CN108885086B - Oct系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种OCT系统，所述OCT系统包括OCT光源(15)、OCT评估单元(16)、第一OCT光导(19)、第二OCT光导(20)和转换模块(18)。来自OCT光源(15)的光经过转换模块(18)。在转换模块(18)的第一状态下，OCT光被传递到第一OCT光导(19)的入口端。在转换模块(18)的第二状态下，OCT光被传递到第二OCT光导(20)的入口端。分配给第一OCT光导(19)的扫描装置(29)布置在转换模块(18)和对象平面之间。根据本发明的OCT系统可以以灵活的方式使用。

Description

OCT系统

技术领域

本发明涉及一种OCT系统，所述OCT系统包括OCT光源和OCT评估单元。本发明还涉及一种相关的方法。

背景技术

光学相干断层扫描(OCT)是现有技术中已知的成像方法。短相干OCT光被传递到对象，特别是人体组织，并且从光的反射部分推断对象中的散射中心。由对象反射的光和参考光束路径的光叠加在OCT评估单元中。通过评估两个光束路径的干涉图案来获得图像信息。

来自OCT光源的光经由光导传递到对象。从光导的出口端出射(emerging)的光照射对象。光的反射部分再次进入光导，并且经由光导被引导回OCT评估单元。因此，光导的布置和取向决定性地确定可以获得哪个OCT信息。需要一些改造工作来使用相同的OCT装置获得不同的OCT信息项。

发明内容

本发明的目的在于提供一种OCT系统和相关方法，其提供更灵活的可能用途。在所引用的现有技术的基础上，该目的通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求中规定了有利的实施例。

根据本发明，OCT系统包括第一OCT光导、第二OCT光导和转换模块。来自OCT光源的光经过转换模块。在转换模块的第一状态下，OCT光被传递到第一光导的入口端。在转换模块的第二状态下，OCT光被传递到第二OCT光导的入口端。分配给第一OCT光导的扫描装置布置在转换模块和对象平面之间。

根据本发明的转换模块使得可以使用OCT系统以快速且不复杂的方式获得不同的OCT信息项。如果OCT光经由第一光导和扫描装置进入对象平面，则可以获得区域图像信息项。如果OCT光经过第二光导，则OCT光以不受分配给第一光导的扫描装置影响的方式到达相关的对象平面。因此，可以经由第二OCT光导而不是经由第一OCT光导获得不同的OCT信息项。这开辟了多个新颖的可能应用。

OCT系统优选地包括中间光导，该中间光导设置在OCT光源和转换模块之间。中间光导连接到转换模块的输入侧。术语输入和输出相对于从OCT光源到对象区域的移动方向来使用。OCT系统的光学元件可以在OCT光的返回路径上以相反方向交叉。

转换模块可以具有第一输出端(first output)和第二输出端(second output)，其中第一OCT光导连接到第一输出端，并且其中第二OCT光导连接到第二输出端。柔性光导部段优选地设置在转换模块内部，该部段的一个端连接到转换模块的输入侧。柔性光导部段的另一端可以优选地耦合到转换模块的第一输出端或第二输出端。因此，OCT光进入第一OCT光导或进入第二OCT光导。转换模块还可以具有多个光导端，这些光导端布置在固定位置，并且转换模块包括可移动的光学元件，该光学元件用于将OCT光引入不同的光导中。

可以在转换模块中提供机械转换开关，并且该机械转换开关被设计成移动柔性光导部段的一端。光导的另一端优选地在转换期间保持在未改变的位置。例如，转换开关可以是旋转机构或滑动机构。

第一OCT光导和第二OCT光导之间的转换优选地由控制信号，特别是电控制信号，触发。控制信号可以通过由操作员执行的操作触发，例如借助于操作者致动开关或进行输入。

附加地或替代地，控制信号也可以由控制单元产生。例如，控制单元可以被设计为根据预定义的时间序列自动生成控制信号。这开辟了通过在非常短的时间间隔内在两个OCT光导之间进行转换以几乎并行的方式进行不同测量的可能性。例如，当被检查对象的属性随时间变化时，这是有意义的。

为了使用OCT系统获得有意义的信息项，OCT光束路径应该聚焦在对象平面中。因此，可以借助于OCT光束获得基本上点状的图像信息项，该OCT光束使用第二OCT光导瞄准对象平面中的特定位置。例如，这对于特定应用是足够的，如果OCT系统旨在用于确定OCT光导的出口端与对象之间的距离。

对于二维图像信息项，必须使用OCT光束扫描对象。因此，OCT在对象平面中移动，以便从多个点状图像信息项构成二维图像。为此目的，第一OCT光导被分配扫描装置，该扫描装置被设计成以OCT光束扫描对象平面的方式使OCT光束偏转。如果将扫描装置被分配给OCT光导之一，则通过另一个OCT光导的OCT光束不会受到该扫描装置的影响。

例如，扫描装置可以以这样的方式设计，使得OCT光导的出口端移动，以便以期望的方式使OCT光束偏转。在一个优选实施例中，扫描装置布置在OCT光导的出口端和对象平面之间，并且使OCT光束以期望的方式偏转。扫描装置可包括一个或多个可移动的镜子，所述一个或多个可移动的镜子使OCT光束偏转。在一个变型中，扫描装置包括两个扫描镜，这两个扫描镜安装成使得它们可以围绕彼此正交的轴线枢转。

OCT系统可包括控制扫描装置的控制单元。相关的控制信号可以从控制单元电传输到扫描装置。在一个优选实施例中，控制信号的传输路径延伸通过控制模块。

根据本发明的OCT系统可以以仅为第一OCT光导提供扫描装置的方式设置。例如，如果意图使用第一OCT光导获得二维图像，则可以使用这种OCT系统，而另一个光导旨在用于测量光导的出射端与对象之间的距离。

在其他情况下，可能希望使用两个OCT光导获得二维图像信息项。因此，OCT系统可以包括分配给第一OCT光导的第一扫描装置和分配给第二OCT光导的第二扫描装置。两个扫描装置都可以由OCT系统的控制单元控制，在这种情况下，两个扫描装置的传输路径可以延伸通过转换模块。在一个优选实施例中，扫描装置的控制耦合到转换模块的控制。这意味着来自控制单元的控制信号总是瞄准当前正在通过OCT光的OCT光导的扫描装置。这实现了各种自动序列，其中系统在两个OCT光导之间来回切换。

例如，可以在转换模块中提供电转换开关，并且可以用于在两个扫描装置之间进行切换。可以使用相同的控制信号来控制电转换开关，该控制信号也用于在两个OCT光导之间进行转换。因此，通过第一OCT光导和第二OCT光导之间的转换来激活扫描装置。

为了补偿两个OCT光导之间的不同光路，可以将用于调节光路的补偿单元分配给一个或两个OCT光导。如果光路具有不同的长度，则补偿单元优选地包括额外的气隙，OCT光经过该气隙。如果色散差与两个光路相关联，则补偿单元优选地包括用于补偿色散的光学元件。如果两个光路导致偏振差，则补偿单元优选地包括用于补偿偏振的光学元件，特别是偏振控制器。补偿单元可以设计成补偿这些差异中的一个或多个。

在一个实施例中，根据本发明的系统包括手术显微镜，其中第一OCT光导的光束路径被引导通过手术显微镜的主要物镜。例如，OCT光束路径可以经由相机端口或经由照明光束路径耦合到手术显微镜的观察光束路径中。分配给第一光导的扫描装置优选地布置在转换模块和手术显微镜的主要物镜之间。

第二OCT光导可以连接到手术器械，由此可以确定器械头部和对象之间的距离。这可以在外科手术期间使用，以防止手术器械无意中造成伤害。OCT光束可以瞄准器械头部前方的区域。OCT光束还可以额外地覆盖器械头部的一部分，从而可以通过OCT评估直接确定距离。

在替代实施例中，第二OCT光导还设置有扫描装置。例如，第二OCT光导可以连接到OCT手持件，该OCT手持件直接放置在待检查的组织上。或者，第二OCT光导可以耦合到内窥镜的光路中。提供了能够使用手术显微镜和OCT手持件或内窥镜从不同视角记录OCT图像的可能性。所提及的光学装置和其他器械的其他组合也被包括在本发明中。

能够在两种以上状态之间转换的转换模块也是可能的，其中不同的OCT光导在每种状态下都是活动的。例如，转换模块可以设计成在三个或四个OCT光导之间转换。

转换模块可以配置为单独的结构单元，其布置在OCT单元和OCT光导之间。还可以将转换模块集成在OCT单元的壳体中。然后，OCT单元的壳体优选地具有多个输出，OCT光导可以连接到所述输出。

本发明还涉及一种用于执行OCT测量的方法。在该方法中，来自OCT光源的OCT光经由转换模块和第一OCT光导和扫描装置传递到对象，并且在OCT评估单元中评估由对象反射的光。转换模块被致动以便通过第二OCT光导将OCT光从OCT光源传递到对象，并且在OCT评估单元中评估由对象反射的光。可以利用在根据本发明的系统的范围内描述的其他特征来开发该方法。可以利用在根据本发明的方法的上下文中描述的其他特征来开发该系统。

附图说明

通过以下参考附图的有利实施例的示例来描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的OCT系统的示意图；

图2示出了处于两个状态A、B的根据本发明的转换模块的示意图。

图3示出了根据本发明的转换模块的替代实施例；

图4示出了根据本发明的OCT系统的替代实施例；

图5示出了在根据本发明的转换模块的另一个实施例中根据图3的示图；以及

图6示出了根据本发明的系统的另一个实施例中的OCT装置和转换模块。

具体实施方式

根据图1，根据本发明的OCT系统包括OCT装置14，其中布置有OCT光源15和OCT评估单元16。由OCT光源发射的光经由中间光导17传递到转换模块18的输入侧。

第一OCT光导19和第二OCT光导20连接到转换模块18的输出侧。第一OCT光导19延伸到手术显微镜21。第二OCT光导20延伸到手术器械22。

手术显微镜限定立体观察光束路径23，该路径23从对象平面24延伸穿过主物镜25(具有可变放大率的放大系统，其在图1中不可见)到具有两个目镜27的观察器26。观察器从目镜27中的对象平面24看到放大的图像。

第一OCT光导19延伸到手术显微镜21的相机端口28。分束器布置在手术显微镜21的观察光束路径中，并且从对象平面出射的部分光耦合出并且使其沿相机端口28的方向偏转。相反，经由相机端口28供应的光耦合到观察光束路径中并且沿观察光束路径移动到对象平面24中。

光学元件布置在OCT光束路径中，其经由转换模块18、第一OCT光导19和手术显微镜21从OCT装置14延伸到对象平面24中，使得OCT光束路径聚焦在OCT对象平面上。OCT对象平面可以与手术显微镜的对象平面24重合。OCT对象平面也可以略微位于对象表面下方，因为可以利用OCT光在一定程度上穿透人体组织。

可以使用OCT光束路径以这种方式从OCT对象平面获得点状图像信息项。为了获得二维图像信息项，从该二维图像信息项中产生与在手术显微镜21中可见的光学图像有关的补充信息，使用OCT光束扫描对象。为此目的，扫描装置29布置在第一OCT光导19和相机端口28之间。扫描装置29包括两个扫描镜，它们被安装为使得它们可以围绕彼此正交的轴线枢转并且配备有用于相关枢转运动的驱动器。借助于使用MEMS(微电子机械系统)在两个方向上偏转的单个扫描镜执行扫描的实施例也是可能的。驱动器经由电缆31以合适的方式由OCT装置的控制器30控制，结果是OCT光束扫描对象平面。OCT评估单元16可以根据点状图像信息项的总和来组成二维图像。

手术器械22从手柄32经由轴33延伸到器械头部34。第二OCT光导20的出口端连接到手术器械22的轴33。第二OCT光导20的出口端被定向为使得OCT光束基本上平行于手术器械22的纵向方向延伸。OCT光束可以延伸超过器械头部或者可以部分地捕获器械头部。在这两种情况下，可以使用OCT光束从器械头部34前面的区域获得点状图像信息。

在OCT装置14的评估单元16中评估点状图像信息，以便确定手术器械22的器械头部34和布置在器械头部34前面的对象之间的距离。以这种方式，外科医生可以进行持续的距离控制，因此可以确保他不会无意中接触组织并且因此造成伤害。如果OCT光束另外部分地捕获器械头部，则可以直接测量器械头部和对象之间的距离。

OCT装置14可以仅在时间上连续而不是同时评估来自第一OCT光导19和第二OCT光导的信号。转换模块18被设计成将中间光导17耦合到第一OCT光导19或第二OCT光导20。这确保了在任何时间OCT光导19、20中的仅一个是活动的。

如图2所示，转换模块18包括：输入端，中间光导17连接到该输入端；以及两个输出端，第一OCT光导19和第二OCT光导20连接到这两个输出端。所有光导17通向转换模块18内的相应的准直器47。转换模块18包括转换开关36，该转换开关36可用于移动布置在准直器47之间的镜子48。在转换开关36的第一位置(图2A)中，镜子48布置在中间光导17的准直器47的前面，结果是从中间光导17出射的光被反射到第一OCT光导19。在第二位置(如图2B)，镜子48向下移动，结果从中间光导17射出的光直接进入第二OCT光导20。

转换模块18包括致动按钮37，以便在转换开关36的两个状态之间转换。如果需要，则由外科医生致动致动按钮37。如果外科医生想要在手术显微镜21中获得与光学图像有关的补充OCT图像信息项，则他将转换模块18改变为第一切换状态。如果外科医生想要关于外科器械22的器械头部34与布置在头部前方的对象之间的距离的信息项，则他将转换模块18改变为第二切换状态。

随着转换模块18的转换，控制信号被同时发送到OCT装置14，结果是OCT装置14接收与两个OCT光导19、20中的哪一个有效有关的信息。如果第一OCT光导19有效，则控制器30将控制信号发送到扫描装置29，并且OCT评估单元16评估来自对象平面的OCT图像信息。如果第二OCT光导20有效，则控制器30保持不活动，并且评估单元16确定器械头部34和对象之间的距离。

为了评估OCT信号，如果经由第一OCT光导19的光路与经由第二OCT光导20的光路的长度完全相同，则是有利的。由于需要在手术显微镜21的主物镜25和对象平面24之间覆盖较长的空气路径，而使手术器械22的器械头部34靠近对象平面，因此不容易这样。为了对此进行补偿，根据本发明的OCT系统可以包括补偿路径。在图3的示例性实施例中，补偿路径被布置在转换模块18中，其中柔性光导部段35经由转换开关36耦合到第一OCT光导19或第二OCT光导20。在转换开关36的切换位置中，将OCT光转换成准直光束的第一透镜38布置在柔性光导部段35的出口端的前面，结果是OCT光束可以克服经由两个镜子39、40和第二透镜41延伸的气隙，OCT光通过第二透镜41被供应给第二OCT光导20的入射端。

在根据本发明的系统的第二示例性实施例中，如图4所示，第二OCT光导20延伸到内窥镜43的相机端口42。第二扫描装置44布置在第二OCT光导20的出射端和相机端口42之间，并且同样由OCT装置14的控制器30经由第二电线45控制。

外科医生可以通过致动转换开关18来在手术显微镜21和内窥镜43之间切换。在转换开关18的第一切换位置，外科医生接收与外科手术显微镜21中的光学图像有关的补充OCT图像信息项。在转换开关18的第二切换位置，外科医生接收与内窥镜43中的光学图像有关的补充图像信息项。

图5示出了根据本发明的转换模块18的实施例，其中转换模块18包括柔性光导部段35，该柔性光导部段35的输入侧连接到中间光导17。转换开关36可用于将柔性光导部段35耦合到第一OCT光导19或第二OCT光导20。转换开关36不仅在两个OCT光导19、20之间转换而且在两根电线31、45之间转换。除了柔性光导部段35之外，来自OCT装置14的电缆46因此延伸通过转换开关18。

图6示出了一个实施例，其中转换开关36通过OCT装置14的控制器30借助于控制信号进行控制。因此，在没有人工干预的情况下执行第一OCT光导19和第二OCT光导20之间的转换。

Claims (11)

1.一种OCT系统，包括OCT光源(15)、OCT评估单元(16)、第一OCT光导(19)、第二OCT光导(20)和转换模块(18)，其中来自所述OCT光源(15)的光经过所述转换模块(18)，并且其中在所述转换模块(18)的第一状态下OCT光被传递到所述第一OCT光导(19)的入口端，其中在所述转换模块(18)的第二状态下所述OCT光被传递到所述第二OCT光导(20)的入口端，并且其中在所述转换模块(18)和对象平面之间布置有扫描装置，所述扫描装置被分配给所述第一OCT光导(19)，

其中，在所述OCT光经由所述第一OCT光导和所述扫描装置进入所述对象平面的情况下，获得区域图像信息项，并且其中，在所述OCT光经过所述第二OCT光导的情况下，所述OCT光以不受分配给所述第一OCT光导的所述扫描装置影响的方式到达关联的对象平面。

2.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，所述转换模块(18)包括机械转换开关(36)和柔性光导部段(35)，并且所述转换开关(36)被设计成移动所述柔性光导部段(35)的一端。

3.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，在所述第一OCT光导(19)和所述第二OCT光导(20)之间的所述转换由控制信号触发。

4.根据权利要求3所述的OCT系统，其特征在于，所述控制信号由所述OCT系统的控制单元(30)产生。

5.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，分配给所述第二OCT光导(20)的扫描装置被布置在所述转换模块(18)和所述对象平面之间。

6.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，扫描装置通过所述第一OCT光导(19)和所述第二OCT光导(20)之间的所述转换而被激活。

7.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，用于补偿路径长度差、偏振差和/或色散差的补偿单元(38、39、40、41)被分配给所述第一OCT光导和/或所述第二OCT光导。

8.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，所述系统被设计为使用所述第一OCT光导(19)和/或所述第二OCT光导(20)在所述OCT光导(19、20)的出口端与对象之间进行距离测量。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的OCT系统，其特征在于，所述第一OCT光导(19)和/或所述第二OCT光导(20)的OCT光束路径被耦合到手术显微镜(21)或内窥镜(43)的光束路径中。

10.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，所述转换模块(18)被设计成在两个以上的OCT光导之间转换。

11.一种用于执行OCT测量的方法，其中来自OCT光源(15)的OCT光经由转换模块(18)和第一OCT光导(19)和扫描装置(29)传递到对象，并且在OCT评估单元(16)中评估由所述对象反射的光，并且其中，致动所述转换模块以便经由第二OCT光导(20)将来自所述OCT光源(15)的OCT光传递到对象，并且在所述OCT评估单元(16)中评估由所述对象反射的光，

其中，在所述OCT光经由所述第一OCT光导和所述扫描装置进入对象平面的情况下，获得区域图像信息项，并且其中，在所述OCT光经过所述第二OCT光导的情况下，所述OCT光以不受分配给所述第一OCT光导的所述扫描装置影响的方式到达关联的对象平面。

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