СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЛАЗА Российский патент 2018 года по МПК A61B3/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе, в качестве примера, для определения биометрических свойств глаза и, в качестве примера, способу определения биометрических свойств глаза.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Существуют различные хирургические вмешательства на глазном яблоке, такие как, например, фоторефрактивная кератэктомия (сокращенно: PRK) и лазерный кератомилез (сокращенно: LASIK) для улучшения остроты зрения глаза путем коррекции близорукости, дальнозоркости, астигматизма или тому подобного, или операции по удалению катаракты для имплантации интраокулярной линзы.

Для подготовки человека и планирования конкретных хирургических способов лечения глаза требуется определение биометрических свойств глаза путем определения геометрических характеристик подлежащего лечению глаза.

Существующие системы для определения биометрических свойств глаза используют измерительный луч света для получения данных, которые представляют расстояния между поверхностями на глазном яблоке или внутри него, такие как поверхности роговицы, хрусталика и сетчатки глаза. На сегодняшний день представленные такими существующими системами данные отображают лишь расстояния вдоль пути одного луча измерительного луча света, т.е. существующие системы определяют биометрические свойства глаза на основе только одного сканирования.

Тем не менее, в силу геометрии глазного яблока, измеренные расстояния между поверхностями на глазном яблоке или внутри него, зависят от конкретного оптического пути луча, вдоль которого измерительный луч света проходит через глазное яблоко. Такой зависящий от расстояний путь луча, который определяется существующими системами, приводит к недостоверным биометрическим свойствам. Более того, с помощью существующих систем для определения биометрических свойств глаза не может быть выявлено, вдоль какой конкретной траектории луча измерительный луча света проходит в течение одного сканирования.

Вследствие этого желательно уменьшить или даже избежать недостоверности в определенных биометрических свойствах глаза.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В свете вышеизложенного, существует необходимость в создании системы и способа, которые позволят точно определить биометрические свойства глаза.

В настоящем изобретении представлены система для определения биометрических свойств глаза и способ определения биометрических свойств глаза.

Система для определения биометрических свойств глаза, например человеческого глаза, глаза животного или искусственного глаза, содержит ОКТ устройство, которое выполнено с возможностью излучения измерительного луча света. Система также содержит направляющее луч устройство, которое выполнено с возможностью направлять измерительный луч света. В дополнение к этому, система содержит устройство управления и анализа, которое выполнено с возможностью управления направляющим луч устройством для направления измерительного луча света к глазу для множества сканирований, в результате чего при каждом сканировании измерительный луч света попадает на роговицу в первую латеральную область и достигает сетчатки глаза во второй латеральной области, включая ямку сетчатки вдоль соответствующего пути луча, при этом пути лучей отличаются друг от друга. ОКТ устройство дополнительно выполнено с возможностью интерферометрического анализа измерительного луча света, отраженного назад (или обратно рассеянного, или обратно отклоненного) от глаза при каждом сканировании для того, чтобы получить соответствующие ОКТ данные. Устройство управления и анализа дополнительно выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных для каждого сканирования из множества сканирований по меньшей мере одного расстояния от поверхности сетчатки до поверхности роговицы и/или до поверхности хрусталика, например, человеческого хрусталика, хрусталика животного или искусственного хрусталика, такого как интраокулярная линза (сокращенно: ИОЛ (IOL)) глаза.

Преимуществом этой системы для определения биометрических свойств глаза является то, что выполняется не только одно сканирование, которое обеспечивает ОКТ данные, представляющие расстояния только вдоль одного пути луча измерительного луча света. Наоборот, для определения биометрических свойств глаза настоящая система выполняет множество сканирований, при этом для каждого сканирования измерительный луч света может проходить вдоль другого, то есть существует отдельный/уникальный путь луча между первой латеральной областью, которая может включать, например, апекс и/или вершину роговицы, и второй латеральной областью, включая ямку сетчатки, в результате чего множество определяемых расстояний представляют не только аксиальное отображение, но также по меньшей мере частично латеральное отображение расстояний между компонентами глазного яблока, такими как роговица, хрусталик и сетчатка, и толщину этих компонентов глазного яблока. В результате этого система не только позволяет аксиальное определение биометрических свойств глаза, но также по меньшей мере частично латеральное определение биометрических свойств глаза. В дополнение к этому система позволяет, например, вычисление средней величины определенных расстояний на основе множества сканирований. Таким образом, недостоверность, как таковая, возникающая вследствие определения биометрических свойств глаза при выполнении только одного сканирования, может быть уменьшена или даже ее можно избежать. Следовательно, система обеспечивает возможность точного определения биометрических свойств глаза.

Поверхностью роговицы может быть передняя поверхность роговицы или задняя поверхность роговицы. Дополнительно или в качестве альтернативы, поверхностью роговицы может быть эпителий роговицы, слой Боумена (также называемый передней пограничной мембраной/слоем), строма роговицы (также называемая собственным веществом роговицы), слой Дуа, Десцеметова мембрана (также называемая задней пограничной мембраной) и комбинация слоя Дуа и Десцеметовой мембраны, или эндотелия роговицы, или поверхности одного из этих компонентов роговицы. Поверхностью хрусталика глазного яблока может быть передняя поверхность хрусталика или задняя поверхность хрусталика.

Устройство управления и анализа может быть выполнено для определения на основании ОКТ данных из множества сканирований поверхности сетчатки, поверхности хрусталика и/или поверхности роговицы, например, путем распознавания элементов.

Устройство управления и анализа может быть сконфигурировано для выбора на основе ОКТ данных из множества сканирований, для которых расстояние от поверхности сетчатки до поверхности роговицы, или до поверхности хрусталика является максимальным. В дополнение к этому устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью выводить ОКТ данные этого выбранного сканирования.

Эти конструктивные особенности имеют следующие преимущества:

Зрительная ось глазного яблока может быть определена как путь луча измерительного луча света, который попадает в глаз через роговицу и проходит к ямке сетчатки, например, к центру или дну кратера ямки сетчатки. В связи с тем, что ямка отвечает за остроту центрального зрения (также называемого фовеальным зрением), которое необходимо для любой деятельности, в тех случаях, когда визуальная детализация имеет первостепенное значение, определение биометрических свойств глаза вдоль зрительной оси глазного яблока может считаться самым ценным или даже обязательным для подготовки человека и планирования хирургического лечения глаза.

Геометрия ямки сетчатки сравнима с небольшим кратером, который имеет диаметр от около 400 мкм до около 500 мкм и глубину около 100 мкм, и дно кратера которой отходит от центра глазного яблока. Как следствие геометрии ямки, расстояние от поверхности ямки до заранее определенной поверхности, например, роговицы или хрусталика глаза, является большим по сравнению с расстоянием от поверхности сетчатки, прилегающей к ямке, до заранее определенной поверхности.

В свете вышеизложенного, при выборе сканирования, для которого расстояние от поверхности сетчатки до поверхности роговицы, или до поверхности хрусталика, является максимальным, также происходит выбор пути луча, вдоль которого измерительный луч света проходит также вдоль или по меньшей мере близко к зрительной оси глазного яблока. Другими словами: Выбранное сканирование может быть связано со сканированием, которое представляет наиболее оптимальное определение биометрических свойств глаза вдоль зрительной оси глазного яблока. Вследствие этого выходные ОКТ данные выбранного сканирования представляют наиболее оптимальные центральные толщины роговицы и/или хрусталика, а также расстояния от поверхности сетчатки до поверхности роговицы, или до поверхности хрусталика вдоль зрительной оси глазного яблока. Поэтому выходные ОКТ данные выбранного сканирования представляют наиболее ценные данные для подготовки человека и планирования хирургического лечения глаза. Это обеспечивает возможность подготовки, планирования и достижения точных хирургических результатов.

Устройство управления и анализа может быть сконфигурировано для вычисления на основании ОКТ данных из множества сканирований соответствующих параметров ИОЛ (таких как, например, сила рефракции и асферичность ИОЛ) и/или для расчета на основании ОКТ данных из множества сканирований расположения и ориентации ИОЛ в расположении хрусталика в соответствии с предъявляемыми требованиями. В результате, для подготовки, планирования и выполнения хирургического лечения глазного яблока для того, чтобы реализовать имплантацию ИОЛ, целесообразно знать правильные расстояния в глазном яблоке, например, внутри хрусталика, так как в зависимости от этих правильных расстояний в глазном яблоке, с одной стороны, ИОЛ может быть правильно выбрана с соответствующими предъявляемым требованиям параметрами ИОЛ (такими как, например, сила рефракции и асферичность ИОЛ) и, с другой стороны, ИОЛ может быть правильно размещена в местоположении хрусталика.

Устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных выбранного сканирования положения точки пересечения роговицы и/или точки пересечения хрусталика и/или положения центра или дна кратера ямки. Это позволяет идентифицировать зрительную ось глазного яблока. Например, устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения зрительной оси глазного яблока путем связывания зрительной оси глазного яблока с прямой линией, проходящей через определенное таким образом положение точки пересечения роговицы и/или через определенное таким образом положение центра и/или дна кратера ямки.

Под точкой пересечения роговицы можно понимать как точку на роговице или внутри нее, так и точку на передней или задней поверхности роговицы, или внутри нее, в том месте, где измерительный луч света пересекает или проникает, или сталкивается с роговицей, например, с помощью зрительной оси. Под точкой пересечения хрусталика можно понимать как точку на хрусталике или внутри него, так и точку на передней или задней поверхности хрусталика, или внутри нее, в том месте, где измерительный луч света пересекает или проникает, или сталкивается с хрусталиком, например, с помощью зрительной оси.

Дополнительно или в качестве альтернативы, устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных из множества сканирований положения центра и/или дна кратера ямки. Дополнительно или в качестве альтернативы, устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных из множества сканирований положение точки пересечения роговицы или положение апекса и/или вершины роговицы. Дополнительно или в качестве альтернативы, устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных из множества сканирований для каждого сканирования положения точки пересечения роговицы. Это обеспечивает возможность точно идентифицировать зрительную ось глазного яблока. Например, устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения зрительной оси глазного яблока путем связывания зрительной оси глазного яблока с прямой линией, проходящей через положение апекса или вершины роговицы, и/или точки пересечения роговицы, и через положение центра и/или дна кратера ямки. В результате этого может быть определена дополнительная информация для точного определения биометрических свойств глаза.

Устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных из множества сканирований с использованием трассировки лучей, либо измерительного луча света конкретного сканирования через точку пересечения роговицы или апекса и/или вершины роговицы, в том месте, где измерительный луч света от конкретного сканирования попадает на сетчатку, и/или измерительный луч света при конкретном сканировании проникает до ямки сетчатки. Это обеспечивает возможность извлечения еще большего количества информации из полученных ОКТ данных и более точного определения биометрических свойств глаза.

Устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью управления направляющим луч устройством таким образом, что первая латеральная область представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм, и/или таким образом, что вторая латеральная область, включающая ямку сетчатки, представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм. Например, устройство управления и анализа может быть выполнено с возможностью управления направляющим луч устройством таким образом, что первая латеральная область включает или охватывает точку пересечения роговицы, или может включать или охватывать апекс и/или вершину роговицы. Центр первой латеральной области может быть связан с апексом и/или вершиной роговицы. Центр второй латеральной области, включая ямку сетчатки, может быть связан с центром или дном кратера сетчатки. Это имеет преимущество в том, что множество сканирований покрывает соответствующую латеральную область вокруг апекса и/или вершины роговицы и/или вокруг центра или дна кратера ямки, которая имеет такие геометрические параметры, что зрительная ось глазного яблока может быть надежно определена.

ОКТ устройство можно понимать как устройство оптической когерентной томографии ОКТ устройство может представлять собой устройство оптической когерентной томографии, использующее преобразование Фурье (сокращенно: FD). Например, ОКТ устройство может представлять собой устройство спектральной оптической когерентной томографии (сокращенно: SD) для излучения спектрального широкополосного измерительного луча света с регулируемой спектральной шириной полосы Δλ. ОКТ устройство может представлять собой ОКТ устройство с перестраиваемым источником (сокращенно: SS, также называемое (FD-)SS-OCT) для излучения спектрального узкополосного измерительного луча света, который имеет регулируемую спектральную мгновенную ширину полосы δλ, и которая охватывает регулируемую спектральную ширину полосы Δλ. ОКТ устройство может использовать последовательный (временной) метод построения изображения (сокращенно: TD), при этом устройство оптической когерентной томографии передает в продольном направлении во времени длину пути опорного плеча. Термин ОКТ можно также понимать как означающий измерение с помощью устройства оптической рефлектометрии с низкой когерентностью (сокращенно: OLCR). ОКТ устройство может быть сконфигурировано таким образом, что спектральная ширина полосы Δλ является приблизительно равной или большей чем 100 нм. Такое ОКТ устройство имеет то преимущество, что аксиальное разрешение δz ОКТ данных можно регулировать с помощью δz=(2⋅ln2⋅λ2)/(n⋅Pi⋅Δλ), где n является коэффициентом преломления, а λ обозначает центральную длину волны спектра. ОКТ устройство может быть сконфигурировано таким образом, что аксиальное разрешение δz является приблизительно равным или меньшим чем 10 мкм. ОКТ устройство с перестраиваемым источником имеет дополнительное преимущество в глубине сканирования zmax, т.е. эффективную глубину изображения можно регулировать с помощью zmax=(λ2)/(4⋅n⋅δλ). ОКТ устройство может быть сконфигурировано таким образом, что глубина сканирования zmax является приблизительно равной или большей чем 40 мм. Это позволяет определить все соответствующие расстояния в глазном яблоке.

ОКТ устройство может содержать микроэлектромеханическую систему слазером поверхностного излучения с вертикальным резонатором (сокращенно: MEMS-VCSEL) для излучения измерительного луча света. Устройство MEMS-VCSEL может быть выполнено в виде ОКТ устройства с перестраиваемым источником. В связи с тем, что устройство MEMS-VCSEL имеет небольшую и компактную конструкцию, вес и объем всей системы может быть уменьшен. Более того, устройство MEMS-VCSEL имеет то преимущество, что обеспечивает высокую частоту развертки для выполнения сканирований. Частота развертки может составлять от около 100 кГц до около 1 МГц. Это обеспечивает возможность быстрого получения ОКТ данных и, следовательно, уменьшения времени для определения биометрических свойств.

Способ определения биометрических свойств глаза или части глаза включает следующие этапы:

- излучение измерительного луча света,

- направление измерительного луча света к глазу для множества сканирований таким образом, что для каждого сканирования измерительный луч света попадает на роговицу в первой латеральной области и достигает сетчатки глаза во второй латеральной области, включая ямку сетчатки вдоль соответствующего пути луча, при этом пути лучей отличаются друг от друга,

- интерферометрический анализ измерительного луча света, отраженного назад (или обратно рассеянного, или обратно отклоненного) от глаза при каждом сканировании для того, чтобы получить соответствующие ОКТ данные, и

- определение на основании ОКТ данных для каждого сканирования из множества сканирований по меньшей мере одного расстояния от поверхности сетчатки до поверхности роговицы и/или до поверхности хрусталика глаза.

В том объеме, в каком способ или отдельные этапы способа изложены в данном описании, способ или отдельные этапы способа могут быть выполнены с помощью соответствующим образом сконфигурированной системы и/или отдельного устройства системы. Аналогичные замечания применимы к разъяснению режима работы системы и/или отдельных устройств системы, которые выполняют этапы способа. В этом отношении признаки и особенности системы (т.е. аппарата), а также признаки и особенности способа в этом описании являются эквивалентными.

Термин "аксиальный" можно понимать как означающий направление вдоль направления прохождения измерительного луча света и/или вдоль зрительной оси глазного яблока. Термин "латеральный" можно понимать как означающий направление перпендикулярно направлению прохождения измерительного луча света и/или вдоль зрительной оси глазного яблока.

В связи с тем, что описанная выше система позволяет определить биометрические свойства глаза, такая система может быть также названа биометром. Аналогично, в связи с тем, что описанный выше способ позволяет определить биометрические свойства глаза, такой способ может также называться биометрическим способом или способом управления биометром.

Дополнительные конструктивные особенности, преимущества и технические эффекты изобретения станут очевидными из последующего описания приводимых в качестве примера вариантов реализации изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:

Фиг. 1 схематически иллюстрирует систему для определения биометрических свойств глаза (не вычерчена в масштабе),

Фиг. 2 схематично иллюстрирует способ, выполняемый с помощью системы по Фиг. 1 (не вычерчена в масштабе), и

Фиг. 3 схематически иллюстрирует ОКТ данные, полученные и проанализированные с помощью системы по Фиг. 1 (не вычерчена в масштабе).

Фиг. 1 иллюстрирует систему 10 для определения биометрических свойств глаза 12. Глаз 12, подлежащий исследованию, представляет собой, например, человеческий глаз, глаз животного или искусственный глаз. Система 10 содержит ОКТ устройство 14, которое выполнено с возможностью излучения измерительного луча света 16.

Система 10 дополнительно содержит направляющее луч устройство 18, которое выполнено с возможностью направлять измерительный луч света 16. Устройство управления и анализа 20 системы 10 является иллюстративным, подключенным к направляющему луч устройству 18 по линии 22, и выполнено с возможностью управления направляющим луч устройством 18 для того, чтобы направлять измерительный луч света 16 к глазу 12 для множества сканирований a, b, c таким образом, что для каждого сканирования a, b, c измерительный луч света 16 попадает на роговицу 24 глаза 12 в соответствующей точке пересечения 29a, 29b, 29c в первой латеральной области 26, и достигает сетчатки 30 глаза 12 во второй латеральной области 32, включая ямку 34 сетчатки 30 вдоль соответствующего пути луча 36а, 36b, 36с (см. Фиг. 1 и 2). Пути лучей 36а-с отличаются друг от друга (см. Фиг. 2).

ОКТ устройство 14 дополнительно выполнено с возможностью интерферометрического анализа измерительного луча света 16, отраженного назад (или обратно рассеянного, или обратно отклоненного) от глаза 12 для каждого сканирования a-c для получения ОКТ данных Ia, Ib, Ic (см. Фиг. 3). ОКТ данные Ia-с являются позицией на графике, зависящей от интенсивности сигнала и представляющей профиль глазного яблока вдоль соответствующего пути луча 36а-с. Для каждого конкретного сканирования а-с точка пересечения 29а-с роговицы 24 понимается как точка на роговице 24 или внутри нее, в том месте, где измерительный луч света 16 в ходе конкретного сканирования а-с пересекает или проникает, или сталкивается с роговицей 24.

Устройство управления и анализа 20 в качестве примера соединено с ОКТ устройством 14 по линии 38 для приема ОКТ данных Ia-с, и выполнено с возможностью определения на основе ОКТ данных Ia-с для каждого сканирования а-с из множества сканирований путем распознавания элементов, например, расстояния Аа, Аb, Ас от поверхности 40 сетчатки 30 до передней поверхности 42 или задней поверхности 44 роговицы 24, а также расстояния Da, Db, Dc от поверхности 40 сетчатки 30 до передней поверхности 46 хрусталика 48 глаза 12, или до задней поверхности 50 хрусталика 48 глаза 12 (см. Фиг. 2 и 3). Устройство управления и анализа 20 также выполнено с возможностью определения на основании ОКТ данных Ia-с для каждого сканирования а-с из множества сканирований расстояния Са, Cb, Cc от передней поверхности 42 роговицы 24 до задней поверхности 44 роговицы 24, а также расстояния La, Lb, Lc от передней поверхности 46 хрусталика 48 до задней поверхности 50 хрусталика 48 (см. Фиг. 3).

Преимущество системы 10 для определения биометрических свойств глаза 12 состоит в том, что выполняется не только одно сканирование, которое получает ОКТ данные I, представляющие расстояния только вдоль одного пути луча измерительного луча света 16. Наоборот, для определения биометрических свойств глаза 12, система 10 выполняет множество сканирований а-с, при этом для каждого сканирования а-с измерительный луч света 16 проходит вдоль другого пути луча 36a-c между первой латеральной областью 26 и второй латеральной областью 32, включая ямку 34 сетчатки 30, в результате чего множество определяемых расстояний Aa-c, Da-c, Ca-c, La-c представляют не только аксиальное отображение (соответствующее, по существу, оси z системы координат, проиллюстрированной на Фиг. 1 и 2), но и по меньшей мере частично латеральное отображение (соответствующее, по существу, оси х и оси у системы координат, проиллюстрированной на Фиг. 1 и 2) расстояний Аа-с, Dа-с между роговицей 24, хрусталиком 48 и сетчаткой 30, а также толщин Са-с, La-с роговицы 24 и хрусталика 48. В результате этого система 10 позволяет не только аксиальное определение биометрических свойств глаза 12, но также по меньшей мере частично латеральное определение биометрических свойств глаза 12. Кроме того, система 10 позволяет вычисление средней величины определенных расстояний Аа-с, Da-с, Сa-с, La-с на основе различных отличающихся сканирований а-с. Таким образом, недостоверности, как таковой, возникающей вследствие определения биометрических свойств глаза 12 при выполнении только одного сканирования можно избежать. Следовательно, система 10 обеспечивает возможность точного определения биометрических свойств глаза 12.

Устройство управления и анализа 20 также сконфигурировано для выбора на основе ОКТ данных Ia-c из множества сканирований а-с, такого сканирования b, для которого расстояние Db от поверхности 40 сетчатки 30 до задней поверхности 50 хрусталика 48 является максимальным (сравните, например, пунктирные линии на Фиг. 3). Затем устройство управления и анализа 20 выводит ОКТ данные Ib выбранного сканирования b.

Эти конструктивные особенности имеют следующие преимущества: Зрительная ось 52 глаза 12 в качестве примера определена как путь луча измерительного луча света 16, который попадает в глаз 12 через роговицу 24 и проходит к центру 54 ямки 34 сетчатки 30. В связи с тем, что ямка 34 отвечает за остроту центрального зрения (также называемого фовеальным зрением), которое необходимо для любой деятельности, в тех случаях, когда визуальная детализация имеет первостепенное значение, определение биометрических свойств глаза 12 вдоль зрительной оси 52 глаза 12 считается самым ценным или даже обязательным, например, для подготовки человека и планирования хирургического лечения глаза 12. Геометрия ямки 34 сетчатки 30 сравнима с небольшим кратером 56, который имеет диаметр 58 от около 400 мкм до около 500 мкм, и глубину от около 60 мкм до около 100 мкм, и дно кратера 62 которой отходит от центра (в непосредственной близости от 48) глаза 12. Вследствие геометрии ямки, расстояния Ab, Db от поверхности 64 ямки 30 до передней поверхности 42 роговицы 24 и задней поверхности 50 хрусталика 48 являются большими по сравнению с расстоянием Аа, Ас, Da, Dc от поверхности 40 сетчатки 30, прилегающей к поверхности 64 ямки 34, до передней поверхности 42 роговицы 24 и задней поверхности 50 хрусталика 48, соответственно. Вследствие этого, при выборе сканирования b, для которого расстояние Ab, Db от поверхности 40, 64 сетчатки 30 до поверхности 42 роговицы 24 и до поверхности 50 хрусталика 48, соответственно, является максимальным, также происходит выбор пути луча 36b, вдоль которого измерительный луч света 16 из выбранного сканирования b проходит вдоль или даже близко к зрительной оси 52 глаза 12. Другими словами: Выбранное сканирование b связано со сканированием, которое представляет наиболее оптимальное определение биометрических свойств глаза 12 вдоль зрительной оси 52 глаза 12. Вследствие этого выходные ОКТ данные Ib выбранного сканирования b представляют наиболее оптимальную центральную толщину Cb роговицы 24 и центральную толщину Lb хрусталика 48, а также расстояние Db от поверхности 40, 64 сетчатки 30 до передней поверхности 42 роговицы 24, или до задней поверхности 50 хрусталика 48 вдоль зрительной оси 52 глаза 12. Поэтому выходные ОКТ данные Ib выбранного сканирования b представляют наиболее ценные данные для подготовки человека и планирования, например, рефракционной коррекции при хирургическом лечении глаза 12. Это позволяет получить результаты точных рефракционных коррекций.

Устройство управления и анализа 20 дополнительно сконфигурировано для определения на основании ОКТ данных Ib выбранного сканирования b положения точки пересечения 29b роговицы 24 и положения центра или дна кратера 62 ямки 34, и для определения зрительной оси 52 глаза 12 путем связывания зрительной оси 52 глаза 12 с прямой линией, проходящей через положение точки пересечения 29b роговицы 24 и через положение центра и/или дна кратера 62 ямки 34.

Устройство управления и анализа 20 дополнительно сконфигурировано для определения на основании ОКТ данных Ia-c из множества сканирований а-с положения дна кратера 62 ямки 34, и возможно положения апекса и/или вершины 28 роговицы 24. В результате этого может быть определена дополнительная информация для точного определения биометрических свойств глаза 12.

Устройство управления и анализа 20 также сконфигурировано для определения на основании ОКТ данных Ia-c из множества сканирований а-с с использованием трассировки лучей, при этом либо измерительный луч света 16 конкретного сканирования а-с проходит через точку пересечения 29b роговицы 24, или через апекс и/или вершину 28 роговицы 24, в том месте, где измерительный луч света 16 конкретного сканирования а-с пересекает или проникает в сетчатку 24, и в том месте где измерительный луч света 16 при конкретном сканировании а-с проникает до сетчатки 30, либо измерительный луч света 16 при конкретном сканировании а-с проникает до ямки 34. Это обеспечивает возможность извлечения еще большего количества информации из полученных ОКТ данных Ia-c и более точного определения биометрических свойств глаза 12.

В настоящем примере, устройство управления и анализа 20 также может быть сконфигурировано для управления направляющим луч устройством 18 таким образом, что первая латеральная область 26 включает или охватывает точку пересечения 29b роговицы 24, или дополнительно включает или охватывает апекс и/или вершину 28 роговицы 24, и/или таким образом, что первая латеральная область (26) представляет собой круглую область первой латеральной области (26), имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм, и/или таким образом, что вторая латеральная область 32, включающая ямку 34 сетчатки 30, представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм. Это имеет преимущество в том, что множество сканирований а-с покрывает соответствующую латеральную область вокруг точки пересечения 29b роговицы 24 и/или вокруг апекса и/или вершины 28 роговицы 24, и вокруг дна кратера 62 ямки 34, которая имеет такие геометрические параметры, что зрительная ось 52 глаза 12 может быть надежно определена.

ОКТ устройство 14 можно понимать как устройство оптической когерентной томографии. В настоящем примере ОКТ устройство 14 представляет собой устройство оптической когерентной томографии, использующее преобразование Фурье (сокращенно: FD), например, ОКТ устройство с перестраиваемым источником (сокращенно: SS), ОКТ также называемое (FD-)SS-OCT) для излучения спектрального узкополосного измерительного луча света 16, который имеет регулируемую спектральную мгновенную ширину полосы δλ и который охватывает регулируемую спектральную ширину полосы Δλ. ОКТ устройство может использовать последовательный (временной) метод построения изображения (сокращенно: TD) при этом ОКТ устройство передает в продольном направлении во времени длину пути опорного плеча. Термин ОКТ можно также понимать как означающий измерение с помощью устройства оптической рефлектометрии с низкой когерентностью (сокращенно: OLCR). В связи с этим ОКТ устройство 14 содержит микроэлектромеханическую систему с лазером поверхностного излучения с вертикальным резонатором(сокращенно: MEMS-VCSEL) 66 для излучения измерительного луча света 16. ОКТ устройство 14 сконфигурировано таким образом, что аксиальное разрешение δz является приблизительно равным или меньшим чем 10 мкм, и таким образом, что спектральная ширина полосы Δλ является приблизительно равной или большей чем 100 нм. Такое ОКТ устройство 14 имеет то преимущество, что аксиальное разрешение δz ОКТ данных Ia-c можно регулировать с помощью δz=(2⋅ln2⋅λ2)/(n⋅Pi⋅Δλ), где n является коэффициентом преломления, а λ обозначает центральную длину волны спектра. В качестве ОКТ устройства с перестраиваемым источником, ОКТ устройство 14 имеет дополнительное преимущество в глубине сканирования zmax, т.е. эффективную глубину изображения можно регулировать с помощью zmax=(λ2)/(4⋅n⋅δλ). В настоящем примере ОКТ устройство 14 сконфигурировано таким образом, что глубина сканирования zmax является приблизительно равной или большей чем 40 мм. Это позволяет определить все соответствующие расстояния Аа, ..., Lc в человеческом глазу 12. Более того, в связи с тем, что ОКТ устройство 14 реализовано с использованием устройства 66 MEMS-VCSEL, которое имеет небольшую и компактную конструкцию, вес и объем всей системы 10 уменьшены. Устройство 66 MEMS-VCSEL 66 имеет частоту развертки, например, от около 100 кГц до около 1 МГц. Это обеспечивает возможность быстрого получения ОКТ данных Ia-c и, следовательно, уменьшения времени для определения биометрических свойств.

Направляющее луч устройство 18 содержит блок сканирования 68 с по меньшей мере одной парой зеркал, например, зеркалами гальванометра или адаптивными зеркалами, (не проиллюстрировано) с возможностью поворота вокруг двух перпендикулярно ориентированных осей вращения. Направляющее луч устройство 18 дополнительно содержит фокусирующее устройство 70, такое как линза, чтобы сфокусировать измерительный луч света 16, отклоненный блоком сканирования 68 на глаз 12, или внутрь его, при фокусном положении х, у, z. Блок сканирования 68 сконфигурирован для сканирования фокусного положения х, у, z в двумерном виде вдоль пространственных направлений х и у (сравните систему координат на Фиг. 1 и 2). Фокусирующее устройство 70 сконфигурировано таким образом, что латеральное разрешение ОКТ данных составляет менее 100 мкм, например, 50 мкм. Фокусное расстояние фокусирующего устройства 70 является изменяемым вдоль пространственного направления z для сканирования фокусного положения х, у, z в одномерной форме вдоль пространственного направления z (сравните снова систему координат на Фиг. 1 и 2).

Если специально не указано иное, идентичные ссылочные позиции на Фиг. 1-3 обозначают одинаковые или одинаково действующие элементы. Кроме того, является вполне допустимой любая комбинация конструктивных особенностей и/или модификаций, освещенных на Фиг. 1-3.

Группа изобретений относится к медицине. Система для определения биометрических свойств глаза или частей глаза содержит: ОКТ устройство, направляющее луч устройство и устройство управления и анализа. Способ определения биометрических свойств глаза или частей глаза содержит этапы: испускание измерительного луча света, направление измерительного луча света к глазу для множества сканирований таким образом, что для каждого сканирования измерительный луч света попадает на роговицу в первой латеральной области, достигает сетчатки глаза во второй латеральной области, включая ямку сетчатки вдоль соответствующего пути луча, при этом пути лучей отличаются друг от друга, интерферометрический анализ измерительного луча света отраженного назад от глаза для каждого сканирования для обеспечения соответствующих ОКТ данных, определение на основании ОКТ данных для каждого сканирования из множества сканирований по меньшей мере одного расстояния от поверхности сетчатки до поверхности роговицы или до поверхности хрусталика глаза; и выбор на основе ОКТ данных из множества сканирований такого сканирования, для которого расстояние от поверхности сетчатки до поверхности роговицы или до поверхности хрусталика является максимальным, и вывода ОКТ данных выбранного сканирования. Применение данной группы изобретений позволит повысить точность определения биометрических свойств глаза. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система (10) для определения биометрических свойств глаза (12) или частей глаза (12), содержащая:

- ОКТ устройство (14), сконфигурированное для излучения измерительного луча света (16),

- направляющее луч устройство (18), сконфигурированное для направления измерительного луча света (16), и

- устройство (20) управления и анализа, сконфигурированное для управления направляющим луч устройством (18) для направления измерительного луча света (16) к глазу (12) для множества сканирований (a-c) таким образом, что для каждого сканирования (a-c) измерительный луч света (16) попадает на роговицу (24) в первой латеральной области (26) и достигает сетчатки (30) глаза (12) во второй латеральной области (32), включая ямку (34) сетчатки (30) вдоль соответствующего пути луча (36a-c), при этом пути лучей (36a-c) отличаются друг от друга,

причем ОКТ устройство (14) дополнительно сконфигурировано для интерферометрического анализа измерительного луча света (16), отраженного назад от глаза (12) для каждого сканирования (a-c) для получения соответствующих ОКТ данных (Ia-c), и

при этом устройство (20) управления и анализа дополнительно сконфигурировано для:

определения на основании ОКТ данных (Ia-c) для каждого сканирования (a-c) из множества сканирований (a-c) по меньшей мере одного расстояния от поверхности (40, 64) сетчатки (30) до поверхности (42, 44) роговицы (24) или до поверхности (46, 50) хрусталика (48) глаза (12);

выбора на основе ОКТ данных (Ia-c) из множества сканирований (a-c) такого сканирования (b), для которого расстояние (Ab, Db) от поверхности (40, 64) сетчатки (30) до поверхности (42) роговицы (24) или до поверхности (50) хрусталика (48) является максимальным, и вывода ОКТ данных (Ib) выбранного сканирования (b).

2. Система (10) по п. 1,

в которой устройство (20) управления и анализа дополнительно сконфигурировано для определения на основе ОКТ данных (Ib) выбранного сканирования (b) положения точки (29b) пересечения роговицы (24) и/или положения центра или дна кратера (62) ямки (34) и для определения зрительной оси (52) глаза (12) путем связывания зрительной оси (52) глаза (12) с прямой линией, проходящей через определенное таким образом положение точки (29b) пересечения роговицы (24) и/или через определенное таким образом положение центра и/или дна кратера (62) ямки (34).

3. Система (10) по п. 1, в которой устройство (20) управления и анализа дополнительно сконфигурировано для управления направляющим луч устройством (18) таким образом, что первая латеральная область (26) представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм, и/или таким образом, что вторая латеральная область (32), включающая ямку (34) сетчатки (30) представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм.

4. Система (10) по п. 1, в которой устройство (20) управления и анализа дополнительно сконфигурировано для вычисления на основании ОКТ данных (Ia-c) из множества сканирований (a-c) соответствующих параметров ИОЛ, таких как сила рефракции и асферичность ИОЛ и/или для расчета на основании ОКТ данных (Ia-c) из множества сканирований (a-c) соответствующего расположения и ориентации ИОЛ в хрусталике.

5. Система (10) по п. 1, в которой ОКТ устройство (14) содержит микроэлектромеханическую систему с устройством (66) лазера поверхностного излучения с вертикальным резонатором MEMS-VCSEL для излучения измерительного луча света (16).

6. Система (10) по п. 5, в которой устройство (66) MEMS-VCSEL сконфигурировано в виде устройства оптической когерентной томографии с перестраиваемым источником, которое имеет аксиальное разрешение, равное или менее чем около 10 мкм, предпочтительно менее чем 9 мкм, и имеет частоту развертки от около 100 кГц до около 1 МГц.

7. Способ определения биометрических свойств глаза (12) или частей глаза (12), содержащий этапы:

испускание измерительного луча света (16),

направление измерительного луча света (16) к глазу (12) для множества сканирований (a-c) таким образом, что для каждого сканирования (a-c) измерительный луч света (16) попадает на роговицу (24) в первой латеральной области (26), достигает сетчатки (30) глаза (12) во второй латеральной области (32), включая ямку (34) сетчатки (30) вдоль соответствующего пути луча (36a-c), при этом пути лучей (36a-c) отличаются друг от друга,

интерферометрический анализ измерительного луча света (16) отраженного назад от глаза (12) для каждого сканирования (a-c) для обеспечения соответствующих ОКТ данных (Ia-c),

определение на основании ОКТ данных (Ia-c) для каждого сканирования (a-c) из множества сканирований (a-c) по меньшей мере одного расстояния (Aa-c, Da-c) от поверхности (40, 64) сетчатки (30) до поверхности (42, 44) роговицы (24) или до поверхности (46, 50) хрусталика (48) глаза (12); и

выбор на основе ОКТ данных (Ia-c) из множества сканирований (a-c) такого сканирования (b), для которого расстояние (Ab, Db) от поверхности (40, 64) сетчатки (30) до поверхности (42) роговицы (24) или до поверхности (50) хрусталика (48) является максимальным, и вывода ОКТ данных (Ib) выбранного сканирования (b).

8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий этап определения на основе ОКТ данных (Ib) выбранного сканирования (b) положения точки (29b) пересечения роговицы (24) и/или положения центра или дна кратера (62) ямки (34) и определения зрительной оси (52) глаза (12) путем связывания зрительной оси (52) глаза (12) с прямой линией, проходящей через определенное таким образом положение точки (29b) пересечения роговицы и/или через определенное таким образом положение центра и/или дна кратера (62) ямки (34).

9. Способ по п. 7, дополнительно содержащий этап управления направляющим луч устройством (18) таким образом, что первая латеральная область (26) представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм, и/или таким образом, что вторая латеральная область (32), включающая ямку (34) сетчатки (30), представляет собой круглую область, имеющую диаметр, который является приблизительно равным или меньшим чем 1 мм.

10. Способ по п. 7, дополнительно содержащий этап вычисления на основании ОКТ данных (Ia-c) из множества сканирований (a-c) соответствующих параметров ИОЛ, таких как сила рефракции и асферичность ИОЛ, и вычисления на основании ОКТ данных (Ia-c) из множества сканирований (a-c) соответствующего расположения и ориентации ИОЛ в хрусталике.