CN107847127A - 光学相干层析成像指导的视网膜前膜剥离术 - Google Patents

光学相干层析成像指导的视网膜前膜剥离术 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种视网膜前膜(ERM)可视化系统，所述视网膜前膜可视化系统包括可操作用于生成患者眼睛的区域的OCT图像的OCT系统，所述患者眼睛的所述区域包括ERM。ERM可视化系统进一步包括图像处理单元，所述图像处理单元可操作用于处理OCT图像以通过区分ERM与患者眼睛的区域内的其他结构来识别ERM、并且生成描绘所识别的ERM的一个或多个特征的ERM图(至少包括所述ERM的一部分在所述患者眼睛的所述区域内的位置)。所述ERM可视化系统进一步包括可操作用于显示所述ERM图的显示器。

Description

光学相干层析成像指导的视网膜前膜剥离术
技术领域
本披露总体上涉及眼科手术的改进可视化，更具体地涉及光学相干层析成像指导的视网膜前膜剥离术。
背景技术
视网膜前膜(ERM)是纤维组织片，其可以在黄斑上形成并且可能起到薄膜的作用，更难以透过所述薄膜看见东西。所述薄膜还可以像疤痕组织一样收缩，这可能拉扯视网膜。ERM可能引发各种视网膜病变，包括视网膜皱褶、视网膜畸变、囊样、黄斑水肿、以及小出血。
目前，治疗ERM的唯一方式是通过玻璃体切除术进行手术移除。在这样的过程中，玻璃体视网膜外科医生使用非常精细的镊子在高放大倍率下抓住所述膜并将其轻轻地从视网膜上剥离(通常称为“ERM剥离术”)。然而，由于其薄且半透明的性质，ERM的可视化可能是困难的，使得ERM剥离术成为一个具有挑战性的过程。提出的一种促进更好可视化的技术涉及用活体染料对ERM染色(例如台盼蓝，ICG)。然而，这些染料对视网膜细胞的潜在毒性仍然不清楚，因此这种技术仍然存在争议。
因此，在ERM剥离过程中仍然需要ERM的改进可视化。本披露的某些实施例可以解决这个需要。
发明内容
在某些实施例中，ERM可视化系统包括OCT系统，所述系统可操作用于生成患者眼睛的区域的OCT图像，所述患者眼睛的所述区域包括ERM。ERM可视化系统进一步包括图像处理单元，所述图像处理单元可操作用于处理OCT图像以通过区分ERM与患者眼睛的区域内的其他结构来识别ERM、并且生成描绘所识别的ERM的一个或多个特征的ERM图(至少包括所述ERM的一部分在所述患者眼睛的所述区域内的位置)。所述ERM可视化系统进一步包括可操作用于显示所述ERM图的显示器。
本披露的某些实施例可以提供一个或多个技术优点。例如，因为ERM的透明性质可能使其难以定位，所以向外科医生显示基于OCT的ERM图可以允许外科医生在ERM剥离术过程中更好地看到ERM的位置和特征。因此，本披露的实施例可以允许更彻底的ERM移除，同时降低损坏患者眼睛的底层结构的风险。
附图说明
为了更彻底地理解本披露及其优点，现在参考结合附图进行的以下说明，在这些附图中相同的参考数字指示相同的特征，并且在附图中：
图1展示了根据本披露的某些实施例的促进OCT指导的ERM剥离术的示例性ERM可视化系统。并且
图2A-2F展示了根据本披露的某些实施例的通过图1中描绘的ERM可视化系统生成的示例性ERM图。
本领域的技术人员将理解的是，下述附图仅出于说明目的。附图不旨在以任何方式限制申请人的披露范围。
具体实施方式
出于促进对本披露原理的理解的目的，现在将参照附图中展示的实施例，并使用特定语言来描述所述实施例。然而，应理解的是，不旨在限制本披露的范围。本披露所涉及领域内的普通技术人员通常将完全能够想到对于所描述的系统、装置、和方法的任何改变和进一步修改、以及对于本披露的原理的任何进一步应用。具体而言，完全可以想到关于一个实施例描述的系统、装置和/或方法可与关于本披露的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独地描述这些组合的众多重复。为简单起见，在一些情况下，贯穿这些附图使用相同的参考号来指代相同或相似的零件。
通常，本披露可以提供一种ERM可视化系统，所述系统包括可操作用于生成眼睛的至少一部分(例如，视网膜附近的区域)的OCT图像的OCT系统、以及可操作用于处理那个OCT图像以促进ERM可视化的图像处理单元。例如，图像处理单元可以处理OCT图像以识别ERM的位置、ERM的厚度、ERM与眼睛的底层结构之间的间隙、和/或由ERM引起的收缩。基于此信息，显示可以被生成并且显示给外科医生，其包括ERM图以在执行ERM剥离手术时指导外科医生。
图1展示了根据本披露的某些实施例的促进OCT指导的ERM剥离术的示例性ERM可视化系统100。通常，ERM可视化系统100包括用于生成患者眼睛104的OCT图像的OCT系统102以及图像处理单元106，所述图像处理单元用于处理OCT系统102生成的OCT图像以便确定患者眼睛104中的ERM的特征。ERM可视化系统100可以进一步包括可操作用于在手术过程中生成患者眼睛的图像的成像单元108、以及用于显示基于图像处理单元106确定的ERM的特征生成的ERM图的显示器110。例如，显示器110可以显示成像单元108生成的患者眼睛的视频图像、以及包括基于OCT图像确定的ERM的特征的ERM覆盖图。作为另一个实例，显示器110可以是联接到手术显微镜的投影单元(例如，抬头显示器)，使得可以在手术显微镜的视野内显示ERM图。
尽管系统100的各种部件被描绘和描述为是单个系统的一部分，但是本披露考虑了那些部件可以根据具体需要分开在任何合适数量的系统中。仅作为一个实例，OCT系统102和图像处理单元106各自可以是术前成像系统的一部分，而成像单元108和显示器110可以在手术过程使用(在术前确定的ERM图被导入、配准、覆盖在成像单元108生成的实况图像上并显示在显示器110上)。
OCT系统102可以包括光源/分析单元112和光束扫描器114。通常，光源/分析单元112可以生成OCT成像光束116，并且光束扫描器114可以将生成的OCT成像光束116引导至患者眼睛104内的具体区域。OCT成像光束116从患者眼睛104内的具体区域的反射可以沿与OCT成像光束116相同的光路返回至光源/分析单元112，并且光源/分析单元112可以通过确定OCT成像光束116的反射与参考臂之间的干涉来产生具体区域的OCT图像。如本领域技术人员将理解的是，本披露考虑到了OCT系统110可以包括用于操纵OCT成像光束116的任何合适的附加光学部件，并且为了简洁起见没有描绘/描述出那些附加部件。
在某些实施例中，OCT成像光束116可以包括可见光束、红外光束、或覆盖相对窄的波长带(例如400nm-700nm，830nm-870nm，790nm-900nm，950nm-1150nm)的近红外光束。然而，可以使用具有任何合适的光谱范围的OCT成像光束116。OCT成像光束116可以穿过光束扫描器114(下面进一步详细描述)连同OCT系统102的任何其他合适的光学部件(未描绘出，如以上所描述)。然后，比如通过可操作用于反射落入OCT成像光束116的光谱范围内的光的反射镜118，可以将OCT成像光束116引导至患者眼睛104。
光束扫描器114可以包括促进OCT成像光束116在X-Y平面中聚焦的任何合适的光学部件或光学部件组合。例如，光束扫描器114可以包括成对的扫描反射镜、微镜装置、基于MEMS的装置、可变形平台、基于检流计的扫描器、多边形扫描器、和/或谐振PZT扫描器中的一者或多者。在某些实施例中，光束扫描器114的光学部件的位置可以以自动化的方式进行操纵。仅作为一个实例，光束扫描器114可以包括一对扫描镜，每个扫描镜联接到马达驱动器上，所述马达驱动器可操作用于使反射镜绕着垂直轴线旋转。因此，通过控制所联接的马达的位置(例如，根据预先确定或选择的扫描图样)，可以控制OCT成像光束116在患者眼睛104内的X-Y定位。此外，可以通过本领域理解的OCT系统102的一个或多个其他部件来控制OCT成像光束116的焦深以便促进3-D OCT成像。
OCT成像光束116的到达患者眼睛104的部分可以被患者眼睛反射(反射的OCT光束120)。反射的OCT光束120可以沿与OCT成像光束116行进的光路基本上相同的光路返回至OCT系统102。一旦反射的OCT光束120到达光源/分析单元112，光源/分析单元112就可以基于反射的OCT光束120与OCT成像光束116的参考臂之间的干涉来构建OCT图像(A型扫描)(如本领域已知的)。而且，通过经由光束扫描器114在X-Y平面内移动成像光束和/或改变成像光束114的焦深，可以产生多个OCT图像(A型扫描)并且将其结合到OCT截面图像(B型扫描)中，并且可以结合多个截面图像(B型扫描)以产生3-D OCT图像。
OCT系统102(在图1中由附图标记122标识)生成的OCT图像，其可以包括A型扫描、B型扫描、或通过组合上述多个B扫描构建的3D OCT图像可以被传送到图像处理单元106。通常，图像处理单元106可以分析所接收的OCT图像122以识别那些图像中描绘的任何ERM。基于那项分析，图像处理单元106可以生成要给外科医生显示的ERM图以辅助ERM剥离过程。
图像处理单元106可以包括硬件、固件和软件的任何合适的组合。在某些实施例中，图像处理单元106可以包括处理模块124和存储器模块126。处理模块124可以包括一个或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、或任何其他合适的计算装置或资源。处理模块124可以单独工作或与ERM可视化系统100的其他部件一起工作以便提供在此描述的功能性。存储模块126可以采取易失存储器或非易失存储器的形式，包括但不限于磁性介质、光学介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可移动介质、或者任何其他适当的存储部件。
图像处理单元106可以被编程用于(或者可以将软件存储在存储器模块126中，所述软件在被处理模块124执行时可操作用于)处理OCT系统102生成的OCT图像122，以识别在那些图像中描绘的ERM的位置和/或特征。例如，图像处理单元106可以处理OCT图像122以区分ERM与眼睛的底层结构(例如，视网膜)。因为ERM可以不同于底层结构反射OCT成像光束116，所以ERM可以在OCT图像122中被有区别地描绘(例如，描绘为图像的较亮区域)，并且因此可以通过图像处理单元106与那些底层结构区分。
已经在OCT图像122中识别了ERM之后，图像处理单元106可以进一步操作用于构建展示ERM的具体特征的ERM图。例如，ERM图可以识别ERM的边缘、由ERM引起的收缩、ERM的厚度、ERM与眼睛的底层结构之间的间隙、或者ERM的任何其他合适方面。示例性ERM图在图2A-2F中被描绘，下面进一步详细描述。
在某些实施例中，图像处理单元106可以通信地联接(经由有线或无线通信)到显示器110上，并且图像处理单元106可以将生成的ERM图(在图1中由附图标记128标识)传送到显示器110，使得所述图像可以在ERM剥离过程中显示给外科医生。显示器110可以包括任何合适的显示装置，例如可操作用于显示静态实况视频图像的平板显示器。例如，显示器110可以显示成像单元108生成的、叠加ERM图128的实况视频图像(如下面进一步详细描述)。此外或替代地，显示装置110可以包括联接到手术显微镜的光学器件的投影单元，使得ERM图可以显示在外科医生透过显微镜的视野。
在某些实施例中，ERM可视化系统100此外可以包括成像单元108，所述成像单元可以包括用于生成患者眼睛104的图像的任何合适的装置。此外，成像单元108可以包括任何合适的放大倍率以及用于生成患者眼睛的任何合适图像的聚焦光学器件(未描绘)。作为简化的实例，来自患者眼睛104的可见光或近红外光130可以经由反射镜132被引向成像单元108，所述反射镜可操作用于反射或部分反射可见光谱或近红外光谱中的波长、同时允许OCT成像光束116和反射的OCT光束120通过。在某些实施例中，所生成的图像可以是患者眼睛104的离散静态照片。在其他实施例中，所生成的图像可以包括患者眼睛104的连续视频流。示例性成像单元可以包括数码摄像机、线扫描眼底镜、或共焦扫描眼底镜。
在某些实施例中，成像单元108可以通信地联接(通过有线或无线通信)到显示器110，并且成像单元108可以将所生成的患者眼睛104的图像(在图1中用附图标记134标识)传送到显示器110，使得所述图像可以显示给外科医生。如上所述，图像处理单元106生成的ERM图128还可以被传送到显示器110，并且覆盖在成像单元108生成的图像134上。作为一个实例，图像134可以是实况视频图像，并且ERM图128可以是基于较早的(术前或手术中)OCT扫描生成的静态ERM图，所述静态ERM图128被显示为覆盖在实况视频图像134的相关部分上。而且，静态ERM图128可以通过将眼睛104的相关结构在ERM图128与实况视频图像134之间相关联来跟踪实况视频图像134。在一些实施例中，成像单元108可以将所生成的患者眼睛104的图像直接传送给图像处理单元106，以生成具有ERM图信息的组合或合成图像，然后将所述图像传送给显示器110。
在某些实施例中，所显示的ERM图128可以在ERM剥离过程中连续地或周期性地更新。例如，连续的OCT扫描可以促进经由显示器110显示的ERM图(或其一部分)的实时更新。作为另一个实例，可以周期性地(例如，以自动化方式或在外科医生请求下)更新原始OCT图像122的全部或一部分，从而对所生成的ERM图128产生对应的更新。在任一种情况下，原始OCT图像122可以仅在外科医生正在工作的区域更新(例如，通过追踪外科医生的仪器并且仅使仪器周围的区域成像)，同时对应更新图像处理单元106生成的ERM图128。
通过向外科医生显示ERM图(如上所述，通过显示器110或者通过将ERM图投影到手术显微镜中)，ERM可视化系统100在ERM剥离过程中可以促进ERM的更好的可视化。因此，ERM可视化系统100可以允许更彻底的ERM移除，同时降低损坏患者眼睛104的底层结构的风险。
图2A-2F图展示了根据本公披露的某些实施例的ERM可视化系统100生成的示例性ERM图200a-200f。所示的实施例中，如上所述，ERM图200a-200f被描绘为覆盖在成像单元108生成的眼底图像的相关部分上。
更具体地，ERM图200a(在图2A中描绘)描绘了ERM边缘的轮廓，这样可以帮助外科医生定位ERM剥离过程的适当起点。
ERM图200b(在图2B中描绘)以半透明方式描绘了ERM位于其中的区域，从而有效地提供数码染色而不需要使用可能对视网膜有毒的染料。像在ERM图200a中所描绘的边缘一样，显示ERM图200b可以帮助外科医生定位ERM剥离过程的适当起点。
ERM图200c(在图2C中描绘)描绘了由ERM引起的收缩图形202c(具有收缩中心204c)。所描绘的收缩中心204c可以指明ERM紧密附着到视网膜的位置，并且可能是对于ERM剥离过程而言高风险区。
ERM图200d和200e(分别在图2D和图2E中描绘)各自展示了ERM与患者眼睛的底层结构(例如，视网膜)之间的间隙。具体地，ERM图200d使用等值线来表示间隙的大小，同时ERM图200d使用阴影来表示间隙的大小。因为可能期望在EMR和视网膜之间具有最大间隙的位置处开始ERM剥离过程，所以ERM图200d和200e可以在开始ERM剥离过程时提供有用的指导。
最后，ERM图200f(在图2F中描绘)描绘了ERM的厚度。因为可能期望在具有最大ERM厚度的位置开始ERM剥离过程，所以ERM图200f可以在开始ERM剥离过程时提供有用的指导。
尽管图2A-2F展示了ERM图的替代描绘，但是本披露考虑到可以用任何合适的方式组合那些替代描绘。而且，本披露考虑到了ERM可视化系统100能够生成图2A-2F中描绘的每个ERM图(或其任何适当的组合)，使得外科医生可以选择要显示的期望的ERM图。
将认识到，各种以上披露的和其他的特征和功能、及其替代方案可以按期望组合到许多其他不同的系统或应用中。还将认识到，其中的各种目前未预见或未预料到的替代方案、修改、变化或改进可以后续由本领域的技术人员做出，所述替代方案、变化和改进也旨在被所附权利要求涵盖。

Claims (21)

1.一种视网膜前膜可视化系统，包括：
可操作用于生成患者眼睛的区域的OCT图像的OCT系统，所述患者眼睛的所述区域包括视网膜前膜ERM；
图像处理单元，可操作用于：
处理所述OCT图像以通过区分所述ERM与所述患者眼睛的所述区域内的其他结构来识别所述ERM；并且
生成描绘所识别的ERM的一个或多个特征的ERM图，所述一个或多个特征至少包括所述ERM的一部分在所述患者眼睛的所述区域内的位置；以及
可操作用于显示所述ERM图的显示器。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述OCT系统可操作用于至少部分地基于由所述患者眼睛反射的OCT成像光束的一部分来生成所述患者眼睛的所述区域的所述OCT图像。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括成像单元，所述成像单元可操作用于生成所述患者眼睛的所述区域的图像，其中，所述显示器可操作用于将所述ERM图作为由所述成像单元所生成的图像上的覆盖图来显示。
4.如权利要求3所述的系统，其中：
所述成像单元所生成的图像包括在手术过程中生成的实况视频图像；并且
所述ERM图包括被配准并覆盖在所述实况视频图像上的静态ERM图。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述显示器包括联接到手术显微镜的投影单元，所述投影单元可操作用于在所述手术显微镜的视野内显示所述ERM图。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述投影单元是抬头显示器。
7.如权利要求1所述的系统，其中：
所述OCT系统可进一步操作用于生成所述患者眼睛的包括所述ERM的所述区域的一部分的经更新OCT图像；并且
所述图像处理单元可进一步操作用于：
处理所述经更新OCT图像以通过区分所述ERM与所述患者眼睛的所述区域内的其他结构来识别所述ERM；并且
通过替换所述ERM图的与所述经更新OCT图像相对应的部分来生成经更新ERM图。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括所述ERM的边缘。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括由所述ERM引起的收缩。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所标识的ERM的所述一个或多个特性包括所述ERM的厚度。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括所述ERM与所述患者眼睛的底层结构之间的间隙。
12.一种方法，包括：
生成患者眼睛的区域的OCT图像，所述患者眼睛的所述区域包括视网膜前膜ERM；
处理所述OCT图像以通过区分所述ERM与所述患者眼睛的所述区域内的其他结构来识别所述ERM；
生成描绘所识别的ERM的一个或多个特征的ERM图，所述一个或多个特征至少包括所述ERM的一部分在所述患者眼睛的所述区域内的位置；并且
显示所述ERM图。
13.如权利要求12所述的方法，至少部分基于所述患者眼睛反射的OCT成像光束的一部分来生成所述患者眼睛的所述区域的所述OCT图像。
14.如权利要求12所述的方法，进一步包括生成所述患者眼睛的所述区域的图像，其中，显示所述ERM图包括将所述ERM图作为在所述患者眼睛的所述区域的所生成的图像上的覆盖图来显示。
15.如权利要求14所述的方法，其中：
所述图像包括在手术过程中生成的实况视频图像；并且
所述ERM图包括被配准并覆盖在所述实况视频图像上的静态ERM图。
16.如权利要求12所述的方法，其中，显示所述ERM图包括将所述ERM图投影到手术显微镜的光学器件中，使得所述ERM图显示在所述手术显微镜的视野内。
17.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
生成所述患者眼睛的包括所述ERM的所述区域的一部分的经更新OCT图像；并且
处理所述经更新OCT图像以通过区分所述ERM与所述患者眼睛的所述区域内的其他结构来识别所述ERM；并且
通过替换所述ERM图的与所述经更新OCT图像相对应的部分来生成经更新ERM图。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括所述ERM的边缘。
19.如权利要求12所述的方法，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括由所述ERM引起的收缩。
20.如权利要求12所述的方法，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括所述ERM的厚度。
21.如权利要求12所述的方法，其中，所识别的ERM的所述一个或多个特征包括所述ERM与所述患者眼睛的底层结构之间的间隙。
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