TWI625113B - 用以偵測眼組織構造及病理之方法與系統 - Google Patents

用以偵測眼組織構造及病理之方法與系統 Download PDF

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Abstract

一種決定眼組織構造的方法，其包括以一含有探針的軸掃瞄器測量與在眼睛中的標的點相應之一範圍深度的影像資料；藉由一成像處理器從該影像資料決定一影像資訊；藉由該處理器從該影像資訊鑑別一與該標的點相應的組織病理；及根據所鑑別的組織病理藉由使用者指示器對使用者發出信號。該相應的裝置包括一含有探針的軸掃瞄器，以測量與在眼睛中的標的點相應之一範圍深度的影像資料；一處理器，以從該影像資料決定一影像資訊，及從該影像資訊鑑別出與該標的點相應之組織病理；及一使用者指示器，以根據所鑑別的組織病理對使用者發出信號。

Description

用以偵測眼組織構造及病理之方法與系統 發明領域
於本文中所描述之決定眼組織的結構及病理之裝置係關於用於眼科學之成像及影像處理系統。更特別的是，於本文中所揭示的具體實例係關於治療視網膜病理，諸如視網膜前膜(epiretinal membrane)、黃斑裂孔(macular holes)及黃斑皺摺(macular pucker)的外科程序之領域。
發明背景
視網膜前膜(ERM)係一種在視網膜的內表面上生長一組織層的疾病。雖然此病理可有多重原因，但其通常係一種天然衰老性變性。如顯示在圖1中，視網膜110由三種主要組織層組成：內界膜(internal limiting membrane)(ILM)111，其與在玻璃體腔140中的玻璃體凝膠145接觸；神經纖維層(NFL)112；及光敏性神經層。網膜色素上皮細胞(RPE)113係位於視網膜下。在RPE層下面係脈絡膜115，其係一包含血管以對該RPE細胞提供氧及代謝支持(metabolic support)的組織。分開RPE層113與脈絡膜115者係Bruch薄膜，其允許營養素從脈絡膜115交換進代謝活 性的RPE細胞中及廢棄物質從後者進入前者中。
由於視網膜前膜的生長，視網膜可在黃斑部中變成收縮或起皺摺。視網膜可變成抬離RPE而對視網膜功能造成損傷。這些變形在黃斑處產生了影像形成缺陷，及需要使用玻璃體切除外科程序移除。
玻璃體黃斑牽引症(vitreomacular traction)係視網膜的另一種病理症狀。在玻璃體與ILM間過多的黏附力可造成視網膜抬離RPE。當玻璃體凝膠145前移或收縮時，其可撕開視網膜的內表面之數個部分而進入玻璃體腔中。
在治療上述及其它視網膜病理的外科程序期間，外科醫生需要在視網膜的健康部分與受影響的部分間做辨別。當外科醫生進行該介入時，需要即時進行決定。再者，該決定應該需要外科醫生的些微涉入。外科醫生應該將注意力集中在物理程序而非分析輔助訊息。
目前辨別不同組織型式的技藝方法包括使用螢光技術與分化標誌。在螢光性標誌方法中，發射出不同顏色的光之螢光團係與接附至特定組織的合適載體結合。當雷射或其它激發光掃描某些區域時，該照明斑轉變成不同顏色而指示出該組織型式係經照明。
不幸的是，該螢光方法無法使用來處理如上所述的視網膜病理。已經使用具有陰性結果的典型螢光性標誌諸如靛青綠(ICG)、錐藍質及其它染色劑來染色ILM。ICG係有毒的及需要以低劑量給藥，而錐藍質產生難以觀察的弱染色。再者，並無對ERM特定的染色劑，及玻璃樣液、 ERM及ILM之微粒標記(例如使用特安皮質醇)係非特定。
其它通常使用的技術可包括組織選擇性染色及以白光觀察。ICG、錐藍質及薄膜藍(Membrane Blue)係可使用的某些染色劑之實施例。組織染色的缺點係與上述提及的那些螢光技術類似：對組織(特別對下視網膜組織，諸如脈絡膜115)的毒性及需要在該程序後移除該染料。因此，對偵測及決定在一區域中的組織構造以評估是否在該區域上進行外科程序之方法及裝置有需求。同樣地，需要一種沒有外科醫生介入在做出決定前分析資料以即時偵測組織構造之方法。
發明概要
根據揭示於本文的具體實例，一種決定眼組織構造的方法包括以一含有探針的軸掃瞄器測量與在眼睛中的標的點相應之一範圍深度的影像資料；藉由一成像處理器從該影像資料決定一影像資訊；藉由該成像處理器從該影像資訊鑑別出與該標的點相應之組織病理；及根據所鑑別的組織病理由使用者指示器對使用者發出信號。
根據揭示於本文的具體實例，一種決定眼組織病理的裝置包括一含有探針的軸掃瞄器，其經組裝以測量與在眼睛中之標的點相應之一範圍深度的影像資料；一成像處理器，其經組裝以從該影像資料決定一影像資訊，及從該影像資訊鑑別一與該標的點相應之組織病理；及一使用者指示器，其經組裝以根據所鑑別的組織病理對使用者發 出信號。
將在下列伴隨著參照下列圖形更詳細地描述本發明的這些及其它具體實例。
100‧‧‧眼睛
110‧‧‧視網膜
111‧‧‧ILM
112‧‧‧NFL
113‧‧‧RPE層
115‧‧‧脈絡膜
120‧‧‧黃斑
130‧‧‧窩
140‧‧‧玻璃體腔
145‧‧‧玻璃體凝膠
150‧‧‧視神經
201‧‧‧裂孔性視網膜剝離
202‧‧‧玻璃體牽引
203‧‧‧視網膜剝離
204‧‧‧黃斑皺摺
205‧‧‧玻璃體後部剝離
211‧‧‧剝離的視網膜部分
212‧‧‧尖頭狀結構
213‧‧‧駝峰狀結構
214‧‧‧皺摺部分
215‧‧‧皮層
216‧‧‧液體部分
221‧‧‧玻璃體凝膠
222‧‧‧物質
223‧‧‧血液或體液
300‧‧‧方法
310‧‧‧步驟
320‧‧‧步驟
330‧‧‧步驟
340‧‧‧步驟
400‧‧‧B-掃描
500‧‧‧A-掃描
510‧‧‧厚度
600‧‧‧成像系統
610‧‧‧軸掃瞄器
611‧‧‧探針
611p‧‧‧遠端部分
612‧‧‧掃描處理器
613‧‧‧記憶電路
620‧‧‧成像電腦
622‧‧‧成像處理器
623‧‧‧記憶電路
630‧‧‧使用者指示器
640‧‧‧外科控制台
641‧‧‧外科致動器
AA’‧‧‧截面
P 601‧‧‧點
圖1顯示出人類眼睛的圖式圖，其包括視網膜、視神經及玻璃體凝膠。
圖2顯示出欲使用根據某些具體實例的方法治療之病理及相應的視網膜結構之圖式圖。
圖3顯示出根據某些具體實例，使用一含有探針的軸掃瞄器來偵測組織構造的方法之流程圖。
圖4顯示出根據某些具體實例，視網膜的OCT B-掃描之部分圖式。
圖5顯示出根據某些具體實例，健康的視網膜之單軸OCT A-掃描的部分圖式。
圖6顯示出根據某些具體實例，在眼科手術中偵測組織構造之系統。
在該等圖形中，具有相同參考數字的元件具有相同或類似功能。
較佳實施例之詳細說明
圖1顯示出人類眼睛100的圖式圖，其包括視網膜110、視神經150及玻璃體凝膠145，如它們係與揭示於本文的具體實例有關聯。在圖1中亦完整顯示出位於眼睛100前端的部分，諸如虹膜、角膜、鞏膜、瞳孔及水晶體。玻璃 體凝膠145係填充玻璃體腔140的物質，其由視網膜110局限在背面部分。黃斑120係視網膜110的一部分，其在窩130處具有一中心，於此集合中心視景。水晶體產生一中心置於黃斑120上的影像。在圖1中亦闡明及已經於上述說明的視網膜組織層，諸如ILM 111、NFL 112及RPE 113。
水晶體產生一中心置於窩130上、覆蓋黃斑120及視網膜110的其它部分之影像。光線穿越NFL 112及到達RPE 113，於此它們激發感光細胞而產生刺激脈衝。來自RPE 113的刺激脈衝係由NFL 112傳送至視神經150，其依次將信號傳送至腦，於此產生影像。
圖2顯示出欲使用根據某些具體實例的方法治療之視網膜結構211-215的病理201-205之圖式圖。組織構造201-205每種的詳細說明如下。
裂孔性(rheghmatogenous)視網膜剝離201係一種常見的ERM形式，其中視網膜110之全厚度部分211分開及懸擺進玻璃體腔140中。玻璃體凝膠221的一部分在剝離的視網膜部分211底下移動。
玻璃體牽引(vitreous traction)202已經在背景一節中有描述。在牽引事件202中，視網膜110的一部分係由玻璃體凝膠145拉離其基礎而產生尖頭狀結構212。在剝離部分212底下，包括玻璃體凝膠、出血性血液及炎症細胞之物質222移進該位置。
視網膜剝離203可由出血或滲出性事件引起，其係血液或體液223積聚在視網膜110下產生駝峰狀結構 213。當在視網膜110中的細胞例如由於免疫系統反應變成有應力時，發生黃斑皺摺204。由於免疫細胞會聚在組織上而產生的張力可造成視網膜110起皺摺及形成一皺摺部分214。視網膜皺摺可在視網膜的任何地方發生，包括黃斑120。黃斑皺摺最理想指為黃斑前膜(epimacular membrane)。
玻璃體後部剝離(亦已知為玻璃體皮質)205係玻璃體凝膠145液化的結果。此方法典型係老化的結果。玻璃體凝膠145可縮小形成皮層215，留下可需要移除的液體部分216。玻璃體收縮及液體216可在視網膜組織中引起小的撕裂，導致黃斑裂孔(參見下列)。
其它視網膜病理通常可與顯示在圖2中的五種結構211-215一致。揭示於本文的方法、程序及裝置之具體實例不限於在圖2中所描出之病理，如其它病理可已由熟知眼科手術此技藝之人士所熟知。
揭示於本文的方法、程序及裝置之某些具體實例可使用於外科任務中，諸如找出視網膜破裂點及其它破壞；或作為一般外科工具以例如探出可在引出程序後餘留於視網膜中之附著視網膜的玻璃體凝膠位置。
揭示於本文的某些具體實例方法、程序及裝置可使用來治療下視網膜病理，例如影響脈絡膜115及鞏膜的病理。另一種可使用與本揭示一致的方法、程序及裝置來治療之視網膜病理可係黃斑裂孔。黃斑裂孔係在黃斑120中玻璃體牽引的結果。
當外科醫生介入患者在圖2中所描出的任何病理 時，於介入點處的結構本質之精確知識係想要的。當該介入進行時，需要沒有阻礙該程序之進行而更新關於在下面的結構之資訊。
圖3顯示出決定眼組織構造的方法300之流程圖，該方法包括下列步驟。步驟310可包括以一含有探針的軸掃瞄器測量與在眼睛中的標的點相應之一範圍深度的影像資料。步驟320可包括藉由一成像處理器從該影像資料決定一影像資訊。在步驟330中，可藉由該成像處理器從該影像資訊進行鑑別與該標的點相應之組織病理、結構或異常。最後，步驟340可包括根據所鑑別的組織病理藉由使用者指示器對使用者發出信號。現在將詳細地描述這些步驟。
在步驟310中，可藉由光學相干斷層掃描(Optical Coherence Tomography)(OCT)成像系統或藉由任何其它型式的軸掃瞄器測量出影像資料。該OCT成像系統及軸掃描器係經組裝以集合與標的點相應之一範圍深度的成像資料。相應地，該OCT或軸掃瞄器成像系統可成像出在該深度範圍內的標的組織。
該OCT成像系統可包括一雷射來源以產生一成像束；及一光纜以將該成像束朝向一成像探針傳遞。該成像探針可插入欲定位的眼睛中接近標的點，諸如接近視網膜的點。在某些具體實例中，可甚至將該成像探針帶至與視網膜接觸，或至少定位在接近視網膜周圍處。該標的點可係一在視網膜上的斑點，於此外科醫生計劃進行眼科手術程序。該成像探針可將一成像束投射或聚焦到該標的點 上，然後接收從與標的點相應之一範圍深度反射而返回的反射束。
可將該返回的成像束傳遞回至該OCT成像系統之偵測器，於此其可藉由分束器以一參考束干涉而產生干涉束。藉由偵測器處理該干涉束以解碼與該標的點相應之深度範圍相關的影像資料，其中該影像資料全部皆編碼在該返回的成像束之相中。此處理可藉由軸掃瞄器的掃描處理器進行，諸如OCT成像系統的掃描處理器。
在某些具體實例中，該影像資料不僅可係與該標的組織之深度範圍相應之反射強度，而且亦可係散射振幅、吸收度、雜訊、波動及光學資料。圖5闡明成像資料的實施例：在此具體實例中，該成像資料係在約1.6毫米的深度內所測量之相對反射強度。此OCT成像系統的具體實例具有高解析度，因此在該深度範圍內以非常大的深度數目測量相對反射強度。該OCT成像系統可具有幾微米的解析度，因此在毫米的深度範圍中，它們可決定數百或甚至一千個深度或深度點的反射強度。此深度掃描或軸掃描經常稱為A-掃描。在具體實例中，可沒有使用螢光性標誌進行該測量的影像資料。
步驟320可包括將該影像資料從軸掃瞄器傳送至該成像處理器。在某些具體實例中，此可包括傳送大量與在視網膜上的標的點相應之深度的反射率數值組，諸如在圖5中的影像資料。在某些具體實例中，此成像處理器可與該軸掃瞄器的掃描處理器不同，如於相關下列圖6中描述。 在其它設計中，該掃描處理器與該成像處理器的功能可藉由一電腦的相同處理器進行。在此設計中，步驟320不需要包括傳送操作。
步驟320可包括藉由該成像處理器從該影像資料決定影像資訊。該影像資訊之決定可包括鑑別二或更多個影像特徵，其中該影像特徵可係下列之一：作為深度之函數的該影像資料的波峰、波谷、最大、最小、中途點、轉換點及高原區。
在圖5的實施例中，該成像處理器可使用一搜尋演算法來決定相對反射強度的局部最大值。對某些視網膜層來說，與圖1相關詳述，其界面及邊界散射及反射光比其內部部分強，這些層邊界的深度或場所可藉由鑑別該反射率的局部最大值來鑑別。在某些視網膜層的情況中，整層可散射或反射該比其鄰接層強的成像光。這些層可不僅在影像資料諸如反射率中造成局部最大值，而且亦可係高原區或持續提高的區域。
圖5闡明視網膜110的邊界可以相對反射強度的局部最大值鑑別出，其係位於深度約0.6毫米(600微米)及約0.85毫米(850微米)處。在視網膜110的近側區域中，NFL 112可從提高的反射率鑑別出，及在視網膜110的遠端區域中，RPE 113可從提高的反射率程度鑑別出。
提供影像資料之雜訊本質，鑑別該影像特徵諸如最大、最小或高丘可包括使用數學技術，諸如平均化、平順化、線性回歸技術、光譜分解技術、低通濾波器、擬合 程序或同等技術。
步驟320可包括不僅決定影像特徵之存在，而且亦記錄其深度。此可接著測量或決定在二個經鑑別的影像特徵間之深度差異。此深度差異可係該影像資訊的部分。在視網膜110的二個外表面間之深度差異係視網膜110厚度之測量。在圖5的實施例中，此深度差異d經測量可係約d=0.85毫米-0.6毫米=0.25毫米(250微米)，如在下列更詳細地討論。
因為此方法包括比較不同影像特徵的深度，該成像處理器可與成像記憶電路連結來進行步驟320，其中該記憶電路貯存一些影像資料及相應深度。
步驟330可包括鑑別組織病理或異常，其可包括根據該影像資訊決定組織病理之存在或決定組織病理之厚度，或二者。該組織病理或異常可從該影像資訊決定，其包括影像特徵的深度差異及因此關於標的層，諸如視網膜層或全體視網膜厚度之資訊。在其它具體實例中，該組織病理或異常可從眼科層的異常深度決定。
如與圖1相關地討論，數種視網膜疾病伴隨著視網膜厚度異常增加。為了識別此視網膜病理，該成像處理器可使用所決定的視網膜厚度來進行與其它相關厚度比較。例如，該軸掃瞄器之操作可包括沿著一掃描線移動該掃描探針，在記憶電路中記錄沿著該線的視網膜厚度，藉由該成像處理器比較沿著該線的厚度，及若在特別場所處或在該線的特別線段中之厚度係比在其它處厚或薄時，發 出信號。此厚度異常可指示出視網膜疾病。
其它視網膜疾病或病理可從視網膜的遠端邊界表面所具有的深度與下面支撐層脈絡膜115的近側表面之深度不同來識別，並發出視網膜剝離信號。在更其它視網膜疾病中，該平均視網膜厚度並非與典型值的不同，但是該厚度可具有比慣常大的空間變化，此指示出視網膜的異常不平坦。這些係該影像資料可不僅有層厚度的實施例。
圖5更詳細地闡明步驟310、320及330。圖5顯示出根據方法300的某些具體實例，來自視網膜110的A-掃描500之部分圖式。掃描500與在圖4中標記為AA’的截面相應，其位於大約0.6毫米的橫向位置處。掃描500顯示出步驟310影像資料之測量的結果，於此情況中，沿著軸或Z方向，在0-1.6毫米的眼睛深度線段內，測量大量深度的相對反射率強度。玻璃體腔140及脈絡膜115僅反射有限的程度，因此在掃描500中顯露出如為具有減低的反射率之區域。在影像資料中顯露出二個波峰，其與NFL 112及RPE 113相應。在NFL 112的近側表面與RPE 113的遠端表面間之間隔係視網膜110，其具有厚度510。
在步驟320中，可藉由該成像處理器藉由進行搜尋該影像資料的局部最大值或其它影像特徵之演算法探出該影像特徵。該演算法的實施例可包括平均化、平順化、線性回歸技術、光譜分解技術、低通濾波器、擬合程序或同等技術。
在圖5中，該影像特徵包括二個波峰及相應的深 度。因此，該成像處理器可決定出視網膜110的近側及遠端邊界表面之場所。又在步驟320中，在某些具體實例中，該成像處理器可決定二個影像特徵的深度差異，諸如二個邊界表面的深度差異。此差異係一種視網膜110的厚度510之可信賴的測量。
該視網膜邊界及視網膜厚度的場所之知識允許在步驟330中該成像處理器決定視網膜組織110於點A處的狀態，及鑑別出視網膜組織是否具有病理或異常。其次，將討論步驟330的數種組織病理及相應具體實例。
例如，在某些條件諸如在圖2的黃斑皺摺204中，厚度510可大於某些標準或閾。因此，在步驟330中，決定視網膜厚度超過正常值或在正常範圍外之影像資訊可解釋為黃斑皺摺的證據。在其它處境中，提高的厚度510可指示出視網膜110在點A處發炎。
在視網膜剝離的情況諸如於圖2中的201-203中，從A-掃描500所搜集的影像資訊可顯示出過量物質221-223係存在於剝離之視網膜211-213下。因為在過量物質221-223中的血液及體液可具有與脈絡膜115不同的反射率，過量物質221-223可在A-掃描500中具有與玻璃體凝膠145及脈絡膜115的凹谷不同之反射率程度。
在圖2的黃斑皺摺204中，在有興趣彼此相當接近的點處所採截的A-掃描之集合可顯示出視網膜110的厚度510於不同點間激烈地改變：組織病理的另一種跡象型式。
更另一種組織病理型式係與圖2的玻璃體後部剝 離205有關係。A-掃描500可提供ILM 111、視網膜前膜214及剝離的玻璃體皮層215存在的跡象。額外地，亦可呈現出異常的組織216，其可係視網膜之完全剝離的部分，或在某些情況中，玻璃體凝膠145。
在全部的這些具體實例中，於A-掃描500中的影像資料可具有影像特徵，諸如局部最大值、抬高的高原區、陡峭的最小值或凹谷。該成像處理器可經組裝以鑑別任何及全部的這些影像特徵及相應的深度值。最後，該成像處理器可選取額外的特徵，諸如可係組織厚度或組織剝離的象徵之影像特徵的深度差異或距離。影像特徵、其深度及深度差異一起之鑑別可係由該成像處理器在步驟320中所決定的影像資訊之部分。根據這些影像資訊，在步驟330中，可藉由該成像處理器決定組織病理。該成像處理器可以與一查尋表連接為基礎來評估組織病理，其中該查尋表貯存有在影像資訊多種視網膜病理間之相關聯性。
在上述討論的具體實例中，許多皆包括測量及分析單一A-掃描。但是，方法330識別組織病理的效率可藉由比較在特別的表面點處之標的組織的深度與在標的組織的其它表面點處之深度而提高。為了藉由此多重成像程序改良效率，方法300可包括沿著掃描線在標的區域上掃描該探針，及沿著該掃描線在一組點處進行A-掃描。可藉由掃描處理器集合一組對應於該系列標的點的影像資料。
圖4闡明A-掃描的此一組合，其典型指為B-掃描。在所顯示出的B-掃描中，該反射率係由灰階指示出。 例如，在B-掃描中灰階的鮮明變化可指示出組織邊界。於此要注意的是，用語”A-掃描”及”深度線段掃描”指為沿著成像系統的Z軸在組織表面上的固定標的點處集合影像資料。另一方面，在B-掃描的內文中之掃描指為該探針及成像束的橫向掃描，其沿著組織表面掃描該標的點其自身，如該內文使得此清楚。
一旦該成像系統產生B-掃描，該成像處理器可鑑別該影像資訊及以其為基準，藉由比較沿著該系列標的點之影像資訊來鑑別組織病理。類似於A-掃描，該成像處理器可對此分析使用多種數學技術，包括平均化沿著該系列標的點之影像資訊、以Kalman濾波器過濾沿著該系列標的點之影像資訊、使用線性回歸技術、使用主成分分析技術、及使用一將至少一種影像資訊關聯到至少一種組織病理或組織構造的查尋表。因為該成像處理器係比較來自相繼取得的A-掃描之影像資料及影像資訊，該成像處理器或成像系統可包括一可貯存A-掃描的影像資料及影像資訊之記憶電路。
圖4顯示出根據某些具體實例之B-掃描400的部分圖式，其係藉由組合大量藉由OCT技術在健康的視網膜110上取得之A-掃描而產生。圖4與視網膜組織的矢狀切面圖相應。B-掃描400顯示出視網膜110、玻璃體腔140及脈絡膜115。視網膜110的多層化結構係在B-掃描400中證明。上或近側層包括NFL 112，及下或遠端層包括RPE 113。雖然可在B-掃描400中明瞭其它結構，但NFL 112及RPE 113可容 易地辨別，因為它們在視網膜110中提供最高的反射率。事實上，NFL 112及RPE 113在顯示於B-掃描400的全部視野中提供最高的反射率。此高反射率亦在圖5中顯示出提昇的反射率值。
在方法300的具體實例中，可在測量影像資料前將該軸掃瞄器諸如OCT成像掃瞄器的探針插入眼睛中。此可插入式探針之特徵可迫使對該成像系統的需求比僅外部使用的眼科成像系統之需求更加非常嚴厲。該探針僅可在外科環境中插入，然而外部探針可在門診辦公室諸如在診斷環境中操作。
在步驟340中的發出信號可包括對該系統的使用者諸如外科醫生提供視覺或非視覺信號。該使用者指示器可在視網膜上提供一瞄準該標的點的光束閃爍以發出該組織病理或結構的信號。因此，在步驟340中，該使用者指示器可藉由將一視覺信號投射在視網膜其自身上而指示出在步驟330中所決定的組織病理。例如，閃爍一次可指示出僅存在有ILM 111(健康的視網膜)。閃爍兩次可指示出存在有視網膜前膜或起皺摺214，及閃爍三次可指示出存在有剝離的玻璃體皮層215。提供這些信號沒有迫使外科醫生從外科顯微鏡移開目光，使得外科醫生的工作更從容：外科醫生可集中在以探針進行標的組織之掃描成像，而將不強迫重覆地轉離該外科顯微鏡及分析複雜的病理影像。
在其它具體實例中，該成像系統可在外科顯微鏡中顯示出提醒信號。在更其它具體實例中，該瞄準或檢測 光學束之閃爍可由可聽見的嗶嗶聲置換或補足。單聲嗶嗶聲可指示出僅有ILM 111，二聲嗶嗶聲可指示出薄膜214，及三聲嗶嗶聲可指示出剝離的皮層215。與圖3-5一致的其它具體實例可包括使用其它用於組織構造或病理之非成像或非光學指示器。這些具體實例，外科醫生已被告知是否有ILM 111、視網膜前膜214或剝離的玻璃體皮層215而不需要解釋複雜的影像。
揭示於本文的方法、程序及裝置之某些具體實例可包括從視網膜層諸如RPE 113移除廢棄物質。廢棄物質諸如脂褐質趨向於高度有毒及具感光性。因此，可根據與圖3-5一致的方法，使用如上所述的光凝固技術來移除此物質。例如，可使用OCT A-掃描500來決定脂褐質物質存在於標的點處。在步驟340中，來自使用者指示器的信號可引起外科醫生或自動機制製得操作判斷，諸如將某些光劑量提供至標的點。
在此實施例中，若脂褐質不存在或係以低於某些閾的程度存在時，然後可選擇有興趣的新點。類似地，在大部分具體實例中，若在步驟310-330中並無偵測到組織病理時，然後使用者指示器可對外科醫生或自動控制器提供信號以將掃描探針移動至新點。
圖6顯示出一成像系統600的具體實例，以根據某些具體實例偵測在眼科手術時的組織病理或異常。根據圖6，該成像系統600可經組裝以決定眼組織病理或異常，及其可包括一含有探針611的軸掃瞄器610，以測量與在眼睛 中的標的點P 601相應之一範圍深度的影像資料。該成像系統600可進一步包括一含有成像處理器622的成像電腦620，以從該影像資料決定一影像資訊及從該影像資訊鑑別與該標的點P 601相應的組織病理；及一使用者指示器630，以根據所鑑別的組織病理對使用者發出信號。某些具體實例亦可包括外科控制台640。
該掃瞄器610可包括成像探針611、掃描處理器612及記憶電路613。在系統600的某些具體實例中，探針611係一光學探針，其提供一經由瞄準線(LOS)導向P 601的光束。LOS以從探針611的遠端部分611p至標的點P 601之虛線顯示出。光纜及探針611的遠端部分611p可將成像光從掃瞄器610導引至標的點P 601。遠端部分611p亦接收由在標的點P 601處的組織反射之返回的成像光。探針611帶回返回的成像光而提供來自P 601的影像資料之信號。在某些具體實例中，部分611p可插入眼睛100內。在其它具體實例中，探針611可提供通過角膜的照射光而沒有插入眼睛中。
來自探針611之返回的成像束可藉由掃描處理器612分析及貯存在記憶電路613中。記憶電路613亦可貯存與標的點相應之影像資料，該探針部分611p在其導向P 601前係經對準。如先前，該影像資料可包括該標的組織在深度及相應的深度值之範圍內的反射率。該影像資料亦可包括該成像探針的遠端部分611p之橫向位置，如其顯示在圖4中。掃描處理器612可在從返回的成像束引出之影像資料上進行操作，諸如雜訊過濾、平均化及以參考值校正。
部分611p的長度可係3-4英吋(大約7.5公分至10公分)或更長。部分611p可具有一欲由外科醫生操作的較寬部分或手片，及在其遠端部分中一尖端或窄的末端。在部分611p中的寬部分或手片可具有直徑約8毫米至約18毫米，及長度在45毫米至90毫米間。在某些具體實例中，該尖端的長度可係大約25至35毫米及具有直徑在20規(gauge)至25規間，或少於約1毫米至約0.5毫米。某些具體實例探針611可包括部分611p係小於25規，諸如27規或甚至較小。在某些具體實例中，該部分611p的直徑可低如50規。該探針611p可係一內腔探針(endoprobe)，其中根據某些具體實例，該遠端係插入眼睛100中。在其它具體實例中，探針611p可在眼睛100外，通過角膜照射點P 601。
掃瞄器610可耦合至成像電腦620及提供該成像電腦620由該掃描處理器612所產生的影像資料。該成像電腦620可包括成像處理器622及記憶電路623。根據系統600的某些具體實例，該成像電腦620及掃瞄器610可整合成單一單元。在此情況中，該掃描處理器612及成像處理器622可係相同處理器電路，或係相同處理器電路的不同部分。同樣地，該記憶電路613及623可係相同電路，或相同記憶電路的不同部分。該記憶電路623可貯存與一組點P 601有關的資訊，及該成像處理器622可使用此資訊來進行計算。
在系統600的某些具體實例中，該成像處理器622可鑑別二或更多個影像特徵，其中該影像特徵係下列之一：作為深度之函數的該影像資料的波峰、波谷、最大、 最小、中途點、轉變點及高原區；及測量在二個經鑑別的影像特徵間之深度差異，其中該深度差異係該影像資訊的部分。
該成像處理器622能夠藉由下列方式鑑別該組織病理：平均化沿著該系列標的點之影像資訊、以Kalman濾波器過濾沿著該系列標的點之影像資訊、使用線性回歸技術、使用主成分分析技術、或使用一將至少一種影像資訊關聯到至少一種組織構造的查尋表。
例如，該成像處理器622可進行資料平順化操作以移除在該信號中的瞬變變動。在某些具體實例中，此平順化操作可包括平均由該組點P 601所產生的信號。其它具體實例可包括在該成像處理器622中使用頻率過濾器及窗口來資料處理。進一步具體實例可包括使用具有預測值及來自該預測值的標準偏差之Kalman濾波器。
根據在步驟330中於P 601處之組織病理或結構的決定，該成像電腦620可對使用者指示器630提供一信號。該使用者指示器630可將該組織病理資訊傳播給進行該外科介入的外科醫生或技師。該使用者指示器630可係一雷射或光源，其經由該探針611的光學路徑提供可見光，以便以具有某一顏色的光照射該標的點。如上述提及，該指示器630的可見光可包括一具有可看見的顏色，諸如紅色、綠色或藍色之光束。因此，一旦由該成像處理器622使用影像資訊來決定組織病理時，該成像電腦620可發出使用者指示器630信號，以便使用具有預先選擇的顏色之光源及通過該 探針611的光學路徑提供一指示束，以對該成像系統600的使用者指示出所決定的組織病理或異常。如上述討論，該指示可係視覺或非視覺信號，及可係如此而不迫使外科醫生將目光移離外科顯微鏡。
該系統600的某些具體實例可進一步包括一外科顯微鏡，以在介入期間提供標的點P 601的觀察。在這些具體實例中，該使用者指示器630可係如上所述的視覺指示器，其耦合至探針611p的遠端。在此具體實例中，由使用者指示器630所提供的信號可投射到標的組織上及進入外科顯微鏡的視野中。
根據系統600的具體實例，該成像電腦620可耦合至外科控制台640，及可將該組織病理決定提供至外科控制台640。該外科控制台640可包括在眼睛100上進行眼科手術介入的機械裝置及系統。某些具體實例可包括在遠端中具有尖端以進行介入的外科致動器641。例如，致動器641可在遠端處包括一剪刀對。該外科控制台640進行眼科手術的其它使用、程序及構件可由一般熟知技藝之人士明瞭。於此，可在與闡明於圖6中的概念一致之系統600的具體實例中包括相應的眼科手術構件。
在如於圖6中闡明的系統600之某些具體實例中，可由外科控制台640使用由成像電腦620所提供之組織構造或病理決定。該外科控制台640可根據在P 601處的組織異常決定來更新其配置狀態。例如，若已決定在P 601處的結構與圖2的病理201-205之一相應時，則控制台640可啟 動外科致動器641及準備用於介入的尖端。此可包括對用於剪刀對諸如氣流式剪刀系統之進給機制提供動力。因此，雖然最終的指令可仍然由外科醫生提供，該系統600可讓控制台640準備好進行該介入。使用此方法之系統600的具體實例可對眼科手術提供平順化及快速的步調，讓該外科醫生能夠專心在該介入其自身上。同樣地，該系統600的具體實例可提供該外科醫生在每個點P 601處進行該介入前具有額外的時間檢閱程序，及事先考慮下一個外科步驟。
在與圖3-6一致的某些具體實例中，從複數個A-掃描集合B-掃描可包括使用陀螺儀及加速儀來追蹤該含有探針610的軸掃瞄器(諸如OCT掃瞄器)沿著有興趣的不同點601之軌跡。用來追蹤含有探針611的軸掃瞄器610之其它設備可包括使用磁性感應器來追蹤探針部分611p的動作。在某些具體實例中，可在含有探針610的軸掃瞄器中包括陀螺儀、加速儀及磁性感應器，其中該探針具有一耦合至部分611p的感應器。在某些具體實例中，可從外科控制台640自動控制該陀螺儀、加速儀及磁性感應器。某些具體實例可使用如上所述的外科顯微鏡來追蹤探針部分611p從一個點601至下一個的動作。該外科顯微鏡可對處理器諸如612或622，或對包含在控制台640中的控制器提供數位影像。該數位影像可經處理以精確地決定標的點P 601在眼睛100內之場所。因此，B-掃描可從精確追蹤的A-掃描之集合形成。
更廣泛來說，上述的追蹤方法及裝置(例如，陀螺儀、加速儀及磁性感應器)可使用來追蹤探針部分611p在 與軸掃描實質上垂直的平面中沿著一軌跡的移動。在某些具體實例中，該探針部分611p沿著此軌跡的動作可以從探針部分611p出來的光學束之動作補足。例如，根據某些具體實例，形成由在圖6中的虛線描出之LOS的光學束可描述出一點601在與該軸掃描或與部分611p的軸實質上垂直之平面中的軌跡。
本發明上述的具體實例僅係範例性。熟習該項技術者可從特別揭示的那些了解多種可替代的具體實例。在本揭示的範圍內亦想要那些可替代的具體實例。就此來說，本發明係僅由下列申請專利範圍限制。

Claims (21)

  1. 一種決定眼組織構造的方法，該方法包括：以一軸掃瞄器沿著一掃描線移動一探針並同時測量一範圍深度的影像資料，該影像資料係與一眼睛中之一視網膜標的點相應；藉由一耦合至一記憶體的成像處理器從該影像資料決定一影像資訊，其包括沿著該掃描線鑑別在該影像資料中表示該視網膜組織層邊界的二或更多個影像特徵；藉由該耦合至該記憶體的成像處理器比較位在該掃描線的一第一位置上表示組織層邊界的二或更多個影像特徵與位在該掃描線的一不同的第二位置上表示組織層邊界的二或更多個影像特徵，來鑑別與該標的點相應的一視網膜組織病理；根據所鑑別出的視網膜組織病理，基於儲存在該記憶體中的視網膜病理資料，決定該視網膜組織病理的類型；藉由該耦合至該記憶體的成像處理器，產生一信號以對一使用者指示該視網膜組織病理的類型，其中該信號包含一對於在一手術視野中可見的一光束之一特性的改變，該改變相應於該視網膜組織病理的類型。
  2. 如請求項1之方法，其中：該影像資料係下列之一：反射強度、散射振幅、吸收度、雜訊、變動及光學資料。
  3. 如請求項1之方法，其中該影像特徵中之至少一者係下列之一：作為深度之函數的該影像資料的波峰、波谷、最大、最小、中途點、轉變點及高原區；及其中該影像資訊的決定包括：測量在二個經鑑別的影像特徵間之深度差異，其中該深度差異係該影像資訊的部分。
  4. 如請求項1之方法，該組織病理的鑑別包括：根據該影像資訊決定組織病理之存在及組織病理的厚度之至少一種。
  5. 如請求項1之方法，其中鑑別該組織病理包含藉由該成像處理器集合一組對應於一系列標的點之影像資訊；且決定該組織病理的類型包含將沿著該系列標的點之影像資訊與該儲存在該記憶體中的視網膜病理資料比較。
  6. 如請求項5之方法，決定該組織病理的類型包括下列之至少一種：平均化沿著該系列標的點之影像資訊；以Kalman濾波器過濾沿著該系列標的點之影像資訊；使用線性回歸技術；使用主成分分析技術；及使用一將至少一種影像資訊關聯到至少一種組織 構造的查尋表。
  7. 如請求項1之方法，其包括：將來自該軸掃瞄器之影像資料與至少一種組態參數儲存在該記憶體中。
  8. 如請求項1之方法，該發出信號進一步包括：對該使用者提供一非視覺信號。
  9. 如請求項1之方法，其包括：提供一信號以將該探針移動至新點。
  10. 如請求項1之方法，該影像資料的測量包括：以一光學相干斷層掃描(Optical Coherence Tomography)成像系統測量一範圍深度的影像資料。
  11. 如請求項1之方法，該信號包括：在該使用者觀看該手術視野時，改變該光束的顏色或使該光束閃爍二者中之至少一種，以向該使用者指示所鑑別出的視網膜組織病理。
  12. 一種決定眼組織病理的裝置，其包含：一含有一物理探針的軸掃瞄器，該探針經組裝以插入一眼睛且沿著一掃瞄線移動，以測量與在該眼睛中之一標的點相應的一範圍深度的視網膜影像資料；一耦合至一記憶體的成像處理器，其經組裝以從該影像資料決定一視網膜影像資訊，其包括沿著該掃描線鑑別在該影像資料中表示組織層邊界的二或更多個影像特徵；以經由比較位在該掃描線的一第一位置上表 示組織層邊界的二或更多個影像特徵與位在該掃描線的一不同的第二位置上表示組織層邊界的二或更多個影像特徵，來從該影像資訊鑑別與該標的點相應的一視網膜組織病理；以根據所鑑別出的視網膜組織病理，基於儲存在該記憶體中的視網膜病理資料，來決定該視網膜組織病理的類型；以及以產生一信號，對一使用者指示該視網膜組織病理的類型，其中該信號包含一對於在一手術視野中可見的一光束之一特性的改變，該改變相應於該視網膜組織病理的類型。
  13. 如請求項12之裝置，其中：該影像資料係下列之一種：反射強度、散射振幅、吸收度、雜訊、變動及光學資料。
  14. 如請求項12之裝置，該軸掃瞄器包含：一光學相干斷層掃描(Optical Coherence Tomography)成像系統。
  15. 如請求項12之裝置，其中在該影像資料中之至少一影像特徵係下列之一：作為深度之函數的該影像資料的波峰、波谷、最大、最小、中途點、轉變點及高原區；及其中該成像處理器經組裝以測量在二個經鑑別的影像特徵間之深度差異，其中該深度差異係該影像資訊的部分。
  16. 如請求項12之裝置，其中：該成像處理器經組裝以根據該影像資訊決定該組織病理之存在及該組織病理的厚度之至少一種。
  17. 如請求項12之裝置，其中：該成像處理器係經組裝以與該記憶體通訊，來集合一組對應於一系列沿著該掃瞄線散佈的標的點之影像資訊；以及以藉由沿著該掃瞄線比較與不同的標的點相關的之影像資訊來決定該組織病理的類型。
  18. 如請求項17之裝置，其中：該成像處理器係經組裝以藉由下列之至少一種決定該視網膜組織病理的類型：平均化沿著該系列標的點之影像資訊；以Kalman濾波器過濾沿著該系列標的點之影像資訊；使用線性回歸技術；使用主成分分析技術；及使用一將至少一種影像資訊與至少一種組織構造關聯起來的查尋表。
  19. 如請求項12之裝置，其中：該信號進一步包含一對使用者而言非視覺的信號，該非視覺的信號指示所鑑別出之組織病理的類型。
  20. 如請求項12之裝置，其中：在該使用者觀看該手術視野時，改變該光束的顏色 或使該光束閃爍二者中之至少一種，以向該使用者指示所鑑別出的視網膜組織病理。
  21. 一種決定眼組織病理的裝置，其包含：一含有一物理探針的軸掃瞄器，該探針經組裝以插入一眼睛且沿著一掃瞄線移動，以測量與在該眼睛中之一系列標的點相應的一範圍深度的視網膜影像資料，該系列標的點係沿著該掃瞄線散佈；一耦合至一記憶體的成像處理器，其經組裝以從該影像資料決定一視網膜影像資訊，其包括沿著該掃描線鑑別在該影像資料中表示組織層邊界的二或更多個影像特徵；以經由比較位在該掃描線的一第一位置上表示組織層邊界的二或更多個影像特徵與位在該掃描線的一不同的第二位置上表示組織層邊界的二或更多個影像特徵，來從該影像資訊鑑別與該標的點相應的一視網膜組織病理；以根據所鑑別出的視網膜組織病理，基於儲存在該記憶體中的視網膜病理資料，來決定該視網膜組織病理的類型；以及一視覺使用者指示器系統，其經組裝以插入該眼睛且產生一信號，來對一使用者指示該視網膜組織病理的類型，其中該信號包含一對於在一手術視野中可見的一光束之一特性的改變，該改變相應於該視網膜組織病理的類型。
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