Abstract

We demonstrate for the first time the integration of two technologies, Spectral Domain Optical Coherence Tomography (SDOCT) and Line-Scanning Laser Ophthalmoscopy (LSLO) into a single compact instrument that shares the same imaging optics and line scan camera for both OCT and LSLO imaging. Co-registered high contrast wide-field en face retinal LSLO and SDOCT images are obtained non-mydriatically with less than 600 microwatts of broadband illumination at 15 frames/sec. The LSLO/SDOCT hybrid instrument could have important applications in clinical ophthalmic diagnostics and emergency medicine.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. N. Nassif, B. Cense, B. Park, M. Pierce, S. Yun, B. Bouma, G. Tearney, T. Chen, and J. de Boer, "In vivo high-resolution video-rate spectral-domain optical coherence tomography of the human retina and optic nerve," Opt. Express 12, 367-376 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. R. Leitgeb, L. Schmetterer, W. Drexler, A. Fercher, "Real-time assessment of retinal blood flow with ultrafast acquisition by color doppler fourier domain optical coherence tomography," Opt. Express 11, 3116-3121 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. B.  Cense, N. A.  Nassif, T. C.  Chen, M. C.  Pierce, S. H.  Yun, B. H.  Park, B. E.  Bouma, G. J.  Tearney, and J. F.  de Boer, "Ultrahigh-resolution high-speed retinal imaging using spectral-domain optical coherence tomography," Opt. Express  12, 2435-2447 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. M. Wojtkowski, T. Bajraszewski, P. Targowski, A. Kowalczyk, "Real-time in vivo imaging by high-speed spectral optical coherence tomography," Opt. Lett. 28, 1745-1747 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. R. Leitgeb, C.K. Hitzenberger and A.F. Fercher, "Performance of fourier domain vs. time domain optical coherence tomography," Opt. Express 11, 889-894 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. J.F. de Boer, B. Cense, B.H. Park,  et al., "Improved signal-to-noise ratio in spectral-domain compared with timedomain optical coherence tomography," Opt. Lett. 28, 2067-2069 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. M.A. Choma, M.V. Sarunic, C.H. Yang and J.A. Izatt, "Sensitivity advantage of swept source and Fourier domain optical coherence tomography," Opt. Express 11, 2183-2189 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. Daniel X. Hammer, R. Daniel Ferguson,Teoman E. Ustun, Chad E. Bigelow, Nicusor V . Iftimia, and Robert H. Webb, "Line-scanning laser ophthalmoscope", J. Biomed. Opt. 11, 041126, (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. D. X. Hammer, R. D. Ferguson, J. C. Magill, M. A. White, A. E. Elsner, and R. H. Webb, "Image stabilization for scanning laser ophthalmoscopy," Opt. Express 10, 1542-1549 (2002).
    [PubMed]
  11. D. Hammer, R. D. Ferguson, N. Iftimia, T. Ustun, G. Wollstein, H. Ishikawa, M. Gabriele, W. Dilworth, L. Kagemann, and J. Schuman, "Advanced scanning methods with tracking optical coherence tomography," Opt. Express 13, 7937-7947 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. N. V. Iftimia, D. X. Hammer, C. E. Bigelow, D. I. Rosen, T. Ustun, A. A. Ferrante, D. Vu, and R. D. Ferguson, "Toward noninvasive measurement of blood hematocrit using spectral domain low coherence interferometry and retinal tracking," Opt. Express 14, 3377-88(2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]

2006 (1)

2005 (1)

2004 (3)

2003 (5)

2002 (1)

1991 (1)

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Bajraszewski, T.

Bigelow, C. E.

Bouma, B.

Bouma, B. E.

Boxer, A.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Cense, B.

Chang, W.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Chen, T.

Chen, T. C.

Choma, M.A.

Cucu, R.C.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

de Boer, J.

de Boer, J. F.

de Boer, J.F.

Dilworth, W.

Dobre, G.M.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Drexler, W.

Dunne, S.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Elsner, A. E.

Fercher, A.

Fercher, A.F.

Ferguson, R. D.

Ferrante, A. A.

Fisher, Y.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Flotte, T.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Gabriele, M.

Garcia, P.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Gentile, R.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Gregory, K.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hammer, D.

Hammer, D. X.

Hee, M. R.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hitzenberger, C.K.

Huang, D.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Iftimia, N.

Iftimia, N. V.

Ishikawa, H.

Izatt, J.A.

Kagemann, L.

Kowalczyk, A.

Leitgeb, R.

Lin, C. P.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Magill, J. C.

Muldoon, T.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Nassif, N.

Nassif, N. A.

Nieto, J.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Orlock, D.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Park, B.

Park, B. H.

Park, B.H.

Pierce, M.

Pierce, M. C.

Podoleanu, A.G.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Puliafito, C. A.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Rogers, J.A.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Rosen, D. I.

Rosen, R.B.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Sarunic, M.V.

Schmetterer, L.

Schuman, J.

Schuman, J. S.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Stinson, W. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. A.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Targowski, P.

Tearney, G.

Tearney, G. J.

Ustun, T.

Vu, D.

Walsh, J.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Webb, R. H.

Weitz, R.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

White, M. A.

Will, D.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Wojtkowski, M.

Wollstein, G.

Yang, C.H.

Yannuzzi, L.A.

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Yun, S.

Yun, S. H.

J Biomed Opt. (1)

A.G. Podoleanu, G.M. Dobre, R.C. Cucu, R.B. Rosen, P. Garcia, J. Nieto, D. Will, R. Gentile, T. Muldoon, J. Walsh, L.A. Yannuzzi, Y. Fisher, D. Orlock, R. Weitz, J.A. Rogers, S. Dunne, A. Boxer, "Combined multiplanar optical coherence tomography and confocal scanning ophthalmoscopy", J Biomed Opt. 9, 86-93 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Express (8)

D. X. Hammer, R. D. Ferguson, J. C. Magill, M. A. White, A. E. Elsner, and R. H. Webb, "Image stabilization for scanning laser ophthalmoscopy," Opt. Express 10, 1542-1549 (2002).
[PubMed]

D. Hammer, R. D. Ferguson, N. Iftimia, T. Ustun, G. Wollstein, H. Ishikawa, M. Gabriele, W. Dilworth, L. Kagemann, and J. Schuman, "Advanced scanning methods with tracking optical coherence tomography," Opt. Express 13, 7937-7947 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

N. V. Iftimia, D. X. Hammer, C. E. Bigelow, D. I. Rosen, T. Ustun, A. A. Ferrante, D. Vu, and R. D. Ferguson, "Toward noninvasive measurement of blood hematocrit using spectral domain low coherence interferometry and retinal tracking," Opt. Express 14, 3377-88(2006).
[CrossRef] [PubMed]

N. Nassif, B. Cense, B. Park, M. Pierce, S. Yun, B. Bouma, G. Tearney, T. Chen, and J. de Boer, "In vivo high-resolution video-rate spectral-domain optical coherence tomography of the human retina and optic nerve," Opt. Express 12, 367-376 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

R. Leitgeb, L. Schmetterer, W. Drexler, A. Fercher, "Real-time assessment of retinal blood flow with ultrafast acquisition by color doppler fourier domain optical coherence tomography," Opt. Express 11, 3116-3121 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

B.  Cense, N. A.  Nassif, T. C.  Chen, M. C.  Pierce, S. H.  Yun, B. H.  Park, B. E.  Bouma, G. J.  Tearney, and J. F.  de Boer, "Ultrahigh-resolution high-speed retinal imaging using spectral-domain optical coherence tomography," Opt. Express  12, 2435-2447 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

R. Leitgeb, C.K. Hitzenberger and A.F. Fercher, "Performance of fourier domain vs. time domain optical coherence tomography," Opt. Express 11, 889-894 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

M.A. Choma, M.V. Sarunic, C.H. Yang and J.A. Izatt, "Sensitivity advantage of swept source and Fourier domain optical coherence tomography," Opt. Express 11, 2183-2189 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (2)

Science (1)

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, "Optical coherence tomography," Science 254, 1178-1181 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

Daniel X. Hammer, R. Daniel Ferguson,Teoman E. Ustun, Chad E. Bigelow, Nicusor V . Iftimia, and Robert H. Webb, "Line-scanning laser ophthalmoscope", J. Biomed. Opt. 11, 041126, (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

Schematic of the hybrid LSLO/SD-OCT approach.

Fig. 2.
Fig. 2.

Hybrid timing. (a) Instrumentation, (b) Example of raster scan, and (c) frame timing diagram.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a). Photograph of the LSLO/SDOCT system. (b). Photograph detail showing most of the major parts of the LSLO/SDOCT system.

Fig. 4.
Fig. 4.

Graphical user interface (GUI) of the LSLO/SDOCT system

Fig. 5.
Fig. 5.

Preliminary SDOCT retinal cross-sectional scans acquired from the system. (a) Single image, (b) Composite image averaged from 20 single frames. NFL: nerve fiber layers, GCL: ganglion cell layer, IPL: inner plexiform layer, INL: inner nuclear layer, OPL: outer plexiform layer, ONL: outer nuclear layer, ELM: external limiting membrane, CC: connecting cilia between photoreceptor inner and outer segments, RPE: retinal pigment epithelium, C: choriocapillaris and choroid.

Metrics