CN105592829A - 用于外科手术的手术性光学相干断层成像术(oct)及其相关***和方法 - Google Patents

用于外科手术的手术性光学相干断层成像术(oct)及其相关***和方法 Download PDF

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Abstract

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，对图像进行检测以确定结构的存在和位置，以及利用具有已知定向的不对称性的结构的OCT图像对对象的正确定向进行确认；利用OCT获得对象的手术区域的至少一张图像并构建手术区域的初始结构性视图；计算用于利用来自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；利用手术区域OCT的OCT导出的结构性视图的改变或来自至少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/或监控修改外科手术的手术计划；如果确定需要修改则对外科手术的手术计划进行修改；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。

Description

用于外科手术的手术性光学相干断层成像术(OCT)及其相关***和方法
相关申请的交叉引用
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：9526-47PR)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。
关于联邦资助的声明
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
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
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。
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。
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。Bioptigen公司提供了手持眼科OCT***已被FDA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。
现今，将OCT纳入到特定眼科手术激光***。将OCT纳入到LenX和Optimedica飞秒激光辅助白内障(FLAC)手术***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
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。
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行评估。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
在一些实施方案中，所述方法还包含利用OCT对眼间晶状体(IOL)进行定向以指引所述定向。
在其他实施方案中，所述方法还包含利用OCT对眼内压(IOP)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。
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***。所述***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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(IOL)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。
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。
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
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图。
图1B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图。
图2为显示了15毫米完整前段图像的图像。
图3为显示了佩戴了隐形眼镜的角膜的高分辨率横截面的图像。
图4为显示了人眼睛各部分的示意图。
图5A和5B为根据本发明一些实施方案产生的扫描图。
图6为显示了常规手术成像过程中操作的流程图。
图7为显示了根据本发明实施方案的白内障手术中常规操作的流程图。
图8A和8B分别为显示了根据本发明实施方案的对眼睛进行定向中的操作的流程图和示意图。
图9为显示了根据本发明实施方案的绘制人类眼睛中操作的流程图。
图10A和10B分别为显示了根据本发明实施方案的开据眼间晶状体(IOL)处方中操作的流程图和示意图。
图11A和11B分别为显示了根据本发明实施方案在提供晶状体切开术指引中操作的流程图和示意图。
图12为显示了根据本发明实施方案的对残留上皮细胞的存在进行评估中操作的流程图。
图13A和13B分别为显示了根据本发明实施方案的指引IOL放置中操作的流程图和示意图。
图14为显示了根据本发明实施方案的管理眼内压(IOP)中操作的流程图。
图15为显示了根据本发明实施方案的对IOL处方进行重新检测中操作的流程图。
图16A和16B分别为显示了根据本发明实施方案在对后囊膜混浊化风险进行评估中操作的流程图和示意图。
图17为显示了根据本发明实施方案的用于确认IOL和对准的操作的流程图。
图18为显示了根据本发明实施方案的用于调整残留散光的操作的流程图。
图19为显示了根据本发明实施方案的用于评估手术后完整度的操作的流程图。
图20为显示了根据本发明一些实施方案设计为便于配置光学相干断层成像术成像***的软件界面的屏幕截图。
图21为显示了用于本发明一些实施方案的计算设备的框图。
具体实施方式
下面将参考示出本发明实施例的附图更加全面的描述本发明。然而，本发明可以体现在多个可更换的形式中并且不能理解为限制于本文所陈述的实施方案。
因此，尽管本发明可以为各种变型和更换形式，附图中以举例的方式示出了其具体实施方案并且本文会进行详细描述。然而应该理解的是没有意图将本发明限制于所公开的特定形式，相反地，本发明将覆盖落入由权利要求所定义的本发明的精神和范围内的所有变型、等同和更换。相同的数字自始至终在附图说明中代表相同的元件。
本文所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的而并不意图限制本发明。除非上下文清楚地指出，否则如本文所使用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”也包含复数形式。还应当理解当说明书使用术语“包含(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”和/或“包括(including)”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，而不排除一种或多种其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或加入。此外，当元件被称为与另一元件“反应”或“相连”，其可以是与其他元件直接反应或相连，或者可以存在中介元件。相对地，当元件被称为与另一元件“直接反应”或“直接相连”，则不存在中介元件。如本文所使用的术语“和/或”包含一种或多种与所列出相关的项目的任意和所有组合，并可简写为“/”。
除非另有定义，本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有由本发明所属领域的一个普通技术人员所通常理解的相同含义。应当进一步理解的是本文所使用的术语可以解释为具有与它们在本说明书的上下文以及相关领域相一致的含义，并且将不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文进行明确定义。
应当理解的是，本文可以使用术语“第一”、“第二”等来表述各种元件，然而不应以这些术语来限制这些元件。这些术语仅仅用来区分不同的元件。例如，在不脱离本公开教导的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且相似地，第二元件可以被称为第一元件。虽然附图中的一些包含在通信路径上的箭头以示出通信的主要方向。但应该理解的是，通信可以在与所描绘的箭头相反的方向上发生。
本文将根据本公开实施方案的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图对本公开的各个方面进行描述。应当理解的是，流程图图示和/或框图中各个框、以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令进行实施。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置以产生机器，使得经由计算机或其他可编程指令执行装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图框或框中指定的功能/动作。如本文所使用的，“处理器”可以指一个或多个处理器。
这些计算机程序指令也可以存储在当被执行时可指引计算机或其他可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式执行的计算机可读介质，使得当存储于计算机可读介质中的指令时产生制品，该制品包含当被执行时使计算机实施流程图和/或框图框或框中指定的功能/动作的指令。所述计算机程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程指令执行装置、或其他设备，以在计算机、其他可编程装置、或其他设备上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施流程图和/或框图框或框中指定的功能/动作的过程。
虽然本文所讨论的示例中的许多涉及的样本/对象为眼睛，具体地为眼睛的视网膜、角膜、前段和晶状体，本发明的实施方案并不限制于这种类型的样本。在不脱离本发明范围的情况下，可以使用任何类型的可以与本文所讨论的实施方案相结合的样本。
如上所述，眼科手术显微镜可以为外科医生提供手术中眼睛各个区域的放大后视野。然而，有许多眼科外科手术可以受益于由光学相干断层成像术(OCT)提供的三维高分辨率断层成像。因此，将OCT***纳入手术显微镜可以提供更强大的性能并实现目前无法仅以常规立体成像执行的过程。纳入OCT的常规手术显微镜通常使得静态成像无法适应样本中所感兴趣的区域。以眼睛举例，常规***通常无法适应用于对角膜区域、前房、和晶状体、以及视网膜上的结构进行成像的不同成像需求。眼科手术要求针对特定外科手术的特定需求的精确可视化。手术性OCT可以用于改善预后、降低风险、以及降低患者、保健提供者和保险公司的成本。
理想的OCT手术显微镜***可以适用于针对多个所感兴趣的区域定制成像特性。理想的OCT手术显微镜将具有以下一系列属性：用于对象分布状况图精确表现的真正远心扫描；可变数值的孔径以控制在景深上的照明分布并且使得横向分辨率控制在聚焦位置；可变的聚焦以使得OCT聚焦位置相对于视觉显微镜的目镜聚焦得到独立控制；宽视场(FOV)，其中扫描光学路径长度保持最大程度不变，既在OCT景深范围内维持病理生理学，同时避免扫描范围内的视觉扭曲；以及可调节性以适应范围广泛的显微镜主物镜，从而针对多种外科手术为外科医生提供通用性。进一步期望的是，减少任何对于外科医生可适应的显微镜的物理工作距离的改变。这些距离包含主物镜与对象之间的距离、以及显微镜物镜与对象之间的举例。例如，序列号13/836,576且标题为利用光学相干断层成像术的手术显微镜及相关***和方法的美国专利申请中描述了解决这些需求的具体***，其公开在此以其全部内容通过引用并入本文中。
最常见的眼科手术为白内障手术，其中从围绕、成形并支撑晶状体并将晶状体连接至眼睛肌肉组织的囊状结构的囊袋移除与已经变得不透明到足以使视力减退的不透明晶状体，并放置替代高分子眼内晶状体以取而代之。每年大约进行2,200万的白内障手术。白内障手术为适度侵入性的，通常具有高成功率和低风险。风险的大部分元素很容易在纠正残留屈光不正(开据眼镜处方)的门诊复诊以及对源自残留细胞物质的生长的术后混浊化进行清洁中给与治疗。虽然这些后续行动是可控的，但它们导致了患者满意度的降低以及经济成本的升高。
更严重的风险与罕见的预后有关，包含：眼内炎、视网膜水肿和视网膜撕裂和脱落。眼内炎，尽管存在于少于1％的案例中，与眼表面细菌和不良伤口愈合有关。眼内炎可对患者造成灾难性的视觉后果。视网膜损伤与囊袋撕裂以及晶状体悬韧带应力有关，该晶状体悬韧带将囊袋连接至周边视网膜并与调节相关。2％的外科手术后会发生视网膜脱落，并且在手术后的数周或数月不会发生视网膜脱落。
每年影响2000万人或更多人的外科手术中尽管频繁发生不良事件但却可控，或者尽管严重但却稀少，期望尽可能地并且可实践地改善预后并降低风险。如本文所述，恰当配置的眼内手术性过程性OCT可以改善外科手术的准确性，以提供改善的表面下可视性、原位测量学和诊断学、以及结构性和伤口完整度评估，从而改善外科手术预后并降低对病人、保健提供者以及保险公司的风险。
本文描述了关于白内障手术的外科手术中OCT***和方法；然而，本发明的实施方案并不受限于此。本文描述的***和方法可以应用于其他眼科外科手术，包含不脱离本发明范围内的角膜移植手术和视网膜修复手术。在一些实施方案中，成像***的细节可以修改为成像特定结构，或者为特定外科手术计划定制方法。外科手术中OCT的概念也可以延伸至其他手术、治疗和实验性过程以完成特定目标，其中需要从深度解析成像***的定性和定量反馈来改善预后。
本发明的一些实施方案实现了宽视场(FOV)远心扫描***。如本文所使用，“远心”是指保持平行于横跨视场的光轴的扫描光束的恒定指向。在这些实施方案中，该***成像至视场中优于1％的场平坦度，并且扫描光学部件的远心性确保可视化的尺寸准确度。
本发明的一些实施方案为聚焦位置提供独立控制并且为扫描OCT光束提供放大率，其中可以独立控制所述聚焦和放大率。
本发明的一些实施方案在外科手术期间为多个区域提供成像，从而在在外科手术的期间向外科医生或外科手术***提供反馈和指引。
本发明的一些实施方案为OCT导出图像数据提供多个视野，从而以向外科医生提供与他们直接显微镜下视野相一致的视图。
本发明的一些实施方案鉴定了来自所述OCT导出图像数据的界标，该界标在对对象进行定向时提供指令，使得相对定向或定向改变可以在外科手术期间被监控。
本发明的一些实施方案为对象的光学可到达结构提供多维图，并且特别地为跨越延伸范围结构提供三维图。
在本发明的一些实施方案中，所述多维图可以由多个所获得的图像而构造，针对光束折射进行校正，并被准确打马赛克，从而建立外科医生可用其进行可视化和测量学的解剖学空间性准确三维模型。
本发明的一些实施方案为解剖学提供了来自所述OCT导出图像和三维模型的临床相关计算，并且所述临床相关信息被展现出来从而提供可执行信息以在外科手术中指引外科医生。
本发明的一些实施方案的临床导出数据可以包含用于设备提供的处方，例如眼间晶状体(IOL)，或者用于手术切割或成形过程所提供的处方。这种处方可以用于在外科手术前对所提供初始处方进行检测和确认，可以用于作为在外科手术中有意或无意发生的结果而对处方进行调整，或者可以是用于在外科手术范围内指引决定的唯一处方。
本发明的一些实施方案提供指引以改变外科手术从而改变解剖学或解剖学的特征，特别地从而控制临床预后，并且特别地为利用一种或多种临床相关数据可以进行测量的临床预后。
本发明的一些实施方案可以被用于白内障外科手术以在手术前对与角膜有关的形状进行测量，在手术中在相关的点对所述形状进行重新测量，计算形状上的区别，并利用形状上的不同而向眼内压的改变提供指引。外科医生继而可以利用该信息增加或降低眼内压以控制外科手术的临床相关预后。
本发明的一些实施方案可以被用于白内障外科手术以获得在眼睛的视觉路径范围内与光学元件相关的光学像差的测量，对与修饰眼角膜中应力有关的校正路径进行评估，以及向外科医生提供指引以建立或解除角膜内应力，从而达到所期望的像差改变。相同的手术可用于证实该手术的效能以改变角膜应力。
现在，将参考图1A和1B对用于在根据本发明实施方案中使用的示例性***进行描述。应当理解的是，只是为了示例性目的而提供了这些***，并且因此本发明的实施方案不应限制于此。首先参考图1A，将讨论根据本发明的一些实施方案的OCT手术显微镜的框图。如图1A中所显示的，所述***包含通过分束器120彼此相连的宽带光源100、参考臂110和样本臂140。分束器120可以为，例如，纤维光学耦合器，或者大型或微型光学耦合器。分束器120可以提供从约50/50至约90/10的分光比。如图1A中进一步显示的，所述分束器120还沿着可以由光学纤维提供的检测路径106被连接至波长或频率采样检测模块130。
如图1A中进一步显示的，光源100通过光源路径105被连接至分束器120。光源100可以为，例如，超辐射发光二极管(SLED)或波长可调谐光源。参考臂110沿着参考臂路径107被连接至分束器120。相似地，样本臂140沿着样本臂路径108被连接至分束器120。光源路径105、参考臂路径107和样本臂路径108都可以由光学纤维提供。包含时间域扫频光源的光学相干断层成像术成像***的可选的实施方式以及角度解析的实施方案是本领域所知晓的，并且本发明的外科手术并不受限于特定光学相干断层成像术的架构。
如图1A中进一步显示的，手术显微镜155包含两个外科医生用目镜(双目视野端口)162用于以观察样本199。图1A的手术显微镜155包含根据本文所述实施方案的改进双色滤光镜156和优化物镜159。如图1A所显示，物镜159被安置在双色滤光镜159的下方。立体手术显微镜的常规物镜被用于在可见光谱内执行。OCT采用了红外光谱。因此，根据本文所述实施方案的物镜159被调整以扩展物镜的波长范围，从而允许采用OCT来成像并对由采用OCT的手术显微镜所提供的图像进行改善。此外，根据本文所述实施方案的物镜159被构造为比常规透镜更薄，由此降低工作距离。物镜的细节被描述于共同转让至Buckland等人的公开号为2013/0265545、标题为利用光学相干断层成像术的手术显微镜及其相关***和方法的美国专利申请(代理所案卷编号：9526-42)，其全部内容通过引用并入本文中。
再次参考图1A，如进一步所显示的，样本臂路径108被连接至输入光束变焦(IBZ)150、远光扫描组件151、光束扩展器152以及可选的后焦距调整器154，该可选的后焦距调整器154提供光束至被纳入到手术显微镜中的改进双色滤光镜156。光束穿过双色滤光镜156并进入物镜159以对样本199进行成像，该样本199在一些实施方案中可以为眼睛。
为了输入光束的形状控制而提供了输入光束变焦(IBZ)150。共同转让至Buckland等人的公开号为2013/0141695、标题为具有输入光束形状控制和路径长度控制的光学成像***的美国专利申请中详细描述了IBZ的细节，其全部内容通过引用并入本文中。
远心扫描组件162控制***的远心性。例如，根据一些实施方案的远心扫描组件162可以包含远心振镜中继透镜(GRL)对，即，第一GRL半(GRLH)和第二GRLH。可以将各个GRLH设计为改进Wild接目镜。然而，共同转让至Buckland等人的公开号为2013/0141695的美国专利申请中详细描述了远心扫描组件162，其全部内容以上述整体并入本文中。
光束扩展器154(中继光束扩展器(RBE))是一种无聚焦RBE***，下面将进一步论述其细节。物镜的后焦距调整器154对主物镜的范围进行调节。因此本发明的实施方案提供具有可以适用于焦距改变的物镜的OCT***。换言之，当通常在前方对焦距进行调节时，也可以在后方进行补偿，即后焦距调节。
尽管RBE152和物镜的后焦距调整器154在图1A中被显示为单独的模块，本发明的实施方案并不受限于这种配置。例如，可以在不脱离本发明范围的情况下将这两个模块152和154组合在一起。相似地，虽然图1A的各个模块被显示为单独的框，在不脱离本发明范围的情况下可以将这些框组合在一起或使其分离为更多的框。图1A中所显示的OCT***是一种用于对对象眼睛前段或手术显微镜可直接达到并可见的其他结构进行远心成像而经过优化的***。
根据本发明一些实施方案的手术显微镜包含“无限空间”。这是立体光束汇聚前最后物镜上部的空间。例如，在图1A中，双色滤光镜256被***到该“无限空间”。具有一个或多个光谱不同或偏振不同的滤光镜的该空间可以用于将其他配件连接至手术显微镜***。配件可以包含，但不限于，例如，摄像机、波前分析***、自动折射器、激光扫描检眼镜和/或激光器。在一些案例中，连接元件将在无限空间范围内，但在一些案例中，连接元件可以存在于OCT信号路径的别处。
参考图1B，将描述根据本发明一些实施方案的OCT手术显微镜的框图。图1B中相同的参考数字适用于图1A中相同的元件，因此为了简洁的目的，此处不再重复这些元件的细节。如上所述，非常普遍的是使用中间透镜(诸如OculusOptikgerat的双目间接眼科显微镜(BIOM))以向外科医生传达视网膜图像。该中间透镜被安装在显微镜头底架下，并包含调焦和将透镜挪入或挪出显微镜视场的结构。BIOM是一种视网膜成像透镜，其使显微镜在观察眼前段结构与观察眼后段结构之间转换。然而，BIOM视网膜透镜无法为了与OCT共同使用而进行优化，并由此需要提供一种改进的视网膜透镜用于与OCT手术显微镜共同使用。
如图1B所示，根据本发明一些实施方案的视网膜透镜158(外科手术视网膜透镜组件)被安置在物镜159下方。针对与OCT的优化用途将视网膜透镜158按照共同转让至Buckland等人的公开号为2013/0265545的美国专利申请中的描述进行改进，并且将视网膜透镜158构造为进行适当调节。如本文所述，视网膜透镜(外科手术视网膜透镜组件)包含聚光器和改进的视网膜透镜。视网膜透镜使焦点向下移动至视网膜。
应当理解的是，手术显微镜应该尽量紧凑以给外科医生足够的空间在显微镜的物镜和样本/患者之间实施外科手术。换言之，在患者和显微镜之间需要合理的工作距离从而外科医生的手可以舒适地实施外科手术。相应地，在一些实施方案中，可以将OCT手术显微镜的双色滤光镜和OCT部分设置于手术显微镜本身的中央通道。
总之，在本发明的一些实施方案中，将在800nm-900nm光谱范围操作的谱域OCT(SDOCT)用于成像。在这些实施方案中，SDOCT可以采用以860nm为中心3dB带宽为93nm的超发光二极管。将光源通过单模光纤连接至光纤分光器，其中80％的光学功率指向于参考路径而20％的光学功率指向样本路径。
参考路径包含向准直输出传递的光学纤维，该准直输出被传递至逆反射镜，并由此参考信号被耦合回参考路径传递回至光纤分光器。参考镜构建包含适合粗调的可变路径长度调节，从而至参考镜的路径长度等于经由样本路径至样本中所感兴趣区域的路径长度。该参考路径长度调节是精确可控的以将对样本结构的参考反射的相对偏移定位至约0.1mm或更精细的范围内。参考臂可以包含可变衰减器以控制被返回的光的光学功率水平，并且可以包含双折射或偏振控制元件。
样本路径包含向准直输出传递的光学纤维。准直输出被传递至扫描***和与外科手术应用相关的成像光学部件。Buckland等人的公开号为13/836,576的美国专利申请中描述了示例性配置，如上所述该专利申请的内容已经通过引用并入此文。如本文所述，准直输出指向共享共用的最终物镜的光束聚焦和放大控制器、远心扫描组件、光束成形望远镜、经由耦合OCT信号的双色滤光镜指向显微镜成像路径。光束聚焦和放大控制实现了对OCT光束相对于显微镜焦点的聚焦位置的管理，并进一步实现了对光束放大率的控制。光束放大率对控制装置景深是有益的，因为深度上亮度的均匀性将随着光束放大率而变化。有期望最高横向分辨率的入射。有优选地将亮度从高反射性表面移开的入射。对聚焦位置和亮度的独立控制建立了成像灵活性，由此可以为解决特定成像需求而进行定制。
在眼科学的情况下，根据为该领域开发的标准对被传递至对象的光学功率进行控制来维持眼部安全照明。眼部安全照明是一种波长、焦斑尺寸(辐射强度)和曝光时长的函数。控制聚焦位置和光束放大率的能力进一步提供了动态控制照明水平的能力，以便在外科手术中可能期望的长时间连续曝光期间维持眼部安全。例如，在针对特定安全级别设置光束参数的情况下可以获得连续扫描，以便外科医生无需致电软件除非需要特定的交互顺序。可以将光束聚焦偏离样本，也可以增大焦点的尺寸以降低强度，从而允许在外科手术的部分获得并显示有用却具较少细节的图像，并且在需要时返回更加精确的照明条件。
将从可以对其进行偏振控制的样本中返回的信号与来自光纤分光器/组合器上参考臂的信号进行混合，从而建立检测器路径中的光谱干涉图。检测器路径可以包含将干扰信号传递至色散光谱仪的单模光纤。例如，专利号为8,189,192、8,310,674和8,348,427的美国专利，以及Saxer等人公开号为13/428,247的美国专利申请中描述了适于本申请的光谱仪，以上公开在此以其全部内容通过引用并入本文中。
为了获得具有针对给定光源带宽的最大轴向分辨率的***，应对参考路径和样本路径的色散进行很好的匹配。当被成像的对象可变、并且在对象中所感兴趣的区域可变时，无法仅仅利用硬件来对色散进行物理性匹配。在这种情况下，例如，可以配置如专利号为7,719,692的美国专利中所描述的软件色散补偿来优化图像分辨率。当对多个对象或者所感兴趣的区域进行成像时，或者在成像中使用多个不同物镜时，进一步期望的是包含相对于硬件和对象在软件内中预设的色散优化参数，从而利用适当的色散校正参数直接处理图像。例如，专利号为8,401,257的美国专利中描述了用于管理和执行这种对象特异性色散管理的方法。
针对眼前段成像，还常常期望在维持较好轴向分辨率的同时增加图像深度。已知广义类傅立叶域OCT***用来获得图像和通常不携带唯一信息的复杂共轭。由于彼此间的镜像折叠，复杂共轭的存在限制了可用的图像深度。用于降低复杂共轭模糊的技术是目前已知的。例如，专利号为7,742,174的美国专利中描述了用于谱域OCT的一种该技术。例如，专利号为8,625,104和8,425,037的美国专利中所描述，其他技术以及参考臂切换提供了用于增加图像深度的可选的技术。
将三维OCT图像提供给外科医生的效能延伸到了简单可视化之外。经过良好校准的OCT***提供了可以用于将额外指引提供给外科医生的三维测量性能，包含确定与手术预后有关的相关导出临床参数。例如，如专利号为8,693,745美国专利中所描述，对于角膜的成像，OCT导出数据对于计算许多常规折射参数是有用的。
成像、处理和通常与傅立叶域OCT相关联的计算技术(并且具体地为谱域OCT和扫频光源OCT)提供了用于眼科手术的高价值外科手术成像***的基础。一种临床非常重要的外科手术是白内障手术。手术中OCT提供了唯一的性能以提供增强的外科手术指引、提供原位计量以促进屈光预后、并对结构中所涉及的组织进行分析以降低相关风险，如以下参考图2-21将进一步描述。
现在参考图2，将描述人眼睛前段的深度成像谱域OCT图像的示例。例如，用于特定***中的分光仪是一种如专利号为8,348,427的美国专利和公开号为2001/0242988的美国专利申请所描述的波数线性化的设计，其在空气中测量的单边(不复共轭解析)深度为15毫米。轴向分辨率为8微米，并且FOV为20毫米。利用具有4096像素的阵列的CMOS行扫描摄像机来获取图像。以每秒20,000行对图像进行获取、处理和显示。
图3显示了人眼睛角膜的高分辨率谱域OCT图像的示例。图3中所示出的图像包含眼睛上的隐形眼镜。用于特定***中的分光仪如专利号为8,189,192和8,310,674的美国专利所描述，其在空气中测量的单边(不复共轭解析)深度为3.4毫米。轴向分辨率为3.5微米，并且横向FOV为6毫米。利用具有2048像素的阵列的CCD行扫描摄像机来获取图像。以每秒32,000行对图像进行获取、处理和显示。
图3中，将采用了本领域已知多种方法的一种方法的自动化层分割算法应用于成像以对隐形眼镜的前段表面、隐形眼镜与上皮组织的边界、角膜的Bowman层和Descemet层进行定位。此外，针对光束在空气与眼镜界面的折射对图像进行校正，例如，如专利号为7,072,047的美国专利所描述。这种层分割提供了基本的用于计算临床参数的尺寸信息，诸如表面曲率、层厚度、和屈光力。当边界层用于导出表面，可能导出包含与特定层、特定结构(角膜或眼镜)或眼前段的组合光学***相关的光学像差的额外临床信息。
图4显示了可以在眼科外科手术中被成像、可视化或测量的各种前段结构。这些结构包含101)前段；102)前段深度；103)虹膜角膜角；104)虹膜；105)虹膜中的血管分布；106)施莱姆氏管；107)角膜；108)角膜的视野；109)顶端角膜；110)上皮组织与角膜的Bowman层；111)间质和角膜的Descemet层；112)晶状体；113)晶状体的前段部分；114)晶状体的中央部分；115)晶状体的后段部分；116)晶状体前囊；117)晶状体后囊；118)晶状体厚度；119)后室中的晶状体悬韧带；120)前室中的睫状突。
即使3D手术显微镜也无法提供的OCT深度解析的成像性能的一个价值在于对眼睛中结构的相对定向进行评估的能力。图5A提供了与眼睛中屈光有关的一个示例。将晶状体的视轴(向量a)与顶端角膜的视轴(向量b)相比较。尽管仅仅用于说明目的而示出，这些轴通常不会呈完美的对准。OCT提供了对角膜与天然晶状体、或角膜与人工晶状体、或角膜与假晶状体的视觉对准进行评估的机会。
此外，本发明的一些实施方案包含具有足够范围的参考臂，从而将成像平面从前段移动到后极，或黄斑区，如图5B中所述显示。为了获取黄斑图像而不引入辅助光学部件，采取了两步行动：首先必须将焦点从前焦点改为后焦点。对于具有175毫米工作距离以及相应物镜的外科手术***，需要-5.7屈光度(D)的调节以将OCT光束从聚焦在角膜上移动到将被聚焦在经过良好校正对象的角膜上的准直光束。
角膜和晶状体的聚焦度是对象特异性的，平均人角膜和晶状体的聚焦度分别在43屈光度和15屈光度。对于那些丢失了天然或更换晶状体的无晶状体对象，从准直状态至对视网膜成像需要向OCT光束的聚焦度加入15屈光度。
管理聚焦和放大率的输入光束变焦并不改变样本臂路径长度。为了对后极进行成像，考虑到显微镜物镜与眼睛屈光条件，将聚焦调节至眼睛的预期屈光状态。针对眼睛的预期眼径对参考臂路径长度进行修改。对于经过良好校正的眼睛，输入光束变焦将从0D转换至5.7D(175mm焦距物镜的效能)以将焦点从角膜转换至视网膜。对于24mm的物理眼距，假定路径平均屈光系数为1.38的光学眼径将为33mm。参考臂将延长33mm以将图像从角膜移动到视网膜，此时聚焦被相应地改变。不需要改变工作距离，即不需要成像***与对象之间的物理性改变。
实际对象会具有不同的眼径和不完美的屈光。此外，对象会受到黄斑形状的干扰，以及屈光的像差。结合了扫描区域、参考臂路径长度和聚焦控制的控制回路可以有效地在原位绘制出眼睛的结构特征和光学特征，具有仅仅受外科手术中通常经过很好散瞳的虹膜孔径限制的后FOV。事实上，由于眼睛的广泛散瞳，在外科手术中以这种方式对眼睛进行绘图可以提供比传统的办公室检查中显著更强大的信息。
一种控制回路可以按照以下进行来绘制眼睛：将输入光束焦点设置为0D，并针对前角膜表面成像对参考臂进行设置。获得角膜的第一图像集。对扫描光束进行设置以对角膜顶点或角膜的顶端区域进行成像。以协调的方式，将光束聚焦设置成逐渐降低屈光度，并且延长参考臂以对增长中的深度处的获取进行定位直到达到黄斑的预期位置。在整个控制顺序获取数据，并且从聚焦控制和参考控制单元对数据和定位信息进行储存。以摄像机行速率获取数据。控制回路的速度受到参考臂镜的在眼径方向物理运动限制，还受到聚焦控制的限制。假定36kHz的行扫描摄像机和具有50微米精确度和每秒1000步的步进马达，参考臂将以每秒约50mm移动。全部获取仅会1.5秒，并且将获得约18,000行的数据。该大量的数据样本使得每个纵向位置的登记数据非常精确。
可以以多种方式对这种控制回路重复、延伸或改进。一种方式是获取在视野允许程度上绘制出眼结构柱子的有限小量的视线。有用的这种图可以沿着笛卡尔或极坐标网放置视线柱子，例如在两个环中四个象限上，总共9个包含中心的柱子。不经过优化的完全的这种获取可以进行少于5秒。
图像处理用于确定黄斑的边界表面。该处理可以在对光谱数据进行傅立叶变换后在空间域完成，因为从后室转变到视网膜组织会导致从非干扰条件转变为干扰条件，其中峰光谱***将增加。一旦识别了视网膜，将表面带到傅立叶域空间窗口范围内的目标位置。在这个点，通过优化聚焦确定屈光以增加图像亮度。可以通过增加输入光束控制设备处的光束放大率来增强该优化的位置敏感度，从而增加成像数值孔径并降低景深。
输入聚焦从准直状态的偏移与在成像位置对象中屈光度误差直接相关。可以直接从参考臂改变、屈光系数调节和在扫描开始和结束点OCT窗口中的表面位置监控来读取眼睛尺寸。纵向扫描本身，如上所述可以进行登记，并形成可提供非常准确长度测量的自我参考数据集。在这两种互补的方式中，迅速获得了眼睛中非常准确的生物测量和一种视线的屈光。
依赖于所需要的精确度有时会加入优化回路。无需将聚焦与参考位置连接，但可以单独进行优化。有效的过程涉及首先设置参考位置以将样本图像设置于图像窗口范围所期望的位置，然后进行基于亮度的聚焦优化。可以在十步或更少步中将聚焦优化至约0.25D，并且可花费少于几秒。
由于获取时间受限于机械位置控制，而不是扫描仪或数据获取，可以用横向优先扫描对第一轴向优先回路进行补足，以获得可以被凝聚而产生眼睛的完全三维模型的图像部分。
这些轴向结构性和折射性成像步骤可以用一系列其他结构性图像和导出的计算来进行补足。在各个结构性元件，例如角膜和晶状体，可以获取一系列的横截面以产生体积图像的结构。这些横截面可表示对结构进行相当低密度采样，或以光学分辨率对完整样本进行高度的采样，从而建立结构的高清晰度体积图像。在外科手术，对象通常是静止的并且赝象减少，然而可以存在呼吸或其他震动性赝象。可以采用注册技术以降低或消除残留的动作赝象。从体积结构，利用过滤和层识别技术对边界层进行分割并对构建表面。从表面，计算曲率并计算层间的距离。该信息提供了足够的信息以计算层和结构的光学特征，包含屈光度和像差。相对于自动屈光计和像差计，计算出的屈光度和像差(特别是与完全来自黄斑相的结构和屈光信息一致的屈光度和像差)允许对分别来自眼中层和结构的眼部性能的贡献进行评估，并由此向外科医生提供一定程度上的信息和指引，该信息和指引是自动屈光计或像差计的纯功能测量无法提供的。
可以在一系列向外科医生原位提供其他方式无法获得的图像和测量的指引的步骤中将这些控制与测量组合。参考图6，用于纳入了OCT的外科手术的常规工作流程参考图6中的流程图进行描述。通过启动手术计划从框600开始操作。外科医生利用OCT去确认患者定向，例如，对检测下的眼睛是否正确进行确认(框610)。由OCT获得对象的结构图并计算出相关临床参数(框612)。相关临床参数可以包含，例如，对角膜总厚度的测量、对上皮组织厚度和内皮组织厚度的测量、角膜前结构或角膜后结构或角膜各个层的中心轴(ore)平均曲率、跨越角膜这些结构视野的局部曲率、对角膜平均和局部屈光度的计算、角膜表面的功能性形状、对光学像差的测量、对定义了眼睛屈光的第一和第二顺序角膜散光测量的角膜的球形、圆柱形和角进行的测量、对晶状体或任何与眼睛相一致的人工晶状体进行的相似测量、以及对包括角膜和位于眼睛视野内的所有天然晶状体和人工晶状体的光学***的相似复合测量。其他临床参数可以包括虹膜角膜角、巩膜厚度、结膜厚度、施莱姆氏管的尺寸、通过施莱姆氏管和通过巩膜和结膜中的血管和已侵入角膜的管中的流速的测量、和已侵入角膜的神经纤维的测量。其他参数可以为病理结构的相对或绝对不透明性，以及病理结构的尺寸测量。可以是通过OCT深度解析的和表面的成像、可源自大动态范围的OCT图像的相对不透明性和纹理、由其导出例如多普勒血流图像的OCT相依赖性能、源自OCT光源的宽带性质的OCT的光谱学性能、以及可以基于源自OCT图像且从结构性参数处理为导出功能性参数(诸如由厚度和曲率的组合计算屈光度)的这种测量以计算方式进行评估的导出属性而实现的测量是临床参数的部分列表。
如果需要，可以对手术计划进行修改(框630)。中间间隔一段时间对外科手术进行评估(框640)。例如，可以通过对特定表面或结构中层的厚度或形状进行测量、对切口的深度宽度或厚度进行测量、对流经切口的血流进行观察和定量、对手术引起的水肿或泪水进行观察和测量来对外科手术进行评估。中间间隔一段时间对临床预后进行检测(框650)。如果基于各种评估确定了需要对手术计划进行修改(框660)，通过返回并重复框630直到确定手术计划不再需要修改的方式根据OCT信息对手术计划进行修改(框660)。对最终手术预后进行评估(框670)。对伤口完整度和对手术部位或相邻组织的损伤或应力进行评估(框680)。对伤口完整度进行评估可以包含，例如，评估切口闭合度或下文进一步描述的观察流经切口的血流。结束手术并生成报告(框690)。
应用于白内障手术的用于成像的特定手术的操作将参考图7的流程图进行描述。如本文所显示，通过对手术计划和与术前输入进行确认从框711开始操作。对眼睛进行成像，并且对正确眼(OD/OS)进行确认(对眼睛进行定向)(框721)。如本文所使用个，“OD”指的是右眼，而“OS”指的是左眼(图8B)，分别为右眼和左眼的拉丁术语。
用于对眼睛进行定向的操作将参考图8A的流程图进行描述。如文本所显示，可以通过获得广角视野(框812)、相对于角膜顶点通过鼻腔和颞骨在约25毫米范围内观察前段结构(框822)、以及识别泪点的存在以确认眼睛(框832)来完成定向。在每只眼镜的内侧(内部)部分有两个泪点。共同地，它们共同作用采集由泪腺产生的泪水，并在被观察时提供特定在检眼睛的视觉证据。
可以对样本中进行定向中所定义和采用的其他标志物进行识别，包含成像于视网膜，以及观察视神经头或视网膜脉管***的轨迹。对于可视化，可以为外科医生建立并显示正面投影图像(框842)。该正面视野可以包含将外科医生指向至外科医生所舒适视野的定向图示或指南针。该视野在本文将称为“外科医生的指南针”(框852)。可以分割并显示正面视野的关键结构以迅速定向，包含定义虹膜的圆或椭圆，定义角膜的圆或椭圆，以及显示泪点位置和方向的直接分割、突出或图像表示。
再次参考图7，可以利用如上所述的技术和方法、或如图9所显示的依赖于OCT图像的其他相似或相关方法对眼睛进行绘图(框731)。现在参考图9的流程图，从一个或多个所获取的眼睛图像(框913)可以对结构进行分割(框923)，并且导出了临床参数(框933)，诸如角膜和晶状体的地形图和厚度测量，以及如果需要角膜或晶状体内的多个层结构(框943、953、963和973)。由结构性分割，可以导出出功能性临床性能，诸如角膜、晶状体和组合部件的集成光学***的屈光度。利用上述轴向范围查找方法，可以导出出完全眼球生物学测量(框983)。可以构建包含三维图像、线框模型和对准外科医生指南针视图的正面投影的一组图示，从而为外科医生提供清晰度(框993)，以及临床参数的报告(框997)。
至少由该信息，用于更换IOL的处方和用于晶状体切开术的目标直径可以被重新建立，或者被建立且与原始处方进行比较，相应地对手术计划进行修改(框741)。如图10A和10B所示，可以由OCT数据直接计算如用于开据散光校正光学部件处方的包含球形、圆柱形和环状定向(IOLS)的屈光度(框1014、1024和1034)。继而可以显示经过OCT计算的目标屈光度和定向(图10B中实线箭头)，例如显示在正面外科医生指南针视图(框1044)。如果提供原始处方，可以将经过OCT计算的处方与原始处方进行比较(框1054)(图10B中虚线箭头)，并且外科医生维持决定最终处方的责任。可以产生图示和报告(框1064和1074)。
外科手术中，可以通过观察眼睛中各种结构的OCT横截面和正面投影来对手术进程进行监控(框751)。用于白内障手术的初始手术步骤为制备一对初始角膜切口。可以对OCT进行对准从而对这些缘切口进行成像，并显示横截面和正面视图来展示伤口质量并评估泪水。下一步是在晶状体乳化和摘除前施行晶状体切开术。如本文所使用，“晶状体切开术”指的是通过打开在围绕晶状体的囊袋中的端口来建立进入晶状体的通路。为了实行晶状体切开术，通过获取图像从图11A中的框1115开始操作。可以在正面指南针视图上显示目标尺寸、形状和位置(框1125)，并以相对于目标被突出的晶状体切开术的当前形状(框1145)以连续或间歇的方式获取OCT图像(框1135)，显示误差函数以向外科医生提供进一步的指引(框1155)。图11B中显示了晶状体切开术误差函数。在一些实施方案中，可以将***配置为在误差函数超出预定限制时提供适当可以听见的声音，从而在外科手术中给外科医生提供修改外科手术的机会以降低此后错误的可能性。采用激光晶状体切开术的本发明的一些实施方案中，对于评价最终晶状体切开术和囊OCT还是有用的，从而识别出不在正常位置晶状体切开术的位置或其他孔眼中的不完全，同样向外科医生提供更多的指引。
再次参考图7，以实施超声乳化而片段化进行操作(框761)。在超声乳化而片段化、乳化和摘除的过程中，可以以连续或间歇方式获取OCT图像，从而允许外科医生对囊袋的任何风险进行评价并识别出传递至晶状体悬韧带或其他后段结构的任何异常应力。至摘除结束，OCT***可以在针对残留上皮细胞而对囊袋进行检验中发挥重要作用，残留上皮细胞具有导致后囊浑浊化(PCO)、在25％至50％案例中发生的不良预后的潜力，从而需要昂贵的后续激光治疗。
根据本发明一些实施方案的用于识别上皮细胞的方法将参考图12中的流程图进行描述。通过获得高密度扫描的后囊由框1216开始操作，以基本上以横向光学分辨率的采样密度对后囊进行完全采样。可以由外科医生直接扫描所获取的高密度体积(扫描)。
图像处理技术可以被应用于高密度体积以突出任何残留上皮细胞。在一些实施方案中，图像分割技术可以用在后囊(框1226)以识别出后囊的前段表面(框1236)、建立代表该结构的表面、并识别位于该表面上方或前方(特别是中间附近)的窗口内可见的结构。一个特别有用的代表是将数据量平面化为囊平面，并建立位于该表面上方的图像的正面投影。正面投影可以源自如单个像素一样薄的深度平板，或者在深度上可以为两个或更多像素的平均。可以在深度区域用软件对本文中还可称为“波状C-片层”的正面投影进行扫描，从而根据与囊袋的距离识别残留上皮细胞(碎片)(框1246)。OCT横截面图像(图16D)中观察到的包含残留上皮细胞(或碎片)的该正面呈现的一个示例性代表被显示于，例如，图16E中眼睛的图形化瞳孔内所呈现的细胞内碎片图中。利用该信息，对外科医生进行很好的装备以清除残余上皮细胞(碎片)至外科医生满意，由此降低了PCO风险。
再次参考图7，以对IOL定向(框771)来进行操作。应以旋转的方式对散光校正环状IOL进行对准，以便提供所期望的校正。对准中即使1度的误差可导致可测量的屈光度错误。如图13B所示，环状IOL具有嵌入晶状体的径向基准1318。基准标记或基准点是放置在出现于所产生图像中的成像***视野中的物体，用于作为参考点或量度。其可以为放置于成像对象内或表面的某物，或者光学仪器标线中的标志物或标志物集。常规的用于放置环状IOL的方法由以手动方式将外科手术用墨水适当地旋转放置标记在眼白上开始。手动标记天然具有不准确性。此外，将墨水施加到眼白上时墨水有渗出的倾向，并因此增加了标记的准确性。
现在参考图13A和13B对OCT指引的定向(或标记)进行描述。OCT指引的定向可以提供一个比手动标记更好的标记方式，并且可引起更少的误差，并由此是一种重要的改进。参考图13A和13B，在OCT指引的环状对准中，将IOL处方显示在外科医生的指南针(框1317)，对IOL进行选择(框1327)和成像。将定向处方(框1337)以及OCT导出的定向(框1347)显示在外科医生的指南针上。如图13B中所示基准1318被自动识别出来(框1357)。例如，旋转建议被导出(框1367)并显示在具有用于重新定向而向外科医生提供的指引的外科医生指南针上(框1377)。
在一些实施方案中，可以用OCT成像测量学直接对处方进行重新测试，并且与诸如原位像差测量的其他技术不同的是，可以由层或结构而识别出对屈光度的贡献。超生乳化后，需要对处方进行重新测试。然而，由于流体的内流和外流，外科手术中眼压是变化的。压力的变化影响了像差测量。OCT可以用于监控压力，并向外科医生提供指引，这将在下面参考图14的流程图进行描述。
如图14所示，通过获取角膜图像由框1418开始操作。利用图像处理技术对前段和后段的边界层进行分割(框1428)。计算地形图参数和层析成像的参数(框1438)，可包含前段和后段的曲率和厚度。一种有用方法是产生前段和后段表面曲线，并将外科手术中的表面与预手术所获得的表面进行比较(框1448)。例如，在外科医生的指南针视图的三维图形或线框中或者二维投影上显示误差函数(框1458)。在一些实施方案中，误差函数可以被颜色编码用于曲率半径，其中曲率半径的减少意味着压降并且曲率半径的增加指示了增加的压力。可以用像差信息补充结构性信息(框1468)，并再次将手术中数值与原始数值进行比较(框1478)。可以显示像差测量(框1488)并计算误差函数(框1498)。继而外科医生可以基于推荐相应地使眼睛充血或流血(框1499)。由于在手术中角膜的水化状态可改变，前段表面和后段表面以及厚度和像差是有用的，以便外科医生可以进行适当调整以对手术技术进行任何修改。作为迅速替代品，后段表面曲率可以提供最直接的眼压信息。
如参考图15的流程图的描述，对于目标压力下的眼睛，可以在IOL更换前或更换后重新计算所感兴趣的临床参数。通过对眼睛结构的分割而由框1519开始操作。可计算角膜参数(框1529)和像差测量(框1539)。一种预测可以为关于球状屈光(框1549)和圆柱状屈光(框1559)。可以以屈光模式对视网膜进行成像(框1569)，并且可以在坐标网上对聚焦进行优化(框1579)。可以针对预测对聚焦和环状定向进行再次检测(框1589和1593)。可产生方差数据(框1594)。可产生图形、报告和指引(框1595-1597)。在外科医生的指南针上显示上述结果(框1598)。
因此，清除白内障后，对视网膜首次成像或者比预手术更好的成像成为可能。除了计算地形图、厚度、和像差测量以导出屈光度和散光度的步骤，如上所述，可以在对视网膜进行直接成像的同时通过对最佳聚焦进行检测而对屈光度进行直接检测。对视网膜上最佳OCT聚焦的检测提供了对计算的有利功能性确认和验证手术效能。如果需要可以为了进一步的校正而向外科医生呈现针对计算性预测和处方性预测的聚焦调节的误差函数。
再次参考图7，可以评估屈光度(框781)。除了实现正确的屈光度，将上皮细胞从直接位于IOL后方的区域和视线范围内去除是重要的。现在参考图16A的流程图，由于可能残留外周上皮细胞，一种降低风险的手术方式(框791)是将IOL放置在适当位置，使得IOL的边缘与囊之间是完全周围接触(框1605)。这种接触很难通过手术显微镜进行判断。上述OCT图像获取和显示技术还可以用于评价IOL与囊的接触程度，并显示正面投影中的误差函数以识别出不良接触的区域。
特别地，如图16B所示，OCT***可以识别出IOL与囊的接触(框1615)并识别出IOL与囊之间的任何物质(残余细胞-图16C)(框1625)。如图16E所示，可显示残留物质(框1635)。可在正面投影中显示出接触误差函数以识别出不良接触的区域(框1645)。最后，可计算PCO风险(框1655)并显示PCO风险(框1665)。去除前段上皮细胞并保证IOL与囊之间的周围接触可降低PCO风险。
当IOL就位，可以在OCT可视化的帮助下做一些通常情况下不可能进行的其他校正。例如，图17是显示了根据本发明实施方式用于确认IOL并对准的操作。可以从角膜至视网膜对眼睛进行成像(框1706)。可计算残余屈光(框1716)，并构建表面常数(框1726)。可对视觉中心对准进行检测(框1726)，并且可构建光线追踪(框1746)。可检测残余屈光(框1756)，并计算定向误差(框1766)。产生了图形(框1776)并得到了推荐(框1786)。
两个其他对准属性是重要的然而却不易被解决：角度对准和对视线位置的中心对准。利用这种OCT成像技术，很容易对总对准进行评价。可以在原位利用多片层或体积式获取的IOL而直接对角度对准进行评价。可由显示横截面、三维体积视图、或线框构建来对角度对准进行定性可视化。此外，可通过分割IOL的前段和/或后段表面导出表面轮廓，并且构建法向量。可将法向量解析成鼻腔-颞骨和下-上的方向性分量。可将向量显示于3D型视图中，或可将向量的投影显示于外科医生的指南针。由于外科医生改进了角度对准，可更新向量性显示，并且可提供可视信号或可听信号从而向外科医生提供反馈。
也很容易对相对于视线位置的中心对准进行评估。在不改变显微镜相对于患者的位置的情况下，可以通过如上所述对聚焦和参考臂的控制而获得角膜、晶状体和视网膜的一堆图像。对于这些图像部分，可立即对对准进行可视化。可以利用所描述的图像处理技术对角膜顶点、IOL顶点、和黄斑进行识别，并且计算对这些位置的法向量。可以将中心对准特征绘制于外科医生的指南针视图。可通过多种方式绘制法向量，包含如上所述的将各个投影绘制于外科医生的指南针上，以相似的方式绘制不同向量，或在空间中画出3D向量以突出光学视线的一致或不一致。外科医生可以基于该信息确定适当的校正性行动，或者可以建立一组临床限制以向外科医生提供更多的直接指令。
作为外科手术的最后阶段，外科医生可进行选择以做出最终校正从而调整结果，如图18所示。可以如先前所期望的采用OCT以获得最终的一组临床输出，包含屈光和散光。已经熟知的是角膜缝合影响了散光，而可以采用策略性缝合以引起矫正性散光。特别地，可显示像差测量(框1807)和将定向显示于外科医生的指南针上(框1817)。基于OCT分析，用于对矫正性缝合进行定位的提议可以被规划并在外科医生的指南针上突出(框1827)。此外，指南针视图可以提供标尺以指示散光的严重性，从而在所需要的校正强度方面指引外科医生(框1837)。
在外科手术完成时(图7-框795)，可采用OCT来评价结构性预后并识别可被可视化的任何潜在风险，从而一次手术中进行校正。如图19所示，如上所述，可对IOL更换进行可视化并计算影响。可对囊完整度进行评估、识别泪液、或突出相对于囊对IOL进行定向中的任何不均一性(框1901-1919)。由于伤口愈合是眼内炎的指示，可对缘切口进行成像(框1921)，识别渗漏，并识别对伤口的过度损伤(框1923-1929)。如果需要，外科医生可以选择缝合或使其自密封或其他方式。可采用基于OCT的多普勒成像直接对外流流体进行成像。可采用OCT对晶状体悬韧带(框1931-1933)、囊袋的支撑结构和睫状突进行成像，从而识别可导致晶状体更换的损伤或应力、或者产生视网膜脱落或抑制排出风险的对视网膜的应力(框1935-1939)。可针对水肿、抑制排出、或脱落(框1943-1949)对黄斑本身进行成像(框1941)。可通过采用上述聚焦控制和参考臂控制，而在不更换晶状体的情况下获取图像。
根据图20中示出的一些实施方案，设计为便于配置用于获取光学图像的光学相干断层成像术成像***的软件接口依赖于待成像的区域或待执行的介入性手术程序。应该理解的是本发明的实施方案并不限制于图20的接口，并且图20只是作为示例而被提供。
OCT成像***通常具有很多物理性设置和用于成像部分而设置的软件处理参数。为方便起见，可将这些参数分类为：扫描参数、引擎或干扰参数、信号处理参数、和显示参数。扫描参数可以包含扫描模式、扫描范围、和扫描采样密度、光束聚焦和光束数值孔径。其他参数可包含：特别地，平均参数、同步或其他定时参数。引擎或干扰参数可包含：特别地，控制光源功率的设置、分束器耦合比的设置、参考路径长度的设置、参考路径的衰减水平的设置、以及参考路径的偏振设置。此外，引擎或干扰参数可包含检测控制参数，包含但不限于，检测器积分时间。信号处理参数可包含与将干扰仪的光谱数据转化为空间数据相关的参数。这些参数可包含数值分散补偿系数，并且还可以包含应用于傅立叶变换的其他变迹参数。根据一些实施方案，还可将其他参数用于数学转换过程。显示参数可包含降噪相关参数、显示于屏幕的数据范围相关参数、以及亮度与对比度参数。用于显示参数的选项可容易地扩展以满足用户需求。
如上所述，由于用于针对多种多样环境的图像进行优化的参数空间可以是相当广阔的，在介入疗法的每一步骤中，操作者无法高效地检索出针对优化图像的参数空间。图20显示了一种进行快速***设置的有用且高效的解决方案。图20的左侧，以一系列控制按钮图示出程序选择网格2017。各个按钮描述了唯一的成像环境，针对感兴趣的一个或多个特定用途案例对各个按钮和一组按钮进行定义。针对感兴趣的外科手术或区域对各个按钮进行命名。继而所选择的按钮发送***需求以设置对特定环境预先定义的***参数。这些设置可以控制如上所述的一种或多种参数中的一个或多个具体参数。
经过适当校正的目标参数可以为设置用于优化或可接受图像获取和显示的OCT***所需要的所有参数。然而，可存在需要其他精细调整的情况。可期望包含了关键参数的模拟控制的软件使用者接口。因此，图20中还显示了模拟设置控制。在图20的显示示例中，示出了参考臂位置、参考臂衰减水平、以及偏振平衡，以及扫描光束的聚焦和数值孔径控制。然而，应当理解的是本发明的实施方案并不受限于此。
在本发明的以下实施方案中，选择所感兴趣的外科手术或区域，并且***的建立是使用者在使用者界面选择了适当的控制后通过***控制器完成的。将模拟控制设置为反映当前***配置，并提供可用于在给定控制选择下对成像进行精细调整的控制范围和控制粒度。继而使用者可按需使用或不使用模拟控制，以获得所期望质量的图像。
本文所述技术强调了在白内障手术中利用手术光学相干断层成像术成像。用于聚焦于所感兴趣的外科手术区域上、获取图像、分割、计算临床相关结果、以及向医生导出反馈信号、数量或图像的相同技术的许多可直接应用于其他以手术方式导向的活动。眼科学、角膜屈光性手术、角膜移植手术、和其他屈光改进手术程序将直接受益于这些方法。视网膜手术将受益于包含屈光性信息，以理解水肿和萎缩对于总视觉预后的影响。青光眼手术将受益于对巩膜、前房角、调节眼前房与眼后房之间流动和压力控制的导管的位置的可视化和测量。这些外科手术的每一个将受益于对更换和对准与特定治疗目标相关的植入体中进行指引的断层可视化和测量。眼科学以外，常规方法在诸如深度解析的结构性信息对临床预后很重要的神经手术的领域中是有用的，即使屈光响应和视力的特性可能没有准确定义临床性相关计算。
如本发明实施方式中以上所描述可以清楚的知道，本文所描述方法中的许多方法需要由计算设备所提供的处理。现在参考图21，对根据本发明的一些实施方案可用于提供必不可少处理的常规计算设备2100的框图进行描述。设备2100可用于，例如，利用硬件、与硬件共同实施的软件、固件、其中储存有指令的有形计算机可读存储介质、或其组合并参考以上流程图和示意图实施所描述的必不可少的计算，并且可以在一个或多个计算机***或其他处理***中实施设备2100。计算设备2100还可以为计算机的虚拟化实例。如此，可以以硬件和软件的任何组合来实现本文所描述的设备和方法。
如图21所示，计算设备2100可以包含一个或多个输入设备2105，诸如键盘或小键盘或触摸屏，显示器2110和与一个或多个处理器2120(本文通常称为处理器)通信的内存2115。计算设备2100还可包含存储***2125，扬声器2145、和与处理器2120通信的I/O数据端口2135。内存2112可包含根据本文所述实施方案的OCT数据，以及对于提供安装于其上所必不可少信息而需要的其他数据。
存储***2125可包含可移动和/或固定的非易失性内存设备(例如但不限于硬盘驱动、闪速存储器、和/或可将计算机程序指令和数据储存于计算机可读介质的类似设备)、非永久性内存设备(例如但不限于随机存取存储器)、以及虚拟储存器(例如但不限于RAM磁盘)。存储***2125可包含用于执行本发明各个方面的信息。例如，存储***更可包含上述OCT***数据。虽然显示于单独的框内，在一些实施方案中内存2112与存储***2125可以由同一存储介质实施。输入/输入(I/O)数据端口2135可包含通信接口并且可以用于以信号形式在计算设备2100与另一计算机***或网络(如因特网)之间传递信息。通信接口可包含调制解调器、网络接口(诸如以太网卡)、通信端口、PCMCIA槽和卡等。这些部件可以为常规部件，例如本领域技术人员通常知晓的在很多常规计算设备中使用的那些部件以及相对于常规操作的功能性部件。图21中的部件之间的通信基础设施可以包括一个或多个设备互连总线，例如以太网、***部件互连(PCI)等。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开各种方面的***、方法、和计算机程序产品的可行实施方案的架构、功能、和操作。在这点上，流程图或框图中的各个框可以代表代码的模块、段或部分，其包含一个或多个用于实施指定逻辑功能的可执行指令。应该指出的是，在一些可选的实施方案中，框中所指功能可以在附图中所指出的顺序之外发生。例如，事实上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时以相反的顺序执行这些框，依赖于所涉及的功能。还应指出的是，可以由执行指定功能或行动、或特定目的硬件和计算机指令的组合的特定目的基于硬件***执行框图和/或流程图图示中的各个框、和框图和/或流程图图示中框的结合。
本公开的说明书是为了说明和描述的目的而呈现的，而并不意图是穷尽式或受限于所公开形式的公开。在不脱离本公开范围和精神的情况下很多修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。对本文各方面的公开进行选择和描述是为了更好地解释本公开原则和实际应用，并使得本领域其他技术人员理解本公开具有只要适合所预期的特定用途的各种修改。

Claims (32)

1.一种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。
2.根据权利要求1所述的方法，其中重复后执行：
在结束对所述对象的所述外科手术前，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行评估。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定不需要修改手术计划后执行：
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。
4.根据权利要求3所述的方法，其中对伤口完整度进行评估后执行：
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。
5.根据权利要求3所述的方法，还包含产生所述外科手术的报告，其中所述报告包含来自至少一张OCT图像的至少一个计算出的临床参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述外科手术的临床参数包含：
计算角膜厚度、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中的至少一种，
其中所述计算包含由来自所述至少一张OCT图像的测量进行计算。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述外科手术与所述对象的眼睛有关。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述外科手术是白内障手术或角膜手术。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述外科手术是视网膜手术。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述外科手术是青光眼手术。
11.根据权利要求7所述的方法，其中对所述外科手术的所述对象进行定向包含：
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。
12.根据权利要求7所述的方法，其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。
13.根据权利要求11所述的方法，其中计算临床参数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。
14.根据权利要求13所述的方法，还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。
15.根据权利要求7所述的方法，其中获得所述对象的结构性图后执行：
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。
16.根据权利要求7所述的方法，还包含执行晶状体切开术，其中利用OCT执行晶状体切开术包含：
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。
17.根据权利要求11所述的方法，还包含当所述误差函数超出预定阈值时提供声音警报。
18.根据权利要求7所述的方法，还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。
19.根据权利要求7所述的方法，还包含识别上皮细胞，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存在。
20.根据权利要求7所述的方法，还包含利用OCT对眼间晶状体(IOL)进行定向以指引所述定向。
21.根据权利要求7所述的方法，还包含利用OCT对眼内压(IOP)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。
22.一种用于利用光学相干断层成像术(OCT)执行外科手术的***，所述***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。
23.一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。
24.一种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。
25.根据权利要求24所述的方法，其中确定所述细胞碎片的存在包含：
将外科医生视野内的细胞碎片的位置显示在图形显示上。
26.根据权利要求24所述的方法，其中在提取所述细胞碎片的至少一部分后执行：
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。
27.一种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；
获取使所述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。
28.根据权利要求27所述的方法，其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。
29.根据权利要求28所述的方法，其中在确定所述囊袋内所述更换晶状体的所述接触程度后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。
30.一种用于利用光学相干断层成像术(OCT)开据眼间晶状体(IOL)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。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述图形显示包含正面外科医生指南针视图。
32.根据权利要求30所述的方法，还包含产生所述外科手术的报告。
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