[发明专利]用于生成宽视场光学相干体层析图的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视网膜OCT(光学相干断层扫描)成像领域，更具体地，涉及一种用于生成视网膜位置的宽视场光学相干体层析图(宽视场OCT三维体层析图，wide-field OCT volumetric image)的方法和装置。

背景技术

OCT是广泛用于视网膜疾病的诊断和治疗的非侵入层析成像技术。高轴向分辨率使得OCT特别适于对层化视网膜进行成像。

OCT基于光干涉原理且可被描述为光学超声波。OCT测量来自被成像的视网膜组织的反射光的回波时间延迟和幅度以生成视网膜的高分辨率的横截面图像，其随后可被用来识别、监视和定量评估视网膜的不同位置和层的疾病。OCT是一种干涉测量法，其确定沿着OCT束的样本的散射分布。每个散射分布被称为一个轴向扫描，或A扫描。横截面图像(B扫描)，以及扩展开来的3D三维体层析图，是随着OCT束移动到样本上的一组横向位置而从许多A扫描建立的。OCT系统可在时域(TD-OCT)或频域(FD-OCT)中操作。相对于TD-OCT，FD-OCT技术在速度和信噪比上都具有显著优势。典型地，FD-OCT中的光谱信息识别在谱域OCT(SD-OCT)的情况下是通过使用检测臂中的色散光谱仪完成的，或在扫频(波长扫描)OCT(SS-OCT)的情况下是通过快速扫描扫频激光光源(swept laser source)完成的。OCT通常与眼底成像系统结合以提供额外或补充信息，所述眼底成像系统诸如点共聚焦扫描眼底镜(cSLO)、线共聚焦扫描眼底镜(LSO)或眼底相机。这些模态可提供眼睛眼底的二维视图，其可被用来辅助OCT扫描光束在眼底的准确定位，也可实现在数据采集时对眼动的跟踪和实时运动补偿。可以同时生成OCT层析图和眼底二维视图的大部分设计添加额外的光学路径到OCT系统以支持独立的眼底相机、cSLO、LSO或类似的成像装置(双源)。也有尝试直接使用OCT配置来生成OCT图像和cSLO图像两者(单源)。在一种方法中，OCT干涉仪的参考光被交替地临时阻挡以生成cSLO信号，并被恢复以生成OCT信号。但是，这种方法导致OCT和cSLO图像的顺序获取而不是同时获取。

使用在此描述的特定测量方法和眼底成像系统组合，得到了美国专利7,805,009中描述的、且如图1所示的线共聚焦扫描眼底镜(LSO)和OCT的结合。眼底成像设备可以是任何能捕获眼底图像的成像系统，包括但不限于点共聚焦扫描眼底镜(cSLO)、眼底相机或LSO。

来自LSO光源201的光通过柱面透镜202和分光镜203导引到扫描镜204。柱面透镜202和扫描透镜205在视网膜图像平面206上产生一条照明线，且目镜207和人眼200的光学装置在视网膜210上重新成像这条照明线。随着扫描镜204旋转，照明线扫过视网膜。来自视网膜的反射光近似地沿LSO照明光的路径返回；反射光被LSO扫描镜204扫描，这样视网膜的被照明部分被成像透镜208连续地成像在LSO线阵相机(line camera)209上。LSO线阵相机将反射的LSO光转换为表示单线部分图像的数据流，所述单线部分图像被处理以形成构造中的(in formation)眼动跟踪(eye tracking)和视网膜的实时显示。

OCT系统220包含光源、一个或多个光电探测器以及确定来自OCT束221的反向散射光的深度分布所需的处理器。OCT系统可使用时域或频域方法(谱域、扫频源等，例如参见在此通过参考并入的美国专利5,321,501和美国专利公开2007/0291277)。OCT光束扫描机构222在扫描控制器254的控制下，扫描OCT光束的角度横向跨过两个维度(x和y)的表面。扫描透镜223将OCT光束聚焦到视网膜图像平面206。分光镜224将OCT和LSO光束路径结合，这样两条路径可被更容易地指向穿过人眼200的瞳孔。(合并光束路径在直接成像应用中不需要，在这种应用中被扫描物体本身位于视网膜图像平面206的位置中。)如果OCT和LSO使用不同波长的光，分光镜224可被实施例为二色镜。通过目镜207和人眼200的光学装置，OCT光束被重新聚焦在视网膜上。从视网膜散射的一些光沿着OCT光束的反向路径，并返回到OCT系统220，其将散射光的量确定为沿着OCT光束的深度的函数。轴向或深度方向(z方向)的每条数据线被称为A扫描。横截面层析成像，或称B-扫描，可通过横向结合一系列A扫描而获得。多种创建B扫描的方式对本领域技术人员来说是已知的，包括但不限于沿着水平或x方向，沿着垂直或y方向，沿着x和y的对角线，或以圆形或螺旋形图案。一组B扫描的集合定义了三维OCT三维体层析数据集。