CN111386066A - 人眼光学系统光学扫描自执行装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于获取人的光学系统的光学相干断层成像的系统，包括：目镜，用于对准和定位以接触人的眼窝，并具有用于接收根据人的眼睛折射特性定制的折射透镜的透镜袋；用于从目镜接收光的冷凝系统；扫描模块，其光学连接至冷凝系统且具有可在两个方向上倾斜的镜子，用于从人的光学系统获取光学扫描数据；以及光学连接至扫描模块以获取和存储光学扫描数据的光谱仪和照相机模块，其中目镜、冷凝系统和扫描模块设置成提供用于将光束传送到人眼的光路，并且接收将被引导到扫描模块的反射光。

Description

人眼光学系统光学扫描自执行装置和方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月31日提交的美国专利NO.62/579，599的优先权，并通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种患者用户在没有眼科护理专业人员的情况下获取其眼睛光学系统的光学扫描数据的装置和方法。

发明背景

光学相干断层扫描(OCT)已成为一种用于在视网膜上显现的各种疾病的眼科护理实践的标准。这些设备的价格从30000美元到90000美元不等，通常需要熟练的操作员才能获得想要的结果。最近有一些OCT设备能够自动对准病人的眼睛并进行聚焦，但仍需要操作员输入和患者定位。虽然这些设备现在在很多眼科护理实践中都有，但它们仍然要求患者到办公室进行初步诊断和疾病进展监测。病人经常一次要离开几个月，偶尔视力会突然改变。如果有更多的低成本的、并且不需要眼科护理专业操作员获得扫描数据的设备，这些情况是可以避免的。

发明内容

本发明通过多种方式解决了这个问题。首先，本发明利用针对患者定制的一种新型光学设计，显著降低了商品成本。该设备的预设允许该设备根据患者的眼睛屈光进行定制。在一个实施例中，他们的眼镜处方用于为每个患者的眼睛制造安装在系统目镜中的定制透镜。这一方面允许新的光学设计和去除通常会在这些其他商业设备中发现的几个运动部件，这些设备必须适应广泛的患者眼睛变化和面部形貌组成。考虑到主要使用案例是家庭使用，因此患者能够使用安装在眼罩内的包含有患者屈光的透镜的新型眼罩接口自对准。额外的用例包括熟练的操作员和/或临床医生可能不在场的设置。一个例子是零售药房诊所的位置，或者在一个信息亭中嵌入技术。眼罩的轮廓是新颖的，突出的方面，保持眼睑打开和位置到轨道的重复方式。在家用场景中，扫描是在没有操作员的情况下执行的，并自动上传到云中，在云中执行图像处理以优化扫描质量，并对层进行分割、测量、测量、数据以及生成供眼科护理人员或其他医疗专业人员查看的报告。在一个实施例中，有一个子系统，该子系统允许在仪表板视图中对选定的测量值进行超时跟踪，以便跟踪测量值的变化(例如，中央视网膜厚度)。眼罩可以一次性使用(单个患者使用)，但也可以重复使用，并在使用之间进行清洗，还可以包括设置机器信息的功能(例如OCT中的相干位置)。在另一实施例中，眼罩可用于其他眼科测量和成像设备。

综上所述，本发明解决了用于进行OCT测量的易用性问题，通过具有较低的商品成本来预防两次来访之间的视力损失，从而实现设备的潜在租赁。成本降低是通过多个有待进一步描述的新的元件来实现的。此外，基于云数据的分析方面允许医生在他们希望跟踪和检测到变化时立即得到通知，并通知患者返回诊所进行进一步评估和潜在治疗。

虽然家庭使用是主要的预期用例，但在另一个实施例中，设备可以位于方便患者的其他地点。在另一实施例中，该设备可以安装在零售药房亭或用于收集生物特征和其他健康信息的其他亭中。

本发明与其他发明的不同之处是通过新颖的眼罩，新颖的眼罩包含专门为患者定制的镜片，从而消除了多个运动部件，显著降低成本和使用方便。这将允许设备的单一硬件实现，其中所有参数都是使用定制的眼罩设置的。定制的眼罩和镜片可以校正典型眼科仪器难以或不可能校正的球面和散光误差，并允许校正眼科成像仪器通常不可能校正的高阶像差。本发明的不同之处在于光源和校准方法，允许使用成本较低的光源。使用相对便宜的光源和简单干涉仪的新颖性不依赖于眼罩或透镜，可以与任何OCT系统一起使用。

上面描述了本发明相对于其它OCT设备的主要改进。

使用本发明的过程步骤可以如下：

·由眼科护理专业人员确定，特定患者的诊断需要在就诊之间进行持续的家庭监护，以便发现可能在视力丧失之前发生的变化。一个例子是跟踪中央视网膜厚度作为早期预警系统。

·该过程的下一步是获得患者的屈光度和/或在商用透镜计测量他们的眼镜(每只眼睛)。这也可以通过比“眼科检查”或自动折射测量更复杂的测试来实现(如专门的角膜和晶状体形状和厚度的OCT测量)，从而提供更精确的光学校正测量，以提供最好的视网膜成像。

·然后用测试设备对患者进行测试，以确定每只眼睛需要为其给定设备优化的任何其他设置。

·患者将被教会如何在设备上进行自我定位，并将有几个测试测量。

·定制的眼罩将根据患者的屈光度(每只眼睛)来制作，所述的定制眼罩将包含于他们的处方相匹配的人造镜片。

·一台设备将和定制的眼罩一起被运送到他们家里。

·该设备将连接到家庭wifi或移动互联网以传输数据。

·患者将自行进行一项测试，以获得他们的OCT扫描数据。

·数据将通过互联网自动上传到云端，进行图像处理、分层分割、分析，并将结果报告给眼科护理专业人员。

·眼科护理专业人员将有一个仪表板，带有关于那些他的选择的风险设置和阈值的彩色编码的显示结果。

·临床查看器上的设置可以在测量视图、分析、事件阈值和患者自动联系中完全自定义，以便返回眼科护理专业人员的办公室进行就诊(以及患者可能涉及或可能不涉及办公室就诊的其他操作项和消息)。

虽然该设备可能被用于管理疾病，但出于监管目的，它最初的预期用途是作为一个早期预警系统，以便在定期就诊之前返回眼科护理专业人员的办公室，以防止视力丧失。

本发明的用途将适用于视网膜中出现的所有疾病和紊乱，而不一定只是视网膜疾病。在一个实施例中，该装置可用于监测神经退化性疾病。本发明实现所需结果的方法是通过其新颖的设计，该设计允许降低成本、易于使用、自我管理和自动生成结果。

附图说明

图1A是构成本发明一部分的两个眼睛和两个眼镜的框图。

图1B是眼睛的框图，眼罩包括眼睛成像的屈光补偿元件、扫描光束冷凝系统MEMs(微电极机械系统)(或振镜扫描仪)和回复反射器，光束轨迹为虚线。

图1C是图1B的替代布置，增加了一个双色镜。

图2A是图1B的替代布置，具有可调长度的臂，其中一只眼睛的光路较长，臂长是为被检查的眼睛定制的，长度决定了回复反射器在系统中的位置。长度可以通过旋转倾斜的圆形部分来设置。

图2B是图1B的另一种替代布置，如图2A，但另一只眼睛的光路较长。

图2C所示为可在图2A和2B的实施例中使用的圆形部分，该圆形部分可通过旋转具有斜面的圆形部分来调整长度。

图3是图1A、1B、1C、2A、2B和2C的类似系统的框图，其中眼罩包含标记，表明它是为左眼设计还是为右眼设计的。冷凝透镜系统的中继透镜包含一个传感器，用来检测标记，以知道目前是哪一侧眼罩。传感器可以是中继透镜系统中的机械开关，该中继透镜系统由眼罩上的突出物作用。

图4示出了一个眼罩，其包含用于接收用户的眼镜或眼镜而不是具有嵌入的屈光补偿元件的数量，并且眼罩仍然提供一种在眼窝和系统之间接触以具有正确的路径长度的方式，给用户的眼镜提供折射校正。

图5是一个框图，示出了一个光谱仪和照相机模块、处理和上传模块以及一个通信网络，用于将成像数据传输到一个远程位置，如云端，由眼科护理专业人员进行处理和访问。图中所示的眼罩是为右眼设计的，其轮廓延伸至人的面部侧面，有助于安装，还可将眼罩识别为右眼罩。左眼罩就是右眼罩的镜像。

图6A以块的形式示出眼睛、眼罩以及手持或便携式成像系统，其中眼罩与眼睛以及成像系统相邻，并在眼睛和成像系统之间设置正确的折射和光路长度，以便视网膜与人的系统处于正确的距离。这对于像OCT这样的基于相干的成像技术很重要。这种布置简化了成像系统的操作和设计，并将降低成本和复杂性。在这个图中，左眼的眼罩长度比右眼的眼罩长度长。

图6B显示了与图6A类似的系统，只是左眼的眼罩长度比右眼的眼罩长度短。在图6A和图6B中，眼罩的长度是根据人眼的光学系统设置的。

图7A和7B是由包含广角中继透镜系统的系统分块显示的，其中，除了屈光矫正透镜外，眼罩还包括增加眼睛内部视角的透镜系统。

具体实施方式

将描述优选实施例，但本发明将不限于此实施例。

本发明提供了一种用于获取人的光学系统数据的系统中的目镜，包括一种定制为接触并紧密地安装在人的眼窝中的目镜，以及一个用于接收针对人的眼睛折射特性定制的折射透镜的透镜袋。

目镜还可包括用于接收来自目镜的光的冷凝系统、光学连接到冷凝系统的扫描模块以及具有可在两个方向上倾斜的镜子以从人的光学系统获取光学扫描数据，一种光学连接到扫描模块的成像系统，用于获取和存储光学扫描数据，其中目镜、冷凝系统以及扫描模块被布置成提供用于将光束传送到人的眼睛的光路，并接收将被引导到扫描模块的反射光。目镜还可以包括用于将光学扫描数据传送到远程位置以进行处理的通信链路。目镜和透镜可以针对人的任何散光和像差进行定制，也可以针对人的眼睛长度进行定制。

目镜可以包括用于该人的左右眼的左右目镜。目镜可以具有左右可拆卸的眼罩，每个眼罩都有一个索引，并且适于与各自的左右目镜主体相匹配，以提供正确的左右眼罩与各自的目镜主体相匹配。

目镜袋可以适合于接收人的处方眼镜的镜片，或用于容纳人眼睛的定制屈光镜片。

目镜可以包括成像光束发生器，其适于通过目镜传送成像光束，由此人眼将光束反射回扫描模块。成像光束发生器可以产生红外光学成像光束。

目镜与人眼窝接触处与扫描模块之间的位置可调节长度，以适应人的聚焦眼长度。目镜可具有适于支撑人的眼睑并将所述目镜定位于人的眼眶的突出物。

通信链路可以包括因特网，用于将光学扫描数据传送到云端，以便眼科护理专业人员进行图像处理、分析和访问。

扫描模块可以是MEMs扫描模块。目镜还可以包括供人输入视觉变化的网格。网格可以是Amsler网格或Yannuzzi网格。

目镜镜片可以设置为可变镜片，也可以是验光镜试镜组。目镜可以包含一个RFID芯片，用于唯一地识别被定制目镜的人，以及用于定制的参数。

目镜可以包括至少一个过滤器。所述目镜可包括用于对人的视网膜的不同区域成像的经过优化的透镜。目镜可以包括眼底成像设备、眼睛测量设备或用于执行干眼测试的眼罩。目镜可包括用于进行多焦点电生理学检查的电传感器的定制眼罩。目镜可包括用于照亮眼睛的光源。目镜可包括具有进一步延伸以接触所述人的侧脸的侧部的眼罩。目镜可包括一个广角成像透镜。目镜可以包括用于自动捕获眼睛的成像数据的反馈回路。目镜可用于获得光学相干断层成像的系统中。

本发明提供了一种获取人的光学系统数据的系统，包括一个定制为与人的眼窝接触紧密的目镜，以及一个用于接收针对人的眼睛折射特性定制的折射透镜的透镜袋，一个用于接收来自目镜的光的冷凝系统，一个光学连接到冷凝系统的扫描模块以及具有可在两个方向上倾斜的镜子以从人的光学系统获取光学扫描数据；以及一个光学连接到扫描模块以获取和存储光学扫描数据的成型系统，其中目镜、冷凝系统以及扫描模块被布置成提供用于将光束传送到人的眼睛的光路，并且接收将被引导到扫描模块的反射光。

根据本发明的优选实施例，图1示出了一种眼罩杯模块，其包含新颖的设计和允许在定位到眼眶时保持眼睑打开的元件，允许重复定位。眼罩模块还包括一个镜片或多个镜片，允许定制患者的屈光，包括散光和其他像差。眼罩还包含距离和其他定位设置，以自定义特定换着的屈光。该装置的另一部分是微机电系统(MEMS)扫描模块。该模块使用一个向两个方向倾斜的单反射镜(XY扫描)，并允许更优化的光学布置。例如，振镜扫描器通常由单独的X和Y扫描器组成。这种新颖的结合了眼罩和其他元件，可以扫描不同的图案和区域，最大限度地减少光学像差。

该设备的另一部分是光谱仪和照相机模块。这种新颖的与其他元件的结合可以降低成本和提高质量。所提出的OCT系统的宽带光源和光谱仪可以用具有所需特性的扫描源和接收电子器件来实现。

设备的另一部分是本地化处理和上传模块，用于通过互联网将图像和数据上传到云端。处理可以在云端完成。事实上，每个扫描单元在硬件和软件上都是相同的(眼罩包含自定义项)，处理所需的所有校准文件都存储在云端。

设备的另一部分是一个网格(Amsler网格、Yannuzzi网格或其他)，它允许用户通过开关或音频语音检测来指示他们由于变形或其他可能导致视觉变化的方面而有其他变化。

在替代实施例中，该装置是执行所述OCT的组合装置，并且还包含Amsler网格、对比灵敏度、视野、微视野检查或其他功能性视觉评估。

在替代实施例中，眼罩没有插入透镜，但是定制是在设备本身中实现的。

在替代实施例中，使用液体透镜或其他可变透镜设置，以自定义患者的折射。在替代实施例中，使用来自验光镜试镜组的透镜来定制患者的折射。

在替代实施例中，通常需要几分钟的眼科测试在多个部分中进行，时间为许多天/月/年。

在替代实施例中，由于新颖的光学设计，MEMS可以被定位在不同的位置，以便为其他辅助视觉测试优化扫描、场、目标和观看。

在替代实施例中，个性化的镜头定制允许基于眼睛定制后处理。

在替代实施例中，相干性位置是根据可调整到不同长度以创建理想位置的销或杆来设置的。这可以通过滑动机构、螺旋机构或角度表面来实现，当扭曲时，该角度表面将位置调整为每个眼睛的键控设置。每只眼睛的键控位置允许设备知道每只眼睛何时成像。在另一个实施例中，光学开关用于检测右眼(OD)或左眼(OS)，并知道眼睛处于正确的位置。

在替代实施例中，OCT反馈回路将确定最佳位置并触发扫描捕获和/或用于数据存在和数据质量的标志。

在替代实施例中，RFID芯片被插入眼罩中，以通知测试对象识别和用于设备调整的参数，以及正在对哪只眼睛进行成像。

在替代实施例中，MEMS允许显示在其他视觉和功能测试中使用的不同图案，包括但不限于网格、Amsler网格、Yannuzzi网格、自适应网格、对比度灵敏度、倍频技术(FDT)、视力、视野检查和微视野检查。

在替代实施例中，该装置允许用于各种模式的传统(非基于OCT)眼底成像的眼罩和光学通道。

在替代实施例中，该装置允许用于各种模式的传统和其他(非基于OCT)眼部测量的眼罩和光学通道。在替代实施例中，可以在设备和/或眼罩中安装单个、多个、连续的光谱滤波器。

在替代实施例中，可以调制超发光二极管(SLD)。

在替代实施例中，可以对多种疾病执行眼睛跟踪测试。

在替代实施例中，可以结合照相机来执行瞳孔测量。

在替代实施例中，可以结合透镜自身荧光和OCT技术来评估糖尿病状态下聚集糖基化终产物和/或隐含的血糖/血红蛋白Ale水平。

在替代实施例中，眼罩可适用于多种眼睛设备，这些设备允许在眼罩内的每只眼睛进行单独优化，并增加眼罩的衰减，以及眼罩上的不同滤波器。

在替代实施例中，定制的透镜的不同部分被优化以成像视网膜的不同区域。这可以通过具有所需形状的单个光学元件、复合元件或多元件组件来实现。

在替代实施例中，目镜技术(包括每只眼睛的自定义折射)被并入用于传统眼底成像和宽场眼底成像的设备中，从而在中心场和外围实现更低的像差和更好的图像质量。

在替代实施例中，眼罩可适于在任何眼睛成像设备上使用，以提高图像质量，包括但不限于眼底照相机、OCT、裂隙灯成像设备、智能手机成像设备、宽场成像设备(所有不同形式——颜色、OCT、无红色、自体荧光、荧光素血管造影，ICG血管造影、高光谱和多光谱成像)。

在替代实施例中，眼罩包含一个透镜系统，该透镜系统允许光学元件靠近角膜的位置，以便于进行宽视野成像。

在替代实施例中，使用带有定制眼罩的装置进行干眼测试。

在替代实施例中，该装置用于前段和安装在显微镜上的眼睛成像应用。

在替代实施例中，定制的眼罩与眼刺激和/或成像设备一起用于在几天内进行的较长试验的部分。用这种方式，可以在连续几天内进行小部分较长的试验。这意味着可以以“分布式方式”获得诸如视觉“视野测试”或其他先前描述的视觉功能测试之类的测试。

在替代实施例中，定制的眼罩包含用于执行多焦点电生理学检查的电传感器。

在替代实施例中，在相干长度足够长以便不需要调整相干位置的OCT系统中使用可实现的光源。

在替代实施例中，在OCT系统中使用光谱仪设计，使得成像范围足够，因此不需要调整相干位置。

在替代实施例中，角膜处的光束束腰足够小，因此不需要折射元件。

在替代实施例中，为患者定制的带透镜的眼罩适用于现有或新设备，并优化用于其他眼睛成像设备(眼底照相机、Optos、OCT等)。这将纠正患者特有的畸变。

在替代实施例中，在眼罩中内置光源照明，以照亮经巩膜进行视网膜成像。在替代实施例中，广角透镜安装在眼罩中，然后用眼底镜、间接检眼镜、裂隙灯或其它眼科设备检查和/或成像。

在替代实施例中，眼罩用于优化任何手持式眼科成像和/或测量设备的定位。

在替代实施例中，患者自己的眼镜或眼镜被用于光学系统，以矫正其自身的特定屈光和散光。

在替代实施例中，广角透镜安装在眼罩中，并且从视网膜检查仪器(间接或直接检眼镜、裂隙灯、基于智能手机的成像设备)耦合或分离以成像视网膜。

该设备可用于家庭环境，自我管理。

该装置可以并入一个信息亭(像那些在零售药店发现的)进行自我管理测试。

该装置可用于熟练的操作员或医疗专业人员不在场的任何场合。

虽然已经描述了具有替代方案的优选实施例，但是本发明不限于这些实施例，并且其范围仅通过权利要求书来定义。

Claims (34)

1.用于获取人的光学系统数据的系统中的目镜，包括：一种定制的目镜，与人的眼窝接触并紧密地装在眼窝中，并具有用于接收为人的眼睛折射特点定制的屈光透镜的透镜袋。

2.根据权利要求1所述的目镜，还包括用于从目镜接收光的冷凝系统。

3.根据权利要求2所述的目镜，还包括光学连接到冷凝系统的扫描模块，并且具有可在两个方向上倾斜的镜子，用于从人的光学系统获取光学扫描数据。

4.根据权利要求3所述的目镜，还包括光学连接到扫描模块以获取和存储光学扫描数据的成像系统，其中目镜、冷凝系统和扫描模块被布置成提供用于将光束传送到人的眼睛的光路，并接收将被引导到扫描模块的反射光。

5.根据权利要求3所述的目镜，还包括用于将光学扫描数据传送到远程位置以进行处理的通信链路。

6.根据权利要求3所述的目镜，其中该目镜及透镜是针对该人的任何散光及像差而订制。

7.根据权利要求3所述的目镜，其中所述目镜是根据人的眼睛长度定制的。

8.根据权利要求1所述的目镜，包括用于该人的每只左右眼的左右目镜。

9.根据权利要求1所述的目镜，其中目镜包括右和左可拆卸的眼罩，每个眼罩都具有索引，并且适于与各自的左右目镜主体相匹配，以提供正确的左右眼罩与各自的目镜主体相匹配。

10.根据权利要求1所述的目镜，其中所述透镜袋适于接收人的处方眼镜的镜片。

11.根据权利要求1所述的目镜，其中镜片口袋包含为人的眼睛定制的屈光镜片。

12.根据权利要求3所述的目镜，包括成像光束发生器，其适于通过目镜传送成像光束，由此人眼将光束反射回扫描模块。

13.根据权利要求11所述的目镜，其中该成像光束产生器产生红外线光学成像光束。

14.根据权利要求3所述的目镜，其中目镜接触到人的眼窝的位置和扫描模块之间的位置在长度上可调整以适应人的聚焦眼长度。

15.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜具有适于保持人的眼睑打开并将所述目镜定位于人的眼眶的突出物。

16.根据权利要求5所述的目镜，其中通信链路包括互联网，用于将光学扫描数据传送到云端，以便眼科护理专业人员进行图像处理、分析和访问。

17.根据权利要求3所述的目镜，其中所述扫描模块是MEMs扫描模块。

18.根据权利要求1所述的目镜，还包括供人输入视觉变化的网格。

19.根据权利要求17所述的目镜，其中该网格是Amsler网格或Yannuzzi网格。

20.根据权利要求1所述的目镜，其中透镜是可变透镜。

21.根据权利要求1所述的目镜，其中所述镜片是验光镜试镜组。

22.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜包含一个RFID芯片，用于唯一地识别被定制目镜的人，以及用于定制的参数。

23.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜包括至少一个过滤器。

24.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜包括用于对人的视网膜的不同区域成像的经过优化的透镜。

25.根据权利要求1所述的目镜，包括眼底成像装置。

26.根据权利要求1所述的目镜，包括眼睛测量装置。

27.根据权利要求1所述的目镜，其中目镜包括用于进行干眼测试的眼罩。

28.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜包括具有用于进行多焦点电生理学检查的电传感器的定制眼罩。

29.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜包括用于照亮眼睛的光源。

30.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜包括一个眼罩，所述眼罩的侧面延伸至与人的面部侧面接触。

31.根据权利要求1所述的目镜，包括宽视野成像透镜。

32.根据权利要求1所述的目镜，包括用于自动捕获眼睛的成像数据的反馈回路。

33.根据权利要求1所述的目镜，其中所述目镜用于获取光学相干断层成像的系统中。

34.一种获取人的光学系统数据的系统，包括：

一种定制的目镜，用于与人的眼窝接触并紧密地安装在眼窝上，并且具有用于接收根据人的眼睛折射特性定制的折射透镜的透镜袋；

用于从目镜接收光的冷凝系统；

与冷凝系统光学连接的扫描模块，其具有在两个方向上倾斜的镜子，用于从人的光学系统获取光学扫描数据；以及

与扫描模块光学连接的成像系统，用于获取和存储光学扫描数据，其中目镜、冷凝系统和扫描模块被布置成提供用于将光束传送到人的眼睛的光路，并接收将被引导到扫描模块的反射光。

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