CN110191670A - 用于光学相干断层成像术扫描的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种光学相干断层成像术系统(150，150’)，包括光源(152，152’)、干涉系统(160，160’)、处理器(182)、以及存储器(184)。所述干涉系统(160)与所述光源(152)光学地耦合、并且包括至少一个可移动扫描反射镜(170，170’，170”)。所述处理器(182)和存储器(184)与所述干涉系统(160，160’)耦合。所述处理器(182)执行存储在所述存储器(184)中的指令以使所述可移动扫描反射镜(170，170’，170”)用至少一种图案(250，250’，252，254，256)来扫描样本中的多个点。所述至少一种图案是基于至少一种李萨如曲线(250，250’，252，254)和至少一种繁花曲线(256)中的至少一种。

Description

用于光学相干断层成像术扫描的方法和设备

背景技术

光学相干断层成像术(OCT)扫描允许对患者眼睛的内部进行非侵入性成像。单一OCT扫描可以提供眼睛内部(即，沿z方向)的图像信息。为了获得跨瞳孔(即，在xy平面中)的信息，可以进行多次扫描。典型地，以快x、慢y图案来扫描图像。在这样的情况下，用于OCT的光束沿x方向快速扫过眼睛，在每次扫描后沿y方向轻微移动。因此，这样的图案有效地是之字形。还可以使用快y、慢x图案。其他可能的图案是从瞳孔向外的螺旋形，反之亦然。类似地，还可以使用具有不同直径的圆形图案来扫描患者的眼睛。可以联合多次扫描以提供眼睛的三维图像。

虽然这样的机制允许对眼睛内部进行非侵入性成像，但是在获得的数据、完成OCT扫描所花费的时间、和/或OCT系统的寿命方面可能存在问题。快x、慢y和快y、慢x扫描、以及圆形图案对用于将光引导到患者眼睛的一个或多个反射镜施加高应力。因此，OCT系统的一个或多个部分、特别是与一个或多个扫描反射镜相关的部分，可能发生故障或失效。此外，一些扫描图案、比如螺旋形扫描，需要相对较长的时间才能完成。由于患者的眼睛可能在该图案期间移动，因此在较长时间的扫描图案期间更可能发生配准错误。因此，OCT图像可能不太可靠。

因此，需要减少OCT系统部件上的应力、同时保持扫描时间短的改进的OCT扫描技术。

发明内容

在某些实施例中，一种方法和系统提供了光学相干断层成像术系统，所述系统包括光源、干涉系统、处理器、以及存储器。所述干涉系统与所述光源光学地耦合并且包括至少一个可移动扫描反射镜。所述处理器和存储器与所述干涉系统耦合。所述处理器执行存储在所述存储器中的指令以使所述可移动扫描反射镜用至少一种图案来扫描样本中的多个点。所述至少一种图案包括至少一种李萨如(Lissajous)曲线和至少一种繁花(Spirograph)曲线中的至少一者。

在一些实施例中，所述至少一种图案是所述至少一种李萨如曲线。所述李萨如曲线可以具有与sin(mt+δ)的第一多个值成比例的多个x值、以及与sin(nt)的第二多个值成比例的多个y值。在这样的实施例中，m和n是常数参数，比率m/n≤10，t是变化的，并且δ是非零常数。在一些实施例中，m/n≤2。在一些情况下，所述至少一种图案是所述至少一种繁花曲线。所述繁花曲线可以具有与(R+r)cos(t)+p*cos((R+r)t/r)的第一多个值成比例的多个x值、以及与(R+r)sin(t)+p*sin((R+r)t/r)的第二多个值成比例的多个y值。在这样的实施例中，R、r和p是常数参数，并且t是变化的。在这样的实施例中，所述一个或多个扫描反射镜包括第一反射镜、第二反射镜、和第三反射镜。所述第一反射镜至少具有以锐角定向的第一反射表面。所述第二反射镜具有的第二反射表面面向所述第三反射镜的第三反射表面并且与之平行。

所述处理器可以执行存储在存储器中的指令，以使所述一个或多个可移动反射镜根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述样本中的所述多个点的第一部分。所述处理器还可以使所述一个或多个可移动反射镜根据基于第二李萨如曲线的第二图案来扫描所述样本中的所述多个点的第二部分。在其他实施例中，所述处理器可以执行存储在存储器中的指令，以使所述一个或多个可移动反射镜根据基于李萨如曲线的第一图案来扫描所述样本中的所述多个点的第一部分。所述处理器还可以使所述一个或多个可移动反射镜根据基于繁花曲线的第二图案来扫描所述样本中的所述多个点的第二部分。在又其他实施例中，所述处理器可以执行存储在存储器中的指令，以使所述一个或多个可移动反射镜根据基于第一繁花曲线的第一图案来扫描所述样本中的所述多个点的第一部分。所述处理器还可以使所述一个或多个可移动反射镜根据基于第二繁花曲线的第二图案来扫描所述样本中的所述多个点的第二部分。在这些实施例中的每一个实施例中，所述一个或多个可移动反射镜可以在所述第一图案和第二图案重叠的位置处，从所述第一图案切换成所述第二图案。

在一些实施例中，所述处理器执行存储在存储器中的指令，以在小于一秒的刷新时间内多次扫描所述多个点。在一些这样的实施例中，所述刷新时间不超过五百毫秒，并且所述多次为至少十次。在一些情况下，刷新时间不超过一百毫秒。

在另一个方面，描述了一种使用光学相干断层成像术(OCT)系统来诊断患者眼睛中的眼科病症的方法。所述方法包括根据至少一种图案来扫描所述眼睛中的多个点。所述至少一种图案选自至少一种李萨如曲线和至少一种繁花曲线。在刷新时间内多次重复扫描步骤，所述刷新时间少于一秒。刷新时间可以不超过五百毫秒。在一些情况下，刷新时间不超过一百毫秒。

在一些实施例中，所述至少一种李萨如曲线具有与sin(mt+δ)的第一多个值成比例的第一多个x值、以及与sin(nt)的第二多个值成比例的第一多个y值。在这样的实施例中，m和n是数字，比率m/n小于或等于10，t是变化的，δ是非零常数，并且m与n不同。在一些情况下，比率m/n小于或等于2。例如，比率m/n可以小于或等于1。在一些实施例中，所述至少一种繁花曲线具有与(R+r)cos(t)+p*cos((R+r)t/r)的第二多个值成比例的第一多个x值、以及与(R+r)sin(t)+p*sin((R+r)t/r)的第三多个值成比例的第一多个y值。在这样的实施例中，R、r和p是常数参数，并且t是变化的。

在一些实施例中，所述扫描步骤包括：根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第一部分；并且根据基于第二李萨如曲线的第二图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第二部分。在其他情况下，所述扫描步骤包括：根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第一部分；并且根据基于繁花曲线的第二图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第二部分。在一些实施例中，所述扫描步骤包括：根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第一部分；并且根据基于繁花曲线的第二图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第二部分。在所有这样的实施例中，在所述第一图案和第二图案重叠的位置处，所述第一扫描图案切换成所述第二扫描图案。

本文披露的方法和系统可以提供一个或多个优点。例如，某些实施例允许快速且可靠地扫描患者的瞳孔而在OCT系统的一个或多个反射镜上的机械应力减小。下文讨论了其他优点和益处，并且鉴于附图和说明书，其他优点和益处对于技术人员将是清楚的。

附图说明

图1是描绘了用于执行OCT扫描的方法的示例性实施例的流程图。

图2A至图2B是描绘了可以使用OCT扫描的眼睛和叠加在瞳孔上的扫描图案的简图。

图3A至图3C是描绘了可以用作OCT的扫描图案的示例性李萨如图案、以及叠加在瞳孔上的特定李萨如扫描图案的简图。

图4是描绘了可以用作OCT的扫描图案的示例性繁花图案的简图。

图5是描绘了用于执行OCT扫描的方法的另一个示例性实施例的流程图。

图6是描绘了使用李萨如图案和/或繁花图案来执行OCT扫描的系统的示例性实施例的简图。

图7是描绘了使用李萨如图案和/或繁花图案来执行OCT扫描的系统的一部分的另一个示例性实施例的简图。

图8是描绘了经由振镜扫描器、使用李萨如图案和/或繁花图案进行OCT扫描的系统的一部分的示例性实施例的简图。

图9是描绘了使用李萨如图案和/或繁花图案进行OCT扫描的系统的一部分的示例性实施例的简图。

具体实施方式

这些示例性实施例涉及用于执行光学相干断层成像术(OCT)以便例如对眼睛内部进行成像的系统和方法。提供了以下说明来使本领域的普通技术人员能够制作和使用本发明，并且在专利申请及其要求的背景下提供了以下说明。对本文所描述的示例性实施例以及一般原理和特征的各种修改将是显而易见的。主要在具体实施方式中提供的具体方法和系统方面描述了这些示例性实施例。然而，这些方法和系统将在其他实施方式中有效地操作。比如“示例性实施例”、“一个实施例”和“另一个实施例”等短语可以指代相同或不同的实施例，以及指代多个实施例。将关于具有某些部件的系统和/或装置来描述这些实施例。然而，这些系统和/或装置可以包括比所示的部件更多或更少的部件，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下，对这些部件的安排和类型做出变化。也将在具有某些步骤的具体方法的背景下描述这些示例性实施例。然而，对于具有不同和/或附加步骤以及以与示例性实施例不一致的不同顺序的步骤的其他方法，所述方法和系统仍有效操作。因此，本发明不旨在受限于所示出的实施例，而是被赋予与本文所描述的原理和特征一致的最广泛范围。就单数项而不是复数项来描述所述方法和系统。例如，在一些实施例中，使用和/或示出了一种图案和/或单一扫描。本领域普通技术人员将认识到这些单数术语包含复数。例如，可以执行多次扫描，和/或可以使用多个系统或部件。

在某些实施例中，所述系统包括一个或多个处理器、和存储器。所述一个或多个处理器可以被配置用于执行存储在存储器中的指令以引起和控制在附图中阐述的和下文描述的过程中的一些或全部。如本文所使用的，处理器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设备或资源，并且存储器可以采取易失性或非易失性存储器的形式，包括但不限于磁介质、光学介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可移动介质或任何其他合适的存储器部件。存储器可以存储用于程序和算法的指令，当由处理器执行时，所述指令实施本文中关于任何这种处理器、存储器或包括处理功能的部件所描述的功能。另外，所述方法和系统的各方面可以采取硬件、软件(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件与硬件方面的组合的形式。另外，所述方法和系统的各方面可以采取存储在存储器中并由至少一个处理器执行的一个或多个软件部件的形式。软件可以实施在其上实施有计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中。如权利要求中使用的，术语“处理器”、“存储器”、以及“指令”均指的是OCT成像领域中已知的并且本领域技术人员熟悉的结构种类。因此，这些术语应理解为表示本披露的结构性元件而不是功能性元件。

图1是描绘了根据本披露的用于执行一次或多次OCT扫描的方法100的示例性实施例的流程图。为了简单起见，一些步骤可以省略、交错、按另一顺序执行和/或组合。方法100可以由OCT系统控制器的处理器实现，所述处理器执行存储在存储器中的指令以控制谱域OCT(SD-OCT)或扫频源OCT(SS-OCT)成像系统的各个部分。

图2A至图2B是描绘了眼睛的简图。具体而言，图2A描绘了可以使用方法100来扫描的眼睛的截面视图。出于说明的目的，指示了角膜202、晶状体204、虹膜206、瞳孔208、玻璃体腔210和视网膜220。图2B是可以使用方法100来扫描的眼睛200的平面视图。具体而言，图2B描绘了叠加在眼睛的一部分上的示例性扫描图案。方法100是在对眼睛200执行OCT成像过程的背景下进行描述的。然而，方法100还可以扩展到其他样本。

总体上，此类OCT成像系统的部件是本领域技术人员熟知的。为了帮助理解，下文描述了示例性OCT成像系统(例如，图6和图7中描绘的系统100和150)的多个方面，但是应理解的是，根据本披露的OCT系统包括额外的特征和部件，这些特征和部件为简洁起见未在此描述。

根据方法100，在步骤102，OCT系统使用一种或多种李萨如和/或繁花图案来用OCT成像光束扫描目标物的点。在这个实例中，可以用扫描图案在多个不同的点处执行OCT A扫描，以获得眼睛内部几微米(即，沿瞳孔的负z方向)深处的数据。步骤102中使用的扫描是在xy平面中或与之平行。因此，可以获得特定z深度处的样本。可以以李萨如或繁花图案来获取该z深度处的样本。替代性地，这些扫描可以具有不同的z-深度。

在一些实施例中，OCT系统根据基于李萨如曲线的扫描图案来扫描OCT成像光束。李萨如曲线通常可以被描述为具有与sin(nt)成比例的x值和与sin(mt+δ)成比例的y值，其中，m是非零常数，n是非零常数，t是变化的，并且δ是非零相位延迟，例如π/2。对于不同的n和m值，可以获得不同的李萨如曲线，因为m/n的比率改变了李萨如曲线的特点。因此，n和m可以是整数或任何其他实数。在某些实施例中，比率m/n≤10。在其他实施例中：m/n≤8，m/n≤6，m/n≤4，m/n≤2，或者m/n≤1.5。可以计算基于李萨如曲线的不同扫描图案的值，并将其存储在由OCT系统的处理器访问的存储器中的查找表中。

图2B描绘了可以用于扫描眼睛200的示例性李萨如曲线250。在图2B中，李萨如曲线250叠加在瞳孔208上。由于李萨如曲线250的形状，可以在覆盖瞳孔208的多个点处获取数据。

图3A至图3C描绘了其他李萨如曲线的实例。例如，图3A描绘了针对不同的示例性m和n值的多种不同的李萨如曲线250’。具体而言，在图3A从左到右的列上，n的值从1增加到5。类似地，对于每一行从上到下向下，m的值从1增大到5。因此，图3A描绘了李萨如曲线如何随着比率m/n的改变而变化。此外，如李萨如曲线250’所展示的，如果在步骤102扫描李萨如图案，则在所有情况下都将扫描瞳孔的中心(前提是OCT系统和瞳孔正确对准)。

图3B和图3C分别描绘了基于m＝5、n＝4(图3A的第5行、第4列)以及m＝4、n＝5(图3A的第4行、第5列)的李萨如曲线的扫描图案252和254。还示出了瞳孔208。如图3B和图3C所展示的，根据李萨如图案252和254的扫描瞳孔208可以覆盖瞳孔208的大部分或全部区域(包括中心)或提供跨越其大部分或全部区域的代表性扫描点。此外，图案252和254是彼此的镜像。在一些实施例中，OCT扫描器可以在OCT成像过程期间在图案相交或重叠的点处从图案252切换成图案254。这些交叉点由图3B和图3C中的黑色圆圈指示。在这样的交叉点处在图案252与254之间切换可以允许用于执行方法100的一个或多个OCT扫描反射镜(在图3A至图3C中未示出)上的应力减小。例如，如果x扫描器和y扫描器分别以它们自己的共振频率(例如，x以8kHz，并且y以10kHz)操作，并且如果初始相位差是恒定的，则扫描图案252与254之间的应力差应为最小或为零。另外，图案252与254之间的切换允许补偿每种图案的略微不对称性。此外，图3A和图3B中所示的外交叉点近似为圆，并且图案252和254的大小可以被确定成，所形成的圆对应于瞳孔208的外圆周。因此，步骤102可以针对单一成像过程利用多种图案。

在一些实施例中，OCT系统在步骤102中根据基于繁花曲线的扫描图案来扫描OCT成像光束。繁花曲线的一个实例具有与(R+r)cos(t)+p*cos((R+r)t/r)成比例的x值、和与(R+r)sin(t)+p*sin((R+r)t/r)成比例的y值，其中R、r和p是常数参数，并且t是变化的。可以计算基于繁花曲线的不同扫描图案的值，并将其存储在由OCT系统的处理器访问的存储器中的查找表中。

图4描绘了多种不同的繁花图案256。注意到，如果OCT系统在步骤102中根据繁花图案来扫描，则在任何实例中都不会扫描眼睛的中心。此外，繁花图案256都是径向对称的、并且可以根据本领域技术人员清楚的其他等式来采取多种不同的形式。如上文关于李萨如图案252和254所讨论的，OCT系统可以在多种不同的繁花图案相交或重叠的位置处在这些图案之间进行切换。类似地，OCT系统可以在繁花图案与李萨如图案之间、在繁花图案与其他图案之间、和/或在李萨如图案与其他图案之间切换。图案之间的切换可以在图案重叠的位置处进行。因此，步骤102不限于用于成像过程的单一图案。

应注意的是，虽然本文通过特定等式描述了李萨如曲线和繁花图案的特定数学描述，但是本领域技术人员将了解的是，此类曲线和图案不限于本文所阐述的示例性等式。而是，李萨如曲线和繁花图案可以用各种数学上类似或等价的等式表达。因此，本披露的范围不限于本文阐述的特定表达，而是通常包括与本披露的原理一致的李萨如图案和繁花图案。

参见图1至图4所示，在步骤104，可以将扫描步骤102可选地重复足够次数，以在刷新时间内获得期望区域的数据。此刷新时间可以少于一秒。在一些实施例中，刷新时间不超过500毫秒。在一些这样的实施例中，刷新时间不超过一百毫秒。例如，可以使用100kHz激光器作为光源，并且可以扫描激光的频率可以是10kHz。方法100可以使用1至1000次扫描来获得眼睛的整个期望区域上的期望数量的点的数据。在一些实施例中，执行大致10次扫描以提供所述数据。可以在0.01秒(100毫秒)或更短的时间内执行这个次数的扫描。因此，方法100可以在不超过100毫秒的刷新时间内刷新图案。因此，某些实施例根据李萨如图案可以比扫视眼球运动更快地进行扫描。因此，根据某些实施例，在李萨如扫描期间，眼睛可以被认为是静止的，这可以对于与OCT集成的术中像差测量特别有用。

因此，使用方法100，OCT系统可以使用一种或多种李萨如和/或繁花扫描图案来生成OCT图像。使用这些图案可以产生各种好处。李萨如图案和繁花图案可以在较少的扫描中覆盖瞳孔的大部分或全部区域或提供跨瞳孔的大部分或全部区域的代表性扫描点。例如，可以使用至少五次且不超过十次扫描来获得足够的数据。这些扫描还可以更快，因此可以更快地完成。例如，上述五次至十次扫描可以在五百毫秒数量级或更短的刷新时间内完成。在一些情况下，此刷新时间不超过一百毫秒。李萨如图案和繁花图案还可以具有轴向对称性和/或部分旋转对称性。另外，李萨如图案和繁花图案提供了针对配准误差的额外稳定性，因为较少的扫描可以覆盖瞳孔的整个区域(或提供跨越瞳孔的整个区域的代表性扫描点)。此外，这些图案可适用于眼科仪器和眼睛跟踪以及眼睛生物测量。例如，可以确定主要眼结构(比如角膜、晶状体和视网膜)的曲率半径和位置。使用李萨如图案和繁花图案还可以对系统施加减小的机械应力。因此，与所述方法一起使用的OCT系统可以更可靠且具有更长的寿命。单次扫描可以在少于五毫秒内完成，这比扫视眼球运动更快。这些图案可以用于比如术中像差测量等应用中。关于李萨如图案，可以始终扫描眼睛的中心。因此，如果眼睛的中心是兴趣点，则李萨如图案可以是特别有用的。相比之下，繁花图案不扫描眼睛的中心。因此，如果希望省略眼睛的中心，例如由于数据中的伪像，则繁花图案可以是特别有用的。因此，可以使用方法100更好地执行OCT。

图5是描绘了用于执行一次或多次OCT扫描的方法110的示例性实施例的流程图。为了简单起见，一些步骤可以省略、交错、按另一顺序执行和/或组合。方法110可以由OCT系统控制器的处理器执行，所述处理器执行存储在存储器中的指令以控制谱域OCT(SD-OCT)或扫频源OCT(SS-OCT)成像系统的各个部分。

图6和图7描绘了可以执行方法100和110的一些或所有步骤的示例性OCT系统150/150’的多个方面。具体而言，图6展示了OCT系统150的功能框，并且图7描绘了系统150’的特定方面的结构。应了解的是，系统150和150’是示例性SD-OCT或SS-OCT成像系统的补充描绘。因此，相同或相关部件具有相同标记。

图6是OCT系统150的功能图，所述系统包括光源152、用户界面(U/I)154、干涉系统160(包括分束器/组合器162、可调参考反射镜164、以及扫描器)、OCT控制器180(包括被配置用于执行存储在存储器中的指令的处理器)、及检测器190。为简单起见，仅示出了OCT系统150的某些部件。

光源152可以包括比如超发光二极管、超短波(例如，飞秒)脉冲激光器、或超连续激光器等任何合适的低相干光源，并且在比如SS-OCT系统的某些实例中可以包括扫频或可调谐激光器。分束器/组合器162可以包括非偏振分束器，用于将OCT束分成成像束和参考束并且将反射的成像光和参考光组合或朝向参考反射镜164引导，所述参考反射镜可以被调节以校准OCT图像的深度。所述扫描器可以包括一个或多个由检流计控制的反射镜(例如，一个或多个可移动反射镜170、170’)，以将成像光束在xy平面中朝向目标物或样本(比如，眼睛的角膜或视网膜)扫描。额外地或替代性地，扫描器可以包括其他部件，比如微机电系统(MEMS)或共振扫描器。扫描器所扫描的成像束被引导穿过光学元件，所述光学元件可以包括聚焦和/或准直透镜(未示出)。检测器109接收从目标物反射的成像束以及从反射体反射的参考束并且输出干涉信号，可以由所述干涉信号生成OCT图像。干涉仪可以包括以下各项的任何合适的组合：光谱仪、光检测器、阵列检测器、模数转换器(ADC)、衍射光栅、或本领域技术人员已知的其他部件。例如，在SD-OCT系统中，干涉仪可以包括衍射光栅、透镜、以及比如电荷耦合器件(CCD)等阵列检测器。在SS-OCT系统中，干涉仪可以包括光检测器和模数转换器。

OCT控制器180包括被配置用于控制所述OCT系统的部件(比如，扫描器)以获取并显示目标物的OCT图像的硬件、固件、以及软件。控制器180包括一个或多个处理器182，所述处理器被配置用于执行存储在存储器184中的指令。用户界面154可以包括一个或多个显示器以呈现由OCT控制器、控制菜单等生成的OCT图像。在多个不同的实例中，显示器可以包括任何一个或多个监测器、投影仪、目镜、抬头显示器、屏幕、眼镜、护目镜等。OCT图像可以显示为2D或3D图像。用户界面154可以经由键盘、鼠标、触摸屏、手势识别系统以及任何其他适合的输入来接收用户输入。

图7描绘了可以执行方法100和/或100’的OCT系统150’的结构方面。为简单起见，仅示出了OCT系统150’的某些部件。OCT系统150’提供了OCT系统150的补充视图，并且相关或相同部件具有相同的标记。图7中展示的OCT系统150’包括光源152’、干涉系统160’以及检测器190，它们分别类似于图6的光源152、干涉系统160以及检测器190。为清楚起见，省略了OCT系统150’的其他部分。还示出了在被OCT系统150’成像的眼睛200。光源152’明确地被视为激光器。

OCT系统150’包括光源152，所述光源可以是脉冲激光器、并且可以包括准直器156。干涉系统160’包括分束器/组合器162、参考反射镜164以及一个或多个扫描反射镜170。调节反射镜164的位置以设置OCT参考束的路径长度，由此控制对样本进行OCT扫描的深度。所述一个或多个扫描反射镜170用于控制OCT成像光束在眼睛200上的扫描(在平行于xy平面的平面内的扫描)。因此，所述一个或多个扫描反射镜170(由来自OCT控制器180的信号引导)可以用于以李萨如图案和/或繁花图案来扫描眼睛200。虽然图7中示出的是一个反射镜170，但是可以使用多个反射镜。

在操作中，来自激光器152’的光穿过准直器156并且被分束器162分解。参考光被提供给所述一个或个反射镜164。所述光被反射回分束器162并被提供给检测器190。其余部分(“调查光”)被提供给所述一个或多个扫描反射镜170，所述扫描反射镜将调查光引导至眼睛200的期望部分。此调查光的一部分从眼睛200内的结构散射并返回到所述一个或多个反射镜170。此散射光被反射回分束器162并被提供给检测器190。可以对所述参考光和调查光/散射光进行处理并进行比较以生成OCT图像。

另外，系统150和150’的一些实施例可以包括像差测量激光器。例如，在系统150’的实例中，由像差测量激光器产生的激光束可以被位于分束器162与扫描器170之间的分束器与OCT成像光束组合。这样的分束器162可以包括特殊的截止滤波特性。例如，光源152’可以被配置用于产生至少1000nm的OCT激光束。系统150’可以进一步包括像差测量激光源(未示出)，所述像差测量激光源被配置用于产生不大于800nm的像差测量激光束。可以将被配置用于发射几乎100％的900nm以上光以及几乎0％的900nm以下光的分束器定位在分束器162与扫描器170之间。因此，所述像差测量激光器可以将像差测量激光束发射到这个分束器，所述分束器将像差测量激光束反射到它所发射的OCT激光束的光束路径中，由此组合这些光束。以此方式，可以在扫描图案的特定点处激活像差测量激光器以产生为了进行眼睛200的折射分析而可以解释的像差测量图案。

返回图5，方法100’在示例性OCT系统150/150’的上下文中描述，并且可以使用所述系统来执行。方法110的步骤可以由OCT系统控制器的处理器实现，所述处理器执行存储在存储器中的指令以控制谱域OCT(SD-OCT)或扫频源OCT(SS-OCT)成像系统的各个部分。然而，方法100'可以与其他设备一起使用，并且OCT系统150可以与另一种方法一起使用。

在步骤112，选择一种或多种扫描图案用于OCT扫描。步骤112可以包括经由用户界面来接收针对一种或多种图案的用户选择。替代性地，可以由执行存储在OCT控制器180的存储器中的指令的处理器来自动地选择默认图案或其他图案。所选择的图案包括一种或多种李萨如曲线(例如，250、250’、252、254等)和/或一种或多种繁花曲线(例如，256)。

在步骤114，使用所选择的图案来扫描眼睛中的不同点。步骤114类似于方法100的步骤102。因此，OCT控制器180控制扫描器(例如，一个或多个扫描反射镜170)以将来自光源152的光引导到眼睛中的不同点，可以从这些点来获得数据。使用在步骤112中选择的图案来将光引导至多个位置。如果要使用多种图案，则期望OCT系统150/150’在图案重叠的位置处在这些图案之间切换。检测器190检测从眼睛反射的OCT光并用由参考反射镜164反射的OCT光对其进行干涉。因此，可以收集在特定深度处在李萨如和/或繁花图案中的多个位置处的数据。可以在不同深度处进行多次扫描，或者通过调整参考反射镜160’的位置，单次扫描可以收集多个深度处的数据。在一些实施例中，检测器190将数据提供给OCT控制器180以进行进一步处理。在其他实施例中，另一个部件可以单独地或与控制器180一起处理所述数据。

在步骤116，可以将扫描步骤114可选地重复，以在刷新时间内获得期望区域的数据。步骤116类似于步骤104。步骤116还可以包括经由U/I 154来向用户提供数据。例如，所述数据可以用于在显示器上提供OCT扫描。

使用方法110/110’和OCT系统150/150’，可以使用李萨如扫描图案和/或繁花扫描图案来执行OCT成像。使用这些图案可以产生各种好处。例如，李萨如图案和繁花图案可以以较少的扫描来覆盖瞳孔的整个区域(或产生跨瞳孔的代表性扫描)。这些扫描还可以更快，因此可以更快地完成。此外，方法110/110’和OCT系统150/150’提供了针对配准误差的稳定性，因为较少的扫描可以覆盖整个瞳孔。李萨如图案和繁花图案还可以具有轴向的部分旋转对称性。还可以执行眼科仪器与眼睛跟踪以及眼睛生物测量。方法110/110’还可以对OCT系统150/150’(尤其包括一个或多个扫描反射镜170在内)产生减小的机械应力。因此，反射镜170和OCT系统150’因此可能磨损和破裂的可能性较小。OCT系统150/150’可以更可靠且具有更长的寿命。此外，这些图案可以用于术中像差测量。取决于所选择的图案，可以扫描或省略眼睛的中心。因此，可以使用方法110/110’和OCT系统150/150’来更好地执行OCT。

图8是描绘了经由振镜X-Y扫描器、使用李萨如图案来执行扫描的OCT系统的一部分的另一个示例性实施例的简图。具体而言，示出了多个反射镜170’。应注意的是，图7的一个或多个反射镜170可以包括如图8所示的反射镜170’。具体而言，示出了两个反射镜172和174。反射镜172和174是平行的并且相隔特定距离。因此，一个反射镜172可以用于控制所扫描的位置的y值。另一个反射镜174可以用于控制所扫描的位置的x值。可以期望反射镜172与174之间的距离小，以减少所扫描的图案的失真。

使用反射镜170’的OCT系统150/150’可以享有上文描述的系统和方法的益处。此外，每个反射镜172和174可以单独操作。因此，在不改变反射镜172和174上施加的应力的情况下，可以使用各种李萨如图案250进行扫描。例如，根据上文描述的m＝4、n＝5的李萨如图案的扫描可以有效地对反射镜170和174施加与根据m＝5、n＝4的李萨如图案的扫描相同的应力。

图9是描绘了使用繁花图案来执行扫描的OCT系统150/150’的一部分的另一个示例性实施例的简图。具体而言，示出了多个反射镜170”。应注意的是，图7的一个或多个反射镜170可以包括图8所描绘的反射镜170’。具体而言，图9中示出了三个反射镜172、174和176。反射镜172和174类似于图8所示的反射镜。反射镜172和174是平行的并且相隔特定距离。还示出了具有反射表面的扫描反射镜176，所述反射表面以非零角度定向。在所示的实施例中，这些反射表面是基本上正交的。为了扫描繁花图案，反射镜172和174被配置成围绕所示的轴线以第一角频率ω1旋转。在另一个实施例中，可以使用与输入激光束不同的轴线。第二反射镜176被配置成围绕所示的轴线以第二角频率ω2旋转。第一和第二角频率被选择成在期望的时间内提供繁花图案。可以使用反射镜170”来提供期望的繁花图案。因此，使用反射镜170”的OCT系统’可以享有上文描述的系统和方法的益处。

已经根据所示的示例性实施例描述了用于提供OCT扫描的方法和系统，并且本领域普通技术人员将容易认识到，这些实施例可以变化，并且任何变化都将位于所述方法和系统的精神和范围内。因此，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行许多修改。

Claims (15)

1.一种光学相干断层成像术OCT系统，包括：

光源；

干涉系统，所述干涉系统与所述光源光学地耦合并且包括至少一个可移动扫描反射镜；以及

与所述干涉系统耦合的处理器和存储器，所述处理器执行存储在所述存储器中的指令以使所述至少一个可移动扫描反射镜根据至少一种图案来扫描样本中的多个点，所述至少一种图案是基于李萨如曲线和繁花曲线中的至少一种。

2.如权利要求1所述的OCT系统，其中，所述至少一种图案是至少一种李萨如曲线，并且其中，所述至少一种李萨如曲线具有多个x值和多个y值，所述多个x值与sin(mt+δ)的第一多个值成比例，所述多个y值与sin(nt)的第二多个值成比例，其中，m和n是常数参数，比率m/n≤10，t是变化的，并且δ是非零常数。

3.如权利要求2所述的OCT系统，其中，m/n限定的比率≤2。

4.如权利要求1所述的OCT系统，其中，所述处理器执行存储在存储器中的指令以：

使所述至少一个可移动扫描反射镜根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述样本中的所述多个点的第一部分；

使所述至少一个可移动扫描反射镜根据基于第二李萨如曲线的第二图案来扫描所述样本中的所述多个点的第二部分；并且

在所述第一图案和第二图案重叠的位置处从所述第一图案切换成所述第二图案。

5.如权利要求1所述的OCT系统，其中，所述处理器执行存储在存储器中的指令以：

使所述至少一个可移动扫描反射镜根据基于李萨如曲线的第一图案来扫描所述样本中的所述多个点的第一部分；

使所述至少一个可移动扫描反射镜根据基于繁花曲线的第二图案来扫描所述样本中的所述多个点的第二部分；并且

在所述第一图案和第二图案重叠的位置处从所述第一图案切换成所述第二图案、或者从所述第二图案切换成所述第一图案。

6.如权利要求1所述的OCT系统，其中，所述处理器执行存储在存储器中的指令以：

使所述至少一个可移动扫描反射镜根据基于第一繁花曲线的第一图案来扫描所述样本中的所述多个点的第一部分；

使所述至少一个可移动扫描反射镜根据基于第二繁花曲线的第二图案来扫描所述样本中的所述多个点的第二部分；并且

在所述第一图案和第二图案重叠的位置处从所述第一图案切换成所述第二图案、或者从所述第二图案切换成所述第一图案。

7.如权利要求1所述的OCT系统，其中，所述至少一种图案是所述至少一种繁花曲线，并且其中，所述至少一种繁花曲线具有多个x值和多个y值，所述多个x值与(R+r)cos(t)+p*cos((R+r)t/r)的第一多个值成比例，所述多个y值与(R+r)sin(t)+p*sin((R+r)t/r)的第二多个值成比例，其中，R、r和p是常数参数，并且t是变化的。

8.如权利要求7所述的OCT系统，其中，所述至少一个扫描反射镜包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜至少具有以锐角定向的第一反射表面，这对反射镜中的第二反射镜具有面向所述第三反射镜的第三反射表面并且与之平行的第二反射表面。

9.如权利要求1所述的OCT系统，其中，所述处理器执行存储在存储器中的指令，以在小于一秒的刷新时间内多次扫描所述多个点。

10.如权利要求9所述的OCT系统，其中，所述刷新时间不超过五百毫秒，并且所述多次为至少十次。

11.一种光学相干断层成像术OCT系统，包括：

光源；

干涉系统，所述干涉系统与所述光源光学地耦合并且包括至少一个可移动扫描反射镜；以及

与所述干涉系统耦合的处理器和存储器，所述处理器执行存储在存储器中的指令以使所述至少一个可移动扫描反射镜用至少一种图案来扫描样本中的多个点，所述至少一种图案选自至少一种李萨如曲线和至少一种繁花曲线，所述处理器执行指令以在不超过一百毫秒的刷新时间内扫描所述多个点，其中：

所述至少一种李萨如曲线具有第一多个x值和第一多个y值，所述第一多个x值与sin(mt+δ)的第一多个值成比例，所述第一多个y值与sin(nt)的第二多个值成比例，其中，m和n是数字，比率m/n≤10，t是变化的，δ是非零常数，并且

所述至少一种繁花曲线具有第二多个x值和第二多个y值，所述第二多个x值与(R+r)cos(t)+p*cos((R+r)t/r)的第三多个值成比例，所述第二多个y值与(R+r)sin(t)+p*sin((R+r)t/r)的第四多个值成比例，其中，R、r和p是常数参数，并且t是变化的。

12.一种使用光学相干断层成像术OCT系统来诊断患者眼睛中的眼科病症的方法，所述方法包括：

根据至少一种图案来扫描所述眼睛中的多个点，所述至少一种图案选自至少一种李萨如曲线和至少一种繁花曲线；并且

在刷新时间内多次重复所述扫描步骤，所述刷新时间少于一秒，其中：

所述至少一种李萨如曲线具有第一多个x值和第一多个y值，所述第一多个x值与sin(mt+δ)的第一多个值成比例，所述第一多个y值与sin(nt)的第二多个值成比例，其中，m和n是数字，比率m/n小于或等于2，t是变化的，δ是非零常数，并且m与n不同；并且

所述至少一种繁花曲线具有第一多个x值和第一多个y值，所述第一多个x值与(R+r)cos(t)+p*cos((R+r)t/r)的第二多个值成比例，所述第一多个y值与(R+r)sin(t)+p*sin((R+r)t/r)的第三多个值成比例，其中，R、r和p是常数参数，并且t是变化的。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述扫描步骤进一步包括：

根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第一部分；

根据基于第二李萨如曲线的第二图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第二部分；并且

在所述第一图案和第二图案重叠的位置处，从所述第一图案切换成所述第二图案。

14.如权利要求12所述的方法，其中，所述扫描步骤进一步包括：

根据基于第一李萨如曲线的第一图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第一部分；

根据基于繁花曲线的第二图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第二部分；并且

在所述第一图案和第二图案重叠的位置处从所述第一图案切换成所述第二图案、或者从所述第二图案切换成所述第一图案。

15.如权利要求12所述的方法，其中，所述扫描步骤进一步包括：

根据基于第一繁花曲线的第一图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第一部分；

根据基于第二繁花曲线的第二图案来扫描所述眼睛中的所述多个点的第二部分；并且

在所述第一图案和第二图案重叠的位置处从所述第一图案切换成所述第二图案、或者从所述第二图案切换成所述第一图案。