EP2618720A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufnahme und darstellung eines oct-ganzaugenscans - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufnahme und darstellung eines oct-ganzaugenscans

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Publication number
EP2618720A1
EP2618720A1 EP11746485.9A EP11746485A EP2618720A1 EP 2618720 A1 EP2618720 A1 EP 2618720A1 EP 11746485 A EP11746485 A EP 11746485A EP 2618720 A1 EP2618720 A1 EP 2618720A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
eye
scans
scan
oct
whole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP11746485.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Hacker
Ferid Bajramovic
Rico Fuchs
Martin KÜHNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Publication of EP2618720A1 publication Critical patent/EP2618720A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/102—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5238—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/10—Eye inspection

Definitions

  • the invention relates to the field of ophthalmology and serves to display the anterior and posterior segments of the eye, in particular of the entire eye, wherein the representations are preferably based on optical, coherent tomographic scanning images.
  • MRT magnetic resonance tomography
  • CT computed tomography
  • the MRI has the disadvantage that the resolution depends on the realizable magnetic field strength, which in turn is mainly limited by the required measurement volume.
  • the resolution of the MRI which is in the mm range, is generally insufficient for fine-diagnostic examinations on humans.
  • CT again shows the radiation exposure and the high expenditure on equipment as disadvantages.
  • the contrasts for X-rays do not always correlate with the optically relevant quantities in the visible wavelength range (such as refractive index transitions or scattering), which can be problematic for ophthalmology.
  • optical measuring methods adapted to the respective eye areas.
  • these include, for example, optical coherence tomography (anterior chamber OCT, AC-OCT), as well as slit-lamp and Scheimpflug images;
  • retinal optical coherence tomography as well as confocal scanners and fundus images.
  • solution approaches are discussed in which the representation of the entire eye is based on at least one coherence-tomographic measurement which extends over the entire length of the eye.
  • OCT optical coherence tomography
  • OCT optical coherence tomography
  • the basic principle of the OCT method described, for example, in US Pat. No. 5,321,501 is based on white-light interferometry and compares the propagation time of a signal with the aid of an interferometer (usually Michelson interferometer).
  • the interference of the signals from both arms gives a pattern from which one can determine the scattering amplitudes as a function of the optical delays between the arms and thus a depth-dependent scattering profile, which is referred to as A-Scan in analogy to the ultrasound technique.
  • the beam is then guided transversely in one or two directions, thus enabling the acquisition of a planar B-scan or a three-dimensional volume tomogram.
  • the amplitude values of the individual A-scans are displayed in linear or logarithmized greyscale or false color values.
  • the technique of capturing individual A-scans is also referred to as optical coherence domain reflectometry (OCDR), whereas OCT realizes a two- or three-dimensional imaging by lateral scanning.
  • OCDR optical coherence domain reflectometry
  • the OCT methods used in ophthalmology have established two different basic types.
  • the length of the reference arm is changed in the first type and the intensity of the interference is continuously measured without taking the spectrum into account.
  • This method is referred to as the "time domain” method (US 5,321, 501 A), while the other method, referred to as the "frequency domain”, takes the spectrum into account and determines the interference of the individual spectral components in order to determine the measured values.
  • spectral domain OCT SD-OCT
  • swept source OCT SS-OCT
  • a big technological advantage of OCT is the decoupling of the depth resolution from the transversal resolution.
  • very good axial resolutions can be achieved, for example in order to be able to examine retinal layers despite aperture limitation through the pupil in the axial direction with high ( ⁇ 20 ⁇ m) and highest resolutions ( ⁇ 4 ⁇ m).
  • the backscattering and reflection-based and therefore non-contact OCT measurement thus enables the generation of microscopic images of living tissue (in vivo). Also advantageous is the efficient suppression of non-coherent stray light components.
  • 'Axial direction' here means the direction of the depth profile shown in the A-scan. As a result of local refractions, this may also vary in A scan portions, but is usually nearly parallel to the optical axis or to the visual axis from the corneal vertex to the fovea of an eye to be examined.
  • OCDR OCDR-based representation of the overall depth profile of the backscatter of the eye
  • F. Lexer and others F. Lexer and others in [1].
  • the exact knowledge of the intraocular distances is an important tool of modern ophthalmology, for example for the adaptation of intraocular lens implants. While axial eye length and anterior chamber depth are essential for accurate calculation of intraocular lens powers for cataract surgery, accurate measurement of corneal thickness is important for refractive surgery. For the diagnosis of various diseases and the monitoring of therapeutic effects, determining the thickness of the retinal layers may be helpful.
  • the approach described in [1] is based on a medium-quality SS-FD-OCDR system and makes it possible to measure the distances of all optical surfaces in the eye over the entire length of the eye.
  • the problem to be solved was to enable OCT-Scan with high resolution and signal strength of both the anterior and the posterior portions of the eye with only one device.
  • No solution has been proposed for the realization of whole eye scans or for the combination of retinal and corneal scan to a single image of the entire eye.
  • WO 2010/009447 A2 describes the seemingly practicable combination of several OCT scans by means of fast whole-eye scout scans or "via stiched" scans via mathematical AND or OR operators.
  • WO 2010/009447 A2 does not describe the different types of imaging in the scan data resulting from the scan modalities and also no solution of a necessary registration of the data relative to one another.
  • an AND or OR combination could only be applied after a sufficient registration of the scans to each other has taken place.
  • a registration means an association of corresponding structures, which are contained in different scans, as well as a spatial orientation based on them and adaptation of scans to one another, in particular for facilitated visualization, analysis and movement correction (US Pat. No. 7,365,856 B2).
  • the desired information is not included in the solution proposed in WO 2010/009447 A2 in only one, but in several forms of representation.
  • the different measurement conditions used for this can even lead to different images of the individual areas, which are difficult to compare with each other.
  • scans or parts of scans may contain position-dependent angular and spatially resolved signals.
  • a telecentric scan of the anterior chamber after refraction at the cornea is inevitably subject to spatial distortions, which combine with one in a deeper eye. level scan performed only after allowing for this refraction.
  • the OCDR system described in DE 10 2008 051272 A1 is used for the interferometric measurement of eye segment lengths over the entire eye length. It describes a laterally scanning OCDR system in which the focus is variable or switchable to realize by combining optimal A-scan signals.
  • No solution is proposed for the anatomically correct presentation of combined partial or whole-eye OCT scans. The radiation backscattered by the boundary surfaces of the eye is recorded interferometrically and generates measurement signals indicative of structures of the eye by time domain, spectral domain or Fourier domain coherence reflectometry.
  • a solution is made available with which preferably several high-precision partial distance measurements on the eye are to take place simultaneously.
  • the proposed OCDR system a solution is provided, with which eye segment lengths can be measured with high precision over the entire length of the eye.
  • Tomographic OCT images of the anterior and posterior sections of the eye using A, B or C scans are not possible with this system.
  • the focus size determines both the resolution and the signal strength of the measurement signal.
  • the focus should therefore be for anterior measurements in the anterior eye area or even in front of the eye and for posterior measurements in the posterior eye area.
  • different device-related measurement conditions such as focusing, reference plane (zero-delay) and scanning, can lead to different images of the individual regions, including distortions and different magnification factors.
  • this can also be the result of patient-induced different fixation, accommodation or movement.
  • eye structures can have different birefringence, which can lead to differences in the polarization characteristic of the light scattered back from the individual structures and thus to polarization setting-dependent signal ratios in the scans.
  • topographies or keratometries are, in addition to segmental measurements, necessary parameters for adjusting refractive intraocular implants, such as IOLs.
  • a disadvantage of the solutions known from the prior art is that none of the solutions can register data from different scan modalities when linking and / or combining an OCT whole-eye scan with a further partial or full-eye scan to a tomographic one Illustration of the total eye revealed or suggested.
  • the present invention is therefore based on the object to develop a solution for displaying tomographic images of the overall eye, which overcomes the disadvantages of the solutions of the prior art and in which, based on interferometric measurement methods all areas of the total eye depth-resolved, high-precision measurement data.
  • the representation of the tomographic images of the entire eye anatomically correct, ie with correct dimensions and distances of the individual eye segments, or diagnostically problem-related, ie with an axial and / or lateral extension of eye sections with still correct eye segment lengths.
  • the object is achieved with the method according to the invention for displaying tomographic images of the total eye, based on Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry (SS OCDR), in which the eye is illuminated with a tunable laser light source having a measuring range corresponding to the eye length the focus of the laser beam in the eye is laterally and / or axially displaceable via an adjusting device and the light components scattered back from the sample are detected by a data acquisition unit via an interferometer and forwarded to a data processing unit, characterized in that in the data processing unit an OCT whole-eye scan is combined with at least one or more further overlapping tomographic partial or whole-eye scans, a reference information is used to register the first whole-eye scan with the further partial or whole-eye scans and the combined total eye scan on a user surface is evaluated and / or displayed.
  • the first OCDR or OCT whole-eye scan and one or more further partial or whole-eye scans are recorded as an A, B, or C scan.
  • the corresponding apparatus for recording and displaying an OCT whole eye scan based on the Swept Source Optical Coherence Domain Domain Reflectometry (SS OCDR), consists of a tunable laser light source with an eye length corresponding measurement range, an interferometer with scan unit, an adjustment device for lateral and / or axial displacement or switching of the focus in the eye, a data acquisition unit for detecting the backscattered from the sample lights and a data processing unit.
  • the data processing unit is designed to perform an OCT whole-eye scan with at least one or more further overlapping tomographic partial or whole-eye scans, using reference information for registering the first whole eye scan.
  • the present technical solution relates to the field of ophthalmology and serves to represent the anterior and posterior segments of the eye, in particular the entire eye. Since the illustrations are preferably based on optical, coherent tomographic scanning images, the main application is in ophthalmological diagnostics, therapy and the preparation of surgical interventions and their follow-up.
  • FIG. 1 shows a possible scan course for an anterior scan
  • FIG. 2 possible scan course of a posterior scan
  • FIG. 3 shows two options for registering 2 OCT scans
  • FIG. 4 two registered OCT scans to be combined
  • FIG. 5 anatomically correct tomographic images of the
  • Figure 6 a diagnostic problem-related, tomographic image of the Aidauges.
  • the eye is illuminated with a tunable laser light source with a measuring range corresponding to the eye length, the focus of the laser beam in the eye an adjusting device is laterally and / or axially displaceable or switchable and the light components scattered back from the sample are detected by a data acquisition unit via an interferometer and forwarded to a data processing unit.
  • SS OCDR Swept Source Optical Coherence Reflectometry
  • the data processing unit combines an OCT whole-eye scan with at least one or more further overlapping tomographic partial or whole-body scans, uses reference information to register the first whole-eye scan with the further partial or whole-eye scans, and evaluates and / or displays the combined total eye scan on a user interface ,
  • the first OCT Ganzaugescan consisting of B and C scans from A-scans is generated, each detected with a sensitivity above 90dB during a measurement time of less than 30ms, preferably less than 10ms and more preferably less than 1ms, preferably the SS -OCDR technology is used.
  • sensitivities can be determined, for example, by determining the signal-to-noise ratio of the maximum measurement signal of a reflector taking into account the attenuation used.
  • the further partial or whole-eye scans preferably originate from measurements of tomography, such as, for example:
  • - SS-OCT swept source optical coherence tomography
  • SD-RT-OCT spectral domain with spectrometer
  • a scan unit realizes an overall OCT scan in the form of A, B or C scans of the overall eye and forwards it to the data processing unit together with one or more further partial or total eye scans.
  • the data processing unit registers the individual scans transmitted by the data acquisition unit, taking into account reference information, and combines two or more scans into a tomographic image of the overall eye. These can be evaluated and / or displayed via a graphical user interface. For anterior and posterior scans, different scan patterns are used at different reference or sample arm lengths of the interferometer.
  • the reference information can originate from the scan data itself or additional data can be entered by the user or loaded from storage media or transmitted by processors.
  • the reference information from the position detection of corresponding structures in the scans and / or the reference of the optical axis of the measuring system to the eye from the data of memory, arithmetic or input unit.
  • important reference information are information about the location and curvature of the anterior surface of the cornea and its distance from the RPE layer in the fovea centralis, which are required for optical dewarping and anatomically correct imaging.
  • the specular interfacial reflections which are easily detectable in the first and further OCT scans, in particular of the front and back surfaces of the cornea and eye lens or of the retina (retina), serve as reference information.
  • the reference information about the optical axis of the measurement system may also include offsets from calibration data, instrument alignment data, or user input data.
  • an OCDR or OCT whole-area scan consisting of one or more A scans, which must include the entire eye, and one or more anterior and posterior B or C scans, which consist of several laterally displaced ones, are combined A-scans exist, whereby each A-scan can include a part of the eye or also the entire eye length.
  • the further partial or whole-eye scans overlap at least over 25 mm tissue depth, but preferably over 32 mm or more preferably over 40 mm in the axial direction with the first OCT or OCDR full-eye scan.
  • Such an overlap means that all anterior structures (eg the cornea or lens) as well as posterior structures (eg the retina) are detectable in all scans to be registered, even if these structures may not be suitable for all scans the representation have suitable quality.
  • all the scans to be combined contain the reference structures, for example in the form of interface signals from the anterior and posterior eye regions, a particularly secure and highly accurate registration between the scans can take place with one another.
  • the simultaneous availability of anterior and posterior reference structures allows increased accuracy and increased safety due to the redundancy and averaging effects, for example, by consistency viewing with limited acceptance range.
  • the required minimum overlap length of 25 mm permits such a registration of a majority of the patients, in particular those with emmetropic and hyperopic eyes, since the average eye length is approximately 24 mm. With at least 32mm, almost all patients can be considered, including those with a pronounced axial myopia. With overlap lengths of over 40mm extreme cases can still be covered, which are however rather rare (for example Buphthalmos).
  • a further advantage of the combination of OCT scans with overlaps> 25mm can be seen in the fact that the common representation of a delineation of juxtaposed anterior and posterior structures in both scans can be determined in a common space in which no relevant structures are present especially with regard to the adaptation of an IOL no loss of information arises. Such loss of information could occur if corneal (cornea), retina (retina) or natural or artificial eye lens signals were present at the border of the scans to be combined.
  • the range for a favorable demarcation can be determined inter alia by the detection of the noise level. Suitable areas are areas between the interfaces in which little / no volume scattering is detected, such as in the vitreous (vitreous).
  • the demarcation between the scans does not have to correspond to a straight line, but can be free in the form. If signals in the vitreous make it difficult to define the boundaries between the scans, such as due to bleeding, the delineation may also be with respect to the cornea and the known or expected eye length in the vitreous region.
  • the A-Scan records the data along the path of the beam of the tunable laser light source in a depth-resolved scattering profile.
  • the anatomically correct position of the intensity values of the A-scan depends on the actual course of the beam in the eye and thus on one or more of the following parameters, which is only an exemplary (but incomplete) list:
  • the position of the reference plane of the OCT system according to the invention preferably remains the same for anterior and posterior OCT scans, but may also be designed to be discretely switchable or continuously variable, for example to minimize signal drops.
  • the reference arm length of the interferometer is kept constant while the sample arm length is changed, thereby increasing the signal stability.
  • the polarization settings of the two or more scans may differ to optimize the signal ratios in the individual scans.
  • the fixation of the eye is preferably central and the B-scans preferably intersect the visual axis of the eye in the area of the cornea apex. Fixes to increase the likelihood of generating specular interface reflections with high signal strength are possible, but not essential.
  • B or C scans with different scanning patterns in the lateral direction can also be used, such as line and curve scans, meridian or star scans, circular scans, spiral scans, block scans, etc.
  • lateral scan design also focus-dependent beam divergences, as well as depth-dependent spatial and angular variations essential properties of a scan process
  • 1 and 2 show two exemplary line scan courses in the anterior and posterior eye area with the associated B-scans, which range from total scans to high-resolution scans stratified along the optical axis. Even these two scanning patterns show a very different beam path both during scanning and in the beam form.
  • FIG. 1 shows a possible scan course for an anterior scan, the focus of which lies in the anterior segment of the eye in order to be able to produce a good spatial resolution here.
  • the scanning beam passes through the cornea H and the lens L except for the retina N, S characterizing the visual axis and I the iris of the eye. While in the upper part of the beam waist and in the middle part of a possible beam path in dependence of the distances of the eye layers is shown schematically, the lower part shows the associated B-scan.
  • the B-scan shows the good local resolution of the anterior segment of the eye, while the retina is recognizable as a line, but in fact is predominantly angular and not spatially resolved image of the fovea.
  • a parallel or preferably a telecentric scan pattern is typically used for the anterior scan.
  • Figure 2 shows next to the beam waist a possible scan course of a posterior scan.
  • the scanning beam passes through cornea H and lens L except for the retina N, where S characterizes the visual axis and I the iris of the eye.
  • the possible beam path of a posterior scan is shown in the upper part, which, as is known from the prior art, has a scan rotation point in the pupil plane.
  • the lower picture again shows the corresponding B-scan. Since predominantly no location but predominantly angular resolution in the anterior eye sections can be achieved by the expanded beam and the scan pattern, the corneal and lens reflexes are only visible as line-like interface reflections. In contrast, the retina located in the focus of the scanning beam can be displayed in a spatially resolved manner.
  • the focus of the scans is therefore preferably axially in the respectively better laterally resolved area, i. in the anterior scan near the anterior lens surface and in the posterior scan near the retina.
  • the lateral width of the interface structures in the scans in the procedure is dependent on input or measured or predefined eye parameters.
  • the eye parameters have one or more of the following parameters:
  • the refractive indices are to be understood as meaning the group velocity indices which are suitable for determining geometric lengths from optical delays taking into account the dispersion.
  • the axial and lateral resolution of the OCT system are therefore counted as eye parameters, since the effective resolution in different areas of the eye depends on the geometric and optical conditions in the eye. For example, the lateral optical resolution in the area of the retina in a myopic eye is lower than in an emmetropic, because here the myopic eye is defocused. This can be taken into account when combining scans in order to realize the best possible representations of the eye in terms of resolution and signal strength.
  • the eye parts sections to be taken into account by the data processing unit during registration can be measured, preset or entered by the user as a defined axis length.
  • the eye parts that are used for the total or partial correction of the overall representations for example:
  • - include the distance lens to retina.
  • the eye parts in a particular embodiment may also originate from the detection of the interfaces of the OCT scan itself.
  • registration takes place via at least one SS-OCT total eye scan with one or more further partial or whole-eye scans by means of registration via reference information.
  • the registration of the individual scans transmitted by the data acquisition unit takes place taking into account information axially and / or laterally and / or rotationally.
  • the visual axis which is defined in the measuring instrument by the position of the fixation target, one can infer the position of the optical axis of the measuring instrument in relation to the eye. If the positional relationship between the optical axis of the measuring device and the fixation axis of the eye is known, one or more OCT scans can be registered. At least 2 reference points and the optical axis of the two OCT scans must be known.
  • the 2 points include specular interface reflections detectable in the scans to be registered.
  • the specular reflexes are detectable in both anterior and posterior scanning modalities in a whole eye scan. They can be registered with known reference points of the corneal vertex, fovea and others.
  • an offset can additionally be used for the registration.
  • This lateral or axial offset may consist of calibration, scan modality switching, and entered x, y, and z coordinates.
  • Data entry may be via user input or hardware or software data interface, such as stored calibration data or measured meter alignment data.
  • the registration depends on the position of the fixation axis (visual axis) in relation to the eye. Based on the fixation target F and the fixation axis, the position of the optical axis of the measuring device with respect to the corneal vertex V of the eye is closed.
  • the fixation axis of the eye coincides with the optical axis of the measuring device, so that the fixation target F likewise lies on the optical axis of the measuring device.
  • the optical axis of the measuring device is not on the fixation axis.
  • both the distance b of the fixation target F to the optical axis, and the distance a of the eye from the measuring device or the fixation target F are to be determined.
  • the registration of the individual scans takes place, for example, axially, d. H. along the optical axis or fixation axis, using anterior and posterior reflexes. While the anterior reflex involves the corneal vertex reflex, the posterior reflex contains the foveal reflex of the retina.
  • each of the B scans (whose A-scans each go through the entire eye depth) passes through the corneal vertex or the puncture point of the visual axis through the cornea. In this case, it is ensured that each B-scan contains anterior and posterior reflexes of defined eye partial length sections which are used for axial registration.
  • reflexes For the lateral registration with central patient fixation, the evaluation of simple reflexes, such as foveal reflex and corneal vertex reflex are also sufficient.
  • the reflexes are advantageously taken from the OCT Scans, z. B. by threshold consideration of scattering intensities and / or edge detection and / or layer segmentations, even detected.
  • rotational registration of scans requires the extraction of features from lateral structures or surfaces. For this, primarily iris structures, scleral blood vessel structures, interface forms or topographies are evaluated.
  • the interface forms can be obtained from the OCT scans themselves.
  • topographies of the eye are to be evaluated for the rotatory registration, they can be recorded using the Placido-Disk-System or retrieved for the corresponding eye.
  • the individual OCT scans are spatially equalized by optical ray tracing (Dewarping).
  • Dewarping optical ray tracing
  • the interfaces are partially undetectable, for example because only parts are scanned or because strongly absorbent or scattering tissue parts cause shadowing, then detected interface parts are preferably interpolated and extrapolated at least until the A-scan which runs through the pupil edge. Otherwise, correct equalization of the scant parts from the posterior segment of the eye is not possible and there is a risk of generating artifacts.
  • Mathematical functions such as polynomials, splines or Fourier series, are suitable for this purpose.
  • the refractive index dispersion of the tissue as a function of the measuring beam wavelength should be taken into account.
  • This measuring radiation wavelength can also vary between the individual partial or total eye scans. For example, a whole-eye scan is preferably realized with measuring radiation in the range between 1030 and 1090 nm, while the anterior segment of the eye is preferably measured in the range from 1250 to 1400 nm or 750 to 900 nm, and the posterior eye segment preferably in the range from 750 to 900 nm.
  • beam tracing can accurately determine the corrected beam path.
  • the state of accommodation of the lens is also determined in the one or more scans or by a simulation.
  • the application of the ray tracing takes place with every A-scan.
  • the beam tracing of each A-scan along the beam propagation direction is used to equalize (dewarp) the B or C scans.
  • FIG. 4 shows two registered OCT scans to be combined. While the upper image shows the anterior full-eye scan in the form of a B-scan, in the image below a posterior whole-eye scan is also shown as a B-scan.
  • H denotes the cornea
  • L the lens
  • N the retina
  • S the visual axis
  • I the iris of the eye.
  • the focusing is in each case in the eye section, from which a good spatial resolution is to be produced.
  • the B-scan shown in the figure above shows the anterior full-eye scan, in which the anterior segment of the eye has good local resolution.
  • the lower picture shows the B-scan of the posterior whole-eye scan, in which the retina is well spatially resolved.
  • two or more scans can be combined into a tomographic image of the overall eye. This can be done according to the figure 4, characterized in that the sub-images are combined with good local resolution to a tomographic image of the Monauges, resulting in multiple possibilities of representation.
  • the radiation course of both scans in a common coordinate system is known, from which an equalized whole-eye scan can be calculated, for example by replacing the area of the retina in the rectified anterior scan with the corresponding area in the rectified posterior scan.
  • the eye parameters have one or more of the following parameters:
  • eye sections are measured, preset or entered by the user as defined axis lengths or Achsinabête.
  • the tomographic image of the entire eye is anatomically correct.
  • FIG. 5 shows an anatomically correct tomographic image of the entire eye.
  • the structures of the retina N are small compared to the areas of the cornea H.
  • the anatomically correct (to scale) representation is based on two or more, optically correct equalized and registered OCT scans. This representation is particularly useful for biometric measurements and for mono- and binocular measurements of eye movements such as convergence, fixation movement, nystagmus or eye position measurements.
  • the total relation of the distances in the entire eye is comprehensible for the observer, in particular if the deviations of the representation from the real geometrical conditions amount to less than 10%.
  • the requirements are z. T. higher.
  • axis lengths to at least 50pm in tissue and anterior chamber depths at 150 ⁇ should be repeatably accurately measurable to accept acceptable table input parameters to achieve the adjustments of an IOL with acceptable refraction results.
  • the tomographic image of the entire eye is carried out diagnostically based on the problem, with the axial and / or lateral extension of eye part sections taking place with nevertheless correct eye segment lengths.
  • the registered and combined representation of two or more OCT scans of the total eye in this case contains an optimized representation for the enlarged image of one or more eye sections.
  • the length of the eye segments should still be displayed correctly.
  • the physician is used to a representation of the retina of known OCT devices, which facilitates the analysis of layers of the retina. Therefore, it makes sense to show the enlargement of the retinal section while maintaining the correct eye segment lengths.
  • the enlargement also includes a deliberate elevation of the thickness representation for better recognition of pathologies and anatomical conditions.
  • the axial magnification may be greater than the lateral magnification.
  • it is also possible to represent in detail other areas such as the angle of the chamber, cornea, lens, iris, vitreous body, etc., while still preserving the adjacent eye segment lengths.
  • FIG. 6 shows a diagnostic problem-related, tomographic image of the overall eye.
  • the structures of the retina N are here shown enlarged in contrast to the cornea H and lens L, whereby the analysis of the individual layers of the retina N can be significantly facilitated.
  • the diagnostic problem-related presentation is based here on two or more, optically correct equalized and registered OCT scans. In principle, the combined total eye scan is also suitable for biometric measurement tasks.
  • FIGS. 5 and 6 therefore show a selection of relevant measured values, such as corneal thickness HD, anterior chamber thickness VKT, lens thickness L D and total eye length AL G
  • retinal structures can be better resolved by the enlarged representation of the retina
  • the lens properties such as cataract or laser micro-incisions etc.
  • corneal sections can also be zooped in order to enable examinations of granular dystrophy, refractive surgery results, laser incisions, flap sections or the like.
  • the tomographic image of the entire eye it is also possible in principle for the tomographic image of the entire eye to contain not only an extension of the retina or of the cornea or the angle of the chamber or of the lens, but also of several diagnostic problem zones.
  • the tomographic images of the total eyes can be displayed as measured data images or as parametric functions of detected interfaces, as grid or line meshes or polygons, with or without textures, or in the form of voxel fields.
  • a three-dimensional representation of the anterior surfaces by means of a grid structure and the retina as a three-dimensional image with zoom on the macula.
  • Relevant structural distances are shown anatomically correct, for example from the corneal surface to the retinal pigment epithelium (RPE).
  • RPE retinal pigment epithelium
  • Other structure spacings can also be meaningfully scaled for the optimal diagnostic statement.
  • the distances between the retinal layers could be deliberately increased to promote detectability of anomalies in the retina, even in whole-eye imaging on a monitor or on expression.
  • the display can also be designed so that the user can design the scaling or design of individual or even all eye segments. These designs can be both lattice structures, as well as completely rendered or partially transparent voxel volumes, as well as textured grids.
  • a range-dependent choice of color scales is useful, for example gray scale negative in the corneal and lens area for easier detection of weak signals, while a false color representation in the retina area allows easier detection of layer structures.
  • a preferred embodiment includes a three-dimensional representation in which the data from two or more OCT scans after optical equalization were converted into one and the same coordinate system.
  • These OCT scans can be two- or three-dimensional. In this coordinate System are the OCT scans together freely or preset or user-specific rotatable or displaceable or zoomable representable.
  • the tomographic image of the Rescueauges as temporally periodically animated representation occur when the data acquisition is synchronous or asynchronous to a time-dependent stimulation, such as the variation of illuminance or fixation position or imaging.
  • the tomographic image of the total eye includes the scaled representation of two or more OCT measurements over time.
  • preferably periodically animated representations videos or films
  • This concerns for example, measurements of accommodation behavior of the lens, anterior chamber depth in accommodation, pupil function, tear tear behavior, eye movements such as nystagmus, fixation or line reading behavior.
  • the stimulation preferably takes place via the superposition of the OCT measurement beam path with fixation-stimulating images or targets, which are presented in a time-dependent manner in lateral or axial displacement or by image modification or by change in illuminance.
  • the tomographic image of the Aidauges with markers such as cursors, lines or form elements or with superimposed on other measurements, textured or color corrected or subtractive or additive combined and presented these data are true to scale associated with the registered scans.
  • markers such as cursors, lines or form elements or with superimposed on other measurements, textured or color corrected or subtractive or additive combined and presented
  • these data are true to scale associated with the registered scans.
  • the areas defined in this way can be displayed together with the OCT display or in other windows as a section or sectional profile view or data array or number display.
  • the representations can contain both data from the OCT measurement or further measurements.
  • cursor points can display a data value at a location
  • lines can be used to measure distance or mark a section profile.
  • Form elements can be used to measure angles, areas, circumferences and other common shape parameters.
  • Parameterized data can be displayed for the respective eye section, for example as a grid with superimposed measurement data or individually.
  • the illustrated OCT data are superimposed or textured with further measurements or color-corrected or displayed subtractive or additive.
  • Such representations may include, for example:
  • these data are also true to scale linked to the OCT measurement data.
  • This embodiment may even go so far as to combine the representation with true-to-scale models of intraocular lenses, anterior chamber lenses, contact lenses, intracorneal lenses, intacs, or other conventional refractive power altering accessories.
  • scaled-down three-dimensional ophthalmic model consisting of measurements of measurements or known model data consisting of functional ocular sections and functional measurements may be used for any planning and presentation of operations / operations on or in the eye.
  • the display of the tomographic images of the Bacauges can be preset or designed by the user.
  • the selection consists of designing individual eye segments or also for the overall image individually, for example as a parameter function or three-dimensional (modified) voxel data record.
  • the apparatus according to the invention for recording and displaying an OCT whole-eye scan, based on the Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry (SS OCDR), consists of a tunable laser light source. source with a measuring range corresponding to the eye length, an interferometer with a scanning unit, an adjusting device for lateral and / or axial displacement or switching of the focus in the eye, a data acquisition unit for detecting the light components scattered back from the sample and a data processing unit.
  • SS OCDR Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry
  • the data processing unit is designed to combine an OCT whole-eye scan with at least one or more overlapping tomographic partial or whole-body scans, using reference information for registering the first whole-eye scan with the further partial or whole-body scans, and display them via a graphical user interface ,
  • the tunable laser light source preferably based on the SS-OCDR technology, is suitable for recording A-scans with a sensitivity above 90 dB during a measuring time of less than 30 ms, preferably less than 10 ms and particularly preferably less than 1 ms.
  • sensitivities can be determined, for example, by determining the signal-to-noise ratio of the maximum measurement signal of a reflector taking into account the attenuation used.
  • the existing interferometer with scan unit has means for altering the scanning patterns and varying the reference or specimen arm lengths to realize a total OCT total eye scan in the form of A, B or C scans of the overall eye and along with one or more forward further partial or whole-eye scans to the data processing unit.
  • the data processing unit registers the individual scans transmitted by the data acquisition unit in consideration of reference information and combines two or more scans into a tomographic image of the total eye. These can be evaluated and / or displayed via a graphical user interface. For anterior and posterior scans, different scan patterns are used at different reference or sample arm lengths of the interferometer.
  • the data acquisition unit is embodied such that further partial or whole-body scans can be detected, for example, from the following measurements of the tomography and forwarded to the data processing unit:
  • the A-Scan can record the data along the course of the beam in a depth-resolved scattering profile.
  • the anatomically correct position of the intensity values of the A-scan depends on the actual course of the beam in the eye and thus on one or more of the following parameters, which is only an exemplary (but incomplete) list:
  • the position of the reference plane of the OCT system according to the invention preferably remains the same for anterior and posterior OCT scans, but may also be designed to be discretely switchable or continuously variable, for example to minimize signal drops.
  • the reference arm length of the interferometer is kept constant while the sample arm length is changed, thereby increasing the signal stability.
  • the polarization settings of the two or more scans may differ to optimize the signal ratios in the individual scans.
  • the fixation of the eye is preferably central and the B-scans preferably intersect the visual axis of the eye in the area of the cornea apex. Fixes to increase the likelihood of generating specular interface reflections with high signal strength are possible, but not essential.
  • B or C scans with different scanning patterns in the lateral direction can also be used, such as line and curve scans, meridian or star scans, circular scans, spiral scans, block scans, etc.
  • lateral scan design also focus-dependent beam divergences, as well as depth-dependent spatial and angular variations essential properties of a scan process 1 and 2 show two exemplary line scan courses in the anterior and posterior eye area with the associated B-scans, which range from total scans to high-resolution scans stratified along the optical axis. Even these two scanning patterns show a very different beam path both during scanning and in the beam form.
  • FIG. 1 shows a possible scan course for an anterior scan, the focus of which lies in the anterior segment of the eye in order to be able to produce a good local resolution here.
  • the scanning beam passes through the cornea H and the lens L except for the retina N, S characterizing the visual axis and I the iris of the eye. While in the upper part of a possible beam path is shown schematically as a function of the distances of the eye layers, the lower part shows the associated B-scan.
  • the B-scan shows the good spatial resolution of the anterior segment of the eye, while the retina is recognizable as a line, but in fact is predominantly angular and not spatially resolved image of the fovea.
  • a parallel or preferably a telecentric scan pattern is typically used for the anterior scan.
  • Figure 2 shows a possible scan course of a posterior scan.
  • the possible beam path of a posterior scan is shown in the upper part, which, as is known from the prior art, has a scan rotation point in the pupil plane.
  • the lower picture again shows the corresponding B-scan.
  • the scanning beam passes through the cornea H and the lens L except for the retina N, S characterizing the visual axis and I the iris of the eye. Since predominantly no location but predominantly angular resolution in the anterior eye sections can be achieved by the expanded beam and the scan pattern, the corneal and lens reflexes are only visible as line-like interface reflections.
  • the retina located in the focus of the scanning beam can be displayed in a spatially resolved manner.
  • the focus of the scans is therefore preferably axially in each better laterally resolved area, ie in the anterior scan in the vicinity of the anterior lens surface and in the posterior scan near the retina.
  • the lateral width of the interface structures in the scans is dependent on the arrangement of input or measured or predefined eye parameters.
  • the eye parameters have one or more of the following parameters:
  • the refractive indices are to be understood as meaning the group velocity indices which are suitable for determining geometric lengths from optical delays taking into account the dispersion.
  • the axial and lateral resolution of the OCT system are therefore counted as eye parameters, since the effective resolution in different areas of the eye depends on the geometric and optical conditions in the eye. For example, the lateral optical resolution in the area of the retina in a myopic eye is lower than in an emmetropic, because here the myopic eye is defocused. This can be taken into account when combining scans in order to realize the best possible representations of the eye in terms of resolution and signal strength.
  • the data processing unit is suitable for carrying out the first whole-eye scan with the further partial or full scan.
  • the data processing unit is furthermore able to obtain the reference information from the position detection of corresponding structures in the scans and / or the reference of the optical axis of the measuring system to the eye and for this via a memory unit and / or a computing unit and / or an input unit.
  • Examples of important reference information are information about the location and curvature of the anterior surface of the cornea and its distance from the RPE layer in the fovea centralis, which are required for dewarping and anatomically correct imaging.
  • the specular interfacial reflections which are easily detectable in the first and further OCT scans, in particular of the front and back surfaces of the cornea and eye lens or of the retina, serve as reference information.
  • the optical axis reference information of the measurement system may also include offsets from calibration data, instrument alignment data, or user input data.
  • the eye parts that are used for the total or partial correction of the overall representations for example:
  • - include the distance lens to retina.
  • the eye parts in a particular embodiment may also originate from the detection of the interfaces of the OCT scan itself.
  • registration takes place via at least one SS-OCT total eye scan with one or more further partial or whole-eye scans by means of registration via reference information.
  • the registration of the individual scans transmitted by the data acquisition unit takes place taking into account information axially and / or laterally and / or rotationally.
  • the visual axis which is defined in the measuring instrument by the position of the fixation target
  • the 2 points include specular interface reflections detectable in the scans to be registered.
  • the specular reflexes are detectable in both anterior and posterior scanning modalities in a whole eye scan. They can be registered with known reference points of the corneal vertex, fovea and others.
  • an offset can additionally be used for the registration.
  • This lateral or axial offset may consist of calibration, scan modality switching, and entered x, y, and z coordinates.
  • Data entry may be via user input or hardware or software data interface, such as stored calibration data or measured meter alignment data.
  • FIG. 3 shows two possibilities for registering 2 OCT scans.
  • the registration depends on the position of the fixation axis (visual axis) in relation to the eye.
  • the fixation axis (visual axis)
  • the position of the optical axis of the measuring device with respect to the corneal vertex V of the eye is closed.
  • the fixation axis of the eye coincides with the optical axis of the measuring device, so that the fixation target F likewise lies on the optical axis of the measuring device.
  • the optical axis of the measuring device is not on the fixation axis.
  • both the distance b of the fixation target F to the optical axis and the distance a of the eye from the measuring device or from the fixation target F are to be determined.
  • the registration of the individual scans takes place, for example, axially, d. H. along the optical axis or fixation axis, using anterior and posterior reflexes. While the anterior reflex involves the corneal vertex reflex, the posterior reflex contains the foveal reflex of the retina.
  • each of the B scans (whose A-scans each go through the entire eye depth) passes through the corneal vertex or the puncture point of the visual axis through the cornea. In this case, it is ensured that each B-scan contains anterior and posterior reflexes of defined eye partial length sections which are used for axial registration.
  • reflexes For the lateral registration with central patient fixation, the evaluation of simple reflexes, such as foveal reflex and corneal vertex reflex are also sufficient.
  • the reflexes are advantageously from the OCT scans, z. B. by threshold consideration of scattering intensities and / or edge detection and / or layer segmentations, even detected.
  • rotational registration of scans requires the extraction of features from lateral structures or surfaces. For this, primarily iris structures, scleral blood vessel structures, interface forms or topographies are evaluated.
  • the interface forms can be obtained from the OCT scans themselves.
  • topographies of the eye are to be evaluated for the rotatory registration, they can be recorded using the Placido-Disk-System or retrieved for the corresponding eye.
  • an OCDR or OCT whole-area scan consisting of one or more A scans, which must include the entire eye, and one or more anterior and posterior B or C scans, which consist of several laterally displaced ones, are combined A-scans exist, whereby each A-scan can include a part of the eye or also the entire eye length.
  • the data processing unit is able to initiate further tomographic partial or whole-body scans which have an overlap in the axial direction of at least 25 mm, but preferably over 32 mm, particularly preferably over 40 mm, with the first whole-eye scan (geometric lengths ).
  • Such an overlap means that all anterior structures (eg the cornea or lens) as well as posterior structures (eg the retina) are detectable in all scans to be registered, even if these structures may not be suitable for all scans the representation have suitable quality.
  • all the scans to be combined contain the reference structures, for example in the form of interface signals from the anterior and posterior eye regions, a particularly secure and highly accurate registration between the scans can take place with one another.
  • the simultaneous availability of anterior and posterior reference structures allows increased accuracy and increased safety due to the redundancy and averaging effects, for example, by consistency viewing with limited acceptance range.
  • the required minimum overlap length of 25 mm permits such a registration of a majority of the patients, in particular those with emmetropic and hyperopic eyes, since the average eye length is approximately 24 mm. With at least 32mm, almost all patients can be considered, including those with a pronounced axial myopia. With overlap lengths of over 40mm extreme cases can still be covered, which are however rather rare (for example Buphthalmos).
  • a further advantage of the combination of OCT scans with overlaps> 25mm can be seen in the fact that, when jointly displayed, a delineation of juxtaposed anterior and posterior structures in both scans can be determined in a common space in which no relevant structures are present especially with regard to the adaptation of an IOL no loss of information arises. Such loss of information could occur if corneal (cornea), retina (retina) or natural or artificial eye lens signals were present at the border of the scans to be combined.
  • the range for a favorable demarcation can be determined inter alia by the detection of the noise level. Suitable areas are areas between the interfaces in which little / no volume scattering is detected, such as in the vitreous (vitreous).
  • the demarcation between the scans does not have to correspond to a straight line, but can be free in the form. If signals in the vitreous make it difficult to define the boundaries between the scans, such as due to bleeding, the delineation may also be with respect to the cornea and the known or expected eye length in the vitreous region.
  • the data processing unit is capable of registering the individual scans transmitted by the data acquisition unit axially and / or laterally and / or rotationally, with the individual scans being correct by means of optical beam tracing during refraction at detected interfaces spatially equalized.
  • the known progressions of the measuring beams are considered during the scan to the first refractive surface (cornea).
  • the angular and refractive index transitions are now used Divergence changes in the individual measuring beam curves calculated so that the signals of the A-scan depth-dependent correct lateral location information can be assigned. These considerations can now be continued on further refractive structures up to the retina (natural crystalline lens, IOL). By taking into account measured or estimated refractive indices between the interfaces, in turn, the eye-part distances between the interfaces can be corrected to be geometrically correct.
  • the interfaces are partially undetectable, for example because only parts are scanned or because strongly absorbent or scattering tissue parts cause shadowing, then detected interface parts are preferably interpolated and extrapolated at least until the A-scan which runs through the pupil edge. Otherwise, correct equalization of the scant parts from the posterior segment of the eye is not possible and there is a risk of generating artifacts.
  • Mathematical functions such as polynomials, splines or Fourier series, are suitable for this purpose.
  • the refractive index dispersion of the tissue as a function of the measuring beam wavelength should be taken into account.
  • This measuring radiation wavelength can also vary between the individual partial or total eye scans. For example, a whole-eye scan is preferably realized with measuring radiation in the range between 1030 and 1090 nm, while the anterior segment of the eye is preferably measured in the range from 1250 to 1400 nm or 750 to 900 nm, and the posterior eye segment preferably in the range from 750 to 900 nm.
  • beam tracing can accurately determine the corrected beam path.
  • the state of accommodation of the lens is also determined in the one or more scans or by a simulation.
  • the application of the ray tracing takes place with every A-scan.
  • the ray tracing of each A-scan performed along the beam propagation direction is used for the spatial equalization (dewarping) of the B or C scans.
  • FIG. 4 shows two registered OCT scans to be combined. While the upper image shows the anterior full-eye scan in the form of a B-scan, in the image below a posterior whole-eye scan is also shown as a B-scan. H is the cornea, L the lens, N the retina, S the visual axis and I the iris of the eye.
  • the focusing is in each case in the eye section, from which a good spatial resolution is to be produced.
  • the B-scan shown in the figure above shows the anterior full-eye scan, in which the anterior segment of the eye has good local resolution.
  • the lower picture shows the B-scan of the posterior whole-eye scan, in which the retina is well spatially resolved.
  • two or more scans can be combined into a tomographic image of the overall eye. This can be done according to the figure 4, characterized in that the sub-images are combined with good local resolution to a tomographic image of the Monauges, resulting in multiple possibilities of representation.
  • the beam path of both scans in a common coordinate system is known, from which an equalized whole-eye scan can be calculated, for example by replacing the area of the retina in the rectified anterior scan with the corresponding area in the rectified posterior scan.
  • the eye parameters have one or more of the following parameters:
  • eye sections are measured, preset or entered by the user as defined axis lengths or Achsinabête.
  • the data processing unit is able to generate anatomically correct or diagnostically problem-related, tomographic total eye scans and display on the graphical user interface.
  • FIG. 5 shows an anatomically correct tomographic image of the entire eye.
  • the structures of the retina R are small in comparison to the areas of the cornea K.
  • the anatomically correct (to scale) representation is based on two or more, optically correct equalized and registered OCT scans. This representation is particularly useful for biometric measurements and for mono- and binocular measurements of eye movements such as convergence, fixation movement, nystagmus or eye position measurements.
  • the total relation of the distances in the entire eye is comprehensible for the observer, in particular if the deviations of the representation from the real geometrical conditions amount to less than 10%.
  • the requirements are z. T. higher.
  • axis lengths should be at least 50 ⁇ in tissue and Precisely measurable anterior chamber depths at 150pm to obtain acceptable input parameters for the adjustments of an IOL with acceptable refraction results.
  • the registered and combined representation of two or more OCT scans of the total eye in this case contains an optimized representation for the enlarged image of one or more eye sections. Nevertheless, in order for the doctor to be able to recognize extreme cases, such as overlong eyes, quickly and reliably, at least the relevant eye segment lengths should nevertheless be reproduced correctly
  • the physician is used to a representation of the retina of known OCT devices, which facilitates the analysis of layers of the retina. Therefore, it makes sense to show the enlargement of the retinal section while maintaining the correct eye segment length with respect to the RPE.
  • the enlargement also includes a deliberate elevation of the thickness representation for better recognition of pathologies and anatomical conditions.
  • the axial magnification may be greater than the lateral magnification.
  • FIG. 6 shows a diagnostic problem-related, tomographic image of the overall eye.
  • the structures of the retina R are here shown enlarged in contrast to the cornea K and lens L, whereby the analysis of the individual layers of the retina can be significantly facilitated.
  • the dia- gnostic problem-related presentation is based here on two or more, optically correct equalized and registered OCT scans.
  • FIGS. 5 and 6 therefore show a selection of relevant measured values, such as corneal thickness HD, anterior chamber thickness VK T , lens thickness LD and total eye length ALQ.
  • the relative position of the registered scans and the possibly different magnification scales in the scanning parts are preferably taken into account in the distance determination such that nevertheless correct length measurements are taken be achieved between the measuring marks.
  • retinal structures can be better resolved by the enlarged representation of the retina
  • the lens properties such as cataract or laser micro-incisions etc.
  • corneal sections can also be zooped in order to enable examinations of granular dystrophy, refractive surgery results, laser incisions, flap sections or the like.
  • the tomographic image of the entire eye it is also possible in principle for the tomographic image of the entire eye to contain not only an extension of the retina or of the cornea or the angle of the chamber or of the lens, but also of several diagnostic problem zones.
  • the data processing unit is capable of superimposing network, or polygon representations of interfaces with further measurements, textured or color-corrected or subtractive or additive to combine and represent true to scale on the graphical user interface.
  • the tomographic total eye scans can be generated by the data processing unit as measurement data images or as parametric functions of detected interfaces, as grid or line networks or polygons, with or without textures, or in the form of voxel fields and displayed via the graphical user interface.
  • diagnostically problem-related representation can also be advantageous to undercut the interface / layer representation with color gradients. This procedure is already known and can also be applied here.
  • a three-dimensional representation of the anterior surfaces by means of a grid structure and the retina as a three-dimensional image with zoom on the macula.
  • Relevant structural distances are shown anatomically correct, for example from the corneal surface to the retinal pigment epithelium (RPE).
  • RPE retinal pigment epithelium
  • Other structure spacings can also be meaningfully scaled for the optimal diagnostic statement.
  • the distances between the retinal layers could be deliberately increased in order to achieve a the ability to visualize abnormalities in the retina, even in the case of whole-eye presentation on a monitor or during a print-out.
  • the display can also be designed so that the user can design the scaling or design of individual or even all eye segments.
  • a preferred embodiment includes a three-dimensional representation in which the data from two or more OCT scans after optical equalization were converted into one and the same coordinate system. These OCT scans can be two- or three-dimensional. In this coordinate system, the OCT scans are then freely available or preset or user-specific rotatable or displaceable or zoomable representable.
  • the tomographic image of the Rescueauges as temporally periodically animated display done when the data acquisition is synchronous or asynchronous to a time-dependent stimulation, such as the variation of illuminance or fixation position or imaging.
  • the tomographic image of the total eye includes the scaled representation of two or more OCT measurements over time.
  • periodically animated representations videos or films
  • the stimulation preferably takes place via the superposition of the OCT measurement beam path with fixation-stimulating images or targets, which are presented in a time-dependent manner in lateral or axial displacement or by image modification or by change in illuminance.
  • the tomographic image of the Aidauges with markers such as cursors, lines or form elements or with other measurements superimposed, textured or color corrected or subtractive or additively combined and presented these data are true to scale associated with the registered scans , In doing so, it is possible to identify points or intersections defined by the markers or area areas or volume fields.
  • the areas defined in this way can be displayed together with the OCT display or in other windows as a section or sectional profile view or data array or number display.
  • the representations can contain both data from the OCT measurement or further measurements.
  • cursor points can display a data value at a location
  • lines can be used to measure distance or mark a section profile.
  • Form elements can be used to measure angles, areas, circumferences and other common shape parameters.
  • Parameterized data can be displayed for the respective eye section, for example as a grid with superimposed measurement data or individually.
  • the illustrated OCT data are superimposed or textured with further measurements or color-corrected or displayed subtractive or additive.
  • Such representations may include, for example:
  • these data are also true to scale linked to the OCT measurement data.
  • This embodiment may even go so far as to combine the representation with true-to-scale models of intraocular lenses, anterior chamber lenses, contact lenses, intracorneal lenses, intacs, or other conventional refractive power altering accessories.
  • scaled-down three-dimensional ophthalmic model consisting of measurements of measurements or known model data consisting of functional ocular sections and functional measurements may be used for any planning and presentation of operations / operations on or in the eye.
  • the display of the tomographic images of the Bacauges can be preset or designed by the user.
  • the selection consists of designing individual eye segments or also for the overall image individually, for example as a parameter function or three-dimensional (modified) voxel data record.
  • the invention provides a solution for displaying tomographic images of the overall eye, which solves the disadvantages of the solutions of the known state of the art.
  • the representation of all areas of the overall eye contains depth-resolved, high-precision measurement data.
  • the representation of the tomographic images of the overall eye anatomically correct, d. H. with correct dimensions and distances of the individual eye segments, or diagnostically problem-related, d. H. with an axial and / or lateral extension of eye parts sections with nevertheless correct eye segment lengths.
  • the invention also offers the possibility of replicating the overall eye on the basis of "in vivo" measurement data as a three-dimensional, optical model and at the same time also ensuring imaging examinations of partial sections.
  • Parameterized data may be provided for the respective eye segment as e.g. Grid are displayed and superimposed on the measured data or be displayed individually.
  • the proposed solution also makes it possible to design a three-dimensional eye model for operation guidance and / or monitoring prior to an operation on the eye.
  • the operations on the eye could even be tracked online, for example via a display, in particular head-up display. This can greatly simplify both the planning and the execution of an OP.
  • the proposed solution to enter a simulated example by ray tracing course of at least one beam in an anatomically correct eye representation according to the invention in particular partially transparent to visualize existing or expected imaging conditions.
  • the calculated representation of a simulated test mark on the retina is overlaid with the representation of the retina in order to visualize the quality of the calculated imaging conditions.
  • the axial position of the test character representation ("E") in the three-dimensional representation is also variable or automatically animated by the user to visualize a biased deviation of the optimal image from the retinal pigment epithelium.

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Ophthalmologie und dient der Darstellung der vorderen und hinteren Augenabschnitte, insbesondere des gesamten Auges, wobei die Darstellungen bevorzugt auf optischen, kohärenz-tomographischen Scan-Aufnahmen basieren. Bei dem erfindungsgemäßen wird das Auge mit einer durchstimmbaren Laser-Lichtquelle mit einem der Augenlänge entsprechenden Messbereich beleuchtet, wobei der Fokus des Laserstrahles im Auge über eine Verstelleinrichtung lateral und/oder axial verschiebbar ist und die aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile über ein Interferometer von einer Datenerfassungseinheit erfasst und an eine Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet. In der Datenverarbeitungseinheit wird ein OCT-Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans kombiniert, eine Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzaugenscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans verwendet und der kombinierte Gesamtaugenscan auf einer Nutzeroberfläche ausgewertet und/oder dargestellt. Die Hauptanwendung der vorliegenden Lösung liegt in der ophthalmologischen Diagnostik, Therapie und der Vorbereitung chirurgischer Eingriffe und deren Nachuntersuchung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme und Darstellung eines OCT- Ganzaugenscans
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Ophthalmologie und dient der Darstellung der vorderen und hinteren Augenabschnitte, insbesondere des gesamten Auges, wobei die Darstellungen bevorzugt auf optischen, kohärenz- tomographischen Scan-Aufnahmen basieren.
Ausgehend von der Forderung bzw. dem Wunsch medizinisch-diagnostischer Anwendungen zur Darstellung einer anatomisch korrekten Gesamtabbildung des Auges, werden dazu im bekannten Stand der Technik unterschiedliche Lösungsansätze vorgeschlagen.
Insbesondere wurde versucht, mittels Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) solche Darstellungen zu realisieren. Das MRT weißt hierbei den Nachteil auf, dass die Auflösung von der realisierbaren magnetischen Feldstärke abhängt, welche wiederum hauptsächlich durch das benötigte Messvolumen beschränkt ist. Die im mm-Bereich liegende Auflösung des MRT ist im Allgemeinen für feindiagnostische Untersuchungen am Menschen nicht ausreichend. CT weißt wiederum die Strahlenbelastung und den hohen apparativen Aufwand als Nachteile auf. Außerdem korrellieren die Kontraste für Röntgenstrahlen nicht immer mit den optisch relevanten Größen im sichtbaren Wellenlängenbereich (wie Brechzahlübergängen oder Streuungen), was für die Ophthalmologie problematisch sein kann.
Im Gegensatz dazu, können in den verschiedenen Augenbereichen bessere Ergebnisse erzielt werden, indem an die jeweiligen Augenbereiche angepasste optische Messverfahren verwendet werden. Im anterioren Bereich sind dies beispielsweise die optische Kohärenztomographie (anterior Chamber OCT, AC- OCT), sowie Spaltlampen- und Scheimpflugabbildungen; im posterioren Augenbereich hingegen die retinale optische Kohärenztomographie, als auch konfokale Scanner und Fundusabbildungen. Im Folgenden wird jedoch auf Lösungsansätze eingegangen, bei der die Darstellung des gesamten Auges auf mindestens einer kohärenz-tomographischen Messung basieren, die sich über die Gesamtlänge des Auges erstreckt.
Die auf der optischen Kohärenztomographie (OCT = optical coherence to- mography) basierenden Verfahren und Messgeräte stellen die nach dem bekannten Stand der Technik verbreitetsten Lösungen zur tomographischen Abbildung von Augenstrukturen dar.
Bei den OCT-Verfahren wird kohärentes Licht mit Hilfe eines Interferometers zur Entfernungsmessung und Bildgebung an reflektiven und streuenden Proben eingesetzt. Am menschlichen Auge liefern die OCT-Verfahren beim Scan in die Tiefe, aufgrund der an optischen Grenzflächen auftretenden Änderungen des Brechungsindexes und aufgrund von Volumenstreuung, messbare Signale. Bei der optischen Kohärenztomographie handelt es sich um ein sehr empfindliches und schnelles Verfahren zur interferometrischen Bildgebung, das insbesondere im medizinischen Bereich und in der Grundlagenforschung weite Verbreitung gefunden hat. OCT-Abbildungen (OCT-Scans) von Augenstrukturen werden in der Augenheilkunde vielfach zur Diagnose und Therapiebegleitung, sowie zur Planung von Eingriffen und zur Auswahl von Implantaten eingesetzt.
Das beispielsweise in US 5,321 ,501 beschriebene Grundprinzip des OCT- Verfahrens basiert auf der Weißlicht-Interferometrie und vergleicht die Laufzeit eines Signals mit Hilfe eines Interferometers (meist Michelson-Interferometer). Dabei wird der Arm mit bekannter optischer Weglänge (= Referenzarm) als Referenz zum Messarm, in dem sich die Probe befindet, herangezogen. Die Interferenz der Signale aus beiden Armen ergibt ein Muster, aus dem man die Streuamplituden in Abhängigkeit von der optischen Verzögerungen zwischen den Armen bestimmen kann und somit ein tiefenabhängiges Streuprofil, dass in Analogie zur Ultraschalltechnik als A-Scan bezeichnet wird. In den mehrdimen- sionalen Rasterverfahren wird der Strahl dann transversal in einer oder zwei Richtungen geführt, womit sich ein flächiger B-Scan oder ein dreidimensionales Volumentomogramm aufnehmen lässt. Dabei werden die Amplitudenwerte der einzelnen A-Scans in linearen oder logarithmierten Graustufen- oder Falschfarbenwerten dargestellt. Die Technik der Aufnahme einzelner A-Scans wird auch als optische Kohärenzdomänenreflektometrie (OCDR) bezeichnet, demgegenüber OCT durch laterales Scannen eine zwei- oder dreidimensionale Bildge- bung realisiert.
Bei den in der Ophthalmologie verwendeten OCT-Verfahren haben sich zwei verschiedene Grundtypen durchgesetzt. Zur Bestimmung der Messwerte wird beim ersten Typ der Referenzarm in der Länge verändert und kontinuierlich die Intensität der Interferenz gemessen, ohne dass dabei das Spektrum berücksichtigt wird. Dieses Verfahren wird als„Time Domain"-Verfahren bezeichnet (US 5,321 ,501 A). Bei dem anderen, als„Frequency Domain" bezeichneten Verfahren, wird hingegen zur Bestimmung der Messwerte das Spektrum berücksichtigt und die Interferenz der einzelnen spektralen Komponenten erfasst.
Deshalb spricht man einerseits vom Signal in der Zeitdomäne (Time Domain) und andererseits vom Signal in der Frequenzdomäne (Frequency Domain). Der Vorteil des„Frequency Domain'-Verfahrens liegt in der einfachen und schnellen simultanen Messung, wobei vollständige Informationen über die Tiefe ermittelt werden können, ohne bewegliche Teile zu benötigen. Dies erhöht die Stabilität und die Geschwindigkeit (US 7,330,270 B2), wodurch insbesondere dreidimensionale OCT-Aufnahmen möglich wurden.
Beim Frequenzdomänen-OCT wird weiterhin unterschieden, ob die spektrale Information mittels eines Spektrometers gewonnen wird ("spectral domain OCT", SD-OCT) oder mittels der spektralen Durchstimmung der Lichtquelle („swept source OCT", SS-OCT). Ein großer technologischer Vorteil der OCT ist die Entkopplung der Tiefenauflösung von der transversalen Auflösung. Dadurch können insbesondere auch bei begrenzten numerischen Aperturen sehr gute axiale Auflösungen erzielt werden, wie beispielsweise um Netzhautschichten trotz Aperturbegrenzung durch die Pupille in axiale Richtung mit hohen (<20pm) und höchsten Auflösungen (<4μιη) untersuchen zu können. Die auf Rückstreuung und Reflexion basierende und damit berührungslose OCT-Messung ermöglicht somit die Erzeugung mikroskopischer Bilder von lebendem Gewebe (in vivo). Weiterhin vorteilhaft ist die effiziente Unterdrückung nichtkohärenter Störlichtanteile. .Axial Richtung' bedeutet hierbei die Richtung des im A-Scan dargestellten Tiefenprofils. Infolge von lokalen Brechungen, kann diese auch in A-Scanteilen variieren, ist aber üblicherweise nahezu parallel zur optischen Achse oder zur Sehachse vom Hornhautvertex bis zur Fovea eines zu untersuchenden Auges.
Eine erste Anwendung der auf kohärenz-reflektometrischen Messungen
(OCDR) basierenden Darstellung des Gesamttiefenprofils der Rückstreuung des Auges wird von F. Lexer und anderen in [1] beschrieben. Hier wird noch einmal betont, dass die genaue Kenntnis der intraokularen Distanzen ein wichtiges Hilfsmittel der modernen Augenheilkunde ist, beispielsweise zur Anpassung intraokularer Linsenimplantate. Während die axiale Augenlänge und der Vorderkammertiefe für die präzise Berechnungen der Brechkräfte von Intraokularlinsen für Kataraktoperationen zwingend erforderlich sind, ist die genaue Messung der Hornhautdicke für refraktive Chirurgie wichtig. Für die Diagnose verschiedener Krankheiten und die Überwachung der therapeutischen Wirkungen kann die Bestimmung der Dicke der retinalen Schichten hilfreich sein. Der in [1] beschriebene Lösungsansatz basiert auf einem SS-FD-OCDR-System mittlerer Qualität und ermöglicht es, die Abstände aller optischen Flächen im Auge über die gesamte Länge des Auges zu vermessen. Während beim Abtasten des gesamten Messbereiches von Modellaugen mit dem Lösungsansatz noch eine gute Auflösung erzielt werden konnte, war diese bei der gleichzeitigen„in vivo"-Messung dreier intraokularer Distanzen nicht mehr möglich. Es hat sich gezeigt, dass der Lösungsansatz für die Messung intraokularer Distanzen mit einer Genauigkeit bis bestenfalls 30 μΐη eine ausreichende Auflösung erreicht, für hochauflösendes OCDR oder OCT-Anwendungen allerdings nicht mehr geeignet ist.
In den Offenlegungsschriften US 2007/216909 A1 , US 2007/291277 A1 und US 2008/100612 A1 werden SD-OCT-Systeme beschrieben, die über einen umschaltbaren Fokus und/oder eine umschaltbare Referenzebene (zero-delay) der OCT-Anordnung verfügen. Dabei sollte der Fokus bei einem Netzhaut-Scan im Bereich der Netzhaut (Retina) und bei einem Hornhaut-Scan im Bereich der Hornhaut (Kornea) liegen. Damit ist ein OCT-Scan mit hoher lateraler Auflösung von anteriorem oder posteriorem Abschnitt des Auges möglich. Weiterhin ist beschrieben, dass ein retinaler Scan mit Scan-Rotationspunkt in der Iris / Pupillenebene günstig ist. Mit den hier vorgeschlagenen Lösungen können sowohl zweidimensionale Scans mit hoher Auflösung als auch dreidimensionale Scans (Datenwürfel) aufgenommen und ausgewertet werden.
Die zu lösende Aufgabe bestand hierbei darin, OCT-Scan mit jeweils hoher Auflösung und Signalstärke sowohl der anterioren als auch der posterioren Abschnitte des Auges mit nur einer Vorrichtung zu ermöglichen. Es wurde kein Lösungsvorschlag für die Realisierung von Ganzaugenscans oder für die Kombination von Netzhaut- und Hornhaut-Scan zu einer einzigen Abbildung des Gesamtauges offenbart.
Ein weiteres auf„Frequency Domain" basierendes OCT-System wird von Walsh und anderen in der WO 2010/009447 A2 beschrieben. Die spektralen Informationen werden entweder mittels eines Spektrometers (SD-OCT) oder mittels einer spektral durchstimmbaren Lichtquelle (swept source, SS-OCT) gewonnen. Hierbei kann das Auge in mehreren Abschnitten entlang der optischen Achse oder auch komplett mittels A-, B- oder C-Scan dargestellt werden. Die Lösung beschreibt sowohl ein Verfahren zum Ganzaugenscan, als auch aneinander gereihte Teilscans. Auch hier wird die Notwendigkeit des Scanrotationspunktes in der Pupille für einen Netzhaut-Scan hervorgehoben. Es werden weiterhin viele ophthalmologische Anwendungsmöglichkeiten von Ganzau- genscans beschrieben.
Weiterhin beschreibt die WO 2010/009447 A2 die scheinbar praktikable Zusammenführung mehrerer OCT Scans mittels schneller Ganz-Augen Scout Scans oder„via stiched" Scans über mathematische AND oder OR Operatoren.
Die WO 2010/009447 A2 beschreibt aber nicht die aus den Scanmodalitäten resultierenden unterschiedlichen Abbildungsarten in den Scandaten und auch keine Lösung einer notwendigen Registrierung der Daten zueinander. Eine AND oder OR Verknüpfung könnte aber erst angewendet werden, nachdem eine ausreichende Registrierung der Scans zueinander erfolgt ist. Unter einer Registrierung versteht man eine Zuordnung korrespondierender Strukturen, welche verschiedenen Scans enthalten sind, sowie eine darauf basierende räumlich Ausrichtung und Anpassung von Scans zueinander, insbesondere zur erleichterten Visualisierung, Analyse und Bewegungskorrektur (US 7,365,856 B2).
Die in WO 2010/009447 A2 beschriebene Lösung ist somit nicht praktikabel, da eine solche Zusammenführung auf Basis von AND- oder OR-Operatoren erst nach einer geeigneten räumlichen Ausrichtung, Entzerrung und Anpassung der Scans möglich ist, dies jedoch nicht offenbart wird.
Die gewünschten Informationen sind bei der in WO 2010/009447 A2 vorgeschlagenen Lösung nicht in nur einer, sondern in mehreren Darstellungsformen enthalten. Die dafür angewendeten, verschiedenen Messbedingungen können hierbei sogar zu unterschiedlichen Abbildungen der einzelnen Bereiche führen, die nur schwer miteinander vergleichbar sind. Beispielsweise können Scans oder Teile von Scans positionsabhängig winkel- und ortsaufgelöste Signale enthalten. So ist ein außerhalb des Auges telezentrischer Scan der Vorderkammer nach der Brechung an der Hornhaut zwangsläufig räumlichen Verzerrungen unterworfen, die eine Kombination mit einem in einer tieferen Augen- ebene durchgeführten Scan erst nach Berücksichtigung dieser Brechung erlaubt.
Mit dem in WO 2010/009447 A2 vorgeschlagenen OCT-System wird somit lediglich eine Lösung vorgeschlagen, mit der bestenfalls nichtentzerrte, räumlich unangepasste A-, B- oder C-Scans anteriorer und posteriorer Augenabschnitte oder auch einzelne Ganzaugenscans mittlerer oder schlechter Signalqualität und geringer, inhomogener Lateralauflösung in für diagnostische oder biometrische Zwecke ungeeigneter Weise gemeinsam dargestellt werden können.
Es wird insbesondere keine Lösung angegeben, um hinsichtlich Signalstärken und Lateralauflösung optimierte Scans des vorderen und hinteren Augenabschnitts so zu kombinieren, dass eine anatomisch korrekte bzw. maßstabsgetreue, gegenüber Augenbewegungen robuste und für diagnostische oder biometrische Maßnahmen optimierte Darstellung des ganzen Auges realisiert wird.
Räumliche Entzerrungen von OCT-Scans an Hornhäuten (dewarping) werden beispielsweise von Drexler und Fujimoto in [2] beschrieben. Weiterhin bekannt sind Betrachtungen von Strahlverläufen in Augen bekannter Geometrie als ein Mittel zur Auswahl von Intraokularlinsen mittels Strahlverfolgung (Raytracing) oder Matrizenformalismus, wie von Tang und anderen in [3] beschrieben.
Auf die Notwendigkeit den Scan-Rotationspunkt für Messungen nach der Pupille in die Pupillen-/ Irisebene zu legen, wird auch von D. Huang und anderen in [4] näher eingegangen. So können beim Scannen durch die Pupille entstehende Vignettierungen großer Winkelbereiche weitgehend vermieden werden. Im Gegensatz dazu erfolgen anteriore Scans nicht mit einem Drehpunkt in der Pupillenebene, damit auch die Linsenvorder- und -rückseite ortsaufgelöst werden kann. Hierbei wurde festgestellt, dass retinale OCT-Scanner zwar prinzipiell auch zum Scannen der vorderen Augensegmente geeignet sind, sich aber die geringe Scangeschwindigkeit und das üblicher Weise genutzte nahe Infrarot- licht als nachteilig erweist. Zum Scannen der vorderen, durchsichtigen Augen- Segmente erweisen sich zum einen Wellenlängen um die 1310nm viel wirkungsvoller. Zum anderen kommen hierbei neben konzentrischen oder tele- zentrischen auch sektorförmige Scangeometrien zur Anwendung.
Das in der DE 10 2008 051272 A1 beschriebene OCDR-System dient der inter- ferometrischen Vermessung von Augenabschnittslängen über die gesamte Augenlänge. Es wird ein lateral scannendes OCDR-System beschrieben in dem auch der Fokus variabel oder umschaltbar ist, um durch Kombination optimale A-Scansignale zu realisieren. Es wird keine Lösung für die anatomisch korrekte Darstellung kombinierter Teil- oder Ganzaugen-OCT-Scans vorgeschlagen. Die von den Grenzflächen des Auges rückgestreute Strahlung wird interferome- trisch aufgenommen und durch Zeitdomänen-, Spektraldomänen- oder Fourier- domänen-Kohärenzreflektrometrie ein Strukturen des Auges anzeigendes Messsignal erzeugt. Mit diesem OCDR-System wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, mit der vorzugsweise mehrere hochpräzise Teilstreckenmessungen am Auge gleichzeitig erfolgen sollen. Mit dem vorgeschlagenen OCDR-System wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, mit den Augenabschnittslängen über die gesamte Augenlänge hochgenau gemessen werden können. Tomographische OCT-Aufnahmen der anterioren und posterioren Augenabschnitte mittels A-, B- oder C-Scan sind mit diesem System nicht möglich.
Ein auf langkohärenten, durchstimmbaren Lasern (swept-sources) basierendes OCDR-System mit über 40mm Scantiefe in Gewebe wurde in DE 10 2008 063 225 A1 vorgeschlagen. Hiermit sind insbesondere gute Signalverhältnisse und geringe Bewegungsempfindlichkeit an allen Grenzflächen des Auges auch bei sehr langen Augen gut realisierbar, wie auch an einem Beispiel gezeigt ist.
Ein auf einer relativ langkohärenten, durchstimmbaren Quelle basierendes OCT-System mit einem Tiefenbereich von nahezu 35mm wird von Ch. Chong und anderen in [5] beschrieben. Mit dem vorgeschlagenen Lösungsansatz sind prinzipiell tomographische Bilder des ganzen Auges realisierbar, auf denen die Konturen von Hornhaut, Iris, Linse und Netzhaut ansatzweise sichtbar sind. Allerdings sind die Einzelheiten der Segmente bei der experimentellen Realisierung von schlechter Sichtbarkeit, da realisierte Lateralauflösungen und die Signalstärken eher gering sind. Wegen des starken Signalabfalls aufgrund der unzureichenden Kohärenzlänge der Quelle von nur 28mm konnten nur Schweineaugen von ca. 20mm geometrischer Länge vermessen werden. Für menschliche Augen von bis zu 40mm geometrischer Länge ist das System unzureichend.
Wie im Stand der Technik beschrieben ist es für OCT-Scans im gesamten Augenbereich notwendig den Messstrahlfokus in den abzuscannenden Augenabschnitt zu legen. Die Fokusgröße ist sowohl für die Auflösung als auch die Signalstärke des Messsignals maßgeblich. Der Fokus sollte also für anteriore Messungen im anterioren Augenbereich oder sogar vor dem Auge liegen und für posteriore Messungen im posterioren Augenbereich. Dabei können zum einen verschiedene gerätebezogene Messbedingungen, wie Fokussierung, Referenzebene (Zero-Delay) und Scanning zu unterschiedlichen Abbildungen der einzelnen Bereiche, inklusive Verzerrungen und unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren führen. Dies kann andererseits aber auch die Folge patientenverursachter unterschiedlicher Fixation, Akkommodation oder Bewegung sein.
Weiterhin können Augenstrukturen unterschiedliche Doppelbrechung aufweisen, was zu Unterschieden in der Polarisationscharakteristik des von den einzelnen Strukturen zurück gestreuten Lichtes und damit zu polarisationseinstel- lungsabhängigen Signalverhältnissen in den Scans führen kann.
Von Reinstein und andere werden in [6] und [7] weiterhin tiefenaufgelöste Augenscans beschrieben, mit denen Bereiche im Auge darstellbar sind, welche nicht mittels OCT dargestellt werden können. Der Stand der Technik kennt beispielsweise hochaufgelöste Ultraschalldarstellungen von anterioren Bereichen des Auges einschließlich der Randbereiche der Augenlinse hinter der Iris oder der Lage von lOLs einschließlich der Haptiken hinter der Iris. Eine registrierte Kombination der Ultraschall oder anderen tomographischen Daten mit OCT Daten wird nicht beschrieben, wäre aber für einige medizinisch-diagnostische Anwendungen (unter anderem Biometrie) interessant.
Neben der Registrierungen von OCT-Scans untereinander besteht noch die Möglichkeit einer räumlichen Referenzierung und Korrektur mittels Referenzinformationen von anderen, nicht -tiefenauflösenden Messsystemen, beispielsweise mit Höheninformationen von Topographen wie von Tang und anderen in [3] beschrieben. Topographien oder Keratometrien sind neben Teilstreckenmessungen notwendige Parameter für DIE Anpassungen refraktiver, intraokolu- rer Implantate, wie lOLs.
Für die im Stand der Technik beschriebenen, unterschiedlichen medizinischen Anwendungsmöglichkeiten wären anatomisch korrekte oder diagnostisch problembezogene Abbildungen der OCT-Daten wichtig. Ohne eine korrekte optische Entzerrung der OCT-Scans liefern manche der im Stand der Technik beschriebenen Anwendungen keine verwertbaren Ergebnisse. Sinnvolle Vergleiche von Daten verschiedener Augen und/oder verschiedener Messungen eines Auges sind oft nur bei entzerrten Darstellungen möglich.
Nachteilig wirkt sich bei den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen aus, dass keine der Lösungen eine Registrierung von Daten aus unterschiedlichen Scanmodalitäten bei Verknüpfung und/oder Kombination von einem OCT- Ganzaugenscan mit einem weiteren oder mehreren Teil- oder Ganzaugens- cans zu einer tomographischen Abbildung des Gesamtauges offenbart oder nahelegt. Dies wäre aber äußerst vorteilhaft, da der Ganzaugenscan eine hohe Robustheit gegenüber Augenbewegungen aufweist, während Teilaugenscans gute Signalverhältnisse in den Bereichen liefern können, in denen der Ganzaugenscan aufgrund der Scangeometrien und optischen Verhältnisse dies nicht kann.
Literatur: [1] Lexer F. und andere;„Wavelength-tuning interferometry of intraocular distances"; APPLIED OPTICS Vol. 36, No. 25 vom 1. September 1997
[2] Drexler und Fujimoto; "Optical Coherence Tomography Technology and Applications", Springer- Verlag, 2008
[3] Tang et al;„Measuring total corneal power before and after laser in situ keratomileusis with high-speed optical coherence tomography";
J Cataract Refract Surg. 2006 November; 32(11): 1843-1850
[4] Huang D. und andere; .Anterior eye imaging with OCT"; in:„Optical Coherence Tomography"; Springer ISBN 978-3-540-77549-2
[5] Chong Ch. und andere; "Large coherence length swept source for axial length measurement of the eye"; APPLIED OPTICS Vol. 48, No. 10 vom I . April 2009
[6] Reinstein D. und andere;„Very high frequency ultrasound analysis of a new phakik posterior Chamber intra ocular lens in situ"
[7] Reinstein D, und andere;„Correlation of anterior Chamber angle and Ciliarly Sulcus diameters with white-to-ehite corneal diameter in high myopes using Artemis VHF digital ultrasound"
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Lösung zur Darstellung tomographischer Abbildungen des Gesamtauges zu entwickeln, die die Nachteile der Lösungen des bekannten Standes der Technik behebt und in denen, basierend auf interferometrischen Messverfahren alle Bereiche des Gesamtauges tiefenaufgelöste, hochpräzise Messdaten beinhalten. Dabei soll die Darstellung der tomographischen Abbildungen des Gesamtauges anatomisch richtig, d. h. mit korrekten Abmessungen und Abständen der einzelnen Augensegmente, oder diagnostisch problembezogen, d. h. mit einer axialen und/oder lateralen Streckung von Augenteilabschnitten bei dennoch korrekten Augenabschnittslängen erfolgen.
Die Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Darstellung to- mografischer Abbildungen des Gesamtauges, basierend auf der Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry (SS OCDR), bei dem das Auge mit einer durchstimmbaren Laser-Lichtquelle mit einem der Augenlänge entsprechenden Messbereich beleuchtet wird, wobei der Fokus des Laserstrahles im Auge über eine Versteileinrichtung lateral und/oder axial verschiebbar ist und die aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile über ein Interferometer von einer Datenerfassungseinheit erfasst und an eine Datenverarbeitungseinheit weiter geleitet werden, dadurch gelöst, dass in der Datenverarbeitungseinheit ein OCT-Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans kombiniert wird, eine Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzaugenscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans verwendet wird und der kombinierte Ge- samtaugenscan auf einer Nutzeroberfläche ausgewertet und/oder dargestellt wird. Dabei werden der erster OCDR- oder OCT-Ganzaugenscan, sowie ein oder mehrere weitere Teil- oder Ganzaugenscans als A-, B-, oder C-Scan aufgenommen.
Die entsprechende Vorrichtung zur Aufnahme und Darstellung eines OCT- Ganzaugenscans, basierend auf der Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry (SS OCDR), besteht aus einer durchstimmbaren Laser- Lichtquelle mit einem der Augenlänge entsprechenden Messbereich, einem Interferometer mit Scan-Einheit, einer Versteileinrichtung zur lateralen und/oder axialen Verschiebung oder Umschaltung des Fokus im Auge, einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung der aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile und einer Datenverarbeitungseinheit. Dabei ist die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet, einen OCT-Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans, unter Verwendung einer Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzau- genscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans, zu kombinieren, auszuwerten und über eine vorhandene graphische Nutzeroberfläche darzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende technische Lösung betrifft das Gebiet der Ophthalmologie und dient der Darstellung der vorderen und hinteren Augenabschnitte, insbesondere des gesamten Auges. Da die Darstellungen bevorzugt auf optischen, kohärenz- tomographischen Scan-Aufnahmen basieren, liegt die Hauptanwendung in der ophthalmologischen Diagnostik, Therapie und der Vorbereitung chirurgischer Eingriffe und deren Nachuntersuchung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen:
Figur 1 : zeigt einen möglichen Scanverlauf für einen anterioren Scan,
Figur 2: möglicher Scanverlauf eines posterioren Scans,
Figur 3: zwei Möglichkeiten zur Registrierung von 2 OCT-Scans,
Figur 4: zwei zu kombinierende, registrierte OCT-Scans,
Figur 5: anatomisch korrekte tomografische Abbildungen des
Gesamtauges und
Figur 6: eine diagnostisch problembezogene, tomografische Abbildung des Gesamtauges. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufnahme und Darstellung eines OCT- Ganzaugenscans basierend auf der Swept Source Optical Coherence Reflectometry (SS OCDR), wird das Auge mit einer durchstimmbaren Laser- Lichtquelle mit einem der Augenlänge entsprechendem Messbereich beleuchtet, wobei der Fokus des Laserstrahls im Auge über eine Versteileinrichtung lateral und/oder axial verschiebbar oder umschaltbar ist und die aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile über ein Interferometer von einer Datenerfassungseinheit erfasst und an eine Datenverarbeitungseinheit weiter geleitet werden.
Dabei wird von der Datenverarbeitungseinheit ein OCT-Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans kombiniert, eine Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzaugenscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans verwendet und der kombinierte Gesamtaugenscan auf einer Nutzeroberfläche ausgewertet und/oder dargestellt.
Bevorzugt wird der erste, aus B- und C-Scans bestehende OCT-Ganzaugescan aus A-Scans generiert, die jeweils mit einer Sensitivität über 90dB während einer Messzeit unter 30ms, bevorzugt unter 10ms und besonders bevorzugt unter 1ms detektiert wurden, wozu vorzugsweise die SS-OCDR Technologie verwendet wird. Wie dem Fachmann bekannt ist, können Sensitivitäten beispielsweise durch Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses des maximalen Messsignals eines Reflektors unter Berücksichtigung der verwendeten Abschwächung ermittelt werden.
Die weiteren Teil- oder Ganzaugenscans stammen bevorzugt aus Messungen der Tomographie, wie beispielsweise:
- hochauflösende Ultraschallmessungen (UBM),
- SS-OCT (Swept source optical coherence tomography) bei Wellenlängen um 1 ,3pm, - SD-RT-OCT (Spectral Domain mit Spektrometer) bei Wellenlänge von 700nm bis 900nm oder
- dem gleichen oder auch selben SS-OCT wie der erste Ganzaugenscan.
Von einer Scan-Einheit wird ein OCT-Gesamtaugenscan in Form von A-, B- oder C-Scans des Gesamtauges realisiert und zusammen mit einem oder mehreren weiteren Teil- oder Ganzaugenscans an die Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet. Die Datenverarbeitungseinheit registriert die von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Referenzinformationen und kombiniert zwei oder mehrere Scans zu einer tomografi- schen Abbildung des Gesamtauges. Über eine graphische Nutzeroberfläche können diese ausgewertet und/oder dargestellt werden. Hierbei werden für anteriore und posteriore Scans verschiedene Scanmuster bei verschiedenen Referenz- oder Probenarmlängen des Interferometers verwendet.
Die Referenzinformationen können hierbei den Scandaten selbst entstammen oder es können zusätzliche Daten vom Nutzer eingegeben oder von Speichermedien geladen oder von Prozessoren übermittelt werden. Dabei können die Referenzinformation aus der Lagedetektion korrespondierender Strukturen in den Scans und/oder dem Bezug der optischen Achse des Messsystems zum Auge aus den Daten von Speicher-, Rechen- oder Eingabeeinheit. Beispiele für wichtige Referenzinformationen sind Informationen über die Lage und Krümmung der anterioren Hornhautoberfläche und ihres Abstandes zur RPE-Schicht in der Fovea centralis, welche zur optischen Entzerrung (dewarping) und anatomisch korrekten Darstellung benötigt werden. Dabei bieten sich die in den ersten und weiteren OCT-Scans leicht detektierbaren spekularen Grenzflächenreflexe, insbesondere von den Vorder- und Rückflächen von Hornhaut und Augenlinse oder der Netzhaut (Retina) als Referenzinformation an. Die Referenzinformation zur optischen Achse des Messsystems können allerdings auch Off- sets aus Kalibrierdaten, Messgeräteausrichtungsdaten oder Nutzereingabedaten umfassen. Zur Darstellung des Gesamtauges wird dabei ein OCDR- oder OCT-Ganzau- genscan, bestehend aus einem oder mehreren A-Scans die das Gesamtauge umfassen müssen, und ein oder mehrere anteriore und posteriore B- oder C- Scans kombiniert, die aus mehreren lateral verschobenen A-Scans bestehen, wobei jeder A-Scan einen Teil des Auges oder auch die gesamte Augenlänge umfassen kann.
Bevorzugt überlappen die weiteren Teil- oder Ganzaugenscans mindestens über 25mm Gewebetiefe, bevorzugt jedoch über 32 mm oder besonders bevorzugt über 40mm in axialer Richtung mit dem ersten OCT oder OCDR-Ganz- augenscan.
Eine solche Überlappung bedeutet, dass in allen zu registrierenden Scans sowohl anteriore Strukturen (z. B. der Hornhaut oder Linse) als auch posteriore Strukturen (z. B. der Netzhaut) detektierbar sind, auch wenn diese Strukturen möglicherweise nicht in allen Scans eine für die Darstellung geeignete Qualität aufweisen. Wenn aber in allen zu kombinierenden Scans die Referenzstrukturen, beispielsweise in Form von Grenzflächensignalen aus anteriorem und posteriorem Augenbereich enthalten sind, kann eine besonders sichere und hochgenaue Registrierung zwischen den Scans untereinander erfolgen. Die gleichzeitige Verfügbarkeit von anterioren und posterioren Referenzstrukturen ermöglicht wegen des Redundanz- und Mittelungseffektes eine erhöhte Genauigkeit und vergrößerte Sicherheit, beispielsweise auch durch Konsistenzbetrachtung mit begrenztem Akzeptanzbereich.
Die geforderte minimale Überlapplänge von 25mm erlaubt eine derartige Registrierung eines Großteils der Patienten, insbesondere solcher mit emmetro- pen und hyperopen Augen, da die mittlere Augenlänge ca. 24mm beträgt. Mit mindestens 32mm können nahezu alle Patienten berücksichtigt werden, also auch diejenigen mit einer ausgeprägten axialen Myopie. Mit Überlapplängen von über 40mm können weiterhin auch Extremfälle abgedeckt werden, die allerdings eher selten sind (beispielsweise Buphthalmos). Ein weiterer Vorteil der Kombination von OCT-Scans mit Überlappungen >25mm ist darin zu sehen, dass bei gemeinsamer Darstellung eine Abgrenzung von aneinandergereihten anterioren und posterioren Strukturen in beiden Scans in einem gemeinsamen Raum festgelegt werden kann, in dem keine relevanten Strukturen vorliegen, so dass insbesondere in Hinblick auf die Anpassung einer IOL kein Informationsverlust entsteht. Solche Informationsverluste könnten auftreten, falls Signale von Hornhaut (Kornea), Netzhaut (Retina) oder natürlicher oder künstlicher Augenlinse an der Abgrenzungsgrenze der zu kombinierenden Scans vorliegen würden.
Der Bereich für eine günstige Abgrenzung kann unter anderem durch die De- tektion des Rauschlevels festgelegt werden. Geeignete Bereiche sind Bereiche zwischen den Grenzflächen in denen kaum/keine Volumenstreuung detektiert wird, wie beispielsweise im Glaskörper (Vitreous). Die Abgrenzung zwischen den Scans muss dabei nicht einer geraden Linie entsprechen, sondern kann frei in der Form sein. Falls Signale im Glaskörper eine solche Festlegung der Abgrenzung zwischen den Scans erschweren, wie beispielsweise infolge von Einblutungen, kann die Abgrenzung auch in Bezug auf Hornhaut und die bekannte oder erwartete Augenlänge im Glaskörperbereich erfolgen.
Bei der hier angewendeten Swept Source Optical Coherence Domain Reflec- tometry (SS OCDR) werden im A-Scan die Daten entlang des Verlaufs des Strahls der durchstimmbaren Laser-Lichtquelle in einem tiefenaufgelösten Streuprofil aufgezeichnet. Dabei ist die anatomisch korrekte Position der Intensitätswerte des A-Scan vom tatsächlichen Verlauf des Strahls im Auge und damit von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängig, die jedoch nur eine beispielhafte (aber unvollständige) Aufzählung darstellt:
- Abstand zum Auge,
- Position des Scan-Rotationspunktes im Auge,
- Augenlängen und -teilstrecken,
- Durchstoßwinkel zu den brechenden Schichten im Auge, - Brechzahlen und Brechzahlverlauf des Gewebes im Auge,
- axiale und laterale Auflösung der OCT-Scans,
- numerische Abtastung der Scans in B- und C-Scans,
- Lage der visuellen Achse des Auges während der Scans,
- Ametropie des Auges,
- Pachymetrie und Dicke der Hornhaut sowie deren
- Topographie.
Wie bereits im Stand der Technik festgestellt wurde, ist es für OCT-Scans im gesamten Augenbereich vorteilhaft den Messstrahlfokus in den jeweils abzus- cannenden Augenabschnitt zu legen. Dabei können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für anteriore und posteriore Scans verschiedene Scanmuster bei verschiedenen Referenzarmlängen des Interferometers verwendet werden.
Die Lage der Referenzebene des erfindungsgemäßen OCT-Systems bleibt für anteriore und posteriore OCT-Scans bevorzugt gleich, kann aber auch diskret umschaltbar gestaltet oder kontinuierlich variierbar sein, beispielsweise um Signalabfälle zu minimieren. Bevorzugt wird auch bei Variationen der Referenzebenenlage die Referenzarmlänge des Interferometers konstant gehalten, während die Probenarmlänge verändert wird, wodurch die Signalstabilität erhöht wird.
Im Gegensatz dazu können sich die Polarisationseinstellungen der zwei oder mehreren Scans unterscheiden, um die Signalverhältnisse in den einzelnen Scans zu optimieren.
Die Fixation des Auges ist bevorzugt zentral und die B-Scans schneiden bevorzugt die visuelle Achse des Auges im Bereich des Hornhautapex. Umfixierun- gen zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der Generierung spekularer Grenzflächenreflexe mit hoher Signalstärke sind möglich, aber nicht unbedingt nötig. Zur Messung des Gesamtauges können neben A-Scans auch B- oder C-Scans mit verschiedenen Scanmustern in laterale Richtung verwendet werden, wie beispielsweise Linien- und Kurvenscans, Meridian- oder Sternscans, Kreisscans, Spiralscans, Blockscans usw. Wie erwähnt, sind neben der lateralen Scangestaltung auch fokussierabhängigen Strahldivergenzen, sowie tiefenabhängigen Orts- und Winkelvariationen wesentliche Eigenschaften eines Scanverlaufs
Hierzu zeigen Figur 1 und Figur 2 zwei exemplarische Linienscanverläufe im anterioren und posterioren Augenbereich mit den dazugehörigen B-Scans, die von Gesamtscans bis hin zu entlang der optischen Achse geschichteten hochaufgelösten Scans reichen. Schon diese beiden Scanmuster zeigen einen stark unterschiedlichen Strahlverlauf sowohl beim Scannen als auch in der Strahlform.
Die Figur 1 zeigt einen möglichen Scanverlauf für einen anterioren Scans, dessen Fokussierung im vorderen Augenabschnitt liegt, um hier eine gute örtliche Auflösung erzeugen zu können. Der Scanstrahl verläuft durch die Hornhaut H und die Linse L bis auf die Netzhaut N, wobei S die Sehachse und I die Iris des Auges charakterisieren. Während im oberen Teil die Strahltaille und im mittleren Teil ein möglicher Strahlverlauf in Abhängigkeit der Abstände der Augenschichten schematisch dargestellt ist, zeigt der untere Teil den dazugehörigen B-Scan.
Im B-Scan ist die gute örtliche Auflösung der vorderen Augenabschnitte ersichtlich, während die Netzhaut als Linie erkennbar ist, tatsächlich aber überwiegend winkel- und nicht ortsaufgelöstes Bild der Fovea ist. Für den anterioren Scan wird in der Regel ein paralleles oder bevorzugt ein telezentrisches Scanmuster verwendet.
Im Gegensatz dazu zeigt die Figur 2 neben der die Strahltaille einen möglichen Scanverlauf eines posterioren Scans. Der Scanstrahl verläuft durch Hornhaut H und Linse L bis auf die Netzhaut N, wobei S die Sehachse und I die Iris des Auges charakterisieren. Auch hier ist im oberen Teil der mögliche Strahlverlauf eines posterioren Scans dargestellt, der wie aus dem Stand der Technik bekannt, einen Scan-Rotationspunkt in der Pupillenebene aufweist. Im unteren Bild ist wiederum der dazugehörige B-Scan zu erkennen. Da hierbei durch den aufgeweiteten Strahl und das Scanmuster überwiegend keine Orts- sonder eine überwiegende Winkelauflösung in den vorderen Augenabschnitten erzielt werden kann, sind die Hornhaut- und Linsenreflexe lediglich als linienhafte Grenzflächenreflexe sichtbar. Die sich im Fokus des Scanstrahls befindliche Netzhaut ist hingegen ortsaufgelöst darstellbar.
Der Fokus der Scans liegt also bevorzugt axial im jeweils besser lateral aufzulösenden Gebiet, d.h. im anterioren Scan in der Nähe der anterioren Linsenoberfläche und im posterioren Scan in der Nähe der Netzhaut.
Die laterale Breite der Grenzflächenstrukturen in den Scans ist bei dem Verfahren von eingegebenen oder gemessenen oder vordefinierten Augenparametern abhängig. Erfindungsgemäß weisen die Augenparameter dazu einen oder mehrere folgender Parameter auf:
- Augenlängen oder -teilstrecken,
- Brechzahlen und Brechzahlverläufe,
- axiale und laterale Auflösung der OCT-Scans,
- Lage der visuellen Achse zur optischen Achse des Meßsystems,
- Topographie oder
- Pachymetrie des Auges.
Dem Fachmann ist hierbei bekannt, dass unter den Brechzahlen die Gruppengeschwindigkeitsindizes zu verstehen sind, die zur Bestimmung geometrischer Längen aus optischen Verzögerungen unter Berücksichtigung der Dispersion geeignet sind. Die axiale und laterale Auflösung des OCT-Systems werden hier deshalb zu den Augenparametern gezählt, da die effektive Auflösung in verschiedenen Bereichen des Auges von den geometrischen und optischen Verhältnissen im Auge abhängen. Beispielsweise ist die laterale optische Auflösung im Bereich der Netzhaut bei einem myopen Auge geringer als bei einem emmetropen, da hier beim myopen Auge eine Defokussierung vorliegt. Dies kann bei der Kombination von Scans berücksichtigt werden, um in Hinblick auf Auflösung und Signalstärke bestmögliche Darstellungen des Auges zu realisieren.
In einer erste vorteilhaften Ausgestaltung können die von der Datenverarbeitungseinheit bei der Registrierung zu berücksichtigenden Augenteilstrecken gemessen, voreingestellt oder vom Nutzer als definierte Achslänge eingegeben werden.
Dabei können die Augenteilstrecken, die zur gesamten oder partiellen Korrektur der Gesamtdarstellungen verwendet werden, beispielsweise:
- die gesamte Augenlänge (Abstand von Horn- zu Netzhaut),
- die Vorderkammertiefe ( Abstand Hornhaut zu Linsenvorderseite),
- die Hornhautdicke oder Pachymetrie,
- die Linsendicke oder
- den Abstand Linse zu Netzhaut beinhalten.
Dabei können die Augenteilstrecken in einer besonderen Ausgestaltung auch aus der Detektion der Grenzflächen des OCT-Scans selbst stammen.
Im bevorzugten Fall erfolgt eine Registrierung über mindestens einen SS-OCT Gesamtaugenscan mit einem oder mehreren weiteren Teil- oder Ganzaugen- scans mittels Registrierung über eine Referenzinformation. Die Registrierung der von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans erfolgt unter Berücksichtigung von Informationen axial und/oder lateral und/oder rotatorisch. Durch die visuelle Achse, die man im Messgerät durch die Lage des Fixations- targets festlegt kann man auf die Lage der optischen Achse des Messgerätes im Bezug zum Auge schließen. Kennt man die Lagebeziehung zwischen optischer Achse des Messgerätes und Fixationsachse des Auges können ein oder mehrere OCT-Scans registriert werden. Es müssen mindestens 2 Referenzpunkte und die optische Achse der beiden OCT-Scans bekannt sein.
Im bevorzugten Fall beinhalten die 2 Punkte spekulare Grenzflächenreflexe die in den zu registrierenden Scans detektierbar sind. Die spekularen Reflexe sind sowohl bei anteriorer als auch bei posteriorer Scanmodalität in einem Ganzau- genscan detektierbar. Sie können mit bekannten Referenzpunkten von Hornhautvertex, Fovea und weiteren registriert werden.
Weiterhin bevorzugt kann zur Registrierung zusätzlich ein Offset verwendet werden. Dieser laterale oder axiale Offset kann aus Kalibrierung, Umschaltung der Scanmodalität, sowie eingegebenen x-, y- und z-Koordinaten bestehen. Die Dateneingabe kann über Nutzereingabe oder Hard- oder Software Datenschnittstelle wie zum Beispiel von gespeicherten Kalibrierdaten oder gemessenen Messgeräteausrichtungsdaten erfolgen.
Hierzu zeigt Figur 3 zwei Möglichkeiten zur Registrierung von 2 OCT-Scans. Dabei ist die Registrierung abhängig von der Lage der Fixationsachse (visuelle Achse) im Bezug zum Auge. Ausgehend vom Fixationstarget F und der Fixationsachse wird auf die Lage der optischen Achse des Messgerätes im Bezug auf den Hornhautvertex V des Auges geschlossen.
Bei der oberen der in Figur 3 dargestellten Variante fällt die Fixationsachse des Auges mit der optischen Achse des Messgerätes zusammen, so dass das Fixationstarget F ebenfalls auf der optischen Achse des Messgerätes liegt.
Im Gegensatz dazu liegt bei der unteren der in Figur 4 gezeigten Variante die optische Achse des Messgerätes nicht auf der Fixationsachse. Für die Regist- rierung der einzelnen Scans (A-A2 und B1-B2=) sind sowohl der Abstand b des Fixationstarget F zur optischen Achse, als auch der Abstand a des Auges vom Messgerät bzw. vom Fixationstarget F zu bestimmen.
Unter Kenntnis der Lage der Fixationsachse zum Auge können alle Scans zueinander registriert werden:
- A1 und A2,
- A1 und B2,
- B1 und A2 oder
- B1 und B2.
Die Registrierung der einzelnen Scans erfolgt beispielsweise axial, d. h. entlang der optischen Achse bzw. Fixationsachse, wobei dazu anteriore und posteriore Reflexe genutzt werden. Während der anteriore Reflex den kornealen Vertex- Reflex beinhaltet, enthält der posteriore Reflex den Fovea-Reflex der Netzhaut.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die meisten, oder idealer weise jeder der B- Scans (von dessen A-Scans jeder durch die gesamte Augentiefe geht) durch den Vertex der Hornhaut oder dem Durchstichpunkt der Sehachse durch die Hornhaut führt. In diesem Fall ist sichergestellt, dass jeder B-Scan anteriore und posteriore Reflexe definierter Augenteillängenabschnitte enthält, die zur axialen Registrierung herangezogen werden.
Es kann sinnvoll sein aus den gemessenen B-Scans die auszuwählen bei denen obige vorteilhafte Bedingung erfüllt ist. Dies kann über die Beobachtung des Fixationszustandes oder der Topographie/Keratometrie im Rahmen der lateralen und rotatorischen Registrierung während der Aufnahme des B-Scans kontrolliert werden.
Für die laterale Registrierung bei zentraler Patientenfixation sind ebenfalls die Auswertung einfacher Reflexe, wie Fovea-Reflex und Hornhaut-Vertex-Reflex ausreichend. Die Reflexe werden dabei vorteilhafter Weise aus den OCT- Scans, z. B. durch Schwellwertbetrachtung von Streuintensitäten und/oder Kantenerkennung und/oder Schichtsegmentierungen, selbst detektiert.
Im Gegensatz zur lateralen Registrierung erfordert eine rotatorische Registrierung von Scans die Extraktion von Merkmalen aus lateralen Strukturen oder Flächen. Hierzu werden vorrangig Irisstrukturen, sclerale Blutgefäßstrukturen, Grenzflächenformen oder auch Topographien ausgewertet.
Während die Iris- oder Blutgefäßstrukturen aus parallel oder intermittierend zu den OCT-Scans aufgenommenen anterioren Bildern gewonnen werden, können die Grenzflächenformen aus den OCT-Scans selbst gewonnen werden.
Sollen für die rotatorische Registrierung Topographien des Auges ausgewertet werden, so können diese mittels Placido-Disk-System aufgenommen oder für das entsprechende Auge abgerufen werden.
Insbesondere für medizinische Anwendungsmöglichkeiten ist es wichtig, dass Darstellungen von Körperteilen, insbesondere von Teilen des Auges anatomisch korrekt wiedergegeben werden, um beispielsweise mit histologischen Schnitten vergleichbar zu sein. Dies gilt selbstverständlich auch für tomografi- sche Abbildungen in Form von OCT-Scans.
Wie bereits im Stand der Technik festgestellt wurde, sind der Vergleich von Daten verschiedener Augen oder mehrere Messungen desselben Auges oft nur bei entzerrten Darstellungen sinnvoll. Da dies insbesondere auch für OCT- Scans gilt, ist die Kombination von zwei oder beschriebenen OCT-Scans ohne eine vorherige korrekte optische Entzerrung (engl.: dewarping) aufgrund der zwangsläufig unkorrekten Ergebnisse kaum sinnvoll oder könnte sogar zu Fehlinterpretationen bei Diagnosen führen, da Strukturen ungewöhnlich deformiert erscheinen können, die posterior zu brechenden Oberflächen liegen. Als Beispiel war schon die Liniendarstellung der winkelaufgelösten Fovea in Figur 1 erwähnt worden, die leicht fehlinterpretiert werden kann. Als eine Vorraussetzung für eine korrekte Entzerrung wird für alle OCT-Scans angenommen, dass der Strahlenverlauf des Messsystems vor der Hornhaut durch Kalibrierung des OCT-Scanners oder Messungen an einem Referenzobjekt bekannt ist. Danach kann eine optische Entzerrung als Voraussetzung für eine korrekte Registrierung der einzelnen Scans in axialer und lateraler Richtung erfolgen, so dass die Strahlenverläufe der Scans in Bezug auf ein gemeinsames Koordinatensystem bekannt sind.
Vorzugsweise werden die einzelnen OCT-Scans mittels optischer Strahlverfolgung räumlich entzerrt (Dewarping). Hierbei werden die bekannten Verläufe der Messstrahlen während des Scans bis zur ersten brechenden Oberfläche
(Hornhaut) betrachtet. Unter Einbeziehung der bekannten, gemessenen oder geschätzten Form der brechenden Oberfläche (mindestens 2-dimensional, bevorzugt 3-dimensional) und des angenommenen oder gemessenen Brechzahlübergangs werden nun, beispielsweise unter Verwendung des Snellschen Brechungsgesetztes oder des Fermat-Prinzips, die Winkel- und Divergenzänderungen in den einzelnen Messstrahlverläufen berechnet, so dass den Signalen der A-Scans tiefenabhängig korrekte laterale Ortsinformationen zugeordnet werden können. Diese Betrachtungen können nun an weiteren brechenden Strukturen bis hin zur Netzhaut fortgesetzt werden (natürliche Kristalllinse, IOL). Durch Berücksichtigung gemessener oder geschätzter Brechzahlen zwischen den Grenzflächen, können wiederum die Augenteilstrecken zwischen den Grenzflächen so korrigiert werden, dass sie geometrisch korrekt sind. Sind die Grenzflächen teilweise nicht detektierbar, beispielsweise weil nur Teile abgescannt werden oder weil stark absorbierende oder streuende Gewebeteile Abschattungen verursachen, so werden detektierte Grenzflächenteile bevorzugt interpoliert und mindestens bis zum A-Scan der durch den Pupillenrand verläuft extrapoliert. Andernfalls ist keine korrekte Entzerrung der Scanteile vom posterioren Augenabschnitt möglich und es besteht die Gefahr der Generierung von Artefakten. Hierfür eignen sich mathematische Funktionen, wie beispielsweise Polynome, Splines oder Fourierreihen. Mit den so dem A-Scan zugeordneten lateralen Informationen und axialen Korrekturen können nun durch Eintragen von Intensitätssignalen in ein gemeinsames Koordinatensystem korrekt entzerrte Teil- oder Ganzaugen-B-Scans zueinander registriert werden. Hierbei ist es möglich, die Intensitätswerte der einzelnen Scans gewichtet zu mittein oder aber nach Kriterien wie lokalem Signal- Rausch-Verhältnis zu wählen.
Zu berücksichtigen ist auch, dass sowohl bei der Betrachtung der Richtungsänderungen infolge Brechung, als auch bei den axialen Korrekturen von Abständen, die Brechzahldispersion des Gewebes in Abhängigkeit von der Messstrahlwellenlänge berücksichtigt werden sollte. Diese Messstrahlungswellen- länge kann auch zwischen den einzelnen Teil- oder Ganzaugenscans variieren. Beispielsweise wird ein Ganzaugenscan bevorzugt mit Messstrahlung im Bereich zwischen 1030 und 1090nm realisiert, während der vordere Augenabschnitt bevorzugt im Bereich von 1250...1400nm oder 750..900nm vermessen wird und der hintere Augenabschnitt bevorzugt im Bereich von 750...900nm.
Für den Fall, dass die Keratometrie oder Topographie der Hornhaut bekannt ist, kann durch eine Strahlverfolgung (Raytracing) der korrigierte Strahlverlauf genau ermittelt werden. Im besten Fall wird noch der Akkommodationszustand der Linse in den ein oder mehreren Scans oder durch eine Simulation ermittelt. Dabei erfolgt die Anwendung der Strahlverfolgung bei jedem A-Scan. Durch die Berücksichtigung der optischen Eigenschaften von Grenzflächen im Auge wird die entlang der Strahlausbreitungsrichtung durchgeführte Strahlverfolgung eines jeden A-Scans zur Entzerrung (Dewarping) der B- oder C-Scans genutzt.
Für die Entzerrung können einer oder mehrere der oben genannten Parameter herangezogen werden. Diese Parameter können sowohl aus dem OCT-Scan selbst ermittelt sein als auch aus anderen Messungen stammen oder vom Nutzer festgelegt und eingestellt sein. Hierzu zeigt Figur 4 zwei zu kombinierende, registrierte OCT-Scans. Während die obere Abbildung den anterioren Ganzaugenscan in Form eines B-Scan zeigt, ist in der unteren Abbildung ein posteriorer Ganzaugenscan ebenfalls als B-Scan dargestellt. Hierbei kennzeichnet H die Hornhaut, L die Linse, N die Netzhaut, S die Sehachse und I die Iris des Auges.
Wie aus den Figuren 1 und 2 schon ersichtlich ist, liegt die Fokussierung jeweils in dem Augenabschnitt, von dem eine gute örtliche Auflösung erzeugt werden soll. Der in der oberen Abbildung abgebildete B-Scan zeigt den anterioren Ganzaugenscan, in dem die vorderen Augenabschnitte eine gute örtliche Auflösung aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigt die untere Abbildung den B- Scan des posterioren Ganzaugenscans, in dem die Netzhaut gut ortsaufgelöst ist.
Nachdem die von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Augenteilstrecken registriert wurden, können zwei oder mehrere Scans zu einer tomografischen Abbildung des Gesamtauges kombiniert werden. Dies kann gemäß der Figur 4 dadurch erfolgen, dass der die Teilabbildungen mit guter örtlicher Auflösung zu einer tomografischen Abbildung des Gesamtauges kombiniert werden, wobei sich dabei mehrer Möglichkeiten der Darstellung ergeben.
Damit ist der Strahlen verlauf beider Scans in einem gemeinsamen Koordinatensystem bekannt, woraus sich ein entzerrter Ganzaugenscan berechnen lässt, beispielsweise indem der Bereich der Netzhaut im entzerrten anterioren Scan durch den entsprechenden Bereich im entzerrten posterioren Scan ersetzt wird.
Um hierbei ein maßstabstreues Verhältnis von lateraler Breite und axialer Länge der dargestellten Ganzaugenscans zu erreichen werden reale Augenparameter genutzt, die eingegeben, gemessen, errechneten oder vordefiniert wer- den. Die Augenparameter weisen einen oder mehrere der folgenden Parameter auf:
- Augenteilstrecken zwischen brechenden Schichten,
- Brechzahlen und Brechzahlenverläufe,
- axiale und laterale Auflösung des OCT,
- Lage der visuellen oder Fixationsachse zur optischen Achse des Messsystems,
- Hornhautform und -läge, Linsenform und -läge, wie Krümmungen, Verkippungen, Höhen- und Dickenverteilungen (Topographie oder Pachy- metrie)
Von der Datenverarbeitungseinheit werden zu berücksichtigende Augenteilstrecken gemessen, voreingestellt oder vom Nutzer als definierte Achslängen oder Achslängenabschnitte eingegeben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die tomografische Abbildung des Gesamtauges anatomisch richtig.
Hierzu zeigt Figur 5 eine anatomisch korrekte tomografische Abbildung des Gesamtauges. Die Strukturen der Netzhaut N sind klein im Vergleich zu den Flächen der Hornhaut H. Die anatomisch korrekte (maßstabsgetreue) Darstellung basiert auf zwei oder mehreren, optisch korrekt entzerrten und registrierten OCT-Scans. Diese Darstellung lässt sich besonders gut für biometrische Messaufgaben und für mono- und binokularen Messungen von Augenbewegungen, wie Messungen von Konvergenz, Fixationsbewegung, Nystagmus oder der Augenstellung verwenden. Die Gesamtrelation der Abstände im gesamten Auge ist für den Betrachter nachvollziehbar, insbesondere wenn die Abweichungen der Darstellung von den realen geometrischen Verhältnissen weniger als 10% betragen. Für die biometrischen Messaufgaben sind die Anforderungen z. T. höher. Beispielsweise sollten Achslängen auf mindestens 50pm in Gewebe und Vorderkammertiefen auf 150μητι wiederholbar genau messbar sein, um akzep- table Eingangsparameter die Anpassungen einer IOL mit akzeptablen Refraktionsergebnissen zu erzielen.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die tomografische Abbildung des Gesamtauges diagnostisch problembezogen, wobei die axiale und/oder laterale Streckung von Augenteilabschnitten bei dennoch korrekten Augenabschnittslängen erfolgt.
Die registrierte und kombinierte Darstellung zweier oder mehrerer OCT-Scans des Gesamtauges beinhaltet hierbei eine optimierte Darstellung zur vergrößerten Abbildung von einem oder mehreren Augenabschnitten. Damit der Arzt trotzdem Extremfälle, wie beispielsweise überlange Augen, schnell und sicher erkennen kann, sollten die Augenteilabschnittslängen dennoch korrekt wiedergegeben werden.
So ist beispielsweise der Arzt eine Darstellung der Netzhaut von bekannten OCT-Geräten gewöhnt, die die Analyse von Schichten der Netzhaut erleichtert. Deshalb macht es Sinn die Vergrößerung des retinalen Ausschnitts unter Beibehaltung der korrekten Augenabschnittslängen darzustellen. Die Vergrößerung beinhaltet dabei auch eine bewusste Überhöhung der Dickendarstellung zur besseren Erkennbarkeit von Pathologien und anatomischen Verhältnissen. Dabei kann die axiale Vergrößerung größer als die laterale Vergrößerung sein. Hierbei ist es durchaus möglich auch andere Bereiche wie Kammerwinkel, Hornhaut, Linse, Iris, Glaskörper etc. im Detail darstellen und dabei dennoch die angrenzenden Augenabschnittslängen erhalten.
Hierzu zeigt Figur 6 eine diagnostisch problembezogene, tomografische Abbildung des Gesamtauges. Die Strukturen der Netzhaut N sind hier im Gegensatz zur Hornhaut H und Linse L vergrößert dargestellt, wodurch die Analyse der einzelnen Schichten der Netzhaut N wesentlich erleichtert werden kann. Die diagnostisch problembezogene Darstellung basiert auch hier auf zwei oder mehreren, optisch korrekt entzerrten und registrierten OCT-Scans. Prinzipiell sind die kombinierten Gesamtaugenscan auch für biometrische Messaufgaben geeignet. Die Figuren 5 und 6 zeigen deshalb eine Auswahl relevanter Messwerte, wie Hornhautdicke HD, Vorderkammerdicke VKT, Linsendicke LD und Gesamtaugenlänge ALG
Während sich durch die vergrößerte Darstellung der Netzhaut vorrangig retinale Strukturen besser auflösen lassen, können durch eine vergrößerte Darstellung der Linse die Linseneigenschaften, wie Katarakt oder Lasermikroinzisionen etc. besser untersucht werden. Insbesondere können auch Hornhautabschnitte ge- zoomt dargestellt werden, um Untersuchungen von granulärer Dystrophie, refraktiven Chirurgieergebnissen, Laserinzisionen, Flapschnitten öder ähnlichem zu ermöglichen.
Hierbei ist es prinzipiell auch möglich dass die tomografische Abbildung des Gesamtauges nicht nur eine Streckung der Netzhaut oder der Hornhaut oder des Kammerwinkels oder der Linse, sondern auch mehrerer diagnostischer Problemzonen enthält.
Für Darstellung der tomografischen Abbildung des Gesamtauges ergeben sich erfindungsgemäß mehrere grafische Ausgestaltungsvarianten.
So können die die tomografischen Abbildungen der Gesamtaugen als Messdaten-Bilder oder als parametrische Funktionen detektierter Grenzflächen, als Gitter- oder Liniennetze oder Polygone, mit oder ohne Texturen, oder in Form von Voxelfeldern dargestellt werden.
Insbesondere ist es dabei sogar möglich, die Darstellung der verschiedenen Augensegmente in der tomografischen Abbildung des Gesamtauges in gleicher oder unterschiedlicher Weise, voreingestellt, einem Untersuchungsmodus entsprechend oder vom Nutzer eingestellt zu erzeugen. Bei der diagnostisch problembezogenen Darstellung kann ebenfalls von Vorteil sein, die Grenzflächen-/ Schichtendarstellung mit Farbverläufen zu untersetzen. Diese Vorgehensweise ist bereits bekannt und kann auch hier Anwendung finden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden neben zweidimensionalen auch dreidimensionale Ganzaugendarstellungen angezeigt und können auch miteinander kombiniert werden.
Bevorzugt erfolgt eine dreidimensionale Darstellung der anterioren Flächen mittels einer Gitterstruktur und der Netzhaut als dreidimensionales Bild mit Zoom auf die Makula. Relevante Strukturabstände sind dabei anatomisch korrekt dargestellt, beispielsweise von Hornhautoberfläche zum retinalen Pigmente- pithelium (RPE). Andere Strukturabstände können für die optimale diagnostische Aussage auch sinnvoll skaliert werden. Beispielsweise könnte die Abstände zwischen den Netzhautschichten bewusst vergrößert werden, um eine Erkennbarkeit von Anomalien in der Netzhaut auch bei Ganzaugendarstellung auf einem Monitor oder bei einem Ausdruck zu fördern. Die Anzeige kann auch so gestaltet werden, dass der Nutzer die Skalierung oder Gestaltung einzelner oder auch aller Augensegmente gestaltet kann. Diese Gestaltungen können sowohl als Gitterstrukturen, als auch komplett gerenderte oder teiltransparente Voxelvolumina, als auch bildüberzogene (textured) Gitterformen sein. Auch eine bereichsabhängige Wahl von Farbskalen ist sinnvoll, beispielsweise Grauskalennegativ im Hornhaut- und Linsenbereich zur leichteren Erkennung schwacher Signale, während eine Falschfarbendarstellung im Netzhaut bereich eine leichtere Erkennung von Schichtstrukturen erlaubt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet eine dreidimensionale Darstellung, in der die Daten aus zwei oder mehreren OCT-Scans nach optischer Entzerrung in ein und dasselbe Koordinatensystem überführt wurden. Diese OCT-Scans können hierbei zwei- oder auch dreidimensional sein. In diesem Koordinaten- System sind die OCT-Scans dann gemeinsam frei oder voreingestellt oder nutzerspezifisch drehbar oder verschiebbar oder zoombar darstellbar.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die tomografische Abbildung des Gesamtauges als zeitlich periodisch animierte Darstellung erfolgen, wenn die Datenerfassung synchron oder asynchron zu einer zeitabhängigen Stimulation, wie der Variation von Beleuchtungsstärke oder Fixationsposition oder -abbildung erfolgt.
Es ist aber auch möglich, Darstellung des Gesamtauges mit mindestens einem simulierten Strahlverlauf oder einer simulierten Testzeichendarstellung zu überlagern. Insbesondere ist es hierbei günstig, die axiale Position der Testzeichendarstellung wählbar zu gestalten oder periodisch zu variieren, um beispielsweise durch positionsabhängige Unschärfen des Testzeichens erwartete Refraktionsfehler zu visualisieren.
Die tomografische Abbildung des Gesamtauges beinhaltet hierbei die maßstäbliche Darstellung von zwei oder mehreren OCT-Messungen über die Zeit. Dadurch können bevorzugt periodisch animierte Darstellungen (Videos oder Filme) realisiert werden, die für verschiedene ophthalmologische Diagnosen zweckdienlich sind. Dies betrifft beispielsweise Vermessungen des Akkomodationsverhaltens der Linse, der Vorderkammertiefe bei Akkommodation, der Pupillenfunktion, des Tränenfilmabrissverhaltens, von Augenbewegungen wie Nystagmus, während Fixation oder des Zeilenleseverhaltens.
Die Stimulation erfolgt hierbei bevorzugt über die Überlagerung des OCT- Messstrahlenganges mit fixationsstimulierenden Bildern oder Targets, die in lateraler oder axialer Verschiebung oder durch Abbildungsveränderung oder durch Beleuchtungsstärkeveränderung zeitabhängig präsentiert werden.
Weiterhin ist es sogar möglich, dass die tomografische Abbildung des Gesamtauges mit Markern wie Cursoren, Linien oder Formelementen oder auch mit weiteren Messungen überlagert, texturiert oder farbkorrigiert bzw. subtraktiv oder additiv kombiniert und dargestellt werden, wobei diese Daten maßstabsgetreu mit den registrierten Scans verknüpft sind. Dabei können durch die Marker festgelegte Punkte oder Schnittlinien oder Flächenbereiche oder Volumenfelder identifiziert werden. Die so festgelegten Bereiche können zusammen mit der OCT-Darstellung oder aber in weiteren Fenstern als Ausschnitt oder Schnittprofildarstellung oder Datenarray oder Nummernanzeige dargestellt werden. Die Darstellungen können dabei sowohl Daten aus der OCT-Messung oder weiteren Messungen enthalten.
Cursorpunkte können beispielsweise einen Datenwert an einer Stelle anzeigen und Linien können zur Streckenmessung oder Markierung eines Schnittprofils verwendet werden. Formelemente können der Vermessung von Winkeln, Flächen, Umfängen und weiteren üblichen Formparametern dienen.
Hierbei werden sowohl parametrisierte Flächen als auch nicht parametrisierte Daten des gesamten Auges korrekt dargestellt. Parametrisierte Daten können für den jeweiligen Augenabschnitt beispielsweise als Gitternetz mit überlagerten Messdaten oder auch einzeln dargestellt sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die dargestellten OCT- Daten mit weiteren Messungen überlagert oder texturiert oder farbkorrigiert oder subtraktiv oder additiv dargestellt. Solche Darstellungen können beispielsweise folgendes beinhalten:
- Fundusbilder,
- Fundusangiographien,
- Scheimpflugabbildungen,
- rekonstruierte Modelldaten,
- Spaltlampenbilder,
- Perimetermessungen,
- polarimetrische Messungen,
- Hornhautmaps, - Simulationen von Kontaktlinsenfittings,
- Kontrastmittelbilder,
- Ultraschallbilder,
- photoakustisch ermittelte Daten,
- Messdaten aus funktionellen Diagnostiken,
- Daten zur Beschreibung der Refraktion und/oder
- Daten zur Beschreibung einer refraktiven Korrektur.
Bevorzugt sind auch diese Daten maßstabsgetreu mit den OCT Messdaten verknüpft.
Diese Ausgestaltung kann sogar soweit gehen, dass die Darstellung mit maßstabsgetreuen Modellen von Intraokularlinsen, Vorderkammerlinsen, Kontaktlinsen, intrakornealen Linsen, Intacs oder anderen üblichen, brechkraftverän- dernden Zusätzen kombiniert werden.
In bevorzugter Weise kann das, wie in allen vorhergehenden Punkten beschrieben, durch Messungen oder bekannte Modelldaten entstehende maßstabsgerechte dreidimensionale Augenmodell bestehend aus funktionellen Augenabschnitten und funktionellen Messungen für jegliche Planung und Darstellung von Operationen/Operationsverläufen am oder im Auge verwendet werden.
Die Anzeige der tomografischen Abbildungen des Gesamtauges kann voreingestellt sein oder vom Nutzer gestaltet werden. Dabei besteht die Auswahl darin, einzelne Augensegmente oder auch für die Gesamtabbildung individuell, beispielsweise als Parameterfunktion oder dreidimensionalen (geränderten) Voxeldatensatz zu gestalten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme und Darstellung eines OCT- Ganzaugenscans, basierend auf der Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry (SS OCDR), besteht aus einer durchstimmbaren Laser-Licht- quelle mit einem der Augenlänge entsprechenden Messbereich, einem Interferometer mit Scan-Einheit, einer Versteileinrichtung zur lateralen und/oder axialen Verschiebung oder Umschaltung des Fokus im Auge, einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung der aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile und einer Datenverarbeitungseinheit. Dabei ist die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet, einen OCT-Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans, unter Verwendung einer Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzaugenscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans, zu kombinieren, auszuwerten und über eine graphische Nutzeroberfläche darzustellen.
Die vorzugsweise auf der SS-OCDR Technologie basierende durchstimmbare Laser-Lichtquelle ist geeignet, A-Scans mit einer Sensitivität über 90dB während einer Messzeit unter 30ms, bevorzugt unter 10ms und besonders bevorzugt unter 1ms aufzunehmen. Wie dem Fachmann bekannt ist, können Sensiti- vitäten beispielsweise durch Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses des maximalen Messsignals eines Reflektors unter Berücksichtigung der verwendeten Abschwächung ermittelt werden.
Das vorhandene Interferometer mit Scan-Einheit verfügt über Vorrichtungen zur Veränderung der Scanmuster und zur Variation der Referenz- oder Probenarmlängen, um ein OCT-Gesamtaugenscan in Form von A-, B- oder C-Scans des Gesamtauges zu realisieren und zusammen mit einem oder mehreren weiteren Teil- oder Ganzaugenscans an die Datenverarbeitungseinheit weiterzuleiten. Die Datenverarbeitungseinheit registriert die von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Referenzinformationen und kombiniert zwei oder mehrere Scans zu einer tomografischen Abbildung des Gesamtauges. Über eine graphische Nutzeroberfläche können diese ausgewertet und/oder dargestellt werden. Hierbei werden für anteriore und posteriore Scans verschiedene Scanmuster bei verschiedenen Referenz- oder Probenarmlängen des Interferometers verwendet. Die Datenerfassungseinheit ist in einer ersten Ausgestaltung so ausgebildet, dass weitere Teil- oder Ganzaugenscans beispielsweise aus folgenden Messungen der Tomographie erfasst und an die Datenverarbeitungseinheit weiter geleitet werden können:
- hochauflösende Ultraschallmessungen (UBM),
- SS-OCT (Swept source optical coherence tomography) bei Wellenlängen um 1 ,3pm für den vorderen Augenabschnitt oder um I pm.für das gesamte Auge.
- SD-RT-OCT (Spectral Domain mit Spektrometer) bei Wellenlänge von 700nm bis 900nm oder
- dem gleichen oder auch selben SS-OCT wie der erste Ganzaugenscan.
Mit der hier verwendeten, auf der SS-OCDR Technologie basierenden durch- stimmbaren Laser-Lichtquelle können im A-Scan die Daten entlang des Verlaufs des Strahls in einem tiefenaufgelösten Streuprofil aufgezeichnet werden. Dabei ist die anatomisch korrekte Position der Intensitätswerte des A-Scan vom tatsächlichen Verlauf des Strahls im Auge und damit von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängig, die jedoch nur eine beispielhafte (aber unvollständige) Aufzählung darstellt:
- Abstand zum Auge,
- Position des Scan-Rotationspunktes im Auge,
- Augenlängen und -teilstrecken,
- Durchstoßwinkel zu den brechenden Schichten im Auge,
- Brechzahlen und Brechzahlverlauf des Gewebes im Auge,
- axiale und laterale Auflösung der OCT-Scans,
- numerische Abtastung der Scans in B- und C-Scans,
- Lage der visuellen Achse des Auges während der Scans,
- Ametropie des Auges,
- Pachymetrie und Dicke der Hornhaut sowie deren
- Topographie. Wie bereits im Stand der Technik festgestellt wurde, ist es für OCT-Scans im gesamten Augenbereich vorteilhaft den Messstrahlfokus in den jeweils zu scannenden Augenabschnitt zu legen. Dabei können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für anteriore und posteriore Scans verschiedene Scanmuster bei verschiedenen Referenzarmlängen des Interferometers verwendet werden.
Die Lage der Referenzebene des erfindungsgemäßen OCT-Systems bleibt für anteriore und posteriore OCT-Scans bevorzugt gleich, kann aber auch diskret umschaltbar gestaltet oder kontinuierlich variierbar sein, beispielsweise um Signalabfälle zu minimieren. Bevorzugt wird auch bei Variationen der Referenzebenenlage die Referenzarmlänge des Interferometers konstant gehalten, während die Probenarmlänge verändert wird, wodurch die Signalstabilität erhöht wird.
Im Gegensatz dazu können sich die Polarisationseinstellungen der zwei oder mehreren Scans unterscheiden, um die Signalverhältnisse in den einzelnen Scans zu optimieren.
Die Fixation des Auges ist bevorzugt zentral und die B-Scans schneiden bevorzugt die visuelle Achse des Auges im Bereich des Hornhautapex. Umfixierun- gen zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der Generierung spekularer Grenzflächenreflexe mit hoher Signalstärke sind möglich, aber nicht unbedingt nötig.
Zur Messung des Gesamtauges können neben A-Scans auch B- oder C-Scans mit verschiedenen Scanmustern in laterale Richtung verwendet werden, wie beispielsweise Linien- und Kurvenscans, Meridian- oder Sternscans, Kreisscans, Spiralscans, Blockscans usw. Wie erwähnt, sind neben der lateralen Scangestaltung auch fokussierabhängigen Strahldivergenzen, sowie tiefenabhängigen Orts- und Winkelvariationen wesentliche Eigenschaften eines Scanverlaufs Hierzu zeigen Figur 1 und Figur 2 zwei exemplarische Linienscanverläufe im anterioren und posterioren Augenbereich mit den dazugehörigen B-Scans, die von Gesamtscans bis hin zu entlang der optischen Achse geschichteten hochaufgelösten Scans reichen. Schon diese beiden Scanmuster zeigen einen stark unterschiedlichen Strahlverlauf sowohl beim Scannen als auch in der Strahlform.
Die Figur 1 zeigt ein mögliches Scanverlauf für einen anterioren Scan, dessen Fokussierung im vorderen Augenabschnitt liegt, um hier eine gute örtliche Auflösung erzeugen zu können. Der Scanstrahl verläuft durch die Hornhaut H und die Linse L bis auf die Netzhaut N, wobei S die Sehachse und I die Iris des Auges charakterisieren. Während im oberen Teil ein möglicher Strahlverlauf in Abhängigkeit der Abstände der Augenschichten schematisch dargestellt ist, zeigt der untere Teil den dazugehörigen B-Scan. Im B-Scan ist die gute örtliche Auflösung der vorderen Augenabschnitte ersichtlich, während die Netzhaut (Retina) als Linie erkennbar ist, tatsächlich aber überwiegend winkel- und nicht ortsaufgelöstes Bild der Fovea ist. Für den anterioren Scan wird in der Regel ein paralleles oder bevorzugt ein telezentrisches Scanmuster verwendet.
Im Gegensatz dazu zeigt die Figur 2 einen möglichen Scanverlauf eines posterioren Scans. Auch hier ist im oberen Teil der mögliche Strahlverlauf eines posterioren Scans dargestellt, der wie aus dem Stand der Technik bekannt, einen Scan-Rotationspunkt in der Pupillenebene aufweist. Im unteren Bild ist wiederum der dazugehörige B-Scan zu erkennen. Der Scanstrahl verläuft durch die Hornhaut H und die Linse L bis auf die Netzhaut N, wobei S die Sehachse und I die Iris des Auges charakterisieren. Da hierbei durch den aufgeweiteten Strahl und das Scanmuster überwiegend keine Orts- sonder eine überwiegende Winkelauflösung in den vorderen Augenabschnitten erzielt werden kann, sind die Hornhaut- und Linsenreflexe lediglich als linienhafte Grenzflächenreflexe sichtbar. Die sich im Fokus des Scanstrahls befindliche Netzhaut ist hingegen ortsaufgelöst darstellbar. Der Fokus der Scans liegt also bevorzugt axial im jeweils besser lateral aufzulösenden Gebiet, d.h. im anterioren Scan in der Nähe der anterioren Linsenoberfläche und im posterioren Scan in der Nähe der Netzhaut.
Die laterale Breite der Grenzflächenstrukturen in den Scans ist bei der Anordnung von eingegebenen oder gemessenen oder vordefinierten Augenparametern abhängig. Erfindungsgemäß weisen die Augenparameter dazu einen oder mehrere folgender Parameter auf:
- Augenlängen oder -teilstrecken,
- Brechzahlen und Brechzahlverläufe,
- axiale und laterale Auflösung der OCT-Scans,
- Lage der visuellen Achse zur optischen Achse des Meßsystems,
- Topographie oder
- Pachymetrie des Auges.
Dem Fachmann ist hierbei bekannt, dass unter den Brechzahlen die Gruppengeschwindigkeitsindizes zu verstehen sind, die zur Bestimmung geometrischer Längen aus optischen Verzögerungen unter Berücksichtigung der Dispersion geeignet sind.
Die axiale und laterale Auflösung des OCT-Systems werden hier deshalb zu den Augenparametern gezählt, da die effektive Auflösung in verschiedenen Bereichen des Auges von den geometrischen und optischen Verhältnissen im Auge abhängen. Beispielsweise ist die laterale optische Auflösung im Bereich der Netzhaut bei einem myopen Auge geringer als bei einem emmetropen, da hier beim myopen Auge eine Defokussierung vorliegt. Dies kann bei der Kombination von Scans berücksichtigt werden, um in Hinblick auf Auflösung und Signalstärke bestmögliche Darstellungen des Auges zu realisieren.
Dabei ist die Datenverarbeitungseinheit in einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung geeignet den ersten Ganzaugenscan mit den weiteren Teil- oder Gan- zaugenscans zueinander zu registrieren, wofür entsprechende Referenzinformationen erforderlich sind.
Dazu ist die Datenverarbeitungseinheit weiterhin in der Lage die Referenzinformation aus der Lagedetektion korrespondierender Strukturen in den Scans und/oder dem Bezug der optischen Achse des Messsystems zum Auge zu gewinnen und dafür dazu über eine Speichereinheit und/oder eine Recheneinheit und/oder eine Eingabeeinheit.
Beispiele für wichtige Referenzinformationen sind Informationen über die Lage und Krümmung der anterioren Hornhautoberfläche und ihres Abstandes zur RPE-Schicht in der Fovea centralis, welche zur optischen Entzerrung (dewar- ping) und anatomisch korrekten Darstellung benötigt werden. Dabei bieten sich die in den ersten und weiteren OCT-Scans leicht detektierbaren spekularen Grenzflächenreflexe, insbesondere von den Vorder- und Rückflächen von Hornhaut und Augenlinse oder der Netzhaut als Referenzinformation an. Die Referenzinformation zur optischen Achse des Messsystems können allerdings auch Offsets aus Kalibrierdaten, Messgeräteausrichtungsdaten oder Nutzereingabedaten umfassen.
Dabei können die Augenteilstrecken, die zur gesamten oder partiellen Korrektur der Gesamtdarstellungen verwendet werden, beispielsweise:
- die gesamte Augenlänge (Abstand von Horn- zu Netzhaut),
- die Vorderkammertiefe ( Abstand Hornhaut zu Linsenvorderseite),
- die Hornhautdicke oder Pachymetrie,
- die Linsendicke oder
- den Abstand Linse zu Netzhaut beinhalten.
Dabei können die Augenteilstrecken in einer besonderen Ausgestaltung auch aus der Detektion der Grenzflächen des OCT-Scans selbst stammen. Im bevorzugten Fall erfolgt eine Registrierung über mindestens einen SS-OCT Gesamtaugenscan mit einem oder mehreren weiteren Teil- oder Ganzaugen- scans mittels Registrierung über eine Referenzinformation. Die Registrierung der von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans erfolgt unter Berücksichtigung von Informationen axial und/oder lateral und/oder rotatorisch.
Durch die visuelle Achse, die man im Messgerät durch die Lage des Fixations- targets festlegt kann man auf die Lage der optischen Achse des Messgerätes im Bezug zum Auge schließen. Kennt man die Lagebeziehung zwischen optischer Achse des Messgerätes und Fixationsachse des Auges können ein oder mehrere OCT-Scans registriert werden. Es müssen mindestens 2 Referenzpunkte und die optische Achse der beiden OCT-Scans bekannt sein.
Im bevorzugten Fall beinhalten die 2 Punkte spekulare Grenzflächenreflexe die in den zu registrierenden Scans detektierbar sind. Die spekularen Reflexe sind sowohl bei anteriorer als auch bei posteriorer Scanmodalität in einem Ganzau- genscan detektierbar. Sie können mit bekannten Referenzpunkten von Hornhautvertex, Fovea und weiteren registriert werden.
Weiterhin bevorzugt kann zur Registrierung zusätzlich ein Offset verwendet werden. Dieser laterale oder axiale Offset kann aus Kalibrierung, Umschaltung der Scanmodalität, sowie eingegebenen x-, y- und z-Koordinaten bestehen. Die Dateneingabe kann über Nutzereingabe oder Hard- oder Software Datenschnittstelle wie zum Beispiel von gespeicherten Kalibrierdaten oder gemessenen Messgeräteausrichtungsdaten erfolgen.
Hierzu zeigt Figur 3 zwei Möglichkeiten zur Registrierung von 2 OCT-Scans. Dabei ist die Registrierung abhängig von der Lage der Fixationsachse (visuelle Achse) im Bezug zum Auge. Ausgehend vom Fixationstarget F und der Fixationsachse wird auf die Lage der optischen Achse des Messgerätes im Bezug auf den Hornhautvertex V des Auges geschlossen. Bei der oberen der in Figur 3 dargestellten Variante fällt die Fixationsachse des Auges mit der optischen Achse des Messgerätes zusammen, so dass das Fixa- tionstarget F ebenfalls auf der optischen Achse des Messgerätes liegt.
Im Gegensatz dazu liegt bei der unteren der in Figur 3 gezeigten Variante die optische Achse des Messgerätes nicht auf der Fixationsachse. Für die Registrierung der einzelnen Scans (A-A2 und B1-B2=) sind sowohl der Abstand b des Fixationstarget F zur optischen Achse, als auch der Abstand a des Auges vom Messgerät bzw. vom Fixationstarget F zu bestimmen.
Unter Kenntnis der Lage der Fixationsachse zum Auge können alle Scans zueinander registriert werden:
- A1 und A2,
- A1 und B2,
- B1 und A2 oder
- B1 und B2.
Die Registrierung der einzelnen Scans erfolgt beispielsweise axial, d. h. entlang der optischen Achse bzw. Fixationsachse, wobei dazu anteriore und posteriore Reflexe genutzt werden. Während der anteriore Reflex den kornealen Vertex- Reflex beinhaltet, enthält der posteriore Reflex den Fovea-Reflex der Netzhaut.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die meisten, oder idealer weise jeder der B- Scans (von dessen A-Scans jeder durch die gesamte Augentiefe geht) durch den Vertex der Hornhaut oder dem Durchstichpunkt der Sehachse durch die Hornhaut führt. In diesem Fall ist sichergestellt, dass jeder B-Scan anteriore und posteriore Reflexe definierter Augenteillängenabschnitte enthält, die zur axialen Registrierung herangezogen werden.
Es kann sinnvoll sein aus den gemessenen B-Scans die auszuwählen bei denen obige vorteilhafte Bedingung erfüllt ist. Dies kann über die Beobachtung des Fixationszustandes oder der Topographie/Keratometrie im Rahmen der lateralen und rotatorischen Registrierung während der Aufnahme des B-Scans kontrolliert werden.
Für die laterale Registrierung bei zentraler Patientenfixation sind ebenfalls die Auswertung einfacher Reflexe, wie Fovea-Reflex und Hornhaut-Vertex-Reflex ausreichend. Die Reflexe werden dabei vorteilhafter Weise aus den OCT- Scans, z. B. durch Schwellwertbetrachtung von Streuintensitäten und/oder Kantenerkennung und/oder Schichtsegmentierungen, selbst detektiert.
Im Gegensatz zur lateralen Registrierung erfordert eine rotatorische Registrierung von Scans die Extraktion von Merkmalen aus lateralen Strukturen oder Flächen. Hierzu werden vorrangig Irisstrukturen, sclerale Blutgefäßstrukturen, Grenzflächenformen oder auch Topographien ausgewertet.
Während die Iris- oder Blutgefäßstrukturen aus parallel oder intermittierend zu den OCT-Scans aufgenommenen anterioren Bildern gewonnen werden, können die Grenzflächenformen aus den OCT-Scans selbst gewonnen werden.
Sollen für die rotatorische Registrierung Topographien des Auges ausgewertet werden, so können diese mittels Placido-Disk-System aufgenommen oder für das entsprechende Auge abgerufen werden.
Insbesondere für medizinische Anwendungsmöglichkeiten ist es wichtig, dass Darstellungen von Körperteilen, insbesondere von Teilen des Auges anatomisch korrekt wiedergegeben werden, um beispielsweise mit histologischen Schnitten vergleichbar zu sein. Dies gilt selbstverständlich auch für tomografi- sche Abbildungen in Form von OCT-Scans.
Wie bereits im Stand der Technik festgestellt wurde, sind der Vergleich von Daten verschiedener Augen oder mehrere Messungen desselben Auges oft nur bei entzerrten Darstellungen sinnvoll. Da dies insbesondere auch für OCT- Scans gilt, ist die Kombination von zwei oder beschriebenen OCT-Scans ohne eine vorherige korrekte optische Entzerrung (engl.: dewarping) aufgrund der zwangsläufig unkorrekten Ergebnisse kaum sinnvoll oder könnte sogar zu Fehlinterpretationen bei Diagnosen führen, da Strukturen ungewöhnlich deformiert erscheinen können, die posterior zu brechenden Oberflächen liegen. Als Beispiel war schon die Liniendarstellung der winkelaufgelösten Fovea in Figur 1 erwähnt worden, die leicht fehlinterpretiert werden kann.
Zur Darstellung des Gesamtauges wird dabei ein OCDR- oder OCT-Ganzau- genscan, bestehend aus einem oder mehreren A-Scans die das Gesamtauge umfassen müssen, und ein oder mehrere anteriore und posteriore B- oder C- Scans kombiniert, die aus mehreren lateral verschobenen A-Scans bestehen, wobei jeder A-Scan einen Teil des Auges oder auch die gesamte Augenlänge umfassen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Datenverarbeitungseinheit dabei in der Lage, weitere tomographische Teil- oder Ganzaugenscans zu veranlassen, die mit dem ersten Ganzaugenscan eine Überlappung in axialer Richtung von mindestens 25mm, bevorzugt jedoch über 32 mm, besonders bevorzugt über 40mm aufweisen (geometrische Längen).
Eine solche Überlappung bedeutet, dass in allen zu registrierenden Scans sowohl anteriore Strukturen (z. B. der Hornhaut oder Linse) als auch posteriore Strukturen (z. B. der Netzhaut) detektierbar sind, auch wenn diese Strukturen möglicherweise nicht in allen Scans eine für die Darstellung geeignete Qualität aufweisen. Wenn aber in allen zu kombinierenden Scans die Referenzstrukturen, beispielsweise in Form von Grenzflächensignalen aus anteriorem und posteriorem Augenbereich enthalten sind, kann eine besonders sichere und hochgenaue Registrierung zwischen den Scans untereinander erfolgen. Die gleichzeitige Verfügbarkeit von anterioren und posterioren Referenzstrukturen ermöglicht wegen des Redundanz- und Mittelungseffektes eine erhöhte Genauigkeit und vergrößerte Sicherheit, beispielsweise auch durch Konsistenzbetrachtung mit begrenztem Akzeptanzbereich. Die geforderte minimale Überlapplänge von 25mm erlaubt eine derartige Registrierung eines Großteils der Patienten, insbesondere solcher mit emmetro- pen und hyperopen Augen, da die mittlere Augenlänge ca. 24mm beträgt. Mit mindestens 32mm können nahezu alle Patienten berücksichtigt werden, also auch diejenigen mit einer ausgeprägten axialen Myopie. Mit Überlapplängen von über 40mm können weiterhin auch Extremfälle abgedeckt werden, die allerdings eher selten sind (beispielsweise Buphthalmos).
Ein weiterer Vorteil der Kombination von OCT-Scans mit Überlappungen >25mm ist darin zu sehen, dass bei gemeinsamer Darstellung eine Abgrenzung von aneinandergereihten anterioren und posterioren Strukturen in beiden Scans in einem gemeinsamen Raum festgelegt werden kann, in dem keine relevanten Strukturen vorliegen, so dass insbesondere in Hinblick auf die Anpassung einer IOL kein Informationsverlust entsteht. Solche Informationsverluste könnten auftreten, falls Signale von Hornhaut (Kornea), Netzhaut (Retina) oder natürlicher oder künstlicher Augenlinse an der Abgrenzungsgrenze der zu kombinierenden Scans vorliegen würden.
Der Bereich für eine günstige Abgrenzung kann unter anderem durch die De- tektion des Rauschlevels festgelegt werden. Geeignete Bereiche sind Bereiche zwischen den Grenzflächen in denen kaum/keine Volumenstreuung detektiert wird, wie beispielsweise im Glaskörper (Vitreous). Die Abgrenzung zwischen den Scans muss dabei nicht einer geraden Linie entsprechen, sondern kann frei in der Form sein. Falls Signale im Glaskörper eine solche Festlegung der Abgrenzung zwischen den Scans erschweren, wie beispielsweise infolge von Einblutungen, kann die Abgrenzung auch in Bezug auf Hornhaut und die bekannte oder erwartete Augenlänge im Glaskörperbereich erfolgen.
Als eine Vorraussetzung für eine korrekte Entzerrung wird für alle OCT-Scans angenommen, dass der Strahlenverlauf des Messsystems vor der Hornhaut durch Kalibrierung des OCT-Scanners oder Messungen an einem Referenzob- jekt bekannt ist. Danach kann eine optische Entzerrung als Voraussetzung für eine korrekte Registrierung der einzelnen Scans in axialer und lateraler Richtung erfolgen, so dass die Strahlenverläufe der Scans in Bezug auf ein gemeinsames Koordinatensystem bekannt sind.
Dazu ist die Datenverarbeitungseinheit in einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung in der Lage die Registrierung der von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Augenteilstrecken axial und/oder lateral und/oder rotatorisch vorzunehmen, wobei die einzelnen Scans mittels optischer Strahlverfolgung bei der Brechung an detektierten Grenzflächen korrekt räumlich entzerrt wurden. Hierbei werden die bekannten Verläufe der Messstrahlen während des Scans bis zur ersten brechenden Oberfläche (Hornhaut) betrachtet. Unter Einbeziehung der bekannten, gemessenen oder geschätzten Form der brechenden Oberfläche (mindestens 2-di- mensional, bevorzugt 3-dimensional) und des angenommenen oder gemessenen Brechzahlübergangs werden nun, beispielsweise unter Verwendung des Snellschen Brechungsgesetztes oder des Fermat-Prinzips, die Winkel- und Divergenzänderungen in den einzelnen Messstrahlverläufen berechnet, so dass den Signalen der A-Scans tiefenabhängig korrekte laterale Ortsinformationen zugeordnet werden können. Diese Betrachtungen können nun an weiteren brechenden Strukturen bis hin zur Netzhaut fortgesetzt werden (natürliche Kristalllinse, IOL). Durch Berücksichtigung gemessener oder geschätzter Brechzahlen zwischen den Grenzflächen, können wiederum die Augenteilstrecken zwischen den Grenzflächen so korrigiert werden, dass sie geometrisch korrekt sind. Sind die Grenzflächen teilweise nicht detektierbar, beispielsweise weil nur Teile abgescannt werden oder weil stark absorbierende oder streuende Gewebeteile Abschattungen verursachen, so werden detektierte Grenzflächenteile bevorzugt interpoliert und mindestens bis zum A-Scan der durch den Pupillenrand verläuft extrapoliert. Andernfalls ist keine korrekte Entzerrung der Scanteile vom posterioren Augenabschnitt möglich und es besteht die Gefahr der Generierung von Artefakten. Hierfür eignen sich mathematische Funktionen, wie beispielsweise Polynome, Splines oder Fourierreihen. Mit den so dem A-Scan zugeordneten lateralen Informationen und axialen Korrekturen können nun durch Eintragen von Intensitätssignalen in ein gemeinsames Koordinatensystem korrekt entzerrte Teil- oder Ganzaugen-B-Scans zueinander registriert werden. Hierbei ist es möglich, die Intensitätswerte der einzelnen Scans gewichtet zu mittein oder aber nach Kriterien wie lokalem Signal- Rausch-Verhältnis zu wählen.
Zu berücksichtigen ist auch, dass sowohl bei der Betrachtung der Richtungsänderungen infolge Brechung, als auch bei den axialen Korrekturen von Abständen, die Brechzahldispersion des Gewebes in Abhängigkeit von der Messstrahlwellenlänge berücksichtigt werden sollte. Diese Messstrahlungswellen- länge kann auch zwischen den einzelnen Teil- oder Ganzaugenscans variieren. Beispielsweise wird ein Ganzaugenscan bevorzugt mit Messstrahlung im Bereich zwischen 1030 und 1090nm realisiert, während der vordere Augenabschnitt bevorzugt im Bereich von 1250...1400nm oder 750..900nm vermessen wird und der hintere Augenabschnitt bevorzugt im Bereich von 750...900nm.
Für den Fall, dass die Keratometrie oder Topographie der Hornhaut bekannt ist, kann durch eine Strahlverfolgung (Raytracing) der korrigierte Strahlverlauf genau ermittelt werden. Im besten Fall wird noch der Akkommodationszustand der Linse in den ein oder mehreren Scans oder durch eine Simulation ermittelt. Dabei erfolgt die Anwendung der Strahlverfolgung bei jedem A-Scan. Durch die Berücksichtigung der optischen Eigenschaften von Grenzflächen im Auge wird die entlang der Strahlausbreitungsrichtung durchgeführte Strahlverfolgung eines jeden A-Scans zur räumlichen Entzerrung (Dewarping) der B- oder C- Scans genutzt.
Für die Entzerrung können einer oder mehrere der oben genannten Parameter herangezogen werden. Diese Parameter können sowohl aus dem OCT-Scan selbst ermittelt sein als auch aus anderen Messungen stammen oder vom Nutzer festgelegt und eingestellt sein. Hierzu zeigt Figur 4 zwei zu kombinierende, registrierte OCT-Scans. Während die obere Abbildung den anterioren Ganzaugenscan in Form eines B-Scan zeigt, ist in der unteren Abbildung ein posteriorer Ganzaugenscan ebenfalls als B-Scan dargestellt. Hierbei kennzeichnen H die Hornhaut, L die Linse, N die Netzhaut, S die Sehachse und I die Iris des Auges.
Wie aus den Figuren 1 und 2 schon ersichtlich ist, liegt die Fokussierung jeweils in dem Augenabschnitt, von dem eine gute örtliche Auflösung erzeugt werden soll. Der in der oberen Abbildung abgebildete B-Scan zeigt den anterioren Ganzaugenscan, in dem die vorderen Augenabschnitte eine gute örtliche Auflösung aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigt die untere Abbildung den B- Scan des posterioren Ganzaugenscans, in dem die Netzhaut gut ortsaufgelöst ist.
Nachdem die von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Augenteilstrecken registriert wurden, können zwei oder mehrere Scans zu einer tomografischen Abbildung des Gesamtauges kombiniert werden. Dies kann gemäß der Figur 4 dadurch erfolgen, dass der die Teilabbildungen mit guter örtlicher Auflösung zu einer tomografischen Abbildung des Gesamtauges kombiniert werden, wobei sich dabei mehrer Möglichkeiten der Darstellung ergeben.
Damit ist der Strahlenverlauf beider Scans in einem gemeinsamen Koordinatensystem bekannt, woraus sich ein entzerrter Ganzaugenscan berechnen lässt, beispielsweise indem der Bereich der Netzhaut im entzerrten anterioren Scan durch den entsprechenden Bereich im entzerrten posterioren Scan ersetzt wird.
Um hierbei ein maßstabstreues Verhältnis von lateraler Breite und axialer Länge der dargestellten Ganzaugenscans zu erreichen werden reale Augenparameter genutzt, die eingegeben, gemessen, errechneten oder vordefiniert wer- den. Die Augenparameter weisen einen oder mehrere der folgenden Parameter auf:
- Augenteilstrecken zwischen brechenden Schichten,
- Brechzahlen und Brechzahlenverläufe,
- axiale und laterale Auflösung des OCT,
- Lage der visuellen oder Fixationsachse zur optischen Achse des Messsystems,
- Hornhautform und -läge, Linsenform und -läge, wie Krümmungen, Verkippungen, Höhen- und Dickenverteilungen (Topographie oder Pachy- metrie.
Von der Datenverarbeitungseinheit werden zu berücksichtigende Augenteilstrecken gemessen, voreingestellt oder vom Nutzer als definierte Achslängen oder Achslängenabschnitte eingegeben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Datenverarbeitungseinheit in der Lage, anatomisch richtige oder diagnostisch problembezogene, tomografische Gesamtaugenscans zu erzeugen und über die graphische Nutzeroberfläche darzustellen.
Hierzu zeigt Figur 5 eine anatomisch korrekte tomografische Abbildung des Gesamtauges. Die Strukturen der Netzhaut R sind klein im Vergleich zu den Flächen der Hornhaut K. Die anatomisch korrekte (maßstabsgetreue) Darstellung basiert auf zwei oder mehreren, optisch korrekt entzerrten und registrierten OCT-Scans. Diese Darstellung lässt sich besonders gut für biometrische Messaufgaben und für mono- und binokularen Messungen von Augenbewegungen, wie Messungen von Konvergenz, Fixationsbewegung, Nystagmus oder der Augenstellung verwenden. Die Gesamtrelation der Abstände im gesamten Auge ist für den Betrachter nachvollziehbar, insbesondere wenn die Abweichungen der Darstellung von den realen geometrischen Verhältnissen weniger als 10% betragen. Für die biometrischen Messaufgaben sind die Anforderungen z. T. höher. Beispielsweise sollten Achslängen auf mindestens 50μητι in Gewebe und Vorderkammertiefen auf 150pm wiederholbar genau messbar sein, um akzeptable Eingangsparameter die Anpassungen einer IOL mit akzeptablen Refraktionsergebnissen zu erzielen.
Bei der problembezogenen Erzeugung und Darstellung eines tomografischen Gesamtaugenscans erfolgt die axiale und/oder laterale Streckung von Augenteilabschnitten bei dennoch korrekten Augenabschnittslängen.
Die registrierte und kombinierte Darstellung zweier oder mehrerer OCT-Scans des Gesamtauges beinhaltet hierbei eine optimierte Darstellung zur vergrößerten Abbildung von einem oder mehreren Augenabschnitten. Damit der Arzt trotzdem Extremfälle, wie beispielsweise überlange Augen, schnell und sicher erkennen kann, sollten zumindest die relevanten Augenteilabschnittslängen dennoch korrekt wiedergegeben werden
So ist beispielsweise der Arzt eine Darstellung der Netzhaut von bekannten OCT-Geräten gewöhnt, die die Analyse von Schichten der Netzhaut erleichtert. Deshalb macht es Sinn die Vergrößerung des retinalen Ausschnitts unter Beibehaltung der korrekten Augenabschnittslängen in Bezug auf das RPE darzustellen. Die Vergrößerung beinhaltet dabei auch eine bewusste Überhöhung der Dickendarstellung zur besseren Erkennbarkeit von Pathologien und anatomischen Verhältnissen. Dabei kann die axiale Vergrößerung größer als die laterale Vergrößerung sein. Hierbei ist es durchaus möglich auch andere Bereiche wie Kammerwinkel, Hornhaut, Linse, Iris, Glaskörper etc. im Detail darstellen und dabei dennoch relevante Abstände zu anderen Augenteilen korrekt darzustellen (beispielsweise den Abstand von Kammerwinkel zu Kammerwinkel).
Hierzu zeigt Figur 6 eine diagnostisch problembezogene, tomografische Abbildung des Gesamtauges. Die Strukturen der Netzhaut R sind hier im Gegensatz zur Hornhaut K und Linse L vergrößert dargestellt, wodurch die Analyse der einzelnen Schichten der Netzhaut wesentlich erleichtert werden kann. Die dia- gnostisch problembezogene Darstellung basiert auch hier auf zwei oder mehreren, optisch korrekt entzerrten und registrierten OCT-Scans.
Prinzipiell sind die kombinierten Gesamtaugenscan auch für biometrische Messaufgaben geeignet. Die Figuren 5 und 6 zeigen deshalb eine Auswahl relevanter Messwerte, wie Hornhautdicke HD, Vorderkammerdicke VKT, Linsendicke LD und Gesamtaugenlänge ALQ.
Werden in problembezogenen Darstellungen des Gesamtauges mit lokal ange- passter Skalierung von Scanteilen auch manuelle verschiebbare Messmarken zur Längenbestimmung eingesetzt, so werden bei der Abstandsermittlung bevorzugt die relative Position der registrierten Scans, sowie die möglicherweise unterschiedlichen Vergrößerungsmaßstäbe in den Scanteilen derart berücksichtigt, dass dennoch korrekte Längenmessungen zwischen den Messmarken erzielt werden.
Während sich durch die vergrößerte Darstellung der Netzhaut vorrangig retinale Strukturen besser auflösen lassen, können durch eine vergrößerte Darstellung der Linse die Linseneigenschaften, wie Katarakt oder Lasermikroinzisionen etc. besser untersucht werden. Insbesondere können auch Homhautabschnitte ge- zoomt dargestellt werden, um Untersuchungen von granulärer Dystrophie, refraktiven Chirurgieergebnissen, Laserinzisionen, Flapschnitten öder ähnlichem zu ermöglichen.
Hierbei ist es prinzipiell auch möglich dass die tomografische Abbildung des Gesamtauges nicht nur eine Streckung der Netzhaut oder der Hornhaut oder des Kammerwinkels oder der Linse, sondern auch mehrerer diagnostischer Problemzonen enthält.
Für Darstellung der tomografischen Abbildung des Gesamtauges ergeben sich erfindungsgemäß mehrere grafische Ausgestaltungsvarianten. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Datenverarbeitungseinheit in der Lage Netz-, oder Polygondarstellungen von Grenzflächen mit weiteren Messungen zu überlagern, texturiert oder farbkorrigiert bzw. subtraktiv oder additiv zu kombinieren und über die graphische Nutzeroberfläche maßstabsgetreu darzustellen. Außerdem können von der Datenverarbeitungseinheit die tomografischen Gesamtaugenscans als Messdaten-Bilder oder als parametrische Funktionen von detektierten Grenzflächen, als Gitter- oder Liniennetze oder Polygone, mit oder ohne Texturen, oder in Form von Voxelfel- dern erzeugt und über die graphische Nutzeroberfläche dargestellt werden.
Insbesondere ist es dabei sogar möglich, die Darstellung der verschiedenen Augensegmente in der tomografischen Abbildung des Gesamtauges in gleicher oder unterschiedlicher Weise, voreingestellt, einem Untersuchungsmodus entsprechend oder vom Nutzer eingestellt zu erzeugen.
Bei der diagnostisch problembezogenen Darstellung kann ebenfalls von Vorteil sein, die Grenzflächen-/ Schichtendarstellung mit Farbverläufen zu untersetzen. Diese Vorgehensweise ist bereits bekannt und kann auch hier Anwendung finden.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Vorrichtung können von der Datenverarbeitungseinheit neben zweidimensionalen auch dreidimensionale Ganzaugendarstellungen angezeigt und können auch miteinander kombiniert werden.
Bevorzugt erfolgt eine dreidimensionale Darstellung der anterioren Flächen mittels einer Gitterstruktur und der Netzhaut als dreidimensionales Bild mit Zoom auf die Makula. Relevante Strukturabstände sind dabei anatomisch korrekt dargestellt, beispielsweise von Hornhautoberfläche zum retinalen Pigmente- pithelium (RPE). Andere Strukturabstände können für die optimale diagnostische Aussage auch sinnvoll skaliert werden. Beispielsweise könnte die Abstände zwischen den Netzhautschichten bewusst vergrößert werden, um eine Er- kennbarkeit von Anomalien in der Netzhaut auch bei Ganzaugendarstellung auf einem Monitor oder bei einem Ausdruck zu fördern. Die Anzeige kann auch so gestaltet werden, dass der Nutzer die Skalierung oder Gestaltung einzelner oder auch aller Augensegmente gestaltet kann. Diese Gestaltungen können sowohl als Gitterstrukturen, als auch komplett geränderte oder teiltransparente Voxelvolumina, als auch bildüberzogene (textured) Gitterformen sein. Auch eine bereichsabhängige Wahl von Farbskalen ist sinnvoll, beispielsweise Grauskalennegativ im Hornhaut- und Linsenbereich zur leichteren Erkennung schwacher Signale, während eine Falschfarbendarstellung im Netzhautbereich eine leichtere Erkennung von Schichtstrukturen erlaubt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet eine dreidimensionale Darstellung, in der die Daten aus zwei oder mehreren OCT-Scans nach optischer Entzerrung in ein und dasselbe Koordinatensystem überführt wurden. Diese OCT-Scans können hierbei zwei- oder auch dreidimensional sein. In diesem Koordinatensystem sind die OCT-Scans dann gemeinsam frei oder voreingestellt oder nutzerspezifisch drehbar oder verschiebbar oder zoombar darstellbar.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die tomografische Abbildung des Gesamtauges als zeitlich periodisch animierte Darstellung erfolgen, wenn die Datenerfassung synchron oder asynchron zu einer zeitabhängigen Stimulation, wie der Variation von Beleuchtungsstärke oder Fixationsposition oder -abbildung erfolgt.
Es ist aber auch möglich, Darstellung des Gesamtauges mit mindestens einem simulierten Strahlverlauf oder einer simulierten Testzeichendarstellung zu überlagern. . Insbesondere ist es hierbei günstig, die axiale Position der Testzeichendarstellung wählbar zu gestalten oder periodisch zu variieren, um beispielsweise durch positionsabhängige Unschärfen des Testzeichens erwartete Refraktionsfehler zu visualisieren. Die tomografische Abbildung des Gesamtauges beinhaltet hierbei die maßstäbliche Darstellung von zwei oder mehreren OCT-Messungen über die Zeit. Dadurch können bevorzugt periodisch animierte Darstellungen (Videos oder Filme) realisiert werden, die für verschiedene ophthalmologische Diagnosen zweckdienlich sind. Dies betrifft beispielsweise Vermessungen des Akkomodationsverhaltens der Linse, der Vorderkammertiefe bei Akkommodation, der Pupillenfunktion, des Tränenfilmabrissverhaltens, von Augenbewegungen wie Nystagmus, während Fixation oder des Zeilenieseverhaltens.
Die Stimulation erfolgt hierbei bevorzugt über die Überlagerung des OCT- Messstrahlenganges mit fixationsstimulierenden Bildern oder Targets, die in lateraler oder axialer Verschiebung oder durch Abbildungsveränderung oder durch Beleuchtungsstärkeveränderung zeitabhängig präsentiert werden.
Weiterhin ist es sogar möglich, dass die tomografische Abbildung des Gesamtauges mit Markern wie Cursoren, Linien oder Formelementen oder auch mit weiteren Messungen überlagert, texturiert oder farbkorrigiert bzw. subtraktiv oder additiv kombiniert und dargestellt werden, wobei diese Daten maßstabsgetreu mit den registrierten Scans verknüpft sind. Dabei können durch die Marker festgelegte Punkte oder Schnittlinien oder Flächenbereiche oder Volumenfelder identifiziert werden. Die so festgelegten Bereiche können zusammen mit der OCT-Darstellung oder aber in weiteren Fenstern als Ausschnitt oder Schnittprofildarstellung oder Datenarray oder Nummernanzeige dargestellt werden. Die Darstellungen können dabei sowohl Daten aus der OCT-Messung oder weiteren Messungen enthalten.
Cursorpunkte können beispielsweise einen Datenwert an einer Stelle anzeigen und Linien können zur Streckenmessung oder Markierung eines Schnittprofils verwendet werden. Formelemente können der Vermessung von Winkeln, Flächen, Umfängen und weiteren üblichen Formparametern dienen. Hierbei werden sowohl parametrisierte Flächen als auch nicht parametrisierte Daten des gesamten Auges korrekt dargestellt. Parametrisierte Daten können für den jeweiligen Augenabschnitt beispielsweise als Gitternetz mit überlagerten Messdaten oder auch einzeln dargestellt sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die dargestellten OCT- Daten mit weiteren Messungen überlagert oder texturiert oder farbkorrigiert oder subtraktiv oder additiv dargestellt. Solche Darstellungen können beispielsweise folgendes beinhalten:
- Fundusbilder,
- Fundusangiographien,
- Scheimpflugabbildungen,
- rekonstruierte Modelldaten,
- Spaltlampenbilder,
- Perimetermessungen,
- polarimetrische Messungen,
- Hornhautmaps,
- Simulationen von Kontaktlinsenfittings,
- Kontrastmittelbilder,
- Ultraschallbilder,
- photoakustisch ermittelte Daten,
- Messdaten aus funktionellen Diagnostiken,
- Daten zur Beschreibung der Refraktion und/oder
- Daten zur Beschreibung einer refraktiven Korrektur.
Bevorzugt sind auch diese Daten maßstabsgetreu mit den OCT Messdaten verknüpft.
Diese Ausgestaltung kann sogar soweit gehen, dass die Darstellung mit maßstabsgetreuen Modellen von Intraokularlinsen, Vorderkammerlinsen, Kontaktlinsen, intrakornealen Linsen, Intacs oder anderen üblichen, brechkraftverän- dernden Zusätzen kombiniert werden. In bevorzugter Weise kann das, wie in allen vorhergehenden Punkten beschrieben, durch Messungen oder bekannte Modelldaten entstehende maßstabsgerechte dreidimensionale Augenmodell bestehend aus funktionellen Augenabschnitten und funktionellen Messungen für jegliche Planung und Darstellung von Operationen/Operationsverläufen am oder im Auge verwendet werden.
Die Anzeige der tomografischen Abbildungen des Gesamtauges kann voreingestellt sein oder vom Nutzer gestaltet werden. Dabei besteht die Auswahl darin, einzelne Augensegmente oder auch für die Gesamtabbildung individuell, beispielsweise als Parameterfunktion oder dreidimensionalen (geränderten) Voxeldatensatz zu gestalten.
Mit der Erfindung wird eine Lösung zur Darstellung tomographischer Abbildungen des Gesamtauges zur Verfügung gestellt, die die Nachteile der Lösungen des bekannten Standes der Technik behebt. Basierend auf interferometrischen Messverfahren beinhaltet die Darstellung von alle Bereiche des Gesamtauges tiefenaufgelöste, hochpräzise Messdaten. Dabei kann die Darstellung der tomographischen Abbildungen des Gesamtauges anatomisch richtig, d. h. mit korrekten Abmessungen und Abständen der einzelnen Augensegmente, oder diagnostisch problembezogen, d. h. mit einer axialen und/oder lateralen Streckung von Augenteilabschnitten bei dennoch korrekten Augenabschnittslängen erfolgen.
Die Erfindung bieten zudem die Möglichkeit das Gesamtauge anhand von„in vivo"-Messdaten als dreidimensionales, optisches Modell nachzubilden und gleichzeitig auch bildgebende Untersuchungen von Teilabschnitten zu gewährleisten.
Es ist möglich, dass der Nutzer durch entsprechende Markierung von Punkten der dreidimensionalen, tomografischen Abbildungen des Gesamtauges leicht Intensitätswerte, Längenmaße und andere Eigenschaften optisch korrekt und entzerrt vermessen kann.
Mit der Erfindung werden sowohl parametrisierte Flächen als auch nicht para- metrisierte Daten des gesamten Auges korrekt dargestellt. Parametrisierte Daten können für den jeweiligen Augenabschnitt als z.B. Gitternetz dargestellt werden und den Messdaten überlagert werden oder auch einzeln dargestellt sein.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es auch möglich, vor einer Operation am Auge ein dreidimensionales Augenmodell zur Operationsführung und/oder - Überwachung zu entwerfen. Durch entsprechende Onlinemessungen könnte die Operationen am Auge sogar, beispielsweise über ein Displays, insbesondere Headup-Display online verfolgt werden. Dies kann sowohl die Planung als auch die Durchführung einer OP wesentlich vereinfachen.
Weiterhin wird es mit der vorgeschlagenen Lösung möglich, einen beispielsweise mittels Raytracing simulierten Verlauf von mindestens einem Strahlbündel, in eine erfindungsgemäße anatomisch korrekte Augendarstellung insbesondere teiltransparent einzutragen, um vorhandene oder erwartete Abbildungsverhältnisse zu visualisieren. Hierbei wird vorzugsweise auch die berechnete Darstellung eines simulierten Testzeichens auf der Netzhaut mit der Darstellung der Netzhaut überlagert, um die Qualität der berechneten Abbildungsverhältnisse zu visualisieren. Vorzugsweise ist auch die axiale Position der Testzeichendarstellung („E") in der dreidimensionalen Darstellung durch den Nutzer variierbar oder automatisch animiert, um eine tendenzielle Abweichung der optimalen Abbildung von der Ebene des retinalen Pigmentepitheliums zu visualisieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufnahme und Darstellung eines OCT- Ganzaugenscans basierend auf der Swept Source Optical Coherence Reflectometry (SS OCDR), bei dem das Auge mit einer durchstimmbaren Laser-Lichtquelle mit einem der Augenlänge entsprechendem Messbereich beleuchtet wird, wobei der Fokus des Laserstrahls im Auge über eine VerStelleinrichtung lateral und/oder axial verschiebbar oder umschaltbar ist und die aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile über ein Interferometer mit Scan-Einheit von einer Datenerfassungseinheit erfasst und an eine Datenverarbeitungseinheit weiter geleitet werden, gekennzeichnet dadurch, dass in der Datenverarbeitungseinheit ein OCT Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans kombiniert wird, eine Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzaugenscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans verwendet wird und der kombinierte Gesamtaugenscan auf einer Nutzeroberfläche ausgewertet und/oder dargestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass weitere Teiloder Ganzaugenscans basierend auf der gleichen oder selben SS OCDR, einer Ultraschallmessung, einem konfokalen Scan oder anderen OCT- Systemen gewonnen werden.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass für anteriore und posteriore Scans verschiedene Scanmuster bei verschiedenen Referenz- oder Probenarmlängen des Interfero- meters verwendet werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Überlappung zwischen dem ersten Ganzaugenscan und den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans mindestens 25mm, bevorzugt je- doch über 32 mm, besonders bevorzugt über 40mm in axialer Richtung beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die Referenzinformation aus einem oder mehreren der folgenden Quellen gewonnen werden kann:
- aus der Lagedetektion korrespondierender Strukturen in den
Scans und
- dem Bezug der optischen Achse des Messsystems zum Auge aus den Daten von Speicher-, Rechen- oder Eingabeeinheit.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Referenzinformation die in den ersten und weiteren OCT-Scans detektierten spekula- ren Grenzflächenreflexe beinhalten.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Referenzinformation zur optischen Achse des Messsystems Offsets aus Kalibrierdaten, Messgeräteausrichtungsdaten oder Nutzereingabedaten umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die Registrierung der von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Augenteilstrecken axial und/oder lateral und/oder rotatorisch erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass zur Registrierung die einzelnen Scans mittels optischer Strahlverfolgung an detektierten und lateral bis mindestens zum Pupillenrand extrapolierten Grenzflächen korrekt räumlich entzerrt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass das Verhältnis von lateraler Breite und axialer Länge der dargestellten Ganzaugenscans von eingegebenen oder gemessenen oder errechneten oder vordefinierten Augenparametern abhängig ist, um Maßstabstreue zu erreichen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Augenparameter einen oder mehrere folgender Parameter aufweisen: Augenteilstrecken zwischen brechenden Schichten, Brechzahlen und Brechzahlenverläufe, axiale und laterale Auflösung des OCT, Lage der visuellen Achse / Fixationsachse zur optischen Achse des Meßsystems, Hornhautform und - läge, Linsenform und -läge, wie Krümmungen, Verkippungen, Höhen- und Dickenverteilungen.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , gekennzeichnet dadurch, dass die von der Datenverarbeitungseinheit zu berücksichtigende Augenteilstrecken gemessen, voreingestellt oder vom Nutzer als definierte Achslängen oder Achslängenabschnitte eingegeben werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die tomografi- sche Abbildung des Gesamtauges anatomisch richtig erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die tomografi- sche Abbildung des Gesamtauges diagnostisch problembezogen erfolgt.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet dadurch, dass die tomografische Abbildung des Gesamtauges als Messdaten-Bilder oder als parametrische Funktionen von detektierten Grenzflächen, als Gitter- oder Liniennetze oder Polygone, mit oder ohne Texturen, oder in Form von Voxelfeldern dargestellt werden können.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet dadurch, dass die anatomisch korrekte Darstellung des Gesamtauges mit mindestens einem simulierten Strahlverlauf oder einer simulierten Testzeichendarstellung überlagert wird.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet dadurch, dass die Netz-, oder Polygondarstellungen von Grenzflächen mit weiteren Messungen überlagert, texturiert oder farbkorrigiert bzw. sub- traktiv oder additiv kombiniert und dargestellt werden, wobei diese Daten maßstabsgetreu mit den registrierten Scans verknüpft sind.
18. Vorrichtung zur Aufnahme und Darstellung eines OCT- Ganzaugenscans, basierend auf der Swept Source Optical Coherence Domain Reflectometry (SS OCDR), bestehend aus einer durchstimmbaren Laser-Lichtquelle mit einem der Augenlänge entsprechenden Messbereich, einem Interferometer mit Scan-Einheit, einer Versteileinrichtung zur lateralen und/oder axialen Verschiebung oder Umschaltung des Fokus im Auge, einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung der aus der Probe zurück gestreuten Lichtanteile und einer Datenverarbeitungseinheit, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist, einen OCT-Ganzaugenscan mit mindestens einem oder mehreren weiteren überlappenden tomographischen Teil- oder Ganzaugenscans, unter Verwendung einer Referenzinformation zur Registrierung des ersten Ganzaugenscans mit den weiteren Teil- oder Ganzaugenscans, zu kombinieren und die Datenverarbeitungseinheit über eine graphische Nutzeroberfläche zur Auswertung und/oder Darstellung der kombinierte Gesamtaugenscans verfügt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, dass die durch- stimmbare Laser-Lichtquelle ausgebildet ist, A-Scans mit einer Sensitivität über 90dB während einer Messzeit unter 30ms, bevorzugt unter 10ms und besonders bevorzugt unter 1ms aufzunehmen.
20. Vorrichtung nach Ansprüche 18, gekennzeichnet dadurch, dass das Interferometer über Vorrichtungen zur Veränderung der Scanmuster und zur Variation der Referenz- oder Probenarmlängen verfügt.
21. Vorrichtung nach Ansprüche 18, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenerfassungseinheit so ausgebildet ist, dass weitere Teil- oder Ganzaugens- cans aus dem gleichen oder selben SS OCDR, aus einer Ultraschallmessung, einem konfokalen Scan oder aus anderen OCT-Systemen erfasst und an die Datenverarbeitungseinheit weiter geleitet werden können.
22. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist, weitere tomographische Teil- oder Ganzaugenscans zu veranlassen, die mit dem ersten Ganzaugenscan eine Überlappung in axialer Richtung von mindestens 25mm, bevorzugt jedoch über 32 mm, besonders bevorzugt über 40mm aufweisen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist die Referenzinformation aus der Lage- detektion korrespondierender Strukturen in den Scans und/oder dem Bezug der optischen Achse des Messsystems zum Auge zu gewinnen und dafür über eine Speichereinheit und/oder eine Recheneinheit und/oder eine Eingabeeinheit verfügt.
24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 23, gekennzeichnet dadurch, dass die der Datenverarbeitungseinheit zugeführte Referenzinformation die in den ersten und weiteren OCT-Scans detektierten spekularen Grenzflächenreflexe beinhalten.
25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet dadurch, dass die der Datenverarbeitungseinheit zugeführte Referenzinformation zur optischen Achse des Messsystems Offsets aus Kalibrierdaten, Messgeräteausrichtungsdaten oder Nutzereingabedaten umfasst.
26. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist die Registrierung der von der Datenerfassungseinheit übermittelten einzelnen Scans unter Berücksichtigung von Augenteilstrecken axial und/oder lateral und/oder rotatorisch vorzunehmen, wobei die einzelnen Scans mittels optischer Strahlverfolgung an detektierten und lateral bis mindestens zum Pupillenrand extrapolierten Grenzflächen korrekt räumlich entzerrt wurden.
27. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 26, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit in der Lage ist, anatomisch richtige oder diagnostisch problembezogene, tomografische Ge- samtaugenscans zu erzeugen und auf der graphischen Nutzeroberfläche darzustellen.
28. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 27, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit in der Lage ist Netz-, oder Polygondarstellungen von Grenzflächen mit weiteren Messungen zu überlagern, texturiert oder farbkorrigiert bzw. subtraktiv oder additiv zu kombinieren und über die graphische Nutzeroberfläche maßstabsgetreu darzustellen.
29. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit in der Lage ist die tomografischen Gesamtaugenscans als Messdaten-Bilder oder als parametrische Funktionen von detektierten Grenzflächen, als Gitter- oder Liniennetze oder Polygone, mit oder ohne Texturen, oder in Form von Voxel- feldern zu erzeugen und über die graphische Nutzeroberfläche darzustellen.
30. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 29, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit in der Lage ist die tomografischen Gesamtaugenscans mit mindestens einem simulierten Strahlverlauf oder einer simulierten Testzeichendarstellung zu überlagern und über die graphische Nutzeroberfläche darzustellen.
31. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 27 bis 30, gekennzeichnet dadurch, dass die graphische Nutzeroberfläche geeignet ist, anhand eingegebener oder gemessener oder errechneter oder vordefinierter Augenparameter, Ganzaugenscans mit einem maßstabstreuen Verhältnis von lateraler Breite und axialer Länge darzustellen.
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