[发明专利]相干门控无波前传感器自适应光学多光子显微以及相关系统和方法

说明书

在一个实施例中，无传感器自适应光学成像系统包括光源、具有波前修正元件的光学传输单元、以及被配置为基于由光源发射的并且通过光学传输单元传输的光获取OCT图像的光学相干断层扫描(OCT)传感器。该系统还包括处理单元，该处理单元可以：处理OCT图像以及确定波前修正元件的参数调节。在一些实施例中，该系统包括多光子显微(MPM)传感器，其基于通过光学传输单元传输的光获取MPM图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2005年9月11日提交的美国申请No.62/217508的优先权，其全部内容通过引用明确地并入本文。

技术领域

本发明总地涉及图像获取和处理，更特别地涉及用于基于图像的眼睛诊断的方法和系统。

背景技术

多光子显微(MPM)是一种成像技术，用于从具有分子特异性对比的生物样本获取3-D图像。MPM用于体内显微与单光子显微相比具有多种潜在优势，包括例如视网膜(眼睛后部的光敏组织)的非侵入性诊断成像的应用。与使用单光子激发荧光的传统显微相比，MPM使用在组织散射和吸收较低的近红外线(NIR)处的较长波长的光。NIR光的使用对于其中包含对可见光波长敏感的光转导色素的视网膜成像特别有吸引力。与单光子过程不同，MPM技术(如双光子激发荧光(TPEF))仅出现在辐照度最高的焦点周围的窄轴向范围内，提供了光学切片效果。然而，在眼组织中的MPM成像的缺点是引起非线性效应所需的高脉冲能量。因此，最小化入射曝光能量对于非侵入性成像，特别是对于视网膜的脆弱组织的非侵入性成像是非常重要的。

尽管MPM相对不受低水平散焦散射的影响，但来自样品和光路的波前像差会引起焦点模糊。由于MPM信号与聚焦光斑尺寸呈二次方比例关系，可以通过将波前成形为接近具有大数值孔径的衍射受限焦点来实现信噪比的显著提高。

一些传统技术将自适应光学(AO)应用于MPM以矫正屈光不正并促进组织中的衍射受限聚焦。这些传统AO系统使用Hartmann-Shack波前传感器(HS-WFS)来检测波前像差，并且在闭合反馈回路控制中引导自适应元件(例如可变形反射镜)的形状以校正检测到的波前像差。由于HS-WFS对后向反射敏感，传统的AO系统使用曲面反射镜而不是透镜，并利用长焦距来最小化离轴像差。此外，波前传感器的使用对系统提出了显著的设计限制，要求系统的可变形元件、WFS和瞳孔平面的光学共轭。此外，HS-WFS通常仅在样品中存在单个散射平面时才有用，因为厚组织样品或多层样品会对测量波前的能力产生负面影响。

此外，传统的MPM技术可能需要相对长的时间(例如6-7分钟)用于使用高功率激光激发能量的图像获取。因此，这些传统技术会使患者的眼睛承受较长时间的高度压力。

因此，仍然需要相对较快并且不会在视网膜上引起高光致压力的眼睛成像方法、系统和装置。

附图说明

结合附图参考以下详细描述，本发明的前述方面和伴随的优点将变得更容易理解，其中：

图1-3是根据本公开技术的实施例的图像获取系统的示意图。

图4是根据本公开技术的实施例获取的眼睛的样品截面视图。

图5A和5B是根据本公开技术的实施例的图像获取和分析的流程图。

图6A-6F是根据本公开技术的实施例获取的成像眼睛模型的结构的样品图像。

图7A-7C是根据本公开技术的实施例获取的眼睛的视网膜的样品图像。

图7D是根据本公开技术的实施例的图像强度随步骤变化的曲线图。

图8A-8D是根据本公开技术的实施例获取的眼睛的视网膜的样品图像。

具体实施方式