Aparato de imaginología óptica con detector espectral.

Un aparato de imaginología óptica para obtener información del perfil de profundidad de un objeto transparente,

que comprende:

una fuente de luz (1) para producir un haz de luz;

un divisor óptico (3) para dividir el haz de luz procedente de la fuente de luz común en un haz de muestra y un haz de referencia de un interferómetro;

un escáner (11, 211) para escanear transversalmente el objeto en un patrón de trama con el haz de muestra a través de dispositivos ópticos de interfaz (14, 214);

una disposición de enfoque (1040) para enfocar el haz de muestra devuelto desde el objeto sobre una abertura común (1050);

un acoplador óptico (21) para combinar el haz de muestra devuelto desde el objeto con el haz de referencia, teniendo el acoplador óptico dos puertos de salida;

un espectrómetro (70) en uno de los puertos de salida del acoplador óptico para producir datos de TCO espectral a partir de luz devuelta de dicho objeto a lo largo de al menos una línea que se extiende en una dirección longitudinal;

un detector confocal (71) en el otro de los puertos de salida del acoplador óptico (21) para producir una imagen frontal del objeto en un plano transversal a partir de dicho haz de muestra;

una unidad de procesamiento (26) que genera, a partir de dichos datos espectrales, datos de imagen de TCO a lo largo de dicha al menos una línea;

estando dicha unidad de procesamiento configurada para visualizar dicha imagen frontal;

un dispositivo de selección para seleccionar una parte de dicha imagen frontal; y

estando dicha unidad de procesamiento configurada para visualizar dicha parte de dichos datos de imagen de TCO correspondiente a dicha parte de dicha imagen frontal.

Aparato de imaginología óptica con detector espectral

Campo de la invención Esta invención se refiere a un aparato de imaginología óptica y, más particularmente, a un aparato de imaginología por tomografía de coherencia óptica con un oftalmoscopio láser de barrido (OLB) o, de forma más general, un escáner confocal.

Antecedentes de la invención La tomografía de coherencia óptica (TCO) es una técnica para obtener información de alta resolución sobre la estructura interna de un objeto transparente, tal como la retina del ojo. El objeto es barrido con un rayo láser procedente de un interferómetro. El rayo de barrido es generado normalmente por un interferómetro con una fuente de luz de banda ancha de modo que la longitud de coherencia de la luz es relativamente corta, normalmente del orden de 2 micrómetros. En TCO de dominio temporal, la formación de imágenes se genera a partir de la región, conocida como la puerta de coherencia, donde la diferencia de trayectoria óptica entre el haz de referencia y el haz del objeto es tal que es su longitud respecto a la longitud de coherencia de la luz. Cambiando la diferencia de trayectoria óptica para mover la puerta de coherencia en la dirección de profundidad, es posible obtener información de imagen del objeto en esta dirección. Una barrido de línea sencilla en la dirección z es conocido como un barrido A, un barrido bidimensional o de sección transversal en la dirección z, para obtener un corte vertical u horizontal que se extiende en la dirección de profundidad, es conocido como un barrido B, y un barrido frontal a través del objeto es conocido como un barrido C.

Aunque la tomografía de coherencia óptica produce imágenes de muy alta resolución en la dirección de profundidad, es difícil relacionar la posición de imaginología por TCO con una visión global del ojo. Para este fin es conocido superponer una imagen de OLB (oftalmoscopio láser de barrido) sobre la imagen de TCO. Una imagen frontal de OLB es generada por un escáner confocal y, aunque proporcionando una peor resolución que la imagen de TCO, proporciona una imagen más reconocible de la retina del ojo. La imagen de OLB puede usarse para guiar el examen por TCO y permitir al usuario registrar de forma precisa dónde fue tomada la imagen de TCO en el fondo del ojo.

En imaginología por TCO de dominio temporal, se tarda del orden de ½ segundo en obtener una trama de TCO para un barrido B típico. La imagen de OLB puede generarse en aproximadamente ½ segundo. El retardo en la creación de la imagen de TCO conduce a imprecisiones en la alineación de la imagen de TCO contra la imagen de OLB debido al potencial movimiento del fondo del ojo entre la creación de las imágenes. Una posible solución a este problema es usar una imagen flash de campo completo en lugar de una imagen de OLB. Aunque este proceso captura toda el área de la imagen de una vez, no puede usarse de forma continua y carece de la versatilidad de imaginología de OLB para fines de alineación.

Normalmente, dichos sistemas combinados que emplean un escáner tanto confocal como de TCO implican dispositivos ópticos complejos. Como alternativa, es posible obtener una imagen pseudoconfocal en software a partir de la señal de TCO, pero dicha imagen no es tan buena como una verdadera imagen confocal, dado que depende de la señal de TCO, y la luz retrodispersada de forma múltiple no contribuye a la señal de TCO.

La imaginología por fluorescencia es una técnica que se usa habitualmente en la imaginología de muestras biológicas. Por ejemplo, puede usarse para estudiar procesos biológicos que se producen dentro de la retina. En la imaginología por fluorescencia, la muestra es iluminada con una luz de una longitud de onda, que hace que los fluoróforos, tales como ICG (verde indocianina) en la muestra emitan fluorescencia a una longitud de onda diferente de la luz de iluminación. La luz fluorescente es detectada y usada para formar una imagen, que proporciona información sobre procesos biológicos internos que se producen dentro de la muestra.

La imaginología por fluorescencia puede combinarse con una imagen de TCO para observar procesos biológicos dentro del ojo en el contexto de un barrido tridimensional del ojo. Aunque sería deseable producir un barrido que cubra un volumen tridimensional de la muestra al mismo tiempo que se produce una imagen fluorescente, esto no es posible con imaginología por TCO de dominio temporal convencional debido al tiempo que se tarda en crear una imagen tridimensional de TCO. La imagen de fluorescencia se crea como un barrido por trama de la superficie del objeto en el plano x-y. No es posible obtener simultáneamente imaginología en profundidad para toda la imagen y una imagen de fluorescencia usando tecnología de TCO de dominio temporal convencional debido a restricciones temporales.

El documento EP 2012 653 desvela un sistema de TCODE-OLB combinado que emplea un detector común para las imágenes de TCO y confocal.

El documento EP 1908 397 desvela un dispositivo de observación del fondo usando una cámara retinal a la que se le añade un sistema de TCO.

El documento JP 2006 212153 desvela un sistema doble de imaginología por TCO de dominio temporal y confocal.

El documento US 2006/176448 desvela un sistema doble de imaginología por TCO de dominio espectral y confocal en el que un rayo de OLB se separa del sistema de TCO.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un sistema de imaginología por TCO en el que la precisión de alineación entre la imagen de TCO y la imagen de OLB está notablemente mejorada.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato de imaginología óptica para obtener información del perfil de profundidad de un objeto transparente, que comprende: una fuente de luz para producir un haz de luz; un divisor óptico para dividir el haz de luz procedente de la fuente de luz común en un haz de muestra y un haz de referencia de un interferómetro; un escáner para barrer transversalmente el objeto en un patrón de trama con el haz de muestra a través de dispositivos ópticos de interfaz; una disposición de enfoque para enfocar el haz de muestra devuelto desde el objeto sobre una abertura común; un acoplador óptico para combinar el haz de muestra devuelto desde el objeto con el haz de referencia, teniendo el acoplador óptico dos puertos de salida; un espectrómetro en uno de los puertos de salida del acoplador óptico para producir datos de TCO espectral a partir de la luz devuelta desde dicho objeto a lo largo de al menos una línea que se extiende en una dirección longitudinal; un detector confocal en el otro de los puertos de salida del acoplador óptico para producir una imagen frontal del objeto en un plano transversal a partir de dicho haz de muestra; una unidad de procesamiento que genera, a partir de dichos datos espectrales, datos de imagen de TCO a lo largo de dicha al menos una línea; estando dicha unidad de procesamiento configurada para visualizar dicha imagen frontal; un dispositivo de selección para seleccionar una parte de dicha imagen frontal; y estando dicha unidad de procesamiento configurada para visualizar dicha parte de dichos datos de imagen de TCO correspondiente a dicha parte de dicha imagen frontal.

De acuerdo con una realización de la invención, el escáner confocal y el escáner de TCO emplean una abertura común.

En otro aspecto, la invención proporciona un aparato de imaginología óptica que comprende un interferómetro para generar un haz de muestra; un escáner para barrer un objeto transparente o semi-transparente con dicho haz de muestra; un acoplador para combinar el haz de muestra devuelto desde el objeto con un haz de referencia para producir haces de salida respectivos en un par de puertos de salida; un detector confocal en uno de dichos puertos de salida; y un espectrómetro en el otro de dichos puertos de salida para producir una señal de TCO espectral.

La invención permite que una imagen confocal real y una imagen de TCO se construyan a partir de la salida del interferómetro, obviando de este modo la necesidad de dispositivos ópticos diferentes para manejar la imaginología por TCO. La invención ofrece, de este modo, ventajas sustanciales respecto a la técnica anterior, que emplea dispositivos ópticos complejos o no produce una auténtica imagen confocal a partir del haz devuelto desde la muestra.

En otro aspecto más, la invención combina imaginología de fluorescencia con imaginología por TCO espectral de una manera que permite que se obtengan imágenes cuasi-simultáneas. Cada línea de trama de la imagen de fluorescencia está asociada con un barrido B por TCO obtenido en tiempo real.

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1. Un aparato de imaginología óptica para obtener información del perfil de profundidad de un objeto transparente, que comprende:

una fuente de luz (1) para producir un haz de luz; un divisor óptico (3) para dividir el haz de luz procedente de la fuente de luz común en un haz de muestra y un haz de referencia de un interferómetro; un escáner (11, 211) para escanear transversalmente el objeto en un patrón de trama con el haz de muestra a través de dispositivos ópticos de interfaz (14, 214) ; una disposición de enfoque (1040) para enfocar el haz de muestra devuelto desde el objeto sobre una abertura común (1050) ; un acoplador óptico (21) para combinar el haz de muestra devuelto desde el objeto con el haz de referencia, teniendo el acoplador óptico dos puertos de salida;

un espectrómetro (70) en uno de los puertos de salida del acoplador óptico para producir datos de TCO espectral a partir de luz devuelta de dicho objeto a lo largo de al menos una línea que se extiende en una dirección longitudinal; un detector confocal (71) en el otro de los puertos de salida del acoplador óptico (21) para producir una imagen frontal del objeto en un plano transversal a partir de dicho haz de muestra;

una unidad de procesamiento (26) que genera, a partir de dichos datos espectrales, datos de imagen de TCO a lo largo de dicha al menos una línea; estando dicha unidad de procesamiento configurada para visualizar dicha imagen frontal; un dispositivo de selección para seleccionar una parte de dicha imagen frontal; y estando dicha unidad de procesamiento configurada para visualizar dicha parte de dichos datos de imagen de TCO correspondiente a dicha parte de dicha imagen frontal.

2. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos datos de imagen son una línea de datos que se extienden a través de un punto seleccionado en dicha imagen frontal para producir un barrido

A. 30

3. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos datos de imagen son una trama de datos que se extiende a través de una línea seleccionada en dicha imagen frontal para producir una visualización de sección transversal de barrido B a través de dicha línea.

4. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicha unidad de procesamiento está configurada para crear tramas de datos de imagen confocal frontal intercalados con tramas de datos de imagen de TCO.

5. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende, además, un divisor dicroico (1170) para dirigir una parte de la luz devuelta desde el objeto a un detector de fluorescencia, y en el que dicha unidad de procesamiento está programada, además, para producir datos de imagen de fluorescencia.

6. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha abertura común es proporcionada por una fibra óptica. 45

7. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha fibra óptica es un fibra monomodo.

8. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha

unidad de procesamiento (26) está configurada para crear una imagen confocal generada por software a partir de dichos datos espectrales.

9. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho acoplador óptico es un acoplador de fibra óptica, con entradas y salidas de fibra óptica. 55

10. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los haces de muestra y de referencia son portados en fibras ópticas dentro del interferómetro.

11. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho 60 dispositivo de selección es un ratón de ordenador.

12. Un aparato de imaginología óptica de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha unidad de procesamiento produce tramas de imagen fluorescente a partir de la señal producida por el detector de fluorescencia e imágenes de sección transversal de TCO detrás de cada línea de barrido del patrón de trama.

13. Un método para obtener información del perfil de profundidad de un objeto transparente, que comprende:

crear un haz de luz; dividir el haz de luz en un haz de muestra y un haz de referencia;

barrer el haz de muestra sobre el objeto transparente en forma de trama; enfocar el haz de muestra devuelto desde el objeto transparente sobre una abertura común; combinar el haz de muestra con el haz de referencia en un acoplador óptico que tiene dos puertos de salida; generar tramas de imagen confocal frontal del objeto con un detector confocal en uno de los puertos de salida del acoplador óptico;

generar imágenes de TCO de dominio espectral de barrido B del objeto con un espectrómetro en el otro de los puertos de salida del acoplador óptico entre las tramas de imagen confocal; visualizar las tramas de imagen confocal frontal; seleccionar una parte de dichas tramas de imagen frontal; y visualizar imágenes de TCO para tramas correspondientes a la parte seleccionada de dicha imagen frontal.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dichas tramas de imagen de TCO están intercaladas con dichas tramas de imagen confocal frontal.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la abertura común es proporcionada por una fibra 20 óptica.

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la fibra óptica es una fibra monomodo.

IMAGEN DE TCO MOSTRADA

IMAGEN DE TCO MOSTRADA