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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung eines Patienten-Auges, insbesondere zur Selbstuntersuchung durch den Patienten, wobei eine Untersuchungsvorrichtung verwendet wird, die einen OCT aufweist, der durch einen Messstrahlengang einen Objektbereich erfasst, der Patient hinsichtlich seines Auges zum Strahlengang der Untersuchungsvorrichtung ausgerichtet wird, wobei dem Patienten ein Fixierlicht zur Ausrichtung des Auges dargeboten wird, Strukturen des Auges mittels des OCT im Auge abgebildet und Bilddaten erzeugt werden, wobei der Objektbereich im Auge verschoben wird, um ein Feld des Auges abzubilden, das größer ist als der Objektbereich.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Untersuchungsvorrichtung für ein Patienten-Auge, insbesondere zur Selbstuntersuchung durch den Patienten, wobei die Untersuchungsvorrichtung aufweist: einen OCT, der durch einen Messstrahlengang einen Objektbereich erfasst, ein Fixierlicht zur Ausrichtung des Auges, eine Steuereinrichtung zur Erfassung von Messdaten des OCT.
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OCT (Optische Kohärenztomographen) verwenden ein in der Ophthalmologie mittlerweile weitverbreitetes, bildgebendes Verfahren, das Tiefeninformation bereitstellt. Es sind zahlreiche OCT-Messverfahren aus der Literatur bekannt („Optical Coherence Tomography - Technology and Applications“, Hrsg.: Wolfgang Drexler, James G. Fujimoto, Springer International Publishing AG, ISBN: 978-3-540-77549-2 (Print) 978-3-540-77550-8 (Online)). Am verbreitetsten sind punkrasternde Verfahren, bei denen ein fokussierter OCT-Messstrahl in zwei orthogonalen Richtungen über Teile des Auges (z.B. die Retina) gerastert wird. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird ein OCT-A-Scan, d.h. ein punktueller Tiefenscan, aufgenommen. Durch das Zusammensetzen von vielen A-Scans in einer Richtung entsteht ein OCT-B-Scan. Durch das Zusammensetzen von vielen A-Scans in zwei orthogonalen Richtungen entsteht ein OCT-Cube. In der Regel werden hierzu zwei galvanometrische Scanner verwendet, die jeweils einen Spiegel um eine Achse drehen. Die Drehachsen der beiden Spiegel sind dabei orthogonal zueinander und sollten nahe einer optischen Gerätepupille liegen, damit aus der Drehbewegung in der Fokusebene eine lateral rasternde Bewegung der Messstrahlung wird.
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Alternativ zur Punktrasterung kann auch mit einer Linie gerastert werden (Branislav Grajciar, Michael Pircher, Adolf F. Fercher, und Rainer A. Leitgeb, „Parallel Fourier domain optical coherence tomography for in vivo measurement of the human eye," Opt. Express 13, 1131-1137 (2005)). Dabei wird ein OCT-B-Scan simultan aufgenommen. Zur Messung eines OCT-Cubes wird die linienartige Messstrahlung senkrecht zu dieser Linie über die Probenebene gerastert, wodurch zahlreiche B-Scans entstehen, die zu einem OCT-Cube zusammengefügt werden. Für dieses Verfahren ist nur noch ein Scanner notwendig.
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Eine dritte Möglichkeit zur Messung eines OCT-Cubes am Auge besteht in der Verwendung der Full-Field-OCT-Technologie (FF-OCT) (Helge Sudkamp, Peter Koch, Hendrik Spahr, Dierck Hillmann, Gesa Franke, Michael Münst, Fred Reinholz, Reginald Birngruber und Gereon Hüttmann, „In-vivo retinal imaging with off-axis full-field time-domain optical coherence tomography,“ Opt. Lett. 41, 4987-4990 (2016)). Hierbei wird kein Scanner benötigt, da mit FF-OCT direkt ein OCT-Cube gemessen werden kann. Allerdings ist bei einem sinnvollen Signal/RauschVerhältnis die simultan erfassbare Ausdehnung des Probenbereichs stark eingeschränkt, so dass der OCT-Cube häufig einen zu kleinen räumlichen Bereich repräsentiert.
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Die vierte Möglichkeit zur Messung eines OCT-Cubes am Auge besteht in der simultanen Messung von A-Scans, die in einem zweidimensionalen Raster angeordnet sind (R. McNabb, F. LaRocca, S. Farsiu, A. Kuo und J. Izatt, „Distributed scanning volumetric SDOCT for motion corrected corneal biometry,“ Biomed. Opt. Express 3, 2050-2065 (2012)). Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass große laterale Lücken zwischen den A-Scans liegen. Will man diese Lücken in zwei Dimensionen auffüllen, werden zwei Scanner benötigt.
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Bei OCT-Messungen am Auge ist es Stand der Technik, ein Fixiertarget zu verwenden, das dafür sorgt, dass der Patient während der OCT-Messung möglichst stabil in eine Richtung blickt. Hierdurch werden Bewegungsartefakte in den OCT-Bildern minimiert.
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Zur ophthalmologischen Aufnahme von OCT-Bildern stehen leistungsfähige OCT zur Verfügung. Der Verkaufspreis solcher Geräte liegt typischerweise bei mehr als 10.000 €. Aus diesem Grund sind ophthalmologische OCT heute fast ausschließlich bei Augenärzten in der Praxis/Klinik oder bei Optometristen zu finden, also in Bereichen, wo eine hohe Anzahl verschiedener Patienten/Kunden für eine hinreichende Auslastung der Geräte sorgt.
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Für Home-Care-Anwendungen, bei denen der Patient ein eigenes Messgerät zuhause jederzeit zur Verfügung hat, sind die aktuell verfügbaren OCT erheblich zu teuer. Aus diesem Grund können im häuslichen Bereich derzeit keine OCT verwendet werden, obwohl dies beispielsweise für Patienten mit neovaskulärer AMD (Altersbedingte Makula-Degeneration) hilfreich wäre.
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Es ist also nötig, die Herstellkosten für OCT-Geräte deutlich zu senken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Augenuntersuchung mittels OCT bereitzustellen, das einfacher aufgebaut und insbesondere kostengünstiger zu fertigen ist.
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Die Erfindung ist den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen.
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Erfindungsgemäß wird das Auge mittels des OCT in einem Objektbereich abgebildet, der nicht genügt, um den interessierenden Bereich im Auge abzudecken. Dies ist eine erste Maßnahme, um den Aufwand für den OCT zu senken, da kein erhöhter Aufwand getrieben werden muss, um einen großen Objektbereich zu erzielen. Zugleich wird der Objektbereich im Auge bei gegenüber der Untersuchungsvorrichtung im Wesentlichen ruhendem Messstrahlengang des OCT dadurch verschoben, dass dem Patienten ein veränderliches Fixierlicht angeboten wird. Das Umfixieren des Patienten verschiebt damit den Objektbereich im Auge, so dass ein größerer Bereich insgesamt abgedeckt wird. Dies ist eine zweite Maßnahme zur Aufwandsreduktion.
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Gemäß diesem Konzept ist ein Verfahren zur Untersuchung eines Patientenauges vorgesehen, das insbesondere zur Selbstuntersuchung durch den Patienten ausgebildet und geeignet ist. Es wird eine Untersuchungsvorrichtung verwendet, die einen OCT aufweist. Der OCT erfasst durch einen Messstrahlengang einen Objektbereich. Die Untersuchungsvorrichtung richtet dabei den Messstrahlengang des OCT im Wesentlichen ruhend auf das Patientenauge. Der Patient wird hinsichtlich seines Auges zum Strahlengang der Untersuchungsvorrichtung ausgerichtet, indem ihm ein Fixierlicht dargeboten wird. Das Fixierlicht wird in verschiedene Lagen gestellt, um ein Umfixieren des Patienten zu bewirken und so den Objektbereich des an und für sich ruhenden Messstrahlengangs im Auge zu verschieben. Nach einer neuen Lages des Fixierlichts wird der Objektbereich mittels des OCT erfasst. Durch Verstellen des Fixierlichtes, insbesondere mehrfaches Verstellen, wird so ein Gesamtbild erzeugt, das den Bereich des Auges abbildet, der größer ist als der Objektbereich. Dazu werden die bei den verschiedenen Lagen des Fixierlichts gewonnen Messdaten des OCT zusammengesetzt.
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Die Untersuchungsvorrichtung für ein Patientenauge, die insbesondere ebenfalls zur Selbstuntersuchung durch den Patienten ausgebildet ist, umfasst einen OCT. Dieser erfasst durch einen Messstrahlengang einen Objektbereich. Der Messstrahlengang ist von der Untersuchungsvorrichtung im Wesentlichen ruhend auf das Auge gerichtet. Ein Fixierlicht ist zur Ausrichtung des Auges vorgesehen. Es ist verstellbar. Eine Steuereinrichtung, die zur Erfassung von Messdaten des OCT ausgebildet ist, steuert auch das Fixierlicht an. Sie stellt es in verschiedene Lagen, um ein Umfixieren des Patienten zu bewirken und so den Objektbereich im Auge zu verschieben. Der OCT erfasst für die verschiedenen Lagen des Fixierlichtes den Objektbereich. Dieser liegt aufgrund des Umfixierens dann an verschiedenen Stellen innerhalb des Auges. Die Steuereinrichtung setzt die so gewonnenen Messdaten zu einem Gesamtbild zusammen, das dann einen Bereich des Auges abbildet, der größer ist als der Objektbereich.
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Unter „im Wesentlichen ruhend“ wird verstanden, dass der Messstrahlengang nicht absolut statisch sein muss. Bei einem OCT, der ein kleines Feld als Objektbereich erfasst und dazu den Messstrahlengang verschiebt, ist ein solcher Messstrahlengang immer noch als im Wesentlichen ruhend im Sinne dieser Erfindung angesehen, da der erfasste Objektbereich kleiner ist, beispielsweise mindestens halb so groß, mindestens Viertel so groß oder mindestens ein Zehntel so groß, als der zu erfassende Objektbereich. Dieser wird dadurch abgedeckt, dass der Objektfeldbereich durch die Verschiebung des Fixierlichtes ebenfalls verschoben wird. Diese Verschiebung ist größer als eine möglicherweise vorhandene Ablenkung des Messstrahlenganges zum Abdecken des Objektfeldes, falls dies nicht punkt- oder spotförmig ist.
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In bevorzugten Ausgestaltungen wird ein Fixierzustand des Auges gemessen und geprüft, ob der Patient tatsächlich umfixiert hat und/oder in welchem Maße er umfixiert hat. Erst dann wird mittels des OCT der Objektbereich in der neuen Lage erfasst. Zur Messung des Fixierzustandes kann die Lage der Augenpupille oder -iris erfasst werden, beispielsweise mit einer geeigneten Kamera. Der Fixierzustand des Auges kann auch für eine örtliche Zuweisung der gewonnenen Messdaten bei der Erzeugung des Gesamtbildes berücksichtigt werden. Aus dem Fixierzustand kann einfach ermittelt werden, in welchem Maße der Patient umfixierte, so dass daraus auch ermittelt werden kann, an welcher Stelle der Objektbereich nun tatsächlich im Auge liegt. Diese tatsächliche Lage kann für die örtliche Zuweisung verwendet werden.
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In Ausgestaltungen ist es vorgesehen, dass das Fixierlicht vor dem Umstellen in eine neue Lage für eine Dunkelpause abgeschaltet wird. So kann dem Patienten das Umstellen der Lage angekündigt bzw. er darauf vorbereitet werden.
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Verschiedene diskrete Lagen des Fixierlichts können mit einer zeitlichen Taktung zwischen 0,1 und 5 Sekunden angefahren werden. Alternativ ist es möglich, das Fixierlicht kontinuierlich hinsichtlich seiner Lage zu verstellen.
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Zu Umsetzung der Erfindung wird bevorzugt ein ansteuerbares, leuchtendes Fixierdisplay verwendet. Das Fixierdisplay besteht vorzugsweise aus einer matrixartigen Anordnung von mindestens 2 x 2 leuchtenden Displaypixeln. Jedes Displaypixel kann hinsichtlich seiner Helligkeit unabhängig von den anderen Displaypixeln elektronisch angesteuert werden, so dass zur Variation des Fixiermusters keine mechanischen Verstellungen notwendig sind. Alternativ kann ein einzelnes Leuchtelement verwendet werden, das mechanisch verstellt wird, um eine Verschiebung des Fixierlichtes zu erzielen.
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Das Fixierlicht kann dem Patienten ein Muster oder Bild darstellen.
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Das Fixierdisplay kann aus einzelnen LEDs bestehen oder ein bildgebendes, leuchtendes Display sein. Geeignet sind beispielsweise OLED-Displays, LCD-Displays, LCOS-Displays oder elektrochrome Displays.
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Dem Patienten wird ein Fixierlicht, z. B. -muster, dargeboten, welches die Blickrichtung der Person steuert. Intuitiv richtet die Person ihr Auge so aus, dass das Fixierlicht im Bereich des schärfsten Sehens (Fovea) abgebildet wird. Durch laterales Verschieben des Fixierlichtes wandert die Blickrichtung entsprechend mit.
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Das Fixierlicht kann aus einem leuchtenden Punkt bzw. einer kleinen leuchtenden Scheibe bestehen. Als Fixierlicht anwendbar sind aber auch geometrische Formen wie z. B. Kreuze, Ringe, Polygone, Ellipsen, Sterne oder Kombinationen daraus. Das Fixierlicht kann leuchtende Konturen und/oder leuchtende Flächen umfassen. Weiter sind auch invertierte Fixiermuster anwendbar, bei denen die eigentlichen Muster dunkel vor hellem Hintergrund erscheinen. Das Fixierlicht kann einfarbig oder mehrfarbig sein, und es kann zeitlich variierende Farben aufweisen. Das Fixierlicht kann so ausgelegt sein, dass es sich zeitlich und/oder räumlich von einer Farbe zu einer anderen verändert.
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Das per OCT zu erfassende Objektfeld kann beispielsweise ein Teil der Retina oder ein Teil des vorderen Augenabschnittes sein.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 verschiedene Ausführungsformen zur Abtastung eines größeren Bereichs im Auge mittels eines OCT, wobei ein Fixierlicht vertikal verstellt wird;
- 2 eine Darstellung ähnlich der 1, wobei die Verstellung horizontal erfolgt;
- 3 eine Verstellung des Fixierlichts in verschiedenen systematischen oder stochastischen Mustern und
- 4 eine schematische Darstellung einer Untersuchungsvorrichtung, die in den Ausführungsformen der 1 bis 3 ausgebildet werden kann.
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1 zeigt zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele. In 1a) wird ein linienartig messendes OCT-Verfahren verwendet. Hierzu eignet sich besonders ein Spectral-Domain-OCT-Verfahren (SD-OCT), bei dem zahlreiche horizontal nebeneinander liegende A-Scans simultan aufgenommen werden oder ein A-Scan zeilenförmig abgelenkt wird. Die linienartige Anordnung von A-Scans liefert, zum Teil ohne dass ein horizontaler Scanner vorhanden ist, als erfassten Objektbereich 1 einen horizontalen B-Scan, der ohne Verwendung eines Scanners mit einer einzigen Kameraaufnahme erhalten wird. Der Begriff „horizontal“ ist hier mit der physiologischen Ausrichtung „nasal-temporal“ bzw. „temporal-nasal“ assoziiert.
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In der Ausführungsform hat die Vorrichtung auch für die vertikale Richtung keinen Scanner. Um dennoch ein größeres Objektfeld 2 im Auge abzudecken, als es ein (zentraler) B-Scan würde, kommt das unter dem Objektfeld 2 gezeigte Fixierdisplay 3 zum Einsatz. Der zu untersuchenden Person wird nacheinander ein Fixiermuster 4 an verschiedenen Positionen 4.1-4.7 auf einem Fixierdisplay 3 dargeboten. Im vorliegenden Beispiel 1 a) wandert das Fixiermuster 4 in vertikaler Richtung. In dieser Richtung ruht der Messstrahlengang selbst bei Verwendung eines horizontalen Scanners. Bei jeder Fixiermusterposition 4.1-4-7 wird ein B-Scan aufgenommen, z. B. eine lateral nach unten verschobene Lage 5 des B-Scans, die bei der Lage 4.6 des Fixiermusters 4 erhalten wird. Somit erhält man einen Stapel von übereinander liegenden B-Scans, die zu einem OCT-Cube zusammengefasst werden können. Nicht erfasste Bereiche des Objektfeldes zwischen den B-Scans können interpoliert werden.
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1b) zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine OCT-Messvorrichtung verwendet wird, die als Objektbereich 1 einen flächenhaften Bereich erfasst. Hierfür sind vor allem die folgenden drei Varianten möglich:
- A) Eine Full-Field-OCT-Vorrichtung mit simultaner flächenhaften Erfassung,
- B) eine OCT-Vorrichtung mit einer lückenhaften Anordnung von simultanen A-Scans,
- C) eine in einem gegenüber dem Objektbereich 2 kleinflächig punktscannende OCT-Vorrichtung.
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Bei allen drei Varianten sei angenommen, dass als Objektbereich 1 nur ein zentraler Bereich aufgenommen werden kann, welches kleiner als das interessierende Objektfeld 2 ist. Deshalb ruht der Messstrahlengang im Wesentlichen.
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A) ist vor allem dadurch limitiert, dass Full-Field-OCT wegen des geringen Signal/Rausch-Verhältnisses prinzipiell nur kleine Bereiche 1 erfassen kann. Bei B) ist das primäre Problem, dass große Lücken zwischen den A-Scans vorliegen. Bei C) steigt der gerätetechnische Aufwand mit der Größe des erfassten zentralen Bereichs 1, weil die Scanner dann größere Scanwinkel bereitstellen müssten.
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Für alle drei Varianten wird ein größeres und/oder mit dichteren A-Scans erfasstes Objektfeld 1 vermessen. Hierzu wird das Fixiermuster 4 auf dem Fixierdisplay 3 so verschoben, dass zusätzlich im Objektfeld 1 peripher liegende Bereiche 1 erfasst werden (gestrichelt gezeichnet). Die aneinander grenzenden Bereiche sollten sich optional teilweise überlappen, um Informationslücken auszuschließen und eine Bildregistrierung mittels Korrelation von Bildinhalten zu ermöglichen. Hierzu kann z. B. die laterale Lage von Gefäßen oder anderen Gewebestrukturen in der Retina genutzt werden.
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Im Fall B) kann die Verschiebung des Fixiermusters 4 dazu verwendet werden, die Lücken zwischen den A-Scans mit weiteren A-Scans zu füllen. In diesem Fall sind die Verschiebestrecken des Fixiermusters 4 wesentliche kleiner als bei den Fällen A) und C).
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2 zeigt völlig analoge Verschiebevorgänge zu denen der 1. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Verschiebung der Fixiermuster 4.1-4.7 in 2 horizontal und nicht vertikal erfolgt. Selbstverständlich kann das Fixiermuster 4 auch in andere Richtungen verschoben werden, beispielsweise diagonal. Für eine Erfassung des gesamten interessierenden Objektfeldes ist es nicht zwingend erforderlich, jedoch vorteilhaft, die Verschiebung des Fixiermusters in zwei zueinander orthogonalen Richtungen durchzuführen.
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3 zeigt Ausführungsbeispiele für eine besonders einfache und damit kostengünstige Untersuchungsvorrichtung, deren OCT lediglich einen A-Scan, also einen spotförmigen oder punktförmigen Objektbereich 1 misst. Diese Art der Messung kann sinnvoll sein, wenn keine hohe Ortsauflösung gefordert ist und der A-Scan über eine gewisse Fläche gemittelt misst. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die mittlere Retinadicke in der Fovea bestimmt werden soll. Häufig ist es jedoch wünschenswert, zumindest eine rudimentäre Ortsauflösung zu erhalten. Zu diesem Zweck wird gemäß 3a) der vom A-Scan erfasste Objektbereich 1 in einer Bahn 6 systematisch über das Objektfeld 1 verschoben. Beispielhaft ist eine Mäanderbewegung dargestellt. Andere systematische Bewegungen, z.B. zeilenhafte, spaltenhafte, spiralförmige, konzentrische oder ähnliche, können natürlich auch verwendet werden. Das Fixiermuster 4 wird dazu entlang einer Bahn 7 bewegt und gibt dadurch die Augenbewegung und letztlich die Bahn 6 direkt vor. Das Fixiermuster 4 kann sprunghaft oder kontinuierlich bewegt werden.
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3b) zeigt eine Variante, bei der das Objektfeld 1 durch eine stochastische Abfolge von Objektbereichen 1 mit A-Scans gefüllt wird. Wieder gibt eine entsprechende Verstellung des Fixiermusters 4 die Abfolge der Lagen des Objektbereichs 1 vor. Die Abfolge kann dabei auch durch pseudo-Zufallskoordinaten gesteuert werden. Vorteilhaft ist es, bereits gemessene Koordinaten bei den weiteren Messungen auszusparen. Diese Variante kann eingesetzt werden, wenn keine äquidistanten Messorte benötigt werden.
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4 zeigt die gerätetechnischen Komponenten, die für Ausführungsformen der Untersuchungsvorrichtung 8 zum Einsatz kommen. Die Untersuchungsvorrichtung 8 ist als Selbstuntersuchungsvorrichtung für einen Patienten ausgebildet, der damit sein Auge 9 untersuchen will. Das Auge umfasst eine Kornea 10, eine Iris 11, eine Augenlinse 12 und eine Retina 13. In der dargestellten Ausführungsform dient die Untersuchungsvorrichtung 8 zur Untersuchung der Retina 13 auf eine altersbedingte Makuladegeneration hin. Die Untersuchungsvorrichtung wird von einer Steuereinrichtung 14 gesteuert, welche auch die Erzeugung eines Gesamtbildes vornimmt. Sie weist dazu entsprechende Speicher und Software-Einheiten auf.
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Eine wesentliche Komponente der Untersuchungsvorrichtung 8 ist die OCT-Messeinrichtung 15. Sie verfügt über einen Detektor 16.
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Bei der OCT-Messeinrichtung kann es sich um einen punktrasternden, einen linienrasternden oder eine nichtrasternden (Weitfeld-OCT oder Full-Field-OCT genannt) OCT handeln, die einen Scanner aufweisen kann, dessen Auslenkung gegenüber dem zu erfassenden Objektfeld 2 am Auge 9 klein ist. Der OCT-Messstrahlengang ruht deshalb im Wesentlichen. Bei einem punktrasternden OCT kann es sich auch um eine Anordnung handeln, welche die Retina 13 mit zahlreichen Messpunkten gleichzeitig abrastert. Ein nichtrasternder OCT kann eine matrixartige Anordnung von lateral separierten Messstellen abtasten. Der OCT kann in Freistrahl-Optik oder als faser-basiertes System ausgelegt sein. Kombinationen aus Freistrahl-Optik und Faser-Optik kommen ebenfalls in Frage. Bevorzugt ist ein OCT, der nach dem Spectral-Domain-Prinzip oder dem Swept-Source-Prinzip arbeitet. Alternativ ist auch ein OCT, der nach dem Time-Domain-Prinzip arbeitet, verwendbar. Der Detektor 16 kann je nach Ausgestaltung des OCT eine flächige Kamera, eine Zeilenkamera oder ein nicht-ortsauflösender Detektor sein. Um zeitliche Schwankungen des OCT-Signals, die von einer OCT-Strahlungsquelle herrühren, zu eliminieren, können auch mehrere Detektoren zum Einsatz kommen, z.B. für eine sogenannte balanced detection.
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Ein Strahlteiler 17 vereinigt den Strahlengang der OCT-Messeinrichtung mit den Strahlengängen der weiteren Komponenten der Vorrichtung 8. Der Strahlteiler 17 ist vorzugsweise als dichroitischer Strahlteiler derart ausgelegt, dass er die OCT-Messstrahlung, die in der Regel im infraroten Spektralbereich liegt, zu mehr als 90% reflektiert. Einen kleinen Teil (< 5%) der OCT-Messstrahlung lässt der Strahlteiler 17 durch, so dass diese zu einem Leistungsüberwachungsdetektor 18 gelangen kann. Der Leistungsüberwachungsdetektor 18 ist mit der Steuereinrichtung 14 verbunden, welche dafür sorgt, dass die OCT-Strahlungsquelle ausgeschaltet wird, wenn vorgegebene Grenzwerte für die OCT-Strahlungsleistung über- oder unterschritten werden.
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Der Strahlteiler 17 lässt Strahlung, die kleinere Wellenlängen aufweist als die OCT-Strahlung, vorzugsweise zu mehr als 90% durch. Zu dieser transmittierten Strahlung gehört insbesondere auch sichtbares Licht, das von dem Fixierdisplay 3 abgestrahlt wird. Weiter gehört zu der transmittierten Strahlung Beleuchtungs- und Detektionsstrahlung für eine weiter unten beschriebene Pupillen/Iris-Detektion. Es sei angemerkt, dass der Strahlteiler 17 alternativ auch so ausgelegt sein kann, dass er die OCT-Messstrahlung transmittiert, während die Strahlung des Fixierdisplays 3 und der Pupillen/Iris-Detektion reflektiert wird. In diesem Fall würde der Strahlteiler 17 einen kleinen Teil (< 5%) der OCT-Messstrahlung für die Leistungsüberwachung reflektieren. Die Komponenten in 4 wären dann natürlich entsprechend vertauscht anzuordnen.
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Ein Strahlteiler 19 ist ebenfalls bevorzugt als dichroitischer Strahlteiler ausgelegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel transmittiert er die Strahlung der Pupillen/Iris-Detektion zu mehr als 90%, während er die Strahlung des Fixierdisplays 3 zu mehr als 90% reflektiert. Die Strahlung der Pupillen/Iris-Detektion kommt z. B. aus einer Beleuchtungsquelle 20a oder 20b und liegt spektral bevorzugt zwischen der infraroten OCT-Messstrahlung und der sichtbaren Strahlung des Fixierdisplays 3. Ein besonders geeigneter Spektralbereich für die Pupillen/Iris-Detektion stellt der Bereich 700-800 nm dar, da in diesem Bereich die Empfindlichkeit des menschlichen Auges 9 relativ gering ist, so dass keine nennenswerten Blendeffekte von der Pupillen/Iris-Beleuchtungsstrahlung zu erwarten sind. Es sei angemerkt, dass der Strahlteiler 19 auch so ausgelegt sein kann, dass er die Fixierlicht-Strahlung transmittiert und die Strahlung der Pupillen/lris-Detektion reflektiert. Die Komponenten in 4 wären dann natürlich entsprechend vertauscht anzuordnen.
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Ein Strahlteiler 21 ist bevorzugt als einfacher, nicht-dichroitischer 50%-Strahlteiler ausgelegt, d. h. sein Verhältnis von Transmission zu Reflexion beträgt näherungsweise 1. Symbolisch dargestellte Optiken 22-25 dienen der Strahlformung. Jede dieser Optiken kann aus einer oder mehreren Linsen und/oder Spiegeln bestehen.
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Eine Variante zur Beleuchtung der Pupille/Iris besteht darin, mit der Pupillen/Iris-Beleuchtung 20b durch alle Komponenten, die auf dem Weg zum Auge 9 liegen, hindurch zu strahlen. Diese Variante hat den Vorteil, dass der ohnehin vorhandene Strahlengang für die Abbildung der Pupille/Iris auf einen Pupillen/Iris-Detektor 26 genutzt werden kann und der Schwerpunktstrahl der Beleuchtung direkt auf der optischen Achse der Vorrichtung 8 liegt. Wahlweise kann dann die Position (Mitte) der Pupille/Iris oder des Cornea-Reflexes der Pupillen/Iris-Beleuchtung 20b von der Steuereinrichtung 14 ermittelt und für das Verfahren genutzt werden.
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Eine alternative Variante zur Beleuchtung der Pupille/Iris besteht darin, mit der Pupillen/Iris-Beleuchtung 20a außeraxial (schräg) auf die Pupille/Iris zu strahlen, so dass keine oder nur wenige optische Elemente zwischen der Pupillen/Iris-Beleuchtung 20a und dem Auge 9 liegen. Die Pupillen/Iris-Beleuchtung 20a besteht dann vorzugsweise aus ringartig angeordneten Einzellichtquellen. Diese Variante hat den Vorteil, dass der Strahlteiler 21 entfallen kann und weniger Streulicht im optischen Aufbau der gesamten Vorrichtung 8 entsteht. Auch mit dieser Variante kann wahlweise die Position die Pupille/Iris oder die Position eines Cornea-Reflexes genutzt werden.
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Für beide Varianten der Pupillen/Iris-Beleuchtung 20a. 20b sind LED bevorzugte Strahlungsquellen. Der Pupillen/Iris-Detektor 26 ist vorzugsweise eine kostengünstige CMOS-Kamera. Bei der Auswertung von Kornea-Reflexen kann man auch einen optischen Positionssensor verwenden.
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Die Vorrichtung 8 enthält auch manuelle oder motorische Komponenten für die Fixiereinstellung (in 4 nicht dargestellt). Die Einstellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Optik 22 längs der optischen Achse so verschoben wird, dass der Abstand zwischen dem Auge 9 und der Optik 22 weitgehend konstant bleibt. Dies kann z. B. durch ein Drehrad, wie von Mikroskopen bekannt, erfolgen. Hierdurch können individuelle refraktive Sehfehler kompensiert werden (Dioptrieneinstellung). Wenn das Fixierdisplay 3 und der Detektor 16 in konjugierten Ebenen liegen, genügt es, wenn der Proband die Fixiereinstellung so vornimmt, dass er die Fixiermuster 4 scharf sieht.
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In allen Ausführungsbeispielen erfolgt das Verschieben des Fixiermusters 4 auf dem Fixierdisplay 3 unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 14 so, dass die zu untersuchende Person dem Fixierreiz gut folgen kann.
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Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lagen des Fixiermusters 4 wird an die Distanz zwischen den Lagen in der Objektfeldebene und an die individuelle Reaktionsgeschwindigkeit des Patienten angepasst. Typischerweise liegt die Zeitspanne dafür im Bereich von zehntel Sekunden bis Sekunden. Möglicherweise muss zwischenzeitlich ein OCT-Delay und/oder eine OCT-Fokussierung nachjustiert werden, was die Zeitspanne entsprechend verlängern kann. Da die OCT-Messung eines A- oder B-Scans in der Regel weniger als eine Millisekunde dauert, ist die eigentliche OCT-Messzeit in der zeitlichen Gesamtbilanz vernachlässigbar. Zwischen der Darstellung von zwei lateral versetzten Fixiermustern 4 kann eine Dunkelpause eingefügt werden, die das Auge 9 bzw. den Patienten darauf vorbereitet, dass eine Umfixierung in Kürze ansteht.
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Beim Ausführungsbeispiel 3a) kann es vorteilhaft sein, das Fixiermuster 4 kontinuierlich zu verschieben, da hier sehr viele Umfixierungen notwendig sind, die den Patienten überfordern könnten. Ein langsames, kontinuierliches Bewegen des Auges stellt in der Regel kein Problem dar, da die OCT-Messzeit für einzelne A-Scans sehr kurz ist (Mikrosekundenbereich).
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Der Pupillen/Iris-Detektor 26 ist nicht zwingend erforderlich, kann aber vorteilhaft genutzt werden, um zu prüfen, dass der Patient auf eine Verschiebung des Fixiermusters 4 reagiert bzw. ihr hinreichend genau folgt. Bei einer entsprechenden Kalibrierung kann die Messung der Augenpupillenbewegung auch für eine quantitative Überprüfung der Umfixierung bzw. für eine laterale Bildregistrierung genutzt werden.
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Die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren eigenen sich besonders für die OCT-Bildgebung von Makula-Erkrankungen wie trockene oder feuchte AMD, diabetische Retinopathie und retinalem Venenverschluss. Weiter ist damit die OCT-Bildgebung des Sehnervenkopfes bei Glaucom-Patienten möglich. Aber auch die Abbildung und Überwachung von Bereichen der Kornea oder der Augenlinse ist ein Anwendungsgebiet.
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Bei Einsparung von Scan-Vorrichtungen kann die Vorrichtung 8 besonders kostengünstig hergestellt werden, wodurch diese vor allem für den Home-Care-Bereich und/oder für mobile OCT-Applikationen, insbesondere zum Therapie-Monitoring eingesetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Branislav Grajciar, Michael Pircher, Adolf F. Fercher, und Rainer A. Leitgeb, „Parallel Fourier domain optical coherence tomography for in vivo measurement of the human eye,“ Opt. Express 13, 1131-1137 (2005) [0004]
