JP2022062160A - 網膜の厚さを測定するための光干渉断層撮影(oct)システム - Google Patents

網膜の厚さを測定するための光干渉断層撮影(oct)システム Download PDF

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Abstract

【課題】光干渉断層撮影(OCT)システムおよび方法を提供すること【解決手段】網膜の厚さを測定するための改良された光干渉断層撮影システムおよび方法が、提示される。システムは、小型で、手持ち式であり、家庭内監視を提供し、患者が自分を測定することを可能にし、依然として、網膜を確実に測定しながら、落下しても十分に頑丈であり得る。一実施形態において、小型OCTシステムは、小型OCTシステムの軸方向分解能より小さい精度(または反復性)において網膜における厚さの変化を測定し、網膜における厚さの変化は、第1の時間における第1の厚さと、第2の時間における第2の厚さとを備えている。【選択図】なし

Description

(相互参照)
本願は、米国仮特許出願第62/437,486号(2016年12月21日出願、名称「Miniaturized Mobile,Low Cost Optical Coherence Tomography System for Home Based Ophthalmic Applications」)、米国仮特許出願第62/539,382号(2017年7月31日出願、名称「Miniaturized Mobile,Low Cost Optical Coherence Tomography System for Home Based Ophthalmic Applications」)、米国仮特許出願第62/546,935号(2017年8月17日出願、名称「Miniaturized Mobile,Low Cost Optical Coherence Tomography System for Home Based Ophthalmic Applications」)、および、米国仮特許出願第62/547,314号(2017年8月18日出願、名称「Miniaturized Mobile,Low Cost Optical Coherence Tomography System for Home Based Ophthalmic Applications」)に対する優先権を主張し、上記出願は、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
眼は、視覚のために重要であり、人々は、見る必要がある。眼は、光を屈折させ、網膜上に画像を形成する、角膜および水晶体を有する。網膜は、その上に形成された画像に応答して、電気信号を発生させ、これらの電気信号は、視神経を介して脳に伝送される。網膜の窩および黄斑は、網膜の他の面積に関して錐体の増加した密度を有し、鮮明ではっきりした視覚を提供する。残念ながら、網膜の疾患は、たとえ角膜および水晶体等の眼の他の部分が健康でも視覚に悪影響を及ぼし得る。
網膜の厚さは、網膜の健康を診断および監視するために使用されることができる。網膜血管疾患および他の疾患または症状を診断された多くの患者は、網膜の厚さの上昇を有し、薬剤を服用する、または薬剤で治療される。黄斑浮腫は、多くの場合、糖尿病等の他の疾患に関連する、網膜の厚さの上昇の例である。黄斑浮腫は、例えば、加齢黄斑変性症、ブドウ膜炎、網膜血管系の閉塞、および緑内障等の他の疾患に関連し得る。それに応じて治療が修正され、視覚が温存され得るように、薬剤が効いていない、または再投与を必要とするかどうかを迅速に把握することが役立つであろう。網膜の厚さを測定するために使用される1つのアプローチは、光干渉断層撮影(OCT)である。
残念ながら、多くの以前のOCTシステムは、過度に複雑かつ高価であり、毎週または毎日等の定期的に網膜の厚さを監視することに適していない。眼の治療の以前の規格は、網膜の厚さを測定する医療提供者への受診を伴うが、そのような受診は、スケジューリングおよび予約を要求し、特に毎週または毎日行われる場合、高価になり得る。以前のOCTシステムの多くは、家庭内監視または移動式保健医療に適していない。そのような以前のシステムは、典型的には、個人が容易に持ち歩きできるものよりも重量があり、患者とともに移動するために適していない。加えて、以前のOCTシステムは、理想的であろうものよりも複雑であり、毎日の使用および落下等の危険のために適していない。OCTシステムの以前の費用は、典型的患者が支払うことができるものを超え得る。さらに、以前のOCTシステムの使用は、訓練を受けたオペレータを要求し得る。上記の理由により、網膜の厚さの家庭内監視は、以前の処置の規格および網膜疾患がある患者の以前の処置が、多くの事例において理想的に満たなくあり得るため、採用されていない。
上記を踏まえて、網膜の厚さを測定するための改良されたOCTシステムおよび方法を有することが役立つであろう。理想的には、そのようなシステムは、小型で、手持ち式であり、家庭内監視を提供し、患者が自分を測定することを可能にし、依然として、網膜を確実に測定しながら、落下しても十分に頑丈であろう。
本明細書に開示される小型光干渉断層撮影(OCT)システムおよび方法は、網膜の厚さの家庭内および移動監視を可能にする。網膜の厚さを測定することが具体的に参照されるが、本明細書に開示される小型OCTシステムおよび方法は、顕微鏡検査、計測学、航空宇宙、天文学、電気通信、医学、医薬品、皮膚科学、歯科医学、および心臓病学等の多くの分野で用途を見出すであろう。
小型OCTシステムは、光路および重量の減少を提供するように配置される複数のコンポーネントを備えている。多くの実施形態では、小型OCTシステムは、OCTシステムの分解能値未満である網膜における厚さの変化を測定するように構成され、これは、サイズ、費用、および複雑性が有意に減少させられることを可能にする。システムは、システム軸方向分解能値よりも小さい網膜における厚さの変化を正確に検出するために十分な反復性および再現性を備えている。小型OCTシステムは、眼に関してシステムの移動に関連付けられる誤差を減少させるために、十分な速度で波長範囲を走査し、OCTデータを獲得することが可能である。多くの実施形態では、小型OCTシステムは、小型OCTシステムよりも高い分解能を有する臨床参照システムを用いて具体的患者に合わせて較正され、小型OCTシステムは、臨床参照システムを用いて測定される網膜の厚さに基づいて、具体的患者に合わせて較正される。ある場合、小型OCTシステムは、反復性および再現性が許容公差内に留まることを確実にするようにシステムが試験されることを可能にする較正キットまたは装置を備えている。
ある事例では、小型OCTシステムは、患者が自分を測定するためにユーザの手の中で保持されるように構成される。代替として、小型OCTシステムは、テーブルスタンドに、またはユーザの頭部に搭載されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、小型OCTシステムは、患者が自分の手でシステムの測定コンポーネントを保持している間に、患者が自分を小型分光計と整列させるための可視標的を備えている。小型OCTシステムは、測定コンポーネントを含むための筐体を備え、筐体は、ある事例では、ユーザが筐体を容易に握持し、筐体内の測定コンポーネントを持ち上げ、OCTシステムを自分の眼と整列させ得るように、定寸される。OCTシステムの小型性および減少した質量は、システムが患者の手の中で容易に保持され、患者とともに輸送されることを可能にする。多くの実施形態では、断層撮影システムは、約80mm~約160mmの範囲内で横断する最大寸法と、約100グラム~約500グラムの範囲内の質量とを備えている。多くの実施形態では、OCTシステムは、システムの信頼性を増加させるために、内部可動部品を伴わずに構成される。小型OCTシステムは、随意に、約1フィートの距離から落下され、例えば、約25μm以下の網膜の厚さの測定反復性および正確度の変化を提供するように構成される。
いくつかの実施形態では、小型OCTシステムは、複数の波長を放射するように構成される光源と、検出器と、検出器上で光学干渉信号を発生させるように配置される光学要素と、検出器および光源に結合される回路とを備えている。いくつかの実施形態では、光源は、波長の範囲にわたって波長を掃引するために、変動する波長の光ビームを放射するように構成される光源を備えている。ある事例では、波長は、網膜の厚さを測定するために、約3nm~10nmの範囲にわたって掃引される。本範囲は、25μmまたはそれ未満の網膜における厚さにおける変化を決定するために十分な軸方向分解能、反復性、および再現性を伴って、システム複雑性および費用の減少を提供することができるが、より長い波長掃引が、使用されることができる。いくつかの実施形態では、3nm~10nmの範囲内のOCTシステムの掃引範囲は、例えば、小型OCTシステムを用いて、約150μmよりも大きい網膜の厚さおよび25μmと同程度に小さい網膜における厚さの変化の検出を可能にするが、より長い波長掃引が、使用されることができる。回路は、いくつかの実施形態では、鋸歯状波形等の特性周期および掃引周波数を有する波形を用いて光源を駆動するように構成される。ある事例では、回路は、眼から返される光からの干渉信号の周波数を測定し、眼の網膜の厚さを決定するように検出器に結合されるが、他の物体の厚さも測定されることができる。いくつかの実施形態では、回路は、波形の一部の最大定格電流閾値を上回り、波形の別の部分の最大定格電流閾値を下回って、光源を駆動するように構成され、光源は、波形の両方の部分の間に光を放射する。波形の一部内の光源の本過駆動は、OCTシステムの複雑性、サイズ、および重量の減少とともに、光源の波長範囲の拡張および測定範囲の増加を可能にする。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
網膜の厚さを測定するための小型光干渉断層撮影(OCT)システムであって、前記小型OCTシステムは、
検出器と、
複数の波長を備えている光ビームを発生させるように構成された光源と、
前記光源に結合された複数の光学要素であって、前記複数の光学要素は、前記ビームを眼の中へ向かわせ、前記検出器において干渉信号を発生させる、複数の光学要素と、
前記検出器および前記光源に結合された回路と
を備え、
前記回路は、前記信号に応答して、前記網膜の厚さを決定する、小型OCTシステム。(項目2)
前記小型OCTシステムは、前記小型OCTシステムの軸方向分解能より小さい精度(または反復性)において網膜における厚さの変化を測定し、前記網膜における厚さの変化は、第1の時間における第1の厚さと、第2の時間における第2の厚さとを備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目3)
前記小型OCTシステムを用いて測定される網膜における厚さの変化は、前記小型OCTシステムの軸方向分解能より小さい、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目4)
前記軸方向分解能は、約150μm~約30μmの範囲内の分解能値を備え、さらに、随意に、前記値は、約150μm~約75μmの範囲内である、項目2に記載の小型OCTシステム。
(項目5)
前記光ビームは、可変波長を備え、前記回路は、前記回路からの駆動電流を用いて前記波長を変動させるように構成されている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目6)
前記網膜の厚さは、前記網膜の第1の層と前記網膜の第2の層との間の距離を備え、前記網膜の厚さは、150μmより大きい、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目7)
前記網膜の厚さは、約150~300μmの範囲内であり、前記波長範囲は、約2nm~約10nmの範囲内で掃引され、前記OCTシステムは、約150μm~約30μmの範囲内の軸方向分解能を備え、随意に、前記波長範囲は、約3nmから約6nmまで掃引され、前記軸方向分解能は、約100μm~約50μmの範囲内であり、随意に、前記光源は、単一のVSCELを備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目8)
前記網膜の連続した測定間の反復性は、25μm以内であり、少なくとも1週間のより長い時間にわたる測定間の再現性は、25μm以内であり、随意に、前記再現性は、検査対象を用いて測定される、項目7に記載の小型OCTシステム。
(項目9)
前記小型OCTシステムは、前記厚さの2つの測定が50μmより大きく異なる2つの厚さの値を生成するとき、前記厚さにおける変化を決定するように構成されている、項目8に記載の小型OCTシステム。
(項目10)
前記反復性は、1分以内に実施され、95%の信頼区間を伴って決定される測定に基づく、項目8に記載の小型OCTシステム。
(項目11)
前記再現性は、25μm以内であり、前記再現性は、一組の条件の下で、事前決定された期間内に前記網膜に対して1人の個人によって行われる測定における変動を示す、項目8に記載の小型OCTシステム。
(項目12)
前記事前決定された期間は、少なくとも2ヶ月である、項目11に記載の小型OCTシステム。
(項目13)
複数の反射表面を有する検査材料を提供する検査装置をさらに備えている、項目11に記載の小型OCTシステム。
(項目14)
前記厚さは、眼に対する前記小型OCTシステムの移動の特性周波数よりも速く測定され、前記移動は、その手に前記OCTシステムを保持する患者に関連する移動、眼球運動、および振戦から成る群から選択される、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目15)
前記小型OCTシステムは、以下のうちのいずれか2つ、すなわち、約0.1秒(10Hz)、0.02秒(50Hz)、0.01秒(100Hz)、および0.002秒(500Hz)によって定義される範囲内の周波数において測定を実施するように構成されている、項目14に記載の小型OCTシステム。
(項目16)
前記光源、前記複数の光学要素、前記検出器、および前記回路は、前記眼から約200mm以下に前記検出器を伴って前記眼の前で保持されるように構成されている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目17)
前記患者が前記光ビームを眼窩と整列させるための視認標的をさらに備え、前記視認標的は、前記光ビームもしくは発光ダイオードからの光のうちの1つ以上のものを備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目18)
前記光源は、約5~10nmの範囲にわたる前記光ビームの発光波長を変動させるように構成されている垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目19)
前記VCSELは、波長変動の規定最大定格範囲を有する、項目18に記載の小型OCTシステム。
(項目20)
前記回路は、前記波長変動の規定最大範囲を少なくとも約1nm超えて、随意に、前記波長変動の規定最大範囲を超えて約1nm~5nmの範囲内で前記VCSELを駆動するように構成されている、項目19に記載の小型OCTシステム。
(項目21)
前記回路は、複数の測定の各々のために定格波長範囲の最大値を上回って前記VSCELを駆動し、かつ、前記VSCELの過熱を阻止するために約1ミリ秒(「ms」)~約100ミリ秒の範囲内、随意に、約5ミリ秒~約20ミリ秒の範囲内の量、第2の測定から第1の測定を遅らせるように構成されている、項目19に記載の小型OCTシステム。(項目22)
前記回路は、波形を有する駆動電流を用いて、前記定格波長範囲の最大値を上回って前記VSCELを駆動するように構成され、前記波形は、前記VSCELの最大定格電流を上回る第1の部分と、前記VSCELの最大定格電流を下回る第2の部分とを有し、前記第1の部分は、前記VSCELの過熱を阻止するために前記波形の持続時間の約50パーセント以下を備えている、項目19に記載の小型OCTシステム。
(項目23)
前記回路は、掃引周波数を伴って波長の範囲にわたって放射波長に掃引させるように構成され、前記回路は、前記干渉信号の周波数に応答して、前記厚さを決定するように構成されている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目24)
前記掃引周波数は、約50Hz~約10KHzの範囲内、随意に、約100Hz~約5kHzまたは約1kHz~約5KHzの範囲内である、項目23に記載の小型OCTシステム。
(項目25)
前記掃引周波数は、ユーザの眼の振戦または前記ユーザの手の振戦よりも速い、項目23に記載の小型OCTシステム。
(項目26)
前記回路は、前記光源を加熱して前記波長を変化させるように構成されている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目27)
前記複数の光学要素は、参照光路および測定光路を提供するように配置され、前記干渉信号は、前記参照光路と前記測定光路とに沿った光の干渉に起因する、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目28)
前記複数の光学要素は、参照光路および測定光路を提供するように配置され、前記干渉信号は、前記参照光路からの光と前記測定光路からの光との干渉に起因する、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目29)
前記複数の光学要素は、測定光路を提供するように配置され、前記干渉信号は、前記測定光路に沿った前記網膜の層からの光の干渉に起因し、随意に、参照光路を伴わない、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目30)
前記回路は、前記干渉信号を前記眼の中へ向かわせられる前記ビームの光路に沿って反射される光の強度プロファイルに変換し、前記強度プロファイルに応答して前記網膜の厚さを決定するように構成されたプロセッサを備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目31)
前記強度プロファイルは、複数の反射ピークを備え、前記プロセッサは、前記複数の反射ピークに応答して、前記厚さを決定するための命令で構成されている、項目30に記載の小型OCTシステム。
(項目32)
前記プロセッサは、前記干渉信号の周波数に応答して、前記強度プロファイルを決定するための命令で構成され、随意に、前記強度プロファイルは、前記検出器を用いて測定される前記干渉信号の高速フーリエ変換を用いて決定される、項目30に記載の小型OCTシステム。
(項目33)
前記干渉信号の周波数は、前記網膜の層の分離距離および前記光源の波長の変化率に対応する、項目30に記載の小型OCTシステム。
(項目34)
前記干渉信号の周波数は、前記網膜の層の分離距離および前記光源から放射される前記ビームの波長の変化率に対応する、項目30に記載の小型OCTシステム。
(項目35)
前記断層撮影システムを眼窩と整列させるための視認標的をさらに備え、前記視認標的は、前記光ビーム、発光ダイオードを用いて画定される標的、またはVCSELのうちの1つ以上のものを備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目36)
前記光源は、第1のVCSELと、第2のVCSELとを備え、前記光ビームは、前記第1のVSCELおよび前記第2のVSCELからの光を備えている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目37)
前記回路は、類似速度で前記第1のVSCELからの光の第1の波長および前記第2のVSCELからの光の第2の波長を掃引するために、類似掃引周波数を用いて順に前記第1のVCSELおよび前記第2のVCSELを駆動するように構成され、随意に、前記第1のVSCELおよび前記第2のVSCELの前記類似掃引周波数および前記類似速度は、互いの5%以内、随意に、互いの1%以内である、項目36に記載の小型OCTシステム。
(項目38)
前記回路は、前記第2のVSCELがオフであるときに前記第1のVSCELをオンにし、前記第1のVSCELがオフであるときに前記第2のVSCELをオンにし、前記第1のVSCELと前記第2のVCELとからの光の時間的重複を阻止するように構成され、前記第2のVSCELは、前記第1のVSCELがオフにされたとき、オンになり、前記第1のVSCELからの光の約0.1nm以内の波長を有する光を放射するように構成されている、項目36に記載の小型OCTシステム。
(項目39)
前記第1のVSCELからの光を結合するためのビームスプリッタまたは光ファイバのうちの1つ以上のものをさらに備えている、項目36に記載の小型OCTシステム。
(項目40)
前記光源、前記光学要素、前記検出器、および前記回路を支持するための筐体をさらに備え、前記筐体は、前記光ビームを前記眼の中へ向かわせるために、前記眼の前でユーザの手の中で保持されるように構成されている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目41)
前記筐体は、握持を容易にするために曲面上に複数のくぼみを伴う円筒形を有する、項目40に記載の小型OCTシステム。
(項目42)
前記筐体の向きに応答して測定される眼を測定するためのセンサをさらに備えている、項目40に記載の小型OCTシステム。
(項目43)
他方の眼が測定されている間の一方の眼を閉塞するための閉塞構造をさらに備え、前記閉塞構造は、前記筐体と測定される眼を決定するための前記センサとに結合されている、項目40に記載の小型OCTシステム。
(項目44)
前記筐体は、本体と、前記本体に回転可能に取り付けられた蓋とを備え、前記蓋は、開放位置にあるとき、前記本体の周囲で回転するように構成されている、項目40に記載の小型OCTシステム。
(項目45)
バッテリをさらに備え、前記バッテリは、前記光源よりも前記検出器から遠く離れて位置している、項目40に記載の小型OCTシステム。
(項目46)
ドッキングステーションをさらに備え、前記ドッキングステーションは、前記光源および前記回路に給電するために、前記筐体を受け取り、前記筐体内に含まれる前記バッテリを充電し、前記ドッキングステーションは、前記厚さを遠隔サーバに伝送するための無線通信回路を備え、随意に、前記無線通信回路は、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(GSM(登録商標))、第3世代(3G)、または第4世代(4G)モジュールを備えている、項目45に記載の小型OCTシステム。
(項目47)
前記回路は、通信ネットワークを通してデータを受信または伝送するように構成されている、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目48)
前記通信ネットワークは、インターネット、セルラーネットワーク、または短距離通信ネットワークを含む、項目1に記載の小型OCTシステム。
(項目49)
前記小型OCTシステムは、約50グラム~約500グラムの範囲内、随意に、約100グラム~約400グラムの範囲内の質量を有する、項目1~48のいずれか1項に記載の小型OCTシステム。
(項目50)
前記小型OCTシステムは、約10mm~約100mmの範囲内、随意に、約25mm~約70mmの範囲内で横断する最大距離を有する、項目1~49のいずれか1項に記載の小型OCTシステム。
(項目51)
筐体であって、前記光源、前記検出器、前記回路、および前記光学要素は、前記筐体内に含まれる、筐体と、
前記光源および前記検出器に結合された光ファイバであって、前記光ファイバは、前記小型OCTシステムから延びている、光ファイバと、
前記光ビームを前記眼と整列させ、前記光ビームを前記眼に向かわせるように前記光ファイバの遠位端に結合された整列構造と
をさらに備えている、項目1~50のいずれか1項に記載の小型OCTシステム。
(項目52)
小型OCTシステムを用いて患者の網膜の厚さを測定する方法であって、前記方法は、
前記網膜の厚さを繰り返し測定し、それによって、複数の時間に複数の測定をそれぞれ実施することと、
前記複数の測定に基づいて、約30μm~約70μmの範囲内の前記厚さの変化を検出することと
を含み、
前記小型OCTシステムは、約70μm~約150μmの範囲内の軸方向分解能を有する、方法。
(項目53)
前記厚さは、約5nm~10nmの範囲内で掃引する波長を用いて測定される、項目52に記載の方法。
(項目54)
前記反復測定は、前記小型OCTシステムよりも低い分解能値を有する第2のOCTシステムに基づいて、眼科医の受診の24時間以内に第1の測定を実施し、前記小型OCTシステムを用いて測定される前記厚さを調節することと、前記第1の測定後の1日~20日の範囲内の時間に第2の測定を実施することとを含む、項目52に記載の方法。
(項目55)
前記反復測定は、約5~20日の範囲内の複数の日にわたって1つの測定を毎日実施することを含む、項目52に記載の方法。
(項目56)
前記複数の時間は、少なくとも1日かつ20日以下、互いに分離されている、項目52に記載の方法。
(項目57)
前記厚さの変化は、少なくとも95%の信頼区間を伴って検出される、項目52に記載の方法。
(項目58)
物体の厚さを測定するための小型OCTシステムであって、前記小型OCTシステムは、
検出器と、
可変波長を有する光ビームを発生させるように構成された光源と、
前記ビームを前記物体の中へ向かわせ、検出器上で干渉信号を発生させるように前記光源に結合された複数の光学要素と、
前記検出器および前記光源に結合された回路と
を備え、
前記回路は、前記波長を変動させ、前記干渉信号に応答して、前記厚さを決定する、小型OCTシステム。
(項目59)
ミラー、複数のミラー、ジンバル、レンズ、検流計、音響光学変調器、電気光学変調器、平行移動光学要素、前記光ビームを横断して平行移動する光学要素、変形可能ミラー、およびxy平行移動ステージから成る群から選択される走査光学要素をさらに備えている、項目1~58のいずれか1項に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(項目60)
視覚カメラ装置をさらに備えている、項目1~59のいずれか1項に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(項目61)
前記視覚カメラ装置は、対象の眼の複数の画像を取得するように構成されている、項目60に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(項目62)
前記対象の眼の複数の画像は、対象の眼が後続のOCT測定間に移動したかどうか、および移動した量を決定するために使用される、項目61に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(項目63)
眼底カメラ装置をさらに備えている、項目1~62のいずれか1項に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(項目64)
前記眼底カメラは、対象の眼の眼底の複数の画像を取得するように構成されている、項目63に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(項目65)
前記対象の眼の眼底の前記複数の画像は、対象の眼が後続のOCT測定間に移動したかどうか、および移動した量を決定するために使用される、項目64に記載の小型OCTシステムまたは方法。
(参照による引用)
本明細書で記述される全ての出版物、特許、および特許出願は、各個々の出版物、特許、または特許出願が、参照することによって組み込まれるように具体的かつ個別に示された場合と同一の程度に、参照することによって本明細書に組み込まれる。
本発明の新規の特徴は、添付の請求項で詳細に記載される。本発明の特徴および利点のさらなる理解は、本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、および付随する図面を参照することによって、得られるであろう。
図1は、ヒトの眼の簡略化された図を示す。
図2は、いくつかの実施形態による、患者が複数の時点で網膜の厚さ(RT)を測定し、結果を通信することを可能にするシステムの概略図を示す。
図3Aは、いくつかの実施形態による、Bluetooth(登録商標)通信を利用する手持ち式光干渉断層撮影(OCT)デバイスを示す。
図3Bは、いくつかの実施形態による、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(GSM(登録商標))を利用する手持ち式OCTデバイスを示す。
図4は、いくつかの実施形態による、手持ち式OCTシステム内の情報のフローの概略図を示す。
図5は、いくつかの実施形態による、掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの概略図を示す。
図6Aは、いくつかの実施形態による、参照ミラーを欠いているSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図6Bは、いくつかの実施形態による、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)が、参照ミラーを欠いているSS-OCTデバイス内で動作する波長範囲を示す。
図7Aは、いくつかの実施形態による、外部キャビティを利用するSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図7Bは、いくつかの実施形態による、VCSELが、参照ミラーを欠いているSS-OCTデバイス内で動作する波長範囲を示す。
図7Cは、外部キャビティミラーの使用が、外部キャビティミラーが存在しない場合のOCTピークの周波数と比較して、OCTピークをより高い光周波数にシフトさせ得る方法を示す。
図8Aは、いくつかの実施形態による、第1の特定の時点における、2つのVCSELを利用し、参照ミラーを欠いているSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図8Bは、いくつかの実施形態による、第2の特定の時点における、2つのVCSELを利用し、参照ミラーを欠いているSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図8Cは、いくつかの実施形態による、VCSELが、2つのVCSELを利用し、参照ミラーを欠いているSS-OCTデバイス内で動作する波長範囲を示す。
図9は、いくつかの実施形態による、その最大電流定格を超えたVCSELの動作を示す。
図10Aは、軸方向分解能のグラフ表現を示す。
図10Bは、反復性および再現性のグラフ表現を示す。
図10Cは、RTの変化を呈していない網膜のRTの測定に関連付けられる反復性および再現性のグラフ表現を示す。
図10Dは、RTの変化を呈した網膜のRTの測定に関連付けられる反復性および再現性のグラフ表現を示す。
図11は、経時的に患者のRTの反復測定を行い、有害転帰に対応し得る変化に留意する方法のフローチャートである。
図12は、手持ち式OCTデバイスを使用する測定からRTを決定する方法のフローチャートを示す。
図13は、RTまたはRLTを決定するようにプログラムまたは別様に構成される例示的デジタル処理デバイスを示す。
図14は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しない、SS-OCTシステムの検出の限界を決定するための光学設定を示す。
図15は、その定格動作範囲外に駆動されたVCSELの2つの異なる時点におけるオシロスコープ信号を示す。
図16は、光学設定の2つの異なる構成のためのオシロスコープ信号を示す。
図17は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しないSS-OCTシステムを使用して発生させられる干渉信号の振動の周波数を抽出するための信号処理の方法を示す。
図18は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しないSS-OCTシステムを使用して発生させられる干渉信号の振動の周波数を抽出することの再現性を決定するための研究の結果を示す。
図19は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しないSS-OCTシステムを使用して発生させられる干渉信号の振動の周波数を抽出することの再現性を決定するための研究中に取得された周波数の平均および95%信頼区間を示す。
図20Aは、眼アダプタを伴う手持ち式OCTシステムの略図を示す。
図20Bは、右眼または左眼を測定するように適合される手持ち式OCTシステムを示す。
図20Cは、インジケータライトおよび通信アダプタを伴う手持ち式OCTシステムを示す。
図20Dは、OCT測定を提供するために眼に近接して設置された手持ち式OCTを示す。
図21は、手持ち式OCTデバイス用の較正キットを示す。
図22は、いくつかの実施形態による、走査機構を利用するSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図23Aは、いくつかの実施形態による、走査機構の概略図を示す。
図23Bは、いくつかの実施形態による、網膜層の厚さ測定部位のアレイを示す。
図24は、いくつかの実施形態による、走査機構および1つ以上のカメラを利用するSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図25は、いくつかの実施形態による、OCT測定から網膜の厚さ(RT)または網膜層の厚さ(RLT)の測定を抽出する方法を示す。
図26は、いくつかの実施形態による、視覚機能測定装置を組み込むSS-OCTデバイスの概略図を示す。
図27Aおよび図27Bは、いくつかの実施形態による、背景上の視覚合図を示す。
図28Aおよび図28Bは、いくつかの実施形態による、手持ち式単眼OCTシステムの構成を示す。
図29A、29B、および29Cは、いくつかの実施形態による、例示的手持ち式両眼OCTシステムの構成を示す。
図30は、いくつかの実施形態による、例示的手持ち式両眼OCTシステムの構成を示す。
図31Aは、いくつかの実施形態による、対象の左眼を測定するように向けられた手持ち式両眼OCTシステムを示す。
図31Bは、いくつかの実施形態による、対象の右眼を測定するように向けられた手持ち式両眼OCTシステム用の筐体を示す。
図32Aは、いくつかの実施形態による、掃引される波長の範囲を増加させるために冷却器に結合されたVCSELを示す。
図32Bは、いくつかの実施形態による、熱電冷却器に結合されたVCSELの概略図を示す。
図33Aは、いくつかの実施形態による、支持体上に設置された小型SS-OCTシステムを示す。
図33Bは、いくつかの実施形態による、支持体上に搭載された小型SS-OCTデバイスを使用するユーザを示す。
図34は、いくつかの実施形態による、固視標的装置および眼底撮像装置を組み込むSS-OCTデバイスの光学系の概略図を示す。
図35は、いくつかの実施形態による、本明細書に説明される小型SS-OCTシステムの光学系を制御するための電子回路基板の概略図を示す。
図36は、相安定性を増進するための干渉計を組み込むSS-OCTデバイスの光学系の概略図を示す。
図37A、37B、および37Cは、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して取得された例示的眼底画像を示す。 図37A、37B、および37Cは、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して取得された例示的眼底画像を示す。 図37A、37B、および37Cは、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して取得された例示的眼底画像を示す。
図38Aおよび図38Bは、時間ドメイン内のSS-OCT信号のチャープ補正のための再サンプリングの効果を示す。
図39A、39B、および39Cは、周波数ドメイン内の未補正およびチャープ補正されたSS-OCT信号の周波数ドリフトを示す。
図40A、40B、および40Cは、種々の雑音源に関連付けられる未補正SS-OCT信号の例示的位相ドリフトを示す。 図40A、40B、および40Cは、種々の雑音源に関連付けられる未補正SS-OCT信号の例示的位相ドリフトを示す。 図40A、40B、および40Cは、種々の雑音源に関連付けられる未補正SS-OCT信号の例示的位相ドリフトを示す。
図41A、41B、41C、および41Dは、患者移動に関連付けられる位相シフトのシミュレーションを示す。
図42A、42B、42C、および42Dは、患者移動に関連付けられる位相シフトから生じる誤差へのA走査時間の影響のシミュレーションを示す。
図43Aおよび図43Bは、典型的患者移動の振幅を示す。 図43Aおよび図43Bは、典型的患者移動の振幅を示す。
本発明の種々の実施形態が、本明細書に示され、説明されているが、そのような実施形態は一例のみとして提供されることが、当業者に明白であろう。多数の変形例、変更、および代用が、本発明から逸脱することなく当業者に想起され得る。本明細書に説明される本発明の実施形態の種々の代替物が採用され得ることを理解されたい。
本明細書に開示される小型OCTシステムは、網膜の厚さの測定等の多くの以前の臨床検査と併用するために非常に適している。ある場合、OCTシステムは、患者によって、または医療提供者によって使用される。多くの事例において、患者は、自分をシステムと整列させることができるが、別のユーザは、患者をシステムと整列させ、測定を行うことができる。いくつかの実施形態では、OCTシステムは、追加の情報を医療提供者に提供するように以前のソフトウェアおよびシステムと統合され、網膜における厚さの変化に応答して、アラートを提供することができる。アラートは、随意に、薬剤の変更、用量、または薬剤を服用するリマインダ等の是正措置がとられるべきであるとき、患者、介護者、および医療提供者に送信される。
本明細書で使用されるように、用語「網膜の厚さ(RT)」は、患者の網膜の厚さを評価するために使用される層の間の網膜の厚さを指す。RTは、例えば、網膜の前面と外境界膜との間の網膜の厚さに対応し得る。
本明細書で使用されるように、用語「網膜層の厚さ(RLT)」は、網膜の1つ以上の光学的に検出可能な層の厚さを指す。網膜の光学的に検出可能な層は、例えば、外境界膜と網膜色素上皮との間に延びている網膜の厚さを備え得る。
本明細書で使用されるように、用語「高分解能」は、より低い分解能の測定システムによって分解され得る構造よりも少なくとも1つの線形寸法が小さい構造を光学的に分解することが可能な測定システムを指す。
図1は、ヒトの眼の簡略化された図を示す。光は、角膜10を通して眼に進入する。虹彩20は、光が水晶体30に進むことを可能にする瞳孔25のサイズを変動させることによって、通過することを可能にされる光の量を制御する。前房40は、眼圧(IOP)を決定する房水45を含む。水晶体30は、結像のために光を集束させる。水晶体の焦点性質は、水晶体を再成形する筋肉によって制御される。集束光は、硝子体液55で充填される硝子体腔50を通過する。硝子体液は、眼の全体的形状および構造を維持する。光は、次いで、感光性領域を有する網膜60に向かって行く。特に、黄斑65は、視覚面の中心で光を受け取る責任がある網膜の面積である。黄斑内で、窩70は、光に最も敏感な網膜の面積である。網膜に向かって行く光は、視神経80に、次いで、処理のために脳にパスされる、電気信号を発生させる。
いくつかの障害が、眼の光学性能の低減を生じさせる。ある場合、眼圧(IOP)は、高すぎるか、または低すぎるかのいずれかである。これは、例えば、前房内の房水の高すぎるまたは低すぎる産生率によって引き起こされる。他の場合では、網膜は、薄すぎる、または厚すぎる。これは、例えば、網膜内の流体の蓄積に起因して生じる。異常な網膜の厚さ(RT)に関連する疾患は、例えば、緑内障および黄斑浮腫を含む。ある場合、RTの健康な範囲は、厚さ175μm~厚さ225μmである。一般に、IOPまたはRTのいずれかの異常は、多くの眼科疾患の存在を示す。加えて、IOPまたはRTは、眼科治療または他の手技に応答して変動する。したがって、眼科疾患の診断のためにIOPおよび/またはRTを測定し、所与の患者のための治療の有効性を査定するための手段を有することが望ましい。ある場合、1つ以上の網膜層の厚さ、例えば、複数の層の厚さを測定することが望ましい。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、複数の時点でRTまたはRLTを測定するための光干渉断層撮影(OCT)の使用に関する。例えば、患者は、複数の時点で自分のRTまたはRLTを測定し、経時的に緑内障または黄斑浮腫等の眼科疾患の進行を追跡する。別の実施例として、患者は、複数の時点で自分のRTまたはRLTを測定し、薬品または他の治療への自分の応答を追跡する。ある場合、システムは、RTもしくはRLTの1つ以上の最近の測定が前の測定から有意に逸脱するとき、アラートを生成する。ある場合、システムは、患者または患者の医師に変化を警告する。ある事例では、この情報は、患者と医師との間の経過観察予約を予定に入れ、例えば、眼科疾患の治療を試行する、処方された治療を中断する、または追加の検査を行うために使用される。
図2は、いくつかの実施形態による、患者が複数の時点でRTまたはRLTを測定し、結果を通信することを可能にするシステムの概略図を示す。患者は、手持ち式OCTデバイス100を覗き込み、RTまたはRLTの測定を取得する。いくつかの実施形態では、手持ち式OCTデバイスは、光学系102と、光学系を制御し、それと通信するための電子機器104と、バッテリ106と、伝送機108とを備えている。ある事例では、伝送機は、有線伝送機である。ある場合、伝送機は、無線伝送機である。ある場合、手持ち式OCTデバイスは、無線通信チャネル110を介して、患者のスマートフォンまたは他のポータブル電子デバイス上のモバイル患者デバイス120に結果を通信する。ある場合、無線通信は、Bluetooth(登録商標)通信を介する。いくつかの実施形態では、無線通信は、Wi-Fi通信を介する。他の実施形態では、無線通信は、当業者に公知である任意の他の無線通信を介する。
ある場合、結果は、RTの完全に処理された測定である。ある場合、OCTデータの全ての処理は、手持ち式OCTデバイス上で実施される。例えば、いくつかの実施形態では、手持ち式OCTデバイスは、OCT光波形が電子表現に変換されることを可能にするハードウェアまたはソフトウェア要素を含む。ある場合、手持ち式OCTデバイスはさらに、電子表現の処理を可能にし、例えば、RTの測定を抽出する、ハードウェアまたはソフトウェア要素を含む。
ある場合、結果は、OCT測定から取得される未加工光波形の電子表現である。例えば、いくつかの実施形態では、手持ち式OCTデバイスは、OCT光波形が電子表現に変換されることを可能にするハードウェアまたはソフトウェア要素を含む。ある場合、これらの電子表現は、次いで、例えば、RTの測定を抽出するように、さらなる処理のためにモバイル患者デバイスにパスされる。
ある場合、患者は、患者モバイルアプリ上でRTまたはRLT測定の結果および分析を受信する。いくつかの実施形態では、結果は、測定の結果が正常または健康範囲外であることを患者に警告する、アラート122を含む。ある場合、結果はまた、測定値124の表示も含む。例えば、ある場合、RTまたはRLTの測定は、257μmの結果を生成する。ある事例では、この結果は、正常または健康範囲外である。これは、システムにアラートを生成させ、患者モバイルアプリ上に257μmの測定値を表示させる。いくつかの実施形態では、結果はまた、複数の時点にわたる患者のRTまたはRLTの履歴を示すチャート126も含む。
ある事例では、患者モバイルデバイスは、通信手段130を介して、測定の結果をクラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システム140に通信する。いくつかの実施形態では、通信手段は、有線通信手段である。いくつかの実施形態では、通信手段は、無線通信手段である。ある場合、無線通信は、Wi-Fi通信を介する。他の場合では、無線通信は、セルラーネットワークを介する。なおも他の場合では、無線通信は、当業者に公知である任意の他の無線通信を介する。具体的実施形態では、無線通信手段は、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。
クラウドの中に記憶されると、具体的実施形態では、結果は、次いで、他のデバイスに伝送される。ある場合、結果は、第1の通信チャネル132を介して、患者のコンピュータ、タブレット、または他の電子デバイス上の患者デバイス150に伝送される。いくつかの実施形態では、結果は、第2の通信チャネル134を介して、医師のコンピュータ、タブレット、または他の電子デバイス上の医師デバイス160に伝送される。ある事例では、結果は、第3の通信チャネル136を介して、別のユーザのコンピュータ、タブレット、または他の電子デバイス上の分析デバイス170に伝送される。いくつかの実施形態では、結果は、第4の通信チャネル138を介して、患者管理システムまたは病院管理システム180に伝送される。ある場合、デバイスの各々は、本明細書に説明されるような関連機能を果たすための適切なソフトウェア命令を有する。
具体的実施形態では、第1の通信チャネルは、有線通信チャネルまたは無線通信チャネルである。ある場合、通信は、イーサネット(登録商標)を介する。他の場合では、通信は、ローカルエリアネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)を介する。なおも他の場合では、通信は、Wi-Fiを介する。さらに他の場合では、通信は、当業者に公知である任意の他の有線または無線通信を介する。いくつかの実施形態では、第1の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。ある場合、第1の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムからの受信のみを可能にするように構成される。
ある場合、第2の通信チャネルは、有線通信チャネルまたは無線通信チャネルである。ある場合、通信は、イーサネット(登録商標)を介する。具体的実施形態では、通信は、ローカルエリアネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)を介する。他の実施形態では、通信は、Wi-Fiを介する。なおも他の実施形態では、通信は、当業者に公知である任意の他の有線または無線通信を介する。ある場合、第2の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、第2の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムからの受信のみを可能にするように構成される。
具体的な場合では、第3の通信チャネルは、有線通信チャネルまたは無線通信チャネルである。ある事例では、通信は、イーサネット(登録商標)を介する。他の事例では、通信は、ローカルエリアネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)を介する。なおも他の事例では、通信は、Wi-Fiを介する。さらに他の事例では、通信は、当業者に公知である任意の他の有線または無線通信を介する。いくつかの実施形態では、第3の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。ある場合、第3の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムからの受信のみを可能にするように構成される。
いくつかの実施形態では、第4の通信チャネルは、有線通信チャネルまたは無線通信チャネルである。ある場合、通信は、イーサネット(登録商標)を介する。他の場合では、通信は、ローカルエリアネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)を介する。なおも他の場合では、通信は、Wi-Fiを介する。さらに他の場合では、通信は、当業者に公知である任意の他の有線または無線通信を介する。ある事例では、第4の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。他の場合では、第4の通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムからの受信のみを可能にするように構成される。
RTまたはRLTの決定は、多くの場所で実施されることができる。例えば、RTまたはRLTの決定は、手持ち式OCTデバイス上で実施される。ある場合、RTまたはRLTの決定は、スマートフォンまたは他のポータブル電子デバイスによって等、手持ち式OCTデバイスの近傍の場所で実施される。いくつかの実施形態では、RTまたはRLTの決定は、クラウドベースの記憶および通信システム上で実施される。ある事例では、手持ち式OCTデバイスは、測定データを圧縮し、圧縮された測定データをクラウドベースの記憶および通信システムに伝送するように構成される。
いくつかの実施形態では、患者は、患者デバイス150上でRTまたはRLT測定の結果および分析を受信する。ある事例では、結果は、測定の結果が正常または健康範囲外であることを患者に警告する、アラート152を含む。ある場合、結果はまた、測定値154の表示も含む。例えば、ある場合、RTまたはRLTの測定は、257μmの結果を生成する。この結果は、正常または健康範囲外である。ある場合、これは、システムにアラートを生成させ、患者アプリ上に257μmの測定値を表示させる。具体的な場合では、結果はまた、複数の時点にわたる患者のRTまたはRLTの履歴を示すチャート156も含む。ある場合、患者デバイスはまた、患者が従うための指示158も表示する。ある事例では、指示は、患者にその医師を受診するように指示する。いくつかの実施形態では、指示は、患者の氏名、直近のRTまたはRLT測定の日付、およびその医師への次の予定された受診を含む。他の場合では、指示は、より多くの情報を含む。なおも他の場合では、指示は、より少ない情報を含む。
いくつかの実施形態では、患者の医師は、医師デバイス160上でRTまたはRLT測定の結果および分析を受信する。ある事例では、結果は、測定の結果が正常または健康範囲外であることを医師に警告する、アラート162を含む。ある場合、結果はまた、患者の測定が正常または健康範囲外であることを医師に知らせる、アラート164も含む。いくつかの実施形態では、アラートは、医師が患者に電話し、予約を予定に入れる、または医療支援を提供するという提案を含む。いくつかの実施形態では、結果はまた、医師の患者毎に直近の測定および履歴測定を示す表示166も含む。例えば、ある事例では、RTまたはRLTの測定は、257μmの結果を生成する。この結果は、正常または健康範囲外である。ある場合、これは、システムにアラートを生成させ、医師アプリ上に257μmの測定値を表示させる。具体的な場合では、医師デバイスはまた、医師の患者毎に連絡先および履歴情報168も表示する。
いくつかの実施形態では、他方のユーザは、分析デバイス170上でRTまたはRLT測定の結果および分析を受信する。ある事例では、他方のユーザは、新しい形態の治療の有効性を調査する研究者である。他の場合では、他方のユーザは、特定の医師または介護施設の転帰を監視する監査員である。患者のプライバシーを保護するために、ある場合、分析デバイスは、所与の患者の情報のサブセットのみを受信するように制限される。例えば、サブセットは、所与の患者についてのいかなる個人識別情報も含まないように制限される。ある場合、結果は、多数の異常または不健康な測定が具体的期間内で取得されていることを警告する、アラート172を含む。ある場合、結果は、患者の集団を横断して測定の1つ以上のグラフ表現174を含む。
ある場合、分析デバイス上の結果および分析は、医師が確認した診断等の疾患情報を備えている。ある場合、結果および分析は、年齢、性別、遺伝情報、患者の環境についての情報、喫煙歴、患者が罹患した他の疾患等の匿名患者データを備えている。ある場合、結果および分析は、処方された薬剤のリスト、治療歴等の患者のための匿名治療計画を備えている。ある場合、結果および分析は、RTまたはRLT測定の結果等の測定結果、視覚機能検査、または治療過程への患者のコンプライアンスを備えている。ある場合、結果および分析は、電子診療記録からのデータを備えている。ある場合、結果および分析は、患者の医療提供者によって獲得されるOCT走査の結果等の患者の医療提供者への受診からの診断情報を備えている。
いくつかの実施形態では、患者の臨床、病院、または他の医療提供者は、患者管理システムまたは病院管理システム180上でRTまたはRLT測定の結果および分析を受信する。ある場合、システムは、患者の電子診療記録を含む。ある場合、結果および分析は、患者の医療提供者に、提供者が患者のための治療計画を更新することを可能にするデータを提供する。ある事例では、結果および分析は、提供者が早期外来診療を患者に呼び掛けることを決定することを可能にする。ある事例では、結果および分析は、提供者が外来診療を延期することを決定することを可能にする。
いくつかの実施形態では、患者デバイス、医師デバイス、および分析デバイスのうちの1つ以上のものは、本明細書に説明されるように、それぞれ、患者デバイス、医師デバイス、または分析デバイスの機能を果たすための命令を備えている、ソフトウェアアプリを含む。
図3Aは、いくつかの実施形態による、短距離無線通信を利用する手持ち式OCTデバイスを示す。いくつかの実施形態では、手持ち式OCTデバイス100は、光学系102と、光学系を制御し、それと通信するための電子機器104と、バッテリ106と、無線伝送機108とを備えている。ある場合、無線伝送機は、Bluetooth(登録商標)伝送機である。ある事例では、1つ以上のRTもしくはRLT測定からの結果は、患者または患者によって指定される別の個人等の認定ユーザが、スマートフォンまたは他のポータブル電子デバイス上の患者モバイルデバイスを開くまで、手持ち式OCTデバイス上に記憶される。開かれると、患者モバイルデバイスは、手持ち式OCTデバイスとの無線通信を確立する。ある場合、通信は、Bluetooth(登録商標)無線通信チャネル110を介する。ある事例では、手持ち式OCTデバイスは、Bluetooth(登録商標)チャネルを介して、結果を患者のスマートフォンまたは他のポータブル電子デバイス上のモバイル患者デバイス120に通信する。
ある事例では、結果は、測定の結果が正常または健康範囲外であることを患者に警告する、アラート122を含む。具体的実施形態では、結果はまた、測定値124の表示も含む。例えば、RTまたはRLTの測定は、ある場合、257μmの結果を生成する。この結果は、正常または健康範囲外である。ある場合、これは、システムにアラートを生成させ、患者モバイルアプリ上に257μmの測定値を表示させる。具体的実施形態では、結果はまた、複数の時点にわたる患者のRTまたはRLTの履歴を示すチャート126も含む。
ある場合、患者モバイルデバイスは、無線通信手段130を介して、測定の結果をクラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システム140に通信する。ある事例では、無線通信は、Wi-Fi通信である。他の場合では、Wi-Fi通信は、セキュアWi-Fiチャネルを介する。なおも他の場合では、無線通信は、セルラーネットワークを介する。具体的実施形態では、セルラーネットワークは、セキュアセルラーネットワークである。他の実施形態では、伝送された情報は、暗号化される。ある場合、通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。ある場合、データは、スマートフォンまたは他のポータブル電子デバイスがWi-Fiまたはセルラーネットワークに接続するまで、スマートフォンまたは他のポータブル電子デバイス上に記憶される。
ある場合、患者モバイルデバイスは、患者モバイルデバイスが最後に開かれてから過剰に多くの時間が経過したとき、患者または患者によって指定される別の個人に通知する特徴を有する。例えば、ある場合、本通知は、その医師または他の医療提供者によって設定される測定スケジュールによって要求された通りの直近において、患者がRTまたはRLTの測定を獲得していないため起こる。他の場合では、通知は、手持ち式OCTデバイスが過剰に多くの測定の結果を記憶しており、データを患者のスマートフォンに伝送する必要があるため起こる。具体的実施形態では、患者モバイルデバイスは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムと通信し、患者データの完全なセットを表示する。
図3Bは、いくつかの実施形態による、スマートフォン等のユーザデバイスに依拠することなく、クラウドベースの記憶および通信システムと直接通信することが可能な手持ち式OCTデバイスを示す。いくつかの実施形態では、手持ち式OCTデバイス100は、光学系102と、光学系を制御し、それと通信するための電子機器104と、バッテリ106と、無線伝送機108とを備えている。ある場合、無線伝送機は、GSM(登録商標)伝送機である。ある事例では、1つ以上のRTもしくはRLT測定からの結果は、手持ち式OCTデバイス上に記憶される。ある場合、GSM(登録商標)伝送機は、無線通信チャネル114を介してクラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システム140との無線通信を確立する。具体的な場合では、無線通信は、GSM(登録商標)無線通信チャネルを介する。他の実施形態では、システムは、第3世代(3G)または第4世代(4G)モバイル通信規格を利用する。そのような場合では、無線通信は、3Gまたは4G通信チャネルを介する。
具体的実施形態では、患者モバイルデバイス120は、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システム140から無線通信手段130を介して測定の結果を受信する。ある場合、無線通信は、Wi-Fi通信を介する。ある場合、Wi-Fi通信は、セキュアWi-Fiチャネルを介する。他の場合では、無線通信は、セルラーネットワークを介する。ある場合、セルラーネットワークは、セキュアセルラーネットワークである。具体的事例では、伝送された情報は、暗号化される。いくつかの実施形態では、通信チャネルは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムへの伝送、もしくはそこからの受信を可能にするように構成される。
クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムから取得されると、RTまたはRLT測定の結果は、ある事例では、患者モバイルアプリで視認される。ある場合、結果は、測定の結果が正常または健康範囲外であることを患者に警告する、アラート122を含む。ある事例では、結果はまた、測定値124の表示も含む。例えば、ある場合、RTまたはRLTの測定は、257μmの結果を生成する。この結果は、正常または健康範囲外である。具体的実施形態では、これは、システムにアラートを生成させ、患者モバイルアプリ上に257μmの測定値を表示させる。いくつかの実施形態では、結果はまた、複数の時点にわたる患者のRTまたはRLTの履歴を示すチャート126も含む。
ある場合、患者モバイルデバイスは、患者モバイルデバイスが最後に開かれてから過剰に多くの時間が経過したとき、患者または患者によって指定される別の個人に通知する特徴を有する。例えば、ある場合、本通知は、その医師または他の医療提供者によって設定される測定スケジュールによって要求された通りの直近において、患者がRTまたはRLTの測定を獲得していないため起こる。他の場合では、通知は、手持ち式OCTデバイスが過剰に多くの測定の結果を記憶しており、データを患者のスマートフォンに伝送する必要があるため起こる。具体的実施形態では、患者モバイルデバイスは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムと通信し、患者データの完全なセットを表示する。
ある場合、手持ち式OCTデバイスは、短距離伝送機と、GSM(登録商標)、3G、または4G伝送機とを備えている。ある事例では、短距離伝送機は、Bluetooth(登録商標)伝送機である。ある場合、手持ち式OCTデバイスは、Bluetooth(登録商標)無線通信チャネルを通して、スマートフォンまたは他のポータブル電子デバイス上の患者モバイルデバイスと直接通信する。いくつかの実施形態では、手持ち式OCTはまた、GSM(登録商標)、3G、または4G無線通信チャネルを通して、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムと通信する。具体的な場合では、クラウドベースのシステムは、次いで、Wi-Fi、セルラー、または他の無線通信チャネルを通して、患者モバイルデバイスと通信する。代替として、Bluetooth(登録商標)伝送機は、ドッキングステーションに内蔵される。ある事例では、これは、スマートフォンを欠いている患者のためのより古いデバイスの使用を可能にする。ある場合、ドッキングステーションはまた、手持ち式OCTデバイスのバッテリを充電するための手段も含む。
ある場合、図3Aおよび3Bの手持ち式OCTデバイスは、眼に近接近して保持されるように構成される。例えば、具体的実施形態では、デバイスは、眼から200mm以下の距離に検出器を伴って眼の前で保持されるように構成される。他の実施形態では、デバイスは、眼から150mm以下、100mm以下、または50mm以下の距離に検出器を伴って眼の前で保持されるように構成される。具体的事例では、手持ち式OCTデバイスはさらに、光源、光学要素、検出器、および回路を支持するための筐体を備えている。ある場合、筐体は、ユーザの手の中で保持されるように構成される。ある場合、ユーザは、眼の前でデバイスを保持し、光ビームを眼の中へ向かわせる。ある事例では、デバイスは、測定されている眼を測定するためのセンサを含む。例えば、具体的実施形態では、デバイスは、筐体の向きに応答して測定される眼を決定するための加速度計またはジャイロスコープを含む。デバイスは、随意に、筐体に結合される閉塞構造と、測定される眼を決定するセンサとを含む。閉塞構造は、他方の眼が測定されている間に一方の眼を閉塞する。ある場合、デバイスは、光ビームを網膜の一部と整列させるための視認標的を含む。例えば、具体的実施形態では、デバイスは、光ビームを眼窩と整列させるための視認標的を含む。ある場合、視認標的は、光ビームである。ある場合、視認標的は、発光ダイオードである。他の場合では、視認標的は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)である。なおもさらなる場合では、視認標的は、当業者に公知である任意の視認標的である。
本明細書に説明される光学コンポーネントは、当業者によって理解されるであろうように、本明細書に説明されるように縮小された物理的サイズおよび質量を手持ち式OCTデバイスに提供するように、小型化されることが可能である。
多くの実施形態では、図3Aおよび3Bの手持ち式OCTデバイスは、ユーザの片手で容易に操作されるために十分に小さく、十分に軽量である。例えば、多くの実施形態では、デバイスは、約100グラム~約500グラムの範囲内の質量を有する。多くの実施形態では、デバイスは、約200グラム~約400グラムの範囲内の質量を有する。多くの実施形態では、デバイスは、約250グラム~約350グラムの範囲内の質量を有する。具体的実施形態では、デバイスは、約80mm~約160mmの範囲内で横断する最大距離を有する。具体的実施形態では、デバイスは、約100mm~約140mmの範囲内で横断する最大距離を有する。具体的実施形態では、デバイスは、約110mm~約130mmの範囲内の幅を有する。いくつかの実施形態では、横断する最大距離は、長さを備えている。いくつかの実施形態では、デバイスは、その長さ未満の幅を有する。具体的実施形態では、デバイスは、約40mm~約80mmの範囲内の幅を有する。具体的実施形態では、デバイスは、約50mm~約70mmの範囲内の幅を有する。具体的実施形態では、デバイスは、約55mm~約65mmの範囲内の幅を有する。
図4は、いくつかの実施形態による、手持ち式OCTシステム内の情報のフローの概略図を示す。ある場合、手持ち式OCTデバイス400はさらに、RTまたはRLTを測定するためのサブシステム402と、デバイス記憶システム404とを備えている。いくつかの実施形態では、デバイス記憶システムは、限定されないが、フラッシュメモリまたはランダムアクセスメモリ(RAM)を含む、任意の形態の揮発性または不揮発性メモリを備えている。ある事例では、RTまたはRLTを測定するためのサブシステムは、デバイス記憶システムに通信可能に結合される。ある場合、手持ち式OCTデバイスは、測定データをスマートフォンまたは任意の他のコンピューティングデバイス410に伝送する。例えば、ある場合、スマートフォンまたは別の手持ち式デバイスはさらに、スマートフォン記憶システム414を備え、スマートフォンアプリ412を起動する。
ある場合、コンピューティングデバイスは、患者データおよび測定データを患者デバイス420に送信する。いくつかの実施形態では、スマートフォンデバイスは、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システム430に通信可能に結合される。ある事例では、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶システムはさらに、モバイルアプリケーションプログラミングインターフェース(API)432、患者デバイス434、医師デバイス436、分析デバイス438、測定および治療記憶システム440、患者データ記憶システム442、ならびに患者管理システムまたは病院管理システムとインターフェースをとるAPI444のうちのいずれかを備えている。
ある場合、モバイルAPIは、スマートフォンアプリに通信可能に結合される。いくつかの実施形態では、モバイルAPIは、測定情報(例えば、RTの測定)をスマートフォンアプリに送信し、かつそこから受信するように構成される。ある事例では、モバイルAPIは、患者データ(例えば、識別情報または人口統計情報)をスマートフォンデバイスに送信するが、スマートフォンアプリからこの情報を受信しないように構成される。ある場合、本構成は、患者データを侵害する可能性を低減させるように設計される。いくつかの実施形態では、モバイルAPIは、測定データおよび患者データを患者デバイスに送信するように、かつ患者アプリから測定データおよび患者データを受信するように構成される。ある事例では、患者デバイスはさらに、測定データおよび患者データを患者に送信するように、かつ患者から測定データおよび患者データを受信するように構成される。
ある場合、モバイルAPIは、測定データおよび患者データを医師デバイスに送信するように、かつ医師アプリから測定データおよび患者データを受信するように構成される。他の場合では、モバイルAPIは、測定データを医師デバイスに送信するように、かつ医師デバイスから測定データを受信するが、最初に患者データ記憶システムを通過するように患者データに要求するように構成される。そのような場合では、患者データ記憶システムは、患者データを医師デバイスに送信し、医師アプリから患者データを受信するように構成される。いくつかの実施形態では、患者データ記憶システムは、患者データを患者管理システムまたは病院管理システムとインターフェースをとるAPIに送信するように、かつ患者管理システムまたは病院管理システムとインターフェースをとるAPIから患者データを受信するように構成される。ある事例では、患者管理システムまたは病院管理システムとインターフェースをとるAPIは、患者データを患者管理システムまたは病院管理システム480に送信するように、かつ患者管理システムまたは病院管理システムから患者データを受信するように構成される。ある場合、医師デバイスはさらに、測定データおよび患者データを医師450に送信するように、かつ医師から測定データおよび患者データを受信するように構成される。
ある場合、モバイルAPIは、測定データを分析アプリに送信するように、かつ分析アプリから測定データを受信するように構成される。いくつかの実施形態では、分析デバイスは、測定データを手持ち式OCTシステム460の製造業者または開発者に送信するように構成される。ある事例では、分析デバイスは、匿名患者データを手持ち式OCTシステムの製造業者または開発者に送信するように構成される。ある場合、分析デバイスは、測定データのサブセットを他の関係者470に送信するように構成される。いくつかの実施形態では、分析デバイスは、匿名患者データを他の関係者470に送信するように構成される。
いくつかの実施形態では、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムはさらに、測定および治療記憶システムを備えている。ある事例では、測定および治療記憶システムは、測定データをモバイルAPI、患者アプリ、医師アプリ、および分析アプリのうちのいずれかに送信するように構成される。ある場合、測定および治療記憶システムは、モバイルAPI、患者アプリ、医師アプリ、および分析アプリのうちのいずれかから測定データを受信するように構成される。
患者管理システムまたは病院情報システムに加えて、ある場合、クラウドベースまたは他のネットワークベースの記憶および通信システムは、ローカル患者管理システム482に通信可能に結合される。いくつかの実施形態では、ローカル患者管理システムは、患者データを医師アプリに送信するように構成される。
手持ち式OCTデバイスは、光干渉断層撮影のための任意の方法を利用し得る。ある場合、手持ち式OCTデバイスは、時間ドメインOCTを利用する。いくつかの実施形態では、手持ち式OCTデバイスは、周波数ドメインOCTを利用する。ある事例では、手持ち式OCTデバイスは、空間的に符号化された周波数ドメインOCTを利用する。ある場合、手持ち式OCTデバイスは、掃引源OCT(SS-OCT)としても公知である、時間符号化周波数ドメインOCTを利用する。
図5は、いくつかの実施形態による、掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの光学系の概略図を示す。ある場合、光学系102は、光源500と、ビームスプリッタ510と、フロントエンド光学系520と、参照ミラー530と、処理ユニット540とを備えている。いくつかの実施形態では、処理ユニットはさらに、光検出器542と、信号処理モジュール544とを備えている。光源からの光は、ビームスプリッタに衝突する。光の一部は、参照アームに沿って参照ミラーに向かわせられ、光の一部は、フロントエンド光学系に、次いで、サンプル550に向かわせられる。ある事例では、サンプルは、眼から成る。ある場合、サンプルは、網膜から成る。いくつかの実施形態では、網膜は、組織のいくつかの層から成る。ある事例では、組織の層は、感光性桿体および錐体細胞の層552、網膜色素上皮(RPE)554、ならびに脈絡膜556から成る。他の事例では、組織の層は、神経線維層、神経節細胞層、内網状層、内顆粒層、外網状層、外顆粒層、内境界膜、外境界膜、および/またはブルッフ膜等の網膜の他の層から成る。光は、層のそれぞれの各境界においてデバイスに後方反射される。各境界から反射される光は、参照ミラーから反射される光および任意の他の境界から反射される光に干渉する。干渉信号は、光検出器において検出される。ある事例では、光は、桿体および錐体細胞の層の後面、桿体および錐体細胞の層の前面、内境界膜の後面、内境界膜の前面、脈絡膜の後面、および/または脈絡膜の前面から反射される。光は、神経線維層、神経節細胞層、内網状層、内顆粒層、外網状層、外顆粒層、外境界膜、および/または網膜色素上皮等の任意の他の層の任意の表面から反射され得る。ある場合、RLTは、これらの網膜層のうちのいずれかの厚さ、またはいずれか2つのそのような層の間の厚さに対応する。
本プロセスは、光源によって放射される波長の範囲にわたって繰り返される。干渉信号の振幅は、波長とともに変動し、境界から反射される光および参照ミラーから反射される光が同相であるとき、または境界から反射される光が別の境界から反射される光と同相であるとき、最大値を獲得する。本状態は、境界毎に1つ以上の特定の光の波長において獲得され、干渉信号の1つ以上の最大値によって特徴付けられる。他の波長において、干渉信号は、部分建設的干渉または破壊的干渉を示す。全ての波長における干渉信号は、インターフェログラム560を形成するようにコンパイルされる。インターフェログラムは、信号分析手順を受ける。ある場合、インターフェログラムは、スペクトル570を形成するように、高速フーリエ変換(FFT)等の周波数分析手順を受ける。スペクトルは、種々の網膜層の厚さに関連付けられる干渉信号に対応するピークを備えている。いくつかの実施形態では、SS-OCTは、比較的長いコヒーレンス長(典型的には、数ミリメートルを上回る)を伴う光源を利用する。ある事例では、干渉信号の振幅は、2つの網膜層の間の距離が増加すると減少する。ある場合、ピークの位置は、組織の各層の厚さを示す。
ある場合、光源は、レーザ源を備えている。いくつかの実施形態では、レーザ源は、同調され得る波長を有する、レーザ光を生成する。ある事例では、レーザ源は、OCT信号を取得するために波長の範囲にわたって走査される。ある場合、レーザ源は、OCT信号の急速獲得を可能にするように急速に走査されることが可能である。ある場合、レーザ源は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備えている。いくつかの実施形態では、VCSELは、VCSELに提供される電流を変動させることによって同調される。ある事例では、VCSELは、電流を連続的に変動させることによって、波長の範囲を横断して連続的に走査される。ある場合、VCSELは、電流を周期的に変動させることによって、波長の範囲を横断して周期的に走査される。いくつかの実施形態では、VCSELは、正弦波的に変動する波長を生成するように、正弦波的に変動する電流を提供される。
いくつかの実施形態では、VCSELは、市販のVCSELである。ある事例では、VCSELは、本明細書に説明される教示に基づいて市販のVCSELから修正されるVCSELである。ある場合、VCSELは、Phillips Photonics、Frankfurt Laser Company、Hamamatsu Corporation、New Focus、Power Technology、Avago Technologies、Masimo Semiconductor、Finisar、Oclaro、または当業者に公知である任意の他の製造業者等の製造業者から入手されるVCSELである。
ある事例では、VCSELは、連続使用のため、またはパルス使用のための最大推奨電流を有する。ある場合、最大連続電流定格は、VCSELが掃引され得る波長の範囲を限定する。例えば、VCSELは、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、または10mA以下の連続動作電流に限定され得る。いくつかの実施形態では、VCSELによって放射される波長は、0.3nm/mAの比例定数を伴う動作電流とともに直線的に変動する。ある場合、これは、VCSELが掃引され得る波長の範囲を0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、または3.0nmに限定する。いくつかの実施形態では、これは、VCSELベースのSS-OCTデバイスの獲得可能な軸方向分解能を限定する。光源からのガウススペクトルを仮定すると、獲得可能な軸方向分解能は、以下に従って決定される。
Figure 2022062160000001
式中、δzは、獲得可能な軸方向分解能であり、λは、VCSELの中心発光波長であり、Δλは、VCSELが動作する波長の範囲である。
したがって、ある場合、VCSELの限定された動作範囲は、獲得可能な軸方向分解能を限定する。いくつかの実施形態では、850nmの中心動作波長を伴うVCSELに関して、獲得可能な軸方向分解能は、それぞれ、0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、および3.0nmの動作範囲のために、1,062μm、531μm、354μm、266μm、213μm、177μm、152μm、133μm、118μm、または106μmと同程度に良好である。ある事例では、VCSELは、0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W、または100W以下の光強度を放射する。
表1は、850nmの中心動作波長のための掃引源の対応する波長範囲のための軸方向分解能を示す。
Figure 2022062160000002
表1は、850nmの中心波長を参照するが、当業者は、本明細書で提供される開示に従って、類似掃引範囲および類似分解能を伴って異なる中心波長において動作する小型OCTシステムを構築することができる。また、当業者は、概して、約1.3~1.4である、網膜の屈折率に従って、上記の値を容易に補正することができる。
ある場合、追加のVSCELが、本明細書に説明されるような掃引波長範囲を拡張するために使用される。
ある場合、VCSELの限定された動作範囲はまた、限定された光路差(OPD)によって付与される限定された位相シフトに起因して、OCT信号から情報を抽出する能力も限定する。第1のインターフェースから反射される光と第2のインターフェースから反射される光との間の位相シフトは、以下によって求められる。
Figure 2022062160000003
式中、Δφは、位相シフトであり、λは、VCSELの中心発光波長であり、nは、第1の反射インターフェースと第2の反射インターフェースとの間の媒体の屈折率であり、Δzは、第1の反射インターフェースと第2の反射インターフェースとの間の距離であり、nΔzは、OPDであり、Δλは、VCSELが動作する波長の範囲である。
ある場合、第1のインターフェースから反射される光および第2のインターフェースから反射される光の相互作用から生じる干渉信号から周波数情報を抽出することが有用である。この情報を抽出するために、インターフェログラムの2つの信号周期を獲得することが役立ち得る。これは、4πの位相シフトに対応する。したがって、VCSELは、以下によって求められる波長の最小範囲Δλminにわたって動作するはずである。
Figure 2022062160000004
したがって、ある場合、VCSELの限定された動作範囲は、例えば、ある場合、干渉信号から周波数情報を抽出するために十分な位相シフトを獲得する能力を限定する。いくつかの実施形態では、網膜に類似する1.3の屈折率を伴う媒体内で150μmによって分離される反射インターフェースの間に干渉パターンを形成する、850nmの中心動作波長を伴うVCSELに関して、波長の最小範囲は、3.7nmである。ある事例では、本波長の範囲は、典型的には、連続使用のためのその最大推奨電流内で動作されるVCSELによって放射される、波長の範囲を上回る。したがって、ある場合、十分な位相シフトを生成するために、VCSELによって放射される波長の範囲を拡張することが役立つ。
光源は、VCSELである必要はない。ある場合、光源は、増幅自然放射(ASE)を利用するドープファイバ増幅器である。ある場合、光源は、スーパールミネセントダイオード(SLD)である。加えて、いくつかの実施形態では、光源は、複数の光源を備えている。
ある場合、フロントエンド光学系は、レンズ等の光学要素を備えている。いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、任意の反射、屈折、または回折要素を備えている。ある事例では、フロントエンド光学系は、2つ以上の反射、屈折、または回折要素を備えている。ある場合、フロントエンド光学系は、電気光学、磁気光学、音響光学、または機械光学デバイスを備えている。いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、当業者に公知である任意の光学要素を備えている。
いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、光源が網膜上の異なる場所に移動されることを可能にするための走査光学要素を備えている。ある事例では、これは、網膜上の異なる場所におけるRTまたはRLTを決定するように、複数の測定が行われることを可能にする。ある場合、網膜上の異なる場所におけるRTまたはRLTを決定することはさらに、窩の場所が確認されることを可能にする。いくつかの実施形態では、走査光学要素は、ミラー、複数のミラー、ジンバル、レンズ、検流計、音響光学変調器、電気光学変調器、平行移動光学要素、光ビームを横断して平行移動する光学要素、変形可能ミラー、およびxy平行移動ステージから成る群から選択される。ある事例では、走査光学要素は、当業者に公知であるような任意の走査光学要素を備えている。
ある事例では、デバイスはさらに、本明細書に説明されるような走査光学要素を備えている。
図6Aは、いくつかの実施形態による、参照ミラーを欠いている掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの光学系の概略図を示す。ある場合、光学系102は、VCSELまたは他の光源600と、ビームスプリッタ610と、フロントエンド光学系620と、処理ユニット640とを備えている。いくつかの実施形態では、処理ユニットはさらに、光検出器642と、信号処理モジュール644とを備えている。広帯域源からの光は、ビームスプリッタに衝突する。光は、フロントエンド光学系に、次いで、サンプル650に向かわせられる。光は、各層の各境界においてデバイスに後方反射される。1つの層の境界から反射される光は、別の層の境界から反射される光に干渉する。干渉信号は、光検出器において検出される。
本プロセスは、光源によって放射される波長の範囲にわたって繰り返される。干渉信号の振幅は、波長とともに変動し、境界から反射される光が別の境界から反射される光と同相であるとき、最大値を獲得する。本状態は、境界毎に1つ以上の特定の光の波長において獲得され、干渉信号の1つ以上の最大値によって特徴付けられる。他の波長において、干渉信号は、部分建設的干渉または破壊的干渉を示す。全ての波長における干渉信号は、インターフェログラムを形成するようにコンパイルされる。インターフェログラムは、信号分析手順を受ける。ある場合、インターフェログラムは、スペクトルを形成するように、高速フーリエ変換(FFT)等の周波数分析手順を受ける。スペクトルは、境界毎の干渉最大値に関連付けられる波長に対応するピークを備えている。いくつかの実施形態では、SS-OCTは、比較的長いコヒーレンス長(典型的には、数ミリメートルを上回る)を伴う光源を利用する。ある事例では、干渉信号の振幅は、2つの網膜層の間の距離が増加すると減少する。ある場合、ピークの位置は、組織の各層の厚さを示す。
ある場合、光源は、レーザ源を備えている。いくつかの実施形態では、レーザ源は、同調され得る波長を有する、レーザ光を生成する。ある事例では、レーザ源は、OCT信号を取得するために波長の範囲にわたって走査される。ある場合、レーザ源は、OCT信号の急速獲得を可能にするように急速に走査されることが可能である。いくつかの実施形態では、レーザ源は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備えている。ある事例では、VCSELは、VCSELに提供される電流を変動させることによって、同調される。ある場合、VCSELは、電流を連続的に変動させることによって、波長の範囲を横断して連続的に走査される。いくつかの実施形態では、VCSELは、電流を周期的に変動させることによって、波長の範囲を横断して周期的に走査される。例えば、VCSELは、正弦波的に変動する波長を生成するように、正弦波的に変動する電流を提供され得る。
いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、レンズ等の光学要素を備えている。ある事例では、フロントエンド光学系は、任意の反射、屈折、または回折要素を備えている。ある場合、フロントエンド光学系は、2つ以上の反射、屈折、または回折要素を備えている。いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、電気光学、磁気光学、音響光学、または機械光学デバイスを備えている。フロントエンド光学系は、当業者に公知である任意の光学要素を備え得る。
図6Bは、いくつかの実施形態による、VCSELが、参照ミラーを欠いている掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイス内で動作する波長範囲を示す。ある場合、VCSELは、連続使用のための最大推奨電流を有する。いくつかの実施形態では、最大連続電流定格は、VCSELが掃引され得る波長の範囲を限定する。ある事例では、VCSELは、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、または10mA以下の連続動作電流に限定される。ある場合、VCSELによって放射される波長は、0.3nm/mAの比例定数を伴う動作電流とともに直線的に変動する。いくつかの実施形態では、これは、VCSELが掃引され得る波長の範囲を0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、または3.0nmに限定する。ある事例では、これは、VCSELベースのSS-OCTデバイスの獲得可能な軸方向分解能を限定する。
したがって、ある場合、VCSELの限定された動作範囲は、獲得可能な軸方向分解能を限定する。例えば、850nmの中心動作波長を伴うVCSELに関して、獲得可能な軸方向分解能は、それぞれ、0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、および3.0nmの動作範囲のために、1,062μm、531μm、354μm、266μm、213μm、177μm、152μm、133μm、118μm、または106μmと同程度に良好である。いくつかの実施形態では、VCSELは、0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W、または100W以下の光強度を放射する。
光源は、VCSELである必要はない。ある場合、光源は、増幅自然放射(ASE)を利用するドープファイバ増幅器である。ある場合、光源は、スーパールミネセントダイオード(SLD)である。加えて、いくつかの実施形態では、光源は、複数の光源を備えている。
SS-OCTデバイスが参照ミラーを利用するかどうかにかかわらず、VCSELの限定された周波数範囲は、SS-OCTデバイスに約100μm未満の獲得可能な軸方向分解能値を持たせる。
図7Aは、いくつかの実施形態による、参照ミラーを利用する掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの光学系の概略図を示す。ある場合、光学系102は、VCSELまたは他の光源700と、ビームスプリッタ710と、フロントエンド光学系720と、参照ミラー730と、処理ユニット740とを備えている。いくつかの実施形態では、処理ユニットはさらに、光検出器742と、信号処理モジュール744とを備えている。光源からの光は、ビームスプリッタに衝突する。光の一部は、参照アームに沿って参照ミラーに向かわせられ、光の一部は、フロントエンド光学系に、次いで、サンプル750に向かわせられる。光は、各層の各境界においてデバイスに後方反射される。各境界から反射される光は、参照ミラーから反射される光および任意の他の境界から反射される光に干渉する。干渉信号は、光検出器において検出される。
本プロセスは、光源によって放射される波長の範囲にわたって繰り返される。干渉信号の振幅は、波長とともに変動し、境界から反射される光および参照ミラーから反射される光が同相であるとき、または境界から反射される光が別の境界から反射される光と同相であるとき、最大値を獲得する。本状態は、境界毎に1つ以上の特定の光の波長において獲得され、干渉信号の1つ以上の最大値によって特徴付けられる。他の波長において、干渉信号は、部分建設的干渉または破壊的干渉を示す。全ての波長における干渉信号は、インターフェログラムを形成するようにコンパイルされる。インターフェログラムは、信号分析手順を受ける。ある場合、インターフェログラムは、スペクトルを形成するように、高速フーリエ変換(FFT)等の周波数分析手順を受ける。スペクトルは、境界毎に干渉最大値に関連付けられる波長に対応するピークを備えている。ある場合、SS-OCTは、比較的長いコヒーレンス長(典型的には、数ミリメートルを上回る)を伴う光源を利用する。いくつかの実施形態では、干渉信号の振幅は、2つの網膜層の間の距離が増加すると減少する。ある事例では、ピークの位置は、組織の各層の厚さを示す。参照ミラーは、サンプルまで進行する光のためのより長い光路長を可能にする。ある場合、これは、最大干渉信号がより高い周波数において獲得される、周波数をシフトさせる効果を有する。いくつかの実施形態では、より高い周波数へのこのシフトは、雑音に対してよりロバストである様式でOCT信号の検出を可能にする。
ある場合、光源は、レーザ源を備えている。いくつかの実施形態では、レーザ源は、同調され得る波長を有する、レーザ光を生成する。ある事例では、レーザ源は、OCT信号を取得するために波長の範囲にわたって走査される。ある場合、レーザ源は、OCT信号の急速獲得を可能にするように急速に走査されることが可能である。いくつかの実施形態では、レーザ源は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備えている。ある事例では、VCSELは、VCSELに提供される電流を変動させることによって同調される。ある場合、VCSELは、電流を連続的に変動させることによって、波長の範囲を横断して連続的に走査される。いくつかの実施形態では、VCSELは、電流を周期的に変動させることによって、波長の範囲を横断して周期的に走査される。例えば、VCSELは、正弦波的に変動する波長を生成するように、正弦波的に変動する電流を提供され得る。
いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、レンズ等の光学要素を備えている。ある事例では、フロントエンド光学系は、任意の反射、屈折、または回折要素を備えている。ある場合、フロントエンド光学系は、2つ以上の反射、屈折、または回折要素を備えている。いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、電気光学、磁気光学、音響光学、または機械光学デバイスを備えている。フロントエンド光学系は、当業者に公知である任意の光学要素を備え得る。
ある場合、フロントエンド光学系は、本明細書に説明されるような走査光学要素を備えている。
図7Bは、いくつかの実施形態による、VCSELが、参照ミラーを欠いている掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイス内で動作する波長範囲を示す。光源は、中心波長λを伴う光を放射する。中心波長は、波長の範囲Δλにわたって変動される。
図7Cは、参照ミラーが、参照ミラーが存在しない場合のOCTピークの周波数と比較して、OCTピークをより高い光周波数にシフトさせ得る方法を示す。参照ミラーがない場合、所与のサンプルのOCTピークは、t(符号化された)によって示される、比較的低い周波数において取得される。この周波数は、サンプルにおける光路差に対応する。参照ミラーの存在は、サンプルの各境界が参照ミラーに干渉するという効果を有する。2つの境界を伴うサンプルに関して、この効果は、図7Cのd(符号化された)およびd+t(符号化された)として表される、OCT信号の中の2つの比較的高い周波数成分を生じさせる。これら2つの周波数の間の差は、サンプルの境界の間の距離に対応する。網膜または網膜層に関して、差は、したがって、それぞれ、RTまたはRLTに対応する。
ある場合、VCSELは、連続使用のための最大推奨電流を有する。いくつかの実施形態では、最大連続電流定格は、VCSELが掃引され得る波長の範囲を限定する。ある事例では、VCSELは、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、または10mA以下の連続動作電流に限定される。ある場合、VCSELによって放射される波長は、0.3nm/mAの比例定数を伴う動作電流とともに直線的に変動する。いくつかの実施形態では、本電流限界は、VCSELが掃引され得る波長の範囲を限定する。ある事例では、VCSELは、以下の数のうちのいずれか2つ、すなわち、0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、または3.0nmによって定義される範囲にわたって掃引される。ある場合、この掃引範囲限界は、VCSELベースのSS-OCTデバイスの獲得可能な軸方向分解能を限定する。いくつかの実施形態では、掃引範囲は、本明細書に説明されるように、最大電流定格を超える電流を駆動することによって増加される。
したがって、ある場合、VCSELの限定された動作範囲は、獲得可能な軸方向分解能を限定する。いくつかの実施形態では、850nmの中心動作波長を伴うVCSELに関して、獲得可能な軸方向分解能は、それぞれ、0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、および3.0nmの動作範囲のために、1,062μm、531μm、354μm、266μm、213μm、177μm、152μm、133μm、118μm、または106μmと同程度に良好である。ある事例では、VCSELは、0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W、または100W以下の光強度を放射する。
光源は、VCSELである必要はない。ある場合、光源は、増幅自然放射(ASE)を利用するドープファイバ増幅器である。ある場合、光源は、スーパールミネセントダイオード(SLD)である。加えて、いくつかの実施形態では、光源は、複数の光源を備えている。
ある場合、限定された獲得可能な軸方向分解能は、SS-OCTシステム内の2つ以上のVCSELもしくは他の光源を利用することによって改良される。いくつかの実施形態では、2つ以上のVCSELもしくは他の光源の各々は、他のVCSELまたは他の光源のそれぞれの発光スペクトルと明確に異なる発光スペクトルを有する。ある場合、2つ以上のVCSELの発光スペクトルは、部分的に重複する。ある場合、2つ以上のVCSELの発光スペクトルは、重複しない。このようにして、いくつかの実施形態では、2つ以上のVCSELもしくは他の光源は、合体し、SS-OCT測定のためのより広い範囲の発光波長を生成する。ある事例では、これは、SS-OCT測定の獲得可能な軸方向分解能を増進する。
図8Aは、いくつかの実施形態による、第1の特定の時点における、2つのVCSELを利用し、参照ミラーを欠いている掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの光学系を示す。ある場合、光学系102は、第1のVCSELまたは他の光源800と、第2のVCSELまたは他の光源805と、第1のビームスプリッタ810と、第2のビームスプリッタ815と、本明細書に説明されるようなフロントエンド光学系820と、処理ユニット840とを備えている。いくつかの実施形態では、処理ユニットはさらに、光検出器842と、信号処理モジュール844とを備えている。第1の光源からの光は、ビームスプリッタに衝突する。光は、フロントエンド光学系に、次いで、サンプル850に向かわせられる。ある事例では、第1の特定の時点で、第1のVCSELまたは他の光源が、オンである(レーザ光をサンプルに送信している)一方で、第2のVCSELまたは他の光源は、オフである(レーザ光をサンプルに送信していない)。光は、各層の各境界においてデバイスに後方反射される。第1の層の境界から反射される光は、第2の層の後方境界から反射される光に干渉する。干渉信号は、光検出器において検出される。
図8Bは、いくつかの実施形態による、第2の特定の時点における、2つのVCSELを利用し、参照ミラーを欠いている掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの概略図を示す。ある事例では、第2の特定の時点で、第1のVCSELまたは他の光源が、オフである(レーザ光をサンプルに送信していない)一方で、第2のVCSELまたは他の光源は、オンである(レーザ光をサンプルに送信している)。光は、各層の各境界においてデバイスに後方反射される。第1の層の境界から反射される光は、第2の層の境界から反射される光に干渉する。干渉信号は、光検出器において検出される。
本プロセスは、第1および第2の光源によって放射される波長の範囲全体にわたって繰り返される。干渉信号の振幅は、波長とともに変動し、境界から反射される光および参照ミラーから反射される光が同相であるとき、または境界から反射される光が別の境界から反射される光と同相であるとき、最大値を獲得する。本状態は、境界毎に1つ以上の特定の光の波長において獲得され、干渉信号の1つ以上の最大値によって特徴付けられる。他の波長において、干渉信号は、部分建設的干渉または破壊的干渉を示す。全ての波長における干渉信号は、インターフェログラムを形成するようにコンパイルされる。インターフェログラムは、信号分析手順を受ける。ある場合、インターフェログラムは、スペクトルを形成するように、高速フーリエ変換(FFT)等の周波数分析手順を受ける。スペクトルは、境界毎に干渉最大値に関連付けられる波長に対応するピークを備えている。ある場合、SS-OCTは、短いコヒーレンス長(典型的には、数ミリメートル未満)を伴う光源を利用する。そのような場合では、干渉信号の振幅は、波長が干渉最大値に関連付けられる波長から離されると急速に減少する。いくつかの実施形態では、これは、周波数スペクトル内で狭いピークを生じる。ある事例では、ピークの間の距離は、組織の各層の厚さを示す。
ある場合、光源は、レーザ源を備えている。いくつかの実施形態では、レーザ源は、同調され得る波長を有する、レーザ光を生成する。ある事例では、レーザ源は、OCT信号を取得するために波長の範囲にわたって走査される。ある場合、レーザ源は、OCT信号の急速獲得を可能にするように急速に走査されることが可能である。いくつかの実施形態では、レーザ源は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備えている。ある事例では、VCSELは、VCSELに提供される電流を変動させることによって同調される。ある場合、VCSELは、電流を連続的に変動させることによって、波長の範囲を横断して連続的に走査される。いくつかの実施形態では、VCSELは、電流を周期的に変動させることによって、波長の範囲を横断して周期的に走査される。例えば、VCSELは、正弦波的に変動する波長を生成するように、正弦波的に変動する電流を提供され得る。
いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、レンズ等の光学要素を備えている。ある事例では、フロントエンド光学系は、任意の反射、屈折、または回折要素を備えている。ある場合、フロントエンド光学系は、2つ以上の反射、屈折、または回折要素を備えている。いくつかの実施形態では、フロントエンド光学系は、電気光学、磁気光学、音響光学、または機械光学デバイスを備えている。ある事例では、フロントエンド光学系は、当業者に公知である任意の光学要素を備えている。
ある事例では、フロントエンド光学系は、光源が網膜上の異なる場所に移動されることを可能にするための走査光学要素を備えている。ある事例では、これは、網膜上の異なる場所におけるRTまたはRLTを決定するように、複数の測定が行われることを可能にする。いくつかの実施形態では、走査光学要素は、検流計を備えている。ある事例では、走査光学要素は、音響光学変調器を備えている。ある場合、走査光学要素は、電気光学変調器を備えている。いくつかの実施形態では、走査光学要素は、xyステージを備えている。走査光学要素は、当業者に公知であるような任意の走査光学要素を備え得る。
図8Cは、いくつかの実施形態による、VCSELが、2つのVCSELを利用し、参照ミラーを欠いている掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイス内で動作する波長範囲を示す。
波長掃引は、種々の様式で2つ以上のVCSELもしくは他の光源の間で調整され得る。一実施形態では、第1のVCSELまたは他の光源が、その波長範囲全体にわたって掃引される一方で、第2のVCSELまたは他の光源は、オフである。第2のVCSELまたは他の光源が、次いで、その波長範囲全体にわたって掃引される一方で、第1のVCSELまたは他の光源は、オフである。波長掃引は、SS-OCT信号全体が取得されるまで、2つのVCSELまたは他の光源の間で交互に起こる。ある場合、第2のVCSELは、第1のVCSELがオフにされるとき、第1のVCSELの約0.1nm以内で波長を有する光を放射するように構成される。いくつかの実施形態では、VCSELは、約50Hz~約10kHzの間の率で掃引される。ある事例では、VCSELは、約1kHz~約5kHzの間の率で掃引される。
別の実施形態では、2つ以上のVCSELは、同時に、同じ率で、それらの波長掃引を受ける。そのような設定では、第1のVCSELまたは他の光源から生じるOCT信号と第2のVCSELまたは他の光源から生じるOCT信号との間の時間的相関を除去することが役立ち得る。これは、例えば、当業者によって容易に理解されるであろうように、図8Aの光学設定を修正し、光検出器の代わりに分光計を含むことによって、遂行され得る。ある場合、2つのVCSELの掃引周波数は、実質的に同一である。いくつかの実施形態では、2つのVCSELの掃引率は、互いの5%以内である。ある事例では、2つのVCSELの掃引率は、互いの1%以内である。ある場合、VCSELは、約50Hz~約10kHzの間の率で掃引される。いくつかの実施形態では、VCSELは、約1kHz~約5kHzの間の率で掃引される。
別の実施形態では、2つ以上のVCSELは、同時であるが、異なる率で、それらの波長掃引を受ける。例えば、第1のVCSELまたは他の光源は、第1の時間量でその波長掃引を完了するように、第1の率でその発光波長の範囲にわたって掃引され得る。第2のVCSELまたは他の光源は、第1の時間量と異なる第2の時間量でその波長掃引を完了するように、第1の率と異なる第2の率でその発光波長の範囲にわたって掃引される。このようにして、第1のVCSELまたは他の光源から生じるSS-OCT信号は、第2のVCSELまたは他の光源から生じるSS-OCT信号の時間的符号化と異なる様式で、時間的に符号化される。第1のVCSELまたは他の光源から生じるSS-OCT信号は、次いで、信号処理手段を通して、第2のVCSELまたは他の光源から生じるSS-OCT信号と区別される。ある場合、VCSELは、約50Hz~約10kHzの間の率で掃引される。いくつかの実施形態では、VCSELは、約1kHz~約5kHzの間の率で掃引される。
いくつかの実施形態では、システムは、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、またはそれを上回るVCSELもしくは他の光源を備えている。ある事例では、各VCSELは、連続使用のための最大推奨電流を有する。ある場合、最大連続動作電流定格は、各VCSELが掃引され得る波長の範囲を限定する。例えば、各VCSELは、1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、または10mA以下の連続動作電流に限定され得る。ある場合、各VCSELによって放射される波長は、0.3nm/mAの比例定数を伴う動作電流とともに直線的に変動する。いくつかの実施形態では、これは、各VCSELが掃引され得る波長の範囲を0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm、または3.0nmに限定する。ある事例では、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、またはそれを上回るVCSELもしくは他の光源の組み合わせは、最大30nmまたはそれを上回る波長の全範囲を生成する。ある場合、複数のVCSELの使用は、例えば、5nm~10nmの範囲内の掃引波長範囲を可能にする。
したがって、ある場合、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、またはそれを上回るVCSELのより広い全動作範囲は、獲得可能な軸方向分解能を増進する。いくつかの実施形態では、約850nmの中心動作波長をそれぞれ伴う2つのVCSELのセットに関して、獲得可能な軸方向分解能は、各VCSELが3.0nmの動作範囲を有する場合に53μmである。3つのVCSELがあると、獲得可能な軸方向分解能は、各VCSELが3.0nmの動作範囲を有する場合に35μmである。4つのVCSELがあると、獲得可能な軸方向分解能は、各VCSELが3.0nmの動作範囲を有する場合に27μmである。ある場合、VCSELの数がますます増えると、獲得可能な軸方向分解能は、さらに増進される。いくつかの実施形態では、各VCSELは、0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W、または100W以下の光強度を放射する。
ある場合、限定された獲得可能な軸方向分解能はまた、定格であるものを上回る最大電流をVCSELまたは他の光源に提供することによって改良される。VCSELは、典型的には、高いデューティサイクルを受けるであろうという仮定の下で最大電流に関して定格される。しかしながら、VCSELは、短い期間にわたって定格電流を上回る電流に耐えることが可能であり得る。手持ち式SS-OCTデバイスでは、VCSELは、OCT測定を取得するために要求される周期にわたってその定格範囲外の動作電流のみにおいて駆動され得る。ある場合、VCSELは、一度に1分未満にわたってその定格範囲外の動作電流において駆動される。ある事例では、VCSELは、低頻度で、その定格範囲外の動作電流において駆動される。例えば、ある場合、VCSELは、数時間毎に1回、その定格範囲外の動作電流において駆動される。ある場合、VCSELは、数日毎に1回、その定格範囲外の動作電流において駆動される。いくつかの実施形態では、VCSELは、その定格範囲外の動作電流において駆動されない周期にわたってオフにされる。他の実施形態では、VCSELは、そのような周期にわたって、その定格範囲内である、より低い動作電流において駆動される。したがって、ある事例では、VCSELは、手持ち式SS-OCTデバイスに予期される動作条件下で、定格であるよりも高い電流において駆動されることに耐えることができる。
図9は、その最大電流定格を超えたVCSELの動作を示す。ある場合、VCSELに供給される電流は、ある波形900に従って経時的に変動される。波形は、三角、正弦、または当業者に公知である任意の他の波形であり得る。いくつかの実施形態では、VCSELは、上限電流閾値910および/または下限電流閾値920によって規定される推奨連続電流範囲を有する。波形の異なる時点で、VCSELは、上限電流閾値を超える、または下限電流閾値を下回る電流を供給される。ある場合、最大電流は、10%を上回って、20%を上回って、50%を上回って、100%を上回って、200%を上回って、300%を上回って、400%を上回って、または500%を上回って、上限電流閾値を超える。いくつかの実施形態では、VCSELは、約50Hz~約10kHzの間の率で掃引される。ある事例では、VCSELは、約1kHz~約5kHzの間の率で掃引される。
ある場合、最大電流を超えることは、VCSELが、連続使用のためのその最大推奨電流に直接関連する規定最大波長範囲を超えて駆動されることを可能にする。ある場合、VCSELは、その規定波長範囲を少なくとも約1nmだけ超えて駆動される。ある場合、VCSELは、その規定波長範囲を1nm~5nmの範囲内の量だけ超えて駆動される。いくつかの実施形態では、その規定波長範囲を超えてVCSELを駆動することは、5nm~10nmの範囲内の波長範囲を可能にする。ある事例では、VCSELは、複数の測定の各々のためにその最大波長範囲を超えて駆動される。VCSELの過熱を回避するために、連続測定の間に実装される遅延が存在し得る。ある場合、遅延は、約1ミリ秒~約100ミリ秒に及ぶ。ある場合、遅延は、約5ミリ秒~約20ミリ秒に及ぶ。
ある場合、限定された動作範囲を伴う単一のVCSELによって得られる、限定された獲得可能な軸方向分解能は、具体的構造の厚さを測定するが、構造内の部分構造を測定しようとしないことを含む、技法の問題を提起しない。例えば、網膜内の部分構造を撮像することについて配慮することなく、RTまたはRLTの測定を獲得することが着目され得る。さらに、主に、RTまたはRLTの測定された変化に関心を持つことが着目され得る。ある場合、獲得可能な軸方向分解能から予期され得るよりも高い精度でRTまたはRLTの測定を取得することが可能である。
図10Aは、軸方向分解能のグラフ表現を示す。RTまたはRLTを測定するために使用されるSS-OCTデバイスは、組織の層の第1の境界から反射される光に関連付けられる第1の干渉信号1000および組織の層の第2の境界から反射される光に関連付けられる第2の干渉信号1002を生成する。干渉信号1000および1002は、周波数ドメイン内で表される。第1の信号は、光路差Δzにおける最大値を有する。第2の信号は、光路差Δzにおける最大値を有する。信号ピークの各々は、関連付けられる幅を有する。第1および第2の干渉信号は、2つの信号が完全に重複せず、識別できるピークを提供する場合に、分解されると言われ得る。最大重複は、それらがさらに重複した場合に2つの信号がもはや区別可能ではなくなるであろうときに起こる。最大重複点における第1のピークと第2のピークとの間の距離は、軸方向分解能である。幅は、SS-OCT光源が掃引される波長の範囲に逆相関する。したがって、比較的狭い範囲の波長を利用するSS-OCTデバイスに関して、軸方向分解能は、理想的に満たなくあり得る。
RTの測定に関して、軸方向分解能は、組織の層の第1の境界面に関連付けられる第1の干渉信号および組織の層の第2の境界面に関連付けられる第2の干渉信号を区別するために十分となるはずである。網膜が、典型的には、150μmを上回るRTを有するため、RTを測定することが可能なSS-OCTデバイスは、約150μm未満の軸方向分解能値を達成することができる。
図10Bは、反復性および再現性のグラフ表現を示す。反復性は、類似条件下で、短い期間内に(例えば、1分以内、1時間以内、または1日以内に)同一のアイテムで単一の器具によって得られる測定における変動を指す。再現性は、類似条件下であるが、より長い期間にわたって(例えば、1日を上回る、1週間を上回る、1ヶ月を上回る、3ヶ月を上回る、または6ヶ月を上回る後に)、同一のサンプルで単一の器具によって得られる測定における変動を指す。反復性は、類似条件下で、比較的短い期間内に、単一の器具によって反復測定中に取得される値の分布の半値全幅(FWHM)値として、定量的に表され得る。再現性は、第1の短い期間内に行われる、条件の第1のセットの下で、単一の器具によって取得される第1の値の分布の中心値と、第2の短い期間内に行われる、条件の第2のセットの下で、単一の器具によって取得される第2の値の分布の中心値との間の差として、定量的に表され得る。RTの測定に関して、反復性および再現性の組み合わせは、RTまたはRLTの測定値の変化が、雑音に起因するか、または網膜の厚さの実際の変化に起因するかどうかを決定するための公差を設定するために使用されることができる。
図10Cは、RTまたはRLTの変化を呈していない網膜のRTまたはRLTの測定に関連付けられる反復性および再現性のグラフ表現を示す。第1の時点で、RTの測定値は、反復性によって決定される分布1020に従う。以降の時点で、RTまたはRLTの測定値は、反復性および再現性によって決定されるような分布1022から取得される。RTまたはRLTの変化を呈していない網膜に関して、2つの分布1020および1022は、Δxが複合反復性および再現性内であるように、互いの近接近内にある。しかしながら、Δxが複合反復性および再現性を上回る場合、網膜の厚さの増加は、図10Dでより完全に解説されるように、識別され、例えば、アラートを用いて、患者および医療提供者に報告される。多くの実施形態では、小型OCTデバイスは、約35μm未満の複合反復性および再現性を有する。いくつかの実施形態では、SS-OCTデバイスは、95%信頼レベルを伴って25μm未満の複合反復性および再現性を有する。
図10Dは、RTまたはRLTの変化を呈した網膜のRTまたはRLTの測定に関連付けられる反復性および再現性のグラフ表現を示す。第1の時点で、RTまたはRLTは、反復性によって決定される第1の分布1030内で取得される。以降の時点で、RTまたはRLTは、同様に反復性によって決定される第2の分布1032内で取得される。RTまたはRLTの変化を呈した網膜に関して、2つの分布1030および1032は、もはや互いの近接近内ではなくなる。2つの分布1030と1032との間の距離が反復性および再現性の組み合わせを超えるとき、RTまたはRLTが変化したことが決定され得る。2つの分布の間の距離は、2つの分布の個別の手段の間の差を決定することによって決定されることができる。システムは、測定値が反復性および再現性の組み合わせを上回るものによって分離されるとき、RTまたはRLTの変化が起こったことを決定することができる。例えば、これは、25μmの再現性および25μmの反復性に関して約35μmであろう。代替として、系統的誤差または長期ドリフトがあると、複合誤差は、25μmの再現性および25μmの反復性に関して35μmより大きくあり得る。したがって、150μmの第1のRT測定および200μmの第2のRT測定に関する分布のピークは、50μm離れるであろう。第1の測定および第2の測定は、非重複分布を有することが示されているが、本明細書に説明される方法および装置は、測定の部分的に重複する分布に関してRTまたはRLTを決定することが可能である。
ある場合、手持ち式OCTデバイスによって取得されるRTまたはRLTの測定値は、参照測定と比較される。いくつかの実施形態では、参照測定は、臨床OCTデバイスによって行われる測定から取得される。ある事例では、参照測定は、患者の医療提供者による受診中に取得される。ある場合、参照測定は、手持ち式OCTデバイス、患者デバイス(スマートフォンもしくは他のポータブル電子デバイス等)、またはクラウドベースの記憶および通信システム上に記憶される。いくつかの実施形態では、参照測定は、小型OCTデバイスからの測定値を調節し、例えば、測定値の任意の系統的誤差を考慮するために使用される。
したがって、RTまたはRLTの測定された変化を獲得することが所望されるとき、方程式1によって設定されるOCT撮像のための獲得可能な軸方向分解能よりも実質的に良好である、検出の限界を取得することが可能であり得る。ある場合、本明細書に説明される手持ち式OCTデバイスは、約25μmの反復性を獲得する。いくつかの実施形態では、本明細書に説明される手持ち式OCTデバイスは、約25μmのRTまたはRLTの変化を検出することが可能である。ある場合、本明細書に説明される手持ち式OCTデバイスは、95%よりも良好な信頼度を伴って10μm~40μmの範囲内のRTまたはRLTの変化を検出することが可能である。ある場合、本明細書に説明される手持ち式OCTデバイスは、95%よりも良好な信頼度を伴って20μm~30μmの範囲内のRTまたはRLTの変化を検出することが可能である。
多くの実施形態では、小型OCTシステムは、小型OCTシステム未満の分解能値を有する高分解能臨床OCT参照システムを用いて、具体的患者に合わせて較正される。例えば、患者は、眼科医を受診することができ、網膜の厚さは、診療所において高分解能超音波システムを用いて測定されることができる。小型OCTシステムは、臨床参照システムを用いて測定される網膜の厚さに基づいて、具体的患者に合わせて較正されることができる。高分解能OCTシステムに基づく小型OCTシステムの本較正は、高分解能超音波システム測定の1日以内に、好ましくは、臨床高分解能超音波測定の約2時間以内に、多くの事例では、患者が診療所にいる間に、実施されることができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるデバイスは、落下後に継続的動作が可能である。ある事例では、本明細書に説明されるデバイスは、落下試験中に95%存続率を伴って落下に耐えることが可能である。ある場合、落下試験は、1フィート(0.305m)、2フィート(0.610m)、3フィート(0.914m)、および4フィート(1.219m)からデバイスを落下させることから成る。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるデバイスは、落下試験後に30μm以下の反復性の変化を伴って継続的動作が可能である。いくつかの実施形態では、デバイスは、落下試験後に20μm以下の反復性の変化を伴って継続的動作が可能である。いくつかの実施形態では、デバイスは、落下試験後に15μm以下の反復性の変化を伴って継続的動作が可能である。いくつかの実施形態では、デバイスは、落下試験後に10μm以下の反復性の変化を伴って継続的動作が可能である。いくつかの実施形態では、デバイスは、落下試験後に5μm以下の反復性の変化を伴って継続的動作が可能である。
図11は、経時的に患者の網膜の厚さ(RT)の反復測定を行い、望ましくない転帰に対応し得る変化に留意する方法のフローチャートである。方法1100は、患者データを入力するステップと、手持ち式OCTデバイスを握持するステップと、光のビームを患者の眼の中へ向かわせるステップと、患者の網膜から反射光を受け取るステップと、網膜の厚さを決定するステップと、少なくとも数時間によって分離される複数の測定に関して測定を繰り返すステップと、RTの変化を決定するステップと、アラートを発生させるステップとから成る。
ステップ1102では、患者データが、本明細書に説明される手持ち式OCTデバイスの中へ入力される。ある場合、患者データは、患者の氏名、年齢、性別、身長、体重、現在の眼科問題、および現在の医療問題のいずれかを含む。
ステップ1104では、患者が、本明細書に説明される手持ち式OCTデバイスを握持する。患者は、手持ち式OCTデバイスを覗き込む。
ステップ1106では、手持ち式OCTデバイスが、光のビームを患者の眼の中へ向かわせる。光は、患者の網膜の種々の層の境界から反射される。
ステップ1108では、手持ち式OCTが、患者の網膜の種々の層から反射される光を受け取る。反射光は、光検出器によって検出される干渉信号を形成する。ある場合、干渉信号は、手持ち式OCTデバイスの参照アームを横断した光による反射光の干渉によって発生させられる。ある場合、干渉信号は、網膜の種々の層の2つ以上の境界から反射される光の間の干渉によって発生させられる。手持ち式OCTデバイスは、眼に向かわせられる光の波長を変動させ、波長毎に干渉信号を記録する。
ステップ1110では、患者のRTまたはRLTが、決定される。ある場合、RTまたはRLTは、OCT信号の数学的分析によって決定される。例えば、RTまたはRLTは、OCT信号の高速フーリエ変換から決定され得る。RTまたはRLTは、OCT信号の任意の他の周波数分析から決定され得る。RTまたはRLTは、OCT信号の周波数成分をRTまたはRLTを周波数にマップする較正曲線と比較することによって、決定され得る。いくつかの実施形態では、較正曲線は、全ての患者に一般的である。ある事例では、較正曲線は、個々の患者に特有である。
ステップ1112では、測定が、少なくとも数時間によって分離される複数の測定に関して繰り返される。測定毎に、ステップ1102、1104、1106、1108、および1110が、繰り返される。
ステップ1114では、RTまたはRLTの変化が、決定される。ある場合、直近の測定で決定されるRTまたはRLTの値は、任意の前の測定と比較される。いくつかの実施形態では、RTまたはRLTの値の変化は、記録され、多くの測定の経過にわたって追跡される。
ステップ1116では、RTまたはRLTが有意に変化した場合、もしくはRTまたはRLTが正常もしくは健康範囲外である場合に、アラートが発生させられる。ある場合、アラートは、本明細書に説明されるモバイル患者デバイス上に表示される通知を備えている。いくつかの実施形態では、アラートは、本明細書に説明されるように、患者の医師または他の医療提供者に送信される通知を備え得る。
ある場合、第1のRTまたはRLTが、眼科医の受診の24時間以内に手持ち式OCTデバイスを用いて測定される。いくつかの実施形態では、第2のRTまたはRLTが、第1の測定後の1日~20日の範囲内で測定される。ある事例では、RTまたはRLTは、約5日~約20日の範囲内の複数の日にわたって毎日測定される。ある場合、RTまたはRLTは、1日1回よりも頻繁に測定される。いくつかの実施形態では、RTまたはRLTは、20日よりも長い周期にわたって測定される。RTまたはRLTの変化が、基準厚さおよび複数の以降の厚さに応答して、決定される。ある場合、RTまたはRLTの変化は、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%の信頼区間を伴って測定される。
図12は、手持ち式OCTデバイスを使用する測定からRTを決定する方法のフローチャートを示す。方法1200は、光ビームを網膜に向かわせるステップと、干渉信号を発生させるステップと、検出器を用いて干渉パターンを捕捉するステップと、網膜に向かわせられる光の波長を変動させるステップと、干渉信号を処理し、ピークを決定するステップと、結果として生じたピークを正弦波に適合させるステップと、RTまたはRLTを決定するステップとを含む。
ステップ1202では、手持ち式OCTデバイスが、光のビームを患者の眼の中へ向かわせる。光は、患者の網膜の種々の層の境界から反射される。
ステップ1204では、手持ち式OCTが、患者の網膜の種々の層の境界から反射される光を受け取る。反射光は、干渉信号を形成する。ある場合、干渉信号は、手持ち式OCTデバイスの参照アームを横断した光による反射光の干渉によって発生させられる。ある場合、干渉信号は、網膜の種々の層の2つ以上の境界から反射される光の間の干渉によって発生させられる。
ステップ1206では、干渉信号が、光検出器によって検出される。
ステップ1208では、手持ち式OCTデバイスが、網膜に向かわせられる光の波長を変動させる。波長毎に、ステップ1202、1204、および1206が、繰り返される。干渉信号が、波長毎に記録される。
ステップ1210では、干渉信号が、ピークを決定するように処理される。ある場合、ピークは、網膜の種々の層から反射される光と、手持ち式OCTデバイスの参照アームを横断した光との間の干渉最大値に対応する。ある場合、ピークは、網膜の種々の層の境界から反射される光と、手持ち式OCTデバイスの参照アームを横断した光との間の干渉最大値に対応する。ある場合、ピークは、網膜の種々の層の2つ以上の境界から反射される光の間の干渉最大値に対応する。
ステップ1212では、結果として生じたピークが、正弦波に適合される。ある場合、適合は、非線形最小二乗適合を介する。いくつかの実施形態では、適合は、当業者に公知である任意の他の適合方法を介する。
ステップ1214では、RTまたはRLTが、決定される。ある場合、RTまたはRLTは、適合正弦波の周波数を抽出することによって決定される。いくつかの実施形態では、RTまたはRLTは、OCT信号の周波数成分をRTを周波数にマップする較正曲線と比較することによって、決定される。ある事例では、較正曲線は、全ての患者に一般的である。ある場合、較正曲線は、個々の患者に特有である。
当業者は、本明細書で提供される開示に基づいて、多くの変形例、改変、および適合を認識するであろう。例えば、方法1100および/または1200のステップの順序は、変更されることができ、ステップのうちのいくつかは、除去されることができ、ステップのうちのいくつかは、重複されることができ、追加のステップが、適宜、追加されることができる。1100および1200の方法は、組み合わせられ得る。ステップのうちのいくつかは、サブステップを含み得る。ステップのうちのいくつかは、自動であり得、ステップのうちのいくつかは、手動であり得る。本明細書に説明されるようなプロセッサは、方法1100および/または1200の1つ以上のステップの少なくとも一部を実施するための1つ以上の命令を備え得る。
(デジタル処理デバイス)
いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるプラットフォーム、システム、媒体、および方法は、デジタル処理デバイスまたは同一物の使用を含む。さらなる実施形態では、デジタル処理デバイスは、デバイスの機能を実施する、1つ以上のハードウェア中央処理装置(CPU)もしくは汎用処理装置(GPGPU)を含む。なおもさらなる実施形態では、デジタル処理デバイスはさらに、実行可能命令を実施するように構成されるオペレーティングシステムを備えている。いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、コンピュータネットワークに接続される。さらなる実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、ワールドワイドウェブにアクセスするように、インターネットに接続される。なおもさらなる実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、クラウドコンピューティングインフラストラクチャに接続される。他の実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、イントラネットに接続される。他の実施形態では、デジタル処理デバイスは、随意に、データ記憶デバイスに接続される。
本明細書の説明によると、好適なデジタル処理デバイスは、非限定的実施例として、サーバコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、サブノートブックコンピュータ、ネットブックコンピュータ、ネットパッドコンピュータ、セットトップコンピュータ、メディアストリーミングデバイス、ハンドヘルドコンピュータ、インターネットアプライアンス、モバイルスマートフォン、タブレットコンピュータ、携帯情報端末、ビデオゲーム機、および車両を含む。当業者は、多くのスマートフォンが本明細書に説明されるシステムで使用するために好適であることを認識するであろう。当業者はまた、随意のコンピュータネットワークコネクティビティを伴う厳選したテレビ、ビデオプレーヤ、およびデジタル音楽プレーヤが、本明細書に説明されるシステムで使用するために好適であることも認識するであろう。好適なタブレットコンピュータは、当業者に公知である、ブックレット、スレート、および転換構成を伴うものを含む。
いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、実行可能命令を実施するように構成されるオペレーティングシステムを含む。オペレーティングシステムは、例えば、デバイスのハードウェアを管理し、アプリケーションの実行のためのサービスを提供する、プログラムおよびデータを含む、ソフトウェアである。当業者は、好適なサーバオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、(登録商標)FreeBSD、OpenBSD、NetBSD(登録商標)、Linux(登録商標)、Apple(登録商標) Mac OS X Server(登録商標)、Oracle(登録商標) Solaris(登録商標)、Windows(登録商標) Server(登録商標)、およびNovell(登録商標)NetWare(登録商標)を含むことを認識するであろう。当業者は、好適なパーソナルコンピュータオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、Microsoft(登録商標) Windows(登録商標)、Apple(登録商標) Mac OS X(登録商標)、UNIX(登録商標)、およびGNU/Linux(登録商標)等のUNIX(登録商標)様オペレーティングシステムを含むことを認識するであろう。いくつかの実施形態では、オペレーティングシステムは、クラウドコンピューティングによって提供される。当業者はまた、好適なモバイルスマートフォンオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、Nokia(登録商標) Symbian(登録商標) OS、Apple(登録商標) iOS(登録商標)、Research In Motion(登録商標) BlackBerry OS(登録商標)、Google(登録商標) Android(登録商標)、Microsoft(登録商標) Windows(登録商標) Phone(登録商標) OS、Microsoft(登録商標) Windows(登録商標) Mobile(登録商標) OS、Linux(登録商標)、およびPalm(登録商標) WebOS(登録商標)を含むことも認識するであろう。当業者はまた、好適なメディアストリーミングデバイスオペレーティングシステムが、非限定的実施例として、Apple TV(登録商標)、Roku(登録商標)、Boxee(登録商標)、Google TV(登録商標)、Google Chromecast(登録商標)、Amazon Fire(登録商標)、およびSamsung(登録商標) HomeSync(登録商標)を含むことも認識するであろう。当業者はまた、好適なビデオゲーム機オペレーティングシステムが、非限定的実施例として、Sony(登録商標) PS3(登録商標)、Sony(登録商標) PS4(登録商標)、Microsoft(登録商標) Xbox 360(登録商標)、Microsoft Xbox One、Nintendo(登録商標) Wii(登録商標)、Nintendo(登録商標) Wii U(登録商標)、およびOuya(登録商標)を含むことも認識するであろう。
いくつかの実施形態では、デバイスは、記憶および/またはメモリデバイスを含む。記憶および/またはメモリデバイスは、一時的または恒久的にデータもしくはプログラムを記憶するために使用される、1つ以上の物理的装置である。いくつかの実施形態では、デバイスは、揮発性メモリであり、記憶された情報を維持するために電力を要求する。いくつかの実施形態では、デバイスは、不揮発性メモリであり、デジタル処理デバイスが給電されていないときに記憶された情報を留保する。さらなる実施形態では、不揮発性メモリは、フラッシュメモリを備えている。いくつかの実施形態では、不揮発性メモリは、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)を備えている。いくつかの実施形態では、不揮発性メモリは、強誘電体ランダムアクセスメモリ(FRAM(登録商標))を備えている。いくつかの実施形態では、不揮発性メモリは、相変化ランダムアクセスメモリ(PRAM)を備えている。他の実施形態では、デバイスは、非限定的実施例として、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリデバイス、磁気ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、およびクラウドコンピューティングベースの記憶装置を含む、記憶デバイスである。さらなる実施形態では、記憶および/またはメモリデバイスは、本明細書に開示されるもの等のデバイスの組み合わせである。
いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、視覚情報をユーザに送信するためのディスプレイを含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、陰極線管(CRT)である。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、液晶ディスプレイ(LCD)である。さらなる実施形態では、ディスプレイは、薄膜トランジスタ液体液晶ディスプレイ(TFT-LCD)である。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイである。種々のさらなる実施形態では、OLEDディスプレイは、パッシブマトリクスOLED(PMOLED)またはアクティブマトリクスOLED(AMOLED)ディスプレイである。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、プラズマディスプレイである。他の実施形態では、ディスプレイは、ビデオプロジェクタである。なおもさらなる実施形態では、ディスプレイは、本明細書に開示されるもの等のデバイスの組み合わせである。
いくつかの実施形態では、デジタル処理デバイスは、ユーザから情報を受信するための入力デバイスを含む。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、キーボードである。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、非限定的実施例として、マウス、トラックボール、トラックパッド、ジョイスティック、ゲームコントローラ、またはスタイラスを含む、ポインティングデバイスである。いくつかの実施形態では、入力デバイスは、タッチスクリーンまたはマルチタッチスクリーンである。他の実施形態では、入力デバイスは、音声または他の音入力を捕捉するためのマイクロホンである。他の実施形態では、入力デバイスは、運動または視覚入力を捕捉するためのビデオカメラまたは他のセンサである。さらなる実施形態では、入力デバイスは、Kinect、Leap Motion、または同等物である。なおもさらなる実施形態では、入力デバイスは、本明細書に開示されるもの等のデバイスの組み合わせである。
図13を参照すると、特定の実施形態では、例示的デジタル処理デバイス1301は、RTまたはRLTを決定するようにプログラムまたは別様に構成される。デバイス1301は、例えば、処理ステップを実施すること等の本開示のRTまたはRLT決定の種々の側面を調整することができる。本実施形態では、デジタル処理デバイス1301は、単一コアまたはマルチコアプロセッサ、もしくは並列処理のための複数のプロセッサであり得る、中央処理装置(CPU、また、本明細書では「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」)1305を含む。デジタル処理デバイス1301はまた、メモリまたはメモリ場所1310(例えば、ランダムアクセスメモリ、読取専用メモリ、フラッシュメモリ)、電子記憶ユニット1315(例えば、ハードディスク)、1つ以上の他のシステムと通信するための通信インターフェース1320(例えば、ネットワークアダプタ)、ならびにキャッシュ、他のメモリ、データ記憶および/または電子ディスプレイアダプタ等の周辺デバイス1325も含む。メモリ1310、記憶ユニット1315、インターフェース1320、および周辺デバイス1325は、マザーボード等の通信バス(実線)を通してCPU1305と通信する。記憶ユニット1315は、データを記憶するためのデータ記憶ユニット(またはデータリポジトリ)であることができる。デジタル処理デバイス1301は、通信インターフェース1320の助けを借りて、コンピュータネットワーク(「ネットワーク」)1330に動作可能に結合されることができる。ネットワーク1330は、インターネット、インターネットおよび/またはエクストラネット、もしくはインターネットと通信するイントラネットおよび/またはエクストラネットであることができる。ネットワーク1330は、ある場合、電気通信および/またはデータネットワークである。ネットワーク1330は、クラウドコンピューティング等の分散コンピューティングを可能にし得る、1つ以上のコンピュータサーバを含むことができる。ネットワーク1330は、ある場合、デバイス1301の助けを借りて、デバイス1301に結合されるデバイスがクライアントまたはサーバとして挙動することを可能にし得る、ピアツーピアネットワークを実装することができる。
図13を参照し続けると、CPU1305は、プログラムまたはソフトウェアで具現化され得る、一連の機械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ1310等のメモリ場所に記憶され得る。命令は、CPU1305に向かわせられることができ、これは、続いて、本開示の方法を実装するようにCPU1305をプログラムまたは別様に構成されることができる。CPU1305によって実施される動作の実施例は、フェッチ、復号、実行、およびライトバックを含むことができる。CPU1305は、集積回路等の回路の一部であることができる。デバイス1301の1つ以上の他のコンポーネントが、回路の中に含まれることができる。ある場合、回路は、特定用途向け集積回路(ASIC)またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)である。
図13を参照し続けると、記憶ユニット1315は、ドライバ、ライブラリ、および保存されたプログラム等のファイルを記憶することができる。記憶ユニット1315は、ユーザデータ、例えば、ユーザ選好およびユーザプログラムを記憶することができる。デジタル処理デバイス1301は、ある場合、イントラネットまたはインターネットを通して通信する遠隔サーバ上に位置する等の外部にある1つ以上の追加のデータ記憶ユニットを含むことができる。
図13を参照し続けると、デジタル処理デバイス1301は、ネットワーク1330を通して1つ以上の遠隔コンピュータシステムと通信することができる。例えば、デバイス1301は、ユーザの遠隔コンピュータシステムと通信することができる。遠隔コンピュータシステムの実施例は、パーソナルコンピュータ(例えば、ポータブルPC)、スレートもしくはタブレットPC(例えば、Apple(登録商標) iPad(登録商標)、Samsung(登録商標) Galaxy Tab)、電話、スマートフォン(例えば、Apple(登録商標) iPhone(登録商標)、Android対応デバイス、Blackberry(登録商標))、または携帯情報端末を含む。
本明細書に説明されるような方法は、例えば、メモリ1310または電子記憶ユニット1315上等のデジタル処理デバイス1301の電子記憶場所上に記憶された機械(例えば、コンピュータプロセッサ)実行可能コードを介して、実装されることができる。機械実行可能または機械可読コードは、ソフトウェアの形態で提供されることができる。使用中、コードは、プロセッサ1305によって実行されることができる。ある場合、コードは、記憶ユニット1315から読み出され、プロセッサ105による容易なアクセスのためにメモリ1310上に記憶されることができる。いくつかの状況では、電子記憶ユニット1315は、除外されることができ、機械実行可能命令は、メモリ1310上に記憶される。
(非一過性のコンピュータ可読記憶媒体)
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるプラットフォーム、システム、媒体、および方法は、随意にネットワーク化されたデジタル処理デバイスのオペレーティングシステムによって実行可能な命令を含む、プログラムで符号化される1つ以上の非一過性のコンピュータ可読記憶媒体を含む。さらなる実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、デジタル処理デバイスの有形コンポーネントである。なおもさらなる実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、随意に、デジタル処理デバイスから除去可能である。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、非限定的実施例として、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリデバイス、ソリッドステートメモリ、磁気ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、クラウドコンピューティングシステムおよびサービス、ならびに同等物を含む。ある場合、プログラムおよび命令は、媒体上に恒久的に、実質的に恒久的に、半恒久的に、または非一過性に符号化される。
(コンピュータプログラム)
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるプラットフォーム、システム、媒体、および方法は、少なくとも1つのコンピュータプログラムまたは同一物の使用を含む。コンピュータプログラムは、規定タスクを実施するように書き込まれる、デジタル処理デバイスのCPUにおいて実行可能な一連の命令を含む。コンピュータ可読命令は、特定のタスクを実施する、または特定の抽象データタイプを実装する、機能、オブジェクト、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)、データ構造、および同等物等のプログラムモジュールとして実装され得る。本明細書で提供される開示を踏まえて、当業者は、コンピュータプログラムが種々の言語の種々のバージョンで記述され得ることを認識するであろう。
コンピュータ可読命令の機能性は、種々の環境内で所望に応じて組み合わせられる、または分散され得る。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、命令の1つのシーケンスを備えている。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、命令の複数のシーケンスを備えている。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、1つの場所から提供される。他の実施形態では、コンピュータプログラムは、複数の場所から提供される。種々の実施形態では、コンピュータプログラムは、1つ以上のソフトウェアモジュールを含む。種々の実施形態では、コンピュータプログラムは、部分的に、もしくは全体的に、1つ以上のウェブアプリケーション、1つ以上のモバイルアプリケーション、1つ以上の独立型アプリケーション、1つ以上のウェブブラウザプラグイン、拡張、アドイン、もしくはアドオン、またはそれらの組み合わせを含む。
(ウェブアプリケーション)
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、ウェブアプリケーションを含む。本明細書で提供される開示を踏まえて、当業者は、ウェブアプリケーションが、種々の実施形態では、1つ以上のソフトウェアフレームワークおよび1つ以上のデータベースシステムを利用することを認識するであろう。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、Microsoft(登録商標).NETまたはRuby on Rails(RoR)等のソフトウェアフレームワーク上に作成される。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、非限定的実施例として、関係、非関係、オブジェクト指向、連想、およびXMLデータベースシステムを含む、1つ以上のデータベースシステムを利用する。さらなる実施形態では、好適な関係データベースシステムは、非限定的実施例として、Microsoft(登録商標) SQL Server、mySQLTM、およびOracle(登録商標)を含む。当業者はまた、ウェブアプリケーションが、種々の実施形態では、1つ以上の言語の1つ以上のバージョンで記述されることも認識するであろう。ウェブアプリケーションは、1つ以上のマークアップ言語、提示定義言語、クライアント側スクリプト言語、サーバ側コーディング言語、データベースクエリ言語、もしくはそれらの組み合わせで記述され得る。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、ある程度、ハイパーテキストマークアップ言語(HTML)、拡張可能ハイパーテキストマークアップ言語(XHTML)、または拡張可能マークアップ言語(XML)等のマークアップ言語で記述される。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、ある程度、カスケーディングスタイルシート(CSS)等の提示定義言語で記述される。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、ある程度、Asynchronous Java(登録商標)script and XML(AJAX)、Flash(登録商標) Actionscript、Java(登録商標)script、またはSilverlight(登録商標)等のクライアント側スクリプト言語で記述される。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、ある程度、Active Server Pages(ASP)、ColdFusion(登録商標)、Perl、Java(登録商標)、Java(登録商標)Server Pages(JSP)、Hypertext Preprocessor(PHP)、PythonTM、Ruby、Tcl、Smalltalk、WebDNA(登録商標)、またはGroovy等のサーバ側コーディング言語で記述される。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、ある程度、構造化クエリ言語(SQL)等のデータベースクエリ言語で記述される。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、IBM(登録商標) Lotus Domino(登録商標)等の企業サーバ製品を統合する。いくつかの実施形態では、ウェブアプリケーションは、メディアプレーヤ要素を含む。種々のさらなる実施形態では、メディアプレーヤ要素は、非限定的実施例として、Adobe(登録商標) Flash(登録商標)、HTML 5、Apple(登録商標) QuickTime(登録商標)、Microsoft(登録商標) Silverlight(登録商標)、Java(登録商標)、およびUnity(登録商標)を含む、多くの好適なマルチメディア技術のうちの1つ以上のものを利用する。
(モバイルアプリケーション)
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、モバイルデジタル処理デバイスに提供されるモバイルアプリケーションを含む。いくつかの実施形態では、モバイルアプリケーションは、それが製造される時間にモバイルデジタル処理デバイスに提供される。他の実施形態では、モバイルアプリケーションは、本明細書に説明されるコンピュータネットワークを介して、モバイルデジタル処理デバイスに提供される。
本明細書で提供される開示に照らして、モバイルアプリケーションは、当技術分野で公知であるハードウェア、言語、および開発環境を使用して、当業者に公知である技法によって作成される。当業者は、モバイルアプリケーションがいくつかの言語で記述されることを認識するであろう。好適なプログラミング言語は、非限定的実施例として、C、C++、C#、Objective-C、Java(登録商標)、Java(登録商標)script、Pascal、Object Pascal、PythonTM、Ruby、VB.NET、WML、およびCSSの有無別のXHTML/HTML、またはそれらの組み合わせを含む。
好適なモバイルアプリケーション開発環境は、いくつかのソースから入手可能である。市販の開発環境は、非限定的実施例として、AirplaySDK、alcheMo、Appcelerator(登録商標)、Celsius、Bedrock、Flash Lite、.NET Compact Framework、Rhomobile、およびWorkLight Mobile Platformを含む。非限定的実施例として、Lazarus、MobiFlex、MoSync、およびPhonegapを含む、他の開発環境が、無償で入手可能である。また、モバイルデバイス製造業者は、非限定的実施例として、iPhone(登録商標)およびiPad(登録商標)(iOS)SDK、AndroidTM SDK、BlackBerry(登録商標) SDK、BREW SDK、Palm(登録商標) OS SDK、Symbian SDK、webOS SDK、およびWindows(登録商標) Mobile SDKを含む、ソフトウェア開発者キットを配布する。
当業者は、非限定的実施例として、Apple(登録商標) App Store、Google(登録商標) Play、Chrome WebStore、BlackBerry(登録商標) App World、Palmデバイス用App Store、webOS用App Catalog、モバイル用Windows(登録商標) Marketplace、Nokia(登録商標)デバイス用Ovi Store、Samsung(登録商標) Apps、およびNintendo(登録商標) DSi Shopを含む、いくつかの市販フォーラムがモバイルアプリケーションの配布のために利用可能であることを認識するであろう。
(独立型アプリケーション)
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、既存のプロセスへのアドオンではない、例えば、プラグインではない、独立したコンピュータプロセスとして起動されるプログラムである、独立型アプリケーションを含む。当業者は、独立型アプリケーションが、多くの場合、コンパイルされることを認識するであろう。コンパイラは、プログラミング言語で記述されるソースコードをアセンブリ言語または機械コード等のバイナリオブジェクトコードに変換する、コンピュータプログラムである。好適なコンパイラ型プログラミング言語は、非限定的実施例として、C、C++、Objective-C、COBOL、Delphi、Eiffel、Java(登録商標)、Lisp、PythonTM、Visual Basic、およびVB.NET、またはそれらの組み合わせを含む。コンパイルは、多くの場合、少なくとも部分的に実行可能プログラムを作成するように実施される。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、1つ以上の実行可能なコンパイルされたアプリケーションを含む。
(ウェブブラウザプラグイン)
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、ウェブブラウザプラグイン(例えば、拡張等)を含む。コンピューティングでは、プラグインは、具体的機能性をより大きいソフトウェアアプリケーションに追加する、1つ以上のソフトウェアコンポーネントである。ソフトウェアアプリケーションのメーカは、第三者開発者が、アプリケーションを拡張する能力を作成すること、新しい特徴を容易に追加することをサポートすること、およびアプリケーションのサイズを縮小することを可能にするためのプラグインをサポートする。サポートされたとき、プラグインは、ソフトウェアアプリケーションの機能性をカスタマイズすることを可能にする。例えば、プラグインは、ビデオを再生し、双方向性を生成し、ウイルススキャンし、特定のファイルタイプを表示するために、ウェブブラウザで一般的に使用される。当業者は、Adobe(登録商標) Flash(登録商標) Player、Microsoft(登録商標) Silverlight(登録商標)、およびApple(登録商標) QuickTime(登録商標)を含む、いくつかのウェブブラウザプラグインに精通するであろう。いくつかの実施形態では、ツールバーは、1つ以上のウェブブラウザ拡張、アドイン、もしくはアドオンを備えている。いくつかの実施形態では、ツールバーは、1つ以上のエクスプローラバー、ツールバンド、もしくはデスクバンドを備えている。
本明細書で提供される開示に照らして、当業者は、非限定的実施例として、C++、Delphi、Java(登録商標)、PHP、PythonTM、およびVB.NET、またはそれらの組み合わせを含む、種々のプログラミング言語でのプラグインの開発を可能にするいくつかのプラグインフレームワークが、利用可能であることを認識するであろう。
ウェブブラウザ(インターネットブラウザとも呼ばれる)は、ワールドワイドウェブ上で情報リソースを読み取り、提示し、トラバースするためのネットワーク接続型デジタル処理デバイスと併用するために設計される、ソフトウェアアプリケーションである。好適なウェブブラウザは、非限定的実施例として、Microsoft(登録商標) Internet Explorer(登録商標)、Mozilla(登録商標) Firefox(登録商標)、Google(登録商標) Chrome、Apple(登録商標) Safari(登録商標)、Opera Software(登録商標) Opera(登録商標)、およびKDE Konquerorを含む。いくつかの実施形態では、ウェブブラウザは、モバイルウェブブラウザである。モバイルウェブブラウザ(マイクロブラウザ、ミニブラウザ、および無線ブラウザとも呼ばれる)は、非限定的実施例として、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータ、ネットブックコンピュータ、サブノートブックコンピュータ、スマートフォン、音楽プレーヤ、携帯情報端末(PDA)、およびハンドヘルドビデオゲームシステムを含む、モバイルデジタル処理デバイス上で使用するために設計される。好適なモバイルウェブブラウザは、非限定的実施例として、Google(登録商標) Android(登録商標)ブラウザ、RIM BlackBerry(登録商標)ブラウザ、Apple(登録商標) Safari(登録商標)、Palm(登録商標) Blazer、Palm(登録商標) WebOS(登録商標)ブラウザ、モバイル用Mozilla(登録商標) Firefox(登録商標)、Microsoft(登録商標) Internet Explorer(登録商標) Mobile、Amazon(登録商標) Kindle(登録商標) Basic Web、Nokia(登録商標)ブラウザ、Opera Software(登録商標) Opera(登録商標) Mobile、およびSony(登録商標) PSPTMブラウザを含む。
(ソフトウェアモジュール)
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるプラットフォーム、システム、メディア、および方法は、ソフトウェア、サーバ、および/またはデータベースモジュール、もしくは同一物の使用を含む。本明細書で提供される開示に照らして、ソフトウェアモジュールは、当業者に公知である機械、ソフトウェア、および言語を使用して、当業者に公知である技法によって作成される。本明細書に開示されるソフトウェアモジュールは、多数の方法で実装される。種々の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、ファイル、コードのセクション、プログラミングオブジェクト、プログラミング構造、またはそれらの組み合わせを備えている。さらなる種々の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、複数のファイル、コードの複数のセクション、複数のプログラミングオブジェクト、複数のプログラミング構造、またはそれらの組み合わせを備えている。種々の実施形態では、1つ以上のソフトウェアモジュールは、非限定的実施例として、ウェブアプリケーション、モバイルアプリケーション、および独立型アプリケーションを備えている。いくつかの実施形態では、ソフトウェアモジュールは、1つのコンピュータプログラムまたはアプリケーションの中にある。他の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、2つ以上のコンピュータプログラムもしくはアプリケーションの中にある。いくつかの実施形態では、ソフトウェアモジュールは、1つの機械上でホストされる。他の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、2つ以上の機械上でホストされる。さらなる実施形態では、ソフトウェアモジュールは、クラウドコンピューティングプラットフォーム上でホストされる。いくつかの実施形態では、ソフトウェアモジュールは、1つの場所において1つ以上の機械上でホストされる。他の実施形態では、ソフトウェアモジュールは、2つ以上の場所において1つ以上の機械上でホストされる。
(データベース)
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるプラットフォーム、システム、媒体、および方法は、1つ以上のデータベースもしくは同一物の使用を含む。
本明細書で提供される開示に照らして、当業者は、多くのデータベースが情報の記憶および読み出しのために好適であることを認識するであろう。種々の実施形態では、好適なデータベースは、非限定的実施例として、関係データベース、非関係データベース、オブジェクト指向データベース、オブジェクトデータベース、エンティティ関係モデルデータベース、連想データベース、およびXMLデータベースを含む。さらなる非限定的実施例は、SQL、PostgreSQL、MySQL、Oracle、DB2、およびSybaseを含む。いくつかの実施形態では、データベースは、インターネットベースである。さらなる実施形態では、データベースは、ウェブベースである。なおもさらなる実施形態では、データベースは、クラウドコンピューティングベースである。他の実施形態では、データベースは、1つ以上のローカルコンピュータ記憶デバイスに基づく。
図20Aは、眼アダプタを伴う手持ち式OCTシステムの略図を示す。ある場合、システムは、本体2000を備えている。いくつかの実施形態では、本体は、システムの人間工学的グリップを提供するように適合される表面を特徴とする。ある事例では、人間工学的グリップを提供するように適合される表面は、1つ以上の指保持部2005を備えている。ある場合、システムはさらに、ユーザの眼窩に界面接触するように構成されるアダプタ2010を伴う測定端を備えている。いくつかの実施形態では、システムはさらに、システムの向きを検出し、ユーザの左眼または右眼が測定されているかどうかを決定する、検出器を備えている。ある事例では、システムは、キャップ2020を備えている。ある場合、キャップは、測定されていない眼を被覆するために利用される。例えば、左眼が測定されているとき、キャップは、右眼を被覆する。右眼が測定されているとき、キャップは、左眼を被覆する。いくつかの実施形態では、いずれの眼も測定されていないとき、キャップは、システムコンポーネントを損傷から保護するために、システムの測定端にわたって設置される。
ある場合、本体内で、システムは、光学系104を備えている。いくつかの実施形態では、システムは、レーザ源500を備えている。ある事例では、レーザ源は、レーザ光をコリメートレンズ505に向かわせる。ある場合、コリメートレンズは、レーザ源をコリメートされた光のビームに成形する。いくつかの実施形態では、レーザ光は、ビームスプリッタ2030に向かわせられる。ある事例では、ビームスプリッタ2030は、レーザ光の一部を光強度測定器2035に向かわせる。ある場合、光強度測定器は、放射レーザ強度の連続測定を行い、測定された強度に基づくOCT信号の補正、または光学フィードバック技法の実装を可能にする。いくつかの実施形態では、光強度測定器に向かわせられることなくビームスプリッタ2030を通過する光の一部は、1つ以上のビームスプリッタ510に衝突する。ある事例では、1つ以上のビームスプリッタ510は、光の一部をユーザの眼に、光の別の部分を参照ミラー530に向かわせる。ある場合、参照ミラーは、システムの本体に内蔵される参照表面を備えている。いくつかの実施形態では、システムはさらに、OCT信号を検出するための検出器542を備えている。
いくつかの実施形態では、システムは、バッテリ106を備えている。ある事例では、バッテリは、再充電可能バッテリである。ある場合、バッテリは、リチウムイオンバッテリである。いくつかの実施形態では、バッテリは、ニッケル水素バッテリである。ある事例では、バッテリは、ニッケルカドミウムバッテリである。ある事例では、バッテリは、充電デバイス2040に動作可能に結合される。ある場合、充電デバイスは、接続充電デバイスである。充電デバイスは、当業者に公知であるような任意の接続充電デバイスであり得る。ある場合、充電デバイスは、誘導結合充電デバイスである。充電デバイスは、当業者に公知であるような任意の誘導結合充電デバイスであり得る。
ある事例では、本明細書に説明されるような無線通信回路およびプロセッサは、小型OCTシステムに給電するようにバッテリに結合され、OCTデータを収集し、データを無線で伝送する。
ある場合、システムは、ユーザによるシステムの適切な動作を可能にするための追加のコンポーネントを備えている。いくつかの実施形態では、システムは、配向または運動センサ2050を備えている。ある事例では、配向または運動センサは、デバイスの向きを測定し、測定される眼を決定するためのジャイロスコープを備えている。ある場合、配向または運動センサは、デバイスの移動を測定するための加速度計を備えている。いくつかの実施形態では、配向または運動センサは、当業者に公知であるような任意の配向または運動センサを備えている。ある事例では、システムは、小型OCTシステムが網膜を測定するときに視認される、固視標的2060を備えている。ある場合、システムは、電気安全性を提供するための機械的特徴2070を備えている。いくつかの実施形態では、システムは、1つ以上のステータスインジケータ2080を備えている。
図20Bは、右眼または左眼を測定するように適合される手持ち式OCTシステムを示す。右眼測定を提供するように動作されるとき、手持ち式OCTシステム100は、手持ち式OCTシステムの測定端の左側に位置付けられた眼用キャップ2020を有する、構成2020aで動作される。左眼測定を提供するように動作されるとき、手持ち式OCTシステムは、手持ち式OCTシステムの測定端の右側に眼用キャップを有する、構成2020bで動作される。いずれの眼も測定されていないとき、手持ち式OCTシステムは、手持ち式OCTシステムの測定端を被覆するように位置付けられた眼用キャップを有する、構成2020cで動作される。本構成では、眼用キャップは、システムが使用中ではないとき、手持ち式OCTシステムの内部コンポーネントの保護を提供する。眼用キャップは、眼用キャップの180度回転によって、構成2020aから構成2020bに遷移される。ある場合、手持ち式OCTシステムは、OCTシステムを使用して検査される眼を検出する、スイッチを備えている。
図20Cは、インジケータライトおよび電源アダプタを伴う手持ち式OCTシステムを示す。ある場合、測定端の反対側の手持ち式OCTデバイスの端部は、1つ以上の視覚インジケータ2080を備えている。いくつかの実施形態では、視覚インジケーは、光源を備えている。ある事例では、光源は、発光ダイオード(LED)である。ある場合、視覚インジケータは、手持ち式OCTデバイスが動作中であるかどうかを示すための第1の視覚インジケータ2082を備えている。いくつかの実施形態では、視覚インジケータは、手持ち式OCTデバイスがバッテリ電力を利用しているかどうかを示すための第2の視覚インジケータ2084を備えている。ある事例では、視覚インジケータは、手持ち式OCTデバイスが外部電源を利用しているかどうかを示すための第3の視覚インジケータ2086を備えている。ある場合、視覚インジケータは、手持ち式OCTデバイスが使用に好適ではないかどうかを示すための第4の視覚インジケータ2088を備えている。いくつかの実施形態では、測定端の反対側の手持ち式OCTデバイスの端部は、電力を受電するためのアダプタ2040を備えている。
図20Dは、OCT測定を提供するように眼に近接して設置された手持ち式OCTを示す。ある場合、手持ち式OCTシステムの測定端は、眼窩に共形化するように成形される。いくつかの実施形態では、眼用キャップは、測定されていない眼を被覆するように位置付けられる。ある事例では、手持ち式OCTシステムは、OCT測定を取得するために光を眼の中へ向かわせる。
ある場合、手持ち式OCTデバイスは、デバイスに対する眼の運動に関連付けられるものにすぎない時間周波数内でRTまたはRLTの単一の測定を決定するために十分な情報を取得するように構成される。いくつかの実施形態では、デバイスに対する眼の運動は、デバイスを保持している間のユーザの手の運動に起因する。ある場合、デバイスに対する眼の運動は、眼の運動に起因する。ある事例では、手持ち式OCTデバイスは、100ミリ秒、50ミリ秒、または10ミリ秒以下の期間内でRTまたはRLTの測定を取得するように構成される。ある場合、手持ち式OCTデバイスは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内にある、期間内でRTまたはRLTの測定を取得するように構成される。
図21は、手持ち式OCTデバイス用の較正キットを示す。ある場合、手持ち式OCTデバイス100は、較正装置2100を備えている。いくつかの実施形態では、較正装置は、図20のキャップ2020の内面上に位置する。
図22は、いくつかの実施形態による、走査機構を利用する掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの光学系の概略図を示す。光学系102は、本明細書に説明されるような光源700と、第1のビームスプリッタ710と、参照ミラー730とを備えている。第1の処理ユニット740は、掃引源干渉信号を検出するように検出器742に結合される。第1の処理ユニットは、本明細書に説明されるような第1の光検出器742と、本明細書に説明されるような第1の信号処理ユニット742とを備え得る。
光学系はさらに、コリメート光学要素2210を備え得る。コリメート光学要素は、例えば、コリメートレンズを備え得る。コリメート光学要素は、他の光学要素との光の相互作用に先立って、光源から放射される光をコリメートし得る。光学系はさらに、光検出器742上に干渉信号を集束させるレンズ2220を備え得る。光学系はさらに、第1の処理ユニットによる検出に先立って、第1のレンズによって集束される光が通過される、ピンホール2230を備え得る。光学系はさらに、参照ミラーに入射する光の強度を低減させる、減光フィルタ2240を備え得る。
光学系はさらに、ビームスプリッタ2250を備え得る。ビームスプリッタは、本明細書に説明されるような任意のビームスプリッタを備え得る。第2のビームスプリッタは、光源によって放射される光の一部を第1の処理ユニット740に類似し得る第2の光検出器2260、またはVCSELによって放射されるエネルギーの量を制御するように構成される他の回路に向かわせ得る。第2の処理ユニットは、第1の光検出器および第1の信号処理ユニットに類似し得る、第2の光検出器(図示せず)および第2の信号処理ユニット(図示せず)を備え得る。第2の処理ユニットは、光源によって放射される光の強度の変動を検出し得る。光源によって放射される光の強度の検出された変動は、光源によって放射される光の強度の変動に関連付けられる誤差に関して、第1の処理ユニットによって検出されるSS-OCT信号を補正するために利用され得る。光学系はさらに、第2の光検出器2260上に光源によって放射される光の一部を集束させる、レンズ2270を備え得る。
光源700は、多くの方法で構成され得る。例えば、光源700は、本明細書に説明されるように駆動される掃引源VCSELを備え得る。代替として、または組み合わせて、VCSELは、掃引範囲を増加させるために冷却され得る。例えば、VCSELは、VCSELがより広い掃引範囲にわたって駆動されることを可能にするために、熱電冷却器等の冷却器を用いて冷却され得る。VCSELは、掃引波長の範囲を約20nmまたはそれを上回るまで増加させるために、ミラーに結合されるMEMSアクチュエータを備え得る。VCSELはまた、例えば、掃引波長の範囲を増加させるために、外部ミラーおよびミラーの位置を変更するためのアクチュエータに結合され得る。可動ミラーに結合されるVCSELは、約10~30nmまたはそれを上回る範囲内の波長の範囲にわたって掃引され得る。
表2は、本明細書に説明されるような小型SS-OCTシステムのVCSELの10~30nmの掃引のために取得され得る、掃引範囲および分解能を示す。
Figure 2022062160000005
光源700は、対応する分解能、例えば、35.4μm~15.9μmの範囲内の対応する分解能を提供するように、例えば、9nm~20nmの範囲にわたって、表1および表2の中のいずれか2つの値によって定義される範囲内の量だけ掃引され得る。
いくつかの実施形態では、小型SS-OCTシステムはさらに、走査機構2300を備え得る。走査機構2300は、アクチュエータ2305と、眼の上で光ビームを走査するためにアクチュエータによって偏向されるミラー2310とを備え得る。アクチュエータ2305は、例えば、微小電気機械システム(MEMS)アクチュエータ、検流計、または圧電結晶等の当業者に公知である任意のアクチュエータを備え得る。走査機構2300は、本明細書に説明されるような制御ユニットに結合され得る。
図23Aは、いくつかの実施形態による、小型SS-OCTシステムを伴って眼に光学的に結合された走査機構2300を示す。走査機構2300は、ミラー2310等の第1の走査光学要素と、第1の望遠鏡レンズ2320および第2の望遠鏡レンズ2330を備えている、望遠鏡システムとを備え得る。望遠鏡システムは、例えば、4-f望遠鏡システムを備え得る。望遠鏡システムはさらに、眼に向かって走査された光ビームを偏向させるためのミラー2325を備え得る。第2の望遠鏡レンズ2330は、非球面レンズを備え得る。
いくつかの実施形態では、ミラー2325は、患者可視化システムの光路を走査された光ビームの光路と結合する。ある場合、ミラー2325は、ショートパスミラーを備えている。患者可視化システムは、図24でさらに説明されるように、レンズ2440と、開口2460と、レンズ2450とを備え得る。
走査光学要素は、例えば、ミラー、プリズム、多角形ミラー、またはレンズ等の当業者に公知である任意のタイプの走査光学要素を備え得る。走査要素は、検流計であり得る。走査要素は、網膜上の複数の場所を横断して測定ビームを走査することによって、網膜上の2つ以上の場所においてRTまたはRLTの測定を可能にし得る。
図23Bは、いくつかの実施形態による、網膜の厚さ(RT)または網膜層の厚さ(RLT)測定部位のアレイを示す。本明細書に説明される走査機構は、測定光を網膜2340上の複数の測定場所2350a、2350b、2350c、2350d、2350e、2350f、2350g、2350h、2350i、2350j、2350k、2350l、2350m、2350n、2350o、2350p、2350q、2350r、2350s、2350t、2350u、2350v、2350w、2350x、および2350yに向かわせ得る。25の測定場所が描写されるが、走査機構は、測定光を2つ以上の測定場所、5つ以上の測定場所、10またはそれを上回る測定場所、20またはそれを上回る測定場所、50またはそれを上回る測定場所、100またはそれを上回る測定場所、200またはそれを上回る測定場所、500またはそれを上回る測定場所、もしくは1,000またはそれを上回る測定場所に向かわせ得る。RTまたはRLTの測定は、複数のRTまたはRLT測定を取得するように測定場所のそれぞれにおいて取得され得る。複数のRTまたはRLT測定は、RTまたはRLT測定の空間マップの構築を可能にし得る。複数のRTまたはRLT測定は、第1の方向への網膜上の第1の距離および第1の方向を横断する第2の方向への網膜上の第2の距離に跨架し得る。第1の距離は、0.5mm未満、1.0mm未満、1.5mm未満、2.0mm未満、2.5mm未満、3.0mm未満、3.5mm未満、4.0mm未満、4.5mm未満、または5.0mm未満の長さを備え得る。第2の距離は、0.5mm未満、1.0mm未満、1.5mm未満、2.0mm未満、2.5mm未満、3.0mm未満、3.5mm未満、4.0mm未満、4.5mm未満、または5.0mm未満の長さを備え得る。
図24は、患者可視化システム2400を備えている、小型掃引源光干渉断層撮影(SS-OCT)デバイスの光学系の概略図を示す。患者可視化システム2400は、眼底を視認するためのカメラと、患者視力を測定するためのディスプレイとを備え得る。患者視力を測定するためのディスプレイは、例えば、患者に可視である小さい物体を表示することによって、患者が視認標的を凝視するために構成され得る。光学系102は、本明細書に説明されるような光源700と、コリメート光学要素2210と、第1のビームスプリッタ710と、参照ミラー730と、光検出器742に結合される第1のレンズ2200とを備え得る。
光学系はさらに、本明細書に説明されるような走査機構を備え得る。走査機構は、走査光学要素2310と、第1の望遠鏡レンズ2320および第2の望遠鏡レンズ2330を備えている、望遠鏡システムとを備え得る。光学系はさらに、ホットミラー等のミラー2435を備え得る。ホットミラーは、赤外光を反射するように構成され得る。ホットミラーは、可視光を透過させるように構成され得る。ホットミラーは、ディスプレイ上に示される画像を対象に表示し、検出器を用いて眼底を撮像するために、OCT測定光を眼に反射させ、可視光を患者に透過させるように構成され得る。
小型SS-OCTシステムの視覚機能測定装置は、患者の屈折を補償するためのBadalレンズおよび撮像システムを備え得る。レンズ2450は、検出器アレイ上で眼底の画像の焦点を合わせ、対象によって見られるようなディスプレイ上で画像の焦点を合わせるために、光軸に沿ってレンズを移動させて対象の屈折誤差を補正するようにアクチュエータに結合され得る。Badalレンズは、一定の視認角で患者によって見られる仮想画像を提供するように構成され得、レンズは、マイクロディスプレイ変位(例えば、±5ジオプタ)を伴って線形である屈折誤差補償を提供し得る。
視覚機能測定装置は、1つ以上の視覚合図を患者に提示する。
小型SS-OCTシステムはさらに、眼底カメラ等の1つ以上のカメラ装置を備え得る。小型SS-OCTシステムは、例えば、眼の前部分を測定するように構成される視覚カメラ装置を備え得る。眼底カメラおよび視覚ディスプレイに結合される光学系は、第1の望遠鏡レンズ2440と、第2の望遠鏡レンズ2450とを備えている、望遠鏡を備え得る。光学系はさらに、停止部を備えている、開口2460を備え得る。停止部は、例えば、リング停止部を備え得る。光学系はさらに、第2のビームスプリッタ2470を備え得る。第2のビームスプリッタは、患者可視化のために、眼から入射する光の一部を検出器アレイ2480に向かって、マイクロディスプレイ2490からの入射光の一部を眼に向かわせ得る。検出器アレイは、電荷結合素子(CCD)であり得る。検出器アレイは、例えば、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)検出器アレイであり得る。
視覚カメラ装置が、眼の画像を取得し得る一方で、OCTシステムは、眼のRTまたはRLT測定を取得する。視覚カメラ装置は、OCTシステムが本明細書に説明されるような眼のRTまたはRLT測定を取得する前、間、または後に、眼の画像を取得し得る。眼底カメラ装置が、眼底の画像を取得し得る一方で、OCTシステムは、眼のRTまたはRLT測定を取得する。眼底カメラ装置は、OCTシステムが眼のRTまたはRLT測定を取得する前、間、または後に、眼の画像を取得し得る。眼底カメラ装置によって取得される眼底の画像は、画像処理を受け、(眼の随意もしくは不随意運動に起因して、または手持ち式OCTシステムの随意もしくは不随意運動に起因して)OCT測定場所が2つの連続測定の間で移動したかどうか、および移動した量を決定し得る。OCTビームの走査は、眼球運動を補償するために、眼球運動に応答して調節され得る。
図25は、いくつかの実施形態による、OCT測定から網膜の厚さ(RT)または網膜層の厚さ(RLT)の測定を抽出する方法2500を示す。方法2500は、データを読み取るステップと、読み取られたデータに雑音低減を実施するステップと、読み取られたデータにチャープ補正を実施するステップと、読み取られたデータに周波数分析を実施し、推定周波数を取得するステップと、推定周波数を網膜の厚さに変換するステップと、複数の推定器からの情報を処理するステップと、複数の測定点を処理するステップとを含む。
ステップ2502では、OCT測定システムによって取得されるOCTデータが、読み取られたデータを形成するように読み取られる。ある場合、読み取られたデータは、OCT干渉強度を備えている。
ステップ2504では、雑音低減が、読み取られたデータに実施される。
ステップ2506では、チャープ補正が、読み取られたデータに実施される。チャープ補正は、時間ドメイン内でOCT信号を再サンプリングするステップを含み得る。OCT信号を再サンプリングするステップは、線形時間信号を線形波ベクトル信号に変換し得る。再サンプリングするステップは、VCSELまたは他の光源によって放射される光の波長と、VCSELまたは他の光源の駆動電流との間の関係の非線形性、温度の変動、光学コンポーネントの経年劣化、振動、もしくは他の環境条件に起因して生じる、位相不安定性を補償し得る。再サンプリングするステップは、本明細書に説明されるような位相測定方法等の光源の位相測定に基づいてもよい。再サンプリングするステップは、本明細書に説明されるSS-OCT信号の後処理中に実施され得る。
再サンプリングするステップは、第1および第2の補正動作を含み得る。第1の補正動作では、再サンプリングするステップは、ある期間にわたって光源によって放射される光の平均挙動に基づいて、VCSELまたは他の光源によって放射される光の位相の平均非線形性を補正し得る。第2の補正動作では、再サンプリングするステップは、光源の平均挙動からの偏差を補正し得る。第2の補正動作は、位相信号およびSS-OCT信号の同時収集に基づき得、したがって、温度、湿度、光学または電子コンポーネントの劣化、およびSS-OCT信号の他のドリフト源の変化に関連付けられる変形例を補正し得る。
ステップ2508では、周波数分析が、推定周波数を取得するように、読み取られたデータに実施される。周波数分析は、1つ以上の推定器を使用して実施され得る。周波数は、1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、もしくは5つを上回る推定器を使用して実施され得る。推定器は、固有空間技法を利用し得る。推定器は、固有分解技法を利用し得る。推定器は、ピサレンコ分解技法を利用し得る。推定器は、多重信号分類(MUSIC)技法を利用し得る。1つ以上の推定器のうちの各推定器は、一意のフィルタとともにMUSIC技法を利用し得る。各推定器は、読み取られたOCTデータから推定周波数を取得し得る。
ステップ2510では、1つ以上の推定周波数が、推定RTまたはRLTを決定するために使用される。RTまたはRLTが、干渉信号の項の分析から取得され得る。RTまたはRLTを決定するために使用される項は、干渉信号の自動項または交差項、およびそれらの組み合わせを備え得る。自動項は、SS-OCTシステムの参照項から独立して、サンプル(例えば、網膜または網膜層)からの後方反射信号によって生成され得る。自動項は、比較的低い周波数における単一の周波数に対応し得る。自動項に関連付けられる周波数は、RTまたはRLTに直接関係し得る。RTまたはRLTは、干渉信号の交差項の分析から取得され得る。交差項は、サンプルおよび参照ミラーからの後方反射信号によって生成され得る。交差項は、比較的高い周波数における一対の周波数に対応し得る。一対の周波数の2つの周波数の間の差は、RTまたはRLTに直接関係し得る。項は、網膜の厚さ、複数の層の厚さ、および網膜の複数の層のそれぞれの相対的場所を決定するように組み合わせられることができる。
代替として、または組み合わせて、RTまたはRLTは、時間ドメイン内のOCT信号の包絡線の分析から取得され得る。OCT信号の包絡線は、OCT信号にヒルベルト変換等の数学的変換を実施することによって、計算され得る。包絡線は、フィルタ処理された包絡線を取得するように、フィルタリング動作を受け得る。RTまたはRLTは、フィルタ処理された包絡線のビート周波数に関係し得る。OCT信号の包絡線を使用するRTまたはRLTの推定は、(SS-OCTデバイスまたはSS-OCTデバイスのユーザの)運動に関連付けられるもの等の雑音の影響を受けにくくあり得る。
ステップ2512では、複数の推定器からの情報が、処理される。複数の推定器の処理は、統計的分析手順を利用し得る。複数の推定器の処理は、例えば、人工知能または機械学習手順を利用し得る。
ステップ2514では、複数の測定点が、処理される。複数の測定点は、網膜上の単一の点において行われる複数の測定から処理され得る。複数の測定点は、網膜上の複数の場所において行われる測定から処理され得る。
図25は、いくつかの実施形態による、OCT測定から網膜の厚さ(RT)または網膜層の厚さ(RLT)の測定を抽出する方法2500を示すが、当業者は、多くの変形例および適合を認識するであろう。例えば、ステップのうちのいくつかが、削除され得、ステップのうちのいくつかが、繰り返され得、ステップのうちのいくつかは、サブステップを含み得る。ステップは、例えば、異なる順序で実施され得る。
図26は、いくつかの実施形態による、視覚機能測定装置を組み込むSS-OCTデバイスの概略図を示す。システムは、患者がシステムを持ち上げるために定寸され得、例えば、患者が測定のためにシステムを持ち上げることを可能にするために十分な重量を備え得る。システムは、患者可視化システム2400を備え得、光学コンポーネントは、例えば、測定中に患者によって保持され得る小型システムを提供するように配置され得る。システムは、ディスプレイ2490を備え得、本明細書に説明されるような眼底カメラを備え得る。光源700からの光は、光を眼750に向かって向かわせられる測定区間および参照ミラー730に向かって向かわせられる参照区間に分割する、ミラー710に向かって向かわせられ得る。参照ミラー730は、参照ミラーによって透過される光の一部を検出し得る、光学検出器2660に結合され得る。光学検出器2660は、光源から出力される光の変動を測定し得る。参照ミラー730は、参照ミラーの距離を調節し、構造に接触する患者から対象の網膜までの変動する距離を補償するために、アクチュエータ(図示せず)に結合され得る。参照区間は、ビームを偏向させるためのミラーを備え得る。参照ミラーは、ミラー対2650等の複数のミラーを備え得る。ミラー対2650の場所は、参照区間の光路長を調節するように調節され得る。例えば、アクチュエータは、参照区間の光路長を調節するように、トロンボーン構成におけるミラーを調節するようにミラー対2650に結合され得る。
走査機構2300は、測定ビームを走査し、網膜から光を受け取り、本明細書に説明されるような共焦点構成で光を網膜に向かわせ得る。
図34は、いくつかの実施形態による、固視標的装置および眼底撮像装置を組み込むSS-OCTデバイスの光学系の概略図3400を示す。
光学系は、本明細書に説明されるような干渉計を備えている、RTまたはRLT経路を備え得る。干渉計は、本明細書に説明されるような光源700を備え得る。光源は、本明細書に説明されるように、光を随意のコリメートレンズ2210およびビームスプリッタ710に向かわせ得る。ビームスプリッタは、本明細書に説明されるように、参照ミラー730の参照アームに沿ってビームスプリッタに入射する光の第1の部分と、干渉計の参照アームに沿ってビームスプリッタに入射する光の第2の部分とを向かわせ得る。光の第2の部分は、本明細書に説明されるように、随意のフィルタ(帯域通過フィルタ等)3470および走査ミラー2310または他の走査機構に向かわせられ得る。走査ミラーは、本明細書に説明されるように、光の第2の部分を第1の望遠鏡レンズ2320と、第2の望遠鏡レンズ2330とを備えている、望遠鏡システムに向かわせ得る。望遠鏡システムはさらに、本明細書に説明されるように、眼750に向かって走査ミラーによって偏向される走査光を偏向させるためのミラー2325を備え得る。走査光は、本明細書に説明されるように、眼、網膜、もしくは網膜の1つ以上の層から反射され、要素2330、2325、2320、2310、3470、および710を備えている経路に沿って、後方に向かわせられ得る。走査光は、次いで、本明細書に説明されるように、ビームスプリッタ710によって、随意の焦点レンズ2220および検出器740まで通過され得る。検出器は、本明細書に説明されるように、干渉計の測定アームを通過した走査光と干渉計の参照アームを通過した参照光との間の干渉を検出し得る。
光学系は、視覚標的経路を備え得る。視覚標的経路は、視覚標的光源3450を備え得る。視覚標的光源は、発光ダイオード(LED)を備え得る。LEDは、電磁スペクトルの可視部分内である波長を有する光を放射し得る。例えば、LEDは、400nm~700nmの範囲内である波長を有する光を放射し得る。LEDは、近似的に緑色の光を放射し得る。例えば、LEDは、約525nmの波長を有する光を放射し得る。LEDは、電磁スペクトルの可視部分内である複数の波長を有する光を放射し得る。視覚標的光源は、停止部を備えている開口3455に向かって光を向かわせ得る。停止部は、例えば、リング停止部を備え得る。光は、次いで、拡散器3460まで通過し得る。光は、次いで、本明細書に説明されるように、コリメートレンズ2450および停止部2460まで通過し得る。光は、ホットミラー3435に向かわせられ得る。ホットミラーは、本明細書に説明されるように、視覚標的経路からレンズ2440まで光を通過させるように構成され得る。光は、次いで、本明細書に説明されるように、ビームスプリッタ2470まで通過し得る。ビームスプリッタは、視覚標的光を眼750まで通過させ得る。光は、眼によって検出され、ユーザが焦点を合わせるための標的を提供し得る。標的に集束を合わせることは、ユーザが、眼底、RT、またはRLT測定中にユーザの眼の運動を低減させることを可能にし得る。ある場合、ビームスプリッタは、本明細書に説明されるように、視覚標的光をミラー2325および第2の望遠鏡レンズ2330を通して眼まで通過させ得る。ビームスプリッタ2470は、視覚標的光の一部を検出器2480に向かわせるように構成され得る。検出器に向かわせられる視覚標的光の一部は、眼に送達される光強度が経時的に監視されることを可能にし得る。
光学系はさらに、眼底照明路を備え得る。眼底照明路は、眼底照明光源を備え得る。眼底照明光源は、LEDを備え得る。LEDは、電磁スペクトルの近赤外線部分内である波長を有する光を放射し得る。例えば、LEDは、700nm~2,500nmの範囲内である波長を有する光を放射し得る。例えば、LEDは、約780nmの波長を有する光を放射し得る。LEDは、電磁スペクトルの近赤外線部分内である複数の波長における光を放射し得る。眼底照明光源は、停止部を備えている開口3415に向かって光を向かわせ得る。停止部は、例えば、リング停止部を備え得る。光は、次いで、拡散器3420まで通過し得る。光は、次いで、コリメートレンズ3425まで通過し得る。光は、次いで、第1の偏光子3430まで通過し得る。第1の偏光子は、直線偏光子であり得る。第1の偏光子は、直線偏光を光に付与し得る。第1の偏光子は、s-偏光子であり得る。第1の偏光子は、s-偏光を光に付与し得る。第1の偏光子は、p-偏光子であり得る。第1の偏光子は、p-偏光を光に付与し得る。光は、次いで、本明細書に説明されるように、ビームスプリッタ2470まで通過し得る。ビームスプリッタは、眼底照明光を眼750に通過させ得る。ある場合、ビームスプリッタは、本明細書に説明されるように、眼底照明光をミラー2325および第2の望遠鏡レンズ2330を通して眼に通過させ得る。ビームスプリッタ2470は、眼底照明光の一部を検出器2480に向かわせるように構成され得る。検出器に向かわせられる眼底照明光の一部は、眼に送達される光強度が経時的に監視されることを可能にし得る。
光学系はさらに、眼底撮像標的経路を備え得る。眼底撮像標的経路は、眼から反射される眼底照明光を受け取り得る。光は、要素2330、2325、2470、2440、および3435を通して向かわせられ得る。ホットミラー3435は、光を第2の偏光子3440に向かわせるように構成され得る。第2の偏光子は、第1の偏光子によって付与される偏光に類似する偏光を有する光を通過させるように構成され得る。光は、本明細書に説明されるように、撮像レンズ3445およびカメラ2490に向かわせられ得る。
撮像レンズおよびカメラは、ユーザの眼の眼底の1つ以上の画像を記録し得る。撮像レンズおよびカメラは、ユーザの眼の眼底の一連の画像を記録するように構成され得る。カメラは、画像プロセッサに結合され得る。画像プロセッサは、眼底を認識するように構成され得る。例えば、画像プロセッサは、眼底の静脈を検出するように構成され得る。画像プロセッサは、眼底の画像をテンプレートと比較することによって、眼底の静脈を検出するように構成され得る。テンプレートは、静脈を含む眼の画像の小さい領域を備え得る。画像プロセッサは、静脈の直径の管状構造を検出するように構成され得る。例えば、画像プロセッサは、へシアンマルチスケールフィルタ等のフィルタを実装し、静脈を検出するように構成され得る。フィルタは、静脈を含む眼底画像の領域の明確性および静脈を含むテンプレートの領域の明確性を増進し得る。画像プロセッサは、眼底画像の増進された領域をテンプレートの増進された領域と相互相関させ得る。このようにして、静脈の場所が、決定され得る。静脈の場所は、一連の眼底画像の中の眼底画像毎に決定され得る。このようにして、眼の相対運動が、経時的に測定され得る。
図35は、本明細書に説明される小型SS-OCTシステムの光学系を制御するための電子回路の概略図3500を示す。本明細書に説明される光学系は、光学系の種々の要素の動作を制御するように構成される電子回路に結合され得る。例えば、本明細書に説明される光検出器740は、低域通過フィルタ等の第1のフィルタ3510に電子的に結合され得る。第1のフィルタは、光検出器から本明細書に説明される干渉信号を受信し、干渉信号をフィルタ処理し、フィルタ処理された干渉信号をデータ収集モジュール3580にパスするように構成され得る。データ収集モジュールは、National Instrumentsによって提供されるデータ収集カード等のデータ収集カードを備え得る。データ収集モジュールは、1つ以上のアナログ/デジタル変換器(ADC)もしくは1つ以上のデジタル/アナログ変換器(DAC)を備え得る。データ収集モジュールは、毎秒少なくとも1キロサンプル(kS/秒)、少なくとも2kS/秒、少なくとも5kS/秒、少なくとも10kS/秒、少なくとも20kS/秒、少なくとも50kS/秒、少なくとも100kS/秒、少なくとも200kS/秒、少なくとも500kS/秒、少なくとも1,000kS/秒、少なくとも2,000kS/秒、少なくとも5,000kS/秒、または少なくとも10,000kS/秒のサンプリングレートにおいて、ADCをサンプリングするように構成され得る。データ収集モジュールは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内にあるサンプリングレートにおいてADCをサンプリングするように構成され得る。データ収集モジュールは、毎秒少なくとも1キロサンプル、少なくとも2kS/秒、少なくとも5kS/秒、少なくとも10kS/秒、少なくとも20kS/秒、少なくとも50kS/秒、少なくとも100kS/秒、少なくとも200kS/秒、少なくとも500kS/秒、少なくとも1,000kS/秒、少なくとも2,000kS/秒、少なくとも5,000kS/秒、または少なくとも10,000kS/秒のサンプリングレートにおいて、DACをサンプリングするように構成され得る。データ収集モジュールは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内にあるサンプリングレートにおいてDACをサンプリングするように構成され得る。
(例えば、図36に関して)本明細書に説明される位相安定性を増進するための干渉計装置3640は、低域通過フィルタ等の第2のフィルタ3520に電子的に結合され得る。第2のフィルタは、本明細書に説明されるように、干渉計装置3640から位相測定を受信し、位相測定をフィルタ処理し、フィルタ処理された位相測定をデータ収集モジュールにパスするように構成され得る。
電子回路は、安全回路を備え得る。電子回路は、データ収集モジュールに電子的に結合される第1の安全回路3530を備え得る。第1の安全回路は、データ収集モジュールから第1のステータス信号を受信するように構成され得る。第1の安全回路は、干渉計装置3640からの信号を監視するように構成され得る。干渉計装置3640からの信号が安全レベルを超える場合、第1の安全回路は、シャッタ等の第1の安全デバイス3570をアクティブ化するための信号を送信し得る。第1の安全デバイスのアクティブ化は、干渉計装置3640または対象の眼によって受け取られる光強度の量を安全なレベルまで低減させ得る。第1の安全デバイスがアクティブ化される場合において、第1の安全回路は、ステータス信号をデータ収集モジュールに送信し得る。本ステータス信号は、オペレータが安全ステータスについて知らされることを確実にするように、SS-OCTデバイスのオペレータにパスされ得る。
電子回路は、データ収集モジュールに電子的に結合される第2の安全回路3540を備え得る。第2の安全回路は、データ収集モジュールから第2のステータス信号を受信するように構成され得る。第2の安全回路は、VCSELドライバ等の光源ドライバ3550からの信号を監視するように構成され得る。光源ドライバからの出力強度が安全なレベルを超える場合、第2の安全回路は、光源ドライバを動作停止させる、または別様に光源ドライバによって供給される電力を低減させるための信号を送信し得る。光源ドライバからの電力を動作停止または低減させることは、光源によって供給される光強度の量を安全なレベルまで低減させ得る。データ収集モジュール3580は、変調信号を光源ドライバに送信し、本明細書に説明されるような光源の動作電流を変調させるように構成され得る。
データ収集モジュール3580は、本明細書に説明される眼底カメラ2490に電子的に結合され得る。データ収集モジュールは、眼底カメラから測定をトリガするように構成され得る。眼底カメラからの信号は、算出モジュール3585に向かわせられ得る。算出モジュールは、外部コンピュータを備え得る。算出モジュールは、パーソナルコンピュータまたはワークステーションを備え得る。算出モジュールは、タブレットまたはスマートフォン等のモバイルデバイスを備え得る。算出モジュールは、グラフィカルユーザデバイス(GUI)等の可視化プログラムを動作させるように構成され得る。算出モジュールは、眼底カメラから1つ以上の眼底画像を受信するように構成され得る。算出モジュールは、ディスプレイ3595上に1つ以上の眼底画像を表示するように構成され得る。ディスプレイは、算出モジュールに電子的に結合される外部モニタ等の算出モジュールの外部にあり得る。ディスプレイは、モバイルデバイスとして構成される算出モジュールの場合にあり得るように、算出モジュールに統合され得る。
算出モジュールは、制御バスモジュール3590に電子的に結合され得る。制御バスモジュールは、ユニバーサルシリアルバス(USB)ハブを備え得る。算出モジュールは、信号を制御バスモジュール3590に向かわせ、小型SS-OCTシステムの1つ以上の光学コンポーネントの動作を制御し得る。例えば、制御バスモジュールは、信号を本明細書に説明される走査要素2310の動作を制御するスキャナインターフェースモジュール3560に向かわせ得る。スキャナインターフェースモジュールは、最大200Vの電圧等の高い電圧において走査要素に給電する高電圧ドライバを備え得る。制御バスモジュールは、信号を本明細書に説明されるレンズ2330、3650、または3655のうちのいずれか等の第1のOCT集束要素に向かわせ、本明細書に説明されるSS-OCTシステムの焦点を調節し得る。制御バスモジュールは、信号を本明細書に説明されるレンズ2320、3650、または3655のうちのいずれか等の第2のOCT集束要素に向かわせ、本明細書に説明されるSS-OCTシステムの焦点を調節し得る。第1または第2の集束要素は、同調可能レンズを備え得る。代替として、または組み合わせて、第1または第2の集束要素は、可動レンズを備え得る。制御バスモジュールは、信号をライブビューカメラに向かわせ得る。ライブビューカメラは、眼の1つ以上の画像を提供し得る。ライブビューカメラは、眼の側面図の1つ以上の画像を提供し得る。ライブビューカメラによって収集される画像は、デバイスを対象の眼と正しく整列させる際に、本明細書に説明されるSS-OCTデバイスのオペレータを支援し得る。例えば、ライブビューカメラによって収集される画像は、オペレータが眼とSS-OCTデバイスとの間の適切な距離を選択することを可能にし得る。
図35に示されていないが、電子回路は、本明細書に説明される小型SS-OCTシステムの他の要素を制御するように構成され得る。例えば、電子回路は、図5、6A、7A、8A、8B、22、23A、24、26、34、または36のうちのいずれかに関して本明細書に説明される、いずれかまたは全ての光学要素を制御するように構成され得る。算出モジュール3585は、方法1100、1200、または2500等の本明細書に説明される任意の方法の任意のステップを実装するように構成され得る。
図36は、相安定性を増進するための干渉計を組み込むSS-OCTデバイスの光学系の概略図3600を示す。光学系は、本明細書に説明されるような光源700と、コリメートレンズ2210と、ビームスプリッタ710と、参照ミラー730と、走査ミラー2310と、望遠鏡レンズ2320および2330と、ミラー2325と、集束レンズ2220と、検出器740とを備え得る。要素700、2210、710、730、2310、2320、2330、2325、2220、および検出器740は、本明細書に説明されるように、眼750からOCT信号を生成するように配置され得る。
光学系は、停止部を備えている、開口2460を備え得る。停止部は、例えば、リング停止部を備え得る。停止部は、コリメートレンズ2210と第1の結合レンズ3620との間に位置し得る。第1の結合レンズは、ファイバ結合レンズであり得る。第1の結合レンズは、光源によって光ファイバの中へ放射されるコリメートされた光を向かわせるために十分な開口数を有し得る。第1の結合レンズは、光を干渉計装置3640に向かわせるように構成され得る。
干渉計装置は、ファイバベースの干渉計装置であり得る。代替として、干渉計装置は、バルク干渉計装置であり得る。干渉計装置は、光の第1の部分(光の95%等)を第2の結合レンズ3630に、光の第2の部分(光の5%等)を干渉計装置内の光分析ユニットに向かわせるように構成され得る。光分析ユニットは、光の第3の部分(光の第2の部分の50%等)を干渉計装置内の強度監視装置に、光の第4の部分(光の第2の部分の50%等)をマッハ・ツェンダー干渉計に向かわせ得る。強度監視装置は、干渉計装置に入射する光の光強度を測定し、測定を強度測定出力3642に出力し得る。そのような測定は、監視を可能にし、光強度が安全なレベルを超えないことを確実にし得る。マッハ・ツェンダー干渉計は、干渉計装置の中へ結合される光の位相を測定し、測定を位相測定出力3644に出力し得る。位相が、監視され得、位相ドリフト(周囲温度変動、光学コンポーネントの経年劣化、光学もしくは電子コンポーネントの一過性の応答、または他の要因に関連付けられる位相ドリフト等)が、補正され得る。位相ドリフトの補正は、周波数ドメイン内のピークを狭くし得る。これは、RTまたはRLT推定の正確度を増加させ得る。
位相測定が、本明細書に説明されるように、マッハ・ツェンダー干渉計によって取得され得る。代替として、または組み合わせて、位相測定は、ファブリ・ペローキャビティ等の別の光学位相測定装置を使用して取得され得る。光源の位相は、OCT信号と同時に収集され得る。
第2の結合レンズは、ファイバ結合レンズであり得る。第2の結合レンズは、干渉計装置によって放射される光を受け入れ、光を第1および第2の同調可能レンズ3650ならびに3655および集束レンズ3660に向かわせるために十分な開口数を有し得る。第1および第2の同調可能レンズは、網膜上にSS-OCTシステムによって放射される光のスポットサイズを変動させるように構成され得る。
光学系はさらに、第1および第2のビーム拡大器レンズ3665ならびに3670を備えている、ビーム拡大器を備え得る。
図27Aは、明るい背景上の暗い視覚合図を示す。視覚合図は、単独で、または組み合わせて提示され得る。視覚合図は、例えば、回転するE等の向きにおける文字を備え得る。対象は、対象の視力を決定するために、文字の向きを入力し得る。視覚合図は、明るい背景2700上の文字「E」等の複数の暗い文字2710a、2710b、2710c、および2710dを備え得る。4つの文字が示されているが、視覚合図は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、または10個を上回る文字を備え得る。文字は、背景に沿って下向き等に背景に沿って移動し得る。患者が文字の向きを示す、矢印等の他の視覚刺激が、提示され得る。
図27Bは、暗い背景上の暗い視覚合図を示す。視覚合図は、暗い背景2720上の文字「E」等の複数の暗い文字2710a、2710b、2710c、および2710dを備え得る。4つの文字が示されているが、視覚合図は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個、または10個を上回る文字を備え得る。文字は、背景に沿って下向き等に背景に沿って移動し得る。文字は、左、右、上、または下に向く等の異なる向きで提示され得る。
多くの実施形態では、視覚合図は、本明細書に説明されるようなディスプレイ上に示され、レンズは、対象の視覚を検査するために、対象の屈折誤差を補償し得る。小型SS-OCTシステムは、患者の視覚が決定され得るように、患者が提示される文字の向きを入力するための入力を備え得る。入力は、例えば、ボタンまたは複数のボタン等の文字の向きを受信するように構成される入力を備え得る。
図28Aは、いくつかの実施形態による、例示的手持ち式単眼OCTシステムのための筐体の概略図を示す。図の左側は、筐体の側面図2800を示す。筐体は、本体2810を備え得る。筐体の本体は、患者がシステムを握持するためのハンドル2850を備え得る。本体2810は、接眼レンズ2805、または発泡体、もしくは他の構造等の患者に接触するための構造に結合され得る。筐体は、本明細書に説明される手持ち式OCTシステムおよびデバイスのコンポーネントのうちのいずれかを含む内側容積を有し得る。干渉計の参照区間は、例えば、少なくとも部分的にハンドル2850の中へ延在し得る。
接眼レンズは、対象の眼を囲繞する皮膚等の対象の眼を囲繞する面積に筐体をドッキングするように構成され得る。本体は、対象の手の中に保持されるように構成され得る。
図の右側は、筐体の正面図2820を示す。接眼レンズは、対象の眼を囲繞する面積とドッキングするように構成される面積2825と、OCT測定光がOCTシステムから眼まで、かつ戻って進行することを可能にするように構成される開口部2830とを備え得る。開口部はさらに、本明細書に説明されるように、視覚合図(文字「E」のうちの1つ以上のもの等)を対象に提示するように構成され得る。筐体は、対象が自分に提示される各文字の向き(左、右、上、または下を向く等)を示すことを可能にする機構2835を備え得る。
図28Bは、いくつかの実施形態による、例示的手持ち式単眼OCTシステムのための筐体を示す。
図29Aおよび29Bは、いくつかの実施形態による、手持ち式両眼OCTシステムの構成を示す。代替として、システムは、測定されていない眼が測定システムで閉塞される、単眼システムを備え得る。図の左側は、筐体の側面図2900を示す。筐体は、接眼レンズ2905aおよび2905bと、本体2910とを備え得る。筐体は、本明細書に説明される手持ち式OCTシステムおよびデバイスのコンポーネントのうちのいずれかを含む内側容積を有し得る。接眼レンズは、対象の眼を囲繞する皮膚等の対象の眼を囲繞する面積に筐体をドッキングするように構成され得る。本体は、対象の両手の中に保持されるように構成され得る。
図の右側は、筐体の正面図2920を示す。接眼レンズは、対象の眼を囲繞する面積とドッキングするように構成される面積2925aおよび2925bと、OCT測定光がOCTシステムから眼の一方または両方まで、かつ戻って進行することを可能にするように構成される開口部2930とを備え得る。開口部はさらに、本明細書に説明されるように、視覚合図(文字「E」のうちの1つ以上のもの等)を対象に提示するように構成され得る。筐体は、対象が自分に提示される各文字の向き(左、右、上、または下を向く等)を示すことを可能にする機構2935を備え得る。
図29Cは、いくつかの実施形態による、例示的手持ち式両眼OCTシステムの構成を示す。
図30は、いくつかの実施形態による、例示的手持ち式両眼OCTシステムの構成を示す。筐体3000は、接眼レンズ3005aおよび3005bと、本体3020とを備え得る。筐体は、本明細書に説明される手持ち式OCTシステムおよびデバイスのコンポーネントのうちのいずれかを含む内側容積を有し得る。接眼レンズは、対象の眼を囲繞する皮膚等の対象の眼を囲繞する面積に筐体をドッキングするように構成され得る。本体は、対象の両手の中に保持されるように構成され得る。接眼レンズのうちの1つは、OCT測定光がOCTシステムから眼の一方まで、かつ戻って進行することを可能にするように構成される開口部3010を備え得る。開口部はさらに、本明細書に説明されるように、視覚合図(文字「E」のうちの1つ以上のもの等)を対象に提示するように構成され得る。筐体は、対象が自分に提示される各文字の向き(左、右、上、または下を向く等)を示すことを可能にする機構3015を備え得る。筐体の本体は、カットアウト面積を備え得る。カットアウト面積の向きは、OCTシステムを使用して測定される眼を示し得る。カットアウト面積は、測定される眼から筐体の反対側に位置し得る。
加速度計等の向きセンサが、配向センサの向きに応答して測定される眼を測定するために、本明細書に説明されるように、光学系に機械的に結合され、制御ユニットに電子的に結合され得る。
図31Aは、対象の左眼を測定するように向けられた手持ち式両眼OCTシステムを示す。
図31Bは、対象の右眼を測定するように向けられた例示的手持ち式両眼OCTシステム用の筐体を示す。
図32Aは、いくつかの実施形態による、VCSELを用いて掃引される波長の範囲を増加させるように冷却器に結合されたVCSELを示す。本明細書に説明されるSS-OCTシステムのVCSELは、VCSELによって掃引される波長の範囲を増加させるために、VCSELの動作温度を約37℃の周囲温度を下回る温度まで低減させるように、冷却手順を受け得る。冷却は、VCSELによって掃引される波長の範囲をさらに増加させるために、本明細書に説明されるようなVCSELの過駆動と組み合わせられることができる。SS-OCTシステムのVCSELは、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、70℃、80℃、90℃、またはそれを上回るだけ周囲温度を下回って冷却され得る。SS-OCTシステムのVCSELは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内の量だけ冷却される、例えば、20℃~70℃の範囲内の量だけ冷却され得る。掃引される波長の範囲は、1nm、2nm、3nm、4nm、5nmだけ増加される、または前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内の量だけ増加されることができる。例えば、5nmの規定波長掃引範囲を伴うVCSELは、約3nmだけ掃引範囲を増加させるように過駆動され、約2nmだけ掃引範囲を増加させ、約10nmの全掃引範囲を提供するように冷却されることができる。冷却器は、多くの方法で構成されることができ、ペルチェ冷却器、ガスベースの冷却器、膨張してVCSELを冷却する窒素等のガスを備えているチャンバ、または冷却された循環流体、およびそれらの組み合わせを備え得る。冷却器は、例えば、VSCELに結合されるヒートシンクを備え得る。
図32Bは、熱電冷却器に結合されたVCSELの概略図3200を示す。VCSEL700は、VCSELドライバ3210に搭載され得る。VCSELドライバは、プリント回路基板(PCB)を備え得る。VCSELは、電気コネクタ3260aおよび3260b等の1つ以上の電気コネクタを通してVCSELドライバに搭載され得る。VCSELまたはVCSELドライバは、VCSELまたはVCSELドライバから熱を引き出すように構成されるヒートシンク3220に結合され得る。VCSELはさらに、熱電冷却器(TEC)3230に結合され得る。TECは、ペルチェ冷却器を備え得る。TECは、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、70℃、80℃、90℃、またはそれを上回るだけVCSELを冷却するように構成され得る。TECは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内の量だけVCSELを冷却するように構成され得る。VCSELはさらに、温度センサ3240に結合され得る。温度センサは、サーミスタを備え得る。温度センサは、VCSELの動作温度を測定するように構成され得る。温度センサおよびTECは、TECコントローラ3250に結合され得る。TECコントローラは、温度センサによるVCSELの測定温度に基づいて、TECの冷却力を制御し得る。このようにして、TEC、サーミスタ、およびTECコントローラは、本明細書に説明される動作温度等の安定した動作温度でVCSELを維持するように設計されるネガティブフィードバックシステムを形成し得る。
図33Aは、卓上搭載型支持体等の支持体上に設置された本明細書に説明されるような小型SS-OCTシステムを示す。小型SS-OCTシステム100は、本明細書に説明される任意の小型SS-OCTシステムであり得る。小型SS-OCTシステムは、本明細書に説明される任意の能力を備え得る。例えば、小型SS-OCTシステムは、本明細書に説明されるように、OCT撮像システム、視線追跡システム、固視標的、またはBadalレンズを備え得る。小型SS-OCTシステムは、1つまたは2つの接眼レンズを備え得る。
小型SS-OCTシステムは、支持システム3300に設置される、例えば、支持体に解放可能に搭載される、もしくは取り付けられ得る。小型SS-OCTシステムは、支持システムに固定して取り付けられ得る。小型SS-OCTシステムは、支持システムに除去可能に取り付けられ得る。支持システムは、卓上または他の表面に搭載され得る。支持システム3300は、基部3310を備え得る。基部は、卓上または他の表面に取り付けられる、もしくはその上に設置され得る。基部は、卓上または他の表面に固定して取り付けられ得る。基部は、卓上または他の表面に除去可能に取り付けられ得る。
支持システムはさらに、小型SS-OCTシステムを受容するための搭載表面3320を備え得る。搭載表面は、搭載プレートであり得る。搭載表面は、小型SS-OCTが搭載され得る場所を提供し得る。搭載表面は、第1の結合器3330によって基部に結合され得る。第1の結合器は、図33Aで「1」と標識される矢印によって示されるように、ユーザが搭載表面と基部との間の距離を変化させることを可能にするように構成され得る。搭載表面と基部との間の距離は、1cm、2cm、5cm、10cm、20cm、または50cmだけ調節可能であり得る。搭載表面と基部との間の距離は、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である値だけ調節可能であり得る。搭載表面と基部との間の距離は、小型SS-OCTシステムを使用している間に、ユーザの快適性を増加させるように調節され得る。
支持システムは、図33Aで「2」と標識される矢印によって示されるように、ユーザが搭載表面と基部との間の角度を変化させることを可能にするように構成される第2の結合器を備え得る。搭載表面と基部との間の角度は、1度、2度、5度、10度、20度、50度、または100度だけ調節可能であり得る。搭載表面と基部との間の角度は、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である値だけ調節可能であり得る。搭載表面と基部との間の角度は、小型SS-OCTシステムを使用している間に、ユーザの快適性を増加させるように調節され得る。
支持システムはさらに、顎当て3340を備え得る。顎当ては、小型SS-OCTシステムを動作させながら、ユーザが自分の顎を静置するための場所を提供し得る。顎当ては、延在部3350によって搭載プレートに結合され得る。支持システムは、図33Aで「3」と標識される矢印によって示されるように、ユーザが顎当てと接眼レンズとの間の距離を変化させることを可能にするように構成される第3の結合器を備え得る。顎当てと接眼レンズとの間の距離は、1cm、2cm、5cm、または10cmの距離だけ調節可能であり得る。顎当てと接眼レンズとの間の距離は、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である値だけ調節可能であり得る。顎当てと搭載表面との間の距離は、小型SS-OCTシステムを使用している間に、ユーザの快適性を増加させるように調節され得る。顎当てと搭載表面との間の距離は、ユーザの眼を小型SS-OCTシステムの接眼レンズと整列させるように調節され得る。例えば、顎当てと接眼レンズと搭載表面との間の距離は、ユーザの眼を小型SS-OCTシステムの光軸と整列させるように調節され得る。
支持体上に設置される小型SS-OCTシステムは、長さ、幅、および高さを有し得る。長さは、システムを横断する最長寸法を備え得、幅は、システムを横断する次の最長寸法を備え得、幅は、システムを横断する最短寸法を備え得る。長さ、幅、および高さは、相互に横断して、例えば、相互と垂直に延在し得る。小型SS-OCTシステムは、10cm、20cm、または50cmの長さを有し得る。小型SS-OCTシステムは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である長さを有し得る。小型SS-OCTシステムは、5cm、10cm、または25cmの幅を有し得る。小型SS-OCTシステムは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である幅を有し得る。小型SS-OCTシステムは、2.5cm、5cm、または10cmの高さを有し得る。小型SS-OCTシステムは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である高さを有し得る。
支持体上に設置される小型SS-OCTシステムは、0.1kg、0.2kg、0.5kg、1kg、または2kgの質量を備え得る。支持システムは、前述の値のうちのいずれか2つによって定義される範囲内である質量を備え得る。
図33Bは、卓上搭載型SS-OCTデバイスを使用するユーザを示す。
(実施例1)RTまたはRLT測定のための検出の限界
図14は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しない、SS-OCTシステムを使用して、RTまたはRLTの変化を測定するための検出の限界を決定するための光学設定を示す。設定は、VCSEL(V)と、光検出器(P)と、コリメートレンズ(L1)と、ビームスプリッタ(BS)と、光検出器上に光を集束させるためのレンズ(L2)と、サンプル上に光を集束させるためのレンズ(L3)と、ポリメチルメタクリレート(PMMA)から作製される長さ22mmの円筒と、1.5120の屈折率を伴う屈折率整合油と、それらの間に調節可能な空隙を伴う2枚の厚さ150μmのガラスカバースリップと、1.5120の屈折率を伴う屈折率整合油の第2の層と、第1のガラスカバースリップと第2のガラスカバースリップとの間の距離の変化を生じるように平行移動ステージに接続される金属プレートとを備えている。2枚のカバースリップの間の距離は、旋回あたり25μmの分解能でマイクロスクリューを旋回させることによって変動される。SS-OCT信号は、第1のガラス・空気界面および第2のガラス・気界面から反射される光の間の干渉によって発生させられる。
(実施例2)その定格動作範囲外に駆動されたVCSELの性能
図15は、その定格動作範囲外に駆動されたVCSELの2つの異なる時点におけるオシロスコープ信号を示す。VCSELは、約850nmの中心波長と、約1.8nmの発光波長の定格範囲とを有した。VCSEL電流は、15mAの最大電流を伴う三角形パターンで連続的に掃引された。電流は、125Hzの周波数において掃引された。実験は、それぞれ約7.25時間の連続掃引の4つの間隔から成った。各間隔の間で、VCSELは、数時間にわたって動作停止された。VCSEL電流(緑)、VCSEL電力(赤)、および干渉信号(紫)は、少なくとも2時間毎に記録された。3つ全てのパラメータの測定値は、0時間の動作における第1の測定とVCSELが29時間にわたって動作中であった後の後続の測定との間で殆ど変動しなかった。したがって、その定格動作範囲外に駆動されたVCSELは、少なくとも29時間の使用後に有用なSS-OCT測定を生成し続け得ることが、断定され得る。これは、手持ち式SS-OCTデバイスで実装されるVCSELの使用要件と有利に匹敵する。デバイスが、5年にわたって1日2回、測定あたり20秒間使用されると仮定して、VCSELは、約20時間のアクティブな使用を蓄積するであろう。したがって、その定格動作範囲外に駆動されたVCSELに基づく手持ち式SS-OCTデバイスは、その意図された動作寿命全体にわたって有用な結果を生成し続け得る。
(実施例3)変動する厚さのためのOCT信号
図16は、図14の光学設定の2つの異なる構成のためのオシロスコープ信号を示す。VCSELは、約850nmの中心波長と、約1.8nmの発光波長の定格範囲とを有した。VCSEL電流は、15mAの最大電流を伴う三角形パターンで連続的に掃引された。電流は、125Hzの周波数において掃引された。VCSEL駆動電流(緑)および干渉信号(紫)は、オシロスコープを使用して記録された。厚さ150μmの2枚のガラスカバースライドが、ゼロ位置と称される恣意的な距離を離して設置された。ゼロ位置は、2~3周期が、第1のガラスカバースライドから反射する光および第2のガラスカバースライドから反射する光に起因する干渉信号から記録されるように、選定された。2枚のガラスカバースリップの間の距離の変化は、干渉信号の振動の周波数の変化を生じた。例えば、ゼロ位置において、干渉信号は、約950Hzの周波数とともに変動した。ゼロ位置からの25.0μm変位を2枚のカバースリップの間の距離に追加した後、干渉信号は、約1,050Hzの周波数とともに変動した。
(実施例4)干渉信号からの周波数の抽出
図17は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しない、SS-OCTシステムを使用して発生させられる干渉信号の振動の周波数を抽出するための信号処理の方法を示す。オシロスコープ上で記録される干渉信号は、干渉信号をVCSEL光強度で除算することによって補正される。これは、ゆっくりと減衰する正弦波を生成する。補正されたデータは、次いで、非線形最小二乗適合手段を使用して、正弦波に適合される。補正された干渉信号の振動の周波数は、非線形最小二乗適合から抽出される。
(実施例5)反復性測定
図18は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しない、SS-OCTシステムを使用して発生させられる干渉信号の振動の周波数を抽出することの反復性を決定するための研究の結果を示す。2枚のガラスカバースリップの間の距離は、12.5μmの増分で変動された。正弦波適合の周波数は、2枚のガラスカバースリップの間の距離の各値において干渉信号から獲得された。実験は、2枚のガラスカバースリップの間の距離の値毎に5~10回複製された。
図19は、単一のVCSELを利用し、参照アームを利用しない、SS-OCTシステムを使用して発生させられる干渉信号の振動の周波数を抽出することの再現性を決定するための研究中に取得された周波数の平均および95%信頼区間を示す。25μmおよび37.5μmデータ点を除外して、検査された距離の各々は、それ自体を12.5μm下回る、およびそれ自体を12.5μm上回る距離からの2つを上回る標準偏差によって、他の検査された距離から分離される。全てのデータ点に関して、検査された距離の各々は、それ自体を25.0μm下回る、およびそれ自体を25.0μm上回る距離からの2つを上回る標準偏差によって、他の検査された距離から分離される。したがって、層の厚さ(ここでは、2枚のガラスカバースリップの間の空隙)の変化を決定するための本方法は、12.5μm~25.0μmである層の厚さの変化の検出の限界を有することが推測され得る。これは、RTの変化を測定するための手持ち式SS-OCTシステムの動作要件に有利に匹敵する。
(実施例6)眼底撮像
図37A-Cは、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して取得された例示的眼底画像を示す。図37Aは、比較的高いコントラストおよび比較的高い量の観察可能な構造を伴う眼底画像を示す。図37Bは、比較的低いコントラストおよび比較的低い量の観察可能な構造を伴う眼底画像を示す。図37Cは、本明細書に説明される眼底認識方法を受けた補正処理眼底画像を示す。図37Cの眼底画像は、本明細書に説明される眼底認識方法を図37Bの画像(比較的低いコントラストおよび比較的低い量の観察可能な構造を伴う眼底画像)に適用することによって取得された。図37Cに示されるように、眼底の静脈は、本明細書に説明される眼底認識方法を使用して、明確に識別される。したがって、眼底認識方法は、眼底画像が比較的低品質であるときでさえも眼底画像内の眼底の部分構造を検出することが可能である。眼底の部分構造は、画像登録に使用され得る。
(実施例7)チャープ補正の再サンプリング
図38A-図38Bは、時間ドメイン内のSS-OCT信号のチャープ補正のための再サンプリングの効果を示す。図38Aは、比較的低い周波数を有するSS-OCT信号のチャープ補正のための再サンプリングの効果を示す。図38Bは、比較的高い周波数を有するSS-OCT信号のチャープ補正のための再サンプリングの効果を示す。再サンプリング手順の結果は、図39A-Cの周波数ドメインに示される。
(実施例8)未補正およびチャープ補正されたSS-OCT信号の周波数ドリフト
図39A-Cは、周波数ドメイン内の未補正およびチャープ補正されたSS-OCT信号の周波数ドリフトを示す。図39Aは、本明細書に説明されるチャープ補正のための再サンプリング方法によって補正されていないSS-OCT信号の周波数ドリフトを示す。未補正SS-OCT信号は、約2秒の周期にわたって50kHzを上回るドリフトを受ける。図39Bは、チャープ補正のための事前サンプリングを受けたSS-OCT信号の周波数ドリフトを示す。信号は、約2秒の周期にわたって数Hzだけ変動する、有意により小さい周波数ドリフトを示す。図39Cは、チャープ補正のための最終再サンプリングを受けたSS-OCT信号の周波数ドリフトを示す。信号は、約1.6秒の周期にわたってわずかな量だけ変動する、なおもより小さい周波数ドリフトを示す。したがって、周波数ドリフトは、本明細書に説明されるように、チャープ補正または再サンプリング方法を使用して補正され得る。本明細書に説明される再サンプリング方法を使用する、周波数ドリフトの低減は、より狭い測定された周波数分布をもたらし、より高い信号対雑音比を伴ってより精密なRTまたはRLT測定を生じさせる。
(実施例9)種々の雑音源に起因する位相ドリフト
図40A-Cは、種々の雑音源に関連付けられる未補正SS-OCT信号の例示的位相ドリフトを示す。図40Aは、振動に起因する雑音に関連付けられる未補正SS-OCT信号の位相ドリフトを示す。SS-OCT信号の帯域幅の大きな急上昇は、意図的に床にぶつかることに起因する。図40Bは、光源の変動する空間フィルタリングに起因する雑音に関連付けられるSS-OCT信号の位相ドリフトを示す。SS-OCT信号の帯域幅は、経時的に最大2kHzだけ変動する。図40Cは、最適な条件に起因する雑音レベルに関連付けられるSS-OCT信号の位相ドリフトを示す。過渡的挙動後、SS-OCT信号は、動作条件が可能な限り一定に保たれるとき、比較的一定の帯域幅に落ち着く。本理想的状況でさえも、SS-OCT信号の帯域幅は、依然として、経時的に最大500Hzだけ変動する。したがって、未補正SS-OCT信号は、理想的条件において動作するときでさえも、帯域幅の有意な変化を受け得ることが分かり得る。SS-OCT信号は、本明細書に説明されるように、再サンプリング方法を使用して、経時的に帯域幅の変動を有意に低減させるように補正され得る。
(実施例10)患者移動に関連付けられる位相シフトの補正
図41A-Dは、患者移動に関連付けられる位相シフトのシミュレーションを示す。図41Aは、信号の長さの半分の持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号を示す。図41Aは、信号の長さの半分の持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号の周波数スペクトルを示す。πラジアンの位相シフトは、850nmの波長を有する光に関して約225nmの患者移動に対応する。位相シフトは、周波数スペクトルの有意な誤差を付与する。図41Cは、信号の単一のサイクルの持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号を示す。図41Dは、信号の単一のサイクルの持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号の周波数スペクトルを示す。短い時間量のみに存在するが、位相シフトは、依然として、周波数スペクトルの有意な誤差を付与する。これらの位相シフトは、本明細書に説明されるように、高速A走査またはチャープ補正方法を利用することによって補正され得る。
図42A-Dは、患者移動に関連付けられる位相シフトから生じる誤差へのA走査時間の影響のシミュレーションを示す。図42Aは、2ミリ秒のA走査持続時間を伴う信号の単一のサイクルの持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号を示す。図42Bは、2ミリ秒のA走査持続時間を伴う信号の単一のサイクルの持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号の周波数スペクトルを示す。位相シフトは、この比較的長いA走査持続時間にわたって周波数スペクトルの有意な誤差を付与する。図42Cは、0.4ミリ秒のA走査持続時間を伴う信号の単一のサイクルの持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号を示す。図42Dは、0.4ミリ秒のA走査持続時間を伴う信号の単一のサイクルの持続時間にわたってπラジアンの位相シフトを受けた、シミュレートされた信号の周波数スペクトルを示す。位相シフトは、この比較的短いA走査持続時間にわたって周波数スペクトルの有意に小さい誤差を付与する。したがって、患者移動に関連付けられる雑音は、本明細書に説明されるような高速A走査を利用することによって減少させられ得る。
(実施例11)典型的患者移動の測定
図43A-Bは、典型的患者移動の振幅を示す。図43Aは、可能な限り自分を固定して維持する患者の光軸に沿った移動を示す。位置の間の大きな急上昇は、患者の瞬目に起因して生じる。瞬目を無視して、典型的患者移動は、210nm/ミリ秒の典型的移動速度に関して、約0.25mmの振幅と、約1.2秒の持続時間とを有する。そのような移動速度は、本明細書に説明される高速A走査を使用することによって、補正されることができる。最大患者移動は、1,560nm/ミリ秒の最大移動速度に関して、約0.25mmの振幅と、約0.16秒の持続時間とを有する。図43Bは、意図的に移動している患者の光軸に沿った移動を示す。瞬目を無視して、典型的な意図的患者移動は、2,900nm/ミリ秒の典型的移動速度に関して、約2.19mmの振幅と、約0.76秒の持続時間とを有する。
本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが、当業者に明白であろう。本発明が本明細書内で提供される具体的実施例によって限定されることは、意図されない。本発明は、前述の明細書を参照して説明されているが、本明細書の実施形態の説明および例証は、限定的な意味で解釈されるように意図されていない。多数の変形例、変更、および代用がここで、本発明から逸脱することなく当業者に想起されるであろう。さらに、本発明の全ての側面は、種々の条件および変数に依存する、本明細書に記載される具体的描写、構成、または相対的割合に限定されないことを理解されたい。本明細書に説明される本発明の実施形態の種々の代替物が、本発明を実践する際に採用され得ることを理解されたい。したがって、本発明は、任意のそのような代替物、修正、変形例、または均等物も網羅するはずであることが考慮される。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、これらの請求項およびそれらの同等物の範囲内の方法および構造は、それによって網羅されることが意図される。

Claims (25)

  1. 物体の厚さを測定するための光干渉断層撮影(OCT)システムであって、前記OCTシステムは、
    検出器と、
    複数の波長を備えている光ビームを発生させるように構成された光源と、
    前記光源に結合された複数の光学要素であって、前記複数の光学要素は、前記ビームを眼の中へ向かわせ、前記検出器において干渉信号を発生させる、複数の光学要素と、
    前記検出器および前記光源に結合された回路と
    を備え、
    前記回路は、前記信号に応答して、前記厚さを決定し、
    前記回路は、前記光源を加熱して前記波長を変化させるように構成され、
    前記OCTシステムは、患者の手の中に保持されるように構成されている、OCTシステム。
  2. 前記OCTシステムは、前記OCTシステムの軸方向分解能より低い精度において前記厚さの変化を測定し、前記厚さの変化は、第1の時間における第1の厚さと、第2の時間における第2の厚さとを備える、請求項1に記載のOCTシステム。
  3. 前記OCTシステムを用いて測定される前記厚さの変化は、前記OCTシステムの軸方向分解能よりも小さい、請求項1に記載のOCTシステム。
  4. 前記軸方向分解能は、150μm~30μmの範囲内の分解能値を備えている、請求項2に記載のOCTシステム。
  5. 前記光ビームは、可変波長を備え、前記回路は、前記回路からの駆動電流を用いて前記波長を変動させるように構成されている、請求項1に記載のOCTシステム。
  6. 前記厚さは、前記物体の第1の層と前記物体の第2の層との間の距離を含み、前記厚さは、150μmよりも大きい、請求項1に記載のOCTシステム。
  7. 前記光源、前記複数の光学要素、前記検出器、および前記回路は、前記眼から200mm以下に前記検出器を伴って前記眼の前で保持されるように構成されている、請求項1に記載のOCTシステム。
  8. 前記患者が前記光ビームを眼窩と整列させるための視認標的をさらに備え、前記視認標的は、前記光ビームまたは発光ダイオードからの光のうちの1つ以上のものを備えている、請求項1に記載のOCTシステム。
  9. 前記光源は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備え、前記VCSELは、波長変動の規定最大定格範囲を有する、請求項1に記載のOCTシステム。
  10. 前記回路は、前記波長変動の規定最大範囲を少なくとも1nm超えて、随意に、前記波長変動の規定最大範囲を超えて1nm~5nmの範囲内で、前記VCSELを駆動するように構成されている、請求項9に記載のOCTシステム。
  11. 前記回路は、複数の測定の各々のために前記波長変動の規定最大定格範囲を上回って前記VCSELを駆動し、かつ、前記VCSELの過熱を阻止するために1ミリ秒(「ms」)~100ミリ秒の範囲内の量、第2の測定から第1の測定を遅らせるように構成されている、請求項9に記載のOCTシステム。
  12. 前記回路は、波形を有する駆動電流を用いて、前記波長変動の規定最大定格範囲を上回って前記VCSELを駆動するように構成され、前記波形は、前記VCSELの最大定格電流を上回る第1の部分と、前記VCSELの最大定格電流を下回る第2の部分とを有し、前記第1の部分は、前記VCSELの過熱を阻止するために前記波形の持続時間の50パーセント以下を備えている、請求項9に記載のOCTシステム。
  13. 前記回路は、掃引周波数を伴って波長の範囲にわたって放射波長に掃引させるように構成され、前記回路は、前記干渉信号の周波数に応答して、前記厚さを決定するように構成されている、請求項1に記載のOCTシステム。
  14. 前記複数の光学要素は、参照光路および測定光路を提供するように配置され、前記干渉信号は、前記参照光路と前記測定光路とに沿った光の干渉に起因する、請求項1に記載のOCTシステム。
  15. 前記回路は、前記干渉信号を前記眼の中へ向かわせられる前記ビームの光路に沿って反射される光の強度プロファイルに変換し、前記強度プロファイルに応答して網膜の厚さを決定するように構成されたプロセッサを備える、請求項1に記載のOCTシステム。
  16. 前記断層撮影システムを眼窩と整列させるための視認標的をさらに備え、前記視認標的は、前記光ビーム、発光ダイオードを用いて画定される標的、またはVCSELのうちの1つ以上のものを備えている、請求項1に記載のOCTシステム。
  17. 前記光源は、第1のVCSELと、第2のVCSELとを備え、前記光ビームは、前記第1のVCSELおよび前記第2のVCSELからの光を備えている、請求項1に記載のOCTシステム。
  18. 前記回路は、類似速度で前記第1のVCSELからの光の第1の波長および前記第2のVCSELからの光の第2の波長を掃引するために、類似掃引周波数を用いて順に前記第1のVCSELおよび前記第2のVCSELを駆動するように構成されている、請求項17に記載のOCTシステム。
  19. 前記回路は、前記第2のVCSELがオフであるときに前記第1のVCSELをオンにし、前記第1のVCSELがオフであるときに前記第2のVCSELをオンにし、前記第1のVCSELおよび前記第2のVCSELからの光の時間的重複を阻止するように構成され、前記第2のVCSELは、前記第1のVCSELがオフにされたとき、オンになり、前記第1のVCSELからの光の0.1nm以内の波長を有する光を放射するように構成されている、請求項17に記載のOCTシステム。
  20. 前記光源、前記光学要素、前記検出器、および前記回路を支持するための筐体をさらに備え、前記筐体は、前記光ビームを前記眼の中へ向かわせるために、前記眼の前でユーザの手の中で保持されるように構成されている、請求項1に記載のOCTシステム。
  21. バッテリをさらに備え、前記バッテリは、前記光源よりも前記検出器から遠く離れて位置している、請求項20に記載のOCTシステム。
  22. ドッキングステーションをさらに備え、前記ドッキングステーションは、前記光源および前記回路に給電するために、前記筐体を受け取り、前記筐体内に含まれる前記バッテリを充電し、前記ドッキングステーションは、前記厚さを遠隔サーバに伝送するための無線通信回路を備え、随意に、前記無線通信回路は、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(GSM)、第3世代(3G)、または第4世代(4G)モジュールを備えている、請求項21に記載のOCTシステム。
  23. 前記回路は、通信ネットワークを通してデータを受信または伝送するように構成されている、請求項1に記載のOCTシステム。
  24. 前記通信ネットワークは、インターネット、セルラーネットワーク、または短距離通信ネットワークを含む、請求項23に記載のOCTシステム
  25. ミラー、複数のミラー、ジンバル、レンズ、検流計、音響光学変調器、電気光学変調器、平行移動光学要素、前記光ビームを横断して平行移動する光学要素、変形可能ミラー、およびxy平行移動ステージから成る群から選択される走査光学要素をさらに備えている、請求項1に記載のOCTシステム。
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