用于外科手术的手术性光学相干断层成像术(oct)及其相关系统和方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:9828977阅读:436来源:国知局
用于外科手术的手术性光学相干断层成像术(oct)及其相关系统和方法
【专利说明】用于外科手术的手术性光学相干断层成像术(oct)及其相关系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年7月29日提交的第61/859,465号(代理所案卷编号:9526-47卩10美国临时申请、2013年12月10日提交的第61/914,099号(代理所案卷编号:9526-47pr2)美国临时申请以及2014年4月25日提交的第61/984,062号(代理所案卷编号:9526-47pr3)美国临时申请的优先权,以上公开在此以其全部内容通过引用并入本文中。
[0003]关于联邦资助的声明
[0004]由美国国立卫生研究院、美国国家眼科研究所的授权申请号为r44ey018021-03的政府支持部分地赞助了本发明。政府对本发明具有一定的权利。
技术领域
[0005]本发明大体上涉及成像指引手术、成像指引眼科手术、成像指引白内障和角膜手术,以及更特别地,涉及利用光学相干断层成像术(oct)的成像指引手术。
【背景技术】
[0006]手术显微镜为外科医生提供了放大后的手术区视野。眼科手术显微镜通常为外科医生用具有双目视野端口的立体变焦显微镜,并且在与外科医生的九十度位置(左和右)常常具有一个或两个观察者视野端口。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约100毫米至约200毫米的范围内,从而为外科医生提供足够的工作区域。
[0007]手术显微镜是为了向对象提供清晰的光学视野而特意定制的,具有均匀的照明和准确的色温。立体显微镜提供一定程度上的视差从而使外科医生更具有空间感和分布状况。间或使用染料来突出分布状况。向手术显微镜提供高清晰度视频以改善视觉清晰度。如今加入了从娱乐业引进的地形学的三维视频技术,诸如极化-多样性3d眼镜,以增强层次感。
[0008]这种手术立体显微镜受限于表面可视化。如今,光学相干断层成像术(oct)为一种完善的技术,用于在光学透明表面下进行成像。高分辨率的oct提供了观察表面下结构的性能,对立体、高清晰度和3d手术显微镜的表面视野起补充作用。光学相干断层成像术是视网膜诊断中的标准护理,并且正在开发在角膜成像中的一些应用,计量学oct才刚刚开始发现在手术中成像的应用。b1ptigen公司提供了手持眼科oct系统已被π)α准许用于对麻醉下的患者进行成像。这种设备正在开发在眼科外科手术中用于结构成像的手持和固定配置的应用,包含视网膜手术和角膜移植手术以及外科医生显微镜可视化的辅助。
[0009]现今,将oct纳入到特定眼科手术激光系统。将oct纳入到lenx和optimedica飞秒激光辅助白内障(flac)手术系统以向晶状体提供测距而作为指引装置,进而便于手术激光的聚焦。目前,这种测距功能是将oct应用至外科手术的限制。

【发明内容】

[0010]本发明的一些实施方式提供了用于利用光学相干断层成像术(oct)执行外科手术的方法。该方法包含:对所述外科手术的对象进行定向,其中定向包含对含有具有已知定向的不对称性的结构的对象的区域进行成像,对所述图像进行检测以确定所述结构的存在和位置,以及利用所述具有已知定向的不对称性的结构的oct图像对所述对象的正确定向进行确认;利用oct获得所述对象的所述手术区域的至少一张图像并构建所述手术区域的初始结构性视图;计算用于利用来自所述oct图像的数据对外科手术的预后进行评估的、作为终点相关的至少一个临床参数;利用所述手术区域oct的oct导出的结构性视图的改变或来自所述至少oct图像的计算出的临床参数的改变,对手术过程进行周期性评估并对与所述外科手术相关的临床预后进行监控;确定是否需要基于周期性评估和/或监控修改所述外科手术的手术计划;如果确定需要修改则对所述外科手术的所述手术计划进行修改;以及重复评估和监控、确定和修改直到确定不需要进行修改。
[0011]在本发明的其他实施方案中,在结束对所述对象的所述外科手术前,可以通过相对于目标值对来自所述至少一张oct图像的计算出的临床参数进行检测而对所述外科手术的最终临床预后进彳丁评估。
[0012]在本发明的其他实施方案中,确定不需要修改手术计划后可以执行获取手术伤口的至少一张oct图像;以及对与所述外科手术相关的手术部位的伤口完整度进行评估。
[0013]在本发明的一些实施方案中,对伤口完整度进行评估后可以执行如果对所述最终临床预后和所述伤口完整度的评估是符合要求的则结束所述外科手术。可以产生包含来自至少一张oct图像的至少一个计算出的临床参数的所述外科手术的报告。
[0014]在其他实施方案中,所述计算出的所述外科手术的临床参数可以包含角膜厚度、角膜曲率、晶状体厚度、晶状体曲率、角膜屈光度、晶状体屈光度、前房角、巩膜厚度、结膜厚度、光轴方向、屈光性散光的定向、水肿厚度、组织膜或泪液的长度、手术切口的宽度、手术区内手术碎片的图或计数、植入设备和周围组织之间接触程度的图或测量、和相对于邻近结构或光学轴或物理轴的植入设备的定向。可以由来自所述至少一张oct图像的测量而计算出上述参数。
[0015]在其他实施方案中,所述外科手术与所述对象的眼睛有关;所述外科手术可以为白内障手术或角膜手术;所述外科手术可以视网膜手术或所述外科手术是青光眼手术。
[0016]在一些实施方案中,对所述外科手术的所述对象进行定向可以包含:利用用于对眼睛进行定向的oct来获得所述对象的所述眼睛的一部分的广角视图;识别可见于确认待检眼睛是右眼或左眼的所述至少一张oct图像内的定向地不对称生理性结构;利用来自至少一张oct图像的数据建立代表所述对象的所述眼睛的被成像部分的图形显示;以及向执行所述外科手术的外科医生显示所述图形显示,其中所述图形显示包含将执行所述外科手术的外科医生指向至所述眼睛的所述定向的至少图形元件。
[0017]在其他实施方案中,获得所述眼睛的所述结构性视图包含建立所述对象的结构性图,其中建立所述结构性图包含:获取跨越所述对象的所述眼睛的多个oct图像;将分割算法应用于所获取的oct图像以区分所述多个oct图像中识别出的所述眼睛结构的边界;以及计算与所述眼睛结构相关的临床参数。
[0018]在其他实施方案中,计算临床参数可以包含下列中的一种或多种:计算角膜、晶状体或角膜和晶状体的组合的角膜曲率值;和计算角膜、晶状体或角膜和晶状体的组合的像差测量图。
[0019]在一些实施方案中,所述方法还可以包含基于对所述眼睛进行的角膜曲率评估提供供执行所述外科手术的外科医生使用的一组图形,所述一组图形包含三维图像、线框模型和与所述眼睛的外科医生视野对准的正面投影的至少一种。
[0020]在其他实施方案中,获得所述对象的结构性图后可以执行:基于oct数据预测包含球状定向、圆柱状定向和环状定向的屈光,以提供oct计算出的处方;在图形显示上向执行所述外科手术的外科医生显示所述oct计算出的处方;将原始处方与所述oct计算出的处方进行比较;以及在所述图形显示上向所述外科医生显示比较的结果,允许所述外科医生基于所述比较对最终处方进行评估。
[0021]在其他实施方案中,利用oct执行晶状体切开术可以包含:获取所述眼睛的晶状体的oct图像;将所述晶状体切开术的目标尺寸、形状和位置以及当前形状显示于来自所获取的oct图像的图形显示上;以及基于所述晶状体切开术的所述目标形状和所述当前形状将误差函数显示于所述图形显示上,从而向执行所述外科手术的外科医生提供指引。
[0022]在一些实施方案中,当所述误差函数超出预定阈值时可以提供声音警报。
[0023]在其他实施方案中,所述方法还可以包含执行超声乳化片段化,其中超声乳化片段化包含以间歇性或连续性方式获取所述眼睛的多个oct图像,以允许执行所述外科手术的外科医生在所述外科手术过程对风险和异常进行评价。
[0024]在其他实施方案中,所述方法可以包含识别上皮细胞,其中识别上皮细胞包含获得所述眼睛后囊的高密度oct扫描;对所述高密度图像进行分割以识别所述后囊的前表面;根据与囊袋的距离识别残留上皮细胞或碎片;以及向执行所述外科手术的外科医生显示所述残留细胞的所述存在。
[0025]在一些实施方案中,所述方法还包含利用oct对眼间晶状体(1l)进行定向以指引所述定向。
[0026]在其他实施方案中,所述方法还包含利用oct对眼内压(1p)进行管理,其中管理眼内压包含将角膜的预手术形状与角膜的手术中或手术后形状进行比较。
[0027]其他实施方案中提供了一种用于利用光学相干断层成像术(oct)执行外科手术的系统。所述系统包含:处理器;以及内存,与所述处理器连接并包含计算机可读程序代码,当所述处理器执行所述计算机可读程序代码时使所述处理器执行操作,包含:对所述外科手术的对象进行定向,其中定向包含对含有具有已知定向的不对称性的结构的对象的区域进行成像,对所述图像进行检测以确定所述结构的存在和位置,以及利用所述具有已知定向的不对称性的结构的oct图像对所述对象的正确定向进行确认;利用oct获得所述对象的所述手术区域的至少一张图像并构建所述手术区域的初始结构性视图;计算用于利用来自所述oct图像的数据对外科手术的预后进行评估的、作为终点相关的至少一个临床参数;利用所述手术区域oct的oct导出的结构性视图的改变或来自所述至少oct图像的计算出的临床参数的改变,对手术过程进行周期性评估并对与所述外科手术相关的临床预后进行监控;确定是否需要基于周期性评估和/或监控修改所述外科手术的手术计划;如果确定需要修改则对所述外科手术的所述手术计划进行修改;以及重复评估和监控、确定和修改直到确定不需要进行修改。
[0028]本发明的一些实施方案提供了一种用于利用光学相干断层成像术(oct)执行外科手术的计算机程序产品。所述计算机程序产品包含:具有嵌入在所述介质中的计算机可读程序代码的非暂时性计算机可读存储介质,所述计算机可读程序代码包含:用于对所述外科手术的所述对象进行定向的计算机可读程序代码,其中被用于进行定向的所述计算机可读程序代码包含:对含有具有已知定向的不对称性的结构的所述对象的区域进行成像、对所述结构的存在和位置的图片进行检测、以及利用所述具有已知定向的不对称性的结构的所述oct图像对所述对象的正确定向进行确认的计算机可读程序代码;用于利用oct获得所述对象的所述手术区域的至少一张图像并构建出所述手术区域的初始结构性视图的计算机可读程序代码;用于计算用于利用来自所述oct图像的数据对外科手术的预后进行评估的、作为终点相关的至少一个临床参数的计算机可读程序代码;用于利用所述手术区域oct的oct导出的结构性视图的改变或来自所述至少oct图像的计算出的临床参数的改变对手术过程进行周期性评估并对与所述外科手术相关的临床预后进行监控的计算机可读程序代码;用于确定是否需要基于周期性评估和/或监控修改所述外科手术的手术计划的计算机可读程序代码;用于如果确定需要修改则对所述外科手术的所述手术计划进行修改的计算机可读程序代码;以及用于重复评估和监控、确定和修改直到确定不需要进行修改的计算机可读程序代码。
[0029]本发明的其他实施方案提供了用于利用光学相干断层成像术(oct)执行外科手术的方法,所述方法包含:从患者的眼睛的囊袋内提取晶状体物质;从所述囊袋内提取出大多数所述晶状体物质后获取所述囊袋的内部区域的至少一张oct图像;从所述至少一张oct图像确定残留于所述囊袋内部的细胞碎片的存在;以及从所述囊袋内部提取残留细胞碎片的至少一部分。
[0030]在本发明的其他实施方案中,确定所述细胞碎片的存在可以包含将外科医生视野内的细胞碎片的位置显示在图形显示上。
[0031]在一些实施方案中,在提取所述细胞碎片的至少一部分后可以执行:获取至少一张其他oct图像;以及由所述至少一张其他oct图像确定细胞碎片的所述残留存在。
[0032]本发明的其他实施方案提供了用于利用光学相干断层成像术(oct)执行外科手术的方法,所述方法包含:从患者的眼睛的囊袋内提取晶状体物质;从所述囊袋提取出所述晶状体物质后将更换晶状体放置于所述囊袋内;获取使囊袋内所述更换晶状体的放置位置可视的多个oct图像;以及由所述多个oct图像确定所述更换晶状体的所述后表面与所述囊袋的后段部分之间的接触程度。
[0033]在其他实施方案中,确定所述更换晶状体的所述后表面与所述囊袋的所述后段部分之间的所述接触程度可以包含采用指示出所述更换晶状体的所述后表面与所述后段囊袋之间接触的周围边界的图形显示。
[0034]在本发明的一些实施方案中,在确定所述囊袋内所述更换晶状体的所述接触程度后可以执行外科手术以调节所述囊袋内所述更换晶状体的所述放置位置。
[0035]本发明的其他实施方案提供了用于利用光学相干断层成像术(oct)开据眼间晶状体(1l)的方法,所述方法包含:由所获取的oct数据计算目标屈光,包含球状定向屈光、圆柱状定向屈光和环状定向屈光中的至少一种;将oct计算出的目标屈光与定向显示在图形显示上以供外科医生执行外科手术;将计算出的处方与图形显示上的原始处方相比较;以及基于呈现在所述图形显示上的信息确定最终处方。
[0036]在其他实施方案中,所述图形显示可以包含正面外科医生指南针视图。
[0037]在一些实施方案中,可以产生所述外科手术的报告。
【附图说明】
[0038]图1a为可以根据本发明的一些实施方案使用的手术显微镜的框
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