眼科成像和激光传输设备、系统和方法与流程

眼科成像和激光传输设备、系统和方法
1.相关申请
2.本技术要求于2020年10月16日提交的加拿大申请第3,096,285号的优先权，其全部公开内容通过引证结合于此。
技术领域
3.本技术涉及眼科设备、系统和方法，并且具体地，涉及用于眼睛的成像和激光治疗的设备、系统和方法。


背景技术：

4.对于识别眼睛的病症，对眼睛进行成像是重要的。各种成像技术可用于捕获眼睛内腔的图像。例如，扫描激光检眼镜(slo)成像可提供眼睛的一部分(诸如视网膜或角膜)的二维图像。光学相干断层扫描(oct)成像可提供视网膜或角膜的一部分的三维和/或截面图像。其他成像技术可用于捕获眼睛的眼底的至少一部分的图像。
5.对眼睛进行成像可用于识别需要治疗的眼部病症。可使用激光来治疗眼部病症，其中，根据捕获图像确定激光束或脉冲的特定定向位置。
6.期望能够成像并治疗一种或多种眼部病症的另外的、新颖的和/或改进的眼科设备。


技术实现要素：

7.根据本公开，提供了一种用于治疗眼部病症的成像和激光传输设备，该设备包括：扫描激光检眼镜(slo)光通路，用于slo成像；光学相干断层扫描(oct)光通路，用于oct成像；治疗光通路，用于治疗激光；以及传输光通路，该传输光通路包括物镜，物镜将来自slo光通路、oct光通路以及治疗光通路的光聚焦到正在进行眼部病症治疗的眼睛的一部分上。
8.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包括：设备控制器，用于：控制slo光通路、oct光通路和治疗光通路的部件的操作；以及在成像和激光传输设备与计算设备之间提供界面。
9.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包括：slo光源或slo光源端口，用于将激光传输设备耦合至外部slo光源；oct光源或oct光源端口，用于将激光传输设备耦合至外部oct光源；以及治疗光源或治疗光源端口，用于将激光传输设备耦合至外部治疗光源。
10.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，slo光源或外部slo光源以slo波长操作；oct光源或外部oct光源以oct波长操作；治疗光源或外部治疗光源以治疗波长操作，并且其中，slo波长、oct波长和治疗波长中的每一个是不同的波长。
11.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，传输光通路包括一个或多个光学设备，该一个或多个光学设备用于将来自眼睛的、通过物镜的返回光分离，并且基于返回光的一部分的波长将返回光的该部分传输至slo光通路或oct光通路中的一个。
12.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，slo光通路包括：xy扫描光学器件，用于跨眼睛的一部分扫描slo束；slo检测器，用于检测来自slo束的、通过slo光通路的一部分从眼睛返回的光。
13.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，xy扫描光学器件包括以下一项或多项：检流计；共振扫描仪；非共振扫描仪；旋转镜；和旋转棱镜。
14.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，oct光通路包括：分光器/合光器，耦合至oct光源和oct检测器；样本光通路，将分光器/合光器光耦合至传输通路；以及参考光通路，将分光器/合光器光耦合至返回反射镜，其中，从样本光通路和参考光通路返回的光在被oct检测器检测之前，在分光器/合光器中组合。
15.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，返回反射镜的位置可调节，以便延长或缩短参考通路的长度。
16.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，参考通路包括厚度可调节材料以补偿眼睛内的分散。
17.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，治疗光通路包括自适应光学器件、棱镜对、光栅对、介质镜涂层以及光纤中的至少一个，以用于基于oct光通路的参考通路中的厚度可调节材料的厚度来对治疗激光脉冲进行预补偿。
18.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包括：第二治疗用激光。
19.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包括：对准系统，用于将治疗用激光对准至oct光通路。
20.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，对准系统包括粗略对准段和精细对准段。
21.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，粗略对准段包括布置在与治疗用激光分开的粗略对准束的不同长度光路的对应端部处的一对cmos传感器。
22.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，粗略对准束在注入oct通路之前，与治疗用激光分开。
23.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，精细对准段包括布置在与治疗用激光分开的精细对准束的不同长度光路的相应端部处的一对正交光电二极管(qpd)。
24.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，对准系统包括用于可控地调节治疗用激光的对准的定位光学器件。
25.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，对准系统使用正强化学习算法来控制定位光学器件而不依赖于光学几何形状。
26.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包括：穿过治疗光通路的至少一部分的引导激光。
27.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，引导激光具有能够由slo检测器和oct检测器中的至少一个检测的引导波长。
28.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，引导激光用于将治疗激光与slo成像和oct成像中的至少一个对准。
29.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包
括：分束器，该分束器用于将引导激光的从眼睛返回的一部分指引至用于检测引导激光的引导传感器，其中，引导传感器用于生成眼睛的能够与slo图像配准的图像。
30.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，该成像和激光传输设备进一步包括：分束器，该分束器用于将治疗激光的从眼睛返回的一部分指引至用于检测治疗激光的治疗传感器，其中，治疗传感器用于生成眼睛的能够与slo图像配准的图像。
31.在该成像和激光传输设备的另一实施方式中，治疗激光是飞秒激光。
32.根据本公开，进一步提供了一种用于治疗眼部病症的激光成像和传输系统，包括：如上所述的成像和激光传输设备；以及计算设备，该计算设备用于控制成像和激光传输设备的操作并且向成像和激光传输系统的用户提供图形用户界面。
33.在该成像和激光传输系统的另一实施方式中，计算设备被配置为：捕获slo图像和oct图像；将所捕获的slo图像和oct图像配准至用于治疗眼部病症的治疗计划的计划图像；以及根据治疗计划控制治疗激光。
34.在该成像和激光传输系统的另一实施方式中，计算设备进一步被配置为：使用所捕获的slo图像跟踪眼动；以及根据治疗计划和所跟踪的眼动来控制治疗激光。
35.在该成像和激光传输系统的另一实施方式中，计算设备进一步被配置为：识别眼睛内用于激光治疗的不安全区域；以及如果治疗将发生在不安全区域内，则停止治疗激光。
36.在该成像和激光传输系统的另一实施方式中，计算设备进一步被配置为：生成显示slo图像和oct图像的图形用户界面(gui)。
37.在该成像和激光传输系统的另一实施方式中，gui用于生成治疗计划。
38.在该成像和激光传输系统的另一实施方式中，gui显示治疗期间治疗计划的进度。
39.根据本公开，提供了如上所述的对成像和激光传输系统在治疗包括以下一种或多种眼部病症中的用途：糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性、玻璃体黄斑牵引、撕裂、脱离和裂孔、青光眼以及静脉阻塞。
附图说明
40.通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的进一步特征和优点将变得显而易见，在附图中：
41.图1示出眼部成像和激光治疗系统的部件；
42.图2示出成像和激光治疗系统的光路；
43.图3示出成像和激光治疗系统的slo成像部的部件；
44.图4示出成像和激光治疗系统的oct成像部的部件；
45.图5示出成像和激光治疗系统的激光传输部的部件；
46.图6示出另一眼部成像和激光治疗系统的光学部件；
47.图7示出对准系统的光学部件；
48.图8示出用于对准激光成像和传输系统的部件的另一布置；
49.图9示出使用眼部成像和激光治疗系统来计划并执行针对眼部病症的治疗的方法；
50.图10示出用于计划并执行针对眼部病症的治疗的图形用户界面流程；
51.图11示出用于执行针对眼部病症的治疗的另一图形用户界面流程；
52.图12示出用于计划眼部病症的眼部治疗的方法；
53.图13示出治疗眼部病症的方法；以及
54.图14示出具有玻璃体黄斑牵引的患者的眼底图像和oct图像上的凸形表面。
具体实施方式
55.描述了一种成像和激光治疗系统，该成像和激光治疗系统包括用于对眼睛进行成像的扫描激光检眼镜(slo)成像设备和光学相干断层扫描(oct)成像设备两者，对眼睛进行成像可使用这两个设备同时进行。此外，该成像和激光传输系统包括可用于进行眼部病症的治疗的治疗激光。治疗激光可以是治疗用激光或外科激光。slo成像、oct成像和治疗用激光可穿过共同物镜以用于传输至被成像和/或治疗的眼睛。进一步，slo成像设备，或者更具体地，来自slo成像设备的图像，可用于识别眼动，并且考虑oct成像设备中的眼动和/或治疗用激光的定向。slo成像、oct成像和治疗用激光的组合可提供一系统，该系统允许使用单个系统来计划并执行对眼部病症的治疗。虽然计划和治疗可分次执行，这可能要求个人返回一次或多次，但是计划和治疗也可单次执行。应理解，成像和激光治疗系统中可包括附加部件，包括例如眼底成像部件、引导激光系统、附加治疗激光等。
56.图1示出眼部成像和激光治疗系统的部件。系统100包括成像和激光传输设备102。设备102包括slo成像部件104、oct成像部件106和治疗激光传输部件108。成像和激光传输部件可由设备控制器110控制。可将用于slo成像、oct成像和治疗激光的光传输至正被成像和/或治疗的眼睛112或可能的其他目标。用于slo和oct成像的成像光反射回各个检测器。
57.设备控制器110可提供设备102与计算设备114之间的接口。计算设备114提供用于操作成像和激光传输设备102的各种系统控制功能116。虽然计算设备114被示出为单独的计算设备114，但是有可能将计算设备114合并至成像和激光传输设备102。设备控制器110可捕获来自slo成像部件104和oct成像部件106的相应检测器/照相机的信号，并且控制其他部件，诸如成像部件104、106、治疗激光传输部件108、聚焦部件或其他部件的源。
58.计算设备114可包括用于执行指令的一个或多个处理单元(未示出)、存储数据和指令的一个或多个存储器单元(未示出)，当数据和指令由一个或多个处理单元执行时，将计算设备配置为提供系统控制功能116。系统控制功能116可包括图形用户界面(gui)功能118，其提供用于操作成像和激光传输设备的gui。可提供校准功能120，以便对成像和激光传输设备102进行校准，并且具体地，对slo成像部件104、oct成像部件106和治疗激光传输部件108进行对准和关联，使得slo图像和oct图像中的位置可彼此精确对准并且被治疗激光精确定向。可提供计划功能122，其允许开发治疗计划以用于治疗特定眼部病症。计划功能122可使用gui功能来允许用户定义治疗计划。另外地或可替代地，计划功能可合并自动或半自动计划功能，该功能可识别捕获图像内的激光治疗位置。治疗功能124可控制设备102的部件，包括治疗激光传输部件108，以便执行治疗计划，从而治疗或至少部分治疗眼部病症。
59.gui功能118可在显示器126上呈现所生成的gui。尽管示出为单独显示器，但是显示器可合并至成像和激光传输设备102。所呈现的gui可取决于需要向用户显示什么信息或者可能期望向用户显示什么信息而变化。图1示出可在治疗期间显示的gui 129。例如，gui可显示slo图像130和oct图像132。slo图像可包括oct图像的截面位置的指示。slo图像和
oct图像可包括尚未被治疗的治疗位置以及已被治疗的治疗位置的指示。gui 134可包括治疗计划的可能与用户相关的其他细节以及用于开始136和停止138治疗的图形元素。
60.图1所示的设备102和系统100广泛地包括光学硬件、控制电子器件和软件。下面更详细地描述部件。系统100可用于对眼睛成像以识别用于治疗的区域，并且用于执行治疗。该治疗可用于大范围的不同的眼部病症，包括例如老年黄斑变性(amd)、玻璃体黄斑牵引综合征(vts)、糖尿病视网膜病变、白内障、脉络膜新生血管、微动脉瘤、青光眼、视网膜前膜(erm)、视网膜撕裂和脱离、中心静脉阻塞或分支静脉阻塞。
61.图2示出成像和激光治疗系统的光路。如示出的，成像和激光传输设备102包括slo源202。slo源202可以是例如，二极管激光、气体激光、染料激光、固态激光、连续波激光、脉冲激光、超短激光脉冲、超辐射二极管光源、来自非线性光学材料的非线性生成的光(例如，超连续光、谐波生成光、和频或差频生成光)或用于将设备102耦合至激光的端口。slo激光可以以不同波长范围(包括例如100nm-3000nm之间)操作。oct源204可包括适用于oct成像的低相干光源，诸如例如超发光二极管、超短激光脉冲、超辐射二极管光源、来自非线性光学材料的非线性生成的光(例如，超连续光、谐波生成光、和频或差频生成光)或用于将设备102耦合至超发光二极管的端口。治疗激光源206可包括治疗激光或用于将设备102耦合至治疗激光的端口。治疗激光可以是例如气体激光、光纤激光、染料激光、光纤或自由空间飞秒/皮秒/纳秒激光、固态激光(脉冲或连续波长)、脉冲或连续波长二极管激光、光学参数振荡器、光学放大器、以及光学参数放大器、或从非线性光学过程(例如，和、差和二次谐波光生成)生成的相干光等。设备控制器110可向光源提供控制信号，以便控制光源，包括例如打开和关闭激光/光以及可能地调节可控参数。
62.源202、204、206中的每一个耦合至将光从源指引至目标112的相应光路208、210、212。光路中的每一个可具有各种光学元件，包括透镜、分束器、合束器、反射镜、滤光器、偏振器、自适应光学器件、棱镜、光栅、光纤等。来自源的光可穿过分束器/合束器214，该分束器/合束器通过将光聚焦在眼睛上的一个或多个望远镜透镜216，将从每个源输出的光组合并指引至眼睛112。在眼睛上可使用角膜接触镜或角膜接触镜的组合，以便将来自望远镜透镜的光更好地耦合至眼睛。
63.来自治疗激光的光可用于对眼睛进行成像，然而，从眼睛返回的治疗光不需要指引至检测器。相反，来自slo和oct源的光对眼睛的正被成像的部分进行反射，并且反射光可被分束器214分开并指引回相应光路208、210。可基于例如用于slo和oct成像的波长来分开返回光；或者，如果使用相同或类似的波长并且由此基于波长来分开返回光是不可能的或者困难的，则如果slo和oct光具有不同的偏振状态，可基于偏振来分开光束。
64.slo光路和oct光路两者的光学元件将来自源的光指引至目标112，并且slo成像和oct成像将每个源的返回光分别指引至slo检测器218和oct检测器220。下面参照图3至图5更详细地描述光路208、210、212中的每一个。在成像和处理系统中，可包括在图2中未示出的附加光学系统。例如，一个或多个眼底照相机可结合一个或多个引导激光系统、附加治疗激光系统等，以用于对眼睛成像。
65.图3示出成像和激光治疗系统的slo成像部的部件。slo源202输出对slo成像有用的光。slo光路可包括自由空间光学元件，该自由空间光学元件被布置为将来自源202的光传输到眼睛112，并将来自眼睛的返回光指引至slo检测器。slo光路包括分束器或其他光学
设备，如能够通过扫描光学器件304、分束器214和望远镜光学器件216将来自源202的光指引至眼睛112的光环行器或定向耦合器302，其可包括一个或多个透镜、滤光器、光圈等。望远镜光学器件216可包括能够沿着z轴移动的一个或多个透镜，这些透镜远离或朝向眼睛移动。沿z轴移动光学器件可将焦点改变至眼睛的不同部位(如角膜或视网膜)或眼睛内腔内的任何地方。扫描光学器件304包括能够跨眼睛扫描光的光学设备。如所示的，设备可包括：检流计或检流仪306，其可扫描穿过第一轴(例如y轴)的光；以及共振扫描仪308，其扫描穿过第二正交轴(例如x轴)的光。虽然描述为使用检流计和共振扫描仪的组合，但是可能的是，使用其他设备来沿着x轴或y轴扫描。例如，扫描光学器件可由声光偏转器、电光偏转器、非共振扫描仪、旋转镜、旋转棱镜、微机电(mem)反射镜提供。此外，代替使用两个扫描设备，可能使用能够在x轴和y轴上可控制地扫描光束的单个光学扫描设备，例如，2d mems镜。由于共振扫描仪308以比检流计显著更高的速率操作，所以共振扫描仪能够提供高扫描速率。例如，为了生成眼睛的512x512光栅图像，每当检流计移动到新的行位置时，共振扫描仪都将需要将光指引至512个位置。可能的是，xy扫描光学器件304使用两个检流计，尽管成像速率可降低。其他设备(如微反射镜设备)可用于以光栅图案扫描跨眼睛的光。xy扫描光学器件304可由设备控制器110中的驱动电路312驱动。
66.来自共振扫描仪的信号可由数据采集电路314捕获，该数据采集电路可用于使检流计的移动与共振扫描仪的移动同步，使得当共振扫描仪完成列的扫描时，移动至新的行。来自眼睛的反射光通过相同的光路返回至分束器302，该分束器对来自源的光的返回光进行分光并且将该返回光指引至slo检测器，该slo检测器被示出为雪崩光电检测器(apd)310。apd信号可由数据采集电路314捕获。虽然示出为apd，但是其他检测器是可能的，包括例如具有放大器的光电二极管的管状光电倍增器或基于半导体的光电倍增器或电荷耦合设备或照相机。数据采集电路可基本上作为电子设备操作，该电子设备可以以足够高的频率测量相关信号的电压/电流，以便适当地测量信号。设备控制器可提供界面，该界面可用于向计算机114提供包括成像数据的捕获数据，以及从计算机114接收用于控制slo源和扫描光学器件的控制信息。
67.光路可包括附加部件，包括例如用于聚焦和/或指引光的一个或多个透镜、反射镜、光栅等、一个或多个滤光器、光圈等。附加部件可提供附加功能，诸如波前像差检测和校正或补偿、强度检测和校正或补偿。
68.以上已使用单个slo源进行了描述。进一步地，例如，该slo源可具有组合成单个束的多个单独光源，如红色光源、绿色光源和蓝色光源。使用组合的红色光源、绿色光源和蓝色光源以及相应的检测器允许捕获真实颜色的slo图像。另外地或可替代地，可能使用飞秒激光作为slo源，可提供实时荧光血管造影术。更进一步地，虽然在图3中未示出，但是可能的是，光源或光路可包括自适应光学器件，该自适应光学器件可显著地提高成像分辨率，允许例如单个细胞的可视化。
69.图4示出成像和激光治疗系统的oct成像部的部件。oct成像使用oct源206，该oct源可能是例如超发光二极管。源束由能够分离和组合往返于不同端口的光的光纤耦合器402或其他光学部件分开。oct源束被光纤耦合器402分为包括扫描光学器件406的样本404，该扫描光学器件可在x方向和y方向上扫描光束。扫描光学器件406可包括与图3的xy扫描光学器件304或其他扫描设备类似的检流计和/或谐振器。扫描光学器件406可由设备控制器
11以类似于上述关于图3的驱动电路312的方式控制。oct样本路径通过分束器/合束器214将oct源束传输至眼睛或目标，该分束器/合束器通过一个或多个望远镜透镜216将从oct路径和slo路径输出的光组合并指引至眼睛112。如上所述，望远镜透镜216可朝向或远离眼睛112移动(被定义为z轴)，以便改变oct源束在眼睛上的聚焦点。如上所述，角膜接触镜可放置在眼睛上以便将oct源束传输至眼睛。反射光通过oct样本路径返回至光纤耦合器402，在该光纤耦合器处，反射光与从oct参考路径返回的光组合，并且该组合光或该组合光的一部分被提供至oct检测器220。oct源206和检测器220两者都可由设备控制器110控制，该设备控制器可提供到计算设备114的接口以允许计算设备114控制成像和激光传输系统的操作以及从oct检测器接收捕获的图像数据。
70.参考路径408为由光纤耦合器分开的oct光束或其一部分提供路径，该路径与在样本路径中行进的oct光束具有相同的路径长度，使得来自样本路径和参考路径的组合光的干涉提供的信息可用于提供眼睛的样本路径所定向的部分的图像。为了补偿样本路径的变化路径长度(其可由例如，眼睛内的不同定向/聚焦位置以及眼睛的位置变化而引起)，参考路径可包括反射镜410，该反射镜在z轴上可移动以便延长或缩短参考路径的路径长度。可移动反射镜410将光反射回穿过参考路径以便与来自光纤耦合器402中的样本路径的光组合。设备控制器110可使可移动反射镜与可移动望远镜透镜同步，使得望远镜透镜的移动导致反射镜410的相应移动，以保持样本路径和参考路径的路径长度。
71.除了造成样本路径的变化路径长度的可移动反射镜之外，参考路径可具有被示出为一对楔形件412的多个色散补偿部件，该楔形件可被调节以便为参考束的穿过提供更厚或更薄的材料。色散补偿部件412可用于考虑眼睛自身的光学特性，这在可用于对眼睛的后部或眼睛的视网膜进行成像的oct成像中可能是特别有用的。色散补偿部件412可由设备控制器110与计算设备114协同控制。具体地，计算设备114可包括oct色散补偿控制功能414，该功能例如通过将楔形件移入或移出以提供较厚或较薄的光学部件来调节色散补偿部件，以便提供oct检测器所捕获的聚焦图像。也就是说，当色散补偿部件被适当调节以考虑被成像的眼睛的光学特性时，oct检测器捕获的图像将处于锐聚焦。oct色散补偿控制功能可基于自动聚焦技术，该自动聚焦技术基于所捕获图像的锐度来调节聚焦光学器件。可调节色散补偿部件直至产生清晰图像。
72.除了补偿oct参考束之外，由色散补偿部件412提供的色散补偿量还可用于其他目的。因为由色散补偿部件提供的特定补偿(例如，部件412的
‘
厚度’)提供了眼睛的光学特性的指示，所以该特定补偿可用于其他补偿，包括例如slo图像的后补偿(其可包括图像处理技术)，以及用于控制光学补偿部件以便提供治疗激光脉冲的预补偿。时序脉冲压缩和频率预补偿可通过例如治疗激光色散预补偿功能416来执行，该功能可基于提供如由oct色散补偿控制功能414确定的锐聚焦oct图像所需的补偿，来调节治疗光通路中的脉冲预补偿部件。
73.图5示出成像和激光治疗系统的激光传输部的部件。治疗激光在图5中被示出为飞秒、皮秒或纳秒脉冲激光502，然而根据特定应用，可使用其他激光源。例如，治疗激光可以是光纤或自由空间飞秒/皮秒/纳秒激光气体激光、光纤激光、染料激光、固态激光(脉冲或连续波长)、脉冲或连续波长二极管激光、光学参数振荡器、光学放大器、以及光学参数放大器、或从非线性光学过程(例如，和、差和二次谐波光生成)生成的相干光等。治疗激光可穿
过预补偿光学器件504和定向光学器件506。定向光学器件允许治疗激光束定向在眼睛的需要由治疗激光进行治疗的特定位置。定向光学器件506可类似于以上针对slo和oct光路描述的扫描光学器件，并且可包括例如检流计和/或谐振器或其他扫描设备，其可由计算设备114上的定向控制功能512控制。来自定向光学器件的治疗束穿过分束器/合束器214，并且穿过将治疗激光束指引至眼睛112的一个或多个望远镜透镜216。
74.如以上参见图4描述的，色散补偿部件412可提供对眼睛中发生的色散的指示。因此，治疗激光色散预补偿功能416可通过设备控制器110控制预补偿光学器件504，以便对治疗激光束进行预补偿。
75.以上已描述了包括光学部件、电子部件和软件部件的系统，这些部件共同提供一系统：该系统能够使用共焦光学检测系统和光学相干断层扫描系统对眼睛或其他目标进行成像，并且定向眼睛内的位置以用于通过治疗用激光系统进行治疗。除了对眼睛成像之外，成像系统还可用于提供实时导航和眼睛跟踪，从而允许精确地定向治疗激光束/脉冲。
76.图6示出另一眼部成像和激光治疗系统的光学部件。上述系统将三个光学系统(即，slo成像系统、oct成像系统和治疗激光系统)描述为使用单独的扫描/定向光学器件。可能的是，将治疗激光的定向光学器件与slo或oct成像系统的扫描光学器件组合。此外，可能的是，将slo和oct成像系统的扫描光学系统组合在一起，然而，这可能导致slo成像系统的帧速率较慢。在治疗激光的治疗期间，较慢的帧速率可能不足以提供足以用于眼睛追踪的实时成像。因此，以下描述的系统600为slo成像部件提供单独的扫描光学器件，同时将oct成像的扫描/定向光学器件和治疗激光传输梳理在一起。
77.系统600包括slo成像部件602、oct成像部件604以及治疗激光部件606。用于每个系统602、604、606的光在分束设备608处组合/分开。该组合束由一个或多个望远镜透镜6110聚焦至眼睛，如箭头610a所示出的，该一个或多个望远镜透镜可以是可移动的，以便调节眼睛612或目标中或者眼睛或目标上的光的聚焦点。如示出的，该系统中的每一个可具有不同波长。作为实例，slo波长可以是：约658nm，oct波长可以是约800nm-1200nm，并且治疗激光的波长可以是约200nm-3000nm。虽然已提供了特定波长，但是可针对slo、oct和处理系统中的每一个使用不同的波长。另外，slo源可包括红色、绿色和蓝色源以及对应的检测器或其他类型的slo成像源。
78.无论具体波长如何，slo成像系统602都包括光源614。光源可在成像和传输设备的外部，并且例如通过光纤或自由空间光学器件耦合至设备。不论如何提供光源614，光源都提供由线616示出的光束。光束穿过聚焦光学器件以及扫描光学器件620。聚焦光学器件可包括位于扫描光学器件620之前的透镜618以及位于扫描光学器件620之后的透镜622a、622b。尽管只有单个反射镜被示出为扫描光学器件620，但是应了解，可使用一对反射镜或扫描仪来提供光束在x方向和y方向上的扫描。来自源的光束也可穿过另一分束设备，其在图6中被示出为能够根据其偏振进行分光的偏振分束器624。尽管被示出为位于扫描光学器件620和源614之间，但是可能的是位于光通路的不同位置。来自源614的光通过偏振元件626(如四分之一波片或半波片)朝向眼睛612指引，该偏振元件改变穿过其的光的偏振。光被指引至眼睛并且从眼睛反射的光通过同一路径返回并且再次穿过偏振元件626，该偏振元件再次改变返回光的偏振，从而使得返回光具有与源光不同的偏振并且因此返回光和源光可通过偏振分束器624彼此分离。除了偏振分束器和偏振元件以外的其他光学设备可用
于从源光分离返回的反射光，例如光环行器。从眼睛返回的反射光穿过一个或多个聚焦光学器件630a、630b，该聚焦光学器件将束聚焦至检测器632，该检测器可以是雪崩光电检测器或类似设备。应理解，扫描光学器件可在x方向和y方向上跨眼睛扫描束，并且检测器在每个坐标处的结果输出可用于构造眼睛的光栅图像。
79.oct成像系统类似地包括光源634，该光源可以是例如一个或多个超发光二极管。来自光源的光穿过光纤耦合器(fc)636。光纤耦合器可将在不同端口上接收的光分开和组合。例如，来自端口1和2的入射光可被组合，并且该组合光被分开以从端口3和4输出。类似地，来自端口3和4的入射光被组合并且在端口1和2处输出。fc 636将来自oct源634的光分为样本路径和参考路径。来自fc 636的样本路径中的光可穿过一个或多个聚焦透镜638。分束器/合束器640用于将来自oct源的光与治疗光源组合/分开。组合光穿过可在x方向和y方向上扫描光束的扫描/定向光学器件642。
80.来自fc 636的光还被指引至参考路径，可在从反射镜648反射之前穿过一个或多个聚焦光学器件644、补偿光学器件646。反射镜648可在由箭头648a示出的方向上移动以便调节参考路径的长度，以匹配样本路径的长度。从样本路径和参考路径返回的光在光纤耦合器636处被组合在一起，并且该组合光传递至传感器650，该传感器可以是例如ccd传感器。另外地或可替代地，检测器可由apd提供，可与扫频源oct一起使用。虽然未示出，但包括滤光器、透镜、光栅等的一或多个光学元件可位于传感器650的前方。
81.治疗激光传输系统606包括可由设备控制器(未示出)控制的治疗光源652、一个或多个聚焦光学器件654以及预补偿光学器件656。如示出的，来自治疗激光和oct源的组合光被组合在一起，并且穿过相同的扫描/定向光学器件642。除了治疗光源之外，该系统可包括引导激光658，该引导激光可通过分束器660与治疗激光652组合。引导激光658可穿过治疗激光的光通路，并且可用于确保治疗激光被适当地对准并定向。该引导激光并且具体地引导激光在眼内的聚焦位置可由成像系统中的一个或多个检测。
82.以上已将成像系统描述为包括slo成像系统602和oct成像系统604。除了slo和oct成像系统之外，可将附加成像系统合并至该系统中。如示出的，可包括眼底成像系统662以及例如可提供用于聚焦的led或其他特征的固定目标系统(未示出)。眼底成像系统可包括适合的光源664，该光源可通过分束器666与其他光源组合。尽管被示出为与slo成像光组合，但是眼底成像光可在其他位置处与外部光源组合。返回光被分束器或类似设备分开，并且被指引至捕获眼底图像的照相机传感器670。眼底图像可被广谱光源照射，并且传感器可包括用于捕获彩色图像的红色、绿色和蓝色传感器。可选地，可通过特定频率或频率范围照射眼底图像。
83.来自oct成像和治疗系统的组合光以及引导激光和眼底成像光通过分束器608与来自slo成像系统的光组合。来自所有系统的组合光穿过望远镜光学器件610，该望远镜光学器件可在z方向上，朝向或远离眼睛移动以改变焦深。来自治疗激光的光被眼组织吸收，这导致眼睛的一些变化，如光凝固、组织中的切口、消融等。来自slo和oct成像系统以及眼底成像系统的光和引导激光从眼睛反射回来，并且被分离并指引至各个光路。反射光穿过各光路到达各传感器，即，slo传感器632或oct传感器650。
84.虽然以上已示出多个光学元件，但该系统中可包括附加光学元件。例如，可在光通路的不同位置处提供一个或多个滤光器以阻挡某些波长。另外，可提供光圈以进一步阻挡
未聚焦的光。另外，一个或多个传感器可沿着光路定位，以便确定并且可能地调节来自一个或多个源的光的对准。另外，虽然描述了单个治疗光源，但是可能具有多个不同的治疗光源，或具有允许用不同的治疗源替换一个治疗光源的可互换光源。另外，虽然治疗源已被描述为用于进行特定治疗，但是可能的是，治疗源用于对眼睛成像并且执行特定治疗。
85.以上已描述的系统能够使用slo成像系统和oct成像系统两者对眼睛同时进行成像，同时还将治疗激光传输至眼睛中的定向位置。该系统可由软件控制，以便提供各种成像、治疗计划和治疗执行功能。
86.图7示出对准系统的光学部件。对准系统700可合并至上述任何实施方式中，然而下文具体参考结合图6描述的oct系统604的部件来描述该对准系统。应注意，为了简单起见，oct参考路径和传感器的部件已在图7中省略。对准系统702允许治疗用激光与oct激光对准或至少基本对准。当治疗用激光与oct激光完全对准时，两个激光束或脉冲将沿着其整个路径彼此重合。对准系统还可用于将治疗用激光与输入光纤或端口对准。例如，如果治疗用激光是飞秒激光，则可使用光纤(如空芯光纤或科格米光纤(kogami fiber))将源耦合至成像和治疗系统，该光纤可具有可能需要有源对准以便将激光脉冲注入光纤中的小数值孔径。另外，将治疗激光与oct激光对准有助于将使用部分oct图像确定的目标位置与实际治疗位置对准。对准系统702可包括粗略对准系统，该粗略对准系统可对准激光源以便适当地注入耦合部件中，该耦合部件可以是光纤或自由空间光学器件，如铰接臂和反射镜组件。除了粗略对准之外，精细对准可使用沿着oct路径的传感器提供。
87.粗略对准部件可位于治疗源652的输出端。治疗束穿过两个可调节反射镜或其他定位光学器件704、706。尽管在图7中未示出，但是定位光学器件704、706可由控制器控制，以便能够控制治疗束的对准。定位光学器件704、706可布置为z形折叠、数字4或适用于对准治疗束的任何其他类型的布置。在穿过定位光学器件704、706之后，治疗束穿过分束器708，该分束器将束的一部分指引至粗略对准传感器并且将另一部分指引至oct路径的光耦合器。分束器708可以是非对称分离器，使得治疗光中仅有一小部分被分至对准部件。例如，分束器708可以是99:1分束器。为了对准而分开的光由第二分束器710进一步分开，以用于将光指引至终止于传感器的两个分离路径，传感器可确定光在两个正交轴(如x轴和y轴)上的入射位置。传感器被示出为cmos传感器712、714，其提供相对大的传感器面积，使得即使光束被相对不良地对准，也能够检测该光束的入射位置。尽管图7中未示出，但是粗略对准传感器712、714耦合至控制器，该控制器控制定位光学器件704、706，以便将激光的入射位置移动至两个对准传感器712、714的中心。到两个传感器的路径长度应当不同，较长的路径长度提供更大的对准精度。
88.除了粗略对准，可提供精细对准传感器以用于提供未对准的更精确测量。分束器716可位于oct路径中，并且可分束以将束的一部分指引至可用作精确对准传感器的第一正交光电二极管(qpd)718。第二分束器720可如示出的那样位于oct路径中，或者可替代地，类似于用于路线对准的布置，位于从分束器716开始的对准路径中。无论如何，都提供到第二qpd 722的第二路径。与粗略对准一样，每个qpd 718、722的路径长度应不同，以确保束的路径沿着该路径对准。即，如果路径长度相同，则传感器将仅确认路径在特定位置处对准，但是束可从该点发散或会聚。控制器(未示出)控制定位光学器件704、706，以便将两个qpd传感器上的入射位置布置为在中间，或者布置为根据需要尽可能接近中间，以实现对准时的
期望精度。
89.应注意，图7仅示出光学部件并且省略了控制部件。如将理解的，传感器712、714、718、722耦合至控制器，该控制器确定需要进行的调节以便根据传感器数据对准束。然后，控制器可控制可移动反射镜或定位光学器件706、708的操作，以便使治疗用激光与oct激光对准。控制器控制定位光学器件706、708，使得治疗用激光的入射位置在传感器712、714、718、722中的每一个的中心处，或者至少尝试将入射位置定位成尽可能靠近中心。对准系统可不断地校正治疗用激光的对准。可替代地，该对准可在特定时间或间隔进行，如在治疗之前、在启动时、每天等。
90.对准过程的控制可在不了解光通路的几何形状的情况下完成。对准过程可使用例如正强化学习算法，以便控制定位光学器件，从而将激光束会聚到每个传感器上的特定点(诸如中心)上。对准算法可对定位光学器件做出调节，测量传感器上产生的激光束位置并且使用反馈来根据对准算法进一步调节定位光学器件。
91.除了根据传感器712、714、716、720的信息对准激光之外，还可使用现实世界反馈来对准系统。例如，眼睛的模型，诸如塑料眼睛或其他合适材料，可被定位在用于定向特定位置的系统和成像系统内。治疗用激光可在目标位置处发射，并且可例如使用对准反射镜或定位光学器件706、708来校正检测到的治疗激光在模型眼睛上的结果以及目标位置与实际入射位置之间的任何差异。真实世界对准可周期性执行，例如在治疗之前、在启动时、每天等。
92.尽管以上已描述了使用粗略对准传感器和精细对准传感器来将治疗用激光对准到对准传感器的中心，但是对准传感器并且特别是精细对准传感器可用于对准引导激光。精细对准传感器可用于以与上述对准治疗用激光类似的方式，共对准引导激光和治疗用激光。
93.如上所述，治疗用激光和引导激光可对准。此外，还可将引导激光和/或治疗用激光与slo成像系统和/或oct成像系统对准。例如，引导激光或治疗用激光可在患者的眼睛或眼睛模型上扫描，并且然后由slo成像系统的检测器和/或oct成像系统的检测器检测。可通过已知位置以及由slo成像系统和/或oct成像系统捕获的已知位置，扫描引导激光或治疗用激光。捕获的引导激光的位置或治疗用激光的位置随后可用来对准引导激光和/或治疗用激光以及slo成像系统或oct成像系统。可使用基于软件的图像配准来进行对准。
94.图7示出在粗略对准部件之后与治疗激光652组合的引导激光器758。可能的是，在粗略对准之前，将引导激光与治疗激光组合。可将引导激光和治疗激光组合并且从单根光纤输入至粗略对准。
95.图8示出用于对准激光成像和传输系统的部件的另一布置。对准系统800可使用引导激光或治疗用激光来与slo和/或oct成像部件对准。上述引导激光对准使用slo检测器或oct检测器中的任一者或两者检测引导激光或治疗激光。然而，可能不能使用slo或oct检测器来检测引导激光或治疗用激光。在这种情况下，可提供分束器802以分开返回的引导激光或治疗激光，并且将一部分指引至检测器804，如雪崩光电检测器(apd)。引导对准系统800可包括用于将引导/治疗激光聚焦在apd 804处的附加光学部件。可使用扫描/定向光学器件642以及在每个扫描位置处由apd 804捕获的用于生成眼睛的图像的信号，跨眼睛扫描引导激光或治疗激光。然后，可将从apd 804和引导/治疗激光生成的图像配准至眼睛的其他
图像，诸如slo图像。可使用图像配准技术来进行引导图像和slo图像之间的配准，以便将引导/治疗激光的位置与slo图像相关联。可使用类似的过程来与oct图像配准。
96.图9示出使用眼部成像和激光治疗系统来计划并执行针对眼部病症的治疗的方法。方法900开始于捕获oct图像(902)以及其他可能图像，包括例如眼睛的slo图像、眼底图像、荧光血管造影术或其他图像。图像可由上述成像和传输系统捕获，或者它们可由单独的成像系统捕获并且可能地在不同时间拍摄。使用图像处理技术将图像彼此配准以识别图像中的对应特征，并且将待配准的图像对准或变换在一起。可在配准的图像中识别一个或多个目标位置(904)。目标位置是眼睛内的待被治疗激光定向治疗的位置。目标位置可由眼科医师或其他专业人员手动识别。可使用允许治疗位置被指定的绘图工具或其他技术，在配准的图像中识别目标位置。另外地或可替代地，可使用自动化过程在图像内识别目标位置，如果需要，该自动化过程可呈现给治疗提供者以用于批准或调节。除了识别的目标位置之外，还为每个目标位置指定激光参数，诸如功率、脉冲持续时间、脉冲频率、治疗时间、重复等。目标位置和相关联激光参数用于生成治疗计划(906)，该治疗计划指定将如何操作激光来治疗眼部病症。可使用笛卡尔坐标或其他三维坐标系来指定治疗位置的治疗计划可与一个或多个配准图像相关联地存储，从而允许通过将眼睛位置配准到治疗计划的图像来将治疗计划(并且由此治疗位置)准确地重对准至眼睛。
97.如上所述，治疗计划可在正在被治疗的个人位于成像和激光传输系统中时生成，或者可从单独捕获像中生成。无论如何，在生成治疗计划之后的某个点处，个人将位于成像和激光传输系统中，并且系统将开始捕获slo图像(908)、眼底图像和oct图像(910)，其中，新捕获图像相对于治疗计划的先前图像配准(912)。不必将所有图像配准在一起，并且可能的是，通过将slo图像配准至治疗计划来提供适当对准。如果治疗计划图像先前由单独成像系统捕获，则这可使用成像处理技术来识别图像内的相应特征，以便将它们彼此配准。可替代地，如果治疗计划是在个人位于成像和激光传输系统中时生成的，则配准可例如通过基于眼动调节配准来完成。在将图像配准至治疗计划之后，可在治疗之前使用引导激光来验证对准，以确保穿过治疗激光光路的引导激光被适当对准，并且因此治疗激光也被对准。无论如何，一旦新捕获图像和治疗计划图像被配准，那么可根据治疗计划开始治疗(914)。尽管图9中未示出，但是可周期性校准成像和治疗系统以配准跨越不同成像部件的坐标系。该校准可在每次使用系统时执行，或者可不经常执行，例如每天、每周等。治疗计划可呈现或显示在实时图像上，并且在开始治疗之前确认治疗计划。用户可设置有界面，该界面允许医生在治疗过程中调节治疗参数。在治疗期间，系统可连续捕获slo和眼底图像(916)，这些图像以相对高的频率被实时捕获，以识别眼动(918)。可使用所识别的眼动来调节治疗激光的目标位置，以便在考虑眼动的同时根据治疗计划定向眼睛内的正确位置(920)。如果眼动跟踪提供不可靠的结果，例如移动不切实际的大，或者眼睛跟踪的置信水平低，则可停止利用激光的治疗，直至跟踪结果是可靠的。虽然在图9中未示出，但是可能的是，系统还可在治疗阶段期间捕获oct图像，以便允许实时监测治疗。监测可由治疗提供者手动完成，或者由一个或多个算法自动或半自动完成。监测可用于在治疗期间调节治疗参数、过早停止治疗、或者在比治疗计划所指定的位置更远的特定位置处继续治疗。控制治疗激光可包括验证该系统是否正确运行，并且所有部件的状态是可接受的。如果系统状态不好，则可防止激光的发射。
98.除了识别和跟踪眼动之外，该方法还可处理捕获的slo图像，以便识别眼睛内的受限位置(922)，这些受限位置对于利用治疗激光进行治疗是不安全的。可能的是，在治疗计划期间手动识别受限位置，例如视神经和黄斑。应理解，不同区域可被识别为用于不同治疗类型的受限区域。例如，在治疗老年黄斑变性期间，视神经可被识别为受限位置；而在诸如治疗视神经的其他治疗期间，视神经可不被识别为受限位置。另外地或可替代地，为了在计划阶段期间识别受限位置，可使用图像处理和机器学习技术在治疗期间自动识别受限位置。从实时捕获的图像中识别受限治疗位置可允许识别应受治疗限制的动态区域，这与静态区域或诸如视神经的位置相反。例如，在计划阶段期间被认为对于治疗是安全的治疗区域可能对于进一步的激光治疗是不安全的，并且因此由于治疗而被识别为受限区域。例如，治疗可导致对组织的高于可接受阈值的一些损伤，并且因此在该位置的任何进一步治疗将是不安全的。一旦识别到受限位置，无论是在治疗期间自动识别还是在计划阶段期间手动识别或者可能在计划阶段期间自动识别，都确定治疗是否发生在受限位置(924)，并且如果治疗发生在受限位置(924的是)，则停止该治疗(926)。停止治疗可涉及简单地控制治疗源不传输治疗光。另外地或可替代地，可提供一个或多个备份冗余，例如可提供快门、回转镜等以确保治疗光不会到达眼睛。如果治疗不在不安全位置(924的否)，则治疗继续，并且图像可继续被捕获并处理。
99.一旦完成治疗计划，则可利用关于所执行的实际治疗的信息以及在完成治疗之后所捕获的图像来更新治疗计划(928)。虽然治疗计划被描述为在单个疗程中完成，但是可能的是治疗计划在多个单独疗程中执行，在这种情况下，后治疗图像可用于重对准下一疗程的捕获图像，并验证先前治疗位置的位置。
100.图10示出用于计划并执行针对眼部病症的治疗的图形用户界面流程。该系统可提供用户界面，该用户界面用于允许提供者(如眼科医师)与该系统进行交互并控制该系统，包括例如为患者生成治疗计划以及执行生成的治疗计划。用户界面可以以多种方式提供，并且图10和图11所示的界面流程仅旨在说明一个这样的界面。最初可向用户呈现选择计划功能还是治疗功能的选项(1002)。如果用户选择计划选项，则界面可向用户呈现用于选择现有患者还是添加新患者的选项(1004)。如果要添加新患者，可显示表格用于输入患者信息(1006)，包括例如患者姓名、医疗记录、图像、保险信息等。如果要选择现有患者，则可以以允许现有患者被搜索并从中选择一个的方式，来显示或呈现现有患者(1008)。无论是输入新患者还是选择现有患者，都可显示用于用户的可用图像(1010)并呈现一个或多个治疗选项(1012)。该系统可设置有允许治疗不同眼部病症的各种治疗功能。每种治疗类型可以以最适合特定治疗的不同方式呈现图像或信息。可向用户呈现不同治疗选项以用于选择(1012)。另外地或可替代地，该系统可具有用于处理图像并识别可能的眼部病症并且然后自动选择相应的治疗计划选项的功能。如根据所选择的治疗类型所示出的，可显示不同治疗计划，例如，用于可使用眼睛的3d图像最佳指定治疗计划的玻璃体黄斑牵引计划(1014)、可使用眼睛的2d图像最佳指定治疗计划的糖尿病视网膜病变计划(1016)、可显示眼睛的3d图像或者具有一个或多个截面图像的2d图像的老年黄斑变性(amd)计划(1018)或其他治疗计划选项(1020)。每个治疗选项可为用户呈现用于计划治疗路径的工具和/或可自动确定并呈现推荐的治疗计划。如上所述，如果治疗计划是在患者处于成像和治疗系统中时生成的，则可使用引导激光而非实际治疗激光来在实时图像上显示模拟治疗计划(1022)。不管
如何生成治疗计划，用户界面都可向用户显示用于接受治疗计划的模拟治疗确认(1024)。
101.如果用户在(1002)时选择治疗选项而不是计划选项，则界面流程前进至图11所示的流程。
102.图11示出用于执行针对眼部病症的治疗的另一图形用户界面流程。治疗界面可开始于显示具有待定治疗计划的患者的列表，或者如果治疗是针对从计划阶段继续的个人，则界面可简单地显示针对当前用户的信息。一旦选择了进行治疗的个人，就启动使用slo以及可能的oct成像系统的实时成像(1106)，并且新捕获图像相对于治疗计划图像的配准(1108)可与确认配准以及开始治疗的选项一起显示(1110)。除了显示治疗计划之外，治疗计划可使用引导激光模拟并显示(1112)，以用于验证使用引导激光模拟的治疗位置在实时图像上是定向的正确位置。
103.一旦治疗开始，可显示用于暂停和/或中止治疗的选项(1114)。在治疗期间，可包括slo图像和oct图像两者的实时图像可与治疗计划的完成部分的指示一起显示(1116)。一旦完成治疗计划或者如果完成治疗，可呈现对已完成治疗的确认(1118)。
104.将清楚的是，参考图10和图11描述的界面流程旨在是说明性的，并且根据系统所期望的，可利用不同流、不同信息等呈现更多选项。
105.图12示出用于计划眼部病症的眼部治疗的方法。方法1200可由成像和激光传输系统的计算设备执行。该方法开始于接收患者信息(1202)，该患者信息可由用户输入或从一个或多个不同数据库或信息源检索。可导入或捕获患者的图像(1204)。图像可根据正在治疗的病症而变化，并且可包括例如slo图像、oct图像、眼底图像等。图像可单独捕获或者可由成像和激光传输系统捕获。配准图像(1206)并选择治疗类型(1208)。可基于系统可用的治疗功能来选择特定治疗。治疗类型可从可用治疗类型中手动选择，或者治疗类型可通过识别存在于配准图像中的可能眼部病症并然后选择适当治疗类型来自动选择。然后可针对特定治疗类型加载治疗计划过程(1210)，并且生成的治疗计划与患者信息一起存储(1212)。
106.可以以各种方式计划不同治疗类型。此外，可能的是，自动生成用于不同病症的治疗计划。例如，玻璃体黄斑牵引可具有可加载的自动计划功能，并且对配准图像进行处理以便识别需要激光治疗以切断部分附接玻璃体的一个或多个位置。可呈现自动生成的治疗计划以用于批准和/或调节。
107.另外地或可替代地，该计划可涉及手动指定治疗计划。图12示出了这种情形。可显示图像，诸如眼底/slo和/或oct图像(1214)以及路径编辑工具(1216)，该路径编辑工具允许用户绘制或以其他方式指定图像内的位置。接收用户输入，该用户输入使用路径编辑工具指定目标位置(1218)。指定位置可与激光参数相关联(1220)，该激光参数限定在特定位置处施加的具体治疗激光治疗。可针对每个位置单独指定激光参数，或者可针对位置组指定激光参数。生成的治疗计划可显示至用户(1222)，例如作为在显示图像上的覆盖。如果治疗计划被批准(1224的是)，则治疗计划可与患者信息一起存储(1212)。如果计划未被批准(1224的否)，则编辑工具可再次被呈现以允许用户继续编辑计划。应理解，即使在治疗计划被批准之后，治疗计划也可例如通过添加或移除治疗位置、激光参数等修改。
108.在显示治疗计划时，系统可执行一个或多个检查以确定该计划是否具有任何可能的问题，例如对特定区域过度施加激光治疗、在可能不安全的位置进行治疗、在没有可识别
的可能病症的位置处进行治疗等。自动检测的任何可能问题都可呈现至用户以用于确认或校正。
109.图13示出治疗眼部病症的方法。方法1300开始于检索所存储的治疗计划和患者信息。可加载用于执行治疗的特定治疗的治疗处理功能(1304)，并且根据治疗计划实施治疗。一旦治疗计划完成，则治疗计划的结果连同在治疗过程期间捕获的一个或多个图像可被存储(1306)。用于执行治疗的功能可能是相对简单的，并且简单地包括用于根据聚焦在特定治疗位置处的指定激光参数来操作治疗激光的功能。另外地或可替代地，治疗功能可能更复杂，例如，治疗功能可允许监测和/或调节治疗过程。该监测可自动完成，例如通过处理捕获图像以识别何时完成特定位置的治疗或者达到用于停止特定位置处的治疗的治疗阈值。另外地或可替代地，可通过监测实时捕获并显示的图像并且允许用户根据所显示的图像停止和/或调节治疗来手动完成监测。
110.图13示出一个示例性治疗过程(1304a)，该治疗过程包括：使用slo和oct成像系统捕获眼睛的实时图像(1306)；以及加载与治疗计划相关联存储的图像(1308)。捕获图像以及与治疗计划相关联的图像彼此配准(1310)，并显示治疗计划(1312)。如果治疗应继续(1314的是)，则激光治疗开始(1316)，该激光治疗可包括使用slo系统实时监测眼动以更新治疗位置，以考虑眼动以及可能地识别眼睛中的不安全治疗区域。实时捕获的图像(1318)可连同治疗计划的进度(1320)一起显示。如果不继续治疗(1314的否)，则可编辑治疗计划(1322)，其可包括例如如上所述的加载治疗类型计划功能(1324)以便编辑治疗计划。一旦治疗计划被编辑，它可被批准(1326)，并且在再次显示用于批准继续的计划(1314)之前，治疗计划可与患者信息(1328)一起存储。
111.以上已描述了可用于识别和治疗许多不同眼部病症的灵活成像和激光治疗系统。该系统可包括用于治疗不同病症的多个不同治疗激光，或者该系统可具有允许使用不同的治疗激光源的可互换治疗激光系统。无论如何，该系统可用于识别眼部病症、生成治疗计划并且在单个疗程或多个疗程中进行该治疗。该系统可用于治疗大范围的病症，包括例如老年黄斑变性(amd)、玻璃体黄斑牵引和糖尿病视网膜病变以及其他病症。
112.玻璃体黄斑牵引的先前治疗已利用来自nd:yag激光的聚焦辐射切断了引起玻璃体液条索(vitreous humor strand)的牵引。该切断可能受到光中断的压力波的影响，该光中断是由在几纳秒(ns)的脉冲持续时间下在兆焦耳(mj)范围内的高脉冲能量引起的。这些压力波也可损害周围组织，使得在紧邻视网膜的区域，使用这种方法是不可能的。
113.成像和激光传输系统可配置有能够在透明介质中做出精确切口而不损坏周围组织的治疗激光，从而允许该系统用于治疗玻璃体黄斑牵引。系统可配置有治疗激光，该治疗激光是具有在＜300fs范围内的脉冲宽度、在1-2μj范围内的脉冲能量以及大约》500khz的脉冲重复率的超短脉冲激光。激光束在眼瞳中的直径可优选地在2mm与4mm之间。束发散可改变以实现焦点位置在轴向方向(如上所述的z扫描或z轴)上的偏移。该治疗激光系统耦合至扫描仪/定向系统，其允许焦点在三维(x、y和z)中的空间变化。待治疗眼睛可经由角膜接触镜机械地和光学地耦合，该角膜接触镜可使用真空吸附至眼睛的角膜或巩膜。在这种情况下，激光辐射经由角膜接触镜耦合在眼睛中。可提供具有大约0.1(0.05-0.2)的数值孔径的聚焦光学器件。
114.除了治疗激光扫描仪光学系统之外，设备进一步包括导航系统，该导航系统包括
共焦光学检测(slo)和光学相干断层扫描(oct)。机器学习(ml)算法或包括手动技术的其他技术可检测处于牵引下的视网膜段并对其进行三角测量，并且还可检测引起视网膜牵引的玻璃体条索的区域。然后，ml算法可提供建议治疗程序，该治疗程序将产生为了释放视网膜上的张力所需要的最小量的切割或其他特征，如更大量的切割但更安全的切割位置。切割路径的具体形状可根据每个患者的因素而变化，然而，用于切断玻璃体皮质与视网膜的连接的切口的形状可具有包绕牵引区域的总体凸形表面。切口的具体形状可通过ml算法确定，其可考虑什么样的治疗位置和路径将产生患者的最佳结果。ml算法也可估计最佳激光参数。
115.图14示出具有玻璃体黄斑牵引的患者的眼底图像和oct图像上的凸形表面。眼底图像和对应的oct图像示出具有玻璃体黄斑牵引的患者。凸形表面1402可用于切断玻璃体条索。凸形表面1402描述了治疗激光的通路，其目的是切割/消融玻璃体条索，以便将其从视网膜释放并治疗黄斑牵引。
116.所描述的系统具有控制系统，该控制系统可向治疗激光和扫描仪系统提供控制数据。当生成控制数据时，考虑到在玻璃体液中的切口的情况下，视网膜的辐射暴露不超过周围组织的损伤的已知阈值。为此目的，可使用光学模型在视网膜上局部计算能量和功率密度，并且在治疗阶段期间可改变所施加的脉冲的时间和空间序列，使得视网膜上的每个位置的辐射暴露低于损伤阈值。除了简单地将激光参数设为低于预期损伤阈值之外，可能使用来自oct图像的a扫描数据，以便识别在治疗区域中气泡的形成，该气泡的形成可指示组织被损伤，从而应当停止或暂停对该区域的治疗。即，该系统可基于来自oct干涉仪的数据来停止对每个治疗点的照射。
117.将切口相对均匀地分布在玻璃体液的体积中可能是有利的，其中，必须观察到视网膜的安全距离。该系统可提供基于来自oct干涉仪的数据来至少检测晶状体和视网膜的后边界层的功能。该功能可提供对玻璃体条索结构的识别，该结构引起拉伸负载并且使用适当的释放切口来减小张力。
118.在vmt治疗的计划阶段期间，患者图像可导入系统，并且医生或专家可选择手动标记治疗途径，或批准可自动生成的计算机辅助治疗途径。然后，患者信息和治疗计划或途径可被存储以供将来执行。
119.在执行阶段期间，患者可在成像和激光传输设备前方，并且使角膜接触镜与眼睛接触。slo成像获得患者视网膜的光栅扫描。slo光栅扫描与关联先前生成的治疗途径计划的一个或多个图像相匹配。该系统转换处理坐标，使得它们与设备成像方位相对应。slo成像系统继续对患者的视网膜进行成像，以便连续地跟踪患者眼睛的移动。当系统坐标被锁定并且执行治疗是安全的时候，医生或专家可提供继续治疗的指示，诸如按压和/或保持按钮。在该过程中，可显示oct和slo图像的实时流，以便跟踪治疗的进度。可存储在治疗期间捕获的oct和slo图像以供将来参考，可能供患者进一步治疗或治疗评估。此外，所存储的图像还可用于训练系统的用于识别不同病症的机器学习算法的训练语料库。
120.除了治疗如上所述的玻璃体黄斑牵引之外，系统还可用于治疗糖尿病视网膜病变。由于糖尿病的并发症，糖尿病视网膜病变导致视网膜的损伤。如果不进行治疗，糖尿病视网膜病变最终会导致失明。糖尿病视网膜病变典型地起因于微血管视网膜变化。例如，糖尿病诱发效应可能损害眼睛的组织，这可能改变血液-视网膜屏障的形成并且使得视网膜
血管变得更加可渗透。在治疗此类病症时，可将一个或多个光束指引至眼睛中和/或视网膜组织上以引起组织的光凝，从而精细地烧灼眼部血管和/或防止血管生长，由此产生各种治疗益处。
121.然而，在提供激光光凝治疗中，重要的是，避免损害眼睛的敏感组织(如小凹、黄斑等)。在某些情况下，可能期望在确保避免损坏这些区域的同时，治疗靠近这些区域的组织。当前系统可用于准确定向治疗激光并将治疗激光传输到期望位置。除了沿着x、y和z轴的准确定向之外，系统还可使用slo和oct成像系统的实时成像以确保激光治疗不会损害周围组织。该治疗激光的激光束可定向为待指引以传输治疗的几何形状图案。几何图案可由医生手动创建，或者由计算设备基于捕获图像自动生成。
122.可在眼睛的视网膜组织上(即，在slo和oct的图像上)，定义几何形状图案。几何形状图案可包括：具有多个正方形的网格、具有多个矩形的网格、半圆形图案、圆形图案、六边形图案等。治疗图案可包括或限定具有多行和多列的网格。网格可包括以线性或半圆形图案布置的正方形或矩形的mxn阵列。传输治疗激光治疗引起视网膜组织的光凝。治疗束可以以一系列足够短持续时间的脉冲传输，以便避免在诱发治疗性愈合反应的光激活的同时，诱发视网膜组织的传统光凝。用于治疗糖尿病视网膜病变的计划和治疗阶段可类似于上述用于玻璃体视网膜牵引的计划和治疗阶段，尽管治疗位置和治疗位置的激光参数可能不同。
123.可通过在x、y、z方向上准确定向治疗激光，以类似方式治疗其他眼部病症。例如，老年黄斑变性(amd)可通过定向用于通过治疗激光进行辐射的玻璃疣位置来治疗。其他眼部病症可以用类似方式治疗。此外，实时成像和治疗的结合可用于校正可能需要治疗计划随着治疗的发生而改变的病症。可使用治疗激光来治疗撕裂、脱离和裂孔；然而，随着治疗的发生，用于进一步治疗的位置可移动。例如，激光治疗撕裂可导致撕裂的剩余部分移动，实时成像系统可用于通过识别撕裂的新位置来确定新的治疗位置。
124.如上所述，该成像和治疗激光传输系统可用于治疗一种或多种眼部病症，包括糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性、玻璃体黄斑牵引、撕裂、脱离、裂孔、青光眼以及静脉阻塞。
125.本领域普通技术人员将理解，图1至图14所示的系统和部件可包括图中未示出的部件。为了说明的简单和清晰，附图中的元件不一定按比例绘制，仅是示意性的并且并非限制元件结构。对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离如在权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可做出许多变型和修改。
126.虽然已描述了某些部件和步骤，但预期单独描述的部件以及步骤可一起组合成更少的部件或步骤，或者可顺序地、非顺序地或同时地执行这些步骤。进一步，虽然以上描述为以特定次序发生，但本领域普通技术人员在考虑当前教导的情况下将了解，某些步骤相对于其他步骤的特定顺序可改变。类似地，单独的部件或步骤可由多个部件或步骤提供。本领域普通技术人员在考虑当前教导的情况下将了解，除了作为说明性实例在本文描述的特定实现方式以外，本文描述的部件和过程可由软件、固件和/或硬件的各种组合提供。
127.各种实施方式的技术可使用软件、硬件和/或软件和硬件的组合来实现。各种实施方式针对装置，例如，可用于通信系统或数据存储系统中的节点。各种实施方式还针对非易失性机器(例如，计算机)可读介质(例如，rom、ram、cd、硬盘等)，这些机器可读介质包括用于控制机器(例如，处理器)以实现所描述的一种或多种方法的一个、多个或全部步骤的机
器可读指令。
128.一些实施方式是针对包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质包括用于使计算机或多个计算机实现各种功能、步骤、动作和/或操作的代码，例如，上述一个或多个或所有步骤。根据实施方式，计算机程序产品可(并且有时确实)包括用于待执行的每个步骤的不同代码。因此，计算机程序产品可(并且有时确实)包括用于方法(例如，操作例如无线终端或节点的通信设备的方法)的每个单独步骤的代码。代码可以是以存储在诸如ram(随机存取存储器)、rom(只读存储器)或其他类型的存储设备的计算机可读介质上的机器(例如，计算机)可执行指令的形式。除了针对计算机程序产品，一些实施方式针对处理器，该处理器被配置为实现上述的一种或多种方法的各种功能、步骤、动作和/或操作中的一个或多个。因而，一些实施方式是针对处理器(例如，cpu)，该处理器被配置为实现本文描述的方法(多个方法)的一些或所有步骤。处理器可用在例如通信设备或本技术中描述的其他设备中。
129.鉴于以上描述，上述各种实施方式的方法和装置的许多附加变型对本领域技术人员而言将是显而易见的。这些变型被认为处在范围内。

技术特征：
1.一种用于治疗眼部病症的成像和激光传输设备，所述设备包括：扫描激光检眼镜(slo)光通路，用于slo成像；光学相干断层扫描(oct)光通路，用于oct成像；治疗光通路，用于治疗激光；以及传输光通路，所述传输光通路包括物镜，所述物镜将来自所述slo光通路、所述oct光通路以及所述治疗光通路的光聚焦到正在进行眼部病症治疗的眼睛的一部分上。2.根据权利要求1所述的成像和激光传输设备，进一步包括：设备控制器，用于：控制所述slo光通路、所述oct光通路和所述治疗光通路的部件的操作；以及在所述成像与激光传输设备和计算设备之间提供界面。3.根据权利要求1或2所述的成像和激光传输设备，进一步包括：slo光源或slo光源端口，用于将所述激光传输设备耦合至外部slo光源；oct光源或oct光源端口，用于将所述激光传输设备耦合至外部oct光源；以及治疗光源或治疗光源端口，用于将所述激光传输设备耦合至外部治疗光源。4.根据权利要求3所述的成像和激光传输设备，其中，所述slo光源或所述外部slo光源以slo波长操作；所述oct光源或所述外部oct光源以oct波长操作；所述治疗光源或所述外部治疗光源以治疗波长操作，并且其中，所述slo波长、所述oct波长和所述治疗波长中的每一个是不同的波长。5.根据权利要求4所述的成像和激光传输设备，其中，所述传输光通路包括一个或多个光学设备，所述一个或多个光学设备用于将来自所述眼睛的、通过所述物镜的返回光分离，并且基于所述返回光的一部分的波长将所述返回光的所述部分传输至所述slo光通路或所述oct光通路中的一个。6.根据权利要求1至5中的一项所述的成像和激光传输设备，其中，所述slo光通路包括：xy扫描光学器件，用于跨所述眼睛的一部分扫描slo束；slo检测器，用于检测来自所述slo束的、通过所述slo光通路的一部分从所述眼睛返回的光。7.根据权利要求6所述的成像和激光传输设备，其中，所述xy扫描光学器件包括以下一项或多项：检流计；共振扫描仪；非共振扫描仪；旋转镜；以及旋转棱镜。8.根据权利要求1至7中的一项所述的成像和激光传输设备，其中，所述oct光通路包括：分光器/合光器，耦合至oct光源和oct检测器；样本光通路，将所述分光器/合光器光耦合至所述传输通路；以及参考光通路，将所述分光器/合光器光耦合至返回反射镜，
其中，从所述样本光通路和所述参考光通路返回的光在被所述oct检测器检测之前，在所述分光器/合光器中组合。9.根据权利要求8所述的成像和激光传输设备，其中，所述返回反射镜的位置可调节，以便延长或缩短所述参考通路的长度。10.根据权利要求9所述的成像和激光传输设备，其中，所述参考通路包括厚度可调节整材料以补偿所述眼睛内的分散。11.根据权利要求10所述的成像和激光传输设备，其中，所述治疗光通路包括自适应光学器件、棱镜对、光栅对、介质镜涂层以及光纤中的至少一个，以用于基于所述oct光通路的所述参考通路中的所述厚度可调节材料的厚度来对治疗激光脉冲进行预补偿。12.根据权利要求1至11中的一项所述的成像和激光传输设备，进一步包括：第二治疗用激光。13.根据权利要求1至12中任一项所述的成像和激光传输设备，进一步包括：对准系统，用于将所述治疗用激光对准至所述oct光通路。14.根据权利要求13所述的成像和激光传输设备，其中，所述对准系统包括粗略对准段和精细对准段。15.根据权利要求14所述的成像系统，其中，所述粗略对准段包括布置在与所述治疗用激光分开的粗略对准束的不同长度光路的对应端部处的一对cmos传感器。16.根据权利要求15所述的成像系统，其中，所述粗略对准束在注入所述oct通路之前，与所述治疗用激光分开。17.根据权利要求13至16中任一项所述的成像和激光传输设备，其中，所述精细对准段包括布置在与所述治疗用激光分开的精细对准束的不同长度光路的相应端部处的一对正交光电二极管(qpd)。18.根据权利要求13至17中任一项所述的成像和激光传输设备，其中，所述对准系统包括用于可控地调节所述治疗用激光的对准的定位光学器件。19.根据权利要求1至18中任一项所述的成像系统，其中，所述对准系统使用正强化学习算法来控制所述定位光学器件而不依赖于光学几何形状。20.根据权利要求1至19中任一项所述的成像系统，进一步包括：穿过所述治疗光通路的至少一部分的引导激光。21.根据权利要求20所述的、在从属于权利要求6和8时的成像系统，其中，所述引导激光具有能够由所述slo检测器和所述oct检测器中的至少一个检测的引导波长。22.根据权利要求20或21所述的成像系统，其中，所述引导激光用于将所述治疗激光与所述slo成像和所述oct成像中的至少一个对准。23.根据权利要求20所述的成像系统，进一步包括：分束器，所述分束器用于将所述引导激光的从所述眼睛返回的一部分指引至用于检测所述引导激光的引导传感器，其中，所述引导传感器用于生成所述眼睛的能够与slo图像配准的图像。24.根据权利要求1至19中任一项所述的成像系统，进一步包括：分束器，所述分束器用于将所述治疗激光的从所述眼睛返回的一部分指引至用于检测所述治疗激光的治疗传感器，其中，所述治疗传感器用于生成所述眼睛的能够与slo图像配准的图像。25.根据权利要求1至22中任一项所述的成像和激光传输设备，其中，所述治疗激光是
飞秒激光。26.一种用于治疗眼部病症的激光成像和传输系统，包括：根据权利要求1至23中任一项所述的成像和激光传输设备；以及计算设备，所述计算设备用于控制所述成像和激光传输设备的操作并且向所述成像和激光传输系统的用户提供图形用户界面。27.根据权利要求24所述的成像和激光传输系统，其中，所述计算设备被配置为：捕获slo图像和oct图像；将所捕获的slo图像和oct图像配准至用于治疗所述眼部病症的治疗计划的计划图像；以及根据所述治疗计划控制所述治疗激光。28.根据权利要求24或25所述的成像和激光传输系统，其中，所述计算设备进一步被配置为：使用所捕获的slo图像跟踪眼动；以及根据所述治疗计划和所跟踪的眼动来控制所述治疗激光。29.根据权利要求24至26中的一项所述的成像和激光传输系统，其中，所述计算设备进一步被配置为：识别所述眼睛内用于激光治疗的不安全区域；以及如果治疗将发生在所述不安全区域内，则停止所述治疗激光。30.根据权利要求24至27中的一项所述的成像和激光传输系统，其中，所述计算设备被进一步配置为：生成显示所述slo图像和oct图像的图形用户界面(gui)。31.根据权利要求24至28中的一项所述的成像和激光传输系统，其中，所述gui用于生成所述治疗计划。32.根据权利要求24至29中的一项所述的成像和激光传输系统，其中，所述gui显示治疗期间治疗计划的进度。33.根据权利要求24至30中任一项所述的成像和激光传输系统在治疗包括以下一种或多种眼部病症中的用途：糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性、玻璃体黄斑牵引、撕裂、脱离和裂孔、青光眼以及静脉阻塞。

技术总结
描述了一种眼科设备和系统，其允许使用扫描激光检眼镜(SLO)和光学相干断层扫描(OCT)两者同时对眼睛进行成像。此外，该设备和系统能够定向并传输治疗激光以用于治疗眼部病症。能够定向并传输治疗激光以用于治疗眼部病症。能够定向并传输治疗激光以用于治疗眼部病症。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：脉冲医疗公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2023/8/24