前向掃描光學(xué)探頭以及相關(guān)聯(lián)的裝置、系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】裝置、系統(tǒng)和方法，這些裝置、系統(tǒng)和方法利用一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)是與成像光跨光纖束的近側(cè)表面的掃描相配合地改變光纖束的光纖組的位置，以改進(jìn)掃描的圖像的分辨率。具體地，可以提供束致動(dòng)器以與成像光跨光纖束的近側(cè)表面的掃描相配合地改變光纖束的光纖組的位置，以覆蓋光纖之間的間隙區(qū)域并提高掃描的圖像的分辨率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】前向掃描光學(xué)探頭以及相關(guān)聯(lián)的裝置、系統(tǒng)和方法
[0001]余凌峰(LingfengYu)和卡姆比茲.帕托(Kambiz Parto)
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]在此披露的實(shí)施例涉及使用前向掃描光學(xué)探頭掃描組織的裝置、系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及利用具有用于眼科成像的光纖束的光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)探頭的裝置、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)系統(tǒng)用于捕獲并產(chǎn)生患者組織層的圖像。這些系統(tǒng)通常包括可侵入性地穿透組織以對(duì)患者體內(nèi)組織進(jìn)行可視化的OCT探頭。在眼科學(xué)中，OCT探頭用于獲得眼睛周?chē)慕M織或形成眼睛的一部分的組織(如視網(wǎng)膜)的詳細(xì)圖像。
[0004]OCT探頭通常包括可侵入性地穿透患者組織的突出的套管。通過(guò)對(duì)穿過(guò)布置在套管端部的透鏡的光學(xué)光束進(jìn)行折射，成像探頭對(duì)組織進(jìn)行掃描。掃描儀可操控成像光來(lái)掃描靶組織。掃描儀可被放在OCT探頭的套管的遠(yuǎn)端。然而，將掃描儀放置在套管的遠(yuǎn)端可使套管遠(yuǎn)端的尺寸很大、并具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這樣不適于插入眼睛。
[0005]作為一個(gè)替代方案，掃描儀可被放在眼睛之外，在眼睛正上方，能夠?qū)⒊上窆庵苯油渡溥M(jìn)入眼睛。然而，將掃描儀放在眼睛正上方可干擾手術(shù)顯微鏡的光路，并且可占據(jù)手術(shù)顯微鏡與眼睛之間的必需的操作空間。
[0006]相應(yīng)地，有利的是將掃描儀定位為遠(yuǎn)離手術(shù)顯微鏡的光路。例如，掃描儀可被放在OCT探頭的手持件中或放在單獨(dú)的掃描單元中。如果遠(yuǎn)離光路放置掃描儀，則提供光導(dǎo)以將成像光引導(dǎo)回插入眼睛的套管。該光導(dǎo)可以是由一束光纖形成的光纖束，以具有一定的柔性。然而，在光纖束中，在光纖之間形成有限的間隙。因此，當(dāng)使成像光掃過(guò)光纖束的近側(cè)表面時(shí)，在成像光經(jīng)過(guò)光纖之間的間隙時(shí)掃描可以被可間斷地中斷。因此，輸出的掃描光束可以變得跳動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致掃描圖像成為分辨率不夠的粒狀的和有噪聲的圖像。
[0007]相應(yīng)地，對(duì)于利用具有掃描光纖束的掃描儀的OCT成像系統(tǒng)的裝置、系統(tǒng)和方法存在需求，這樣的OCT成像系統(tǒng)的裝置、系統(tǒng)和方法提高了掃描分辨率使之比光纖束的光纖-光纖分離更好，并且解決了上面所討論的需求中的一個(gè)或多個(gè)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在此披露的實(shí)施例涉及利用致動(dòng)器的裝置、系統(tǒng)和方法，該致動(dòng)器可調(diào)整光纖束中的光纖的位置，與跨光纖束的近側(cè)表面掃描成像光的掃描儀配合，以提高成像分辨率。
[0009]與一些實(shí)施例一致的是，提供了一種光學(xué)成像設(shè)備。該光學(xué)成像設(shè)備可以包括具有被配置成引導(dǎo)成像光的一組光纖的光纖束、被配置成接收來(lái)自光纖束的成像光并將成像光重定向至目標(biāo)區(qū)域的光束形成單元、以及被配置成對(duì)該光纖束的這組光纖的位置進(jìn)行調(diào)整的束致動(dòng)器。該光學(xué)成像設(shè)備可以包括掃描單元，該掃描單元被配置成使成像光在光纖束的近側(cè)表面上掃描而使被重定向的成像光沿著目標(biāo)區(qū)域中的掃描圖樣進(jìn)行掃描。
[0010]該光學(xué)成像設(shè)備還可以包括被配置成產(chǎn)生成像光的成像光源、以及被配置成使成像光掃描光纖束的近側(cè)表面的掃描單元。
[0011]與一些實(shí)施例一致的是，提供了一種眼科成像的方法。該方法可以包括:用掃描單元使成像光束跨光纖束的近端進(jìn)行掃描；用束致動(dòng)器對(duì)光纖束的遠(yuǎn)側(cè)部分的構(gòu)型進(jìn)行調(diào)整;并且利用光束形成單元將成像光引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域。
[0012]本發(fā)明的另外的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)描述變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1展示了示例性O(shè)CT成像系統(tǒng)。
[0014]圖2a展示了光纖束的截面視圖。
[0015]圖2b展示了光纖束的截面視圖。
[0016]圖2c展示了光纖束的截面視圖。
[0017]圖2d展示了光纖束的截面視圖。
[0018]圖3展示了示例性O(shè)CT成像系統(tǒng)。
[0019]圖4展示了成像探頭的截面視圖。
[0020]圖5展示了成像探頭和OCT引擎的截面視圖。
[0021]圖6a_b展示了OCT成像系統(tǒng)。
[0022]圖7展示了接受治療的眼睛以及示例性O(shè)CT成像系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在以下描述中，闡明具體細(xì)節(jié)以便描述特定的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是可以在不具有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)踐所披露的實(shí)施例。所呈現(xiàn)的具體實(shí)施例意在為說(shuō)明性的，而非限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，雖然在本文中未明確描述，但其他材料也在本披露的范圍和精神內(nèi)。本披露所涉及領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員通常能夠完全想到對(duì)于所述裝置、系統(tǒng)、方法的任何改變和進(jìn)一步的修飾以及對(duì)于本披露原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用，并將其包含在本披露中。具體而言，完全可以想到針對(duì)一個(gè)實(shí)施例描述的特征、組件和/或步驟可與針對(duì)本披露的其它實(shí)施例描述的特征、組件和/或步驟組合。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，然而，將不分別描述這些組合的大量重復(fù)方案。
[0024]本披露總體上涉及OCT探頭、OCT系統(tǒng)以及使成像光跨靶組織掃描以產(chǎn)生OCT圖像的方法。該成像探頭可以包括外殼或手柄、以及從外殼突出的套管。該套管可被配置成侵入性地穿透患者的組織，如眼球。該套管可以容納透鏡和光纖束。該光纖束包括一組光纖，各光纖被配置成引導(dǎo)成像光穿過(guò)透鏡、并捕獲回傳通過(guò)該透鏡的反射的成像光。掃描儀可使成像光跨光纖束的近側(cè)表面掃描以獲得圖像。因?yàn)楣饫w束中的各個(gè)光纖之間有固有間隙，掃描的圖像可能變成粒狀的和有雜音的。
[0025]在此所述的示例性方面利用一項(xiàng)技術(shù)，即與成像光掃描光纖束的近側(cè)表面相配合，改變光纖束中的這組光纖的位置，以提高掃描圖像的分辨率。具體地，可以提供束致動(dòng)器以與成像光掃描光纖束的近側(cè)表面相配合地改變光纖束中的這組光纖的位置或構(gòu)型，以覆蓋光纖之間的間隙區(qū)域并提高掃描圖像的分辨率。改變這組光纖的位置可以克服一個(gè)或多個(gè)先前方法的問(wèn)題或限制。因此，本披露的實(shí)施例可以:(I)消除或減少與光纖束的各個(gè)光纖之間的間距或間隔相關(guān)聯(lián)的成像偽影；(2)提高圖像清晰度和/或分辨率;并且(3)增加圖像采樣密度。
[0026]圖1是示例性的OCT成像設(shè)備100的圖解示意圖。具體地，OCT成像設(shè)備100可以包括光纖束102和光束形成單元104。光纖束102可以包括被配置成引導(dǎo)成像光的一組光纖。光纖束102中的光纖數(shù)量可以在較寬的范圍內(nèi)變化，包括在2根光纖到I，000，000根光纖之間、在2根光纖至100，000根光纖之間、以及在2根光纖到10，000根光纖之間。每根光纖的大小或直徑可在I微米到100微米之間、在2微米到50微米之間或在5微米到20微米之間。光纖素的各個(gè)光纖可以是單模光纖、多模光纖、單模波導(dǎo)、多模波導(dǎo)和中空管。
[0027]光束形成單元104可被配置成接收來(lái)自光纖束102的成像光并將成像光重定向至目標(biāo)區(qū)域。光束形成單元104可將成像光聚焦到目標(biāo)區(qū)域上。例如，光束形成單元104可以包括梯度折射率(GRIN)透鏡、球透鏡、衍射元件、非球面透鏡或物鏡。
[0028]OCT成像設(shè)備100還可以包括掃描單元106，該掃描單元被配置成使成像光掃描/掃過(guò)光纖束102的近側(cè)表面114而使重定向的成像光沿著目標(biāo)區(qū)域中的掃描圖樣進(jìn)行掃描。掃描單元106可以包括耦合透鏡108、掃描儀110和準(zhǔn)直透鏡112。光纖115可以將成像光源生成的成像光引導(dǎo)至掃描單元106。可以利用準(zhǔn)直透鏡112接收來(lái)自光纖115的成像光。掃描儀110可接收來(lái)自于準(zhǔn)直透鏡112的經(jīng)準(zhǔn)直的成像光并將成像光引導(dǎo)至耦合透鏡108。耦合透鏡108可將成像光親合到光纖束102的單根或幾根光纖中。
[0029]掃描儀110可以包括被配置成對(duì)成像光的經(jīng)準(zhǔn)直的光束進(jìn)行掃描的光學(xué)元件。例如，掃描儀110可以包括以下的一個(gè)或多個(gè):可旋轉(zhuǎn)反射鏡、檢流計(jì)、共振掃描儀、多面掃描儀和MEMS掃描儀。因此，掃描儀110可操控成像光的方向以使成像光跨光纖束102的近側(cè)表面114進(jìn)行掃描。掃描性成像光可以由光纖束102進(jìn)行引導(dǎo)朝向光束形成單元104，并且由光束形成單元104進(jìn)行導(dǎo)向或輸出以沿著掃描圖樣掃描目標(biāo)區(qū)域。
[0030]OCT成像設(shè)備100可以包括被配置成驅(qū)動(dòng)全部或一部分光纖束102的束致動(dòng)器116。束致動(dòng)器116可以定位在光纖束102的近側(cè)部分的、中心部分的和/或遠(yuǎn)側(cè)部分的附近。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，束致動(dòng)器116可調(diào)整光纖束102的遠(yuǎn)端處的光纖組的位置或構(gòu)型。例如，束致動(dòng)器116可使光纖束102的光纖組的遠(yuǎn)側(cè)部分旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、橫向平移和/或縱向平移。
[0031]束致動(dòng)器116還可以是手動(dòng)或自動(dòng)對(duì)焦子系統(tǒng)的一部分，該子系統(tǒng)被配置成縱向調(diào)整光纖束102的光纖組的遠(yuǎn)側(cè)部分或調(diào)整光束形成單元104，以調(diào)整光束形成單元104與靶組織之間的焦距。例如，束致動(dòng)器116可以使光纖束102的遠(yuǎn)側(cè)部分朝向或遠(yuǎn)離光束形成單元104移動(dòng)，以調(diào)整成像光束的焦點(diǎn)。束致動(dòng)器116可以包括被配置成有利于光纖束102或其部分的旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、橫向平移和/或縱向平移的許多部件。這些部件可以包括但不限于一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)、一個(gè)或多個(gè)偏置元件(例如螺旋彈簧、片簧等)、一個(gè)或多個(gè)機(jī)械接口和/或一個(gè)或多個(gè)連接件(例如滑輪、斜坡件、夾具、螺栓、螺母、螺釘、釘子等)、一個(gè)或多個(gè)電磁元件(例如永久磁鐵、電磁鐵、線(xiàn)圈等)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、壓電型驅(qū)動(dòng)器和/或它們的組合。
[0032]圖2a_2d展示了光纖束102的截面視圖。圖2a展示了光纖束102具有四根光纖的實(shí)施例:芯1、芯2、芯3和芯4。然而，可以理解，以下描述的概念同樣適用于具有任何數(shù)量的光纖的光纖束，如數(shù)量在2根光纖到I，000，000根光纖之間、2根光纖到100，000根光纖之間以及2根光纖到10，000根光纖之間。
[0033]在四根光纖或四芯的實(shí)施例中，掃描單元106可使成像光跨近側(cè)表面114、跨四個(gè)芯1-4進(jìn)行掃描。然而，如上所述，在光纖束102遠(yuǎn)端由光纖1-4依次發(fā)出的成像光撞擊以距離D(即相鄰光纖的中心間隔)間隔開(kāi)的四個(gè)目標(biāo)或掃描點(diǎn)。距離D是限制成像分辨率的因素。
[0034]—些實(shí)施例利用束致動(dòng)器116調(diào)整光纖束102的構(gòu)型而縮小了相對(duì)于固定的光纖系統(tǒng)的掃描點(diǎn)的間隔。在一些實(shí)施例中，束致動(dòng)器116可在掃描單元106的第一次掃描之后調(diào)整光纖束102的構(gòu)型。在一些實(shí)施例中，束致動(dòng)器116可以使至少一部分光纖束102轉(zhuǎn)移或旋轉(zhuǎn)至第二位置或構(gòu)型，如圖2b所示。例如，束致動(dòng)器116可使光纖束102順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度到第二旋轉(zhuǎn)位置。光纖束102可以旋轉(zhuǎn)一個(gè)較小的角度并且旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的小于芯之間的距離或間隔的較小的距離，其可以在0.1微米到幾百微米之間，例如，在圖2B中光纖束102可以旋轉(zhuǎn)O度到90度之間的較小的角度，用以引導(dǎo)成像光束至旋轉(zhuǎn)之前到達(dá)的點(diǎn)之間的掃描點(diǎn)。然后掃描單元106使成像光束第二次跨光纖束102的近側(cè)面114進(jìn)行掃描。在第二次掃描之后，光纖束102可以再次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至第三位置，如圖2c所示。然后掃描單元106可使成像光束第三次跨四個(gè)芯的近端進(jìn)行掃描。在這個(gè)實(shí)施例中，光纖束102的芯可圍繞光纖束102的中心縱軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，定位在光纖束102中心的芯可以旋轉(zhuǎn)而不會(huì)改變相對(duì)于光纖束102的中心縱軸線(xiàn)的位置。
[0035]相應(yīng)地，圖2d顯示，通過(guò)選擇甚至更小的旋轉(zhuǎn)角度，這些光纖可以旋轉(zhuǎn)至一系列位置，以一小步一小步地覆蓋光纖之間的間隙。當(dāng)掃描單元106在每次小角度旋轉(zhuǎn)之后重新掃描光纖束102的近側(cè)表面114時(shí)，可以大大增加掃描點(diǎn)的密度，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率的成像。
[0036]在一些實(shí)施例中，致動(dòng)器控制器117可以控制束致動(dòng)器116，并且由此控制光纖束102的致動(dòng)。致動(dòng)器控制器117可以與掃描單元106的掃描操作協(xié)調(diào)或同步地執(zhí)行致動(dòng)。例如，光纖束102的致動(dòng)可以在掃描操作之后開(kāi)始，并且在隨后的掃描操作開(kāi)始之前結(jié)束。
[0037]致動(dòng)器控制器117可以與掃描單元106通信以協(xié)調(diào)致動(dòng)和掃描操作。致動(dòng)器控制器117可以是致動(dòng)器116的一部分，或其可被布置在掃描單元106附近，或其可被布置在單獨(dú)的控制臺(tái)中，與掃描單元106的控制器通信。致動(dòng)器控制器117可以經(jīng)由電聯(lián)接、機(jī)械聯(lián)接或電機(jī)械聯(lián)接而與掃描單元106同步。
[0038]在一些實(shí)施例中，光纖束102的近側(cè)部分可以與光纖束102的遠(yuǎn)側(cè)部分一起移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，整個(gè)光纖束102可以一起旋轉(zhuǎn)。束致動(dòng)器116可被配置成使光纖束102的近側(cè)部分和遠(yuǎn)側(cè)部分一起旋轉(zhuǎn)、橫向平移和/或縱向平移。因此，如果需要，光纖束102無(wú)需扭轉(zhuǎn)即可旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。
[0039]圖3展示了OCT成像設(shè)備300ACT成像設(shè)備300在很多方面都可與上述的OCT成像設(shè)備100相似。例如，掃描單元106可以使成像光跨光纖束102的近側(cè)表面114掃描。進(jìn)一步地，束致動(dòng)器116可以驅(qū)動(dòng)光纖束102以提高成像分辨率。
[0040]另外，可以提供可移動(dòng)臺(tái)118以執(zhí)行掃描儀110的掃描動(dòng)作?？梢苿?dòng)臺(tái)118可使掃描單元106移動(dòng)以使成像光跨光纖束102的近側(cè)表面114掃描。例如，可移動(dòng)臺(tái)118可支撐準(zhǔn)直透鏡112和耦合透鏡108。當(dāng)可移動(dòng)臺(tái)118移動(dòng)時(shí)，成像光的光束可移動(dòng)以對(duì)光纖束102的近側(cè)表面114進(jìn)行掃描。掃描單元106可以包括多個(gè)臺(tái)或多個(gè)致動(dòng)器，以在各種不同的方向上移動(dòng)掃描單元106。
[0041]圖4展示了成像探頭402的截面視圖。在一些設(shè)計(jì)中，成像探頭402的實(shí)施例可收納或容納OCT成像設(shè)備100/300或至少其部分。成像探頭402可以包括被配置成由外科醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中操作的手柄122、以及套管120，該套管的遠(yuǎn)端被配置成要被插入組織，例如眼睛。掃描單元106可被定位在手柄122中。套管120可以聯(lián)接至手柄122，或從手柄122突出。光纖束102可被定位在套管120中，或至少其部分被定位在套管120中。光束形成單元104可被定位在套管120的遠(yuǎn)端處。掃描單元106可以使成像光跨光纖束102的近側(cè)表面114掃描?？梢岳霉饫w束102將掃描的成像光或光束引導(dǎo)至光束形成單元104。光束形成單元104可使掃描的成像光束定向或重定向，并且朝向靶組織輸出重定向的掃描的成像光束。如以上討論的，可以驅(qū)動(dòng)光纖束102以提高成像分辨率。
[0042]圖5展示了OCT成像設(shè)備500。在一個(gè)截面視圖中，OCT成像設(shè)備500可以包括成像探頭502和OCT引擎504。成像探頭502在很多方面都可與上述的成像探頭402相似。例如，成像探頭502可以包括被配置成由外科醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中操作的手柄122、以及套管120，該套管的遠(yuǎn)端被配置成要被插入組織，例如眼睛。進(jìn)一步地，套管120可以聯(lián)接至手柄122。光纖束102可被定位在套管120中。光束形成單元104可被定位在套管120的遠(yuǎn)端處。
[0043]與成像探頭402相比，在目前示出的設(shè)計(jì)中，掃描單元106可被定位在與手柄122間隔開(kāi)的單獨(dú)的OCT引擎504中，如在單獨(dú)的控制臺(tái)中。光纖束102可以在OCT引擎504與成像探頭502之間延伸。OCT引擎504可被配置成從返回的掃描的成像光生成OCT圖像，該成像光從靶組織返回。
[0044]例如，OCT引擎504可以控制掃描單元106以使成像光跨光纖束102的近側(cè)表面114掃描?？梢岳霉饫w束102將成像光從OCT引擎504引導(dǎo)至成像探頭502。在成像探頭502內(nèi)，光纖束102可以將成像光引導(dǎo)至光束形成單元104而被輸出至靶組織。成像光則可被靶組織反射。反射的成像光可以經(jīng)由光束形成單元104而被捕獲回到光纖束102中。反射的成像光可以被引導(dǎo)返回OCT引擎504 ACT引擎504可以使用OCT方法來(lái)對(duì)反射的成像光進(jìn)行分析而產(chǎn)生OCT圖像，包括與參考光束形成干涉?？梢栽谂cOCT引擎504通信的用戶(hù)界面顯示器上向使用者(例如外科醫(yī)生)顯示生成的OCT圖像。
[0045]圖6a展示，在一些實(shí)施例中，OCT成像設(shè)備100/300/500可以進(jìn)一步包括可移動(dòng)光束操控單元510，該可移動(dòng)光束操控單元被定位在光纖束102遠(yuǎn)端、鄰近光束形成單元104處并且被配置成移動(dòng)以增加靶組織中的掃描點(diǎn)的密度。圖6b展示，在一些實(shí)施例中，OCT成像設(shè)備100/300/500可以進(jìn)一步包括可移動(dòng)光束操控單元510，該可移動(dòng)光束操控單元被定位在光束形成單元104的遠(yuǎn)端處、并且被配置成移動(dòng)以增加靶組織中的掃描點(diǎn)的密度。
[0046]圖7展示了利用OCT成像設(shè)備100/300/500進(jìn)行治療的眼睛。具體地，顯示了接受治療的眼睛600。眼睛600包括鞏膜602、角膜604、前房606和后房608。在后房608中展示了囊袋610。眼睛600還包括視網(wǎng)膜612。
[0047]在圖7中還展示了OCT成像設(shè)備500。如以上討論的，OCT成像設(shè)備500可被配置成眼睛600的成像部分，如視網(wǎng)膜612 ACT成像設(shè)備500可以包括成像光源622、光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)引擎504、控制器626、用戶(hù)界面628和成像探頭402/502。光源622可被配置成提供會(huì)被成像探頭502導(dǎo)向目標(biāo)生物組織的成像光。光源622可以包括提供帶寬相對(duì)較寬(如在700]11]1到1400111]1之間、在900111]1到1200111]1之間或在1000111]1到1100111]1之間)的光的超發(fā)光二極管、超短脈沖激光器、波長(zhǎng)掃描源或超連續(xù)激光器構(gòu)成。利用從該目標(biāo)生物組織反射、并由成像探頭502捕獲的成像光來(lái)生成目標(biāo)生物組織的圖像。
[0048]OCT引擎504被配置成使從光源622接收到的成像光分裂成被成像探頭502引導(dǎo)朝向目標(biāo)生物組織的成像光束以及被導(dǎo)到參考反射鏡上的參考光束。OCT引擎504可以是一種譜域系統(tǒng)、掃頻光源系統(tǒng)或時(shí)域系統(tǒng)。OCT引擎504進(jìn)一步地被配置成接收由目標(biāo)生物組織反射并且被成像探頭502捕獲的成像光。OCT引擎504則可以干涉被返回的成像光束和從參考反射鏡返回的參考光束，以形成干涉圖樣。可以利用反射的成像光與參考光束之間的干涉圖樣來(lái)生成目標(biāo)生物組織的圖像。相應(yīng)地，OCT引擎504可以包括被配置成對(duì)干涉圖樣進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)器。該檢測(cè)器可以包括光電二極管檢測(cè)器、平衡檢測(cè)器、電荷耦合檢測(cè)器(CCD)、像素或基于被檢測(cè)光來(lái)生成電信號(hào)的任何其他類(lèi)型的一個(gè)或多個(gè)傳感器的陣列。進(jìn)一步地，該檢測(cè)器可以包括二維傳感器陣列和檢測(cè)器照相機(jī)。
[0049]控制器626可以包括處理器和存儲(chǔ)器，其可包括用于控制光源622、用戶(hù)界面628、束致動(dòng)器116的致動(dòng)器控制器117和/或成像探頭502的操作、并用于執(zhí)行并進(jìn)行功能和程序以進(jìn)行OCT成像過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)可執(zhí)行程序。例如，控制器626可被配置成控制成像探頭502中的束致動(dòng)器116，以驅(qū)動(dòng)光纖束102的遠(yuǎn)端與OCT成像設(shè)備500的掃描操作同步。
[0050]光源622、0CT引擎504、控制器626以及用戶(hù)界面628中的一個(gè)或多個(gè)可以彼此通信聯(lián)接地在單獨(dú)的控制臺(tái)中或在共同的控制臺(tái)中實(shí)現(xiàn)。在一些設(shè)計(jì)中，OCT引擎的部件，如其掃描單元106，可以被容納在探頭402中，如圖4所示。在其他設(shè)計(jì)中，掃描單元可以與探頭502分別容納，如在圖5中。
[0051 ] 例如，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光源622、0CT引擎504和控制器626可被定位在與用戶(hù)界面628通信聯(lián)接的控制臺(tái)內(nèi)。用戶(hù)界面628可以承載在該控制臺(tái)上或形成控制臺(tái)的一部分。進(jìn)一步地，用戶(hù)界面628或至少其一個(gè)或多個(gè)部分可以與該控制臺(tái)分開(kāi)。用戶(hù)界面628可以包括顯示器，該顯示器被配置成為使用者或患者呈現(xiàn)圖像，并且顯示在OCT成像操作過(guò)程中由成像探頭502掃描的組織。用戶(hù)界面628還可以包括輸入裝置或系統(tǒng)，在其他輸入裝置之中以非限制性方式包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、操縱桿、觸摸屏、刻度盤(pán)和按鈕。
[0052]在一些設(shè)計(jì)中，成像探頭402/502可與OCT引擎504進(jìn)行光纖通訊。在這一方面，成像探頭402/502被配置成呈現(xiàn)來(lái)自于光源622的穿過(guò)OCT引擎504至目標(biāo)生物組織的光而用于使組織成像的目的。進(jìn)一步地，成像探頭402/502可以與控制器626處于電聯(lián)通。在這一方面，控制器626可以經(jīng)由向成像探頭402/502發(fā)送的電信號(hào)來(lái)控制成像探頭402/502的116，用以使該致動(dòng)系統(tǒng)使成像光束束致動(dòng)器跨目標(biāo)生物組織的進(jìn)行掃描。光纜632可以將成像探頭402/502連接至OCT引擎504和/或控制器626。在這一方面，光纜632可以包括光纖束102、光纖115、一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體、一個(gè)或多個(gè)絕緣體、一個(gè)或多個(gè)護(hù)罩和/或被配置成有利于成像探頭402/502與OCT引擎504和/或控制器626之間的光學(xué)和/或電氣聯(lián)通的其他特征件。進(jìn)一步地，應(yīng)當(dāng)理解，光纜632可以包括多個(gè)單獨(dú)的纜線(xiàn)。例如，在某些情況下，光纜可將成像探頭402/502連接至OCT引擎504，并且單獨(dú)的電纜可將成像探頭402/502連接至控制器626。
[0053]在展示的實(shí)施例中，光纜632可以終止在連接件634中，該連接件被配置成有利于將成像探頭402/502可移除的聯(lián)接至光纜632。連接件634可以被配置成選擇性地接合與成像探頭402/502相關(guān)聯(lián)的連接件636，以利于成像探頭402/502與光纜632的機(jī)械聯(lián)接、光學(xué)聯(lián)接和/或電聯(lián)接。例如，沿著成像探頭402/502的長(zhǎng)度延伸的光纖束102可以經(jīng)由連接件634和636的聯(lián)接而光學(xué)聯(lián)接至OCT引擎504。在所展示的實(shí)施例中，連接件636可被配置成與連接件634螺紋接合。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以利用任何類(lèi)型的一個(gè)或多個(gè)選擇性接合特征件或連接件來(lái)將成像探頭402/502聯(lián)接至光纜632，包括但不限于壓入配合、魯爾鎖、螺紋及其組合。連接件636與連接件634的選擇性接合使得整個(gè)探頭402/502是一次性的、被配置成在單一過(guò)程中使用的部件，而連接件634和光纜632則是可以被消毒的(例如使用高壓滅菌過(guò)程)并可在多個(gè)過(guò)程中使用的可重復(fù)使用的部件。在圖5的實(shí)施例中，光纜632可以是成像探頭402/502的部分，并且將成像探頭402/502和光纜632聯(lián)接至OCT引擎504的連接件可被定位在OCT引擎504中、旁邊或鄰近。
[0054]掃描單元106可被定位在手柄122的一次性部分中、或手柄122的非一次性的可重復(fù)使用的部分中、或在OCT引擎504的單獨(dú)部分中，再次使其可重復(fù)使用。
[0055]可以設(shè)定手柄122(有時(shí)也稱(chēng)為外殼122)的大小和形狀而使使用者(如外科醫(yī)生)用手抓握。為此，手柄122可以包括織紋表面648(例如毛面的、滾花的、或包括凸起/凹陷、錐形、其它表面特征和/或其組合)以增強(qiáng)使用者在手柄122上的抓握。在使用中，使用者可以通過(guò)操縱手柄122來(lái)控制遠(yuǎn)側(cè)地聯(lián)接至外殼/手柄122的套管120的位置，由此朝向該目標(biāo)生物組織引導(dǎo)成像光束。
[0056]可以設(shè)定套管120的大小和形狀而用于通過(guò)眼睛600的鞏膜602插入眼睛600而有利于視網(wǎng)膜612的成像。套管120可以與手柄122—體成型?？商娲兀坠?20和手柄122可以是固定至彼此的單獨(dú)的部件。在這一方面，探頭402/502可以包括一個(gè)或多個(gè)連接件以有利于套管120與手柄122的機(jī)械聯(lián)接、光學(xué)聯(lián)接和/或電聯(lián)接。因此，套管120或套管120和一部分手柄122可以是被配置成在單一過(guò)程中使用的一次性部件，而手柄122或手柄122的其余部分則是可以被消毒的(例如使用高壓滅菌過(guò)程)并且可在多個(gè)過(guò)程中使用的可重復(fù)使用部件。在又其他實(shí)施例中，整個(gè)手柄122可以是一次性的。最后，在一些設(shè)計(jì)中，整個(gè)探頭402/502都是一次性的。光束形成單元104，如透鏡，可以被固定在套管120的遠(yuǎn)端內(nèi)。光束形成單元104可被配置成使成像光在目標(biāo)生物組織(如視網(wǎng)膜612)上聚焦。光束形成單元104可以是梯度折射率(GRIN)透鏡。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，梯度折射率可以是球形的、軸向的或徑向的。光束形成單元104還可以是球形透鏡?？梢允褂闷渌哥R形狀。
[0057]以上提供的實(shí)例僅為示例性的，并非旨在進(jìn)行限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易設(shè)想出與所披露的實(shí)施例一致的其他系統(tǒng)，所述其他系統(tǒng)旨在處于本披露的范圍內(nèi)。因此，本申請(qǐng)僅受所附權(quán)利要求書(shū)限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)成像設(shè)備，包括: 光纖束，該光纖束包括被配置成引導(dǎo)成像光的一組光纖； 光束形成單元，該光束形成單元被配置成接收來(lái)自該光纖束的成像光并將該成像光重定向至目標(biāo)區(qū)域；以及 束致動(dòng)器，該束致動(dòng)器被配置成對(duì)該光纖束的該組光纖的位置進(jìn)行調(diào)整。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像設(shè)備，包括: 掃描單元，該掃描單元被配置成使該成像光在該光纖束的近側(cè)表面上掃描，從而使得被重定向的成像光沿著該目標(biāo)區(qū)域中的掃描圖樣進(jìn)行掃描。3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，該掃描單元包括以下項(xiàng)中的至少一個(gè): 可旋轉(zhuǎn)反射鏡、檢流計(jì)、共振掃描儀、多面掃描儀、MEMS掃描儀和可移動(dòng)臺(tái)。4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該掃描單元包括可移動(dòng)臺(tái)；并且 該掃描單元的可移動(dòng)臺(tái)與該光纖束的近側(cè)表面聯(lián)接以一起移動(dòng)。5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，該束致動(dòng)器包括: 致動(dòng)器控制器，該致動(dòng)器控制器聯(lián)接至該掃描單元并且被配置成控制該束致動(dòng)器以與該掃描單元的掃描操作相關(guān)地對(duì)該組光纖的位置進(jìn)行調(diào)整。6.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器被配置成對(duì)該光纖束的該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分的構(gòu)型進(jìn)行調(diào)整;并且 該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分被布置在成像探頭的套管中。7.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器被配置成對(duì)該光纖束的該組光纖的構(gòu)型進(jìn)行調(diào)整，以增加該目標(biāo)區(qū)域中的掃描點(diǎn)的密度。8.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器被配置成對(duì)該光纖束的該組光纖的位置進(jìn)行調(diào)整，由此調(diào)整之前和調(diào)整之后的光纖的中心的距離小于該光纖束的相鄰光纖的中心之間的距離。9.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器被配置成使該光纖束的該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分旋轉(zhuǎn)。10.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器被配置成使該光纖束的該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分扭轉(zhuǎn)。11.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器被配置成使該光纖束的該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分橫向平移。12.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中； 該束致動(dòng)器被配置成使該光纖束的該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分以及該光束形成單元中的至少一者進(jìn)行縱向平移。13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該束致動(dòng)器是手動(dòng)或自動(dòng)對(duì)焦子系統(tǒng)的一部分、被配置成對(duì)該光纖束的該組光纖的遠(yuǎn)側(cè)部分以及該光束形成單元的位置中的至少一者進(jìn)行縱向調(diào)整，以根據(jù)成像目標(biāo)區(qū)域與該光束形成單元之間的工作距離來(lái)對(duì)該光束形成單元的焦距進(jìn)行調(diào)整，用以改進(jìn)成像特征。14.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，包括: 成像探頭，其包含 手柄，該手柄被配置成容納該掃描單元，以及 套管，該套管聯(lián)接至該手柄并且被配置成容納該光纖束的至少一部分。15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該手柄和該成像探頭中的至少一者是一次性的。16.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，包括: 成像探頭，該成像探頭被配置成容納該光纖束的至少一部分；以及 光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)引擎，該引擎被配置成 容納該掃描單元，并且 從返回的掃描成像光生成OCT圖像，該成像光返回自成像目標(biāo)區(qū)域。17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該OCT引擎被定位在控制臺(tái)中。18.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)成像設(shè)備，該掃描單元包括: 多個(gè)臺(tái)和多個(gè)致動(dòng)器。19.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像設(shè)備，該光纖束的該組光纖包括以下項(xiàng)中的至少一者: 單模光纖、多模光纖、單模波導(dǎo)、多模波導(dǎo)和中空管。20.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像設(shè)備，該光束形成單元包括以下項(xiàng)中的至少一者: 透鏡、GRIN透鏡、球透鏡、衍射元件、非球面透鏡和物鏡。21.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像設(shè)備，包括: 可移動(dòng)光束操控單元，該可移動(dòng)光束操控單元在該光纖束的遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)側(cè)定位并且被配置成增加成像目標(biāo)區(qū)域中的掃描點(diǎn)的密度。22.如權(quán)利要求21所述的光學(xué)成像設(shè)備，其中: 該可移動(dòng)光束操控單元是手動(dòng)或自動(dòng)對(duì)焦子系統(tǒng)的一部分、被配置成根據(jù)成像目標(biāo)區(qū)域與該光束形成單元之間的工作距離來(lái)對(duì)該光束形成單元的光學(xué)元件的位置進(jìn)行縱向調(diào)整，用以改進(jìn)成像特征。23.一種眼科成像的方法，該方法包括: 用掃描單元使成像光束跨光纖束的近端進(jìn)行掃描； 用束致動(dòng)器對(duì)該光纖束的遠(yuǎn)側(cè)部分的構(gòu)型進(jìn)行調(diào)整;并且 通過(guò)光束形成單元將成像光引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，調(diào)整構(gòu)型包括: 用束致動(dòng)器對(duì)該光纖束的遠(yuǎn)側(cè)部分的構(gòu)型進(jìn)行調(diào)整，由此調(diào)整之前和調(diào)整之后的光纖的中心的距離小于該光纖束的相鄰光纖的中心之間的距離。
【文檔編號(hào)】A61B1/05GK105848561SQ201480070474
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日
【發(fā)明人】俞凌峰, K·帕爾托
【申請(qǐng)人】諾華股份有限公司