JP2019518511A - 傾斜照明による網膜の吸収、位相および暗視野撮像のためのシステム、方法、および装置 - Google Patents
傾斜照明による網膜の吸収、位相および暗視野撮像のためのシステム、方法、および装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、参照によって本明細書に組み入れる、2016年5月13日に出願された国際特許出願PCT/IB2016/052787および2016年11月11日に出願された国際特許出願PCT/IB2016/056806の優先権を主張する。
接触用の光送出デバイスを、以下の実施形態に示す:
Idiff=(I0−I1)/(I0+I1) (1)
により計算される。
ある。Sが既知である場合、未知であるのはμおよびφのみであり、少なくとも2つの画像を取得することにより、2つの未知の関数を得ることができる。図49は、2つの異なる照明点の原理を示す。人間の生体内眼底画像が、経強膜的照明により撮像される。図40Aの影は、画像55および56にも示すように、血管と影を投射する層との間の略透明な層により、血管ツリーの「二重」画像の効果を示す。
Pij=HjIi−HiIj+(BjHi−BiHj)δ (9)
吸収については次のように表される:
Tij=HjGi−HiGj (11)
これにより、異なるDPC画像を使用して、例えばウィナーフィルタリングを使用して、次のように再構成することができる:
Pij=Ii−Ij (14)
伝達関数は、
Tij=2Gi (15)
図9Aおよび図9Bを参照すると、これらの図は経強膜的照明方法を示す:光16が強膜組織9に直接照射される。光を、光源または光導波路部材との直接接触により送出しても、光ビーム(コリメートビーム、集束ビーム、拡散ビーム、または構造化照明を有するもの)により非接触で送出してもよい。光位置のいくつかの例を円板45により示す。強膜9および下層10、11の散乱特性は、大きい角度で眼底を照明する拡散ビーム19を発生させる。強膜に物理的に接触させる場合、局所麻酔を使用して、測定が患者にとってより快適になるようにしてもよい。
図10Aおよび図10Bを参照すると、これらの図は経表皮的照明方法を示す:光16が上瞼14および/または下瞼15に照射され、そこから異なる層を通って眼1の内側まで散乱19する。光を(光源または導波路部材の)直接接触27により送出しても、光ビーム16(コリメートまたは非コリメート)により送出してもよい。光位置のいくつかの例を円板45により示す。離間した多くの点光源が、異なる角度の照明を与える。また、麻酔が必要ないので、皮膚との接触が患者にとってより快適になり得る。
図11Aおよび図11Bを参照すると、これらの図は瞳孔照明方法を示す:光17が、瞳孔4および水晶体5を通過した後に眼の内層に照射される。光は、焦点28からの後方反射後、眼の内側で散乱し、眼底を照明する。光を(光源または導波路部材の)角膜3への直接接触により送出しても、光ビーム(コリメートまたは非コリメート)を用いて非接触で送出してもよい。
別の照明方法は眼底の直接照明に基づく。光が眼底に到達すると、後方散乱光が網膜により変調され、その後、撮像の目的で集められる。この構成では、光が撮像部位の背景を照射しても(明視野)、撮像部位の側部のみを照射してもよい(暗視野)。
図12Aおよび図12Bを参照すると、これらの図は、光が瞳孔を通って撮像網膜部位に直接送られることを示す。しかしながら、光は、撮像網膜部位の後方で網膜色素上皮(RPE)に到達しないような角度で送られる。このようにすると、背景が暗く見える。この網膜部位により集められる光は、背景光の変調によって与えられるのではなく、網膜特徴部分の回折によって与えられる。
光が、撮像網膜部位またはその背景に直接照射することなく、瞳孔を通って照射され、RPEに集束される。光がRPEおよび脈絡膜の内側で散乱し、撮像網膜部位の後方の層に到達する。ここから光が後方散乱し、網膜に照射されて照明を与える。
図13を参照すると、この図は、経側頭的照明により眼底を照明できることを示す。光が患者の側頭に照射され、ここから眼の中に散乱する。
図14A、図14B、図14Cを参照すると、これらの図は、構成1〜7を使用して、限定されないが、光学方法、波長選択、波面成形により、ビーム形状を修正できることを示す。
図23、図24、図25、図26、図27、図28Aを参照すると、経表皮的照明方法が示される。光16が上瞼14および下瞼15に同時にまたは順次、または任意の組合せで照射され、そこから異なる層を通って眼1の内側に向かって散乱19する。光は、光源27が皮膚15に直接接触することにより送出される。透明または散乱媒質が光源と皮膚との間にあって、照明部位を拡大し、皮膚上におけるパワー密度を低下させることができる。光源位置の例示的な例を円板45により示す。離間した多くの点光源が、眼の内側に異なる角度の照明を与える。また、光源を眼(強膜、角膜)に接触させる場合とは対照的に、麻酔潤滑剤が必要ないので、皮膚との接触が患者にとってより快適になり得る。
図24を参照すると、構成1と同様の照明原理、すなわち強膜を通過する前の経表皮的照明が示される。発光デバイスおよびそのフレキシブル部材が、眼瞼の円弧形状に従った連続光源を、眼の上下に有する。連続光源はピクセルから構成され、各ピクセルを独立してオンまたはオフにすることができる。
図28Bを参照すると、構成1と同様の照明原理、すなわち強膜を通過する前の経表皮的照明が示される。発光デバイスはLEDであり、数ミリメートルの直径のカプセル化した透明材料(限定されないがエポキシおよびポリジメチルシロキサンなど)を有する。LEDは、患者の眼瞼の皮膚に接触して配置される。LEDの数は4に限定されない。
照明は非接触で与えられ、眼または周囲組織を照明するビームを集束、コリメート、または拡散させることができる。
図19、図21、および図22の装置では、散乱組織に向ける光が、限定されないが、光ビーム16、および小孔41が穿孔された回転ホイール39により与えられる。光ビームは、ホイールの表面全体を、光が孔40のみを通過して強膜9上の1つの点のみを照明するように照明する。あるいは、図4、図8、および図9を参照して、照明点は、眼を囲む皮膚14、15上、またはさらには眼の外側にあってもよい。
図20の装置では、散乱組織上の光が、限定されないが、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバであり得るファイバ18により与えられる。回転ホイール39は、ファイバ18と、強膜9または皮膚14、15に光を集束させるレンズ22とを保持する。ファイバホルダは、ファイバに応力を生じさせることなく、ファイバが自由に回転できるように設計される。さらに、ファイバを保持する円板は、限られた時間だけ回転して、ファイバが回転アームに巻き取られるのを防ぐ。巻き取りを防ぐ別の解決法は、円板を側部から回転させる(それにより回転アームを取り外す)ことからなる。
図23の装置では、光が、パッチ46により患者の皮膚に接触して、皮膚に送出される。パッチは、いくつかの照明点45を患者の眼瞼にもたらすいくつかのファイバに接続される。それぞれの照明点に1つの光ファイバ18が必要である。パッチを、皮膚に接触する消耗保護部材から構成することができる。パッチは、光コネクタ47により分割光源に接続される。
図17の装置では、光が患者の強膜9に接触して送出される。光は複数の光ファイバ18または光導波路から出る。加えて、撮像システム21の対物レンズが角膜3に略接触し、屈折率整合生体適合性ゲル65が両者の間にある。図17に示す原理は、図2とは、照明点の数(3つ以上)および照明方法が異なることに留意されたい。ここでは、ビームを順次オンにするが、図2では、2つの点を同時に照射する。
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Claims (18)
- 眼組織を撮像するための方法であって:
光送出デバイスの複数の発光領域により眼に傾斜照明を与える工程であって、複数の発光領域は、独立して制御可能であり、かつ眼の網膜および虹彩のうちの少なくとも一方に光を向けるように配置されている、工程と;
傾斜照明により網膜および虹彩のうちの少なくとも一方から後方散乱した光から、出力ビームを生じさせる工程と;
眼底の一連の画像を提供するために、撮像システムを用いて出力ビームを取り込む工程と;
眼底の一連の画像から位相および吸収コントラスト画像を取り出す工程とを含み、
ここで、取り込む工程の眼底の一連の画像は、傾斜照明を与える工程において、一度に複数の発光領域のうちの1つまたはそれ以上を順次オンにすることによって得られる前記方法。 - 眼組織は人間または動物の生体眼の一部であり、
傾斜照明は、経瞳孔的照明、経強膜的照明、および経表皮的照明のうちの少なくとも1つであり、
光送出デバイスは、以下の照明モダリティ:
光送出デバイスと眼の患者の顔とが接触しない;
光送出デバイスが眼の周りの皮膚に接触する;
光送出デバイスが眼の強膜に接触する;および
光送出デバイスが眼の角膜に接触する、
のうちの少なくとも1つのために構成される、請求項1に記載の方法。 - 眼組織は人間または動物の眼の生体外サンプルを含む、請求項1に記載の方法。
- 傾斜照明は、拡散ビーム、コリメートビーム、集束ビーム、および構造化照明のうちの少なくとも1つにより形成される、請求項1に記載の方法。
- 眼組織は、人間の生体内網膜、人間の生体外網膜、および動物の生体内網膜のうちの少なくとも1つを含み、
取り込む工程は、暗視野照明、暗視野集光、波面成形による集束コヒーレント照明、および低コヒーレンス光源による傾斜光干渉断層法のうちの少なくとも1つのモダリティを含む、請求項1に記載の方法。 - 取り出す工程において、再構成された位相および吸収画像は、位相および吸収回復アルゴリズムにより得られる、請求項1に記載の方法。
- 取り込む工程において、一連の画像は、2D単一フレーム取得および2Dロックイン取得のうちの少なくとも一方によって取り込まれる。請求項1に記載の方法。
- 眼組織は前眼部組織であり、
傾斜照明を与える工程において、照明は、眼底および眼の虹彩のうちの少なくとも一方から後方反射によって得られる、請求項1に記載の方法。 - 眼の収差および照明関数のうちの少なくとも一方を、波面センサおよび瞳孔カメラのうち少なくとも一方を用いて測定する工程と;
収差補正法により収差を補正する工程とをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 機能的情報が一連の画像のデータから取り出される、請求項1に記載の方法。
- 眼組織を撮像するためのシステムであって、
傾斜照明を与えるために眼組織に向けられる複数の発光領域、および複数の発光領域からの傾斜照明の、眼底から後方散乱した光によって生じる出力ビームを有する光送出デバイスと、
出力ビームを取り込んで、眼底の一連の画像を提供するように構成された撮像システムと、
光送出デバイスの複数の発光領域を個々に制御し、一度に複数の発光領域のうちの1つを順次オンにして、撮像システムにより一連の画像を取り込むように構成されたコントローラとを含み、
ここで、撮像システムは、定量位相コントラスト画像、定量吸収画像、定性位相および吸収画像、定性位相コントラスト画像、定性吸収画像、定性位相および吸収画像、ならびに眼底からの暗視野画像を取り出すように構成されている前記システム。 - 光送出デバイスからの光は、400nm〜1200nmの波長範囲の強膜−脈絡膜−皮膚の透過範囲を有し、
光送出デバイスは、1つまたはそれ以上の異なるタイプの光源から出る光を使用する、請求項11に記載のシステム。 - 撮像システムはスキャンシステムと検出器とを含み、
スキャンシステムは、眼の瞳孔の中心に対して中心に位置するか、または移動した集光瞳を有し、
検出器は、1ピクセル検出器、ラインカメラ、2次元マルチピクセルデバイス、および分割検出器のうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載のシステム。 - 一連の画像は、2次元マルチピクセルデバイスで眼組織を撮像することによって取得される、請求項11に記載のシステム。
- 光送出デバイスは複数の導波路を含む、請求項11に記載のシステム。
- 患者の顔に接触する部材が、着脱可能な使い捨て部材により覆われる、請求項11に記載のシステム。
- 眼組織のマルチモード撮像を提供する異なる眼科用撮像システムを含む光学系をさらに含む、請求項11に記載のシステム。
- 取り込む工程において、一連の画像はスキャン取得システムによって取り込まれる、請求項1に記載の方法。
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