【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种基于家庭的眼科应用的光学相干断层扫描(oct)系统和方法。
技术介绍
1、眼睛对于视力至关重要，并且人们需要看到东西。眼睛具有角膜和晶状体，它们折射光并在视网膜上形成图像。视网膜响应于在其上形成的图像而生成电信号，并且这些电信号经由视神经被传输至大脑。视网膜的中央凹和黄斑相对于视网膜的其他区域具有增加的视锥细胞密度，并提供清晰、敏锐的视觉。不幸的是，即使眼睛的其他部分(诸如角膜和晶状体)健康，视网膜疾病也会对视力产生不利影响。
2、视网膜厚度可用于诊断和监控视网膜的健康。被诊断出患有视网膜血管疾病和其他疾病或病症的许多患者具有增加的视网膜厚度，并正在服用药物或接受药物治疗。黄斑水肿是增加的视网膜厚度的示例，其通常与其他疾病(诸如糖尿病)有关。黄斑水肿可以与其他疾病有关，诸如，例如与年龄有关的黄斑变性、葡萄膜炎、视网膜血管的阻塞和青光眼。快速了解药物是否无效或需要重新给药是有帮助的，使得可以相应地修改疗法并保持视力，将是有帮助的。用于测量视网膜厚度的一种方法是光学相干断层扫描(oct)。
3、不幸的是，许多先前的oct系统过于复杂和昂贵，并且不适合于诸如每周或每天定期监测视网膜厚度。眼部护理的先前标准涉及拜访测量视网膜厚度的医疗保健提供者，但是此类拜访需要安排时间和预约，并且可能变得昂贵，尤其是如果每周或每天进行。先前的oct系统中的许多不适用于家庭监控或移动医疗保健。此类先前系统通常比人可以容易携带的重量更大，并且不适合与患者一起旅行。另外，先前的oct系统比理想情况更复杂，并且不适用于日常
4、按照以上所述，具有改善的oct系统和方法以测量视网膜的厚度将是有帮助的。理想地，此类系统将是紧凑的、手持式的、提供家庭监控、允许患者自己测量，并且对于掉落足够坚固，同时仍然可靠地测量视网膜。
技术实现思路
1、本文中公开的紧凑光学相干断层扫描(oct)系统和方法允许视网膜厚度的家庭和移动监控。尽管具体参考了测量视网膜厚度，但本文中公开的紧凑oct系统和方法将在许多领域中找到应用，诸如显微镜学、计量学、航空航天、天文学、电信、医学、制药学、皮肤病学、牙科学和心脏病学。
2、在一些实施例中，紧凑oct系统包括多个光源，诸如多个vcsel，以便延伸光谱范围以提高oct系统的分辨率。多个光源可以被顺序地激活以利用多个光束测量样本结构(诸如眼睛的视网膜层)，每个光束包括不同的光谱范围。来自多个光束中的每个的测量信号可以被组合。oct系统可以包括多个相位补偿模块，其响应于波长变化而生成周期性信号，并且这些周期性信号可以由处理器电路系统和指令使用，以便更准确地组合来自多个光源中的每个的测量。由多个光源中的每个生成的多个光束中的每个沿光程行进，并且光学器件可以被配置为至少部分地与光束的光程重叠。尽管可以以许多方式布置多个光源，但是在一些实施例中，多个光源布置在支架上以将多个光束引向光学器件。尽管多个光束的光程可能不完全重叠，但是该电路系统可以耦合到扫描仪并且被配置为激活光束，因此与没有扫描的照明区域的重叠相比，增加了照明区域的重叠。
3、紧凑oct系统包括被布置为提供减小的光程和重量的多个部件。在许多实施例中，紧凑oct系统被配置为测量小于oct系统的分辨率值的视网膜厚度的变化，这允许大小、成本和复杂性显著降低。该系统包括足够的可重复性和可再现性以准确检测小于系统轴向分辨率值的视网膜厚度的变化。紧凑oct系统能够对波长范围扫描并以足够的速度获取oct数据，以便减小与系统相对于眼睛的移动相关联的误差。在许多实施例中，紧凑oct系统针对特定患者利用具有比紧凑oct系统更高的分辨率的临床参考系统来校准，并且紧凑oct系统基于用临床参考系统测量的视网膜厚度对特定患者校准。在一些情况下，紧凑oct系统包括校准套件或固定装置，其允许对系统进行测试以确保可重复性和可再现性保持在可接受的公差内。
4、在一些情况下，紧凑oct系统被配置为握在用户的手中，以用于使患者自己进行测量。可替代地，紧凑oct系统可以被配置为安装到桌面台架或用户的头部。在一些实施例中，紧凑oct系统包括对患者的可见目标，以使他或她自己与紧凑光谱仪对准，同时患者用他的手握住系统的测量部件。紧凑oct系统包括壳体以容纳测量部件，并且在一些情况下，壳体的大小使得用户可以容易地抓住壳体并在壳体内抬起测量部件并使oct系统与他的眼睛对准。oct系统的紧凑性和减小的质量允许该系统容易地握在患者手中并与患者一起运输。在许多实施例中，断层扫描系统包括在约80mm至约160mm范围内的最大尺寸以及在约100克至约500克范围内的质量。在许多实施例中，oct系统被配置为不具有内部移动零件以便提高系统的可靠性。紧凑oct系统可选地被配置为从约1英尺的距离掉落，并提供例如不超过约25μm的视网膜厚度的测量可重复性和准确度的变化。
5、在一些实施例中，紧凑oct系统包括被配置为发射多个波长的光源、检测器、被布置为在检测器上生成光干涉信号的光学元件，以及耦合到检测器和光源的电路系统。在一些实施例中，光源包括被配置为发射变化波长的光束以便在波长范围内对波长扫频的光源。在一些情况下，波长在约3nm至10nm的范围内被扫频，以便测量视网膜的厚度。尽管可以使用更长的波长扫频，但该范围可以提供降低的系统复杂性和成本，并具有足够的轴向分辨率、可重复性和可再现性，以确定视网膜厚度的25μm或更小的变化。在一些实施例中，例如，利用紧凑oct系统，oct系统的扫频范围在3nm至10nm范围内允许检测大于约150μm的视网膜厚度以及视网膜厚度的小至25μm的变化，尽管可以使用更长的波长扫频。在一些实施例中，该电路系统被配置为以具有特性周期和扫频频率的波形(诸如锯齿波形)驱动光源。在一些情况下，该电路系统耦合到检测器以测量来自从眼睛返回的光的干涉信号的频率，以确定眼睛的视网膜厚度，尽管可以测量其他对象的厚度。在一些实施例中，电路系统被配置为针对波形的一部分在最大额定电流阈值之上和针对波形的另一部分在最大额定电流阈值之下驱动光源，其中光源在波形的两个部分期间均发射光。在波形的一部分内对光源的这种过度驱动允许光源的延伸的波长范围和增加的测量范围，同时降低了oct系统的复杂性、大小和重量。
6、本申请提供了以下内容：
7、1)一种紧凑光学相干断层扫描(oct)系统，其测量眼睛的视网膜的厚度，所述紧凑oct系统包括：
8、检测器；
9、光源，其包括多个光源，所述多个光源被配置为生成多个光束，所述多个光束中的每个光束包括与所述多个光束中的其他光束不同的波长范围，以便扩展所述光源的光谱范围；
10、多个光学元件，其耦合到所述光源以将所述多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紧凑光学相干断层扫描(OCT)系统，其测量眼睛的视网膜的厚度，所述紧凑OCT系统包括：
2.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光束中的每个光束的波长范围与所述多个光束中的所述其他光束中的至少一个光束部分重叠。
3.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光源包括多个VCSEL，并且其中所述电路系统被配置为顺序地激活所述多个VCSEL中的每个VCSEL，以便扩展所述光谱范围。
4.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述光源包括第一VCSEL和第二VCSEL，并且所述光束包括来自所述第一VCSEL和所述第二VCSEL的光。
5.根据权利要求4所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为用类似扫频频率顺序地驱动所述第一VCSEL和所述第二VCSEL，以便用类似速率对来自所述第一VCSEL的光的第一波长和来自所述第二VCSEL的光的第二波长进行扫频，并且可选地，其中所述第一VCSEL和所述第二VCSEL的所述类似扫频频率和所述类似速率彼此相差5％以内，并且可选地彼此相差1％以内。
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7.根据权利要求4所述的紧凑OCT系统，还包括分束器或光纤中的一个或更多个以耦合来自所述第一VCSEL的光。
8.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，还包括多个相位补偿模块，所述多个相位补偿模块光学耦合到所述光源并且电耦合到所述电路系统以表征所述多个光束的相位，其中所述电路系统被配置为组合所述多个干涉信号，以响应于所述多个光束的相位来确定所述视网膜的厚度。
9.根据权利要求8所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个相位补偿模块中的每个相位补偿模块包括干涉仪，所述干涉仪被配置为向检测器传输具有响应于波长的强度变化的所述多个光束，并且可选地，其中所述干涉仪包括法布里-佩罗干涉仪或迈克尔逊干涉仪，并且可选地，其中所述干涉仪包括与所述多个相位补偿模块的其他干涉仪不同的参考光程长度。
10.根据权利要求9所述的紧凑OCT系统，其中，所述干涉仪包括法布里-佩罗标准具，并且所述参考光程对应于所述法布里-佩罗标准具的相对反射表面之间的距离与设置在其间的材料的折射率。
...【技术特征摘要】
1.一种紧凑光学相干断层扫描(oct)系统，其测量眼睛的视网膜的厚度，所述紧凑oct系统包括：
2.根据权利要求1所述的紧凑oct系统，其中，所述多个光束中的每个光束的波长范围与所述多个光束中的所述其他光束中的至少一个光束部分重叠。
3.根据权利要求1所述的紧凑oct系统，其中，所述多个光源包括多个vcsel，并且其中所述电路系统被配置为顺序地激活所述多个vcsel中的每个vcsel，以便扩展所述光谱范围。
4.根据权利要求1所述的紧凑oct系统，其中，所述光源包括第一vcsel和第二vcsel，并且所述光束包括来自所述第一vcsel和所述第二vcsel的光。
5.根据权利要求4所述的紧凑oct系统，其中，所述电路系统被配置为用类似扫频频率顺序地驱动所述第一vcsel和所述第二vcsel，以便用类似速率对来自所述第一vcsel的光的第一波长和来自所述第二vcsel的光的第二波长进行扫频，并且可选地，其中所述第一vcsel和所述第二vcsel的所述类似扫频频率和所述类似速率彼此相差5％以内，并且可选地彼此相差1％以内。
6.根据权利要求4所述的紧凑oct系统，其中，所述电路系统被配置为当所述第二vcsel断开时使所述第一vcsel接通，并且当所述第一vcsel...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·奥格芬斯，卡里姆·哈鲁，卢卡斯·沙伊布勒，马蒂亚斯·普菲斯特，乌尔班·施耐尔，斯蒂芬·特罗勒，辽·洼田，菲利普·布西密，
申请(专利权)人：奥克塞拉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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