用于宽视野光学相干断层成像的系统和方法与流程

本公开涉及医疗装置成像系统，包括光学相干断层成像(oct)系统。

背景技术：

光学相干断层成像(oct)是在包括眼科学的生物医学领域中广泛采用的成像技术。oct系统通过测量反射光的回波延迟时间来对半透明样品(比如生物组织)执行高分辨率横断面成像。oct通常被眼外科医生用来协助精密切割和/或去除比如玻璃体等组织。提供横穿比如视网膜等弯曲表面的宽视野oct成像可能是有挑战的，因为，特别是在高度近视的患者身上，图像在宽扫描角度下变得弯曲并且畸变。因此，在眼科背景下存在对改进的宽视野oct成像的需求。

技术实现要素：

在某些实施例中，一种光学相干断层成像(oct)系统包括：光源，所述光源被配置用于产生oct束；以及分束器，所述分束器被配置用于将所述oct束分成参考束和成像束、将所述参考束朝向参考反射体引导、并且将所述成像束朝向扫描器引导。所述系统还包括：线性致动器，比如压电致动器或音圈致动器，所述线性致动器被配置用于移动所述参考反射体以调整所述参考束的长度；以及所述扫描器，所述扫描器被配置用于以多个扫描角度将所述成像束扫描到靶表面上，其中，所述扫描器和所述靶表面相隔样品距离，所述样品距离在每个所述扫描角度下发生变化。所述系统进一步包括：oct控制器，所述控制器包括处理器和存储在存储器上的指令，所述指令能被所述处理器执行以使得所述oct控制器生成信号以使得所述扫描器以每个所述扫描角度在第一扫描速率下扫描所述成像束并且使得所述致动器在扫描期间与所述扫描速率同步地调整所述参考束的长度以匹配样品距离在每个所述扫描角度下所发生的变化。

在某些实施例中，扫描速率在200hz与400hz之间、或是至少300hz。扫描器可以被配置用于根据光栅模式以每个扫描角度扫描成像束，并且光栅模式可以产生长度为至少12mm或长度为至少16mm的b-扫描。

在某些实施例中，线性致动器被配置用于沿与参考束平行的方向将参考反射体平移至少2mm。线性致动器可以进一步被配置用于沿与参考束平行的方向将参考反射体平移至少4mm。

oct系统可以包括谱域oct(sd-oct)系统或扫频源oct(ss-oct)系统。

在某些实施例中，一种光学相干断层成像(oct)系统包括：光源，所述光源被配置用于产生oct束；以及分束器，所述分束器被配置用于将所述oct束分成参考束和成像束、将所述参考束朝向参考反射体引导、并且将所述成像束朝向扫描器引导。所述系统还包括：线性致动器，比如压电致动器或音圈致动器，所述线性致动器被配置用于移动所述参考反射体以改变所述参考束的长度；以及所述扫描器，所述扫描器被配置用于以多个扫描角度将所述成像束扫描到靶表面上，其中，所述扫描器和所述靶表面在第一扫描角度下相隔第一样品距离并且在第二扫描角度下相隔第二样品距离。所述系统包括oct控制器，所述控制器包括处理器和存储在存储器上的指令，所述指令能被所述处理器执行以使得所述oct控制器生成信号以使得所述扫描器以所述第一扫描角度和所述第二扫描角度根据扫描速率将所述成像束扫描到所述靶表面上，以及使得所述致动器在所述扫描器将所述成像束扫描到所述靶表面上的同时与所述扫描速率同步地移动所述参考反射体，由此调整所述参考束的长度以考虑到所述第一样品距离与所述第二样品距离之间的差。所述系统进一步包括检测器，所述检测器被配置用于接收被所述参考反射体反射的所述参考束以及被所述靶表面反射的所述成像束、并且基于接收到的所述参考束和所述成像束输出干涉信号。

在某些实施例中，所述线性致动器包括被配置用于沿与所述参考束平行的方向将所述参考反射体平移至少2mm的压电叠堆或音圈。在某些实施例中，所述第一扫描角度和所述第二扫描角度相隔至少20度。在某些实施例中，所述扫描产生长度为至少12mm的b-扫描。oct系统可以包括谱域oct(sd-oct)系统或扫频源oct(ss-oct)系统。

根据某些实施例，一种光学相干断层成像(oct)系统包括：光源，所述光源被配置用于产生oct束；以及分束器，所述分束器被配置用于将所述oct束分成参考束和成像束、将所述参考束朝向参考反射体引导、并且将所述成像束朝向扫描器引导。所述系统进一步包括：线性致动器，所述线性致动器被配置用于沿与所述参考束平行的方向将所述参考反射体平移至少2mm；所述扫描器，所述扫描器被配置用于以多个扫描角度将所述成像束扫描到靶表面上。所述系统包括oct控制器，所述控制器包括处理器和存储在存储器上的指令，所述指令能被所述处理器执行以使得所述oct控制器生成信号以使得所述扫描器以每个所述扫描角度在第一扫描速率下扫描所述成像束并且使得所述致动器与扫描速率同步地平移所述参考反射体，使得所述参考束的路径长度在整个所述扫描中保持在所述成像束的路径长度的公差范围内。

在某些实施例中，公差范围小于0.5mm或1mm。扫描速率可以在200hz与400hz之间。进一步地，所述扫描器被配置用于根据光栅模式以每个所述扫描角度扫描所述成像束。所述线性致动器可以是被配置用于沿与所述参考束平行的方向将所述参考反射体平移至少2mm的压电叠堆或音圈。

某些实施例可以提供一个或多个技术优点。例如，根据本公开的改进的oct成像系统可以提供畸变减少的超宽视野oct成像。某些实施例生成的oct图像中，尽管靶深度有相对变化，但靶表面在整个oct图像窗口上居中。因而，某些实施例提供比如高度近视视网膜表面等弯曲表面的改进的实况oct成像。鉴于本附图和说明书，这些和其他优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。

附图说明

为了更彻底地理解本公开及其优点，现在参考结合附图进行的以下说明，在这些附图中相同的附图标记指示相同的特征，并且在附图中：

图1展示了常规oct系统的框图；

图2展示了常规oct成像系统所生成的视网膜图像；

图3展示了根据某些实施例的改进的oct成像系统所生成的视网膜图像；

图4展示了根据某些实施例的改进的oct成像系统的框图；并且

图5展示了根据某些实施例的改进的oct成像系统所执行的方法。

本领域的技术人员将理解，下述附图仅用于说明目的，而无意限制申请人的公开的范围。

具体实施方式

出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参考附图中展示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而应理解，并非旨在限制本公开的范围。本公开所涉及领域内的技术人员通常将能够想到对于所描述的系统、装置和方法的改变和进一步修改、以及本公开的原理的任何进一步应用。特别地，应想到关于一个实施例描述的系统、装置和/或方法可以与关于本公开的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独地描述这些组合的众多重复。为简单起见，在一些情形中，贯穿这些附图，使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

光学相干断层(oct)成像系统在包括眼科学、牙科学、心脏病学、肠胃病学等等大量生物学应用中是有用的。oct系统的一般设计和原理是已知的并且在以下文件中进行描述：例如(a)“signalprocessingoverviewofopticalcoherencetomographysystemsformedicalimaging[用于医学成像的光学相干断层成像系统的信号处理概述]”德州仪器公司白皮书sprabb9(2010年6月)以及(b)“biomedicalopticalimaging[生物医学光学成像]”mit电子学研究实验室的进度报告，第152号(2009-2010)，这些文件中的每一个通过援引并入全文。

图1是常规oct系统100中的部件的简单示意性图示。系统100可以包括谱域oct(sd-oct)系统或扫频源(ss-oct)系统。通常，此类系统100的部件对于技术人员是已知的。除了其他之外，系统100包括光源102、分束器/组合器104、参考反射体108、扫描器120、以及检测器124。光源102可以包括比如超发光二极管、超短波(例如，飞秒)脉冲激光器、或超连续激光器等任何合适的低相干光源、并且在比如ss-oct系统等某些实例中可以包括扫频或可调谐激光器。分束器104可以包括非偏振分束器以便将oct束分成成像束和参考束并且将反射成像和参考光组合或朝向检测器124引导。参考反射体108通常是反射镜，但可以包括将参考束106朝向检测器124反射的任何合适的部件。扫描器120可以包括一个或多个电流计控制反射镜以扫描在x-y平面上朝向靶或样品(比如视网膜114)的成像束(当讨论成像的物体时，术语“靶”和“样品”在本文中可交换使用)。在某些实施例中，扫描器120可以附加地包括聚焦光学器件以沿z方向扫描成像束。扫描器120可以包括任何合适的扫描反射镜安排。替代性地，扫描器120可以包括任何合适的扫描器部件，比如微机电系统(mems)或共振扫描器。经扫描器120扫描的成像束被引导穿过光学元件122，所述光学元件可以包括聚焦和/或准直透镜。检测器124包括干涉仪，所述干涉仪接收从靶反射的成像束以及从反射体108反射的参考束并且输出干涉信号，可以由所述干涉信号生成oct图像。检测器124包括的特定部件取决于oct系统的类型并且可以包括以下各项的任何合适的组合：光谱仪、光检测器、阵列检测器、模数转换器(adc)、衍射光栅、或本领域技术人员已知的其他部件。例如，sd-oct系统中的检测器124可以包括衍射光栅、透镜、以及比如电荷耦合器件(ccd)等阵列检测器。作为另一个实例，ss-oct系统中的检测器124可以包括光检测器以及模数转换器。

系统100可以包括oct控制器(图1中未示出)，所述控制器包括硬件、固件、以及软件，所述控制器被配置用于控制系统100的部件以获取并且显示靶的oct图像。系统100可以附加地包括一个或多个显示器(未示出)以呈现通过oct控制器生成的oct图像。在各种实例中，显示器可以包括任何一个或多个监视器、投影仪、目镜、抬头显示器、屏幕、眼镜、护目镜等。oct图像可以显示为2d或3d图像。

在操作中，光源102发射低相干光束，所述光束被引导至分束器104，所述分束器将光分成参考束106和成像束110，所述参考束被引导成穿过参考臂(所述参考臂可以包括具有光纤的任何合适的透射和聚焦光学器件)并且朝向反射体108，所述成像束被引导穿过成像臂(所述成像臂同样可以包括具有光纤的任何合适的透射和聚焦光学器件)并且朝向扫描器120。扫描器120(在oct控制器的控制下)可以根据扫描图样形(例如，光栅扫描、径向扫描、立方体扫描、圆群扫描、线群扫描等)扫描朝向光学器件122和眼睛101的晶状体112的成像束以生成期望的扫描(例如，a扫描、b扫描、或c扫描)。深度分辨轴向扫描(a扫描)包括测量某处的光信号干涉。横断面图像(b扫描)可以通过扫描横穿组织表面的oct束并且获取在线、弯曲、圆等上的多个径向测量值来生成。3d图像可以由在组织表面的区域上产生的一系列b扫描构建而成。扫描可以以扫描速率或频率重复以生成可以用于术前诊断以及手中指导的实况或实时oct图像。

视网膜114反射的成像束光以及反射体108反射的参考束光可以在检测器124处被接收，所述检测器将反向反射或反向散射的成像束与参考束干涉以生成oct图像。当参考束的路径长度(即，成像光在源102与反射体108之间行进的距离)以及成像束的路径长度(即，成像光在源102与比如视网膜114等靶之间行进的距离)在光源102发射的光的相干长度内匹配时，则发生干涉。这种干涉信号传输关于在与参考束路径长度相对应的深度处的靶的信息。

因此，oct系统在使用之前通过根据靶深度来设置参考束路径长度而被校准，使得参考束的路径长度大约等于在靶深度处成像束的路径长度。参考束的路径长度与在靶深度处成像束的路径长度之间的差异在oct系统中被称为光程差(opd)。尽管绝对精度在实践中是必要的，但是理想地opd为零。因而，在图1的实例中，如果主要靶深度是视网膜114的中心表面，则参考束路径长度(展示位参考束距离rd)被设置成与测量出的到达视网膜114的中心的成像束路径长度(展示为中心样品距离sdc)相匹配。在比如系统100等常规谱域oct(sd-oct)系统或扫频源oct(ss-oct)系统中，这种参考束路径长度在成像程序的开始时固定下来并且在整个oct扫描过程中保持固定。

注意到，oct成像系统可以广义地划分为时域oct(td-oct)系统、sd-oct系统、以及ss-oct系统。td-oct系统通过移动参考反射镜改变在扫描模式的每一点处的参考路径长度而获取干涉模式。也就是，在td-oct扫描模式的给定点处，参考臂中的参考反射镜必须移动来改变参考路径长度。td-oct系统的参考臂中的这个反射镜的移动是速度控制因素，因为镜子必须在oct扫描模式的每个(x，y)点处移动一定距离(z-范围)以便生成所需的干涉信号。

常规sd-oct和ss-oct系统根据不同原理操作并且通过利用固定位置的参考反射体来避免这种速度控制，所述参考反射体不需要在扫描模式的任何点处对参考路径进行机械扫描。sd-oct系统使用宽频带光源并且通过使用光谱仪测量样品臂中的谱密度来获得深度信息。ss-oct系统利用扫频激光器或可调谐激光器和单点检测器。在sd-oct和ss-oct系统中，使用快速傅里叶变换由接收到的干涉信号生成oct图像。因此，参考反射体位置在常规sd-oct和ss-oct系统执行的oct扫描模式的每个(x，y)点处固定。

用于后段成像的典型sd-oct和ss-oct系统可以在视网膜靶上扫描20°到40°之间(例如，与中心位置成±10°或±20°)。在此类扫描角度范围内，可以将视网膜的靶部分成像而没有显著畸变，因为视网膜曲率所引起的视网膜的深度变化不是明显的。换句话说，视网膜曲率造成的opd变化在较小扫描角度范围内(例如，在20°与40°之间)通常不是很明显。但是，在较宽视野(例如，40°或更大)内，特别是在高度近视患者身上，视网膜的成像区域上的曲率导致opd发生明显变化。opd的这种变化可能导致oct图像畸变。

图2展示了常规sd-oct或ss-oct系统所产生的视网膜的示例性宽视野b-扫描(大约40°)。如在这个实例中展示的，视网膜的图像弯曲成宽的“u”形，使得在每一侧，边缘好像“下降”到图像范围外。这种畸变是由视网膜曲率和固定参考束路径长度所引起的opd变化造成的。也就是，参考束路径长度被校准为在特定深度处成像，例如使得opd在视网膜中心为大约零。但是，视网膜的自然曲率导致眼底表面在那个深度之外，因为opd于在更靠近扫描器120的组织上扫描成像束时发生变化。

这种特有的“u”形畸变是不期望的并且有问题的。例如，在手术期间，外科医生可以“放大”视网膜的特定区域，例如窗口a-c中的一个。每个窗口a-c代表了用于放大的图像区域，但应注意到图像的任何部分可以被放大。尽管视网膜图像在窗口b中通常是水平的，但是窗口a和c均显示视网膜表面的在图像窗口中具有陡峭角度取向的部分。这种角度取向导致视网膜图像畸变和截断，尤其是，特别是在手中环境下所述角度取向使得图像更加难以读取和使用。

本公开的实施例通过调节参考反射体的位置、由此调整参考束路径长度以考虑到靶深度在扫描内发生的变化或与这种变化相匹配来解决这个问题并且如图3所示将oct图像“变平”。换言之，参考反射体的位置被调节成使得系统opd在整个扫描模式中保持为零或接近零。与图2相比，图3的图像窗口a和c以增强的清晰度和减小的畸变显示出视网膜的更多部分。因此，根据本公开的改进的oct系统有助于在大视网膜横断面上进行高速(例如，200-400+hz)、宽角度扫描(例如，扫过±20°-±90°)并且提供基本上没有畸变并且在外科手术期间容易使用的改进的图像。

图4展示了改进的oct成像系统200的实例以生成图3所示的图像。系统200可以是基于探针的系统、独立式成像系统、或与比如手术显微镜等其他部件集成的成像系统。注意到图4没有试图穷尽地展示了oct系统的所有部件、并且也没有按比例绘制。而是，该图被提供用于定性地展示成像束110的光学路径根据扫描角度如何变化。

系统200包括sd-oct或ss-oct成像系统，所述系统包括许多与系统100的部件相同的部件(相同数字指示相同部件)。特别地，系统200包括光源102、分束器/组合器104、扫描器120、以及检测器124。光源102可以包括比如超发光二极管、超短波(例如，飞秒)脉冲激光器、或超连续激光器等任何合适的低相干光源、并且在比如ss-oct系统等某些实例中可以包括扫频或可调谐激光器。分束器104可以包括非偏振分束器以便将oct束分成透射穿过样品臂的成像束以及透射穿过oct系统的参考臂(有时候称为延迟线)的参考束。分束器104还接收朝向检测器124的反射成像光(由比如眼睛114等样品反射)和参考光(由参考反射体202反射)并且将其组合。扫描器120可以包括一个或多个电流计控制反射镜以扫描x-y平面上的穿过oct系统的样品臂朝向比如视网膜114等样品的成像束。扫描器120可以附加地包括聚焦光学器件以沿z方向扫描成像束。扫描器120可以包括比如电流计控制反射镜扫描器等任何合适的扫描器。扫描器120扫描的成像束被引导穿过光学元件122，所述光学元件可以包括样品臂的聚焦和/或准直透镜。检测器124包括干涉仪，所述干涉仪接收从靶反射的成像束以及从反射体202反射的参考束并且输出干涉信号，可以由所述干涉信号生成oct图像。检测器124包括的特定部件取决于oct系统的类型并且可以包括以下各项的任何合适的组合：光谱仪、光检测器、阵列检测器、模数转换器(adc)、衍射光栅、或本领域技术人员已知的其他部件。sd-oct系统中的检测器124可以包括衍射光栅、透镜、以及比如电荷耦合器件(ccd)等阵列检测器。ss-oct系统中的检测器124可以包括光检测器以及模数转换器。

与系统100相比之下，系统200包括联接至致动器204的可移动反射体202、以及通信地联接至致动器204和扫描器120的oct控制器206。在某些实施例中，oct控制器206还可以通信地联接至检测器124和光源102。反射体202通常包括反射镜，但可以包括适于将系统200的参考束朝向检测器124反射的任何反射体。在某些实施例中，致动器204包括比如堆叠压电阵列或线性音圈致动器的线性致动器，所述线性致动器被配置用于如反射体202上方的箭头所指示的在位置rdc与rdl/rdr之间侧向平移反射体202。在其他实施例中，致动器204可以包括任何合适的线性、旋转、或震荡致动器，所述致动器被安排用于移动反射体202并且由此调节参考束路径长度。堆叠压电阵列或音圈致动器与用于时域oct系统中的延迟线调制的电流计反射镜相比可以提供增大的简易性。

oct控制器206包括被配置用于执行本文描述的增强oct成像过程的硬件和软件。在某些实施例中，oct控制器206包括联接至存储器的一个或多个处理器。处理器可以包括一个或多个cpu、微处理器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、片上系统(soc)处理器、或类似部件。存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器，包括磁性介质、光学介质、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可移动介质、或类似部件。存储器可以存储用于软件程序和算法的指令，当处理器执行所述指令时，允许oct控制器206指导(例如，通过生成控制信号、将所述信号发送至)扫描器120、致动器204、光源102、检测器124、和/或系统200的其他部件的操作以提供改进的宽视野oct成像。如权利要求中使用的，术语“处理器”、“存储器”、以及“指令”均指的是oct成像领域中已知的并且本领域技术人员熟悉的结构种类。因此，这些术语应理解为表示所公开的系统的结构性元件而不是功能性元件。

在操作中，光源102生成oct束，所述束被分束器104分成参考束106和成像束110。成像束110被引导穿过包括透射光学器件的成像臂或样品臂并且朝向扫描器120，所述扫描器响应于oct控制器206生成的信号而根据扫描模式将成像束110扫描到靶眼睛101上以将视网膜114的一部分成像。系统200执行的扫描图形可以是比如光栅扫描、径向扫描、立方体扫描、圆群扫描、线群扫描等任何合适的图形。

当成像束110被扫描到视网膜114上的同时，参考束106被穿过包括透射光学器件的参考臂被引导向反射体202。致动器204被配置用于响应于oct控制器206生成的信号移动反射体202以便当扫描器120以扫描模式中的多个扫描角度将成像束110扫描到视网膜114上时调节反射体202的位置，使得系统opd保持为零或接近零。检测器124接收从视网膜114反射的成像光以及从反射体202反射的参考光并且输出干涉信号，可以由所述干涉信号生成oct图像。

如上所指出的，扫描器120可以根据各种扫描模式扫描靶表面。在某些实施例中，扫描器120包括被配置用于根据高速光栅模式扫描成像束110的两个或更多个电流计扫描器。光栅模式通常是使用一个快速电流计和一个慢电流计生成的。快速电流计可以以光栅扫描频率扫过扫描角度范围。在系统200的各种实施例中，扫描器120可以实施的光栅扫描的频率在100-400hz、150-350hz、200-325hz或200-300hz的范围内。在某些实例中，光栅扫描频率可以是至少200hz、250hz、275hz、300hz、325hz、350hz、或375hz、或400hz。进一步地，光栅模式可以扫描的扫描角度是至少±20度(扫过40°)、±25度(扫过50°)、±30度(扫过60°)、±40度(扫过80°)、±50度(扫过100°)、±60度(扫过120°)或更大。所述模式可以产生长度是至少12mm、14mm、16mm、18mm、或20mm、22mm、或24mm的b-扫描。

注意到，图4描绘的成像束110和参考束106的轨迹是被提供用于表达系统200的原理的简化示意性图示，而没有关注系统200的光学细节。本领域技术人员将理解，实际上，参考束110和/或成像束114可能被束路径上的各种元件折射和/或反射，所述元件包括但不限于扫描器120、光学器件122、以及晶状体112。例如，虽然为了简洁性而描绘了直路径，但是成像束114的路径可能在扫描器120与晶状体112之间被折射和/或反射。此外，成像束114

如图4展示的，视网膜114的表面是弯曲的。因而，当在视网膜114的弯曲表面上扫描成像束110时，扫描器120(沿图像束路径的示例性固定参考点)与视网膜114之间的距离发生变化。在这个实例中，初始扫描角度θi＝0°与中心位置样品距离sdc相对应。尽管图4的实例中的扫描角度θi基于晶状体112(在此，处于每个扫描角度的成像束110的路径相交)内的参考点，但本领域技术人员将认识，用以测量扫描角度的适用参考点的位置可以在不同实施例中发生变化。

在成像程序期间，扫描器110扫描成像束110使得如图4中的视网膜114下方的弯曲箭头所指示的，所述扫描器在视网膜114上扫过。当扫描器将成像束引导至视网膜114的左侧时，扫描角度从0°增加到θ1，并且扫描器120与视网膜114的扫描表面之间的距离减小、从sdc移动到左位置样品距离sdl(虽然注意到束路径长度的实际改变可能受到系统200的成像臂中的其他特征的影响)。同样，当扫描器120使得束扫至视网膜114的右侧时，扫描角度在sdc处回到0°并且接着增大到θ2，并且扫描器120与视网膜114之间的距离回到sdc并且接着增大、移动至右位置样品距离sdr(再次，束路径长度的实际改变也可能受到成像臂中的其他特征的影响)。因此，系统200中的成像束路径长度根据成像束的扫描角度发生变化。鉴于固定参考束路径长度，如图2所描绘的，这种变化可以引起oct图像在“u”形的边缘处“下降”。

系统200通过根据扫描角度调节反射体202的位置以抵消成像束路径长度的变化来减少或消除此类畸变。特别地，oct控制器206控制致动器204与扫描角度同步地调节反射体202的位置并且将opd保持为零或接近零、或在公差范围内。例如，当扫描器120将成像束110扫描至视网膜114的中心时，样品束110走过用sdc表示的中心位置路径距离，并且反射体202定位在等于或大约等于sdc的相应中心位置参考束距离rdc处，使得opd为零或接近零。当扫描器120以扫描角度θ1扫描成像束110时，成像束110走过左样品束距离sdl表示的路径，并且反射体202定位在左参考束距离rdl处，使得反射体202平移与成像束路径长度的改变相当的距离(使得opd保持为零或接近零)。这可以在扫描模式中的任何数量的点处执行。以这种方式，参考束106的路径长度在扫描期间主动调整以与成像束110的路径长度在扫描模式中的不同扫描角度下发生的变化相匹配。

例如，sdc与sdl之间的光学路径长度的差异是2mm，则致动器204可以将反射体202平移rdc–rdl的距离以将参考束路径长度减小一定量，使得参考臂与样品臂之间的opd保持为零或接近零。注意到，实际上，可能有必要将反射体202平移差不多2mm以将总体opd保持为零或接近零。这可能至少部分地是由成像束110与参考束106的光学路径之间的差异引起的。例如，系统200的样品臂包括扫描器120、光学器件122、以及眼睛101。在眼睛内101，折射率是大约n＝1.3。另一方面，走过参考臂的参考束202可以在空气中，空气中n＝1.0。在此类系统中，为了将总体opd保持为接近零，鉴于成像束路径长度有2mm改变，可能有必要将参考反射体202移动超过2mm。因此，在各种实施例中，参考反射体202的特定平移距离可以被校准以考虑到系统和实施方式特定因素以将opd保持为零或接近零或在公差范围内。

在一些实例中，系统200可以针对扫描模式中的所有扫描角度θn保持相等成像束路径长度和参考束路径长度(opd＝0)。但是，在其他实例中，可能没必要或无法实行将opd针对所有扫描角度保持恰好为零。因此，在某些实施例opd中，可以保持在公差值tdx内，使得成像束路径长度与参考束路径长度之间的任何差小于或等于tdx(例如，针对扫描模式中的所有扫描角度θn|opd|≤tdx)。在一些实例中，tdx可以是0.1mm、0.25mm、0.5mm、1mm或任何其他合适的值。在某些实例中，tdx可以是可变化的。例如，tdx可以根据扫描角度增大或减小。tdx可以由系统操作者设置或配置。

在视网膜成像程序的环境下，在宽角度范围内以高速率执行的光栅模式提出特定挑战，因为当视网膜114以直线被扫描时成像束路径长度变化得最快。因此，高频光栅模式需要参考束路径长度必须以非常高的速度调节。为了与执行高速、宽角度光栅扫描的快速电流计同步地调节参考束路径长度，致动器204可以包括被配置用于与扫描器120的移动(在oct控制器206的控制下)同步地移动反射体202的一个或多个线性致动器204。例如，线性致动器204包括压电致动器的堆叠阵列，所述压电致动器具有至少2mm的行程、在双路径延迟线上操作以得到超过4mm的有效参考束路径长度调节(例如，通过在rdc与rdl/rdr之间的4+mm范围内移动反射体202)。在其他实例中，致动器204可以包括被配置用于在rdc与rdl/rdr之间的4+mm范围内调节参考反射体202的位置的(多个)线性音圈致动器。

限定参考反射体202在扫描模式中的特定扫描点和/或扫描角度处的正确位置的值可以包括预加载的默认值。替代性地，此类值可以由系统操作者输入或根据患者特定数据生成。此类患者特定数据可以包括眼睛建模数据、生物数据、oct图像数据、和/或任何其他合适的信息，包括在术前程序期间或在成像程序的校准或初始化阶段期间获得的数据。

例如，在某些实施例中，oct控制器206可以使得扫描器120通过根据扫描模式扫描成像束110来生成校准oct图像，同时反射体202在初始位置上保持静止。oct控制器206可以接收并且分析生成的校准oct图像以确定与特定扫描角度值(例如θ1，θ2，…θn)相关联的多个样品距离值(例如，sd1、sd2、…sdn)。基于样品距离值，oct控制器206可以计算多个反射体位置值(例如，rp1、rp2、…rpn)，所述反射体位置值将改变参考束路径长度以将opd保持在特定公差内。oct控制器206于是可以将计算出的反射体位置值与相应扫描角度值关联并且将关联性存储在存储器中。在成像程序期间，oct控制器206可以生成信号，所述信号使得扫描器120在扫描模式中的扫描角度范围内扫描成像束110并且同时控制致动器204根据存储的与扫描角度相关联的反射体位置定位反射体202。结果是，反射体202可以与扫描速率同步地扫过多个位置，由此调整参考束的长度以将opd保持在期望的公差tdx内。

因此，系统200的实施例能够在高扫描速率下提供比如视网膜等靶的超宽视野oct图像，而没有常规oct系统的图像畸变特征。虽然在图4的实例中讨论了弯曲靶表面，但是本公开描述的系统和优点可以不局限于将弯曲靶表面成像，而是还包括基于相同的原理对平坦靶表面进行增强成像。

图5描绘了某些实施例中的系统200的部件执行的过程。在步骤502，系统200的oct控制器206将扫描模式的一个或多个扫描角度与多个参考反射体位置关联。关联性可以由系统操作者预加载或基于输入计算得出。在某些实施例中，关联性由oct控制器206基于患者数据、眼睛建模数据、oct图像数据、和/或其他信息来确定。在某些实施例中，oct控制器206基于校准oct图像的分析针对扫描模式中的多个扫描角度中的每一个计算并且存储参考反射体位置值。在某些实施例中，针对每个扫描角度计算出的反射体位置值还可以考虑到成像束路径到的特性或特征，比如眼睛101的折射率。在一些实施例中，模式可以扫描的扫描角度是至少±20度(扫过40°)、±25度(扫过50°)、±30度(扫过60°)、±40度(扫过80°)、±50度(扫过100°)、±60度(扫过120°)或更大。模式可以是生成长度是至少12mm、14mm、16mm、18mm、或20mm、22mm、或24mm的b-扫描的光栅模式。扫描模式可以由使用者选择或由系统200自动选择。

在步骤504，oct控制器206生成信号以使得扫描器120以扫描模式中的每个扫描角度将成像束110扫描到视网膜114上。在某些实例中，扫描频率可以是至少200hz、250hz、300hz、325hz、350hz、或375hz、或400hz。

在步骤506，基于步骤502中的关联性，oct控制器206生成信号，所述信号使得致动器204(例如，堆叠压电阵列或音圈致动器)移动参考反射体202，同时在步骤504扫描成像束110使得根据在整个扫描模式中的成像束路径长度调节参考束路径长度，使得对于扫描模式中的所有扫描角度θn或其子集，|opd|≤tdx。在其他实施例中，oct控制器可以生成指令集，所述指令集将反射体位置序列与扫描模式组合。指令集可以由oct控制器206的处理器执行，而没有即时计算或查找操作引起的打断或延迟。

以这种方式，可以生成如图3所示将特有的“u”形“变平”的改进的oct图像。这允许对视网膜表面的更大部分进行的成像和分析可以成像，并且与图2相比之下，外科医生可以容易地“放大”图3的窗口a、b或c中的任一个以更详细地看到视网膜的特定区域。与图2相比，图3示出的oct图像特别是对于手中实时成像而言更容易读取并且对外科医生更加有用。

因此，本公开的实施例提供了用于宽视野oct成像的方法和系统，克服了常规系统和方法的局限性。将认识到，以上公开的和其他的特征和功能、或其替代方案可以根据本公开按期望组合到许多其他不同的系统或应用中。还将认识到，其中的各种目前未预见或未预料到的替代方案、修改、变化或改进可以后续由本领域的技术人员做出，所述替代方案、变化和改进也旨在被所附权利要求涵盖。