[發明專利]用于掃頻源光學相干域反射測量的裝置

有效

• 申請號: 200980152271.6
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN102264278A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 馬丁·黑克爾;拉爾夫·埃貝斯巴赫;托馬斯·帕布斯特;烏爾夫·彼得萊因;杰勒德·安特科維克;羅蘭·貝格納;英戈·科施米德
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司醫療技術股份公司
• 主分類號: A61B3/10
• 分類號: A61B3/10;A61B3/12;G01B9/02;G01N21/47
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本發明涉及用于掃頻源光學相干域反射測量(reflectometry)的裝置，比如能夠應用到眼睛的光學壽命測定(biometry)中。

人工晶狀體(intraocular?lens)的光學耦合需要知道患者眼睛內的光學狀況，特別是角膜、晶狀體與視網膜之間的距離。

在最初通過超聲波執行此位置測定后，一種光學操作并且非接觸性的裝置以卡爾·蔡司(Carl?Zeiss)的光學相干生物測量儀(IOL?master)的形式引入。此情況中的工作原理是基于所謂的時域光學相干域反射測量法，比如，一種短相干干涉測量法在例如WO?00/33729中得到了描述，其內容通過進一步引用被采用。主要部件是Michelson干涉儀，其能夠檢測由角膜、晶狀體和視網膜散射回的光的干涉。短相干光源的應用意味著能夠總是僅有短波鏈的互相干涉，并且這確定了測量精度。為使患者的軸向運動不會造成虛假的測量結果，所謂的雙束法被應用，其中由角膜散射回的光用作參考。

由于對于眼睛必須大于43mm(一般眼睛長度在大致20與32mm之間變化，極個別人在14與40mm之間變化，平均折射率大致為1.36)的測量范圍在Michelson干涉儀的情況下必須被參考鏡機械地橫穿，該測量通常要持續幾秒鐘，在此過程中患者(例如)不允許眨眼，因為眼皮運動將使測量不能進行。

例如，通過諸如EP?1?391?781的旋轉棱鏡來增加參考路徑的調整率的努力并不成功，因為靈敏度并不足以達到所需的測量精度。

在DE?43?09?056中描述了基于短相干的另一種測量方法，在該情況下來自于寬帶光源的光被照入樣本中，并且對從多個深度散射回的光進行光譜分析。深度信息通過對檢測到的信號進行傅立葉變換獲得。此方法被稱為光譜域光學相干域反射測量(OCDR)(SD?OCDR)或者，由于采用了傅立葉變換，也被稱為傅立葉域OCDR(FD?OCDR)。此類別還包括掃頻源OCDR(SS?OCDR)，其在Optics?Express?2003，2953頁、S.H.Yun?et?al.所著的標題為“High-speed?optical?frequency-domain?imaging”的文章中進行了描述，并且其中光源被光譜調諧，并且由探測器接收到的信號同樣包括傅立葉變換后的深度信息。如已經在US?5321501中對于時域光學相干層析技術(TD?OCT)所示出的，實施光學相干層析技術(OCT)所需的圖像被振鏡(Galvo)掃描儀執行，其使測量束側向偏轉越過樣本。

依照在超聲波測量裝置的情況中所引入的術語，在OCDR情況中的沿著光軸的一維(軸向)測量一般被稱為總體A掃描(A-scan)，并且以下亦然。類似地依照超聲波術語，在OCT情況中以側向分量輔助的二維測量也被稱為B掃描(B-scan)。

在光學生物測量中應用SS?OCDR的第一種嘗試在Appl.Optics?36(1997)的6548-6553頁中、F.Lexer，C.K.Hitzenberger，A.F.Fercher和M.Kulhavy所著的“Wavelength-tuning?interferometry?of?intraocular?distances”中被描述。此解決方案顯示出原理上能夠測量眼睛中的眼內距離，雖然測量精度處在很不精確的0.82mm的水平上。

對于此解決方案的一種改進在SPIE[3251-6]1998中、C.K.Hitzenberger，M.Kulhavy，F.Lexer，A.Baumgartner所著的“In-vivo?intraocular?ranging?by?wavelength?tuning?interferometry”中被公開。在此，達到了0.15mm的分辨率，但仍不能滿足需要。然而，對于眼睛長度的測量精度必須小于30μm，以將所確定的IOL折射率的冗余誤差限制至1/10屈光度。

特別地，關于移動樣本(比如眼睛)的OCDR和OCT方法具有的問題在于樣本能夠在測量期間運動，并且，如在S.H.Yun?et?al.(2004)，OPTICSEXPRESS?2977中所論述的，這能夠大大減少信號并且使它們虛假。通常消除此問題的方法是極其復雜的追蹤方法，其中樣本的運動被探測并且測量束的位置被追蹤。