CN104337498A - 光学相干断层扫描仪 - Google Patents

Abstract

一种光学相干断层扫描仪，包括用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块以及眼前节扫描模块，所述眼前节扫描模块包括至少一个眼前节扫描透镜以及附加固视目标，所述附加固视目标用于在实现眼前节扫描功能时保持被测眼的视向。本发明中，由于附加在现有的用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块的外部的眼前节扫描模块具有附加固视目标，从而能够在实现眼前节扫描功能时保持被测眼的视向，而不需要对光学相干断层扫描仪的内部光路进行调整，而且可以适用于只有一只眼睛能够看清物体的患者。

Description

光学相干断层扫描仪

技术领域

本发明涉及光学医疗领域，特别涉及一种光学相干断层扫描仪（OCTSystem，Optical Coherence Tomography System）。

背景技术

光学相干断层扫描是一种干涉测量方法，其用于沿着光学相干断层扫描光束确定样品的散射图像。光学相干断层扫描仪可以分为时域（TD-OCT）或频域（FD-OCT）两种。与时域光学相干断层扫描技术相比，频域光学相干断层扫描技术在速度和信噪比方面具有明显的优势。频域光学相干断层扫描的光谱信息鉴别通常通过以下方式实现：在谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）的情况下，可以利用探测臂中的分光计进行分光；在扫频（波长扫描）光学相干断层扫描（SS-OCT）的情况下，可以通过快速地变换激光光源的频率来获得光谱信息。

现有技术中，光学相干断层扫描仪已经被用于对患者的视网膜进行扫描，从而进行医疗诊断。图1示出了现有技术中用于对患者的视网膜进行扫描的光学相干断层扫描仪的光学相干断层扫描模块的一种具体实施方式，图1示出的光学相干断层扫描模块包括：光纤1，准直镜2，X/Y扫描单元3，视网膜扫描透镜4，接目镜5，分光器7，内部固视透镜8以及内部固视目标9。图1中的实线光路示出了光学相干断层扫描光路，在光学相干断层扫描光路中，光束聚焦至患者的被测眼6的视网膜进行扫描。光学相干断层扫描仪的光源可以是相干长度较短的宽波段光源或者是频率扫描激光。这些光源发出的光经由光纤1的引导进入光学相干断层扫描系统。图1的虚线光路示出固视光路，内部固视目标9通过内部固视透镜8和分光器7耦合至光学相干断层扫描光路中，经由接目镜5后成像至患者的被测眼6的视网膜上，从而在进行视网膜扫描时限定患者的被测眼6的视向。从样品散射的光通常被收集进入光纤1，被收集的样品光与参考光在探测器（未示出）中形成光干涉。从探测器输出的数据被传输至处理器（未示出）。处理结果可以存储在处理器中或者展示在显示器上。处理和存储功能可以在光学相干断层扫描仪内部实现，或者也可以在外部处理单元实现，被收集的数据可以被传输至该外部处理单元。该外部处理单元可以专门用于数据处理，或者还可以执行其它的不限于光学相干断层扫描功能的普通任务，

但是，在具体的诊断过程中，还可能需要利用光学相干断层扫描仪对患者的眼前节（例如眼角膜）进行扫描诊断。为了利用同一台光学相干断层扫描仪可选择地实现视网膜扫描和眼前节扫描，现有技术中，对图1所示的光学相干断层扫描仪中的光学相干断层扫描模块的一部分进行了改型而获得了如图2、图3和图4的设计。

如图2所示，可以将图1中光学相干断层扫描仪中的光学相干断层扫描模块中的视网膜扫描透镜4替换为眼前节扫描透镜10，以便将光学相干断层扫描仪从视网膜扫描功能切换至眼前节扫描功能（例如眼角膜扫描功能），而固视光路则不需改变。为了实现图2所示的既可以用于视网膜扫描又可以用于眼前节扫描的光学相干断层扫描仪，需要为现有的光学相干断层扫描仪设置新增加的光学-机械模块以便切换视网膜扫描透镜4和眼前节扫描透镜10并且将不同的透镜精确地定位在光学相干断层扫描仪的光学系统中并且调节参考臂和样品臂的其中之一的长度以便实现相应的功能。结果，为了实现眼前节扫描功能，光学相干断层扫描仪的复杂性和成本都会显著地增加。例如，美国专利US2007/0291277A1中公开了这样一种光学相干断层扫描仪，该文献以全文引用的方式并入本文。

又如图3所示，可以在图1的光学相干断层扫描模块的接目镜5外部添加眼前节扫描透镜11，从而使得光学相干断层扫描光束从聚焦至患者的视网膜改变成聚焦至患者的眼前节（例如眼角膜）。由于新增加了眼前节扫描透镜11，原本聚焦于视网膜的内部固视光路的光束也被聚焦在患者的眼前节（例如眼角膜），这意味着患者的被测眼不再能清楚地看到原有的内部固视目标9。为了解决这个问题，可以通过调节内部固视光路中的光学元件和/或固视目标的位置，使内部固视光路的光束重新聚焦在患者的被测眼的视网膜上，从而使在进行眼前节扫描时患者的被测眼能够清楚地看到固视目标9。光学部件和/或固视目标的位置调节一般可以通过马达来实现。虽然图3的解决方案通过在接目镜5外部添加眼前节扫描透镜11而能够使得现有的用于对患者的视网膜进行扫描的光学相干断层扫描仪也能够用于对患者的眼前节进行扫描，但是，需要调整内部固视光路，以使得在进行眼前节扫描时被测眼能够清楚地看到固视目标9，从而增加了光学相干断层扫描仪的复杂程度和成本。例如，美国专利US2012/0140176A1中公开了这样一种光学相干断层扫描仪，该文献以全文引用的方式并入本文。

另外，如图4所示，还可以使用外部固视目标12。在进行眼前节扫描时，患者用没有被光学相干断层扫描仪检查的第二眼13注视外部固视目标12。由于人的双眼有共同的视向，通过限定第二眼13的视向，被测眼6的视向也被限定。但是，对于只有一只眼睛能够看清物体的患者来说，图4所示的方案则不适用。例如，可以从网址“http://www.heidelbergengineering.com/international/wp-content/uploads/2012/03/SPECTRALIS-ASM_How-to-acquire-perfect-image_EN_web.pdf”上获得的题目为“SPECTRALIS Anterior Segment Module”的文献中公开了这样一种外部固视目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的光学相干断层扫描仪包括：用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块以及眼前节扫描模块，所述眼前节扫描模块能够附接至所述用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块的外部，以便实现所述光学相干断层扫描仪的视网膜扫描功能和眼前节扫描功能的转换；所述眼前节扫描模块包括：至少一个眼前节扫描透镜，所述眼前节扫描透镜用于使光学相干断层扫描光束聚焦至被测眼的眼前节；以及固视目标，所述固视目标用于在实现眼前节扫描功能时保持被测眼的视向。

在一个优选的实施方式中，所述眼前节扫描模块为独立可分离模块。并且能够附接至所述用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块的外部。

在一个优选的实施方式中，所述眼前节扫描透镜与所述固视目标之间的距离能够被调节。优选地，所述眼前节扫描透镜与所述固视目标之间的距离能够通过电动方式或机械手动方式被调节。

在一个优选的实施方式中，所述眼前节扫描透镜包括至少一个单透镜或者双胶合透镜。

在一个优选的实施方式中，所述眼前节扫描透镜包括两个单独的单透镜。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标在所述固视目标所在平面内的横向及纵向位置能够被调节。优选地，所述固视目标在所述固视目标所在平面内的横向及纵向位置能够通过电动方式或机械手动方式被调节。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标设置在光学相干断层扫描光路上。优选地，所述固视目标具有透明的区域以便允许光学相干断层扫描光束通过。优选地，所述固视目标的中心区域是透明的。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标的图案为设置在所述固视目标的中心区域周围的多个等间距分布的径向直线段。

在一个优选的实施方式中，所述眼前节扫描模块还包括分光器，所述固视目标设置在所述光学相干断层扫描光路之外并通过所述分光器耦合至光学相干断层扫描光路中。优选地，所述固视目标的中心区域具有图案。优选地，所述固视目标的中心区域的图案为实心圆点。优选地，所述分光器为分光立方棱镜、分光板或分光薄膜。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标由放置在固视目标的平面上的显示屏来实现。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标设置在透明基底上。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标被光源照亮，从而使得所述固视目标对于被测眼可见。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标自身能够发光，从而使得所述固视目标对于被测眼可见。优选地，所述固视目标借助于荧光涂料设置在基底上。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标设置在平面、曲面或非球面上。

在一个优选的实施方式中，所述固视目标设置在所述眼前节扫描模块的外部。

与现有技术相比，本发明的光学相干断层扫描仪至少具有以下优点：由于附加在现有的用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块的外部的眼前节扫描模块具有附加固视目标，从而能够在实现眼前节扫描功能时保持被测眼的视向，而不需要对现有的光学相干断层扫描仪的内部光路和相关结构进行调整或改变，因此本发明的具有眼前节扫描功能的光学相干断层扫描仪的制造成本低，而且可以适用于只有一只眼睛能够看清物体的患者。

附图说明

图1示出了现有技术中的光学相干断层扫描仪的示意图；

图2示出了现有技术中的光学相干断层扫描仪的一种改型的示意图；

图3示出了现有技术中的光学相干断层扫描仪的另一种改型的示意图；

图4示出了现有技术中利用外部固视目标以便限定被测眼的视向的示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的示意图；

图6示出了根据本发明的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的几种变型的示意图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的固视目标的示意图；

图8示出了根据本发明的另一个实施例的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的示意图；

图9示出了根据本发明的另一个实施例中患者的眼睛跟随作为固视目标的医师的手指的运动的示意图；

图10示出了根据本发明的另一个实施例的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的固视目标的示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述根据本发明的实施例的光学相干断层扫描仪。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图5示出了本发明的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的一个具体实施方式，在图5所示的光学相干断层扫描仪中，除了用于对患者的视网膜进行扫描的光学相干断层扫描模块的常规光学元件之外，还包括附加眼前节扫描模块（图5中的方框中示出了附加眼前节扫描模块的三种不同实施方式），该附加眼前节扫描模块可以附接到接目镜5的外部，以便将视网膜扫描功能转换成眼前节扫描功能。优选地，在转变成眼前节扫描功能之后，可以使得现有的用于视网膜进行扫描的光学相干断层扫描模块中的内部固视目标对于患者的被测眼不可见（例如停止照亮内部固视目标）。该附加眼前节扫描模块包括眼前节扫描透镜11和固视目标15，该眼前节扫描透镜11用于使光学相干断层扫描光束从聚焦至被测眼的视网膜改变成聚焦至被测眼的眼前节（例如眼角膜），该固视目标15用于在实现眼前节扫描功能时保持被测眼的视向。该固视目标15可以是设置有特定图案的分划板。图5中的实线光路示出了光学相干断层扫描光路，在光学相干断层扫描光路中，光学相干断层扫描光束聚焦至被测眼的眼前节（例如眼角膜）从而对其进行扫描。图5中的虚线光路示出固视光路，在固视光路中，固视目标15通过附加的眼前节扫描透镜11被聚焦在患者的视网膜上成像。以此方式，可以保持患者被测眼注视由固视目标15限定的方向，从而使得光学相干断层扫描光束可以聚焦在被测眼的眼前节（例如眼角膜）上并且对眼角膜进行扫描。

可以利用多种方式使得固视目标15对于患者可见。例如，可以利用光源（如LED、电灯泡，显示屏等）照亮或者直接作为固视目标15，从而使得固视目标15对于患者可见。也可以在模块中增加窗口，使外部光可以通过该窗口照亮固视目标15。固视目标15也可以通过用荧光涂料画在或印刷在基底（例如分划板）上，在接受短暂照明之后，固视目标15自身可以发光可见。

固视目标本身也可以有多种实现方式：可以是刻画在玻璃，晶体，或者塑料材质上的固视目标图案，也可以是由显示屏直接显示固视目标图案，另外还可以是一个被照亮的固视目标。如果利用显示屏直接生成固视目标图案，可以将显示屏放在如图8所示的固视目标位置，显示屏发出的光线经由分光器耦合至光学相干断层扫描光路中。在这种情况下，固视目标在固视目标所在平面内的横向及纵向移动可以由电子显示屏改变固视目标的显示位置来实现，不再需要有机械结构来支持固视目标的移动。

可选地，固视目标15与眼前节扫描透镜11之间的距离可以被调节，并且，固视目标15在固视目标15所在平面内的横向及纵向位置也可以被调节。具体地，图5的A行示出了对正常的眼睛进行眼前节扫描，其中固视目标15与眼前节扫描透镜11之间的距离以及固视目标15的横向位置处于标准状态。图5的B行中，眼前节扫描透镜11和固视目标15之间的距离被调节以便补偿被测眼的屈光不正，具体地，可以通过电动或者机械方式轴向移动固视目标。图5的C行中，固视目标15的在固视目标15所在平面内的横向及纵向位置被调节以便调整被测眼的视向，具体地，可以通过电动或机械手动方式改变固视目标的横向及纵向位置。

本发明的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的附加眼前节扫描模块的眼前节扫描透镜可以包括若干不同种类的透镜，另外，固视目标15可以根据具体需要设置在平面、曲面或非球面上。图6示出了根据本发明的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的几种变型。具体地，例如，如图6的A行所示，眼前节扫描透镜可以包括一个单透镜。例如，如图6的B行所示，眼前节扫描透镜可以包括双胶合透镜。例如，如图6的C行所示，眼前节扫描透镜可以包括由两个单独的单透镜组成的透镜组。例如，如图6的D行所示，固视目标15可以设置在曲面上。

本发明的固视目标15可以采用多种图案。图7示出了图5和图6中的固视目标能够采用的一种图案，该固视目标为设置在透光的中心区域周围的若干个（例如8个）等间距分布的径向直线段。透光的中心区域确保不会阻碍光学相干断层扫描光束通过。透光的中心区域可以通过透明的基底或者设置在基底上的孔来实现。采用非透明基底中心打孔的形式来实现图7所示固视目标图案时，固视目标会对希望采集的来自眼前节的背散射光有明显的阻挡。采用透明基底可以避免这种阻挡的发生。

图8示出了根据本发明的另一个实施例的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪的示意图。与图5不同，图8中，通过分光器16将固视目标15的图像耦合至光学相干断层扫描光路中。分光器16可以为分光立方棱镜、分光板或分光薄膜等。在这种情况下，固视目标15可以集成在眼前节扫描模块中，或者设置在眼前节扫描模块的外部。当固视目标位于眼前节扫描模块的外部时，可以例如通过由操作者举起一只手指来提供固视目标；或者，还可以例如通过设备的一部分来提供固视目标，例如将最初用于第二眼（没有被检查的眼睛）的外部固视目标放置在合适位置，该外部固视目标经分光器16耦合至光学相干断层扫描光路中，为第一眼（被检查的眼睛）提供固视目标。在这种构型中，眼科医师的手指也可以作为固视目标。由此，如图9所示，如果必要的话，患者的眼睛可以跟随眼科医师的手指的运动。

图10示出了图8中的固视目标能够采用的一种图案，该固视目标的中心区域可以具有附加图案，例如实心圆点。当然，图10中的固视目标也可以采用中心区域不具有附加图案的固视目标图案。

在本发明的用于视网膜扫描和眼前节扫描的光学相干断层扫描仪中，能够在不需要对光学相干断层扫描仪的内部光路进行调整或改变的情况下实现眼前节扫描功能，并且同时为被检查的眼睛提供固视目标以便保持被检查的眼睛的视向。由此，根据本发明的具有眼前节扫描功能的光学相干断层扫描仪的制造成本低，而且可以适用于只有一只眼睛能够看清物体的患者。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (23)

1.一种光学相干断层扫描仪，包括用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块，

其特征在于，所述光学相干断层扫描仪还包括眼前节扫描模块，所述眼前节扫描模块能够附接至所述用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块的外部，以便实现所述光学相干断层扫描仪的视网膜扫描功能和眼前节扫描功能的转换；

所述眼前节扫描模块包括：

至少一个眼前节扫描透镜，所述眼前节扫描透镜用于使光学相干断层扫描光束聚焦至被测眼的眼前节；以及

固视目标，所述固视目标用于在实现眼前节扫描功能时保持被测眼的视向。

2.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述眼前节扫描模块为独立可分离模块，并且能够附接至所述用于视网膜扫描的光学相干断层扫描模块的外部。

3.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述眼前节扫描透镜与所述固视目标之间的距离能够被调节。

4.根据权利要求3所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述眼前节扫描透镜与所述固视目标之间的距离能够通过电动或机械手动方式被调节。

5.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述眼前节扫描透镜包括至少一个单透镜或者双胶合透镜。

6.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述眼前节扫描透镜包括两个单独的单透镜。

7.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标在所述固视目标所在平面内的横向及纵向位置能够被调节。

8.根据权利要求7所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标在所述固视目标所在平面内的横向及纵向位置能够通过电动方式或机械手动方式被调节。

9.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标设置在光学相干断层扫描光路上。

10.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标的图案为设置在所述固视目标的中心区域周围的多个等间距分布的径向直线段。

11.根据权利要求9所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标具有透明的区域以便允许光学相干断层扫描光束通过。

12.根据权利要求11所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标的中心区域是透明的。

13.根据权利要求1所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述眼前节扫描模块还包括分光器，所述固视目标设置在所述光学相干断层扫描光路之外并通过所述分光器耦合至光学相干断层扫描光路中。

14.根据权利要求13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标的中心区域具有图案。

15.根据权利要求14所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标的中心区域的图案为实心圆点。

16.根据权利要求13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述分光器为分光立方棱镜、分光板或分光薄膜。

17.根据权利要求1或13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标由布置在固视目标的平面上的显示屏来实现。

18.根据权利要求1或13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标设置在透明基底上。

19.根据权利要求1或13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标被光源照亮，从而使得所述固视目标对于被测眼可见。

20.根据权利要求1或13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标自身能够发光，从而使得所述固视目标对于被测眼可见。

21.根据权利要求20所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述附加固视目标借助于荧光涂料设置在基底上。

22.根据权利要求1或13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标设置在平面、曲面或非球面上。

23.根据权利要求13所述的光学相干断层扫描仪，其特征在于，所述固视目标设置在所述眼前节扫描模块的外部。