JP2017523009A

JP2017523009A - Ｏｃｔ専用システムにおける焦点調節アルゴリズム

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Publication number: JP2017523009A
Application number: JP2017517152A
Authority: JP
Inventors: マーク・ハザウェイ; リシャード・ウェイツ
Original assignee: セルビュー・イメージング・インコーポレイテッド
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: US9192295B1; EP3154408B1; JP6661622B2; US20150359425A1; WO2015188257A1; EP3154408A4; EP3154408A1

Abstract

ＯＣＴシステムにおいて、自己相関信号は、患者の網膜から散乱されて戻る物体アーム内の信号の強度にのみ依存し、互いに干渉する網膜の異なる層からの異なる反射の結果である。自己相関信号の強度は、いかに良くシステムが焦点調節されるかに依存する。普通は、自己相関信号は、ノイズとして扱われる。しかしながら、参照経路信号を除去することによって、自己相関信号は、容易に測定され、分析される。最適焦点は次いで、自己相関信号が最大化されるまで焦点値を調整することによって見いだすことができる。

Description

本発明は、眼科における網膜上への焦点調節の方法に関し、詳しくはＯＣＴのみを用いるシステムにおける網膜上への焦点調節に関する。

大部分の光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムは、通常のＯＣＴデータに加えて、網膜の二次元画像を提供するために、眼底カメラまたは走査レーザ検眼鏡検査（ＳＬＯ）チャンネルを提供する。この画像は通常、位置合わせおよび焦点最適化のために使用される。ＯＣＴ専用の、すなわちＳＬＯシステムまたは眼底カメラもまた有しないシステムにおいて、ＳＬＯ信号は、三次元ボリュームが取得される場合、それにより二次元眼底画像がさらに作成できる場合、ＯＣＴ信号から合成可能である。

しかしながら、ＯＣＴ信号を使用して焦点を最適化するためには、干渉計の参照経路は、患者の網膜への物体経路と正確に合致されなければならない。スペクトルＯＣＴシステムにおいて、単一ソースからの光は、干渉計内の異なる経路を進む２つの部分に分割される。片方の経路の参照経路は、単に可変遅延をビームに導入するのみである。物体経路と呼ばれるもう一方の経路は、患者の目を含む。患者の目から散乱されて戻る光は、参照経路からの光と混合されて、干渉信号を作成する。干渉信号は次いで、スペクトロメータを用いて分析される。

有効なＯＣＴ信号が作成されるためには、２つの経路は、長さが一致していなければならず、それは、参照経路長が可変であるための理由である。しかしながら、これは、患者の動きに起因して困難なこともある。焦点が、最初の段階で患者に厳密に適合されない場合、その時ＯＣＴ信号は、検出するのが非常に困難なこともある。焦点調整および参照経路調整は、一緒に制御されなければならない。これらの２つのパラメータの結合は、特に患者が、高ジオプトリ処方箋を有するときは、最適焦点を達成するのを非常に困難にすることもある。

焦点調整および参照アーム調整を切り離す最適焦点を達成する方法を提供する必要がある。

一態様によると、スペクトル光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを焦点調節する方法が、提供される。ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームとＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号は、取り除かれる。ＯＣＴシステムの焦点は、さまざまな値に設定され、各焦点値について、患者の目から反射されるビームの信号強度が、測定され、焦点値と関連づけて記憶される。記憶された信号強度の最大値が、決定される。最適焦点値は、記憶された信号強度の最大値と関連づけて記憶される焦点値として決定される。ＯＣＴシステムの焦点は、最適焦点値に設定される。

本発明の方法は、コンピュータプロセッサによって実行可能な形で非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に論理命令として記憶されてもよい。

自己相関信号は、物体アーム内で患者の目から反射されて戻る信号の強度にのみ依存する。参照経路信号を除去することによって、自己相関信号は、より容易に測定され、分析される。自己相関信号の強度は、いかに良くシステムが焦点調節されるかに依存し、最適焦点は従って、自己相関信号が最大化されるまで焦点値を調整することによって見いだすことができる。患者による動きはまた、参照経路が省略され、それ故に経路長を一致させる必要がないので、自己相関信号のみを使用して最適焦点を決定する際に複雑にする要因でもない。

本発明の実施形態の特徴および利点は、添付の図を参照して好ましい実施形態の下記の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明の一実施形態による、ＯＣＴシステムにおける最適焦点を決定する方法のフローチャートである。

添付の図において、類似の特徴は、同様のラベルを持つ。

患者の目によって反射される光ビームの自己相関信号は、網膜の異なる層に反射し、互いに干渉する、ビームの異なる反射によって作成される。自己相関信号は従って、常に存在し、参照ビームとの干渉を必要としない。それは、もっぱら帰来する物体ビームに存在する。通常、自己相関信号は、ＯＣＴシステムにおけるノイズと考えられる。ＯＣＴシステムは普通、参照ビームパワーの適切な選択によってＯＣＴ信号に対して自己相関信号を抑制するように設計される。これは、ＯＣＴ信号が参照ビームパワーおよび物体ビームパワーの関数であるのに対し、自己相関信号が物体ビームパワーのみの関数であるため可能である。

最適焦点は、単に自己相関信号の信号強度を測定することによって決定することができる。概して、ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームとＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号は、取り除かれる。ＯＣＴシステムの焦点は、さまざまな値に設定され、各焦点値について、患者の目から反射されるビームの信号強度が、測定される。これは、測定が行われた焦点値と関連づけて記憶される。さまざまな焦点値における信号強度を測定した後、記憶された信号強度の最大値が、決定され、最適焦点値は、記憶された信号強度の最大値と関連づけて記憶される値である。ＯＣＴシステムの焦点が次いで、この最適焦点値に設定される。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による、ＯＣＴシステムにおける最適焦点を決定する方法のフローチャートが、示される。本方法は好ましくは、選択可能な周波数における信号強度をＯＣＴシステムのスペクトロメータからの入力として取り入れることができるプロセッサによって実行される。プロセッサは好ましくはまた、本発明の方法を完全に自動化するために、ＯＣＴシステムの焦点制御を調整することもできる。

ステップ１０において、ＯＣＴ信号が、取り除かれ、その結果ＯＣＴシステムのスペクトロメータに達する唯一の信号は、自己相関信号である。ＯＣＴ信号は、参照ビームと物体経路内の反射されたビームとの間に干渉をもたらさない、最大または最小の長さにおけるなどの、極限位置（extreme position）に参照経路を設定することによって最も容易に取り除かれる。しかしながら、参照アームパワーを減衰させることによってなどの、ＯＣＴ信号を取り除く他の方法が、使用されてもよい。ステップ１２において、ＯＣＴシステムの焦点制御が、焦点の最小値に設定される。

ステップ１４において、ＯＣＴシステムのスペクトロメータに達する信号の信号強度が、測定される。普通は、この信号は、参照アーム内の信号と物体アーム内の信号との間の干渉から生じるということになり、物体アーム内の信号は、患者の目から反射される。しかしながら、ＯＣＴ信号は、参照経路を極限位置に延長するなどによって、ステップ１０において取り除かれているので、スペクトロメータによって受け取られる唯一の信号は、物体アーム内の反射されたビームであり、自己相関信号は、単なるノイズ以上のものに見える。信号強度は、スペクトルの周波数範囲にわたって信号を積分することによって測定され、スペクトロメータは、信号についてフーリエ変換（好ましくは、高速フーリエ変換）を行っている。

ステップ１６において、信号強度および焦点値が、互いに関連づけて記憶される。ステップ１８において、プロセッサは、最大焦点値が達せられたかどうかを決定する。最大焦点値が達せられていない場合、その時ステップ２０において、焦点値が、増加される。焦点値を増加させる際に、任意のステップサイズが、使用されてもよく、大部分のＯＣＴシステムは、焦点調節要素を極めて微細に制御する。しかしながら、ほとんどの場合、０．２５ジオプトリの分解能は、良好な焦点を達成するのに十分であり、０．２５ジオプトリのステップサイズが、適正なこともある。

最終的には、最大焦点値が、達せられ、ステップ２２において、プロセッサは、ステップ１６において記憶された信号強度の最大値を決定する。いったん信号強度のこの最大値が決定されると、次いでステップ２４において、プロセッサは、信号強度の最大値と関連づけて記憶される焦点値を決定する。この焦点値は、最適焦点値であり、完全に自動化されたシステムにおいて、プロセッサは次いで、ステップ２６においてＯＣＴシステムの焦点値を最適焦点値に設定する。別法として、プロセッサは、単に最適焦点値が表示されるようにするのみであり、ＯＣＴシステムの焦点は、手動でこの最適焦点値に設定される。

ステップ１４、１６、１８、および２０は、可能な焦点値の範囲にわたってさまざまな焦点値における信号強度をプロセッサに測定させるループを一緒に形成する。最大の可能な焦点値から始め、連続的により小さい焦点値における信号強度を測定するなどの、さまざまな焦点値における信号強度を測定する他の方法が、使用されてもよい。一実施形態では、信号強度が測定されるさまざまな焦点値は、可能な焦点値の全範囲のサブセットである。そのような実施形態は、例えば最適焦点値の大まかなアイデアが知られている場合、使用されてもよい。

上述の方法の論理は、コンピュータプロセッサによって実行可能な形で非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記憶される命令として記憶されてもよいが、ＯＣＴ信号を取り除くことかもしくはＯＣＴシステムの焦点を最適焦点値に設定すること、または両方が、代わりに手動で実行されてもよい。プロセッサは、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、ＡＳＩＣ、または多数のそのようなデバイスによって実施されてもよい。

提示される実施形態は、例示的なだけであり、当業者は、上述の実施形態への変形が、本発明の趣旨から逸脱することなくなされてもよいことを認識するということになる。本発明の範囲は、もっぱら添付の請求項によって規定される。

１０ＯＣＴ信号を取り除くステップ
１２焦点を最小値に設定するステップ
１４信号強度を測定するステップ
１６信号強度および焦点値を記憶するステップ
２０焦点値を増加させるステップ
２２最大の信号強度を見いだすステップ
２４対応する焦点値を決定するステップ
２６焦点を最適値に設定するステップ

一態様によると、スペクトル光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを焦点調節する方法が、提供される。ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームとＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号は、取り除かれる。ＯＣＴシステムの焦点は、さまざまな値に設定され、各焦点値について、患者の目から反射されるビームの自己相関信号強度が、測定され、焦点値と関連づけて記憶される。記憶された信号強度の最大値が、決定される。最適焦点値は、記憶された信号強度の最大値と関連づけて記憶される焦点値として決定される。ＯＣＴシステムの焦点は、最適焦点値に設定される。

添付の図において、類似の特徴は、同様のラベルを持つ。

最適焦点は、単に自己相関信号の信号強度を測定することによって決定することができる。概して、ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームとＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号は、取り除かれる。ＯＣＴシステムの焦点は、さまざまな値に設定され、各焦点値について、患者の目から反射されるビームの自己相関信号強度が、測定される。これは、測定が行われた焦点値と関連づけて記憶される。さまざまな焦点値における信号強度を測定した後、記憶された信号強度の最大値が、決定され、最適焦点値は、記憶された信号強度の最大値と関連づけて記憶される値である。ＯＣＴシステムの焦点が次いで、この最適焦点値に設定される。

ステップ１０において、ＯＣＴ信号が、取り除かれ、その結果ＯＣＴシステムのスペクトロメータに達する唯一の信号は、物体アームの反射されたビームである。ＯＣＴ信号は、参照ビームと物体経路内の反射されたビームとの間に干渉をもたらさない、最大または最小の長さにおけるなどの、極限位置（extreme position）に参照経路を設定することによって最も容易に取り除かれる。しかしながら、参照アームパワーを減衰させることによってなどの、ＯＣＴ信号を取り除く他の方法が、使用されてもよい。ステップ１２において、ＯＣＴシステムの焦点制御が、焦点の最小値に設定される。

ステップ１４において、ＯＣＴシステムのスペクトロメータに達する信号の自己相関信号強度が、測定される。普通は、この信号は、参照アーム内の信号と物体アーム内の信号との間の干渉から生じるということになり、物体アーム内の信号は、患者の目から反射される。しかしながら、ＯＣＴ信号は、参照経路を極限位置に延長するなどによって、ステップ１０において取り除かれているので、スペクトロメータによって受け取られる唯一の信号は、物体アーム内の反射されたビームであり、自己相関信号は、単なるノイズ以上のものに見える。信号強度は、スペクトルの周波数範囲にわたって信号を積分することによって測定され、スペクトロメータは、信号についてフーリエ変換（好ましくは、高速フーリエ変換）を行っている。

ステップ１４、１６、１８、および２０は、可能な焦点値の範囲にわたってさまざまな焦点値における自己相関信号強度をプロセッサに測定させるループを一緒に形成する。最大の可能な焦点値から始め、連続的により小さい焦点値における信号強度を測定するなどの、さまざまな焦点値における自己相関信号強度を測定する他の方法が、使用されてもよい。一実施形態では、信号強度が測定されるさまざまな焦点値は、可能な焦点値の全範囲のサブセットである。そのような実施形態は、例えば最適焦点値の大まかなアイデアが知られている場合、使用されてもよい。

Claims

スペクトル光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを焦点調節する方法であって、
ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームと前記ＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号を取り除くステップと、
前記ＯＣＴシステムの焦点をさまざまな値に設定するステップと、
各焦点値について、患者の目から反射されたビームの信号強度を測定し、かつ前記測定された信号強度および前記焦点値を互いに関連づけて記憶するステップと、
前記記憶された信号強度の最大値を決定するステップと、
前記記憶された信号強度の最大値と関連づけて記憶された焦点値を最適焦点値として決定するステップと、
前記ＯＣＴシステムの焦点を前記最適焦点値に設定するステップと、
を含む、方法。
前記ＯＣＴ信号を取り除くステップが、前記参照アームを極限位置に設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記ＯＣＴ信号を取り除くステップが、前記参照アーム内のビームのパワーを減衰させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
患者の目から反射されたビームの信号強度を測定するステップが、信号の周波数範囲にわたって前記信号の強度を積分するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記ＯＣＴ信号を取り除くステップが、前記参照アームを極限位置に設定するステップを含む、請求項４に記載の方法。
前記ＯＣＴ信号を取り除くステップが、前記参照アーム内のビームのパワーを減衰させるステップを含む、請求項４に記載の方法。
前記ＯＣＴシステムの焦点をさまざまな値に設定するステップが、
前記ＯＣＴシステムの焦点を最小の焦点値に設定するステップと、
最大の焦点値が達せられるまで前記ＯＣＴシステムの焦点を次第に増加させるステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
患者の目から反射されたビームの信号強度を測定するステップが、信号の周波数範囲にわたって前記信号の強度を積分するステップを含み、かつ前記ＯＣＴ信号を取り除くステップが、前記参照アームを極限位置に設定するステップを含む、請求項７に記載の方法。
スペクトル光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを焦点調節するためのコンピュータプロセッサによって実行可能な命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令が、
ＯＣＴシステムの焦点をさまざまな値に設定し、
各焦点値について、患者の目から反射されたビームの信号強度を測定し、かつ前記測定された信号強度および前記焦点値を互いに関連づけて記憶し、
前記記憶された信号強度の最大値を決定し、かつ
前記記憶された信号強度の最大値と関連づけて記憶された焦点値を最適焦点値として決定するための命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームと前記ＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号を取り除くための命令をさらに含む、請求項９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＯＣＴ信号を取り除くための命令が、前記参照アームを極限位置に設定するための命令を含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＯＣＴ信号を取り除くための命令が、前記参照アーム内のビームのパワーを減衰させるための命令を含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＯＣＴシステムの焦点を前記最適焦点値に設定するための命令をさらに含む、請求項９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
患者の目から反射されたビームの信号強度を測定するための命令が、信号の周波数範囲にわたって前記信号の強度を積分するための命令を含む、請求項９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＯＣＴシステムの参照アーム内のビームと前記ＯＣＴシステムの物体アーム内のビームとの間の干渉によってもたらされるＯＣＴ信号を取り除くための命令と、
前記ＯＣＴシステムの焦点を前記最適焦点値に設定するための命令と、
をさらに含み、
前記患者の目から反射されたビームの信号強度を測定するための命令が、信号の周波数範囲にわたって前記信号の強度を積分するための命令を含む、請求項９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＯＣＴ信号を取り除くための命令が、前記参照アームを極限位置に設定するための命令を含む、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
前記ＯＣＴ信号を取り除くための命令が、前記参照アーム内のビームのパワーを減衰させるための命令を含む、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。