ITFI20130067A1 - Procedimento e sistema di tomografia a coerenza ottica - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO E SISTEMA DI TOMOGRAFIA A COERENZA OTTICA

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore degli strumenti per la visualizzazione delle strutture interiori del corpo umano, e in particolare dell'occhio. Più specificamente essa ha per oggetto un procedimento perfezionato e relativo sistema di tomografia a coerenza ottica.

La tomografia a coerenza ottica (Optical Coherence Tomography – OCT), detta anche tomografia ottica a coerenza di fase, à ̈ una tra le tecniche di imaging biomedicale più potenti e maggiormente sviluppate. Essa trova applicazione in svariati campi della medicina. Il settore oftalmologico ha sicuramente contribuito al suo sviluppo e perfezionamento.

In questa tecnica l’informazione sulla struttura del campione/organo osservato à ̈ derivata dalla radiazione retro riflessa e/o retro diffusa da regioni che mostrano diverse proprietà ottiche all’interno del campione/organo stesso.

La tecnica OCT permette di creare modelli bidimensionali o tridimensionali con risoluzione dell’ordine da uno a pochi Î1⁄4m. Oltre a permettere un studio morfologico l’OCT può rivelare altre proprietà biologiche del campione analizzato, quali ad esempio la velocità di un flusso (tramite l’effetto Doppler) e la birifrangenza (attraverso cambiamenti di polarizzazione).

L’OCT trova i suoi presupposti nell’interferometria a bassa coerenza. Il set up ottico di un sistema OCT à ̈ basato su un interferometro di Michelson, e a seconda della tipologia di sorgente di radiazione e metodologia di rivelazione utilizzate viene determinata la modalità operativa del sistema OCT. Allo stato attuale esistono due schemi principali che vengono usati negli strumenti OCT.

Nella cosiddetta Time-Domain OCT (TD-OCT) il profilo di riflettività del campione viene ottenuto facendo interferire la radiazione proveniente da un braccio ottico del campione con quella proveniente da un braccio ottico di riferimento il cui cammino viene modificato in un determinato intervallo temporale. Lo spostamento del braccio di riferimento costituisce la misura della distanza dell’elemento del campione che ha provocato la riflessione.

La Fourier Domain OCT (FD-OCT) registra invece in un solo step, senza avere la necessità di una traslazione meccanica di elementi nel braccio di riferimento, le frange spettrali dovute all’interferenza della radiazione proveniente dal braccio del campione con quella proveniente dal braccio di riferimento, in un’ampia banda spettrale. La misura delle distanze dei vari elementi del campione si ottiene elaborando il segnale dell’interferogramma.

La seconda tecnica à ̈ molto più veloce della prima in quanto riduce la presenza di parti in movimento e presenta anche benefici in termini di rapporto segnale/rumore che si traducono in una più alta qualità dell’immagine.

A sua volta la seconda tecnica FD-OCT può essere applicata secondo due schemi realizzativi principali:

- la Spectral Domain OCT (SD-OCT) in cui lo spettro à ̈ ottenuto utilizzando una sorgente di radiazione a banda larga e uno spettrometro che ne misura l’intensità con un sensore lineare (line-scan camera);

- la Swept Source OCT (SS-OCT) in cui lo spettro à ̈ ottenuto da un singolo rivelatore di radiazione facendo variare ad altissime velocità la lunghezza d’onda emessa della sorgente.

Per fissare le idee, si farà in seguito riferimento a una configurazione del tipo SD-OCT, ma l’esperto del settore può facilmente, con ovvi adattamenti, estendere la tecnica che verrà illustrata alle altre configurazioni sopra richiamate e a variazioni note di queste.

Facendo ora specifico riferimento alla figura 1, che si riferisce ad una configurazione SD-OCT tradizionale, il sistema prevede:

- una sorgente di radiazione a banda larga LBS;

- un braccio ottico di riferimento RA che contiene un sistema di lenti L2 e uno specchio Mref;

- un braccio del campione SA che contiene un sistema di scansione, costituito da un sistema di lenti L1 e da un sistema di specchi e attuatori M, che consente di illuminare una striscia (in direzione assiale) del campione di cui si vuole realizzare un’immagine e di raccoglierne la radiazione retro diffusa;

- un braccio di rivelazione del segnale MA con uno spettrometro Spec che consente di analizzare lo spettro del segnale che risulta dall’interferenza della radiazione proveniente dal braccio di riferimento RA e dal braccio del campione SA, comprendente un sensore lineare che rivela lo spettro del segnale di interferenza corrispondente alla striscia di campione illuminata;

- un beam-splitter BS configurato in modo da permettere il passaggio della radiazione dalla sorgente LBS al braccio del campione SA e al braccio di riferimento RA, e da questi al braccio di rivelazione MA; e

- un’unità di controllo e elaborazione CUP che pilota opportunamente le parti meccaniche ed elettroniche e che ricava dallo spettro, tramite uno dei tanti algoritmi noti in letteratura, il profilo di riflettività della striscia del campione di cui si vuol produrre un’immagine.

La radiazione dalla sorgente a banda larga LBS viene trasmessa al braccio di riferimento RA e al braccio del campione SA di fronte al quale à ̈ posto il campione da visualizzare. La radiazione nel braccio di riferimento RA viene riflessa dallo specchio MRef e viene inviata attraverso il beam splitter BS al braccio di rivelazione MA. Analogamente, la radiazione nel braccio del campione SA viene retro diffusa dalla porzione illuminata del campione e giunge attraverso il beam splitter BS al braccio di rivelazione MA. Quindi, le due onde luminose, provenienti dal braccio di riferimento RA e del campione SA, interferiscono sul braccio di rivelazione MA ove lo spettrometro Spec ricostruisce su un sensore lineare lo spettro del segnale di interferenza (interferogramma).

Il suddetto spettro viene trasformato attraverso uno degli algoritmi noti in letteratura nel profilo di riflettività della porzione di campione illuminata. Se, per una molteplicità di strisce, si riesce a misurare il profilo di riflettività, si può ottenere un’immagine in sezione del campione. Da una tale immagine in sezione si possono ricavare misure relative alla forma del campione. Nel caso di un occhio, ad esempio (si veda la rappresentazione di figura 2), se viene osservato il segmento oculare anteriore, si può ricavare il profilo altimetrico e la curvatura delle superfici corneali, del cristallino e dell’iride. Se si acquisiscono tante immagini relative a sezioni diverse del campione, si può addirittura creare un modello tridimensionale del campione.

Nel caso in cui si decida di utilizzare una configurazione secondo la tecnica SS-OCT, l’esperto in materia può sostituire la sorgente a banda larga con una sorgente la cui lunghezza d’onda emessa può essere variata molto rapidamente nel tempo, e lo spettrometro del ramo di rivelazione con un rilevatore di radiazione a singolo canale di rivelazione. In questo caso lo spettro del segnale di uscita viene costruito facendo variare la lunghezza d’onda emessa dalla sorgente e memorizzando sequenzialmente le intensità misurate dal rilevatore per ogni lunghezza d’onda.

Per ottenere un’immagine di una sezione del segmento anteriore oculare, si effettua dunque in generale una scansione lineare e alla fine si ricompongono le informazioni ottenute in una sola immagine. Facendo poi riferimento alla figura 3, se si ipotizza di utilizzare un solo specchio M per una scansione bidimensionale, la scansione à ̈ ottenuta cambiando l’inclinazione dello specchio nel braccio del campione e di conseguenza la posizione laterale del raggio di illuminazione uscente dall’obiettivo O. Quando lo specchio à ̈ in posizione M’ il raggio di illuminazione R’ illumina la parte centrale dello spazio scansionabile e permette il rilevamento di strutture in questa porzione del campione. Quando lo specchio à ̈ in posizione M’’ il raggio di illuminazione R’’ illumina la parte inferiore dello spazio scansionabile. Quando lo specchio à ̈ in posizione M’’’ il raggio di illuminazione R’’’ illumina la parte superiore dello spazio scansionabile.

La parte di tessuto illuminata retrodiffonde parte della radiazione, con una distribuzione angolare dell’intensità che dipende dalla sua microstruttura e dall’orientamento delle superfici di discontinuità dello stesso. In generale tale distribuzione, detta anche lobo, sarà disuniforme, con un picco di intensità nella direzione di riflessione, simmetrica a quella di illuminazione rispetto alla normale a dette superfici, e con intensità degradante nelle direzioni limitrofe. La radiazione che viene effettivamente raccolta per la misura à ̈ quella retrodiffusa esattamente nella direzione opposta a quella di illuminazione. Tale radiazione, che ritorna nello strumento, passerà attraverso il braccio del campione dell’interferometro e andrà ad interferire nel braccio di rivelazione con la radiazione proveniente dal braccio di riferimento nel ramo dello spettrometro.

Dall'esame della figura 4 si può notare come, nel caso in cui il campione osservato presenti una curvatura pronunciata, come nel caso di un occhio, man mano che la scansione si allontana dal vertice corneale CV diminuirà l’entità della potenza retro diffusa nella direzione di incidenza, perché gran parte dell’energia retrodiffusa sarà deviata verso la direzione di riflessione, lontana da quella di incidenza, e sarà quindi perduta, non disponibile per la rivelazione da parte dello strumento. Si evince chiaramente dalla suddetta figura come all’aumentare dell’angolo di incidenza (angolo tra il raggio incidente Inc1 o Inc2 e la normale della superficie corneale anteriore Norm1 o Norm2) aumenti anche l’angolo di riflessione e quindi la deviazione della potenza riflessa (Ref1 o Ref2) verso una direzione non utile per la rivelazione di un segnale di ritorno da parte dello strumento.

Una piccola parte della potenza incidente sarà comunque diffusa nelle altre direzioni del lobo tra cui anche quella opposta al cammino di andata. Quel che si osserva in pratica à ̈ una diminuzione della potenza raccolta dallo strumento man mano che la scansione passa dal centro alla periferia.

Per affrontare questo problema à ̈ stato proposta da Rahul Yadav et al. nell’articolo “Scanning system design for large scan depth anterior segment optical coherence tomography†- OPTICS LETTERS Vol. 35, No. 11/June 1, 2010, una particolare configurazione del sistema di scansione, costituita da specchi concavi e lenti, che consente ai raggi di scansione di arrivare quasi normali sulla cornea o, in altre parole, con un minor angolo di incidenza. Questo fornisce sicuramente un incremento nella quantità di radiazione che viene diffusa all’indietro verso lo strumento e risulta in un aumentato rapporto segnale/rumore.

Tuttavia sono rilevabili anche alcuni significativi inconvenienti. In primo luogo, il sistema à ̈ complesso e costoso perché prevede l'uso di lenti e specchi di forma non classica ed inoltre i vari elementi devono essere disposti spazialmente ad angoli ben precisi, cosa che può rendere molto laborioso e difficile l'allineamento. Inoltre, il sistema può risultare molto ingombrante soprattutto se si sceglie una distanza di lavoro non troppo piccola, tale da ridurre il disagio per il paziente e/o necessaria per la coesistenza di altri strumenti integrati cooperanti con quello descritto.

La richiedente ha ora individuato una soluzione che risolve in modo del tutto efficace il problema sopra evidenziato senza tuttavia comportare gli inconvenienti legati all'uso di componentistica complessa, costosa, e/o laboriosa da configurare, raggiungendo anzi il risultato con interventi strutturali e funzionali relativi semplici e che non comportano alcun sensibile aumento degli ingombri, né rendono poco confortevole l'esame per il paziente.

Secondo l’invenzione, un sistema e un procedimento di tomografia a coerenza ottica presenta le caratteristiche essenziali di cui alla prima ed alla nona delle rivendicazioni annesse.

In sintesi, considerato un campione di cui si deve ricostruire l'immagine avente una superficie con variazione di pendenza, ad esempio ma non necessariamente una curvatura pronunciata, l'idea alla base dell'invenzione à ̈ quella di uniformare la quantità di energia del segnale di ritorno in ogni posizione della scansione senza introdurre variazioni consistenti alla configurazione ottica classica, contenendo così i costi, la difficoltà di montaggio e dando la possibilità di usare una distanza di lavoro elevata. A tale scopo si va ad incrementare l’intensità del segnale che viene raccolto nelle posizioni di scansione a cui corrisponde un elevato angolo di incidenza. In questo modo à ̈ possibile ottenere un incremento del segnale nelle posizioni di scansione periferiche, e quindi migliorare la qualità dell’immagine ottenuta.

In un aspetto dell'invenzione, si prevede di far permanere lo specchio M (sempre in accordo con la sopra riportata schematizzazione più elementare di singolo specchio per una scansione bidimensionale) per un tempo più lungo nelle posizioni corrispondenti ad una fase di scansione periferica, posizioni cioà ̈ in cui à ̈ maggior l'angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nel punto, rispetto ad una fase di scansione nella parte centrale e, contestualmente, facendo raccogliere il segnale al sensore dello spettrometro nel braccio di rivelazione MA per un tempo più lungo nelle posizioni corrispondenti alla scansione periferica rispetto alla scansione nella parte centrale. In questo modo, l’energia ricevuta dal sensore dalle zone periferiche può essere adattata all'entità della potenza retrodiffusa in corrispondenza della striscia di occhio correntemente illuminata.

In un altro aspetto dell'invenzione (alternativo ma anche associabile al precedente), si prevede di variare l’intensità della radiazione emessa dalla sorgente LBS, in particolare aumentando la radiazione emessa dalla sorgente a mano a mano che la scansione si sposta dalla zona centrale (zona del vertice corneale) a quella periferica.

Le caratteristiche e i vantaggi del procedimento e sistema di tomografia a coerenza ottica secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

ï‚· la figura 1 Ã ̈ uno schema rappresentativo di una configurazione SD-OCT; ï‚· la figura 2 rappresenta un'immagine sezionale completa di un occhio ricostruita per accostamento di singole strisce di scansione con un sistema OCT;

ï‚· la figura 3 Ã ̈ una rappresentazione schematica del funzionamento della scansione sul braccio del campione di un sistema OCT;

ï‚· la figura 4 Ã ̈ un diagramma che mostra la differente deviazione dei raggi di scansione incidenti su un occhio in funzione della posizione centrale o periferica;

ï‚· la figura 5 esemplifica in forma diagrammatica un esempio di rampa di pilotaggio per specchio di scansione e temporizzazione di pilotaggio per l'esposizione del sensore secondo l'invenzione;

 la figura 6 mostra sempre in forma di diagramma una curva che rappresenta una variazione di intensità della sorgente luminosa in funzione del tempo e dunque della posizione dello specchio di scansione rispetto a un occhio osservato;

ï‚· la figura 7 Ã ̈ uno schema rappresentativo di una configurazione OCT che integra un cheratometro;

ï‚· la figura 8 Ã ̈ una vista frontale schematica di un cheratometro della configurazione di figura 7 realizzato con doppia corona di LED;

ï‚· la figura 9 Ã ̈ una vista frontale di un cheratometro della configurazione di figura 7 realizzato con un anello luminoso;

ï‚· la figura 10 Ã ̈ una vista frontale di un topografo a disco di Placido, sempre integrabile nella configurazione di figura 7; e

ï‚· la figura 11 rappresenta un'immagine sezionale di un occhio con indicazione grafica di un metodo di stima lineare della pendenza della cornea utilizzabile nel sistema secondo l'invenzione.

Con riferimento a dette figure, e basandosi su quanto già esposto nella parte introduttiva per quanto riguarda l'architettura generale del sistema, si suppone ancora, per semplicità, che il sistema di specchi del sistema OCT secondo l'invenzione contenga un solo specchio M per una scansione bidimensionale, ma i ragionamenti che seguono potranno essere facilmente estesi, dall'esperto del ramo, al caso di più di uno specchio e per una scansione tridimensionale. Si fa poi ovviamente riferimento ad un impiego del sistema OCT per esame e imaging di un campione con una spiccata curvatura, segnatamente in allineamento su un occhio umano.

Secondo un aspetto dell'invenzione, con riferimento in particolare alla figura 5, il movimento dello specchio M viene pilotato elettronicamente con una forma d’onda di controllo (tensione di alimentazione della motorizzazione di pilotaggio in funzione del tempo per un ciclo che prevede la rotazione dello specchio in senso periferia-centroperiferia dell'occhio) avente un andamento tale da far permanere lo specchio M per un determinato, e più breve, intervallo di tempo nelle posizioni corrispondenti alla fase di scansione della parte centrale dell'occhio, e per un tempo più lungo nelle posizioni corrispondenti a scansioni periferiche, cioà ̈ più lontane dal vertice corneale. Contestualmente (e inversamente), ne risulta derivata la legge che determina l’inizio e la fine del tempo di esposizione del sensore (diagramma più in basso nella stessa figura 5). Il tempo di esposizione à ̈ infatti più breve (infittimento delle linee nel diagramma di temporizzazione) in corrispondenza di una scansione centrale e più lungo per una scansione periferica.

In generale dunque, man mano che la scansione si allontana dal vertice corneale, in entrambe le direzioni, si va ad incrementare il tempo di permanenza nella posizione di interesse del fascio di scansione e quindi dello specchio M, posizione che determina la collocazione o distanza della striscia di scansione in rapporto al vertice corneale. In questo modo, si compensa l’aumento delle perdite di segnale retrodiffuso man mano che la scansione passa dalla zona centrale dell’occhio alla sua periferia.

La due possibili forme d’onda per il controllo dello specchio M di scansione e per la regolazione del tempo di esposizione del sensore mostrate in figura 5 sono esemplificative, e assumono come anticipato che la posizione angolare dello specchio si possa comandare in tensione e che sia direttamente proporzionale a questa tensione che continuativamente nel tempo viene applicata alla motorizzazione di pilotaggio dello specchio M. Viene anche supposto che il tempo di esposizione del sensore possa essere regolato da un treno di impulsi dove la distanza tra due impulsi consecutivi determina il tempo di esposizione del sensore. L’esperto del ramo può ovviamente estendere questo esempio a situazioni in cui il sistema sia composto da più di uno specchio e i comandi per la posizione degli specchi e per l’esposizione del sensore siano diversi da quelli ipotizzati sopra.

Si nota chiaramente nel diagramma più in alto di figura 5 che la pendenza della rampa cambia nel tempo: la pendenza à ̈ minore dove à ̈ necessario far stazionare lo specchio per un periodo più lungo sulla singola striscia di scansione e maggiore dove lo specchio staziona per un periodo più corto. In particolare, la pendenza viene ridotta quando si scansionano le zone periferiche dove l’angolo di incidenza à ̈ più ampio e il tempo di permanenza, e quindi il tempo di esposizione del segnale sul sensore, più prolungato.

Nel diagramma più in basso della stessa figura si nota il treno di impulsi del temporizzatore del sensore corrispondente alla rampa di pilotaggio dello specchio del diagramma più in alto. L’intervallo tra due impulsi à ̈ più grande dove à ̈ necessario aumentare il tempo di esposizione del sensore ovvero nelle zone periferiche, in cui lo specchio M si muove più lentamente per compensare la ridotta potenza del segnale di ritorno del campione.

La forme d’onda di pilotaggio dello specchio M e del temporizzatore di esposizione del sensore possono essere stabilite a priori secondo considerazioni euristiche oppure possono anche essere stimate in modo ottimale grazie a una prescansione del campione osservato. La prescansione può essere quindi seguita da una scansione temporalmente precisa ed ottimale in cui il movimento dello specchio M e l’esposizione del sensore sono adattati alla struttura del campione in esame grazie ad una valutazione della prescansione stessa.

Una possibile implementazione delle rampe di controllo degli specchi di scansione e del tempo di esposizione del sensore può essere realizzato tramite generatori digitali di tensioni variabili, opportunamente programmabili in modo da poter costruire segnali e curve di controllo aventi una qualsiasi forma d'onda. La rampa digitale, generata secondo una forma adatta allo scopo, successivamente può essere trasformata in una forma d’onda analogica da un convertitore digitale/analogico (DAC), nel caso in cui il controllo del posizionamento degli specchi sia analogico, oppure direttamente inviata agli stessi nel caso in cui il controllo avvenga tramite forme d’onda digitali. Un generatore di segnali variabili digitali genera un valore di tensione in uscita proporzionale ad un dato binario presente al suo ingresso, appartenente all’insieme dei dati binari possibili corrispondenti ad un valore di tensione d’uscita. Dotando il generatore di forme d’onda digitali di una memoria scrivibile, in cui viene conservata in formato digitale, in termini di dati binari, la forma d’onda da generare, si può anche facilmente implementare la generazione ripetuta delle rampe e quindi delle scansioni senza la necessità di riprogrammare continuamente il generatore stesso.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, si incrementa l’intensità del segnale raccolto nelle posizioni di scansione dove si ha un elevato angolo di incidenza aumentando l’intensità della radiazione emessa dalla sorgente LBS, sorgente che può appunto essere scelta in modo da consentire una regolazione di intensità (ad esempio un diodo superluminescente). Questa modalità operativa non esclude la precedente, e può anzi accompagnarla.

L'intensità della radiazione incidente sul campione, come rappresentato qualitativamente nel diagramma di figura 6 varia gradualmente in modo da essere più elevata in corrispondenza delle fasi di scansione periferiche e da diminuire invece nella scansione della zona centrale del campione, segnatamente la zona del vertice corneale dove à ̈ disponibile una maggiore intensità di radiazione retro riflessa e/o diffusa dall’occhio di cui si deve produrre l’immagine. Nella figura 6 à ̈ appunto mostrato un esempio di curva di emissione della sorgente al variare del tempo (tempo che a sua volta corrisponde al passaggio dello specchio in rotazione da una zona periferica ad una zona centrale ed ancora ad una zona periferica dell'occhio). L’andamento della curva e la scala temporale sono puramente indicativi e devono essere adeguati alla sorgente utilizzata e ai tempi richiesti dalla particolare applicazione.

Anche in questo caso la curva di emissione della sorgente può essere stabilita a priori secondo considerazioni euristiche oppure stimata grazie a una prescansione del campione osservato. Il metodo della prescansione per la valutazione delle leggi secondo cui comandare il movimento a velocità variabile degli specchi di scansione, la variazione del tempo di esposizione del sensore e/o la variazione di intensità della radiazione della sorgente, può essere utilizzato con particolare successo ove il tempo di esame possa essere sufficientemente lungo, ad esempio quando si à ̈ interessati alla scansione di una singola sezione dell’occhio.

Nel caso in cui si richieda invece un’elevata rapidità dell’esame dell’occhio, ad esempio quando si vogliono acquisire decine di sezioni in pochi decimi di secondo per evitare movimenti dell’occhio che poi ne impediscano una ricostruzione tridimensionale affidabile, la determinazione delle suddette leggi può essere eseguita secondo differenti metodi che consentano di evitare ritardi di risposta difficilmente accettabili.

Uno tra tali metodi prevede di valutare la forma di un occhio medio e di determinare quindi le leggi su base statistica.

Un metodo più complesso e più preciso à ̈ quello di determinare le leggi, prima di iniziare la scansione OCT, sulla base di una misura di pendenza e di altimetria del campione, in particolare dell’occhio, sotto esame. Per fare questo, secondo un ulteriore aspetto realizzativo dell'invenzione, si può accoppiare ad uno degli schemi classici OCT i mezzi necessari a valutare la forma della superficie corneale anteriore. Tali mezzi, che costituiscono di per sé tecnica nota nel settore degli strumenti oftalmologici, consistono di fatto in mire luminose che, disposte attorno al sistema ottico L1, vengono fatte riflettere dalla cornea o proiettate sulla cornea stessa. La loro immagine riflessa o la loro proiezione viene ripresa da un canale di osservazione frontale dell’occhio ed elaborata secondo algoritmi noti in letteratura.

Nella figura 7 si riporta a tale proposito una possibile modifica per l'architettura di un sistema OCT secondo l'invenzione, integrante i mezzi necessari a valutare la forma della superficie corneale anteriore, e precisamente, sul braccio del campione SA: un cheratometro K; il canale di osservazione frontale comprendente la lente L1, un beam splitter BS1, un sistema ottico L2 e un sensore S1.

Le mire, nel caso in cui si voglia sfruttare la riflessione, sono disposte attorno alla lente L1 più esterna del sistema ottico e possono comprendere ad esempio:

- una moltitudine di punti luminosi, ad esempio una doppia corona di LED (figura 8);

- un anello luminoso (figura 9);

- una serie di anelli luminosi ovvero un vero e proprio disco di Placido (figura 10). Per ognuna delle precedenti soluzioni sono noti in letteratura gli algoritmi per calcolare, dall’immagine delle mire riflesse o proiettate, la forma della cornea, ovvero la sua altimetria, pendenza e curvatura. Se tali mezzi vengono utilizzati precedentemente alla scansione OCT à ̈ possibile da questi ricavare in modo ottimale quale à ̈ la pendenza locale della cornea in esame in corrispondenza di ciascuna posizione di scansione, e quindi adeguare opportunamente le leggi di controllo (del movimento dello specchio, dell'esposizione del sensore, dell'intensità della radiazione sorgente).

Le soluzioni di cheratometro sopra indicate costituiscono comunque soltanto esempi dimostrativi e non devono essere considerate le uniche adatte allo scopo. In generale, possono essere usate mire di forma e dimensioni varie da un’immagine della cui riflessione o proiezione sulla cornea, ripresa dal canale di osservazione frontale, si possono ricavare le informazioni morfologiche richieste tramite algoritmi noti in letteratura.

Un ulteriore metodo di stima delle leggi di controllo ottimali per l’occhio di cui si vuole eseguire la scansione OCT secondo l'invenzione prevede di valutare la pendenza della cornea contestualmente alla scansione, cioà ̈ in altri termini aggiornando adattativamente le informazioni di pendenza sulla base di ogni step di scansione precedentemente effettuato.

Più in dettaglio, con riferimento alla figura 11, un interferogramma della porzione di immagine acquisita per ultima (o porzione di acquisizione attuale) viene trasformato in un suo profilo di riflettività, il tutto secondo nozioni note o ovvie per un esperto del ramo. Si individuano poi, ancora in base a tecniche di per sé note, i picchi del profilo di riflettività, determinando le posizioni delle superfici (in particolare della superficie corneale anteriore) incontrate dal raggio di scansione nella posizione di scansione attuale. Tali posizioni vengono memorizzate. Una volta raccolte le precedenti informazioni per almeno due scansioni consecutive Pk-1 e Pk, si può stimare una pendenza locale della superficie misurata. Da tale pendenza si può così poi ricavare una predizione affidabile per determinare un comando degli specchi di scansione, del tempo di esposizione del sensore e dell’intensità della radiazione della sorgente, il tutto relativamente alla successiva posizione di scansione Pk+1.

Se si considerano soltanto due scansioni precedenti si può effettuare una stima dei suddetti parametri basandosi su una legge lineare, come appunto in figura 11. Se vengono peraltro considerate più di due scansioni precedenti la stima può seguire una legge non lineare, ad esempio polinomiale di ordine superiore o uguale a due.

La presente invenzione à ̈ stata fin qui descritta con riferimento a sue possibili forme di realizzazione esemplificative. È da intendersi che possono esistere altre forme di realizzazione che, nell'ambito di configurazioni ottiche complessive differenti da quella qui mostrata e integrate da componenti/funzionalità aggiuntive, afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di tomografia a coerenza ottica comprendente: - una sorgente di radiazione luminosa a banda larga (LBS); - un braccio ottico di riferimento (RA); - mezzi di scansione mobili (M) di un campione atti ad intercettare la radiazione luminosa emessa da detta sorgente per illuminare una porzione del campione corrispondente a una posizione dei mezzi di scansione (M), generando una radiazione incidente una superficie del campione stesso, e a raccogliere la radiazione retro diffusa dal campione; un braccio di rivelazione del segnale (MA) con almeno un sensore atto a ricostruire lo spettro del segnale che risulta dall’interferenza della radiazione raccolta da detto braccio di riferimento (RA) e da detti mezzi di scansione (M); mezzi divisori di fascio atti a permettere il passaggio della radiazione dalla sorgente (LBS) ai mezzi di scansione e al braccio di riferimento (RA), e da questi al braccio di rivelazione (MA); e un’unità di controllo e elaborazione (CUP) atta a pilotare le suddette componenti meccaniche ed elettroniche, a trasformare detto spettro in un profilo di riflettività della porzione di campione illuminata, e a generare un'immagine del campione per accostamento di una molteplicità di profili ciascuno corrispondente ad una porzione di campione e ottenuti a seguito del movimento di detti mezzi di scansione; in cui detti mezzi di controllo sono configurati in modo da uniformare l'intensità del segnale raccolto da detti mezzi di scansione (M) al variare dell'angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nello stesso punto.
2. 2. Il sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di controllo sono configurati in modo da aumentare l’intensità del segnale raccolto da detti mezzi di scansione (M) all’aumentare dell’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nello stesso punto.
3. 3. Il sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detta superficie del campione à ̈ una superficie curva, detti mezzi di controllo essendo atti ad aumentare l'intensità del segnale raccolto da detti mezzi di scansione (M) in posizioni che corrispondono all'illuminazione di porzioni di campione in cui aumenta la separazione di direzione tra la luce riflessa e quella incidente per effetto della curvatura.
4. 4. Il sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di scansione (M) sono girevoli rispetto ad un asse atto ad essere allineato con un centro di simmetria di detta superficie curva, dette porzioni di campione in cui aumenta la separazione di direzione tra la luce riflessa e quella incidente per effetto della curvatura essendo porzioni di campione progressivamente più distanti rispetto a detto centro.
5. 5. Il sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui detti mezzi di controllo sono atti a muovere detti mezzi di scansione (M) in modo che la loro velocità diminuisca progressivamente a mano a mano che vengono assunte posizioni corrispondenti all'illuminazione di porzioni della superficie nelle quali à ̈ più elevato l’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa.
6. 6. Il sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui detti mezzi di controllo sono atti a controllare un tempo di esposizione di detto sensore in detto braccio di rivelazione (MA) in modo da aumentare il tempo di esposizione progressivamente a mano a mano che vengono assunte posizioni corrispondenti all'illuminazione di porzioni della superficie nelle quali à ̈ più elevato l’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa.
7. 7. Il sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui detti mezzi di controllo sono atti ad aumentare progressivamente l’intensità della radiazione emessa da detta sorgente luminosa a mano a mano che vengono assunte posizioni corrispondenti all'illuminazione di porzioni della superficie nelle quali à ̈ più elevato l’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa.
8. 8. Il sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di controllo sono configurati in modo da controllare almeno detti mezzi di scansione (M) con una legge ricavata da una scansione preliminare del campione in esame.
9. 9. Il sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, comprendente o associato a mezzi cheratometrici atti a ricavare informazioni sulla morfologia del campione in esame, detti mezzi di controllo essendo configurati in modo da controllare almeno detti mezzi di scansione (M) con una legge ricavata da dette informazioni sulla morfologia del campione ottenuta da detti mezzi cheratometrici.
10. 10. Il sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui detti mezzi di controllo sono configurati in modo da controllare almeno detti mezzi di scansione (M) valutando l'angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nello stesso punto sulla base di informazioni ricavate adattativamente per ogni step di scansione da almeno uno step precedente della stessa scansione.
11. 11. Un procedimento di tomografia a coerenza ottica in cui: - viene effettuata una scansione di un campione raccogliendo una radiazione retrodiffusa per effetto di una radiazione di illuminazione a banda larga incidente porzioni di una superficie del campione stesso; - un sensore ricostruisce lo spettro del segnale che risulta dall’interferenza della radiazione raccolta da detta scansione con la radiazione proveniente da un braccio ottico di riferimento e da una radiazione di riferimento; detto spettro viene trasformato in un profilo di riflettività della porzione di campione illuminata, e viene generata un'immagine del campione per accostamento di una molteplicità di profili ciascuno corrispondente ad una porzione di campione e ottenuti con l'avanzamento della scansione porzione dopo porzione; - in cui l'intensità del segnale raccolto da detta scansione à ̈ sostanzialmente costante al variare dell'angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nello stesso punto.
12. 12. Il procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui l’intensità del segnale raccolto da detta scansione viene aumentata all’aumentare dell’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nello stesso punto.
13. 13. Il procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui detta superficie del campione à ̈ una superficie curva, e in cui l'intensità del segnale raccolto da detta scansione aumenta in posizioni che corrispondono all'illuminazione di porzioni di campione in cui aumenta la separazione di direzione tra la luce riflessa e quella incidente per effetto della curvatura.
14. 14. Il procedimento secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui la velocità della scansione diminuisce progressivamente a mano a mano che essa interessa porzioni della superficie nelle quali à ̈ più elevato l’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa.
15. 15. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 14, in cui in detta ricostruzione dello spettro di segnale il tempo di esposizione di detto sensore cresce progressivamente a mano a mano che la scansion interessa porzioni della superficie nelle quali à ̈ più elevato l’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa.
16. 16. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 15, in cui l’intensità di detta radiazione illuminante viene incrementata progressivamente a mano a mano che la scansione interessa porzioni della superficie nelle quali à ̈ più elevato l’angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa.
17. 17. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 16, in cui almeno la velocità di scansione viene controllata con una legge ricavata da una scansione preliminare del campione in esame.
18. 18. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 16, in cui almeno la velocità di scansione viene controllata con una legge ricavata da informazioni sulla morfologia del campione ottenuta con mezzi cheratometrici. 19. ll procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 16, in cui almeno la velocità di scansione viene controllata valutando l'angolo formato tra la radiazione incidente detta superficie del campione e la normale alla superficie stessa nello stesso punto sulla base di informazioni ricavate adattativamente per ogni step di scansione da almeno uno step precedente della stessa scansione.