TWI580395B - 眼科成像系統之電子控制固定光 - Google Patents

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Description

眼科成像系統之電子控制固定光
本專利文件係關於眼科成像的系統及技術，尤其是本專利文件係關於提供電子控制固定光之系統及方法，以改善眼科成像系統與病患眼睛對接之精準度。
多年來已經針對眼科成像、診斷以及手術，發展出許多先進的成像裝置。針對某些應用，這些成像裝置的光學軸對準所要成像眼睛的光學軸時，能夠獲得最佳執行效果。一旦眼睛固定至與成像裝置光學軸對準的位置，某些裝置基本上將眼睛固定在此與眼睛對接系統的病患介面對準之位置上，以提高成像的精準度。通常藉由擺正該眼睛，讓其光學軸與成像系統的光學軸平行，然後用同心方式將該病患介面對接在該眼睛上，達到該光學軸的對準。因此，隨著該成像裝置的精準度改善，對於提供更精確對準的眼睛對接系統之要求增加。
不過由於並無回饋與導引系統，所以要精確對準是一項挑戰，因為病患模組通常與眼睛對接在偏離中心的位置上，眼睛的光學軸相對於成像系統的光學軸傾斜。
在某些系統中，成像裝置的操作員利用在對接處理期間調整成像系統、病患眼睛或兩者，改善對準效果。操作員利用口頭上引導病患、手動定眼球的方位或調整成像裝置的部分，例如其物鏡或構台，反覆進行對接。不過，這些方式相當不精準，使得對接處理相當費時並且令人挫敗。
在某些系統中，像是使用準分子雷射的某些手術系統當中，對準借助於固定光。該固定光可運用成像系統的光學軸置中，病患受指示訓練眼睛凝視該固定光，以便對準病患的眼睛。不過，即使這些固定光系統都有限制。
本專利申請案揭示具備改良式功能性的固定光控制器系統。在某些系統中，該固定光運用該成像裝置的該光學軸簡單地置中，在這種系統中，於一般該成像眼睛的中心偏離該成像裝置光學軸的案例中，即使病患凝視該固定光，其眼睛還是無法正確對準該裝置的該光學軸。
在許多系統當中，包括某些YAG雷射以及裂隙燈，該固定光並未固定，因此可手動調整。不過，因為該調整只是靠機械，因此通常缺乏精準度。此外，因為精準度有限，所以這種機械調整仍舊相當耗時並且令人挫敗。剛剛所說某些系統缺乏精準度會妨礙這些裝置的效能，包括眼科手術、成像以及診斷系統。
本發明文件揭示固定光控制器系統，提供上述問題的解決方案。所揭示的範例與實施可利用非機械式控制系統，控制眼科成像系統的固定光。例如：一眼科系統可包括一眼科成像裝置，其產生一成像眼睛的一部分之影像；一固定光控制器，包括一輸入模組，其構造成接收有關該眼科成像裝置所產生影像的一輸入；以及一控制信號產生器，其產生一固定光控制信號以回應該接收的輸入；以及一固定光源，構造成接收該固定光控制信號；以及根據該已接收的固定光控制信號產生一固定光。
在某些實施當中，其中該眼科成像裝置構造成基本上以光學方式產生該影像，該眼科成像裝置可包括一顯微鏡、一眼科顯微鏡或一立體顯微鏡。在某些實施當中，其中該眼科成像裝置構造成至少部分以電子方式產生該影像，該眼科成像裝置可包括感測來自該成像眼睛的一已集中成像光線之一電子感測系統，包括電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device，CCD)陣列、一互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)陣列、一像素陣列以及一電子感測器陣列的至少其中之一。該眼科成像裝置也可包括一電子顯示系統，顯示該已成像眼睛當中關於該已感測集中成像光線的一部分影像，包括一發光二極體(Light Emitting Diode，LED)顯示器、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)螢幕、一陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器、一視訊模組、一視訊顯微鏡顯示器、一立體視訊顯微鏡顯示器、一高傳真(high definition，HD)視訊顯微鏡、一處理器型成像系統以及一光學機械投影機的至少其中之一。在某些實施當中，該眼科成像裝置可包括一光學同調斷層掃描(optical coherence tomographic，OCT)成像系統。
在某些實施當中，該眼科成像裝置可包括一成像模組，其構造成指出該已成像眼睛與該眼科成像裝置的一參考組件之錯位。在某些實施當中，該成像裝置的該參考組件可為一物鏡、一病患模組、一對接尖端、一介面、一接觸透鏡、一瞳孔、一觀看框、一參考框或該眼科系統的一內部透鏡。該成像模組可構造成顯示一參考圖案，關於可協助一系統操作員評估該已成像眼睛與該成像裝置的該參考組件之該錯位的該參考組件。
在某些實施當中，該眼科成像裝置可包括一影像處理器，其構造成分析該已成像眼睛與該參考圖案的該部分影像，並且決定該已成像眼睛與該成像裝置的該參考組件之該錯位，並且該影像模組構造成顯示由該影像處理器所決定的該錯位之一指示。
在某些實施當中，該輸入模組構造成接收一電子、機械、光學或感測的輸入。該輸入模組可包括一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器或一電機控制器。在某些實施當中，該固定光源可包括一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一視訊模組、一光學機械投影機、一CRT顯示器、一裂隙燈、一處理器型影像系統以及可由一電機致動器移動的一光源的至少其中之一。
在某些實施當中，該固定光源構造成顯示該固定光給該病患的一非成像眼睛，並且根據該已接收的固定光控制信號移動該已顯示的固定光，幫助減少該已成像眼睛與該眼科系統的一參考組件間之錯位。在某些實施當中，該固定光源構造成產生該固定光給該已成像眼睛，並且根據該已接收的固定光控制信號調整該已產生的固定光，幫助減少該已成像眼睛與該眼科系統的一參考組件間之錯位。
在某些實施當中，對準一眼睛與一眼科系統之方法可包括：提供一成像裝置以及一電動可調式固定光系統；定位該成像裝置的一組件與該病患的一已成像眼睛，以便產生該已成像眼睛的一部分之影像；成像該已成像眼睛的一部分；根據該影像決定該已成像眼睛相對於該成像裝置的一錯位；以及根據該已決定的錯位，使用一電控制信號控制該固定光系統的一固定光。
在某些實施當中，該提供該成像裝置可包括提供一顯微鏡、一眼科顯微鏡、一立體顯微鏡、一視訊顯微鏡、一發光二極體(LED)顯示器、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一液晶顯示器(LCD)螢幕、一陰極射線管(CRT)顯示器、一視訊模組、一視訊顯微鏡顯示器、一立體視訊顯微鏡顯示器、一高傳真(HD)視訊顯微鏡、一處理器型成像系統或一光學機械投影機。在某些實施當中，該提供該成像裝置可包括提供一光學同調斷層掃描(OCT)系統。
在某些實施當中，定位該成像裝置的該組件可包括在與一適合成像的該已成像眼睛結構相關一空間內，定位該眼科系統的一物鏡、一病患模組、一對接尖端、一接觸透鏡、一瞳孔、一觀看框、一參考框以及一內部透鏡的至少其中之一。在某些實施當中，決定該錯位可包括決定一橫向錯位與一旋轉錯位的至少其中之一。
在某些實施當中，決定該錯位可包括使用該成像裝置的一被動輔助來決定該錯位，該成像裝置顯示該已成像眼睛的一部分影像與一參考圖案。在某些實施當中，決定該錯位可包括使用該成像裝置的一主動輔助來決定該錯位，該成像裝置顯示該已成像眼睛的一部分影像、一參考圖案以及一錯位指示器。
在某些實施當中，控制該固定光可包括使用一固定光控制器產生該電子控制信號，其中該固定光控制器可包括一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器或一電機控制器。在某些實施當中，產生該電子控制信號可包括產生該電子控制信號，以導致一固定光源產生該固定光，來導引該病患以降低該已決定的錯位。
在某些實施當中，該固定光源可為一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一CRT顯示器、一視訊模組、一裂隙燈、一處理器型影像系統或可由一電機致動器移動的一光源。在某些實施當中，產生該電子控制信號可包括產生該電子控制信號給該已成像眼睛與一非成像眼睛的至少其中之一。在某些實施當中，決定該錯位與該控制該固定光可反覆重複。
在某些實施當中，對準一眼睛與一眼科系統之方法可包括：利用一眼科成像裝置對一病患的一手術眼睛的一部分成像；利用一成像模組顯示該手術眼睛的該影像；顯示關於該已顯示影像的一參考圖案，以指出該已成像眼睛與該眼科系統的一參考元件之一錯位；由一固定光控制器接收一固定光控制指令；以及由一固定光源顯示一固定光，以回應該固定光控制指令來協助該病患降低該錯位。
在某些實施當中，接收該固定光控制指令可包括透過一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器以及一電機控制器的至少其中之一接收該固定光控制指令。在某些實施當中，該顯示該固定光可包括由一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一視訊模組、一光學機械投影機、一裂隙燈、一處理器型影像系統以及可由一電機致動器移動的一光源的至少其中之一顯示該固定光。在某些實施當中，顯示該固定光可包括顯示該固定光給該手術眼睛或該非手術眼睛其中之一。
第 一 圖例示一人類眼睛1的某些細節。眼睛1包括接收並折射該入射光的一角膜2、一虹膜3、提供一開口讓該光線進入該內眼的一瞳孔4以及將該光線聚焦在視網膜6上的一水晶體5。
本專利申請書內的實施及具體實施例都提供眼科成像裝置的一固定光系統，以提高該已成像眼睛與該成像裝置的對準精準度。
第二圖例示一眼科成像系統10及其操作。一位病患7可躺在手術台上。成像光源11可將成像光線照射在已成像眼睛1i上。物鏡12可集中由該已成像眼睛1i反射的該成像光線部分，並當成已集中成像光13導引至光學設備或光學系統14。光學設備14可將已集中成像光13導引至成像模組15。外科醫生或醫療專家分析由成像模組15提供的影像，然後指示病患移動已成像眼睛1i，以便改善與成像系統10的光學軸之對準程度。在其他案例中，外科醫生可手動操縱已成像眼睛1i來改善對準程度。準備已成像眼睛1i來與病患介面對接時可實施這些步驟。這種病患介面可用於簡單對眼睛1i成像，或用於執行一眼科手術。在其他系統內，可在對準之後執行無接觸式成像程序。仍舊在其他系統內，該對準接著一診斷程序。不過，眼科成像系統10無法提供外科醫生足夠高精準度的影像，因為其提供的對準只有約略，限制了其精確度。
第三A圖至第三B圖例示使用此精準度受限的眼科成像系統10之後，眼睛1與眼科成像系統10之間可存在殘留錯位。詳細來說，眼科系統10的遠端20可為物鏡12，或一接觸模組、一對接單元、一遠端尖端、一介面或一壓平模組。在任何這些設計當中，遠端20可包括支撐一遠端透鏡22的外殼21。即使已經執行上列精準度受限的對接程序之後，通常就是遠端透鏡22光學軸之眼科成像系統10的光學軸28仍舊未與眼睛1的光學軸8對準。
第三A圖例示該錯位可為一橫向錯位，特徵在於該眼睛的光學軸8與物鏡12的光學軸28間之一(Δx,Δy)向量，位於與光學軸28垂直的橫向平面上。
第三B圖例示該錯位也可為一旋轉錯位。一般來說，該旋轉錯位的特徵在於該眼睛的光學軸8與物鏡12的光學軸28間之(θ,Φ)Euler角。在許多案例中，該錯位可為一橫向與一旋轉錯位的組合。
第三C圖例示在成像模組15的成像介面內，出現虹膜3和瞳孔4相對於目標圖案17(例如目標圓)位移的錯位。外科醫生可口頭指示該病患移動已成像眼睛1i，或根據此顯示的位移手動操縱眼睛1i。
不過，口頭指示對於已經失去判斷力的病患而言並不清楚，所以轉動眼睛會有困難並且不精準。另外，該病患可能不會或拒絕外科醫生或技師要求的動作。
某些眼科系統可運用固定光，提供導引給病患。不過，固定光裝置仍舊有上面討論的缺點。某些裝置提供經過改良的可調整的固定光。不過即使在這種系統中，固定光的位置通常要手動調整，仍舊造成精準度受限的調整程序。
第四圖至第五圖例示一眼科成像系統100，其可以改善的精準度來對準已成像眼睛1i與眼科系統100。眼科系統100可包括一眼科成像裝置110和一固定光系統120。
第四A圖例示可產生已成像眼睛1i一部分影像的眼科成像裝置110。眼科成像裝置110可包括一成像光源111，其提供成像光給已成像眼睛1i。成像光源111可為單一光線、4、6或8光的光環或具有連續環形的光源。物鏡112可收集一些已成像眼睛1i反射的成像光，並當成已集中成像光113導引至光學設備114。光學設備114可將已集中成像光113導引朝向成像模組115。一般而言，光學設備114可以相當複雜，包括大量透鏡以及反射鏡。該光學設備也可具有多功能，例如也可構造成導引手術雷射光束至已成像眼睛1i。成像模組115可透過成像介面將影像提供給成像系統100的操作員。
在某些實施當中，眼科成像裝置110可產生基本上為光學的影像，例如：眼科成像裝置110可包括一顯微鏡、一眼科顯微鏡或一立體顯微鏡。這些顯微鏡的成像介面可包括這些顯微鏡的目鏡。
在某些實施當中，眼科成像裝置110可產生至少部分為電子的影像，例如：眼科成像裝置110可包括感測已集中成像光113的一電子感測系統。該電子感測系統可包括一電荷耦合裝置(CCD)陣列、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)陣列、一像素陣列或一電子感測器陣列，來感測已集中成像光113。
在這些電子成像系統內，成像模組115可包括一電子顯示系統當成成像介面。此電子顯示器可根據感測光113，顯示已成像眼睛1i的一部分之電子影像。例如此電子顯示器或成像介面可為一發光二極體(LED)顯示器、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一液晶顯示器(LCD)螢幕、一陰極射線管(CRT)顯示器、一視訊模組、一視訊顯微鏡顯示器、一立體視訊顯微鏡顯示器、一高傳真(HD)視訊顯微鏡、一處理器型成像系統、一光學機械投影機或可由一電機致動器移動的一光源。在某些實施當中，該光學與該電子成像系統的元件可以結合。
在某些實施當中，該眼科成像裝置可包括一光學同調斷層掃描(OCT)成像系統，底下參考第九圖至第十圖來說明。
第五A圖例示成像模組115可藉由透過其成像介面，同時顯示已成像眼睛1i的部分影像以及一參考或目標圖案117，例如目標圓，以指出已成像眼睛1i與眼科成像裝置110的參考組件之錯位。
成像裝置110的該參考組件可為一物鏡、一病患模組、一對接尖端、一介面、一接觸透鏡、一瞳孔、一觀看框、一參考框、該眼科系統的一內部透鏡或任何同等品。
目標圖案117的位置或顯示可固定至參考組件，在效果上指出該參考組件的位置。因此，利用成像模組115的已成像眼睛1i和目標圖案117之影像部分同時顯示可有效幫助決定已成像眼睛1i之錯位。
此幫助可為被動幫助，成像模組115只顯示已成像眼睛1i與參考圖案117的影像部分，如此系統操作員可決定已成像眼睛1i與眼科系統100的參考組件之錯位程度。
在某些實施當中，例如電子成像模組115，成像模組115可主動幫助決定已成像眼睛1i與眼科成像系統100的參考組件之錯位程度。這種主動具體實施例可包括影像處理器，分析已成像眼睛1i與目標圖案117的影像部分並計算該錯位。然後成像模組115顯示已計算錯位的指示，例如用箭頭233(如第七A圖內所示)、數字指示、口頭指示或任何同等方式。
除了眼科成像裝置110以外，眼科成像系統100可包括該電子控制固定光系統120。此電子控制固定光系統120可包括一固定光控制器130以及一固定光源140。
第五B圖例示固定光控制器130可包括一輸入模組135，可從系統操作員接收關於由成像模組115所產生影像的輸入，例如：光學成像模組115的立體眼科顯微鏡可在立體顯微鏡的目鏡內呈現已成像眼睛1i的虹膜3之影像，並且重疊在目標十字線117上。在其他實施當中，電子成像模組115的視訊顯示器可同時顯示瞳孔4以及圓形目標圖案117的影像，甚至可主動顯示箭頭指出該錯位。在這兩具體實施例內，成像系統100的操作員可分析已成像眼睛1i與所重疊目標圖案117的影像部分，以決定已成像眼睛1i與眼科系統100的錯位程度。
在回應該已決定的錯位方面，成像系統100的操作員可透過固定光控制器130的輸入模組135，產生固定光系統120的輸入或指令。此輸入可使用底下描述的方式，呈現有關應該如何移動已成像眼睛1i來降低錯位之指令。在範例中，若操作員從成像模組115的影像決定已成像眼睛的中心偏離物鏡112中心右邊2毫米，則操作員可透過輸入模組135輸入指令，讓該病患將成像眼睛往左移動2毫米來改善對準程度。
輸入模組135可為一電子、機械、光學或感測輸入模組，例如：輸入模組135可為一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器或一電機控制器。
第五B圖例示輸入模組135的觸控板具體實施例，其中系統操作員利用觸控並移動手指9來輸入該輸入指令。手指9的移動可代表一種病患如何移動已成像眼睛1i來降低與眼科系統100錯位的指令。
一旦該指令已經輸入輸入模組135，則輸入模組135的控制信號產生器可產生固定光控制信號，以回應該接收的指令。許多種已知的電子信號產生器可用於此功能。
第五C圖例示固定光控制器130可將所產生的固定光控制信號傳送給固定光源140。該固定光源可接收該固定光控制信號，並且根據所接收的固定光控制信號產生或顯示固定光145。
固定光源140可包括一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一視訊模組、一光學機械投影機、一裂隙燈、一處理器型成像系統或可由一電機致動器移動的一光源。
第四B圖例示在某些實施當中，固定光源140可產生並顯示固定光145給病患7的非成像或控制眼睛1c。固定光源140可先產生並顯示固定光145，然後根據所接收的固定光控制信號移動所顯示的固定光145。因為控制眼睛1c與已成像眼睛1i的移動彼此極為同步，隨著該病患根據所顯示固定光145移動控制眼睛1c，則已成像眼睛1i會以相關聯方式移動。因為已成像眼睛1i與控制眼睛1c的移動間之此關聯性，則固定光系統120可幫助降低已成像眼睛1i相對於眼科成像系統110之錯位。
其他具體實施例可根據該固定光控制信號，將固定光源140上的固定光145簡單顯示在一位置上，而非移動光線。在這些具體實施例內，可指示該病患用控制眼睛1c跟隨固定光145。
第四B圖例示某些具體實施例內用於該病患7的眼科系統100之外觀。左邊顯示已成像眼睛1i可看見物鏡112，由例如六個成像光源111所圍繞。右邊顯示非成像/控制眼睛1c可看見顯示在固定光源140上的固定光145。在此具體實施例內，固定光源140可為LCD螢幕或同等品，並且固定光145可為黑暗LCD螢幕140上顯示的亮點。
為了幫助兩眼睛上的手術，某些具體實施例可包括兩個固定光源140，物鏡112兩邊各一個。
第六圖例示眼科成像系統100的操作方法200。方法200可包括：提供一成像裝置-210a，以及一電動可調式固定光系統-210b；定位該成像裝置的組件與病患的一已成像眼睛用於成像-220；成像該已成像眼睛的一部分-230；決定該已成像眼睛與該成像裝置的該組件之錯位-240；以及根據該已決定的錯位，用電子方式控制一固定光-250。
提供成像裝置210a可包括提供一顯微鏡、一眼科顯微鏡、一立體顯微鏡、一視訊顯微鏡、一發光二極體(LED)顯示器、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一液晶顯示器(LCD)螢幕、一陰極射線管(CRT)顯示器、一視訊模組、一視訊顯微鏡顯示器、一立體視訊顯微鏡顯示器、一高傳真HD視訊顯微鏡、一處理器型成像系統、一光學機械投影機或一光學同調斷層掃描(OCT)系統。在某些這些成像裝置110內，物鏡112可擷取從已成像眼睛1i返回的集中成像光113。光學設備114可將集中成像光113導引至成像模組115，並且例如由成像模組115的成像介面來顯示。
提供電子可調整固定光系統210b可包括提供固定光控制器130以及固定光源140。
定位220可包括定位物鏡112、該病患模組、該對接尖端、該接觸透鏡、該瞳孔、該觀看框、該參考框或該眼科系統的一內部透鏡的至少其中之一，將已成像眼睛1i的構造排成直線。定位220也可包括將已成像眼睛1i移動至適合已成像眼睛1i成像的位置，該定位也可包括將眼科成像裝置100的物鏡112和已成像眼睛1i，移動至適合已成像眼睛1i成像的位置。
在某些實施當中，定位220之後，已成像眼睛1i和成像裝置110可靠近，但實體上尚未接觸。在其他實施當中，可以部分實際接觸，而仍舊允許由病患或外科醫生移動已成像眼睛1i。
成像一部分已成像眼睛230可包括外科醫生使用一顯微鏡、一眼科立體顯微鏡、一視訊顯微鏡、一立體視訊顯微鏡、一高傳真(HD)視訊顯微鏡或一光學同調斷層掃描(OCT)系統的至少其中之一，將一部分已成像眼睛1i成像。
第七A圖例示在某些實施當中，決定錯位240可包括決定定位220之後，一橫向錯位的方向與幅度或旋轉錯位的旋轉角度的至少其中之一。
決定錯位240可由眼科成像系統100的操作員執行，例如外科醫生。在這種實施當中，成像裝置110可幫助被動決定240用成像模組115的成像介面，同時顯示已成像眼睛1i及參考或目標圖案117的影像部分。第七A圖例示其中已成像眼睛1i中虹膜3和瞳孔4的影像與目標圓117的顯示重疊之範例。利用分析該兩個重疊影像，外科醫生可決定該錯位。
在某些實施當中，成像裝置110可幫助主動決定240用成像模組115的成像介面，顯示已成像眼睛1i、該參考或目標圖案117以及已計算錯位指示器233的影像部分。第七A圖例示其中已成像眼睛1i中虹膜3和瞳孔4的影像與目標圓117同時顯示之範例。此外，眼科成像系統100可決定該錯位的幅度，並且藉由顯示錯位指示器箭頭233來標示。依照影像處理協定所決定，錯位箭頭233可例如從目標圓117的中心指向瞳孔4的中心，或指向異色緣的中心。
根據該已決定的錯位，控制固定光250可包括產生一電子控制信號。在某些實施當中，該電子控制信號可由操作一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器或一電機控制器的至少其中之一來產生。
控制固定光250也可包括產生該電控制信號，導致固定光源140顯示固定光145，引導該病患減少已成像眼睛1i與眼科成像系統110之間的錯位。
第七B圖例示在一個範例中，使用成像模組115的成像介面當成參考，外科醫生可分析成像模組115上已成像眼睛1i與目標圖案117的影像，並決定已成像眼睛1i的瞳孔相對於目標圖案117往左上方向的錯位。錯位指示器233可幫助該外科醫生的決定。
在回應方面，外科醫生可決定固定光145應該利用固定光源140往右下方向調整或移動，以導引病患減少並補償此錯位。同樣地，外科醫生可建立固定光控制指令或輸入，呈現固定光145的補償調整。在此範例中，外科醫生可在固定光控制器130的觸控板135上往右下方向移動手指9。此固定光控制指令的輸入可讓固定光控制器130產生電子控制信號，導致固定光源140往LCD螢幕上的右下方向移動固定光145。在其他具體實施例內，其他種外科醫生手指移動呈現必要的補償調整，例如往左上方向移動。
第七C圖例示在上述範例中，往右下方向移動外科醫生手指9，會導致固定光源140也往固定光源140的LCD螢幕上右下方向相對調整固定光145的顯示。然後可指示該病患用非成像控制眼睛1c跟隨固定光145的此調整。已成像眼睛1i會跟著控制眼睛1c的移動而移動。因此，方法200可減少已成像眼睛1i與眼科成像裝置110的錯位。
第七D圖例示降低錯位的某些態樣。在許多實施當中，物鏡112可包括許多元件。在某些範例中，物鏡112可包括支撐遠端透鏡112-2的外殼112-1。此遠端透鏡112-2可為眼科系統100的應用尖端，在某些案例中直接與眼睛接觸。在這些具體實施例中，上述系統100和方法200可用來讓遠端透鏡112-2對準已成像眼睛1i。
在其他範例中，物鏡112上固定可拋棄式病患介面112-3。病患介面112-3可包括一接觸透鏡或壓平板112-4以及真空裙或吸盤112-5。在這些具體實施例中，上述系統100和方法200可用來讓接觸透鏡112-4或遠端透鏡112-2對準已成像眼睛1i。
第七D圖例示在任何上述具體實施例內，外科醫生可將錯位補償控制指令輸入固定光控制器130，產生電子控制信號導致固定光源140調整固定光145。病患可用控制眼睛1c跟隨調整過的固定光145，讓已成像眼睛1i據此移動。外科醫生通常輸入控制指令，讓病患移動已成像眼睛1i來降低與眼科成像裝置110的錯位。
病患跟隨已調整的固定光145將已成像眼睛1i橫向移動Δ，或一般稱為錯位向量(Δx,Δy)，以補償一橫向錯位。在其他實施當中，也可由外科醫生將物鏡112橫向移動Δ’，或一般稱為(Δ'x,Δ'y)，來補償該橫向錯位。在某些案例中，已成像眼睛1i與物鏡112都可調整來一起補償該橫向錯位。
仍舊在其他具體實施例內，病患跟隨已調整的固定光145將已成像眼睛旋轉一角度α或一般稱為Euler角((θ,Φ)，以減少一旋轉錯位。
最後在某些案例中，已成像眼睛1i與眼科系統100之間會同時存在橫向與旋轉錯位。在這種案例中，外科醫生可利用調整固定光145以及指示病患跟隨該固定光，引導該旋轉錯位的補償，同時橫向移動物鏡112來補償該橫向錯位。
通常第一固定光控制指令會導致錯位降低，但還不能完全去除，在病患對調整過的固定光145產生反應之後，外科醫生可重複決定殘留的錯位240，並且使用控制信號250控制固定光，進一步反覆降低該錯位。此反覆可持續到該錯位已經補償至所要的精準度為止。
如上述，固定光源140可包括一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一視訊模組、一裂隙燈、一處理器型成像系統或可由一電機致動器移動的一光源。
第八圖例示描述系統操作的眼科成像系統100之操作方法300。
對準已成像眼睛1i與眼科系統100的方法300包括：利用一眼科成像裝置對一病患的一手術眼睛一部分成像-310；利用一成像模組顯示該手術眼睛的該影像-320；顯示關於該已顯示影像的一參考圖案，以指出該已成像眼睛與該眼科系統的一參考元件之一錯位-330；由一固定光控制器接收一固定光控制指令-340；以及由一固定光源顯示一固定光，以回應該固定光控制指令來協助該病患降低該錯位-350。
稍早已經從眼科系統100的操作員，例如外科醫生的觀點，詳細描述動作310-330。該接收固定光控制指令340可包括透過一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器或一電機控制器的至少其中之一接收該固定光控制指令。
顯示固定光350可包括由一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一視訊模組、一光學機械投影機、一裂隙燈、一處理器型成像系統或可由一電機致動器移動的一光源的至少其中之一顯示該固定光。
顯示固定光350可包括顯示該固定光給該手術眼睛或該非手術眼睛其中之一。
第九A圖至第九B圖例示眼科系統100'的其他實施。稍早已描述元件110-145的功能性等同於目前元件110-145’的實施，在此不再贅述。
此外，元件110-145’具備與成像系統100的實施特性相關之功能性，固定光145’並未透過個別固定光顯示器或光源140來顯示給控制眼睛1c。而是固定光控制器130’將電子固定光控制信號提供給固定光源140’，將投射的固定光145’投射至成像裝置110的光通道。如此，成像裝置110與固定光系統120’共享某些元件，如虛線所示。在某些實施當中，投射的固定光145’可耦合至光學設備114，其中內含其他可調整的反射鏡，用於調整已投射固定光145’的光通路。此耦合可發生於光學設備114與成像模組115之間，或如所示沿著光學設備114，例如分光器BS的某處。在其他具體實施例中，已投射固定光145’可具有個別光學鍊或通路來調整其路徑，並且可耦合至就在物鏡投影機112’之前的成像裝置110之光通路。
第九B圖例示在這些實施當中，已投射固定光145’可由物鏡投影機112’投影至已成像眼睛1i。在這些具體實施例內，可指示該病患直接用已成像眼睛1i跟隨已投射的固定光145’，來降低該錯位。
第十圖例示眼科系統100”的其他實施。稍早已描述元件110-145的功能性等同於目前元件110”-145的實施，在此不再贅述。
此外，元件110”-145具備與包括第二成像裝置150的眼科系統100”之實施特性相關的功能性。第二成像裝置150可為例如光學同調斷層掃描(OCT)系統。已知有許多OCT成像系統，包括具有質譜儀或掃描源的時域OCT系統與頻域OCT系統。眼科系統100”內可使用多種OCT系統，達成許多優點。第二成像裝置150的成像光束可透過分光器BS1耦合至主光通路。
眼科系統100”的許多實施也包括用於許多眼科手術的手術雷射160。進一步，某些具體實施例可包括病患介面170，提供已成像眼睛1i與眼科成像裝置110之間更緊密的連接，例如利用真空吸引。此病患介面170類似於第七D圖內的病患介面112-3。
在眼科系統100”的某些實施當中，可由成像模組115執行該成像，在此案例中，系統100”及其操作大部分類似於稍早描述的具體實施例。
在其他實施當中，第二/OCT成像系統150可用於已成像眼睛1i的成像。OCT成像對於眼科顯微鏡看不見的眼睛結構影像特別有用，其中一種範例就是眼睛的水晶體5成像。因為水晶體5的支撐系統柔軟，所以通常不會與眼睛的可見結構，例如瞳孔4，具有相同圓心。進一步，隨著物鏡112的重量透過介面170壓在眼睛上，水晶體5會另外位移並傾斜。於此同時，在白內障手術當中，將眼科系統100”與水晶體5對準而非瞳孔4或異色膜則特別重要，因為這種對準可增進囊袋切開術與其他手術的品質。
第十一A圖至第十一D圖例示此眼科系統100”的實施操作。
第十一A圖例示OCT成像系統150可執行快速一維(1D)掃描，例如直線掃描181。由視訊顯微鏡無法直接看見，所以用虛線顯示的水晶體5並未與瞳孔4同心，通常OCT掃描的中心182並未與水晶體5的中心183重疊。
第十一B圖例示在此偏心案例中，在OCT成像模組155上沿著直線181顯示1D掃描的水晶體5之OCT影像可展現出角膜的部分影像2c、前囊表面的影像5a以及後囊表面的影像5p。由水晶體5的中心183偏離成像系統100的光學軸28，並且水晶體5的光學軸8相對於光學軸28傾斜，指出囊表面5a和5p的傾斜與偏心位置。利用水晶體5的光柵掃描，其他OCT實施可產生並顯示二維(2D)影像。
第十一C圖至第十一D圖例示外科醫生可從OCT成像模組155所顯示OCT影像的分析，決定成像系統110的參考元件與已成像水晶體5的錯位，然後執行類似的方法200。尤其是，外科醫生可依照所決定的錯位，透過固定光控制器130的輸入模組135，輸入固定光控制指令。此指令可產生電子控制信號，讓固定光源140調整固定光145，如此調整過的光線導引病患移動其眼睛，減少該錯位。
雖然本說明書內含許多細節，但不應該構成對於本發明領域的限制，而是屬於特定具體實施例的特徵描述。本說明書內個別具體實施例範圍內的特定特徵也可在單一具體實施例組合內實施。相反的，在單一具體實施例範圍內說明的許多特徵也可以分散的多重具體實施例或在任何合適的次組合內實施。再者，雖然上面以特定組合來說明特徵並依此主張，不過來自所主張組合的一或多樣特徵在某些情況下可組合實施，並且所主張組合可指向次組合或次組合的變化。
1．．．人類眼睛
1c．．．控制眼睛
1i．．．已造影眼睛
2．．．角膜
2c．．．部分影像
3．．．虹膜
4．．．瞳孔
5．．．水晶體
5a．．．前囊表面的影像
5p．．．後囊表面的影像
6．．．視網膜
7．．．病患
8．．．光學軸
9．．．手指
10．．．眼科造影系統
11．．．造影光源
12．．．物鏡
13．．．已集中造影光
14．．．光學設備或光學系統
15．．．造影模組
17．．．目標圖案
20．．．遠端
21．．．外殼
22．．．遠端透鏡
28．．．光學軸
100．．．眼科造影系統
100'．．．眼科系統
100"．．．眼科系統
110．．．眼科造影裝置
110"．．．元件
111．．．造影光源
112．．．物鏡
112-1．．．外殼
112-2．．．遠端透鏡
112-3．．．可拋棄式病患介面
112-4．．．接觸透鏡
112-5．．．真空裙或吸盤
112'．．．物鏡投影機
113．．．已集中造影光
114．．．光學設備
115．．．造影模組
117．．．目標圖案
120．．．電子控制固定光系統
120'．．．固定光系統
130．．．固定光控制器
130'．．．固定光控制器
135．．．輸入模組
140．．．固定光源
140'．．．固定光源
145．．．固定光
145'．．．固定光
145’．．．元件
150．．．第二造影裝置
155．．．OCT造影模組
160．．．手術雷射
170．．．病患介面
181．．．直線掃描
182．．．OCT掃描的中心
183．．．水晶體的中心
230．．．已造影眼睛
233．．．箭頭
250．．．固定光
BS1．．．分光器
第一圖例示一人類眼睛。
第二圖例示一眼科成像設備。
第三A圖至第三C圖例示一眼睛與一物鏡的許多錯位。
第四A圖例示具有一固定光系統120的一眼科系統100。
第 四B圖例示病患所看見的眼科成像裝置110與固定光系統120之圖式。
第五A圖至第五C圖例示成像模組115、固定光控制器130和固定光源140的成像介面。
第六圖例示該固定光系統的一操作方法200。
第七A圖至第七D圖例示第六圖的方法之實施。
第八圖例示對準一眼睛與一眼科成像系統之方法300。
第 九A圖至第九B圖例示手術眼科系統100’的單一光路徑實施。
第十圖例示具有手術眼科設備的眼科系統以及具有第二成像系統的固定光系統之實施100”。
第十一A圖至第十一D圖例示第十圖的眼科系統100”之操作。
1c．．．控制眼睛
1i．．．已成像眼睛
7．．．病患
100．．．眼科成像系統
110．．．眼科成像裝置
111．．．成像光源
112．．．物鏡
113．．．已集中成像光
114．．．光學設備
115．．．成像模組
120．．．電子控制固定光系統
130．．．固定光控制器
140．．．固定光源

Claims (20)

  1. 一種眼科系統，包含：一眼睛對接系統，包括一對接尖端，其具有一以真空吸引可對接至一眼睛的一部份透明的病患介面；一眼科成像裝置，其包含一構造成透過該病患介面產生一病患的成像眼睛之前部分之一第一影像的第一成像系統，以及一構造成透過該病患介面產生該病患的成像眼睛之前部分之一光學同調斷層掃描(OCT)影像的OCT成像系統；其中該眼科成像裝置係構造成在該成像眼睛之前部分之該第一影像上，電腦產生並顯示與該眼科系統之對接尖端相關的一參考特徵(reference feature)；分析該OCT影像；根據該OCT影像之分析，測定該成像眼睛之一水晶體與該參考特徵的錯位；以及向一使用者顯示一方向指示器(directional indicator)，其指示應該如何移動一固定光，以減少該成像眼睛之水晶體與該參考特徵的錯位，其中該方向指示器被顯示成在該第一影像上的一視覺重疊(visual overlay)；一固定光控制器，包含一輸入模組，構造成接收來自該使用者關於該方向指示器的一輸入；以及一控制信號產生器，產生一固定光控制信號以回應該接收的輸入；以及一病患-固定光源，構造成接收該固定光控制信號；以及根據所接收的固定光控制信號產生一經調整之固定光；其中被顯示在該第一影像上的該參考特徵包含一目標圓(targeting circle)，其相對應於該對接尖端之一輪廓(outline)。
  2. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，其中：該眼科成像裝置之第一成像系統包含下列之至少一者：一顯微鏡、一眼科顯微鏡、一立體顯微鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，其中：該眼科成像裝置之第一成像系統包含：一電子感測系統，感測來自該成像眼睛的一集中成像光，包括下列之至少一者：一電荷耦合裝置(CCD)陣列、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)陣列、一像素陣列以及一電子感測器陣列；以及一電子顯示器系統，顯示關於該經感測的集中成像光之該成像眼睛一部分之該影像，包括下列之至少一者：一發光二極體(LED)顯示器、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一液晶顯示器(LCD)螢幕、一陰極射線管(CRT)顯示器、一視訊模組、一視訊顯微鏡顯示器、一立體視訊顯微鏡顯示器、一高傳真(HD)視訊顯微鏡、一處理器型成像系統以及一光學機械投影機。
  4. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，該眼科成像裝置包含：一成像處理器，構造成分析該成像眼睛的一部分之OCT影像與該參考特徵；以及測定該成像眼睛與該成像裝置的對接尖端之該錯位的一測量；以及該OCT成像系統被構造成顯示由該成像處理器所測定的該錯位之測量的一指示。
  5. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，其中：該輸入模組構造成接收一電子、機械、光學或感測的輸入。
  6. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，該輸入模組包含：一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器或一電機控制器。
  7. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，該病患-固定光源包含下列之至少一者： 一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一LCD螢幕、一視訊模組、一光學機械投影機、一CRT顯示器、一裂隙燈、一處理器型成像系統以及可由一電機致動器移動的一光源。
  8. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，其中：該病患-固定光源構造成顯示該固定光給該病患的一非成像眼睛；以及根據該經接收固定光控制信號來移動所顯示之固定光，以幫助降低該成像眼睛與該眼科系統的對接尖端間之一錯位。
  9. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，其中：該病患-固定光源構造成產生該固定光給該病患的一成像眼睛；以及根據該經接收固定光控制信號來調整所產生的固定光，以幫助降低該成像眼睛與該眼科系統的對接尖端間之一錯位。
  10. 如申請專利範圍第1項之眼科系統，其中被顯示在該第一影像上的該參考特徵指示出置中於該對接尖端內的該眼科成像裝置之一光學軸(optical axis)。
  11. 一種使用一眼科系統對準一眼睛之方法，該方法包含：準備一眼睛對接系統，其包括一對接尖端，該對接尖端具有一以真空吸引可對接至一眼睛之部份透明的病患介面；準備包含有一第一成像系統之一眼科成像裝置、一光學同調斷層掃描(OCT)成像系統，以及一電動可調式病患-固定光系統；藉由該第一成像系統並透過該部份透明的病患介面產生一病患的成像眼睛之前部分之一第一影像；藉由該OCT成像系統並透過該部份透明的病患介面產生該病患的成像眼睛之前部分之一OCT影像；根據由該OCT成像系統所顯示的該OCT影像之分析，藉由該眼科成像裝置來測定該成像眼睛之一水晶體相對於該成像裝置之一參考特徵的錯位，其中該參考特徵包含一目標圓(targeting circle)，其相對應於該對接尖端之一輪廓(outline)； 顯示一方向指示器(directional indicator)，其指示應該如何移動一固定光，以減少該成像眼睛之水晶體相對於該成像裝置之參考特徵的錯位，其中該方向指示器被顯示成在該第一影像上的一視覺重疊(visual overlay)；藉由根據所測定的錯位產生一電子控制信號來調整病患-固定光系統的一固定光，以導致該成像眼睛相對於該成像裝置的對準；以及將該對接尖端對接至所對準之眼睛。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第一成像系統包含：一顯微鏡、一眼科顯微鏡、一立體顯微鏡、一視訊顯微鏡、一發光二極體(LED)顯示器、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、一液晶顯示器(LCD)螢幕、一陰極射線管(CRT)顯示器、一視訊模組、一視訊顯微鏡顯示器、一立體視訊顯微鏡顯示器、一高傳真(HD)視訊顯微鏡、一處理器型成像系統或一光學機械投影機。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中測定該錯位包含：測定下列之至少一者：一橫向錯位與一旋轉錯位。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，其中測定該錯位包含：在該成像裝置的一主動輔助之下測定該錯位，該成像裝置顯示該成像眼睛的一部分影像、一參考特徵以及一錯位指示器。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中調整該固定光包含：使用一固定光控制器產生該電子控制信號，其中該固定光控制器包含一觸控板、一觸控螢幕、一搖桿、一電機感測器、一位置感測器、一光學感測器、一語音提示致動器以及一電機控制器的至少其中之一。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，其中產生該電子控制信號包含：產生該電子控制信號導致一病患-固定光源產生該固定光，來導引該病患以降低該經測定的錯位。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，該病患-固定光源包含下列之至少一者：一LED陣列、一電漿螢幕、一電子顯示器、一電腦顯示器、 一LCD顯示器、一CRT顯示器、一視訊模組、一裂隙燈、一處理器型成像系統以及可由一電機致動器移動的一光源。
  18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中產生該電子控制信號包含：產生該電子控制信號給該成像眼睛與一非成像眼睛的至少其中之一。
  19. 如申請專利範圍第11項之方法，其中：測定該錯位與控制該固定光為反覆重複。
  20. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該參考特徵指示出置中於該對接尖端內的該眼科成像裝置之一光學軸(optical axis)。
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