(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光を案内するように構成された光ファイバの組を含むファイババンドルと、
走査パターンを使用して前記ファイババンドルの基端面にわたり前記撮像光を走査するように構成された走査ユニットと、
前記ファイババンドルから前記撮像光を受け取り、前記撮像光をターゲット領域にリダイレクトするように構成されたビーム形成ユニットと、
前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の位置を、前記ファイババンドルの基端面にわたり前記撮像光を走査する走査ユニットと協働して、第１位置から、該第１位置とは異なる少なくとも一つの付加的位置へ調整して、リダイレクトされる撮像光が、前記第１位置にあるときの前記ファイババンドルの隣接する光ファイバの間の間隔に関連した領域をカバーするように構成されたバンドルアクチュエータと、
を備える、光学撮像装置。
【請求項２】
前記走査ユニットは、前記ファイババンドルの基端面にわたり前記撮像光を走査して、前記リダイレクトされた撮像光に前記ターゲット領域の走査パターンに沿って走査させるように構成される、請求項１に記載の光学撮像装置。
【請求項３】
前記走査ユニットは、回転可能ミラー、ガルバノメータ、共振スキャナ、ポリゴンスキャナ、ＭＥＭＳスキャナ、及び移動可能ステージのうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項４】
前記走査ユニットは、移動可能ステージを備え、
前記走査ユニットの前記移動可能ステージ及び前記ファイババンドルの前記基端面は、一緒に移動するように結合される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項５】
前記バンドルアクチュエータは、前記走査ユニットに結合され、且つ前記バンドルアクチュエータを制御して、前記走査ユニットの走査動作に関連して前記光ファイバの組の前記位置を調整するように構成されたアクチュエータコントローラを備える、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項６】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分の構成を調整するように構成され、
前記光ファイバの組の前記先端部分は、撮像プローブのカニューラに配置される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項７】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の構成を調整して、前記ターゲット領域での走査スポットの密度を上げるように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項８】
前記バンドルアクチュエータは、前記調整前後のファイバの中心の距離が、前記ファイババンドルの隣接する光ファイバの中心間の距離未満であるように、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の位置を調整するように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項９】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分を回転させるように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１０】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分を捻るように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１１】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分を側方に並進移動させるように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１２】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分及び前記ビーム形成ユニットの少なくとも一方を長手方向に並進移動させるように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１３】
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の前記先端部分及び前記ビーム形成ユニットの位置の少なくとも一方を長手方向に調整して、撮像ターゲット領域と前記ビーム形成ユニットとの間の作業距離に従って前記ビーム形成ユニットの焦点距離を調整し、撮像特性を改善するように構成された手動又はオートフォーカスサブシステムの部分である、請求項１２に記載の光学撮像装置。
【請求項１４】
撮像プローブを備え、前記撮像プローブは、
前記走査ユニットを収容するように構成されたハンドルと、
前記ハンドルに結合され、且つ前記ファイババンドルの少なくとも部分を収容するように構成されたカニューラと、
を備える、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１５】
前記ハンドル及び前記撮像プローブの少なくとも一方はディスポーザブルである、請求項１４に記載の光学撮像装置。
【請求項１６】
前記ファイババンドルの少なくとも部分を収容するように構成された撮像プローブと、
光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）エンジンと、
を備え、前記ＯＣＴエンジンは、
前記走査ユニットを収容し、
撮像ターゲット領域から返されたリターン走査撮像光からＯＣＴ像を生成するように構成される、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１７】
前記ＯＣＴエンジンは、コンソールに位置決めされる、請求項１６に記載の光学撮像装置。
【請求項１８】
前記走査ユニットは、複数のステージ及びアクチュエータを備える、請求項２に記載の光学撮像装置。
【請求項１９】
前記ファイババンドルの前記光ファイバの組は、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、シングルモード導波管、マルチモード導波管、及び中空管のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学撮像装置。
【請求項２０】
前記ビーム形成ユニットは、レンズ、ＧＲＩＮレンズ、ボールレンズ、回折要素、非球面レンズ、及び対物レンズのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学撮像装置。
【請求項２１】
前記ファイババンドルの先端部から遠位に位置決めされ、且つ撮像ターゲット領域での走査スポットの密度を上げるように構成された移動可能ビーム操縦ユニットを備える、請求項１に記載の光学撮像装置。
【請求項２２】
前記移動可能ビーム操縦ユニットは、手動又はオートフォーカスサブシステムの部分であり、撮像ターゲット領域と前記ビーム形成ユニットとの間の作業距離に従って前記ビーム形成ユニットの光学要素の位置を長手方向に調整して、撮像特性を改善するように構成される、請求項２１に記載の光学撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される実施形態は、順方向走査光学プローブを用いて組織を走査するデバイス、システム、及び方法に関し、より詳細には、眼科撮像用のファイババンドルを有する光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）プローブを利用するデバイス、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムは、眼科で患者組織層の像を生成するために使用される。これらのシステムは多くの場合、患者内の組織の視覚化を得るために組織に侵襲的に挿入することができるＯＣＴプローブを含む。眼科では、ＯＣＴプローブが使用されて、目周辺の組織又は網膜等の目の一部を形成する組織の詳細像を得る。
【０００３】
ＯＣＴプローブは多くの場合、患者組織に侵襲的に挿入することができる突出カニューラを含む。撮像プローブは、カニューラの端部に配置されたレンズを通して、光学光ビームを屈折させることにより、組織を走査する。スキャナは、撮像光を操縦して、ターゲット組織を走査することができる。スキャナは、ＯＣＴプローブのカニューラの先端部に配置することができる。それにもかかわらず、スキャナをカニューラの先端部に配置することは、カニューラの先端部のサイズを嵩張り且つ複雑な構造を有するものにし得、これは目への挿入に適さない。
【０００４】
代替として、スキャナは、撮像光を目に直接投射することができるように、目の外側の目の真上に配置することができる。それにもかかわらず、スキャナを目の真上に配置することは、外科用顕微鏡の光路に干渉し、外科用顕微鏡と目との間の重要な手術スペースを占有するおそれがある。
【０００５】
したがって、外科用顕微鏡の光路から離れてスキャナを配置することが有益である。例えば、スキャナは、ＯＣＴプローブのハンドピース内又は別個の走査ユニット内に配置することができる。スキャナが光路から離れて配置される場合、光学ガイドが提供されて、目内部に挿入されたカニューラに撮像光を案内する。光学ガイドは、特定の可撓性を有するために、光ファイバの束によって形成されるファイババンドルであることができる。それにもかかわらず、ファイババンドルでは、光ファイバ間に形成される有限のギャップがある。したがって、撮像光がファイババンドルの基端面にわたって走査される場合、撮像光が光ファイバ間のギャップを通るとき、走査が断続的に中断されることがある。その結果、出力走査ビームが不連続になり得、これは、不十分な分解能で走査像の粒度を粗くし、ノイズを多くするおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ファイババンドルのファイバ間の隔たりよりも細かいように走査分解能を改善し、上述した必要性の１つ又は複数に対処する、ファイババンドルを走査するスキャナを有するＯＣＴ撮像システムを利用するデバイス、システム、及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示される実施形態は、ファイババンドルの基端面にわたり撮像光を走査するスキャナと協働して、ファイババンドル内の光ファイバの位置を調整することができるアクチュエータを利用して、撮像分解能を改善するデバイス、システム、及び方法に関する。
【０００８】
幾つかの実施形態によれば、光学撮像装置が提供される。光学撮像装置は、撮像光を案内するように構成された光ファイバの組を有するファイババンドルと、ファイババンドルから撮像光を受け取り、及び撮像光をターゲット領域にリダイレクトするように構成されたビーム形成ユニットと、ファイババンドルの光ファイバの組の位置を調整するように構成されたバンドルアクチュエータとを含むことができる。光学撮像装置は、ファイババンドルの基端面にわたり撮像光を走査して、リダイレクトされた撮像光にターゲット領域の走査パターンに沿って走査させるように構成された走査ユニットを含むことができる。
【０００９】
光学撮像装置は、撮像光を生成するように構成された撮像光源と、ファイババンドルの基端面にわたり撮像光を走査するように構成された走査ユニットとを含むこともできる。
【００１０】
幾つかの実施形態によれば、眼科撮像の方法が提供される。本方法は、走査ユニットを用いて、ファイババンドルの基端部にわたり撮像ビームを走査することと、バンドルアクチュエータを用いて、ファイババンドルの先端部分の構成を調整することと、ビーム形成ユニットにより撮像光をターゲット領域に向けることとを含むことができる。
【００１１】
本開示の追加の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的なＯＣＴ撮像システムを示す。
【図２ａ−２ｄ】ファイババンドルの断面図を示す。
【図３】例示的なＯＣＴ撮像システムを示す。
【図４】撮像プローブの断面図を示す。
【図５】撮像プローブ及びＯＣＴエンジンの断面図を示す。
【図６ａ】ＯＣＴ撮像システムを示す。
【図６ｂ】ＯＣＴ撮像システムを示す。
【図７】処置中の目及び例示的なＯＣＴ撮像システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明では、特定の実施形態を記述する特定の詳細が記載される。しかし、これらの特定の詳細の幾つか又は全てなしで、開示される実施形態が実施可能であることが当業者には明らかであろう。提示される特定の実施形態は、限定ではなく例示であることが意図される。本明細書に特に記載されていないが、本開示の範囲及び趣旨内にある他の材料を当業者は認識し得る。通常、本開示が関連する分野の当業者に想到されるように、記載されるデバイス、システム、及び方法並びに本開示の原理の任意の更なる適用に対する任意の代替形態及び更なる変更形態は、完全に意図され、本開示内に含まれる。特に、一実施形態に関して説明された特徴、構成要素、及び／又はステップが、本開示の他の実施形態に関して説明された特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わせ得ることが完全に意図される。しかし、簡潔にするために、これらの組合せの多くの繰り返しについては別個に説明しない。
【００１４】
本開示は一般に、ＯＣＴプローブ、ＯＣＴシステム、及びターゲット組織にわたって撮像光を走査して、ＯＣＴ像を生成する方法に関する。撮像プローブは、筐体又はハンドルと、筐体から突出するカニューラとを含むことができる。カニューラは、眼球等の患者の組織に侵襲的に侵入するように構成することができる。カニューラは、レンズ及びファイババンドルを収容することができる。ファイババンドルは、レンズを通して撮像光を向け、レンズを透過した反射撮像光を捕捉するようにそれぞれ構成された光ファイバの組を含む。スキャナは、ファイババンドルの基端面にわたり撮像光を走査して、像を得ることができる。ファイババンドル内の個々の光ファイバ間には固有のギャップがあるため、走査像は粒度が粗くなるか、又はノイズが多くなり得る。
【００１５】
本明細書に記載される例示的な態様は、ファイババンドルの基端面にわたる撮像光の走査と協働して、ファイババンドルの光ファイバの組の位置を変更して、走査像の分解能を改善する技法を利用する。特に、バンドルアクチュエータを提供して、ファイババンドルの基端面にわたる撮像光の走査と協働してファイババンドルの光ファイバの組の位置又は構成を変更し、光ファイバ間のギャップのエリアをカバーし、及び走査像の分解能を上げることができる。光ファイバの組の位置の変更は、従来の手法の問題又は制限の１つ又は複数を克服することができる。その結果、本開示の実施形態は、（１）ファイババンドルの個々の光ファイバの間隔又は隔たりに関連付けられた撮像アーチファクトをなくすか、又は低減し、（２）像の明瞭さ及び／又は分解能を改善し、且つ（３）画像サンプリング密度を増大させることができる。
【００１６】
図１は、例示的なＯＣＴ撮像装置１００の概略線図である。特に、ＯＣＴ撮像装置１００は、ファイババンドル１０２及びビーム形成ユニット１０４を含むことができる。ファイババンドル１０２は、撮像光を案内するように構成された光ファイバの組を含むことができる。ファイババンドル１０２内の光ファイバの数は、２本〜１，０００，０００本のファイバ、２本〜１００，０００本のファイバ、及び２本〜１０，０００本のファイバを含め、広範囲で可変である。各光ファイバは、１μｍ〜１００μｍ、２μｍ〜５０μｍ、又は５μｍ〜２０μｍのサイズ又は直径を有することができる。バンドルの個々のファイバは、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、シングルモード導波管、マルチモード導波管、及び中空管であることができる。
【００１７】
ビーム形成ユニット１０４は、ファイババンドル１０２から撮像光を受け取り、及び撮像光をターゲット領域に向けるか、又はリダイレクトするように構成することができる。ビーム形成ユニット１０４は、撮像光をターゲット領域に合焦することができる。例えば、ビーム形成ユニット１０４は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ、ボールレンズ、回折要素、非球面レンズ、又は対物レンズを含むことができる。
【００１８】
ＯＣＴ撮像装置１００は、ファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり／横切って撮像光を走査して、リダイレクトされた撮像光にターゲット領域内の走査パターンに沿って走査させるように構成された走査ユニット１０６を含むこともできる。走査ユニット１０６は、結合レンズ１０８、スキャナ１１０、及びコリメートレンズ１１２を含むことができる。光ファイバ１１５が、撮像光源によって生成された撮像光を走査ユニット１０６に案内することができる。撮像光は、光ファイバ１１５からコリメートレンズ１１２によって受け取ることができる。スキャナ１１０は、コリメートレンズ１１２からコリメート撮像光を受け取り、及び撮像光を結合レンズ１０８に向けることができる。結合レンズ１０８は、撮像光をファイババンドル１０２の１本又は数本の光ファイバに結合することができる。
【００１９】
スキャナ１１０は、撮像光のコリメートビームを走査するように構成された光学要素を含むことができる。例えば、スキャナ１１０は、回転可能ミラー、ガルバノメータ、共振スキャナ、ポリゴンスキャナ、及びＭＥＭＳスキャナのうちの１つ又は複数を含むことができる。したがって、スキャナ１１０は、撮像光の方向を操縦して、ファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり撮像光を走査することができる。走査撮像光は、ファイババンドル１０２によりビーム形成ユニット１０４に向けて案内し、ビーム形成ユニット１０４によって向けられるか、又は出力されて、走査パターンに沿ってターゲット領域を走査することができる。
【００２０】
ＯＣＴ撮像装置１００は、ファイババンドル１０２の全て又は部分を作動させるように構成されたバンドルアクチュエータ１１６を含むことができる。バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２の基端部分、中央部分、及び／又は先端部分に隣接して位置決めすることができる。幾つかの実装形態では、バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２の先端部での光ファイバの組の位置又は構成を調整することができる。例えば、バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２の光ファイバの組の先端部分を回転させ、捻り、側方に並進移動し、且つ／又は長手方向に並進移動させることができる。
【００２１】
バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２の光ファイバの組の先端部分又はビーム形成ユニット１０４を長手方向に調整して、ビーム形成ユニット１０４とターゲット組織との間の焦点距離を調整するように構成された手動又はオートフォーカスサブシステムの部分であることもできる。例えば、バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２の先端部分をビーム形成ユニット１０４に向けて又は離れて動かして、撮像ビームの焦点を調整することができる。バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２又はその部分の回転、捻り、側方並進移動、及び／又は長手方向並進移動を促進するように構成された任意の数の構成要素を含むことができる。これらの構成要素は、限定ではなく、電気モータ、付勢要素（例えば、コイルばね、板ばね等）、機械的インターフェース及び／又はコネクタ（例えば、滑車、ランプ、クランプ、ボルト、ナット、ねじ、釘等）、電磁要素（例えば、永久磁石、電磁石、コイル等）、液圧駆動装置、圧電ベースの駆動装置、及び／又はそれらの組合せを含み得る。
【００２２】
図２ａ〜図２ｄは、ファイババンドル１０２の断面図を示す。図２ａは、ファイババンドル１０２が４つの光ファイバ：コア１、コア２、コア３、及びコア４を有する実施形態を示す。しかし、後述する概念が、２本〜１，０００，０００本、２本〜１００，０００本、及び２本〜１０，０００本の数等の任意の数の光ファイバを有するファイババンドルに等しく適用可能であることが理解される。
【００２３】
４本のファイバ又は４つのコアの実施形態では、走査ユニット１０６は、４つのコア１〜４にわたり、基端面１１４にわたって撮像光を走査することができる。しかし、上述したように、ファイバ１〜４によって順次ファイババンドル１０２の先端部において発せられる撮像光は、隣接ファイバの中心の隔たりである、Ｄによって設定される距離だけ隔てられた４つのターゲット又は走査スポットに衝突することになる。この距離Ｄは、撮像の分解能を制限する要因である。
【００２４】
幾つかの実施形態は、バンドルアクチュエータ１１６がファイババンドル１０２の構成を調整することにより、固定ファイバシステムと比較して走査スポットの隔たりを低減する。幾つかの実施形態では、バンドルアクチュエータ１１６は、走査ユニット１０６による最初の走査後、ファイババンドル１０２の構成を調整することができる。幾つかの実施形態では、バンドルアクチュエータ１１６は、図２ｂに示されるように、ファイババンドル１０２の少なくとも部分を第２の位置又は構成にシフト又は回転させることができる。例えば、バンドルアクチュエータ１１６は、第２の回転位置まである角度だけ時計回りにファイババンドル１０２を回転させることができる。ファイババンドル１０２は、小さい角度で０．１μｍ〜数百μｍであることができるコア間の距離又は隔たり未満の対応する小さい距離だけ回転することができる。例えば、ファイババンドル１０２は、撮像ビームを回転前に到達したスポット間の走査スポットに向けるために、図２Ｂでは０度〜９０度の小さい角度だけ回転することができる。次に、走査ユニット１０６は、２度目にファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり撮像ビームを走査することができる。２度目の走査後、ファイババンドル１０２は、図２ｃに示されるように、再び時計回りに第３の位置まで回転することができる。次に、走査ユニット１０６は、３度目に４つのコアの基端部にわたり撮像ビームを走査することができる。この実施形態では、ファイババンドル１０２のコアは、ファイババンドル１０２の中心長手軸の周りを回転することができる。実施形態では、ファイババンドル１０２の中心に位置決めされたコアは、ファイババンドル１０２の中心長手軸に相対する位置を変更せずに回転することができる。
【００２５】
したがって、図２ｄは、更に小さい回転角を選ぶことにより、ファイバが一連の位置に回転して、光ファイバ間のギャップを小さいステップでカバーできることを示す。走査ユニット１０６が、これらの小角度回転のそれぞれの後、ファイババンドル１０２の基端面１１４を再走査するとき、走査スポットの密度はかなり増大させることができ、より高い分解能の撮像を可能にする。
【００２６】
幾つかの実施形態では、アクチュエータコントローラ１１７は、バンドルアクチュエータ１１６を制御することができ、それにより、ファイババンドル１０２の作動を制御することができる。アクチュエータコントローラ１１７は、走査ユニット１０６の走査動作と協働又は同期して作動を実行することができる。例えば、ファイババンドル１０２の作動は、走査動作後に開始し、続く走査動作の開始前に終了することができる。
【００２７】
アクチュエータコントローラ１１７は、走査ユニット１０６と通信して、作動及び走査動作を調整することができる。アクチュエータコントローラ１１７は、アクチュエータ１１６の部分であってもよく、走査ユニット１０６の近くに配置されてもよく、又は走査ユニット１０６のコントローラと通信する別個のコンソールに配置されてもよい。アクチュエータコントローラ１１７は、電気的、機械的、又は電子機械的結合を介して走査ユニット１０６と同期することができる。
【００２８】
幾つかの実施形態では、ファイババンドル１０２の基端部分は、ファイババンドル１０２の先端部分と一緒に移動又は回転することができる。幾つかの実施形態では、ファイババンドル１０２全体が一緒に回転することができる。バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２の基端部分及び先端部分の両方を一緒に回転、側方並進移動、及び／又は長手方向並進移動させることができる。したがって、ファイババンドル１０２は、必要に応じて、捻れることなく回転又は移動することができる。
【００２９】
図３は、ＯＣＴ撮像装置３００を示す。ＯＣＴ撮像装置３００は、多くの点で、上述したＯＣＴ撮像装置１００と同様である。例えば、走査ユニット１０６は、ファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり撮像光を走査することができる。更に、バンドルアクチュエータ１１６は、ファイババンドル１０２を作動させて、撮像分解能を改善することができる。
【００３０】
更に、スキャナ１１０の走査動作を実行するために、移動可能ステージ１１８を提供することができる。移動可能ステージ１１８は、走査ユニット１０６を移動させて、ファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり撮像光を走査することができる。例えば、移動可能ステージ１１８は、コリメートレンズ１１２及び結合レンズ１０８を支持することができる。移動可能ステージ１１８が移動すると、撮像光のビームは移動して、ファイババンドル１０２の基端面１１４を走査することができる。走査ユニット１０６は、走査ユニット１０６を様々な方向に移動させる複数のステージ又はアクチュエータを含むことができる。
【００３１】
図４は、撮像プローブ４０２の断面図を示す。幾つかの設計では、撮像プローブ４０２の実施形態は、ＯＣＴ撮像装置１００／３００又はその少なくとも部分を入れるか、又は収容することができる。撮像プローブ４０２は、動作中、外科医によって操作されるように構成されたハンドル１２２と、先端部が組織、例えば目に挿入されるように構成されたカニューラ１２０とを含むことができる。走査ユニット１０６は、ハンドル１２２内に位置決めすることができる。カニューラ１２０は、ハンドル１２２に結合されるか、又はハンドル１２２から突出することができる。ファイババンドル１０２は、カニューラ１２０内又はカニューラ１２０内の少なくとも部分に位置決めすることができる。ビーム形成ユニット１０４は、カニューラ１２０の先端部に位置決めすることができる。走査ユニット１０６は、ファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり撮像光を走査することができる。走査撮像光又はビームは、ファイババンドル１０２によってビーム形成ユニット１０４に案内することができる。ビーム形成ユニット１０４は、走査撮像ビームを向けるか、又はリダイレクトし、リダイレクトされた走査撮像ビームをターゲット組織に向けて出力することができる。ファイババンドル１０２は、上述したように作動して、撮像分解能を改善することができる。
【００３２】
図５は、ＯＣＴ撮像装置５００を示す。断面図では、ＯＣＴ撮像装置５００は、撮像プローブ５０２及びＯＣＴエンジン５０４を含むことができる。撮像プローブ５０２は、上述した撮像プローブ４０２と多くの点で同様であることができる。例えば、撮像プローブ５０２は、動作中に外科医によって操作されるように構成されたハンドル１２２と、先端部が組織、例えば目の中に挿入されるように構成されたカニューラ１２０とを含むことができる。更に、カニューラ１２０はハンドル１２２に結合することができる。ファイババンドル１０２は、カニューラ１２０内に位置決めすることができる。ビーム形成ユニット１０４は、カニューラ１２０の先端部に位置決めすることができる。
【００３３】
撮像プローブ４０２とは対照的に、ここで示される設計では、走査ユニット１０６は、別個のコンソール内等のハンドル１２２から離間された別個のＯＣＴエンジン５０４内に位置決めすることができる。ファイババンドル１０２は、ＯＣＴエンジン５０４と撮像プローブ５０２との間に延びることができる。ＯＣＴエンジン５０４は、ターゲット組織から返されたリターン走査撮像光からＯＣＴ像を生成するように構成することができる。
【００３４】
例えば、ＯＣＴエンジン５０４は、走査ユニット１０６を制御して、ファイババンドル１０２の基端面１１４にわたり撮像光を走査することができる。撮像光は、ファイババンドル１０２によりＯＣＴエンジン５０４から撮像プローブ５０２に案内することができる。撮像プローブ５０２内で、ファイババンドル１０２は、撮像光をビーム形成ユニット１０４に案内して、ターゲット組織に出力することができる。次に、撮像光はターゲット組織によって反射されることができる。反射撮像光は、ビーム形成ユニット１０４を介してファイババンドル１０２内で捕捉することができる。反射撮像光は、ＯＣＴエンジン５０４に案内することができる。ＯＣＴエンジン５０４は、ＯＣＴ方法を使用して反射撮像光を分析して、参照ビームとの干渉を形成することを含め、ＯＣＴ像を生成することができる。生成されたＯＣＴ像は、ＯＣＴエンジン５０４と通信するユーザインターフェースディスプレイ上でユーザ、例えば外科医に表示することができる。
【００３５】
図６ａは、幾つかの実施形態では、ＯＣＴ撮像装置１００／３００／５００が、ファイババンドル１０２の先端部であるが、ビーム形成ユニット１０４の基端部に位置決めされ、ターゲット組織での走査スポットの密度を増大させるように構成された移動可能ビーム操縦ユニット５１０を更に含み得ることを示す。図６ｂは、幾つかの実施形態では、ＯＣＴ撮像装置１００／３００／５００が、ビーム形成ユニット１０４の先端部に位置決めされ、移動して、ターゲット組織での走査スポット密度を増大させるように構成された移動可能ビーム操縦ユニット５１０を更に含み得ることを示す。
【００３６】
図７は、ＯＣＴ撮像装置１００／３００／５００による処置中の目を示す。特に、処置中の目６００が示される。目６００は、強膜６０２、角膜６０４、前房６０６、及び後房６０８を含む。水晶体嚢６１０が後房６０８に示される。目６００は網膜６１２を更に含む。
【００３７】
ＯＣＴ撮像装置５００も図７に示される。上述したように、ＯＣＴ撮像装置５００は、網膜６１２等の目６００の部分を撮像するように構成することができる。ＯＣＴ撮像装置５００は、撮像光源６２２、光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）エンジン５０４、コントローラ６２６、ユーザインターフェース６２８、及び撮像プローブ４０２／５０２を含むことができる。光源６２２は、撮像プローブ５０２によってターゲット生物組織に向けられる撮像光を提供するように構成することができる。光源６２２は、スーパールミネッセントダイオード、超短パルスレーザ、又は７００ｎｍ〜１４００ｎｍ、９００ｎｍ〜１２００ｎｍ、又は１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ等の比較的広い波長光を提供する波長掃引源又はスーパーコンティニウムレーザを含むことができる。ターゲット生物組織から反射され、撮像プローブ５０２によって捕捉される撮像光は、ターゲット生物組織の像生成に利用される。
【００３８】
ＯＣＴエンジン５０４は、光源６２２から受け取った撮像光を、撮像プローブ５０２によってターゲット生物組織に向けられる撮像ビームと、参照ミラーに向けることができる参照ビームとに分割するように構成される。ＯＣＴエンジン５０４は、スペクトル領域、掃引源、又は時間領域システムであることができる。ＯＣＴエンジン５０４は、ターゲット生物組織から反射され、撮像プローブ５０２によって捕捉された撮像光を受け取るように更に構成することができる。次に、ＯＣＴエンジン５０４は、返された撮像ビーム及び参照ミラーから返される参照ビームに干渉して、干渉パターンを形成することができる。反射撮像光と参照ビームとの間の干渉パターンを利用して、ターゲット生物組織の像を生成することができる。したがって、ＯＣＴエンジン５０４は、干渉パターンを検出するように構成された検出器を含むことができる。検出器は、電荷結合検出器（ＣＣＤ）、ピクセル、又は検出光に基づいて電気信号を生成する任意の他のタイプのセンサのアレイを含むことができる。更に、検出器は、二次元センサアレイ及び検出器カメラを含むことができる。
【００３９】
コントローラ６２６は、プロセッサ及びメモリを含むことができ、メモリは、光源６２２、ユーザインターフェース６２８、バンドルアクチュエータ１１６のアクチュエータコントローラ１１７、及び／又は撮像プローブ５０２の動作を制御し、ＯＣＴ撮像手順を実行するための機能及びプロセスを実行及び実施するための１つ又は複数の実行可能プログラムを含み得る。例えば、コントローラ６２６は、撮像プローブ５０２内のバンドルアクチュエータ１１６を制御して、ＯＣＴ撮像装置５００の走査動作と同期してファイババンドル１０２の先端部を作動させるように構成することができる。
【００４０】
光源６２２、ＯＣＴエンジン５０４、コントローラ６２６、及びユーザインターフェース６２８の１つ又は複数は、互いに通信可能に結合された別個の筐体内で実施してもよく、又は共通のコンソール内で実施してもよい。幾つかの設計では、走査ユニット１０６等のＯＣＴエンジンの部品は、図４のように、プローブ４０２内に収容することができる。他の設計では、走査ユニットは、図５のように、プローブ５０２とは別個に収容することができる。
【００４１】
例えば、幾つかの実装形態では、光源６２２、ＯＣＴエンジン５０４、及びコントローラ６２６は、ユーザインターフェース６２８に通信可能に結合されたコンソール内に位置決めすることができる。ユーザインターフェース６２８は、コンソール上にあるか、又はコンソールの一部をなすことができる。更に、ユーザインターフェース６２８又は少なくともその部分は、コンソールとは別個であることができる。ユーザインターフェース６２８は、像をユーザ又は患者に提示し、ＯＣＴ撮像手順中に撮像プローブ５０２によって走査された組織を表示するように構成されたディスプレイを含むことができる。ユーザインターフェース６２８は、入力デバイスの中でも特に、非限定的な例として、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、ダイアル、及びボタンを含む入力デバイス又はシステムを含むこともできる。
【００４２】
幾つかの設計では、撮像プローブ４０２／５０２は、ＯＣＴエンジン５０４と光学通信することができる。その点に関して、撮像プローブ４０２／５０２は、光源６２２からの光を提示するように構成され、その光は、組織を撮像するために、ＯＣＴエンジン５０４を通ってターゲット生物組織に到達する。更に、撮像プローブ４０２／５０２は、コントローラ６２６と電気通信することができる。その点に関して、コントローラ６２６は、撮像プローブ４０２／５０２に送信される電気信号を介して撮像プローブ４０２／５０２のバンドルアクチュエータ１１６を制御して、作動システムにターゲット生物組織にわたり撮像ビームを走査させることができる。光ケーブル６３２が、撮像プローブ４０２／５０２をＯＣＴエンジン５０４及び／又はコントローラ６２６に接続することができる。その点に関して、ケーブル６３２は、ファイババンドル１０２、ファイバ１１５、導電体、絶縁体、シールド、及び／又は撮像プローブ４０２／５０２とＯＣＴエンジン５０４及び／又はコントローラ６２６との光学的及び／又は電気的通信に役立つように構成された他の特徴を含むことができる。更に、ケーブル６３２が複数の別個のケーブルを含み得ることが理解される。例えば、幾つかの場合、光ケーブルは撮像プローブ４０２／５０２をＯＣＴエンジン５０４に接続することができ、別個の電気ケーブルが、撮像プローブ４０２／５０２をコントローラ６２６に接続することができる。
【００４３】
示される実施形態では、ケーブル６３２は、コネクタ６３４において終端することができ、コネクタ６３４は、ケーブル６３２への撮像プローブ４０２／５０２の脱着可能な結合に役立つように構成される。コネクタ６３４は、撮像プローブ４０２／５０２に関連付けられたコネクタ６３６と選択的に係合するように構成されて、ケーブル６３２への撮像プローブ４０２／５０２の機械的、光学的、及び／又は電気的結合に役立つことができる。例えば、撮像プローブ４０２／５０２の長さに沿って延びるファイババンドル１０２は、コネクタ６３４及び６３６の結合を介してＯＣＴエンジン５０４に光学的に結合することができる。示される実施形態では、コネクタ６３６は、コネクタ６３４と螺合するように構成することができる。しかし、撮像プローブ４０２／５０２をケーブル６３２に結合するために、限定ではなく、圧入、ルアーロック、ねじ、及びそれらの組合せを含め、任意のタイプの選択的係合特徴又はコネクタを利用可能であることが理解される。コネクタ６３４とのコネクタ６３６の選択的係合により、プローブ４０２／５０２全体を１回の処置で使用されるように構成された使い捨て構成要素とすることができ、一方、コネクタ６３４及びケーブル６３２は、殺菌され（例えば、オートクレーブ手順を使用して）、複数の処置で使用することができる再使用可能構成要素であることができる。図５の実施形態では、ケーブル６３２は、撮像プローブ４０２／５０２の部分であることができ、撮像プローブ４０２／５０２及びケーブル６３２をＯＣＴエンジン５０４に結合するコネクタは、ＯＣＴエンジン５０４内、ＯＣＴエンジン５０４の隣、又はその近傍に位置決めすることができる。
【００４４】
走査ユニット１０６は、ハンドル１２２の使い捨て部分に位置決めされてもよく、ハンドル１２２の非使い捨ての再使用可能部分に位置決めされてもよく、又はＯＣＴエンジン５０４の別個の部分に位置決めされて、ここでも再使用可能にしてもよい。
【００４５】
ハンドル１２２は、筐体１２２と呼ばれることもあり、外科医等のユーザの手で握られるようなサイズ及び形状であることができる。このために、ハンドル１２２は、テクスチャ加工表面６４８（例えば、粗面化、刻み付き、又は凸／凹、テーパ、他の表面特徴、及び／又はそれらの組合せを含む）を含み、ハンドル１２２のユーザの握りを強化することができる。動作に際して、ユーザは、撮像光ビームがターゲット生物組織に向けられるようにハンドル１２２を操作することにより、筐体／ハンドル１２２の先端部に結合されたカニューラ１２０の位置を制御することができる。
【００４６】
カニューラ１２０は、網膜６１２の撮像に役立つように、目６００の強膜６０２を通して目６００内に挿入するようなサイズ及び形状であることができる。カニューラ１２０は、ハンドル１２２と一体的に形成することができる。代替的には、カニューラ１２０及びハンドル１２２は、互いに対して固定して取り付けられた別個の構成要素であることができる。その点に関して、プローブ４０２／５０２は、カニューラ１２０及びハンドル１２２の機械的、光学的、及び／又は電気結合に役立つ１つ又は複数のコネクタを含むことができる。その結果、カニューラ１２０又はカニューラ１２０及びハンドル１２２の部分は、１回の処置で使用されるように構成されたディスポーザブル構成要素であることができ、一方、ハンドル１２２又はハンドル１２２の残りの部分は、殺菌して（例えば、オートクレーブ手順を使用して）、複数の処置で使用することができる再使用可能構成要素である。更に他の実施形態では、ハンドル１２２全体がディスポーザブルであることができる。最後に、幾つかの設計では、プローブ４０２／５０２全体がディスポーザブルであることができる。レンズ等のビーム形成ユニット１０４は、カニューラ１２０の先端部内に固定することができる。ビーム形成ユニット１０４は、網膜６１２等のターゲット生物組織に撮像光を合焦させるように構成することができる。ビーム形成ユニット１０４は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズであることができる。実施形態に応じて、屈折率分布は、球面、軸方向、又は半径方向であり得る。ビーム形成ユニット１０４は球面レンズであることもできる。他のレンズ形状を使用することもできる。
【００４７】
上で提供された例は、単なる例示であり、限定を意図しない。本開示の範囲内にあることが意図される、開示される実施形態による他のシステムを当業者は容易に考案し得る。したがって、本願は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
撮像光を案内するように構成された光ファイバの組を含むファイババンドルと、
前記ファイババンドルから前記撮像光を受け取り、前記撮像光をターゲット領域にリダイレクトするように構成されたビーム形成ユニットと、
前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の位置を調整するように構成されたバンドルアクチュエータと、
を備える、光学撮像装置。
〔態様２〕
前記ファイババンドルの基端面にわたり前記撮像光を走査して、前記リダイレクトされた撮像光に前記ターゲット領域の走査パターンに沿って走査させるように構成された走査ユニットを備える、態様１に記載の光学撮像装置。
〔態様３〕
前記走査ユニットは、回転可能ミラー、ガルバノメータ、共振スキャナ、ポリゴンスキャナ、ＭＥＭＳスキャナ、及び移動可能ステージのうちの少なくとも１つを備える、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様４〕
前記走査ユニットは、移動可能ステージを備え、
前記走査ユニットの前記移動可能ステージ及び前記ファイババンドルの前記基端面は、一緒に移動するように結合される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様５〕
前記バンドルアクチュエータは、前記走査ユニットに結合され、且つ前記バンドルアクチュエータを制御して、前記走査ユニットの走査動作に関連して前記光ファイバの組の前記位置を調整するように構成されたアクチュエータコントローラを備える、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様６〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分の構成を調整するように構成され、
前記光ファイバの組の前記先端部分は、撮像プローブのカニューラに配置される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様７〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の構成を調整して、前記ターゲット領域での走査スポットの密度を上げるように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様８〕
前記バンドルアクチュエータは、前記調整前後のファイバの中心の距離が、前記ファイババンドルの隣接する光ファイバの中心間の距離未満であるように、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の位置を調整するように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様９〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分を回転させるように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１０〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分を捻るように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１１〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分を側方に並進移動させるように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１２〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の先端部分及び前記ビーム形成ユニットの少なくとも一方を長手方向に並進移動させるように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１３〕
前記バンドルアクチュエータは、前記ファイババンドルの前記光ファイバの組の前記先端部分及び前記ビーム形成ユニットの位置の少なくとも一方を長手方向に調整して、撮像ターゲット領域と前記ビーム形成ユニットとの間の作業距離に従って前記ビーム形成ユニットの焦点距離を調整し、撮像特性を改善するように構成された手動又はオートフォーカスサブシステムの部分である、態様１２に記載の光学撮像装置。
〔態様１４〕
撮像プローブを備え、前記撮像プローブは、
前記走査ユニットを収容するように構成されたハンドルと、
前記ハンドルに結合され、且つ前記ファイババンドルの少なくとも部分を収容するように構成されたカニューラと、
を備える、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１５〕
前記ハンドル及び前記撮像プローブの少なくとも一方はディスポーザブルである、態様１４に記載の光学撮像装置。
〔態様１６〕
前記ファイババンドルの少なくとも部分を収容するように構成された撮像プローブと、
光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）エンジンと、
を備え、前記ＯＣＴエンジンは、
前記走査ユニットを収容し、
撮像ターゲット領域から返されたリターン走査撮像光からＯＣＴ像を生成するように構成される、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１７〕
前記ＯＣＴエンジンは、コンソールに位置決めされる、態様１６に記載の光学撮像装置。
〔態様１８〕
前記走査ユニットは、複数のステージ及びアクチュエータを備える、態様２に記載の光学撮像装置。
〔態様１９〕
前記ファイババンドルの前記光ファイバの組は、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、シングルモード導波管、マルチモード導波管、及び中空管のうちの少なくとも１つを含む、態様１に記載の光学撮像装置。
〔態様２０〕
前記ビーム形成ユニットは、レンズ、ＧＲＩＮレンズ、ボールレンズ、回折要素、非球面レンズ、及び対物レンズのうちの少なくとも１つを含む、態様１に記載の光学撮像装置。
〔態様２１〕
前記ファイババンドルの前記先端部から遠位に位置決めされ、且つ撮像ターゲット領域での走査スポットの密度を上げるように構成された移動可能ビーム操縦ユニットを備える、態様１に記載の光学撮像装置。
〔態様２２〕
前記移動可能ビーム操縦ユニットは、手動又はオートフォーカスサブシステムの部分であり、撮像ターゲット領域と前記ビーム形成ユニットとの間の作業距離に従って前記ビーム形成ユニットの光学要素の位置を長手方向に調整して、撮像特性を改善するように構成される、態様２１に記載の光学撮像装置。
〔態様２３〕
眼科撮像の方法であって、
走査ユニットを用いて、ファイババンドルの基端部にわたり撮像ビームを走査することと、
バンドルアクチュエータを用いて、前記ファイババンドルの先端部分の構成を調整することと、
ビーム形成ユニットにより撮像光をターゲット領域に向けることと、
を含む、方法。
〔態様２４〕
構成を調整することは、前記調整前後のファイバの中心の距離が、前記ファイババンドルの隣接する光ファイバの中心間の距離未満であるように、ハンドルアクチュエータを用いて、前記ファイババンドルの前記先端部分の前記構成を調整することを含む、態様２３に記載の方法。
【図１】
0006510554.tif 000002
【図２ａ−２ｄ】
0006510554.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006510554.tif 000006
【図６ａ】
0006510554.tif 000007
【図６ｂ】
0006510554.tif 000008
【図７】
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