本披露涉及用于最小化OCT探頭中的背反射的裝置和方法。

背景技術：

光學相干斷層成像術(OCT)系統用于捕獲和生成患者組織層的三維圖像。這些系統包括通常侵入性地穿透組織以獲得患者體內組織的可視化的OCT探頭。在眼科學中，OCT探頭用于獲得眼睛周圍的或甚至形成眼睛的一部分(如視網膜)的組織的詳細圖像。

在使用中，光學光束被引導穿過組織處的探頭。這個光的一小部分從組織的子表面(sub-surface)特征反射并且通過同一探頭被收集器所收集。大部分光未被反射，而是以大角度發生漫散射。在常規成像中，這種漫散射的光造成了使圖像模糊不清的背景。然而，在OCT中，一種稱作干涉量度法的技術記錄接收到的光子的光程長度，并且提供排除在檢測之前發生多次散射的大部分光子的數據。這得到了更加清晰且在組織深度上延伸的圖像。

在一些情況下，一些光從透鏡的第一(輸入)表面被反射并且沿著返回路徑被反射回收集器，由此使從組織反射的光信號過飽和并且沿著返回路徑通過透鏡朝向收集器傳回。解決這個問題的常規方案是與透鏡的法線面成一定角度來制作透鏡的第一表面。這導致透鏡的第一表面將光反射遠離返回路徑，由此減少了在收集器處接收到的不令人希望的背反射的機會。

然而，由于其尺寸較小，制作具有這種成角度的表面的透鏡可具有挑戰性并且相對昂貴。除小尺寸刻度之外，透鏡的長度必須被保持在緊密公差內，因為它對于光學性能而言是關鍵的。這加大了制造挑戰。

本披露解決了現有技術中的一個或多個缺陷。

技術實現要素：

在一個示例性方面，本披露涉及用于為患者組織成像的OCT探頭。探頭包括形成被配置成由使用者抓握并操縱的手柄的探頭殼體，并且包括從探頭殼體延伸并被安排成穿透患者組織的套管。該套管可以包括主體段和遠端段。該主體段可以具有限定第一中軸線的管腔，并且該遠端段可以具有限定第二中軸線的管腔，該第二中軸線與該第一中軸線是成角度的。透鏡被布置在該遠端段中。透鏡可以具有近端側、遠端側和光軸。該光軸可以基本上平行于該第二中軸線并且可以相對于該第一中軸線成角度。

在一個方面，透鏡的遠端側包括第一平面中的周邊邊緣并且近端側包括第二平面中的周邊邊緣，該第一平面和該第二平面基本上平行于彼此。在一個方面，透鏡包括外周，近端側和遠端側被安排為使得該第一平面和該第二平面與外周基本上形成直角。在一個方面，近端側和遠端側中的至少一個是平面的。在一個方面，遠端段由套管中的彎曲形成。在一個方面，套管的尺寸被確定成穿透眼球，以便為眼睛中的組織成像。在一個方面，OCT探頭包括致動系統，該致動系統被配置成在橫向于通過第一中軸線和第二中軸線的平面的方向上在主體段的管腔中使光纖移位。

在另一個示例性方面，本披露涉及用于為患者組織成像的OCT探頭。探頭包括從探頭殼體延伸并被安排成穿透患者組織的套管，其中該套管具有形成于其中的將套管分為主體段和遠端段的彎管。主體段可以具有限定第一中軸線的管腔。遠端段可以具有限定第二中軸線的管腔，該第二中軸線與第一中軸線是成角度的。選擇性地可移位的載光光纖被布置在套管的主體段內。光纖具有遠端并且被安排成從該遠端發射光。探頭還包括被布置在套管的遠端段中的透鏡。透鏡包括近端側和遠端側，其中近端側相對于光纖被布置為使得通過光纖發射并從近端側反射的光以與光纖不對齊的角度反射。

在一個方面，透鏡的遠端側包括第一平面中的周邊邊緣并且透鏡的近端側包括第二平面中的周邊邊緣，該第一平面和該第二平面基本上平行于彼此。在一個方面，透鏡包括外周，近端側和遠端側被安排為使得該第一平面和該第二平面與外周基本上形成直角。在一個方面，近端側和遠端側中的至少一個是平面的。在一個方面，套管的尺寸被確定成穿透眼球，以便為眼睛中的組織成像。在一個方面，透鏡具有小于約2mm的寬度和小于約2mm的長度。在一個方面，彎管是套管中的彎曲。在一個方面，本披露包括致動系統，該致動系統被配置成在橫向于通過第一中軸線和第二中軸線的平面的方向上在主體段的管腔中使光纖移位。

在又另一個示例性方面，本披露涉及制造用于為患者組織成像的OCT探頭的方法。該方法可以包括使套管彎曲，以形成主體段和遠端段，主體段具有限定第一中軸線的管腔，遠端段具有限定與第一中軸線成角度的第二中軸線的管腔，套管的尺寸被確定成并被安排成穿透患者組織；將該套管插入到探頭殼體中，該探頭殼體形成被配置成由使用者抓握并操縱的手柄；并且將透鏡插入到遠端段中，透鏡具有近端側和遠端側，遠端側具有第一平面中的外圍邊緣并且近端側具有第二平面中的外圍邊緣，該第一平面和該第二平面基本上平行于彼此。在一個方面，該方法包括將光纖引入到套管的主體段中以用于通過透鏡發射光。

應理解的是，前述概述以及以下詳述在本質上都是示例性和解釋性的，并且旨在提供本披露的理解而不限制本披露的范圍。在這方面，本披露的另外的方面、特征、和優勢通過以下詳述對于本領域的普通技術人員而言應是清楚的。

附圖簡要說明

附圖展示了在本文披露的設備和方法的實施例，并且與說明書一起用于解釋本披露的原理。

圖1是根據本披露的一個方面的示例性OCT成像系統的框圖。

圖2是根據本披露的一個方面的OCT探頭的橫截面視圖的風格化圖示。

圖3是根據本披露的一個方面的圖2的OCT探頭的遠端部的詳細風格化圖示。

圖4是根據本披露的一個方面的可用于圖2的OCT探頭中的透鏡的圖示。

圖5是根據本披露的一個方面的可用于圖2的OCT探頭中的透鏡的圖示。

圖6是根據本披露的一個方面的可用于圖2的OCT探頭中的透鏡的圖示。

圖7是根據本披露的一個方面的OCT探頭的橫截面視圖的風格化圖示。

圖8是示出了制造根據本披露的一個方面的OCT探頭的示例性方法的流程圖。

具體實施方式

出于促進對本披露的原理的理解的目的，現在將參考附圖中展示的示例性實施例，并且將使用具體語言來描述它們。然而將理解，并非旨在限制本披露的范圍。本披露所涉及領域內的普通技術人員通常將能夠完全想到對于所描述的設備、器械、方法的任何改變和進一步的變形以及對于本披露的原理的任何進一步應用。具體而言，完全可以想到針對一個實施例描述的特征、部件和/或步驟可與針對本披露的其他實施例描述的特征、部件和/或步驟組合。然而，為簡潔起見，將不單獨地描述這些組合的眾多迭代。為簡單起見，在一些情況下，貫穿這些附圖使用相同的參考號來指代相同或相似的零件。

本披露總體上涉及OCT探頭、OCT系統、以及相關方法。探頭包括照明系統，照明系統包括透鏡和光纖，光纖引導光通過透鏡并為通過透鏡傳回的反射光提供返回路徑。OCT探頭、OCT系統、和方法可以通過使用使透鏡處于一定角度的成角度的套管來減少或最小化背反射光，由此改善光信噪比。也就是說，如下文描述的，套管是成角度的，這樣使得遠端段與主體段不對齊。透鏡自身被布置在遠端段中，這樣使得其光軸相對于套管主體是成角度的。套管的軸線與透鏡的光軸之間的相對角度導致從透鏡的第一表面反射的光以一定角度被反射回，這樣使得它不按與組織反射光相同的路徑行進。

此外，在本文披露的套管可以緩解在用于OCT探頭的透鏡面上制作小角度的問題。因此，透鏡的兩側可以被形成為基本上是平行的，而沒有相對角度。這可以實現與如先前描述的使透鏡的第一表面具有一定角度相同的光學效應。優勢在于制作短段的具有一定角度的套管簡單且制造價格低廉。

圖1示出了示例性OCT成像系統100的框圖。系統100包括控制臺102、用戶界面104、和OCT探頭106。控制臺102包括OCT引擎，OCT引擎包括光源108、檢測器109、控制器110以及其他元件。光源108被配置成提供可以通過OCT探頭106從靶生物組織反射的近紅外光。在一些實施例中，光源108由提供相對較長波長的光的超發光二極管、超短脈沖激光器或超連續譜激光器構成。檢測器109被配置成接收來自OCT探頭106的反射光并且將反射光轉化為表示由反射光所表示的圖像的信號。控制器110可以包括處理器和存儲器，其可以包括用于操作光源108、用戶界面104、以及用于處理在檢測器109處檢測到的光并執行功能和過程以進行OCT成像程序的OCT探頭106的可執行程序。

在一些實施例中，用戶界面104被載在控制臺102上或形成該控制臺的一部分。用戶界面104可以是被配置成在OCT成像程序期間向使用者或患者呈現圖像(如通過探頭106掃描到的組織圖像)的顯示器。用戶界面104還可以包括輸入設備或系統，通過非限制性示例的方式包括鍵盤、鼠標、操縱桿、刻度盤、按鈕以及其他輸入設備。

OCT探頭106的尺寸被確定成并成形為由外科醫生來握持并伸入患者體內。在所示的實施例中，它與控制臺102處于電和光通信，并且被配置成在患者組織上呈現來自光源108的光以用于為組織成像的目的。一些OCT探頭實施例被配置成侵入性地穿透眼球，以便捕獲眼睛組織(如視網膜組織)的圖像。

圖2示出了示例性OCT探頭106的程式化橫截面圖示，并且圖3更加詳細地示出了OCT探頭106的遠端區域。如將在下文更加詳細描述的，OCT探頭106包括遠端段，遠端段容納可以相對容易地制造并且可以減少或最小化來自朝向收集器109的透鏡背面的光反射的透鏡。

OCT探頭106包括探頭殼體200、套管202、照明系統204、以及致動系統206。探頭殼體200被配置成在OCT程序期間由外科醫生來抓握和操縱。它可以成形為手柄或握把，并且可以容納OCT探頭106的其他元件。它包括遠端205和近端207。探頭106可以經由從探頭近端207延伸的載光件(如光纖)或其他連接器連接到控制臺(圖1中的102)上。

套管202從探頭殼體200的遠端205伸出并且被配置和安排成穿透患者組織以便獲得OCT圖像。參考圖2和圖3兩者，套管202包括將其分為主體段250和遠端段252的彎管。主體段250包括被布置在探頭殼體200內并由其支撐的近端254，并且包括遠端部256。

主體段250形成并由管腔264的長度限定，并且在一些實施例中延伸幾乎套管202的完整長度，如多于90％的套管總長。在其他實施例中，主體段延伸多于套管202的80％。考慮了其他長度。管腔264包括由管腔264的內表面形成的中軸線203。管腔264容納或承載光纖214，該光纖既可以承載朝向遠端從探頭106發射的光又可以承載朝向近端的組織反射光，用于圖像處理。在下文進一步討論光纖。

如圖2和圖3所示，遠端段252包括近端部258、遠端260、和管腔261。近端部258被布置成與主體段250的遠端部256相鄰并從其延伸。遠端260形成通向管腔261的開口262，通過該管腔光可以在OCT掃描期間通過。遠端段252可以按任何方式連接到主體段250上，并且在一些實施例中通過簡單地使套管202的遠端彎曲以形成成角度的部分來形成。

遠端段252包括由管腔261限定的遠端段中軸線270。如可以看到的，遠端段252的管腔261相對于主體段250的管腔264這樣形成，使得主體段250的中軸線203相對于遠端段252的中軸線270是成角度的。中軸線203相對于軸線270的角度可以取決于OCT探頭的效用而變化。在一些實施例中，角度在約4與20度的范圍內。在一些實施例中，角度在約7與9度的范圍內，并且在一些實施例中角度為約8度。因此，中軸線203和中軸線270不是同軸的。遠端段252的長度可以變化，并且在一些實施例中沿著中軸線測量的長度在約0.5與3mm之間。在一些實施例中，長度是約1mm。考慮了其他長度。

在一些實施例中，主體的管腔264、261以及遠端段250、252按下文描述的方式接收照明系統204的一部分。在這個實施例中，套管202的尺寸被確定成穿透并在眼球內使用，并且可以用于掃描患者的組織，包括患者的眼睛組織，如視網膜組織。

照明系統204包括光源108(在所示的實施例中，其被載在控制臺102(圖1)上)、透鏡210、和光纖214。

透鏡210被載在套管202的遠端段252內并且更加詳細地示于圖3和圖4中。圖3示出了套管202的遠端段252和套管202的主體段250的遠端部256。圖4示出了獨立于套管202的透鏡210的側視圖。

透鏡210包括近端側220、遠端側222、和外周224。近端側220被布置在套管202中，面向光纖214，并且典型地被布置成僅與光纖214有少許間距。遠端側222被布置在套管202外或被布置成面向套管202的開口262的方向，并且當使用時面向待成像的組織。外周224在近端側220與遠端側222之間延伸。在一些實施例中，外周224的形狀是圓柱形的，而在其他實施例中，它的形狀是矩形的、橢圓形的或另外的形狀。外周224可以被安排成與套管202的內表面接合。透鏡210還包括光軸226，如圖4所示的。在圖3中，光軸226與遠端段252的中軸線270是同軸的。

參考圖4，透鏡210的近端側和遠端側220、222可以配合，以使來自光源的光穿出光纖并傳遞從組織反射回的光。在一些實施例中，近端側和遠端側220、222是形成基本上平行的平面的平面表面。透鏡210可以是適于在OCT探頭106中使用的任何尺寸，并且在一些實施例中具有小于約2mm的長度，并且在一些實施例中具有例如約1mm的長度。透鏡210的寬度或直徑可以例如在0.2mm與2mm之間。在一些更小規格的探頭中，透鏡210具有低于約0.6mm或更小的寬度或直徑，并且在一些探頭中是約0.3mm或更小。在一些實施例中，透鏡210是具有來自光纖214的光可以從其穿過的表面的梯度折射率(GRIN)透鏡。取決于該實施例，梯度折射率可以是球面的、軸向的或徑向的。在另一個實施例中，透鏡210是球面透鏡。可以使用其他透鏡形狀。

在所示的實例中，因為不再需要經歷在透鏡210上磨削或拋光一定角度的艱難過程，透鏡210的近端側和遠端側220、222相對于外周224形成基本上直的角。如本文所使用的，基本上直的角旨在包括起因于制造公差的角，并且可以包括從約88至92度的角。

圖5示出了具有形成為凸面的遠端側302和近端側304的替代透鏡300。外周306以參考透鏡210討論的方式在遠端側和近端側302、304之間延伸，并且光軸308基本上平行于透鏡300的外周306延伸通過其中。圖6示出了替代透鏡320，該替代透鏡具有形成為凹面的遠端側322和近端側324，并且具有在遠端側和近端側322、324之間延伸的外周326。光軸328基本上平行于透鏡320的外周326延伸通過其中。為了示出凸面的遠端側和近端側302、304以及外圍邊緣306，圖5中的透鏡300以橫截面示出。圖6中的透鏡320作為側視圖示出，因為可以看到遠端側和近端側322、324。

這些透鏡300、320可以被布置代替在本文描述的示例性探頭(包括圖2中的探頭106)中的透鏡210。然而，在這些實例的每種情況下，透鏡300、320對應地包括遠端外圍邊緣310、330，在此處外周306、326與對應的遠端側302、322相交。同樣地，透鏡300、320對應地包括近端外圍邊緣312、332，在此處外周306、326與對應的近端側304、324相交。透鏡210，連同其基本上平面的側面一起，也包括遠端和近端外圍邊緣。

首先參考圖5，遠端外圍邊緣310位于沿著基本上垂直于光軸308的平面314的位置。同樣地，近端外圍邊緣312位于沿著基本上垂直于光軸308的平面316的位置。因此，平面314和316是基本上平行的。此外，平面314、316被布置成相對于透鏡300的外周306呈基本上直的角。具有平行的遠端側和近端側可以簡化制造并降低透鏡成本。

同樣地，圖6中的透鏡320的遠端外圍邊緣330位于沿著基本上垂直于光軸328的平面334的位置，并且近端外圍邊緣332位于沿著基本上垂直于光軸328的平面336的位置。因此，平面334和336是基本上平行的。此外，平面334、336被布置成相對于透鏡320的外周326呈基本上直的角。

考慮到的再其他實施例包括透鏡形狀的組合，例如像具有凸端和凹端、具有凹端和平端、或具有凸端和平端的透鏡。

現在返回圖2，光纖214被配置成將來自光源108的光傳輸到透鏡210，并且最終傳輸到觀察之下的組織。在這個實施例中光纖214是單光纖，而在其他實施例中，光纖214是光纖束。光纖214的近端(未示出)被布置為鄰近光源108，而遠端218按引導光通過透鏡210的方式被布置為鄰近透鏡210。在所示的實施例中，光纖214未直接連接到透鏡210上，并且透鏡210被固定在相對于套管202的恰當位置。因此，光纖214可以相對于套管202和透鏡210移動。光纖214的遠端218被定位成遠離透鏡210面預定的距離，以達到規定的光學性能。

在所示的實施例中，致動系統206主要被布置在探頭殼體200內。致動系統206相對于套管202移動照明系統204的光纖214，以便提供一維或二維方向掃描，以用OCT成像系統100生成2D或3D圖像。致動系統206可以包括微電子機械系統(MEMS)微型電動機、線性電動機、壓電電動機、電磁電動機、氣動活塞、膜片、電螺線管、或其他這樣的元件。致動系統206被配置成在光纖214上施加力，以物理地使光纖214的端部移位。

致動系統206被配置成以使得光纖214的端部相對于套管202移位的方式樞轉光纖214，并且由此在至少單個平面上移動光纖214，以執行掃描。掃描允許在被評估的組織的區域上而非所述組織上的特定斑點或點上取得光。掃描然后被OCT系統100(圖1)轉化為可以由保健提供者評估的2D或3D圖像。

在使用中，可以令人希望的是在光纖214與透鏡210之間保持連續的距離，即使當光纖214相對于透鏡210樞轉或移位時。如可以在圖3中看到的，在包括主體段軸線203和遠端段軸線170兩者的平面中移動光纖將導致光纖214與透鏡210之間的距離發生變化，這是由于透鏡210的成角度的定向。為了解決這個問題，一些實施例被配置為使得致動系統206在不與包括主體段軸線203和遠端段軸線170兩者的平面對齊的方向上使光纖214在套管202中樞轉或移位。在一些實施例中，致動系統206在直接橫向于包括主體段軸線203和遠端段軸線170兩者的平面的方向上樞轉光纖。在這樣做時，透鏡表面的成角度的定向將對樞轉光纖214與遠端透鏡表面220之間的距離具有很少或沒有影響。也就是說，即使在樞轉期間，光纖頭218和透鏡210也將以基本上相同的距離保持分開。因此，可以捕獲患者組織的準確掃描。

圖7披露了套管的替代實施例，在這里通過數字400提及。套管400可以用于代替套管202。在這里，套管400包括具有限定主體軸線406的管腔404的主體段402并且包括具有限定遠端段軸線412的管腔410的遠端段408。管腔404、410以上文討論的方式成角度，并且因此，軸線406、412不是同軸的。在本文描述的任何透鏡都可以用于套管400中。在這個實施例中，套管400包括沿著主體段402和遠端段408兩者延伸的圓柱形外表面。

圖8的流程圖示出了制造探頭106的示例性方法，以使得管腔成角度并且組裝透鏡更容易。在這個實例中，該方法在步驟502處開始。

在步驟502處，提供了可用于OCT探頭中并包括光軸的透鏡。取決于該實施例，透鏡被配置成具有基本上平行于彼此的遠端表面和近端表面。在一些實施例中，透鏡包括在基本上垂直于遠端和近端表面的方向上延伸的外圍表面。當透鏡是凹面的或凸面的或以另外的方式處于非平面配置時，外圍表面可以垂直于包括遠端和近端表面兩者的外圍邊緣的平面。

在步驟504處，制造商創建了套管的主體段和遠端段。在一些實施例中，這包括在套管中形成將主體段和遠端段分開的彎曲。這可以包括使套管的遠端彎曲，以形成遠端段。在一些實施例中，遠端段被彎曲形成在約4至20度、7至9度范圍內、或約8度的角度。在其他實施例中，通過機械加工、擠出或其他工藝形成成角度的遠端段。

在步驟506處，將光纖引入到套管的主體部中。這可以通過引入光纖通過套管的主體部的近端來完成。

在步驟508處，透鏡被引入到套管202的遠端段中。透鏡可以通過套管的遠端開口來插入，直到它緊靠主體段。一旦被引入，透鏡可以被固定在遠端段內。這可以使用粘合劑、過盈配合、或其他固定方法來完成。透鏡可以被定向成與光纖的遠端隔開特定距離，這樣使得光纖可以相對于透鏡側向地移位，以便創建OCT掃描。

在操作中，保健提供者將OCT探頭106控制在控制臺102處，并且然后將OCT探頭106以本領域已知的方式定向在鄰近待評估的組織的位置處。利用在其希望位置處的OCT探頭106，OCT探頭106被激活以開始掃描程序。為了做到這點，致動系統206運轉以相對于套管202的主體部并且相對于透鏡以來回運動的方式物理地使光纖214移位。在一些實施例中，光纖在側向于通過主體段和遠端段的軸線的平面的方向上移動。

由于套管是成角度的，透鏡可以通過減少相對于遠端表面以一定角度形成透鏡的近端表面的必要性而以更容易且潛在地更廉價的方式來制造。在一些情況下，透鏡的這個近端表面相對于透鏡的外周以直角形成。因為透鏡通過套管以一定角度保持，透鏡可以使用更廉價的工藝來制造，并且仍提供通過成角度的透鏡獲得的優勢，這是因為由透鏡的近端表面反射的光成角度地遠離光纖。這允許由于光反饋而生成噪聲更少的OCT圖像，而且還可以降低探頭的成本，得到可更廉價的產品，增加可用性和需求。

本領域的普通技術人員應領會到，本披露所涵蓋的實施例并不限于上文描述的具體示例性實施例。就此而言，盡管已經示出并描述了說明性實施例，但是在前述披露中還考慮到了各式各樣的修改、變化、和替代。應理解的是，可以在不脫離本披露范圍的情況下對前述內容做出此類改變。因此，適當的是廣義地且以與本披露一致的方式解釋所附權利要求書。