JP2022512391A - 複数の点光源による経強膜的照明を用いた臨床デバイスの眼科用システムおよび方法 - Google Patents
複数の点光源による経強膜的照明を用いた臨床デバイスの眼科用システムおよび方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、補償光学系および網膜追跡機能に接続された経強膜的照明に基づいた眼科用システムおよび方法に関する。システムは、2μm/ピクセル未満のデジタルサンプリングの高分解能の、網膜を撮像する網膜カメラと、20μm/ピクセルのデジタルサンプリングの、大視野(典型的には30°超)にわたり網膜を撮像する網膜カメラとを含むことができる。加えて、撮像システムは、眼の収差を補正するために、補償光学ループを含む。補償光学ループは、限定されないが、Shack-Hartmann波面センサおよび可変形状ミラー(deformable mirror)により実施される。波面センサは、リアルタイムで収差を感知し、制御フィードバックを可変形状ミラーに送る。追跡システムは、傾斜の計算のためのフィードバックとしての大視野画像により撮像システムの中継(relayed)瞳面の2軸可傾ミラー(または、傾く/可傾プラットフォーム)により実装される。
・光は、眼の近くの皮膚層、強膜、脈絡膜および網膜を通過する。透過し散乱した光は、眼底を照明する。瞳孔-水晶体には光が全く入らない。光送出デバイスは、非接触である。
・伝搬光ビーム(以降、「ビーム」と称する)を強膜または皮膚に送出する光学デバイスは、前記強膜または皮膚に焦点スポットまたは任意の境界が定められた光表面形状(以降、「スポット」と称する)を作るように設計され、スポット直径は、数ミリメートルである。
・ビームを強膜または皮膚に送出する光学デバイスは、光源の空間的コヒーレンスを減少させる拡散要素を含めて設計され、拡散体は、センサの経時的なスペックルパターンを平均化するために動いている。
・網膜追跡システムは、フィードバックとして機能する大視野(以降、「FOV」と称する)画像による閉ループとして働く。大FOVカメラは、追跡センサである。
・網膜追跡システムは、光反射面(以降、「ミラー」と称する)が取り付けられた2軸可傾アクチュエータにより実装され、光学的に共役な瞳面に配置される。可傾アクチュエータに配置されたミラーは、追跡補正器である。
・網膜追跡の実施に使用される共役な瞳面は、補償光学ループの補正面である。
・補償光学系および網膜追跡ループは接続されている。
・大FOV画像は、高分解能画像と同じ経強膜的照明により同時に得られる。
・撮像光路は、大FOV画像における良好なコントラストを有しながらも高分解能画像における良好なSNRを保つために、大部分のパワーが高分解能経路に向かうかたちで分割される。
大FOVビームと高分解能ビームとのパワー比は、限定されないが、大FOV4%、高分解能96%である。
・網膜の透明な層の位相コントラスト画像は、瞳面に挿入される位相または吸収パターンによって強調される。
・検出は、センサにおいて、1つまたは複数の経強膜的照明源と基準ビームとの間に干渉を生じさせることによって行われる。
・光受容体/RPE層における光学的切片は、瞳孔を通した照明/経強膜的照明の組み合わせによってもたらされる。
・経強膜的ビームは、眼組織を通る光学透過性を最大にするような形状である。
構成1
図1を参照すると、照明ビーム100は、マルチモードファイバ101に接続されたレーザダイオードにより与えられる。マルチモードファイバ101の出力は、光拡散体102上のd0直径の円板をカバーするために、光拡散体102(散乱板)を照明する。d0直径円板によって生成された拡張光源は、ビームを出射し、それが第1のレンズL1によりコリメートされる。第2のレンズL2は、強膜103またはd0直径円板の皮膚に、対応する直径d1の画像を形成する。
図3を参照すると、強膜103に光を投射するシステムは、発光ダイオード(LED)(図面にはLEDは示されない)である。LEDデバイスは、一辺x0の正方形の拡張光源を生成し、それが第1のレンズL1によってコリメートされ、レンズL2によって強膜103または皮膚に像が作られる。LEDの画像は、一辺x1の正方形である。
構成1
図4を参照すると、大視野(FOV)および小視野画像は、2つに分離される撮像経路によって同時に生成される。分離は、大視野画像を得るように全光束の小部分x0を使用する滑動する光学要素を配置することによって行われる。
図5を参照すると、経強膜的照明後の画像は、基準ビーム500を眼/網膜103から出るビーム501に重ねることによって得られる。最終画像は、干渉から抽出される。
図6を参照すると、図は、追跡システムが、提示の流れ図に従って実施されることを例示する役目をする。一セットの画像が取得され、次に、その画像が位置合わせされる。このセットから計算される平均値は、今後の基準として使用される。次の工程で、移動および回転が計算される。次いで、タイリング画像に補正が適用され、画像が記録される。大視野撮像システムは、追跡補正器/アクチュエータにフィードバックをもたらす。瞬きまたは瞳孔損失(pupil lost)などが起こった場合、追跡ループが行われる。
図8を参照すると、波面補正と網膜追跡を組み合わせた光学配置を示している。波面補正閉ループは、波面センサ(WFS)および波面補正器(WFC)から構成される。網膜追跡は、追跡センサ(TS)および追跡補正器(TC)として使用される大視野取得デバイスから構成される。この例では、追跡補正器および波面補正器は、可変形状ミラー、空間光変調器とすることができる、単一デバイスに組み込まれる。
図11を参照すると、図には、ビームのフィルタリングを実施するフーリエ/瞳面における位相/吸収パターンの一例が示されている。パターンの3つの例である:暗視野、中心位相コントラストおよびスパイラル位相コントラストが与えられる。回折ビームは、網膜の透明な細胞などの位相物体の高コントラスト画像を得るためにフィルタリングされることになる。
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システムの適用としては、光受容体の上の、内境界膜と外境界膜の間の網膜層、すなわち:
- ILM-内境界膜
- RNFL-網膜神経線維層
- GCL-神経節細胞層
- IPL-内網状層
- INL-内顆粒層
- OPL-外網状層
- ONL-外顆粒層
- ELM-外境界膜
の定量位相撮像が挙げられる。
Claims (21)
- 眼底の経強膜的/経眼瞼的照明による眼科用照明および撮像システムであって:
複数の発光領域を含む光送出デバイスであって;各発光領域は、独立して制御可能であり、測定のために対象の眼の強膜の方に向けられて眼底の経強膜的傾斜照明をもたらすように構成された、光送出デバイスと;
能動的眼収差補正システムと;
複数の撮像センサ上で眼底の複数の画像を作成するように構成された、撮像システムと
を含む、前記眼科用照明および撮像システム。 - 眼底の動きを追跡するように構成され、眼底の複数の画像のうちの少なくとも1つを空間的に安定化させるように構成された、能動的追跡システム
をさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 追跡システムは、眼底の動きを測定する追跡センサと、該動きについて空間的に安定化された複数の画像のうちの少なくとも1つを補正するように構成された追跡補正器とを含む、請求項2に記載のシステム。
- 撮像システムによって眼底画像が作成される際に、複数の発光領域のうち一度に1つを順次オンにし、対応するシーケンスを有効にするように構成された、シーケンシャルスイッチ
をさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 能動的眼収差補正システムは、波面センサと、波面補正器とを含む、請求項1に記載のシステム。
- 複数の画像は、光送出デバイスにより生成される、請求項1に記載のシステム。
- 眼の動きの測定は、複数の眼底画像のうちの少なくとも1つを用いて行われる、請求項2に記載のシステム。
- 眼の動きの補正は、光学的に共役な眼瞳面に配置されるミラーを傾けることによって行われる、請求項2に記載のシステム。
- 眼の動きの補正は、眼の収差の能動的補正に使用される波面補正器の可傾能力を用いて行われる、請求項7に記載のシステム。
- 眼の動きの補正は、外部回転台による全波面補正器の2軸可傾を用いて行われる、請求項7に記載のシステム。
- 眼の動きの補正は、波面補正器ではないミラーの2軸可傾を用いて行われる、請求項7に記載のシステム。
- 複数の眼底画像を作る複数の撮像経路は、ビームスプリッタまたはダイクロイックミラーにより分けられる、請求項7に記載のシステム。
- 光送出デバイスは、光拡散体を含む、請求項1に記載のシステム。
- 光送出デバイスに組み込まれた拡散体は、強膜または皮膚表面に数ミリメートル幅のスポットを得ることに用いられる、請求項13に記載のシステム。
- 拡散体は、スペックルノイズの時間平均化をもたらすように動く、請求項13に記載のシステム。
- 光送出デバイスの波長は、強膜-脈絡膜-皮膚の透過範囲において約400nm~1200nmに選ばれる、請求項1に記載のシステム。
- 光送出デバイスは、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、有機発光ダイオード、光ファイバなど、複数の基本構成要素を含む、請求項1に記載のシステム。
- 個々の発光領域は、互いに異なる時間的発光スペクトルを有する、請求項16に記載のシステム。
- 個々の発光領域は、互いに異なる角度的発光スペクトルを有する、請求項16に記載のシステム。
- 瞳孔からの1つまたは複数の退出ビームと、眼に入る前の、光送達デバイスから抽出された追加の基準ビームからの干渉を記録するように構成されたカメラをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 不均一位相または吸収物体は、位相コントラストを高めるように共役な瞳面に配置される、請求項1に記載のシステム。
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