[發(fā)明專利]使用光學相干斷層掃描進行實時跟蹤的改進成像

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280020730.7
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN103502770B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 托尼·H·科;羅興志;趙勇華;章本魁
• 申請（專利權）人: 光視有限公司
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 呂雁葭

托尼H·科?羅興志?趙勇華?章本魁

相關申請

本申請要求2011年4月29日遞交的美國臨時申請No.61／481，055和2012年4月27日遞交的美國非臨時申請No.13／458，531的優(yōu)先權，將其公開通過引用全部合并在此。

技術領域

本發(fā)明的實施例涉及醫(yī)學成像領域。具體地，一些實施例涉及利用實時視頻跟蹤技術來改進光學相干斷層掃描(OCT)圖像的質量的設備和方法。

背景技術

光學相干斷層掃描(OCT)是用于生物組織微結構的體內剖面和三維成像高分辨率成像技術(Wolfgang?Drexler?and?James?G.Fujimoto，[Optical?Coherence?Tomography：Technology?and?Application，Springer(2008)])。在過去的二十多年來，OCT已經(jīng)廣泛地用于人眼的非侵入式成像。

由于改進的成像速度和靈敏度，傅里葉域OCT(FD-OCT)得到普及，并且已經(jīng)成為非侵入式微結構成像的主流技術(參見例如Wojtkowski?M.et?al.，[J.Biomed.Opt.7,457-463(2002)]，LeitgebR.et?al.，[Opt.Express11，889-894(2003)]，Choma?M.A.et?al.，[Opt.Express11，2183-2189(2003)]，或者Boer?J.F.et?al.，[Opt.Lett.28，2067-2069(2003)])。當前的商用傅里葉域OCT系統(tǒng)具有在每秒25000至53000軸向掃描(A掃描)之間的成像速度。這些成像速度使能在幾百分之一秒中獲得典型的剖面OCT圖像(B掃描)。由于圖像獲取時間的持續(xù)時間短，由目標眼睛的微掃視移動引起的橫向運動偽像在大多數(shù)OCT?B掃描圖像中是不明顯的。在典型的FD-OCT剖面圖像中也將由心跳、呼吸和頭部移動引起的軸向移動偽像最小化。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過對在相同位置處獲取的多個B掃描進行平均來減小圖像中的斑點噪聲，可以改進OCT虛像的圖像質量。(參見例如Sander?B.et?al.，[Br.J.Ophthalm0l.89，207-212(2005)]，SakamotoA.et?al.，[Ophthalmology115，1071-1078.e7(2008)]，或者Hangai?M.et?al.，[Opt.Express17，4221-4235(2009)])。盡管FD-OCT的成像速度增加，但是當增加用于平均的B掃描的個數(shù)使得總獲取時間接近幾十分之一秒時，橫向和軸向運動偽像仍然是個問題。作為獲取期間運動偽像的結果，由于對來自不同位置的背散射信號進行平均，通過多個B掃描平均獲得的OCT圖像可能具有模糊效果。因為使用FD-OCT獲取目標眼睛的整個三維數(shù)據(jù)集合典型地要求幾秒鐘，可能出現(xiàn)橫向和軸向運動偽像并且影響圖像質量。因此，需要一種實時跟蹤目標眼睛的運動的設備和方法，以便改進OCT成像的質量并且保持精確的三維解剖信息。

在嘗試解決這一問題時，一些商用OCT系統(tǒng)使用分離的激光掃描成像系統(tǒng)(也稱作掃描激光檢眼儀或SLO)來執(zhí)行OCT掃描束的實時橫向跟蹤(Hangai?M.et?al.，[Opt.Express17，4221-4235(2009)])。這種方法增加了復雜度，因此整體上增加了系統(tǒng)的成本；這種方法也將物體暴露到來自SLO束的附加光學輻射中。

為了減小系統(tǒng)復雜度，也嘗試使用眼底的近紅外視頻圖像來執(zhí)行OCT成像的橫向跟蹤。Koozekanani公開了一種使用雙本征空間和自適應血管分布模型來跟蹤視神經(jīng)頭的方法(Koozekanani?D.et?al，[IEEE?Trans?Med?Imaging，22，1519-36(2003)])。然而，這種復雜的建模計算上是密集且繁重的；并且由于其復雜度，這種運動跟蹤在實時性方面不靈活。

因此，需要一種更好的OCT圖像數(shù)據(jù)的運動跟蹤的設備和方法。

發(fā)明內容

根據(jù)一些實施例，提出了一種光學相干斷層掃描(OCT)系統(tǒng)。根據(jù)一些實施例的光學相干斷層掃描(OCT)系統(tǒng)包括：OCT成像儀；二維橫向掃描儀，耦合至OCT成像儀，所述二維橫向掃描儀從光源接收光，并且將從樣品反射的光耦合到OCT成像儀中；光學器件，所述光學器件在二維橫向掃描儀和樣品之間耦合光；視頻攝像機，耦合至光學器件，并且獲取樣品的圖像；以及計算機，耦合用于從視頻攝像機接收樣品的圖像，所述計算機處理圖像、并且基于所述圖像向二維橫向掃描儀提供運動偏移信號。