用于检测眼部组织结构和病理的方法和系统的制作方法_3

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>[0056]图4示出A型扫描的这种组合,通常被称为B型扫描。在示出的B型扫描中,反射率由灰度级指示。例如,B型扫描中灰度级的急剧变化可指示组织边界。此处应当指出的是,术语“A型扫描”和“深度段的扫描”是指沿着成像系统的Z轴在组织表面上的固定目标点处收集图像数据。另一方面,在B型扫描的上下文中,扫描是指探针和成像光束的横向扫描,从而沿着组织表面扫描目标点本身,如上下文中清楚地说明。
[0057]—旦成像系统形成B型扫描,成像处理器就可鉴定图像信息并且基于所述图像信息,通过比较沿着一连串目标点的图像信息来鉴定组织病理。类似于A型扫描,成像处理器可以使用各种数学技术来进行这种分析,包括对沿着一连串目标点的图像求平均、利用卡尔曼滤波器对沿着一连串目标点的图像进行滤波、使用线性回归技术、使用主成分分析技术、以及使用使至少一个图像信息与至少一个组织病理或组织结构相关联的查找表。因为成像处理器将从A型扫描顺序地获得的图像数据与图像信息进行比较,所以成像处理器或成像系统可包括可存储A型扫描的图像数据和图像信息的存储电路。
[0058]图4示出根据一些实施方案的通过将经由0CT技术在健康视网膜110上获得的大量不同A型扫描进行组合而产生的B型扫描400的局部视图。图4对应于视网膜组织的矢状图。B型扫描400示出视网膜110、玻璃体腔140以及脉络膜115。视网膜110的多层结构在B型扫描400中显而易见。上部或近侧层包括NFL 112,并且下部或远侧层包括RPE113。尽管其他结构在B型扫描400中可以是明显的,但NFL 112和RPE 113可由于它们提供在视网膜110中最高的反射率而容易地区分出。实际上,NFL 112和RPE 113提供在B型扫描400中所示的整个区域中最高的反射率。这个高反射率也在图5的升高的反射率值中示出。
[0059]在方法300的实施方案中,轴向扫描器(如0CT成像扫描器)的探针可在测量图像数据之前插入眼睛中。这个特征,即可插入的探针,可对成像系统强加比仅在外部使用的眼科成像系统的要求明显更严格的要求。探针可仅在手术环境中被插入,而外部探针可在门诊办公室如在诊断环境中被操作。
[0060]步骤340中的发信号可包括向系统的用户如外科医生提供视觉或非视觉信号。用户指示器可提供瞄准在视网膜上的目标点处的光束的闪烁以便用信号表示组织病理或结构。因此,在步骤340中,用户指示器可通过在视网膜本身上投射视觉信号来指示在步骤330中确定的组织病理。例如,闪烁一次可指示仅ILM 111 (健康的视网膜)的存在。闪烁两次可指示视网膜前膜或皱褶214的存在,并且闪烁三次可指示脱离的玻璃体皮质215的存在。在不迫使外科医生将目光从手术显微镜移开的情况下提供这些信号使所述外科医生的工作更加容易:外科医生可专注于利用探针来执行目标组织的扫描成像并且将不会被迫反复地将目光从手术显微镜移开并且分析针对病理的复杂图像。
[0061]在其他实施方案中,成像系统可在手术显微镜中显示抬头信号。在其他实施方案中,瞄准或感测光束的闪烁可由可听的蜂鸣声替代或进行补充。单次蜂鸣声可指示仅ILM111,两次蜂鸣声可指示前膜214,并且三次蜂鸣声可指示脱离的皮质215。与图3-5—致的其他实施方案可包括使用用于组织结构或病理的其他非成像或非光学指示器。这些实施方案,使得外科医生可在无需解释复杂图像的情况下获知是否存在ILM 111、视网膜前膜214或脱离的玻璃体皮质215。
[0062]本文所公开的方法、过程和设备的一些实施方案可包括从视网膜层(如RPE 113)去除废弃物质。废弃物质如脂褐质往往是高度毒性的且感光性的。因此,根据与图3-5—致的方法,可以使用如上所述的光凝固技术来去除这类物质。例如,可使用OCT A型扫描500来确定在目标点处的脂褐质物质的存在。在步骤340中,来自用户指示器的信号可提示外科医生或自动机构作出操作决定,如将特定剂量的光提供至目标点。
[0063]在这个实例中,如果脂褐质不存在或以低于特定阈值的水平存在,那么可接着选择新的感兴趣点。类似地,在大多数实施方案中,如果在步骤310-330中没有检测到组织病理,那么用户指示器可向外科医生或自动控制器提供用于将扫描探针移动至新的点的信号。
[0064]图6示出根据一些实施方案的用于在眼科手术中检测组织病理或异常的成像系统600的实施方案。根据图6,成像系统600可被配置来确定眼部组织病理或异常,并且可包括带有探针611的轴向扫描器610以便测量针对对应于眼睛中的目标点P 601的深度范围的图像数据。成像系统600还可包括:带有成像处理器622的成像计算机620,用于根据图像数据来确定图像信息并且根据所述图像信息来鉴定对应于目标点P 601的组织病理;以及用户指示器630,用于基于所鉴定的组织病理向用户发信号。一些实施方案还可包括手术控制台640。
[0065]扫描器610可包括成像探针611、扫描处理器612和存储电路613。在系统600的一些实施方案中,探针611是提供通过视线(L0S)被引导至P 601的光束的光学探针。L0S被示出为从探针611的远侧部分611p到目标点P 601的虚线。光缆和探针611的远侧部分611p可将成像光从扫描器610引导至所述目标点P 601。远侧部分611p还接收通过位于目标点P 601处的组织反射的返回的成像光。探针611从P 601带回返回的成像光,SP提供图像数据的信号。在一些实施方案中,部分611p可被插入眼睛100内。在其他实施方案中,探针611可在不插入眼睛中的情况下提供穿过角膜的照明光。
[0066]来自探针611的返回的成像光束可由扫描处理器612进行分析并且存储在存储电路613中。存储电路613还可存储对应于目标点的图像数据,探针部分611p在被引导至P601之前被引导至所述目标点。如前所述,图像数据可包括在一定深度范围内的目标组织的反射率和对应的深度值。图像数据还可包括成像探针的远侧部分611p的横向位置,如其在图4中被示出的。扫描处理器612可对从返回的成像光束提取的图像数据执行操作,如噪声滤波、求平均以及利用参考值进行校准。
[0067]部分6lip的长度可以是3-4英寸(约7.5cm至10cm)或更多。部分6lip可具有供外科医生进行操纵的较宽部分或手持件、和位于其远侧部分的尖端或窄端。部分611p中的宽部分或手持件可具有约8mm至18mm的直径和45mm与90mm之间的长度。在一些实施方案中,所述尖端可具有约25至35mm的长度,并且具有20标准度量和25标准度量之间的直径,或者小于大约1mm至大约0.5mmο探针611的一些实施方案可包括小于25标准度量、如27标准度量或甚至更小的部分6lip。在一些实施方案中,部分6lip的直径可以低至50标准度量。根据一些实施方案,探针611p可以是其远端被插入眼睛100中的腔内探针。在其他实施方案中,探针611p可以在眼睛100外部,从而穿过角膜照亮点P 601。
[0068]扫描器610可耦接至成像计算机620并且向成像计算机620提供由扫描处理器612产生的图像数据。成像计算机620可包括成像处理器622和存储电路623。根据系统600的一些实施方案,成像计算机620和扫描器610可集成至单个单元中。在这类情况下,扫描处理器612和成像处理器622可以是同一个处理器电路,或者是同一个处理器电路的不同部分。此外,存储电路613和623可以是同一个电路,或者是同一个存储电路的不同部分。存储电路623可存储关于一组点P 601的信息,并且成像处理器622可使用这个信息来执行计算。
[0069]在系统600的一些实施方案中,成像处理器622可鉴定两个或更多个图像特征,其中图像特征是随深度变化的图像数据的峰值、谷值、最大值、最小值、中间点、转变点以及平稳段中的一个;并且测量所鉴定的图像特征中的两个之间的深度差,其中所述深度差是图像信息的一部分。
[0070]成像处理器622能够通过对沿着一连串目标点的图像信息求平均、使用卡尔曼滤波器对沿着一连串目标点的图像信息进行滤波、使用线性回归技术、使用主成分分析技术或使用将至少一个图像信息与至少一个组织结构相关联的查找表来鉴定组织病理。
[0071]例如,成像处理器622可执行数据平滑化操作,以便去除信号中的瞬时波动。在一些实施方案中,这类平滑化操作可包括对由一组点P 601产生的信号求平均。其他实施方案可包括使用频率滤波器和窗口以用于成像处理器622中的数据处理。其他实施方案可包括使用具有预测值和与所述预测值的标准偏差的卡尔曼滤波器。
[0072]基于步骤330中在P 601处的组织病理或结构的确定,成像计算机620可向用户指示器630提供信号。用户指示器630可将组织病理信息传达至执行手术干预的外科医生或技术人员。用户指示器630可以是激光或光源,其提供穿过探针611的光学路径的可视光以便利用具有特定颜色的光来照明目标点。如上文所提及的,指示器630的可见光可包括具有可见颜色如红色、绿色或蓝色的光束。因此,一旦成像处理器622使用图像信息来确定组织病理,成像计算机620就可向用户发信号指示器630来使用具有预先选定的颜色的光源并提供穿过探针611的光学路径的指示器光束以便向成像系统
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