[发明专利]在激光手术系统中整合有局部成像的梯度搜索

说明书

技术领域

本专利文献涉及用于包括眼科手术应用在内的各种应用的梯度搜索。

背景技术

存在有出于各种各样的目的来成像对象或对象各部分的许多方法，所述目的包括制造、诊断、质量控制、手术应用和许多其它应用。光学相干断层摄影（OCT）是创建三维图像并且提取材料的结构信息的许多方法中的一种。这通常通过在目标区域或表面上扫描光束并在随后分析散射和返回光的空间、光谱和时间特性而实现。可以通过沿着空间密度足够高的二维或三维网格图案扫描而获得详细的成像信息。

发明内容

然而对于许多应用，创建整个区域或表面的完整图像是不需要的或是不利的。这些应用中的一种是寻找被成像表面或区域的特定点的任务。这些特定点可以是被成像表面的极点、被成像对象的特征或该对象的边界点或边缘。该文献公开了基于在目标对象的选定位置处的感测或测量进行梯度搜索而不在目标对象的整个场上执行全场感测或测量的技术和系统。

眼科手术常常遇到可以相对于基准点（例如角膜的顶点）引导手术程序的情况。在白内障程序中，基准点可以是晶状体的前表面或后表面的顶点或它的硬核。例如可以通过首先用成像束由一系列平面B、径向或圆柱形OCT扫描来扫描目标区域而识别基准点。经扫描的数据可以被分析并被用于组成目标区域、表面或对象的完整三维图像。然后可以存储这些图像数据。随后，搜索算法可用于经存储的图像数据，以识别感兴趣的最大值或最小值。

然而，成像整个目标区域（尤其用高强度扫描以保证良好的分辨率）是不必要的浪费，原因是它存储的许多数据点最终未被使用。此外，获取这些大量数据是耗时的并导致处理缓慢。因此，在时间宝贵的应用中，这些应用是不利的。

为了改善这样的成像过程的效率，例如，用于外科成像的搜索方法可以包括以下步骤：相对于邻近第一位置的环确定区域边界的坐标；确定对应于所述第一位置的坐标的梯度方向；以及基于所述已确定的方向选择第二位置。

在实施例中，所述已确定的坐标是高度、深度、z坐标和沿着基准线的坐标中的一种。

在实施例中，所述环是闭环、平面中的环、预先确定的表面上的环、椭圆和圆中的一种。

在实施例中，所述第一位置是横向于轴线的平面中的位置、横向于所述已确定的坐标的平面中的位置、(x,y)平面中的位置、极坐标系中的位置、和预先确定的表面上的坐标中的一种。

在实施例中，所述坐标由光学相干断层摄影、深度测量技术、光学测量和优值函数的感测技术中的一种来确定。

在实施例中，所述确定梯度方向的步骤包括确定沿着所述环的所述坐标的最大值的方向和沿着所述环的所述坐标的最小值的方向中的至少一个，以及基于所述最大值的方向和所述最小值的方向中的至少一个确定所述梯度方向。

在实施例中，所述选择第二位置的步骤包括通过使所述第一位置移位一个增量向量来选择所述第二位置，所述增量向量的方向大致平行于所述梯度方向。

在实施例中，所述第一位置在所述梯度的幅度小于迭代终止值的情况下被保留。

在实施例中，所述相对于邻近第一位置的环确定区域边界的坐标的步骤包括识别围绕所述第一位置的射线，以及确定射线点处的坐标。

在实施例中，所述确定围绕所述环的坐标的梯度方向的步骤包括确定所述坐标沿着所述射线的变化率，选择所述变化率最大时所沿着的射线，以及识别选定射线的方向作为所述梯度方向，并且选择沿着选定射线的变化率作为所述梯度的幅度。

在实施例中，所述方法包括使所述第一位置移位一个振动向量，所述振动向量具有与所述梯度方向成非零角的方向或与所述梯度的幅度明显不同的幅度中的至少一个。

在实施例中，在无需在体积中、沿着平行线、在二维光栅中、在网格上和在表面上的光栅中的一种确定所述区域边界的坐标的情况下，执行所述搜索方法。

在实施例中，所述区域边界是角膜、晶状体和白内障中的一个的眼层，所述坐标是所述眼层的深度，并且所述搜索方法包括确定所述眼层的深度的极值。

在实施例中，所述搜索方法能够比10毫秒、100毫秒、1秒和10秒中的一个更快地确定所述眼层的极值。

在实施例中，一种搜索系统包括：成像系统，其确定邻近第一位置的环上的对象的特征的坐标；以及控制器，其耦接到所述成像系统以确定对应于所述第一位置的坐标的梯度方向并且基于已确定的方向选择第二位置。

在实施例中，所述成像系统包括：扫描仪，其扫描成像束；以及图像采集子系统，其接收并预处理返回的成像束。