具有延长的持续时间的光学相干断层扫描(OCT)系统技术方案

本公开涉及光学相干断层扫描(OCT)领域。本公开尤其涉及用于提供更大视野OCT图像的方法和系统。本公开还尤其涉及用于OCT血管造影术的方法和系统。这些系统可以允许在延长的持续时间内进行OCT扫描并且生成适合于OCT血管造影术的大视野OCT图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请基于2014年3月4日提交的题为“Differential Coupling Optical Coherence Tomography(OCT)Imaging and Extended Duration OCT Angiography Imaging System”、代理人档案号为028080-0988的美国临时专利申请61/947,831；以及2015年2月5日提交的题为“Extended Duration Optical Coherence Tomography(OCT)”、代理人档案号为064693-0315的美国临时专利申请62/112,538，并且要求这两个临时专利申请的优先权。本申请还基于2015年3月4日提交的题为“Optical Coherence Tomography System for Health Characterization of an Eye”、代理人档案号为064693-0316的专利合作条约(PCT)申请号PCT/US15/18637，并且要求所述PCT申请的优先权。这些临时专利申请和PCT申请的全部内容以引用的方式并入本文。关于联邦政府资助研究的声明本专利技术是在政府支持下进行的(国立卫生研究所(NIH)授予的批准号是NIH STTR 1 R41 EY021054)。政府对本专利技术拥有某些权利。背景
本公开涉及光学相干断层扫描(OCT)领域。本公开尤其涉及用于提供更大视野OCT图像的方法和系统。本公开还尤其涉及用于血管造影术的方法和系统。相关技术描述光学相干断层扫描(OCT)自从在1991年引入以来已经成为重要的临床成像工具。关于OCT技术的背景，参见例如Drexler和Fujimoto
等人的“Optical Coherence Technology:Technology and Applications”Springer,Heidelberg,Germany,2008。这本书以引用的方式整体并入本文。OCT是基于被称为低相干干涉测量法的光学测量技术。OCT通过将光束引导至物理对象，然后测量并分析反向散射光的量值和时间延迟来执行对物理对象的内部微观结构的高分辨率、横截面成像。通过执行时间延迟的多次轴向测量(轴向扫描或A扫描)和横向地扫描入射光束来产生横截面成像。这产生A扫描的二维数据集，其表示在穿过物理对象的横截平面中的光学反向散射(即，B扫描)。通过按光栅图案扫描入射光束而获取按顺序的横截面图像，可以产生三维体积数据集(三维OCT或3D-OCT)。这种技术得出物理对象的内部微观结构图像，其具有非常高的清晰度。例如，可在原位并且实时有效地对组织的病理学进行成像，其中分辨率小于15微米。已经开发了若干类型的OCT系统和方法，例如，时域OCT(TD-OCT)和傅立叶域OCT(FD-OCT)。使用FD-OCT允许对视网膜形态进行高分辨率成像，这几乎可以与组织学分析相比较。FD-OCT技术的实例包括频谱域OCT(SD-OCT)和扫频源OCT(SS-OCT)。OCT可用来识别常见的视网膜血管疾病，诸如年龄相关的黄斑变性(AMD)、糖尿病视网膜病变(DR)以及视网膜血管阻塞。然而，尽管OCT成像快速发展，当前的OCT技术可能无法提供视网膜和脉络膜微脉管系统的充分可视化。因此，临床医生经常被迫安排患有视网膜血管疾病的患者进行OCT和荧光素血管造影术(FA)两者。自从在50多年前引入以来，荧光素血管造影术(FA)和吲哚菁绿血管造影术(ICGA)已经用于视网膜血管成像。这种方法通常涉及将荧光染料注入血流中以及将所述染料灌注到视网膜中，并且在眼底上光学地观察脉络膜血管。在美国，每年进行的FA研究估计有一百万项。尽管FA对揭示微脉管系统的细微细节有重要的价值，但是FA可能需要
静脉注射和熟练的摄像师并且可能是耗时的。具有复杂静脉通路的患者出现较小副作用(诸如恶心、呕吐以及多次针刺)并不罕见。因为荧光素容易通过脉络膜毛细血管层的穿孔泄漏，所以荧光素可能不适合于展示供应外层视网膜的这个重要血管层的解剖结构。ICGA提供脉络膜解剖结构的改进的可视化，因为这种染料的蛋白结合比荧光素更广泛，并且可能不那么容易泄露到血管外空间中。此外，这种染料发荧光的波长可以比荧光素更长，并且成像可通过色素和薄的血层发生。然而，ICGA可能不能描绘脉络膜毛细血管层的细微解剖结构。使用在FD-OCT成像期间产生的数据来产生眼底的血管造影图像已经越来越受到关注。这些血管造影片可能无创地实现而无需注射荧光染料。近来，已经引入相位方差OCT(PV-OCT)来对视网膜微脉管系统进行成像。例如参见：Fingler等人的“Dynamic Motion Contrast and Transverse Flow Estimation Using Optical Coherence Tomography”的美国专利号7,995,814；Fingler等人的“Dynamic Motion Contrast and Transverse Flow Estimation Using Optical Coherence Tomography”的美国专利号8,369,594；Fingler等人的“Mobility and transverse flow visualization using phase variance contrast with spectral domain optical coherence tomography”Opt.Express 2007；15:12636-53；Fingler等人的“Phase-contrast OCT imaging of transverse flows in the mouse retina and choroid”Invest Ophthalmol.Vis.Sci.2008；49:5055-9；Fingler等人的“Volumetric microvascular imaging of human retina using optical coherence tomography with a novel motion contrast technique”Opt.Express 2009；17:22190-200；Kim等人的“In vivo volumetric imaging of human retinal circulation with phase-variance optical coherence tomography”Biomed Opt Express[serial online]2011；2:1504-13；Kim等人的“Noninvasive imaging of the foveal avascular zone with high-speed,phase-variance optical coherence tomography”Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.
2012；53:85-92；以及Kim等人的“Optical imaging of the cho本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人类对象的眼睛健康状况表征的具有延长的持续时间的光学相干断层扫描(OCT)系统，其包括：OCT数据获取系统，其具有如下配置：用具有一定束宽和方向的光束来扫描对象的眼睛的组织，所述组织具有一定表面和深度；从所述扫描获取OCT信号；使用所获取OCT信号来形成至少一个B扫描集群集，使得每个B扫描集群集包括至少两个B扫描集群；每个B扫描集群包括至少两个B扫描；并且每个B扫描包括至少两个A扫描；以及使用所述至少一个B扫描集群集来计算OCT数据；以及重力辅助式头部稳定系统，其在所述OCT数据获取系统扫描所述组织时为对象的头部和眼睛提供稳定性，其中所述重力辅助式头部稳定系统包括头托，并且其中所述头托具有如下配置：使得当所述对象将他的/她的头靠在所述头托上时，穿过所述对象的颅顶点并且平行于所述对象的冠状面的轴线(“顶点轴线”)不垂直于在所述对象的位置处的地球表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.04 US 61/947,831;2015.02.05 US 62/112,538;1.一种用于人类对象的眼睛健康状况表征的具有延长的持续时间的光学相干断层扫描(OCT)系统，其包括：OCT数据获取系统，其具有如下配置：用具有一定束宽和方向的光束来扫描对象的眼睛的组织，所述组织具有一定表面和深度；从所述扫描获取OCT信号；使用所获取OCT信号来形成至少一个B扫描集群集，使得每个B扫描集群集包括至少两个B扫描集群；每个B扫描集群包括至少两个B扫描；并且每个B扫描包括至少两个A扫描；以及使用所述至少一个B扫描集群集来计算OCT数据；以及重力辅助式头部稳定系统，其在所述OCT数据获取系统扫描所述组织时为对象的头部和眼睛提供稳定性，其中所述重力辅助式头部稳定系统包括头托，并且其中所述头托具有如下配置：使得当所述对象将他的/她的头靠在所述头托上时，穿过所述对象的颅顶点并且平行于所述对象的冠状面的轴线(“顶点轴线”)不垂直于在所述对象的位置处的地球表面。2.如权利要求1所述的具有延长的持续时间的OCT系统，其中所述头托具有如下配置：使得当所述对象将他的/她的头靠在所述头托上时，在所述顶点轴线与垂直于在所述对象的位置处的地球表面的轴线(“垂直轴线”)之间的角度(“倾角”)在10到90度范围中。3.如权利要求1所述的具有延长的持续时间的OCT系统，其中所述头托具有如下配置：使得当所述对象将他的/她的头靠在所述头托上时，在所述顶点轴线与垂直于在所述对象的位置处的地球表面的轴线(“垂直轴线”)之间的角度(“倾角”)在-10度到-90度范围中。4.如权利要求2所述的具有延长的持续时间的OCT系统，其中
\t所述倾角在80度到90的范围中。5.如权利要求3所述的具有延长的持续时间的OCT系统，其中所述倾角在-80度到-90的范围中。6.如权利要求1所述的具有延长的持续时间的OCT系统，其中所述OCT数据获取系统包括物理对象臂；并且其中所述物理对象臂机械地固定到所述头托。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·P·芬格勒，斯科特·E·弗雷泽，
申请(专利权)人：南加利福尼亚大学，
类型：发明
国别省市：美国;US