Aparato de TCO de fuente de barrido.

Un procedimiento para realizar formación de imágenes por tomografía de coherencia óptica espectral sobre unadiana (14),

que comprende:

explorar repetidamente dicha diana a lo largo de una única línea de exploración transversal con un haz delobjeto derivado de un interferómetro de tomografía de coherencia óptica que tiene una fuente de bandaestrecha (10);

barrer la longitud de onda de dicha fuente de banda estrecha sobre un intervalo de longitudes de onda a unavelocidad que es lenta con respecto a la velocidad de exploración de dicha diana, de modo que cada línea deexploración se realiza a una frecuencia o intervalo estrecho de frecuencias particular en el intervalo delongitudes de onda;

detectar el haz del objeto (21, 22) devuelto desde la diana para producir un conjunto de datos obtenidos demúltiples exploraciones a lo largo de dicha línea de exploración sobre dicho intervalo de longitudes de onda; yprocesar dicho conjunto de datos para extraer una imagen de sección de tomografía de coherencia ópticalongitudinal de dicha diana (14) que contiene información de profundidad.

Aparato de TCO de fuente de barrido Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de la tomografía de coherencia óptica (TCO) y, en particular, a TCO espectral en la que la posición en profundidad de ubicaciones de objetos se determina a partir del espectro de longitud de onda de luz dispersada desde la muestra.

Antecedentes de la invención La TCO es una técnica en la que la formación de imágenes puede obtenerse en la profundidad o dirección z de una muestra, típicamente la retina del ojo. En TCO de dominio temporal convencional, la retina es explorada con un haz procedente de un interferómetro que tiene una fuente de luz que tiene una longitud de coherencia corta, típicamente del orden de varios micrómetros. Se obtiene una señal del haz devuelto en posiciones de profundidad, en la que la diferencia de trayectoria óptica es menor que la longitud de coherencia.

Pueden emplearse diferentes técnicas de exploración, tal como se describe, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos Nº 5.975.697. En la llamada exploración unidimensional (A scan) , la muestra es explorada a lo largo de un único eje en la dirección de profundidad para generar un perfil de reflectividad a lo largo del eje z en un punto particular en el plano x-y. En una exploración bidimensional (B scan) , la muestra es explorada también en la dirección x o la dirección y para generar un corte horizontal o vertical que se extiende en el interior de la muestra. La exploración bidimensional resulta de una sucesión de exploraciones unidimensionales. En la exploración frontal, se toman cortes de imagen en el plano x-y a diferentes profundidades.

En TCO espectral, descrita en la Patente de Estados Unidos Nº 6.377.349 de Ferscher, y L.M. Smith y C.C. Dobson, Applied Optics, 1989, vol. 28, no. 15, páginas 3339-3342, el espectro de la luz dispersada por el objeto se obtiene mediante una matriz de diodos en el plano del objeto. En este caso la exploración unidimensional óptica se obtiene a partir de una transformada de Fourier de la distribución de la intensidad espectral de la luz reflejada por el objeto. La transformación de Fourier de la amplitud espectral compleja proporciona información sobre la reflectividad de la muestra a lo largo del eje z en la muestra.

La TCO espectral está sujeta, sin embargo, a pérdidas del espectrómetro y efectos de polarización, que pueden reducir la resolución obtenible. En lugar de usar una fuente de banda ancha, se ha propuesto usar una fuente de banda estrecha, tal como un láser, con el fin de obtener exploraciones unidimensionales. En esta propuesta, la frecuencia del láser se modula dentro de una banda espectral definida, y la respuesta en cada frecuencia en la banda espectral se registra. La exploración con fuente de barrido elimina la necesidad de un espectrómetro, dado que las diferentes frecuencias pueden detectarse con un simple fotodetector. La exploración con fuente de barrido, sin embargo, ha estado limitada a exploraciones unidimensionales, es decir, exploraciones de eje único que se extienden en la dirección de profundidad, dado que es difícil obtener una fuente modulada de frecuencia estable con una alta velocidad de barrido que se requeriría para realizar una exploración bidimensional (una imagen de sección que se extiende en la dirección de profundidad) . Por ejemplo, suponiendo una imagen de 1000 píxeles de ancho y una velocidad de imágenes de 1 fotogramas/segundo, el láser necesitaría realizar el barrido 1000 veces/segundo, lo que en la práctica es muy difícil de conseguir.

El artículo de Chih-Wei Lu et al., titulado “Multi-frequency-scan Optical Coherence Tomography for Resolution Beyond the Fourier Transform Limit”, Lasers and Electro-Optics, 2005, Pacific Rim Conference, Tokio, Japón 30-02 de agosto de 2005, Piscataway, NJ, Estados Unidos, IEEE, 30 de agosto de 2005, páginas 191-192, enseña un interferómetro de TCO multi-frecuencia con un modulador de fase en el brazo de la muestra para conseguir resoluciones más allá del límite de Fourier.

El artículo de Jun Zhang et al., titulado “Swept Source Based Fourier Domain Functional Optical Coherence Tomography”, Engineering in Medicine and Biology Society, 2005, IEEE-EN113S 2005, 27th Annual International Conference of Shanghai, China 01-04 de septiembre de 2005, IEEE 1 de septiembre de 2005, páginas 7230-7233, desvela un interferómetro de TCO de fuente de barrido con un modulador de fase en el brazo de referencia para mejorar el intervalo de formación de imágenes.

La solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2001/0045513 desvela un aparato de tomografía de coherencia óptica que usa un par de generadores de peine de frecuencias ópticas para evitar la necesidad de transmisiones mecánicas y, de este modo, acelerar la operación de detección.

Resumen de la invención La presente invención emplea un láser de frecuencia modulada en el que la imagen es explorada repetidamente a alta velocidad a lo largo de una línea de exploración en el plano x-y mientras la longitud de onda del láser se modula a una velocidad relativamente baja a medida que el haz de exploración se mueve por la imagen. La transformación de Fourier de los datos resultantes produce una imagen de exploración bidimensional.

De acuerdo con la presente invención se proporciona un procedimiento de realizar formación de imágenes de TCO espectral sobre una diana, que comprende explorar repetidamente dicha diana a lo largo de una línea transversal con un haz del objeto derivado de un interferómetro de TCO que tiene una fuente de banda estrecha; barrer la longitud de onda de dicha fuente de banda estrecha sobre un intervalo de longitudes de onda a una velocidad que es lenta con respecto a la velocidad de exploración de dicha diana de modo que cada línea de exploración se realice a una frecuencia o intervalo estrecho de frecuencias particular en el intervalo de longitudes de onda; detectar el haz del objeto devuelto desde la diana para producir un conjunto de datos obtenidos de múltiples exploraciones a lo largo de dicha línea de exploración sobre dicho intervalo de longitudes de onda; y procesar dicho conjunto de datos para extraer una imagen de sección longitudinal de TCO de dicha diana que contiene información de profundidad.

El plano X-Y se considera normalmente la imagen o plano frontal. La exploración de acuerdo con los principios de la invención tiene lugar en este plano. Aunque se hace referencia a la exploración transversal, se apreciará que la orientación en el plano X-Y es irrelevante.

El procesador típicamente produce una exploración bidimensional, aunque explorando diferentes líneas en forma de trama, es posible por supuesto acumular un conjunto de puntos de datos que contienen información de la imagen tridimensional completa para la diana. Estos puntos de datos se almacenan en la memoria.

En efecto, puede considerarse que el procedimiento acumula la imagen a una longitud cada vez con cada exploración transversal correspondiendo a una longitud de onda, o realmente un intervalo limitado de longitudes de onda dependiendo de la velocidad de barrido con respecto a la velocidad de exploración. De acuerdo con el procedimiento de la invención, el tiempo de la exploración bidimensional es el mismo que la velocidad de barrido de la fuente, permitiendo una formación de imágenes de sección transversal mucho más rápida de lo que es posible en la técnica anterior.

La exploración preferiblemente tiene lugar hacia atrás y hacia delante a lo largo de la línea de exploración, con exploraciones en ambas direcciones generando datos.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un aparato para realizar formación de imágenes de TCO espectral sobre una diana, que comprende un escáner para explorar repetidamente dicha muestra a lo largo de una única línea de exploración transversal con un haz del objeto derivado de un interferómetro de TCO que tiene una fuente de banda estrecha; un modulador para barrer la longitud de onda de dicha fuente de banda estrecha sobre un intervalo de longitudes de onda a una velocidad que es lenta con respecto a la velocidad de exploración de dicha diana, de modo que cada línea de exploración se realiza a una frecuencia o intervalo estrecho de frecuencias particular en el intervalo de longitudes de onda; un detector para detectar el haz del objeto devuelto desde la diana para producir un conjunto de datos obtenidos de múltiples exploraciones a lo largo de dicha línea de exploración sobre dicho intervalo de longitudes de onda; y un procesador para procesar dicho conjunto de datos para extraer una imagen de sección de TCO de dicha diana que contiene información de profundidad.

El escáner... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para realizar formación de imágenes por tomografía de coherencia óptica espectral sobre una diana (14) , que comprende:

explorar repetidamente dicha diana a lo largo de una única línea de exploración transversal con un haz del objeto derivado de un interferómetro de tomografía de coherencia óptica que tiene una fuente de banda estrecha (10) ; barrer la longitud de onda de dicha fuente de banda estrecha sobre un intervalo de longitudes de onda a una velocidad que es lenta con respecto a la velocidad de exploración de dicha diana, de modo que cada línea de exploración se realiza a una frecuencia o intervalo estrecho de frecuencias particular en el intervalo de longitudes de onda; detectar el haz del objeto (21, 22) devuelto desde la diana para producir un conjunto de datos obtenidos de múltiples exploraciones a lo largo de dicha línea de exploración sobre dicho intervalo de longitudes de onda; y procesar dicho conjunto de datos para extraer una imagen de sección de tomografía de coherencia óptica longitudinal de dicha diana (14) que contiene información de profundidad.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha diana (14) es explorada al menos 10.000 veces por segundo.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha imagen de tomografía de coherencia óptica es una imagen de sección longitudinal (exploración bidimensional) .

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha diana (14) es explorada repetidamente a lo largo de diferentes líneas de exploración transversales (Z1, Z2, Z3) para obtener información de imagen tridimensional a partir de la diana (14) .

5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho procesamiento implica realizar una transformada de Fourier sobre dicho conjunto de puntos de datos.

6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha fuente de banda estrecha (10) es un láser de longitud de onda barrida.

7. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha diana es explorada con un escáner de resonancia de 16 KHz.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha exploración se realiza hacia atrás y hacia delante a lo largo de una línea de exploración (Z) , con exploraciones en cada dirección produciendo datos.

9. Un aparato para realizar formación de imágenes por tomografía de coherencia óptica espectral sobre una diana (14) , que comprende:

un escáner (13) para explorar repetidamente dicha diana (14) a lo largo de una única línea de exploración transversal con un haz del objeto derivado de un interferómetro de tomografía de coherencia óptica que tiene una fuente de banda estrecha (13) ; un modulador (40) para barrer la longitud de onda de dicha fuente de banda estrecha (10) sobre un intervalo de longitudes de onda a una velocidad que es lenta con respecto a la velocidad de exploración de dicha diana (14) de modo que cada línea de exploración se realiza a una frecuencia o intervalo estrecho de frecuencias particular en el intervalo de longitudes de onda; un detector (24) para detectar el haz del objeto devuelto desde la diana para producir un conjunto de datos obtenidos de múltiples exploraciones a lo largo de dicha línea de exploración sobre dicho intervalo de longitudes de onda; y un procesador (40) para procesar dicho conjunto de datos para extraer una imagen de sección de tomografía de coherencia óptica longitudinal de dicha diana que contiene información de profundidad.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho escáner (13) está configurado para explorar la diana al menos 10.000 veces por segundo.

11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, en el que dicho escáner (13) está controlado para explorar repetidamente la diana a lo largo de diferentes líneas de exploración transversales para obtener información de imagen tridimensional.

12. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que dicho procesador (40) está configurado para realizar una transformada de Fourier sobre dicho conjunto de puntos de datos.

13. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que dicha fuente de banda estrecha (10) es un láser de longitud de onda barrida.

14. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que dicho escáner (13) está configurado para explorar hacia atrás y hacia delante a lo largo de la línea de exploración (13) .