掃描配置的實例。
[0039]圖3示意性地示出示例性人類左眼的矢狀圖。
[0040]圖4示意性地示出示例性視網(wǎng)膜的橫截面層。[〇〇41]圖5示出示例性視網(wǎng)膜中心凹區(qū)域的橫截面(2D)0CT圖像。
[0042]圖6示出(A)視神經(jīng)盤周圍的示例性視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)的示例性橫斷面0CT血管造影術(shù)圖像，(B)(A)的0CT圖像的放大區(qū)域。
[0043]圖7示意性地示出健康人的示例性左眼的眼底的視野。
[0044]圖8示出橫向于傳播方向的光束的強(qiáng)度分布的實例。
[0045]圖9通過舉例的方式示意性地示出可用于計算0CT血管造影術(shù)數(shù)據(jù)的四個B掃描、 兩個B掃描集群以及一個B掃描集群集。
[0046]圖10示意性地示出對象的眼睛和頭部相對于垂直于地球表面的軸線的對準(zhǔn)。[〇〇47]說明性實施方案的詳述
[0048]現(xiàn)在描述說明性實施方案。此外或作為替代，可使用其他實施方案?？墒÷钥赡苁秋@而易見的或不必要的細(xì)節(jié)，以便節(jié)省空間或用于更有效的說明?？稍诰哂辛硗獾牟考虿襟E的情況下且/或在沒有所描述的所有部件或步驟的情況下實踐一些實施方案。
[0049]已經(jīng)論述的部件、步驟、特征、目的、益處和優(yōu)點僅是說明性的。其中的任何一個或與其相關(guān)的論述均不意圖以任何方式限制保護(hù)范圍。也涵蓋許多其他實施方案。這些實施方案包括具有更少的、另外的和/或不同的部件、步驟、特征、目的、益處和優(yōu)點的實施方案。 這些實施方案還包括將部件和/或步驟不同地布置和/或排序的實施方案。
[0050]本公開涉及具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)。所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括具有光學(xué)設(shè)計的任何干涉儀，諸如邁克爾森干涉儀、馬赫_增德爾干涉儀、吉萊-圖努瓦干涉儀、基于共同路徑的設(shè)計或其他干涉儀體系結(jié)構(gòu)。干涉儀中的樣本臂和參考臂可包括任何類型的光學(xué)器件(例如，塊狀光學(xué)器件、光纖、混合塊狀光學(xué)系統(tǒng)等)。
[0051]本公開涉及光學(xué)相干斷層掃描(0CT)領(lǐng)域。本公開尤其涉及用于提供更大視野0CT 圖像的方法和系統(tǒng)。本公開還尤其涉及用于0CT血管造影術(shù)的方法和系統(tǒng)。本公開還涉及用于通過0CT血管造影術(shù)進(jìn)行眼睛健康狀況表征的方法。
[0052]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可包括任何0CT系統(tǒng)。所述0CT系統(tǒng)的實例可包括時域oct ( td-oct )和傅立葉域或頻域oct (ro-ocT)。所述ro-ocT的實例可包括頻譜域 OCT(SD-0CT)、掃頻源OCT(SS-0CT)和光頻域成像(OFDI)。[〇〇53]所述0CT系統(tǒng)可使用識別且/或可視化運(yùn)動區(qū)域的任何0CT方法(“0CT血管造影術(shù)”)ACT血管造影術(shù)可使用發(fā)生在物理對象內(nèi)的運(yùn)動來基于0CT信號的強(qiáng)度和/或相位變化識別且/或可視化具有改進(jìn)的對比度的區(qū)域。例如，這些變化是由0CT信號的流動、散斑或去相關(guān)引起的，所述流動、散斑或去相關(guān)是由眼睛運(yùn)動和/或血管中的流動引起的。例如， 0CT可以使用由血管中的血流引起的0CT信號變化來通過0CT血管造影術(shù)識別且/或可視化眼睛中的視網(wǎng)膜或脈絡(luò)膜脈管系統(tǒng)。因此，可以可視化不能通過典型0CT系統(tǒng)來識別的結(jié)構(gòu)和功能。例如，通過使用0CT血管造影術(shù)，脈絡(luò)膜血管層可變得可見。
[0054] 0CT血管造影術(shù)的實例可包括相位方差OCT(PV-0CT)、相位對比OCT(PC-0CT)、強(qiáng)度/散斑方差OCT(IV-OCT)、多普勒OCT(D-OCT)、多普勒功率頻移OCT(roS-OCT)、頻譜分離幅度去相關(guān)分析(SSADA)、光學(xué)微血管造影(0MAG)、相關(guān)映射OCT(cmOCT)等。
[0055]PV-0CT的實例由Fingler等人的 “Dynamic Mot1n Contrast and Transverse Flow Estimat1n Using Optical Coherence Tomography” 的美國專利號7，995，814; Fingler等人的 “Dynamic Mot1n Contrast and Transverse Flow Estimat1n Using Optical Coherence Tomography”的美國專利號8,369,594;Fingler等人的“Mobility and transverse flow visualizat1n using phase variance contrast with spectral domain optical coherence tomography，:，Opt.Express [serial online] 2007 ； 15:12636-53公開;散斑方差OCT的實例由Mariampillai等人的 “Speckle variance detect1n of microvasculature using swept-source optical coherence tomography，’，Opt.Lett.33 (13)，1530-1532(2008)公開;所述相關(guān)映射OCT的實例由Enfield等人的"In vivo imaging of the microcirculat1n of the volar forearm using correlat1n mapping optical coherence tomography(cm0CT)//B1med.0pt.Express 2,1184-1193(2011)公開； 0MAG的實例由An等人的〃 In vivo volumetric imaging of vascular perfus1n within human retina and choroids with optical micro-ang1graphy^Opt.Express16,11438-11452(2008)公開；功率多普勒OCT的實例由Makita等人的"Optical coherence ang1graphy〃0pt.Express 14，7821-7840(2006)公開；SSADA的實例由 Jia等人的 “Split-spectrum amplitude-decorrelat1n ang1graphy with optical coherence tomography”O(jiān)pt.Express20(4)，4710_4725(2012)公開。這些公開的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0056]用于眼睛健康狀況表征的0CT系統(tǒng)可包括一般化的0CT系統(tǒng)。例如，所述0CT系統(tǒng)可包括:至少一個光源，其提供光束;至少一個回射反射器;至少一個光纖耦合器或至少一個自由空間耦合器，其將所述光束導(dǎo)引至物理對象并且導(dǎo)引至所述至少一個回射反射器，其中被導(dǎo)引至物理對象的光束形成至少一個反向散射光束，并且其中被導(dǎo)引至至少一個回射反射器的光束形成至少一個反射的參考光束;至少一個掃描光學(xué)器件，其在物理對象上掃描所述至少一個光束；以及至少一個檢測器。所述至少一個檢測器可組合所述至少一個反向散射光束與所述至少一個反射光束來形成光干涉，檢測至少一個反向散射光束的量值和時間延遲，并且形成至少一個0CT信號。所述至少一個光纖耦合器或所述至少一個自由空間耦合器可將所述至少一個反向散射光束和所述至少一個反射光束導(dǎo)引至所述至少一個檢測器。所述0CT系統(tǒng)還可包括至少一個處理器，其獲得并分析由所述至少一個檢測器形成的所述至少一個0CT信號，并且形成所述物理對象的圖像。所述0CT系統(tǒng)還可包括至少一個顯示器，其顯示所述物理對象的所述圖像。
[0057]在圖1中示意性地示出的一般化的0CT系統(tǒng)的實例由Fingler等人的“Dynamic Mot1n Contrast and Transverse Flow Estimat1n Using Optical Coherence Tomography”的美國專利號7,995,814;Fingler等人的“Dynamic Mot1n Contrast and Transverse Flow Estimat1n Using Optical Coherence Tomography” 的美國專利號8， 369,594;以及Sharma等人的題為 “Data Acquisit1n Methods for Reduced Mot1n Artifacts and Applicat1ns in OCT Ang1graphy” 的美國專利號8,857,988公開。這些公開的內(nèi)容以引用的方式整體并入本文。0CT系統(tǒng)100可包括這種一般化的0CT系統(tǒng)。[〇〇58] 0CT系統(tǒng)100可包括至少一個光源110、至少一個掃描光學(xué)器件200、至少一個回射反射器180、至少一個光纖耦合器220或至少一個自由空間耦合器、至少一個檢測器130、至少一個處理單元140以及至少一個顯示單元150 ACT系統(tǒng)還可包括掃描鏡190。
[0059]至少一個光源110可包括任何光源，例如，低相干光源?？赏ǔＭㄟ^使用至少一個光纖耦合器220來導(dǎo)引來自光源110的光來照射物理對象210。物理對象210的實例可以是人眼中的任何組織。例如，所述組織可以是視網(wǎng)膜。光源110可以是在SD-0CT情況下具有較短時間相干性長度的寬帶低相干光源或在SS-0CT情況下的波長可調(diào)諧激光源?？赏ǔＳ锰幱诠饫w親合器220的輸出與物理對象210之間的掃描光學(xué)器件200來掃描光，使得被導(dǎo)引用于物理對象210的光束(虛線)在將要成像的面積或體積上被橫向地(在x軸和/或y軸上)掃描。 掃描光學(xué)器件200可包括適合于掃描的任何光學(xué)元件。掃描光學(xué)器件200可包括至少一個部件。掃描光學(xué)器件200的至少一個部件可以是光學(xué)部件。可通常將從物理對象210散射的光收集到用來導(dǎo)引光來照射物理對象210的相同光纖耦合器220中。(在圖1中示出物理對象 210,僅僅是為了示意性地展示物理對象210與0CT系統(tǒng)100相關(guān)。物理對象210不是0CT系統(tǒng) 100的部件。)
[0060]0CT系統(tǒng)100還可包括光束分離器120,其用來分離由光源110提供的光并且將光導(dǎo)引至參考臂230和物理對象臂240 ACT系統(tǒng)還可包括放在光束分離器120與回射反射器180 之間的透鏡160 ACT系統(tǒng)還可包括放在光束分離器120與掃描光學(xué)器件200之間的透鏡170。 [0061 ] 源自同一光源110的參考光250可沿著單獨路徑行進(jìn)，所述路徑在這種情況下包括光纖耦合器220和具有可調(diào)光學(xué)延遲的回射反射器180?；厣浞瓷淦?80可包括至少一個部件?；厣浞瓷淦?80的至少一個部件可以是光學(xué)部件，例如參考鏡。還可使用透射性參考路徑，并且可調(diào)延遲可放在0CT系統(tǒng)100的物理對象臂240或參考臂230中。[〇〇62]可通常在光纖耦合器中組合從物理對象210散射的所收集光260與參考光250以便在檢測器130中形成光干涉。盡管示出通往檢測器130的單個光纖端口，但是干涉儀的各種設(shè)計可用于對用于SS-0CT的干涉信號或用于SD-0CT的分光計檢測器進(jìn)行平衡或不平衡檢測。[〇〇63] 可將來自檢測器130的輸出供應(yīng)至處理單元140?？蓪⒔Y(jié)果存儲在處理單元140中或顯示在顯示單元150上。處理功能和存儲功能可以位于0CT系統(tǒng)內(nèi)，或功能可在外部處理單元上執(zhí)行，所收集的數(shù)據(jù)被傳送到所述外部處理單元。這種外部單元可專用于數(shù)據(jù)處理或執(zhí)行相當(dāng)通用且不專用于0CT系統(tǒng)的其他任務(wù)。
[0064]如本文所使用的光束應(yīng)被解釋為任何仔細(xì)地引導(dǎo)的光路徑。在時域系統(tǒng)中，參考臂230可能需要具有可調(diào)諧的光學(xué)延遲來產(chǎn)生干涉。在TD-0CT和SS-0CT系統(tǒng)中可通常使用平衡檢測系統(tǒng)，而在用于SD-0CT系統(tǒng)的檢測端口處可使用分光計。
[0065]干涉可致使干涉光的強(qiáng)度在光譜上變化。干涉光的傅里葉變換可揭示散射強(qiáng)度在不同路徑長度下的輪廓，并且因此隨物理對象中的深度(z軸方向)而變的散射。例如參見 Leitgeb等人的 “Ultrahigh resolut1n Fourier domain optical coherence tomography/’Optics Expressl2( 10):2156，2004D這個公布的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0066]隨深度而變的散射的輪廓被稱為軸向掃描(A掃描)，如在圖2中示意性地示出。在物理對象中的相鄰位置處測量的A掃描的集合產(chǎn)生物理對象的橫截面圖像(斷層掃描或B掃描)。在樣本上的不同橫向位置處收集的單獨B掃描的集合構(gòu)成數(shù)據(jù)體或立方體。通過組合多個B掃描，可以形成三維C掃描。對于特定的數(shù)據(jù)體，術(shù)語快軸是指沿單個B掃描的掃描方向，而慢軸是指收集多個B掃描所沿的軸線。
[0067] B掃描可由在x軸和y軸所表示的平面中的任何橫向掃描形成。B掃描可例如沿水平或x軸方向、沿垂直或y軸方向、沿x軸方向和y軸方向的對角方向、按圓形或螺旋形圖案及其組合形成。本文所論述的大多數(shù)實例可指在x-z軸方向上的B掃描，但本公開可同樣地適用于任何橫截面圖像。[〇〇68] 物理對象210可以是任何物理對象。物理對象210可以是如在圖3中以簡化方式示出的人眼500。人眼包括眼角膜510、瞳孔520、視網(wǎng)膜300、脈絡(luò)膜540、視網(wǎng)膜中心凹區(qū)域 550、視神經(jīng)盤560、視神經(jīng)570、玻璃體腔580和視網(wǎng)膜血管590。[〇〇69] 物理對象210可以是組織。所述組織的實例是視網(wǎng)膜。在圖4中示意性地示出視網(wǎng)膜300的各層的簡化橫截面圖像。視網(wǎng)膜層包括神經(jīng)纖維層(NFL)310、外界膜(ELM)320、光感受器內(nèi)/外段330、光感受器外段340、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)350、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)/布魯赫膜復(fù)合物360。圖4還示意性地示出視網(wǎng)膜中心凹370。圖5示出視網(wǎng)膜中心凹區(qū)域的橫截面0CT圖像。圖6示出(A)視神經(jīng)盤周圍的視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)的示例性橫斷面0CT 血管造影術(shù)圖像，(B)(A)的0CT圖像的放大區(qū)域。
[0070]物理對象可包括如上文所公開的任何物理對象。物理對象具有表面和深度。例如， 眼睛的眼底具有通過瞳孔從外側(cè)環(huán)境接收光的外表面。眼睛的眼底還具有在其外表面處開始并且從其外表面延伸的深度。
[0071]在本公開中，z軸(“軸向軸線”)是平行于延伸到物理對象的深度中的光束的軸線， x軸和y軸(“橫向軸線”)是橫向的，從而是垂直于z軸的軸線。在圖1-5、圖7和圖9中示出這三個軸線的取向。
[0072]在圖7中以簡化方式示意性地示出眼睛的眼底的實例。在眼睛的眼底的這個圓形視野440中，解剖學(xué)標(biāo)志是視神經(jīng)盤410、視網(wǎng)膜中心凹420和視網(wǎng)膜內(nèi)主要血管430。
[0073]本公開涉及用于對象眼睛健康狀況表征的具有延長的持續(xù)時間的光學(xué)相干斷層掃描(0CT)系統(tǒng)。對象可以是任何哺乳動物。對象可以是人。所述具有延長的持續(xù)時間的0CT 系統(tǒng)還可包括上文公開的任何0CT系統(tǒng)。例如，所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可具有如下配置:(a)用具有一定束寬和方向的光束來掃描對象的眼睛的組織，所述組織具有一定表面和深度；(b)從所述掃描獲取0CT信號;并且(c)使用所獲取0CT信號來形成至少一個B掃描集群集。
[0074]由0CT系統(tǒng)提供的光束在眼睛組織的位置處具有寬度和強(qiáng)度。在圖8中示意性地示出束寬的實例。這個位置可以是在組織的表面處或在組織內(nèi)。在一個實例中，在組織的這個位置處，光束可被聚焦(“聚焦的光束”)。例如，在這個位置處，光束的寬度可以處于其最小值。光束的橫截面面積可具有任何形狀。例如，所述橫截面面積可具有圓形形狀或橢圓形形狀。聚焦的光束的強(qiáng)度沿其橫向軸線變化，所述橫向軸線垂直于其傳播軸線。這個橫向光束軸線可以是徑向軸線。在光束的中心處的光束強(qiáng)度處于其峰值(即，光束強(qiáng)度處于其最大值)，并且沿其橫向軸線降低，從而形成強(qiáng)度分布?？赏ㄟ^高斯函數(shù)來大致估計這種分布，如圖8中所示。光束的寬度(“束寬”)被定義為在兩個相對點處與強(qiáng)度分布相交的線的長度，在所述兩個相對點處，強(qiáng)度是其峰值的1/e2倍。光束可包括多于一個的峰值。使用具有最高光束強(qiáng)度的峰值來計算束寬。束寬可以是聚焦的光束。典型0CT系統(tǒng)的典型束寬在組織位置處可在10微米到30微米范圍中變化。
[0075]每個B掃描集群集可包括至少兩個B掃描集群。每個B掃描集群可包括至少兩個B掃描。每個B掃描可包括至少兩個A掃描。每個B掃描集群集可以相互平行并且平行于光束的方向。每個B掃描集群集內(nèi)的B掃描可以相互平行并且平行于光束的方向。在圖9中示出的這個系統(tǒng)的實例包括一個B掃描集群集，所述一個B掃描集群集包括兩個B掃描集群。并且每個B 掃描集群包括兩個B掃描。
[0076]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可具有形成多于一個B掃描集群的配置。也就是說，B掃描集群集的數(shù)目P可等于或大于1，其中P是整數(shù)。例如，P可以是1、2、3、4、5、10、 100、1，000、10,000或100,000〇
[0077]每個B掃描集群集可包括任意數(shù)目的B掃描集群，N等于或大于2,其中N是整數(shù)。例如，N可以是2、3、4、5、10、100、1,000、10,000或 100,000。
[0078]每個B掃描集群可包括任意數(shù)目的B掃描，M等于或大于2,其中M是整數(shù)。例如，M可以是2、3、4、5、10、20、100、1，000、10,000或 100,000。
[0079]每個B掃描可包括任意數(shù)目的A掃描，Q等于或大于2,其中M是整數(shù)。例如，M可以是 2、3、4、5、10、20、100、1，000、10,000或100,000〇
[0080]可在一段時間內(nèi)獲取每個A掃描、每個B掃描、每個B掃描集群以及每個B掃描集群集。也就是說，每個A掃描、每個B掃描、每個B掃描集群以及每個B掃描集群集可在分別與所有其他A掃描、所有其他B掃描、所有其他B掃描集群以及所有其他B掃描集群集不同的時間處形成。在本公開中，“首先形成”意思是在時間上首先形成；“接下來形成”意思是在時間上接下來形成;并且“最后形成”意思是在時間上最后形成。[〇〇81]每個A掃描可與任何下一個A掃描隔開一定距離(“A掃描距離”)。所述A掃描距離可以是0、至少1微米或至少10微米。
[0082]每個B掃描集群內(nèi)的每個B掃描可與所述B掃描集群內(nèi)的任何接下來形成的B掃描隔開在〇到一半束寬范圍內(nèi)的距離(“集群內(nèi)距離”)。例如，所述集群內(nèi)距離可在〇微米到15 微米的范圍中變化。
[0083]每個B掃描集群內(nèi)的最后形成的B掃描可與任何接下來形成的B掃描集群內(nèi)的首先形成的B掃描隔開(“集群間距離”)至少一微米。例如，所述集群內(nèi)距離可在1微米到10微米、 1微米到100微米或1微米到1，〇〇〇微米的范圍中變化。
[0084]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可具有使用所述至少一個B掃描集群來計算 0CT數(shù)據(jù)的配置。0CT數(shù)據(jù)可以是通過使用所述至少一個B掃描集群和發(fā)生在所述眼睛組織內(nèi)的運(yùn)動來計算的0CT血管造影術(shù)數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^使用0CT信號的強(qiáng)度和/或相位變化來計算 0CT血管造影術(shù)數(shù)據(jù)。這種計算可提供對比。這些變化可以是由0CT信號的流動、散斑或去相關(guān)引起的，所述流動、散斑或去相關(guān)是由眼睛組織運(yùn)動和/或眼睛組織的血管中的流動引起的。
[0085]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括穩(wěn)定的頭部定位系統(tǒng)、動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)、用于檢測眨眼的系統(tǒng)、眼睛運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)串流和/或處理、小且快的體積掃描、用來阻擋光到達(dá)非成像眼睛的系統(tǒng)或其組合。
[0086]所述具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可適合于獲取高質(zhì)量圖像。大多數(shù)商業(yè)0CT系統(tǒng)使用頭托和頦托支架的形式，其中頭部和眼睛位置穩(wěn)定性取決于眾多因素，諸如頦和頌穩(wěn)定性以及由前額施加在頭托上的壓力的量，并且因此限制穩(wěn)定能力。因為在這些類型的頭部支架的情況下缺乏穩(wěn)定性，所以許多研究實驗室使用咬棒來進(jìn)行穩(wěn)定，但是這種方法可能不夠方便而無法通用的使用。
[0087]利用重力來對對象施加所需壓力的頭部和/或身體穩(wěn)定系統(tǒng)(“重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)”)產(chǎn)生許多類型的目鏡成像系統(tǒng)(例如0CT系統(tǒng))所需的位置穩(wěn)定性。重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)的實例還可包括傾斜的頭托系統(tǒng)、傾斜的座椅系統(tǒng)、水平臺面系統(tǒng)或其組合。
[0088]傾斜的頭托系統(tǒng)可包括用于前額和顴骨的托件，所述托件取向成使得坐著的對象僅需要以舒服的角度(以避免頸部扭傷)向下看向頭托中，所述頭托附接到0CT系統(tǒng)。
[0089]結(jié)合其他目鏡成像系統(tǒng)公開了這類系統(tǒng)的實例。具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括這類傾斜的頭托系統(tǒng)以提高頭部和眼睛穩(wěn)定性。例如，結(jié)合Artemis公司的VHF數(shù)字超聲電弧掃描器(Ultralink LLC,St.Petersburg,FL)公開了傾斜的頭托系統(tǒng)。這是一種目鏡成像系統(tǒng)，用于獲取前段的精確測量來管理需要用晶狀體透鏡進(jìn)行校正的近視患者。例如參見Roholt的 “Sizing the Visian ICL” Cataract and Refractive Surgery Today, 2007年5月。這個出版物的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。在這種系統(tǒng)中，對象與垂直方向大約成45度向下看。通過一個固定的頦托和兩個固定的前額托來定位對象的頭，機(jī)械地調(diào)節(jié)所述一個固定的頦托和兩個固定的前額托來最好地定位對象的頭。Heidelberg Engineering,Inc.(Heidelberg,Germany)具有類似的傾斜頭托系統(tǒng)，來用于其共焦掃描激光檢眼鏡系統(tǒng)，所述共焦掃描激光檢眼鏡系統(tǒng)是用于角膜成像。例如，參見由Heidelberg Engineering, Inc ?出版的手冊“HRT Rostock Cornea Module”。這個出版物的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。被設(shè)計來用作視野篩選器的0CULUS Easyfield C(0culus，lnc.， Arlington, WA)也具有類似的傾斜頭托系統(tǒng)，其中對象與垂直方向成一定角度向下看，所述角度在31度到51度范圍中變化。例如，參見可用于0⑶LUS Easyfield C的技術(shù)數(shù)據(jù)。這個出版物的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。這些示例性傾斜頭托系統(tǒng)可適合于為具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)提供所需的頭部和眼睛穩(wěn)定性。
[0090]傾斜的座椅系統(tǒng)可包括在概念上類似于按摩椅的對象支撐系統(tǒng)，所述對象支撐系統(tǒng)可使用傾斜設(shè)計來利用重力使對象的頭部和身體穩(wěn)定，與垂直方向成向前或向后的角度。頭部支架可被設(shè)計來針對這個位置保持舒適，同時實現(xiàn)足夠的間隙以便用具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)進(jìn)行成像。例如，頭部支架可包括墊子來保持舒適。這類墊子例如由 Eilers等人在題為 “Method of Posit1ning a Patient for Medical Procedures” 的美國專利號8,732,878中公開。這個公開的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0091]傾斜的頭托系統(tǒng)或傾斜的座椅系統(tǒng)可包括頭托，所述頭托具有如下配置:使得當(dāng)對象將他的/她的頭靠在頭托上時，對象的頭部可以定位成相對于垂直于地球表面的軸線成一定角度。對象可以是人。圖10中示出簡化的示例性配置。在這個圖中，對象的頭靠在頭托830上，并且對象相對于垂直于在對象位置處的地球表面的軸線(“垂直軸線”)成角度810 或820( “傾角”)朝0CT系統(tǒng)100的掃描光學(xué)器件向下或向上看。這是在所述垂直軸線與穿過對象的顱頂點的軸線(“頂點軸線”)之間的角度，其中穿過對象的顱頂點的軸線平行于對象的冠狀面。所述傾角可以是正角810。正角810可在10度到90度的范圍中。正角810也可在80 度到90度的范圍中。所述傾角也可以是負(fù)角820。負(fù)角820可在-10度到-90度的范圍中。負(fù)角 820也可在-80度到-90度的范圍中。
[0092]所述水平臺面系統(tǒng)可包括在概念上類似于水平按摩臺的對象支撐系統(tǒng)以利用重力使對象穩(wěn)定。對象可定位在水平臺面上，以便從面朝上或面朝下的位置向前看。頭部支架可被設(shè)計來針對這個位置保持舒適，同時實現(xiàn)足夠的間隙以便用目鏡成像系統(tǒng)進(jìn)行成像。 在這種配置中，對象的頭部可以定位成實質(zhì)上接近90度或-90度的傾角。在這種配置中，對象的頭部可以定位成90度或-90度的傾角。在這種位置處，頂點軸線可以實質(zhì)上平行于水平軸線或平行于水平軸線。
[0093]具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)?？赏ㄟ^在0CT成像期間使對象聚焦在目標(biāo)上來使眼睛運(yùn)動穩(wěn)定。這類動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)和方法的合適的實例可包括用于對象眼睛的激光手術(shù)以便進(jìn)行各種治療的那些系統(tǒng)和方法。這類系統(tǒng)的實例可包括可光學(xué)地定位在對象前方或上方的發(fā)光二極管(LED)。
[0094]Heitel等人在題為 “Systems and Methods for Dynamic Patient Fixat1n System”的美國專利申請公布號2014/0218689中公開了使眼睛注視在所需位置處的眼睛注視系統(tǒng)，以及使所述眼睛注視系統(tǒng)能夠被動態(tài)地調(diào)節(jié)的眼睛注視調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種注視系統(tǒng)允許對象的眼睛精確地聚焦在一個或多個注視目標(biāo)處。這個專利申請公布以引用的方式整體并入本文。這種系統(tǒng)和方法適合于為具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)提供眼睛穩(wěn)定性。
[0095]Todd等人在題為“Dynamic Fixat1n Stimuli for Visual Field Testing and Therapy”的美國專利號7,748,846中公開了一種系統(tǒng)和方法，其中在計算機(jī)驅(qū)動的顯示器上顯示的注視刺激物的改變允許人類對象在所得動態(tài)刺激物上保持延長的注視。在這個公開中，在改變所述顯示和所述刺激物以允許復(fù)敏對象的視網(wǎng)膜后呈現(xiàn)注視，從而允許在所得動態(tài)目標(biāo)上的延長的注視。這個專利以引用的方式整體并入本文。這種系統(tǒng)和方法適合于為具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)提供眼睛穩(wěn)定性。[〇〇96]具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括用于檢測眨眼并且補(bǔ)償眨眼的影響的系統(tǒng)。眨眼是眼瞼的半自主快速閉合。眨眼的影響可能需要被最小化或完全消除，以便獲得適合于血管造影術(shù)的視網(wǎng)膜寬視野圖像。已經(jīng)提出系統(tǒng)和/或方法來最小化眨眼影響，如下所述。這些系統(tǒng)和/或方法可提供用于檢測眨眼并且補(bǔ)償眨眼的影響的系統(tǒng)，并且因此這些系統(tǒng)和/或方法在本公開的范圍內(nèi)。例如參見Narasimha-1yer等人的“Systems and Methods for Improved Acquisit1n of Ophthalmic Optical Coherence Tomography Data”美國專利申請公布號2014/0268046。這個公開以引用的方式整體并入本文。
[0097]0CT器械操作者在他們開始獲取數(shù)據(jù)之前經(jīng)常要求患者眨眼一次或兩次。然而，操作者經(jīng)常不能立即意識到眨眼，或花費(fèi)不必要的長的時間來確定圖像質(zhì)量和對準(zhǔn)是否與眨眼之前一樣良好。這增加了眨眼與開始獲取之間的時間，并且在對象可能再次眨眼或運(yùn)動之前留下的時間更少。因此，對象有更大可能在獲取期間再次眨眼或運(yùn)動。在本公開中，系統(tǒng)可自動地檢測對象的眨眼，并且自動地開始獲取，從而使患者必須凝視所述裝置而不眨眼的時間減到最低。
[0098]為了減少在對象的眨眼與開始0CT獲取之間的不必要長的時間，具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可具有例如如下配置:檢測對象的兩次眨眼，并且然后自動地開始獲取數(shù)據(jù)。因為眨眼可能阻擋光進(jìn)入眼睛并且因此直接導(dǎo)致例如來自視網(wǎng)膜的0CT信號損失，所以使用光學(xué)技術(shù)通過尋找光學(xué)信號或強(qiáng)度的強(qiáng)烈瞬時減小或增大可容易檢測到眨眼。這可使用未處理的或已處理的0CT數(shù)據(jù)來完成。一個實例可以是分析使用一種技術(shù)由0CT數(shù)據(jù)實時生成的一系列眼底圖像的強(qiáng)度，所述技術(shù)是由Knighton在題為“Enhanced opticalcoherence tomography for anatomical mapping” 的美國專利號7,301,644中描述的，所述專利通過引用的方式整體并入本文。可選地，可分析來自附屬攝像頭(例如，由Everett在題為 “Spectral domain optical coherence tomography system” 的美國專利公布號 2007/0291277中描述的Iris Viewer，所述專利以引用的方式整體并入本文)的圖像流，來檢測眼睛何時在眨眼時閉合。為了確保在眨眼之后保持對準(zhǔn)，裝置可在眨眼之前或之后與掃描相互關(guān)聯(lián)。如果實現(xiàn)足夠的相互關(guān)聯(lián)，那么裝置可以自動地開始獲取。這種自動開始圖像獲取將減少對象必須嘗試不眨眼的時間并且因此最終提高患者舒適度。
[0099]這種系統(tǒng)還可具有在眨眼開始時自動地停止獲取0CT信號的配置。這種系統(tǒng)還可具有在眨眼之后自動地開始獲取0CT信號的配置。此外，這種系統(tǒng)還可具有在眨眼開始時自動地停止獲取0CT信號并且在眨眼停止之后自動地重新開始獲取0CT信號的配置。
[0100]具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)可包括眼睛運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)和/或方法以獲得高質(zhì)量圖像。眼睛運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)和/或方法可以是最小化或防止在獲取0CT掃描期間由眼睛運(yùn)動引起的畸變的任何合適的眼睛運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)和/或方法。
[0101]例如，可獲得并分析(在同一位置或緊密地隔開的)多個B掃描來確定由運(yùn)動引起的0CT數(shù)據(jù)的變化。具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)和/或方法可包括這種方法。
[0102]另一個實例由Sharma等人在題為“Data Acquisit1n Methods for Reduced Mot1n Artifacts and Applicat1ns in OCT Ang1graphy” 的美國專利號8,857,988中公開，所述專利以引用的方式整體并入本文。Sharma等人提出一種方法，其中在使用跟蹤方法監(jiān)測眼睛運(yùn)動的同時，可在同一位置處獲得兩個或更多個OCT A掃描。通過使用眼睛跟蹤信息，可確保從同一組織位置獲得至少兩個或更多個A掃描，并且計算并分析這兩個A掃描之間的差以便精確地得知結(jié)構(gòu)和功能變化，而不會有任何眼睛運(yùn)動相關(guān)的假象。具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)和/或方法可包括這類系統(tǒng)和方法。
[0103]具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)還可包括用于阻擋光到達(dá)非成像眼睛的系統(tǒng)和/ 或方法?？勺钃醴浅上裱劬碜钚』虮苊饪赡苡蔁o阻擋的非成像眼睛引起的額外的注視問題或注意力分散。
[0104]上文公開的0CT運(yùn)動對比方法可用于任何0CT相關(guān)的應(yīng)用。例如，這種方法可用于形成物理對象的更大視野0CT圖像。可將這種方法并入與基于0CT的血管造影術(shù)相關(guān)的方法和系統(tǒng)中。例如，可通過使用0CT運(yùn)動對比方法來更加詳細(xì)地識別脈絡(luò)膜脈管系統(tǒng)。包括0CT 運(yùn)動對比方法的0CT方法還可用于診斷和/或治療健康狀況(諸如疾病)。例如，包括0CT運(yùn)動對比方法0CT方法可用于表征視網(wǎng)膜健康狀況。
[0105]上文所公開的0CT系統(tǒng)可提供與物理對象相關(guān)的任何信息。例如，可使用運(yùn)動對比方法的這個系統(tǒng)可提供2D(S卩，橫截面)圖像、橫斷面圖像、3D圖像、與健康狀況相關(guān)的度量等等。這種系統(tǒng)可與任何其他系統(tǒng)一起使用。例如，0CT系統(tǒng)可與用于診斷或治療目的的超聲波裝置或外科系統(tǒng)一起使用。0CT系統(tǒng)可用來分析任何物理對象。例如，0CT系統(tǒng)可用于分析(例如)任何類型的生命形式和無生命對象的(例如)圖像的形成。生命形式的實例可以是動物、植物、細(xì)胞等。
[0106]除非另外指出，否則本文中已論述的處理單元140可用計算機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn)，所述計算機(jī)系統(tǒng)被配置來執(zhí)行本文中針對這個單元已論述的功能。所述計算機(jī)系統(tǒng)包括一個或多個處理器、有形存儲器(例如，隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)和/或可編程只讀存儲器(PROM))、有形存儲裝置(例如，硬盤驅(qū)動器、CD/DVD驅(qū)動器和/或閃存存儲器)、系統(tǒng)總線、視頻處理部件、網(wǎng)絡(luò)通信部件、輸入/輸出端口和/或用戶接口裝置(例如，鍵盤、指向裝置、顯示器、麥克風(fēng)、聲音再現(xiàn)系統(tǒng)和/或觸摸屏)。
[0107]用于所述處理單元140的計算機(jī)系統(tǒng)可包括在相同或不同位置處的一個或多個計算機(jī)。當(dāng)在不同位置處時，計算機(jī)可被配置來通過有線和/或無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)相互通信。
[0108]計算機(jī)系統(tǒng)可包括軟件(例如，一個或多個操作系統(tǒng)、裝置驅(qū)動程序、應(yīng)用程序和/或通信程序)。當(dāng)包括軟件時，軟件包括編程指令并且可包括相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和庫。當(dāng)包括編程指令時，編程指令被配置來實現(xiàn)一種或多種算法，所述一種或多種算法實現(xiàn)所述計算機(jī)系統(tǒng)的功能中的一個或多個，如本文所述。由每個計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的每個功能的描述也構(gòu)成執(zhí)行所述功能的算法的描述。
[0109]軟件可存儲在一個或多個非暫態(tài)、有形存儲裝置(諸如一個或多個硬盤驅(qū)動器、CD、DVD和/或閃存存儲器)上或中。軟件可以是源代碼和/或目標(biāo)代碼格式。相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可存儲在任何類型的易失性和/或非易失性存儲器中。軟件可被加載到非暫態(tài)存儲器中并且可由一個或多個處理器執(zhí)行。
[0110]上文公開的方法、裝置、系統(tǒng)和特征的任意組合在本公開的范圍內(nèi)。
[0111]除非另外說明，否則在本說明書中(包括在以下權(quán)利要求書中)所闡述的所有測量、值、等級、位置、量值、大小及其他規(guī)范均為近似的，而不是準(zhǔn)確的。它們意圖具有合理的范圍，這個范圍與它們的有關(guān)功能一致并且與它們所屬領(lǐng)域中的習(xí)慣一致。
[0112]在本公開中提到的所有物品、專利、專利申請和其他公布以引用的方式并入本文。
[0113]在本公開中，不定冠詞“一個”和短語“一個或多個”以及“至少一個”是同義的并且意思是“至少一個”。
[0114]短語“用于...的裝置”當(dāng)在權(quán)利要求書中使用時意圖并且應(yīng)該被解釋為涵蓋已經(jīng)描述的對應(yīng)結(jié)構(gòu)和材料和它們的等同物。類似地，短語“用于...的步驟”當(dāng)在權(quán)利要求書中使用時意圖并且應(yīng)該被解釋為涵蓋已經(jīng)描述的對應(yīng)動作和它們的等同物。權(quán)利要求中不存在這些短語意思是所述權(quán)利要求并不意圖并且不應(yīng)該被解釋為受限于這些對應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料或動作或它們的等同物。
[0115]保護(hù)范圍僅受到以下權(quán)利要求書的限制。當(dāng)根據(jù)本說明書和以下申請過程來解釋時，所述范圍意圖并且應(yīng)該被解釋為與權(quán)利要求書中所用語言的普通意思的寬度相一致，除非特定意思已經(jīng)被闡述并且用來涵蓋所有結(jié)構(gòu)和功能等同物。
[0116]諸如“第一”和“第二”等關(guān)系性術(shù)語僅僅可以用來將一個實體或動作與另一個實體或動作區(qū)分開，而沒有必要要求或暗示它們之間的任何實際關(guān)系或順序。術(shù)語“包括”和其任何其他變型在結(jié)合說明書或權(quán)利要求書中的元素列表使用時意圖指示所述列表不是排他的并且可包括其他元素。類似地，在沒有進(jìn)一步約束的情況下，前面有“一個”的元素并不排除存在相同類型的另外的元素。
[0117]權(quán)利要求中沒有一項意圖涵蓋不能滿足專利行為的101部分、102部分或103部分的要求的主題，也沒有一項應(yīng)該以這種方式被解釋。因此放棄對這種主題的任何非有意的涵蓋。除了如這一段中剛剛所述，已陳述或說明的任何內(nèi)容都不意圖或不應(yīng)該被解釋為致使任何部件、步驟、特征、目標(biāo)、益處、優(yōu)點或等同物獻(xiàn)給公眾，無論它是否在權(quán)利要求書中有敘述。
[0118]提供摘要來幫助讀者快速確定技術(shù)性公開的本質(zhì)。應(yīng)理解，所提交的摘要不是用來解釋或限制權(quán)利要求書的范圍或含義。此外，在上文詳細(xì)描述中的各種特征在各種實施方案中被分組在一起以精簡本公開。這種公開的方法不應(yīng)被解釋為需要所要求保護(hù)的實施方案需要比每個權(quán)利要求中所明確表述的特征更多的特征。相反，如以下權(quán)利要求書所反映的，本發(fā)明的主題存在于單個所公開實施方案的少于所有特征中。因此，以下權(quán)利要求書因此并入詳述中，其中每項權(quán)利要求自身可作為單獨要求保護(hù)的主題。
【主權(quán)項】
1.一種用于人類對象的眼睛健康狀況表征的具有延長的持續(xù)時間的光學(xué)相干斷層掃 描(OCT)系統(tǒng)，其包括:OCT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其具有如下配置:用具有一定束寬和方向的光束來掃描對象的眼睛的組織，所述組織具有一定表面和深 度；從所述掃描獲取OCT信號；使用所獲取OCT信號來形成至少一個B掃描集群集，使得每個B掃描集群集包括至少兩 個B掃描集群;每個B掃描集群包括至少兩個B掃描;并且每個B掃描包括至少兩個A掃描；以 及使用所述至少一個B掃描集群集來計算OCT數(shù)據(jù)；以及重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)，其在所述OCT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)掃描所述組織時為對象的頭部 和眼睛提供穩(wěn)定性，其中所述重力輔助式頭部穩(wěn)定系統(tǒng)包括頭托，并且其中所述頭托具有如下配置:使得當(dāng)所述對象將他的/她的頭靠在所述頭托上時，穿過 所述對象的顱頂點并且平行于所述對象的冠狀面的軸線(“頂點軸線”)不垂直于在所述對 象的位置處的地球表面。2.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述頭托具有如下配置: 使得當(dāng)所述對象將他的/她的頭靠在所述頭托上時，在所述頂點軸線與垂直于在所述對象 的位置處的地球表面的軸線(“垂直軸線”)之間的角度(“傾角”)在10到90度范圍中。3.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述頭托具有如下配置: 使得當(dāng)所述對象將他的/她的頭靠在所述頭托上時，在所述頂點軸線與垂直于在所述對象 的位置處的地球表面的軸線(“垂直軸線”)之間的角度(“傾角”)在-10度到-90度范圍中。4.如權(quán)利要求2所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述傾角在80度到90的范 圍中。5.如權(quán)利要求3所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述傾角在-80度到-90的 范圍中。6.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述OCT數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包 括物理對象臂;并且其中所述物理對象臂機(jī)械地固定到所述頭托。7.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述重力輔助式頭部穩(wěn)定 系統(tǒng)還包括傾斜的座椅系統(tǒng)、水平臺面系統(tǒng)或其組合。8.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括使所述對 象的眼睛的運(yùn)動穩(wěn)定的動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)，并且其中所述動態(tài)注視目標(biāo)系統(tǒng)包括至少一個 注視目標(biāo)。9.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括自動地檢 測所述對象的眨眼并且補(bǔ)償眨眼對計算出的OCT數(shù)據(jù)的影響的系統(tǒng)。10.如權(quán)利要求9所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其還具有在眨眼開始時自動 地停止獲取所述OCT信號的配置。11.如權(quán)利要求9所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其還具有在眨眼之后自動地 開始獲取所述OCT信號的配置。12.如權(quán)利要求9所述的具有延長的持續(xù)時間的OCT系統(tǒng)，其還具有通過檢測所獲取OCT 信號的強(qiáng)度的強(qiáng)烈瞬時減小或增大來自動地檢測眨眼的配置。13.如權(quán)利要求9所述的具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)，其還具有通過使用計算出的 0CT數(shù)據(jù)來自動地檢測眨眼的配置。14.如權(quán)利要求9所述的具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括攝像頭； 并且所述系統(tǒng)還具有使用由所述攝像頭提供的圖像來檢測眨眼的配置。15.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括眼睛運(yùn) 動跟蹤系統(tǒng)，并且使用由這種跟蹤系統(tǒng)提供的信息來最小化所述眼睛運(yùn)動對計算出的0CT 數(shù)據(jù)的影響。16.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)，其還具有阻擋光到達(dá)非成像 眼睛的配置。17.如權(quán)利要求1所述的具有延長的持續(xù)時間的0CT系統(tǒng)，其還具有使用發(fā)生在所述眼 睛組織內(nèi)的運(yùn)動和所述至少一個B掃描集群集來計算0CT數(shù)據(jù)的配置。18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中通過使用所述0CT信號的強(qiáng)度或相位變化來計算所 述0CT數(shù)據(jù)以提供對比。19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中通過使用所述0CT信號的強(qiáng)度或相位變化來計算所 述0CT數(shù)據(jù)，所述變化是由所述0CT信號內(nèi)的一個0CT信號的流動、散斑或去相關(guān)引起的，所 述流動、散斑或去相關(guān)是由眼睛組織運(yùn)動或所述眼睛組織的血管中的血流引起的。
【文檔編號】A61B6/04GK106028911SQ201580008838
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年3月4日
【發(fā)明人】杰弗里·P·芬格勒, 斯科特·E·弗雷澤
【申請人】南加利福尼亞大學(xué)