[发明专利]使用光学相干层析成像的外科显微镜以及有关系统和方法

说明书

优先权要求

本申请要求来自2012年4月5日提交的美国临时申请No.61/620,645（律师签号No.9526-42PR）的优先权，其公开被在如其整体中阐述的那样通过引用而合并于此。

政府支持的声明

本发明部分地由国家健康机构国家眼科机构在批准申请ID R44EY018021-03下受政府支持而被资助。美国政府具有本发明构思的特定权利。

技术领域

本发明构思涉及外科显微镜，并且更特别地，涉及使用光学相干层析成像（OCT）的眼科外科显微镜。

背景技术

外科显微镜将操作视野的放大查看提供给外科医生。常见地，眼科外科显微镜是具有用于外科医生的双目查看端口的立体变焦显微镜，并且频繁地使一个或两个观测者查看端口对于外科医生成九十度（左边和右边）。显微镜的物镜与患者眼睛的表面之间的工作距离可以在从大约100mm到大约200mm的范围。在为外科医生的手动工作提供适合的访问视野的该工作距离处，患者眼睛内的查看视野可能十分有限。十分常见的是使用中间透镜（诸如Oculus Optikgerat的双目间接眼科显微镜（BIOM））以对于外科医生修正放大倍率和查看视野。这种中间透镜被安装到显微镜头的下方台架，并且包括机械部件以调整焦点并且将透镜翻转进入以及退出显微镜的查看视野。

其它照射或成像设备也可以用在外科领域中。理想地，所有照射和成像源将被直接同轴集成到操作显微镜的光路及其之内，而不影响用于外科医生、观测者和麻醉师等的操作视野。仍然想要利用已经集成到良好运转的操作显微镜的机械控制和属性来为紧密耦合到外科视野的成像和其它附件提供容易操控的安装，而不使操作显微镜的视觉属性劣化。

特定的兴趣情况是光学相干层析成像（OCT）成像合并到外科可视化实践中。OCT提供眼组织微结构的高分辨率成像，并且示出把将会改进治疗结果的信息提供给外科医生的很大前景，并且通过减少风险并减少重复工作而减少了外科的总经济负担。

现在将讨论常规的频域OCT（FDOCT）系统以提供与这些系统有关的一些背景。首先参照图1A，将讨论FDOCT视网膜成像系统的框图。如图1A所图解那样，该系统包括宽带源100、通过波束划分器120彼此耦合的基准臂110和样本臂140。波束划分器120可以是例如光纤光器件耦合器或体状或微光器件耦合器。波束划分器120可以提供从大约50/50到大约90/10的划分比率。如图1A进一步图解那样，波束划分器120还通过可以由光纤提供的检测路径106耦合到波长或频率采样检测模块130。

如图1A进一步图解那样，源100通过源路径105耦合到波束划分器120。源100可以是例如连续波宽带超发光二极管、脉冲宽带源或可调谐源。基准臂110通过基准臂路径107耦合到波束划分器120。类似地，样本臂140通过样本臂路径108耦合到波束划分器120。源路径105、基准臂路径107和样本臂路径108可以全都由光纤或光纤、自由空间和体状或微光学元件的组合来提供。

如图1A所图解那样，FDOCT视网膜成像系统的基准臂可以包括准直器组装180、可以包括中性密度滤波器或可变孔径的可变衰减器181、镜组装182、基准臂可变路径长度调整部183以及路径长度匹配位置150，即基准臂路径长度与样本臂路径长度之间对于感兴趣的主体区域的光路径长度匹配。如进一步所图解的那样，样本臂140可以包括双轴扫描器组装190和具有可变焦点的物镜191。

图1A所图解的样本是眼睛，其包括角膜195、虹膜/光瞳194、眼晶状体193和视网膜196。在视网膜196附近图解FDOCT成像窗口170的表示。视网膜成像系统依赖于物镜加上主体眼睛的光学体（显见地，角膜195和眼晶状体193），以对眼睛的后部结构进行成像。如进一步图解那样，通过聚焦位置196和基准臂路径长度调整部183的协调来选择主体内的感兴趣区域170，以使得主体内的路径长度匹配位置197处于想要的位置处。

现参照图1B，将讨论图解FDOCT角膜（前部）成像系统的框图。如其中所图解那样，图1B的系统与图1A的系统非常相似。然而，物镜可变焦点不需要被包括，并且在图1B中未被包括。图1B的前部成像系统在没有主体的光学体对于前部结构上的焦点的依赖性的情况下直接对前部结构进行成像。