JP2011224264A - 断層像観察装置、表示制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
網膜の３次元形状を示す断層像内における特定部位（疾患の進行に伴う変化の少ない解剖学的な構造）を用いて３次元の断層像それぞれを対応付ける技術を提供する。
【解決手段】
断層像観察装置は、網膜の３次元形状を示す第１の断層像を取得する第１の取得手段と、網膜の３次元形状を示し、第１の断層像の比較対象となる第２の断層像を取得する第２の取得手段と、第１の断層像及び第２の断層像それぞれから視神経乳頭の外縁部を検出する検出手段と、第１の断層像及び第２の断層像それぞれから検出された外縁部における各部を対応付けることにより第１の断層像と第２の断層像とを対応付ける対応付け手段と、当該対応付けた第１の断層像及び第２の断層像で対応する位置にある２次元の断層像をそれぞれ再構成する再構成手段と、当該再構成した２次元の断層像それぞれを表示器に表示させる表示制御手段とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、観察対象の断層像を撮像する断層像観察装置、表示制御方法及びプログラムに関し、特に、眼部の断層像の観察時に適用可能な技術に関する。

近年、眼科の臨床現場においては、光干渉断層計（OCT：Optical Coherence Tomography）と呼ばれる網膜の断層像を取得する装置が導入されている。網膜の断層像が得られるため、疾患の進行に伴った各層の変化を定量的に取得することができ、より精度の高い進行度合いの把握や、治療効果の評価につながることが期待されている。

緑内障の診断には、網膜の層厚のわずかな変化を捉えることが重要である。従来はそのような変化を、眼底カメラ等により取得されるＣ／Ｄ比（Ｃｕｐ／Ｄｉｓｃ比）やＲ／Ｄ比（Ｒｉｍ／Ｄｉｓｃ比）と呼ばれる視神経乳頭周りの指標により捉えていた（特許文献１）。

これに対してＯＣＴでは、乳頭中心から数ｍｍ程度の同心円に沿って断層像を取得するサークルスキャンと呼ばれる方法が用いられている。この手法により、緑内障の進行に伴う変化をより明確に示すとされる神経線維層厚を評価できることになる。

また、サークル上にスキャンするのではなく、ＯＣＴのボリュームデータからサークルスキャンの位置に沿って断層像を再構成する方法も知られている。その他、断層像と眼底画像とを位置合わせし、眼底画像上で指定した任意の位置の断層像を再構成して提示する手法も知られている（特許文献２）。

特開２００８−１５４９５１号公報 特開２００８−７３０９９号公報

しかし、経過観察に際して、層厚の変化を評価するには、正確に同一の位置で断層像を評価することが望まれる。３次元（３Ｄ）の断層像は、多くの情報を含む一方、切り出す２次元面がわずかでも異なれば、異なる様相を呈する断層像が得られる。そのため、経過による変化なのか、切り出し面のずれによる変化であるのかが混同してしまう危険性があり、定量的な経過観察の妨げになってしまう。

上述したサークルスキャンにおいては、過去画像と同一の位置をスキャンすることが困難であった。また、サークルスキャンの位置で断層像を再構成する場合には、乳頭中心の検出にずれが生じていたり、ＯＣＴ撮像時の撮像方向が異なっていたりすれば、網膜の同一箇所に相当する断層像の取得が困難になる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、網膜の３次元形状を示す断層像内における特定部位（疾患の進行に伴う変化の少ない解剖学的な構造）を用いて３次元の断層像それぞれを対応付ける技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様における断層像観察装置は、網膜の３次元形状を示す第１の断層像を取得する第１の取得手段と、網膜の３次元形状を示し、前記第１の断層像の比較対象となる第２の断層像を取得する第２の取得手段と、前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから視神経乳頭の外縁部を検出する検出手段と、前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから検出された前記外縁部における各部を対応付けることにより前記第１の断層像と前記第２の断層像とを対応付ける対応付け手段と、前記対応付け手段により対応付けられた前記第１の断層像及び前記第２の断層像で対応する位置にある２次元の断層像をそれぞれ再構成する再構成手段と、前記再構成手段により再構成された前記２次元の断層像それぞれを表示器に表示させる表示制御手段とを具備する。

本発明によれば、網膜の３次元形状を示す断層像内における特定部位（疾患の進行に伴う変化の少ない解剖学的な構造）を用いて３次元の断層像それぞれを対応付けることができる。

本発明の一実施の形態に係わる診断支援システムの全体構成の一例を示す図。 図１に示す診断支援装置１０における機能的な構成の一例を示す図。 図２に示す検出部１４ａにおける特定部位の検出の仕方の概要を示す図。 図１に示す診断支援装置１０の処理の流れの一例を示すフローチャート。 図４に示すＳ１０４における処理の流れの一例を示すフローチャート。 対応付け処理の概要の一例を示す図。 対応付け処理の概要の一例を示す図。 表示態様の一例を示す図。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係わる診断支援システムの全体構成の一例を示す図である。なお、本実施形態においては、緑内障の経過観察の診断支援を行なう場合を例に挙げて説明する。

この診断支援システムには、ＬＡＮ（Local Area Network）等で構成されたネットワーク４０を介して、診断支援装置１０と、断層像取得装置２０と、データサーバ３０とが接続されている。なお、各装置は、通信が行なえれば良く、必ずしもネットワーク４０を介して接続される必要はない。例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＩＥＥＥ１３９４等を介して接続されていも良いし、また、ＷＡＮ（Wide Area Network）を介して接続されていても良い。

ここで、断層像取得装置２０は、例えば、タイムドメイン方式のＯＣＴやフーリエドメイン方式のＯＣＴにより実現され、網膜の３次元形状を示す断層像を撮像する機能を果たす。断層像取得装置２０は、診断に際して、オペレータ（医師及び技師）の操作に応じて、被検眼の撮像を行なう。そして、撮像により得られた画像を診断支援装置１０やデータサーバ３０に向けて送信する。

データサーバ３０は、各種データを格納する機能を果たす。データサーバ３０には、例えば、ＯＣＴにより黄斑部及び視神経乳頭部の断層像を撮像した３次元（３Ｄ）の断層像、視野計による視野感度の測定結果、被検眼の眼圧、隅角、視力、眼軸長の値等が格納される。

診断支援装置１０は、断層像観察装置として機能し、オペレータ（医師）が緑内障の経過観察の診断に用いる装置である。診断支援装置１０においては、緑内障の進行による影響が小さいとされている特定部位（視神経乳頭の外縁部形状や網膜色素上皮層の構造）における解剖学的構造を利用して、異なる時期に撮像された３次元の断層像同士の対応付けを行なう。そして、視神経乳頭周囲の神経線維層を含む層構造の２次元（２Ｄ）の断層像をオペレータに向けて表示（提示）する。２次元の断層像は、緑内障の進行の度合いを評価するのに重要な指標となる。これにより、医師は、緑内障の進行の評価を容易に行なえるとともに、また、精度の高い経過観察を行なうことができる。

なお、上記説明した、診断支援装置１０、断層像取得装置２０、データサーバ３０には、コンピュータが内蔵されている。コンピュータには、ＣＰＵ等の主制御手段、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段が具備される。また、コンピュータにはその他、キーボード、マウス、ディスプレイ、ボタン又はタッチパネル等の入出力手段、等も具備される。これら各構成手段は、バス等により接続され、主制御手段が記憶手段に記憶されたプログラムを実行することで制御される。

次に、図２を用いて、図１に示す診断支援装置１０における機能的な構成の一例について説明する。

診断支援装置１０は、その機能的な構成として、断層像取得部１１と、入力部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、表示部１５と、出力部１６とを具備して構成される。

断層像取得部１１は、被検眼の断層像を取得する機能を有し、第１の取得部１１ａと、第２の取得部１１ｂとを具備して構成される。第１の取得部１１ａは、診断対象となる被検眼の断層像（以下、第１の断層像と呼ぶ）を取得する。第２の取得部１１ｂは、第１の断層像の比較対象となる被検眼の断層像（以下、第２の断層像と呼ぶ）を取得する。第１の取得部１１ａ及び第２の取得部１１ｂは、オペレータにより入力された被検眼に関する情報（例えば、患者の氏名、年齢、性別）に基づいて断層像取得装置２０又はデータサーバ３０から断層像をそれぞれ取得する。ここで、第１の取得部１１ａ及び第２の取得部１１ｂにより取得される断層像は、それぞれ同一の被検眼の断層像であり、それぞれ撮像された時期が異なる断層像であるものとする。すなわち、第１の断層像及び第２の断層像は、同一の被検眼を経過観察するために取得される。

入力部１２は、オペレータ（医師及び技師）からの指示を装置内に入力する。記憶部１３は、各種情報を格納する。記憶部１３には、例えば、被検眼に関する情報、３次元の断層像、入力部１２から得られた情報の他、２次元の断層像等も格納される。

表示部１５は、例えば、モニタ等の表示器であり、各種情報を医師等に向けて表示する。なお、表示部１５は、診断支援装置１０に設けられず、外部に設けられていても良い。出力部１６は、データサーバ３０等に向けて各種情報を出力する。制御部１４は、診断支援装置１０を統括制御する。ここで、制御部１４には、検出部１４ａと、対応付け部１４ｂと、再構成部１４ｃと、表示制御部１４ｄとが具備される。

検出部１４ａは、第１の取得部１１ａ及び第２の取得部１１ｂにより取得された断層像各々から特定部位を検出する。ここで、特定部位は、第１の断層像及び第２の断層像の対応付けに使用される部位であり、本実施形態においては、視神経乳頭領域の外縁部（以下、乳頭外縁と呼ぶ場合もある）とする。ここで、詳細については後述するが、検出部１４ａは、網膜色素上皮層の境界を検出し、それに基づいて乳頭外縁を検出する。なお、特定部位は、緑内障の進行による影響が小さいとされている部位であれば良く、特にこのような部位に限定されない。

一般に、緑内障の進行に伴って網膜神経線維層の厚さは減退していくが、視神経乳頭領域の外縁部の形状や網膜色素上皮層（ＲＰＥ）の構造は、比較的安定している。そのため、本実施形態においては、疾患の進行による変化の少ないこれらの構造を用いて３次元の断層像間の対応付けを行なう。これにより、同一被検眼を異なる時期に撮像した３次元の断層像間の位置及び角度を揃えた２次元の断層像を再構成することができる。

ここで、乳頭外縁とは、緑内障性視神経乳頭・網膜神経線維層変化判定ガイドラインには、検眼鏡的に観察される乳頭周囲の白色の強膜リング（エルシェニッヒの強膜リング）の内側と規定されている。ＯＣＴにより撮像された３次元断層像から乳頭外縁を検出する方法としては、例えば、網膜色素上皮層の端点を検出する技術が知られている。これは、網膜色素上皮層の終端が乳頭外縁とほぼ重なっていることを利用した手法であり、網脈絡膜萎縮（ＰＰＡ）が見られる症例を除いては、乳頭外縁の検出に有効な手法であるとされている。

なお、本実施形態においては、網膜色素上皮層の端点を検出し、その検出結果に基づいて乳頭外縁を検出する場合について説明するが、乳頭外縁の検出には、これ以外の手法を用いても良く、これに限定されない。例えば、ブルッフ膜を検出しその乳頭部分の開口（BMO：Bruch‘s Membrane Opening）を検出する方法などを用いても良い。

対応付け部１４ｂは、検出部１４ａにより検出された特定部位（乳頭外縁）を用いて、３次元の断層像を対応付ける（位置合わせする）。具体的には、乳頭外縁における各部をそれぞれ対応付け、それにより、第１の断層像及び第２の断層像を対応付ける。

なお、特定部位を用いて断層像同士を対応付けるのは、第１の断層像と第２の断層像とではそれぞれ撮像時期が異なるので、緑内障の進行に伴って変化の激しい特徴は大きく変化している可能性があるためである。画像全体を用いて対応付けを行なったとしても、両者の比較に適した結果が得られない可能性があるため、本実施形態においては、緑内障の進行による変化の少ない特徴を用いて、断層像を対応付け、それにより、変化の大きな特徴を比較できるようにする。

再構成部１４ｃは、対応付けられた３次元断層像各々の所定位置（比較に適した位置）における２次元の断層像を作成（再構成）する。すなわち、両断層像における対応する位置で所定方向に沿って２次元平面を切り出す。これにより、２次元の断層像を作成する。

表示制御部１４ｄは、各種画面を生成し、それを表示部１５に表示させる。表示制御部１４ｄでは、例えば、２次元の断層像を表示部１５に表示させる。以上が、診断支援装置１０における機能的な構成の一例についての説明である。

次に、図３を用いて、図２に示す検出部１４ａにおける特定部位の検出の仕方の概要について説明する。図３には、ＯＣＴにより撮像された視神経乳頭部の断層像及び投影像の一例が示される。

ここで、図３（ａ）には、ＯＣＴにより撮像された視神経乳頭部の断層像が示される。Ｔ１〜Ｔｎは、視神経乳頭部の２次元断層像（Ｂ−ｓｃａｎ像）であり、５２は、内境界膜であり、５１は、網膜色素上皮層の境界である。また、図３（ｂ）には、深度方向（ｚ方向）に断層像の輝度値を積算して作成した投影像が示される。５３は、視神経乳頭外縁（Ｄｉｓｃ）であり、５４は、陥凹の外縁（Ｃｕｐ）である。

特定部位の検出に際して、検出部１４ａは、まず、図３（ａ）に示す断層像群（断層像Ｔ１〜Ｔｎ）を位置合わせする。この位置合わせは、例えば、隣接した断層像の類似度を求める評価関数を用いて行なう。この評価関数を用いて算出された値が所定条件を満たすようにして、画像相互間の位置を変化させる。

次に、検出部１４ａは、位置合わせした３次元断層像から網膜色素上皮層の境界５１を検出する。網膜色素上皮層の境界５１は、高輝度な領域となるため、例えば、へシアンフィルタやエッジ検出フィルタを用いて検出すれば良い。

このようにして網膜色素上皮層の境界５１を検出し、当該網膜色素上皮層の境界５１から視神経乳頭付近の網膜色素上皮層端を検出する。そして、検出した網膜色素上皮層端を３次元領域において連結する。これにより、視神経乳頭外縁（Ｄｉｓｃ）５３が得られる。その後、検出部１４ａは、その検出結果を記憶部１３に格納する。これにより、検出部１４ａにおける検出処理は終了する。

次に、図４を用いて、図１に示す診断支援装置１０における処理の流れの一例について説明する。

診断支援装置１０は、第１の取得部１１ａにおいて、診断対象となる被検眼の３次元の断層像（第１の断層像）を断層像取得装置２０又はデータサーバ３０から取得する（Ｓ１０１）。また、診断支援装置１０は、第２の取得部１１ｂにおいて、比較対象となる被検眼の３次元の断層像（第２の断層像）をデータサーバ３０から取得する（Ｓ１０２）。なお、この被検眼の断層像の取得は、被検眼を同定する識別情報（例えば、被験者識別番号）に基づいて行なわれる。

続いて、診断支援装置１０は、検出部１４ａにおいて、第１の断層像及び第２の断層像から特定部位を検出する（Ｓ１０３）。すなわち、網膜色素上皮層の境界を検出し、その検出結果に基づいて乳頭外縁を検出する。そして、診断支援装置１０は、対応付け部１４ｂにおいて、当該検出した乳頭外縁を用いて、第１の断層像と第２の断層像とを対応付ける（Ｓ１０４）。

ここで、図５を用いて、このＳ１０４における対応付け処理について説明する。

対応付け処理が開始すると、対応付け部１４ｂは、網膜色素上皮層の境界が存在しない領域として、乳頭境界の内側、及び外側数ピクセル〜数十ピクセルの領域をマスクする。そして、それ以外の領域を用いて、網膜色素上皮層の境界を放物面近似する（Ｓ２０１）。ここで、乳頭境界の外側部分でマスクする領域の大きさは、乳頭の大きさに依存し、例えば、乳頭の長径の１０分の１とする。

３次元空間内で放物面近似を行なう場合、そのパラメータとしては、原点の座標（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）と、回転（Θ、φ、ψ）と、放物面の曲率を示す（ｋ_１、ｋ_２）とが挙げられる。上述した通り、第１の断層像及び第２の断層像は、異なる時期に撮像されているため、撮像パラメタの違いや目の動きなどの影響により、原点の座標や回転が異なっている可能性が高い。それに対して、曲率は、緑内障の進行に伴って眼球の構造が大きく変化することはないため、第１の断層像と第２の断層像とでほぼ同一の値となる。

そこで、対応付け部１４ｂは、まず、第１の断層像（診断対象となる被検眼の断層像）で放物面近似を行なった後、第２の断層像（比較対象となる被検眼の断層像）に対しては原点の座標と回転とを近似により求める。曲率は、第１の断層像から求めた値と同一とする。なお、処理の順番は特に問わず、例えば、第２の断層像（比較眼）から曲率を求め、第１の断層像（対象眼）からは原点の座用や回転のみを求めるようにしても良い。また、近似曲面の算出の仕方も、このような手法に限定されず、例えば、ｔｈｉｎ−ｐｌａｔｅ ｓｐｌｉｎｅなどを用いて、より複雑な形状を近似するようにしても良い。

次に、対応付け部１４ｂは、Ｓ２０１で求めた放物面に基づいて、網膜色素上皮層の境界が水平となるように３次元断層像を変形させる（Ｓ２０２）。この変形は、アフィン変換によって放物面（Ｓ２０１で求めた近似的網膜色素上皮の境界）の頂点を原点に変換し、回転軸をｚ軸に一致させることにより行なえば良い。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、第１の断層像及び第２の断層像の撮像時における拡大率や解像度は同一であるものとして説明するが、両断層像における撮像時の設定が異なっていても良い。この場合、両断層像における拡大率や解像度の相違を考慮して座標変換等を行なえば良い。また、回転軸の周りの回転ψに関しては、断層像の撮像方向をｘ軸としている（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。

次に、対応付け部１４ｂは、放物面の位置がｘ−ｙ平面上にくるように、方物面をｚ方向に移動させる。これにより、網膜色素上皮の境界５１の近似放物面を水平にすべく変形させる（図６（ｄ）参照）。

具体的には、図６（ｃ）の状態となった近似放物面は、「式１」のように表せる。
ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）＝ａｘ^２＋ｂｘｙ＋ｃｙ^２ （式１）

そして、各ピクセルの値を「式２」のように変更する。
Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｉ_ＯＲＧ（ｘ，ｙ，ｚ＋ｆ（ｘ，ｙ）） （式２）
これにより、近似放物面上のピクセルはｘ−ｙ平面上に移動し、その結果、全てのピクセル値がｚ方向に移動する。このようにして図６（ｄ）に示す断層像が得られる。

続いて、対応付け部１４ｂは、Ｓ２０２で求めた変形画像に基づいて、第１の断層像（対象眼）と第２の断層像（比較眼）とを重ね合わせる（Ｓ２０３）。より具体的には、乳頭外縁をｘ−ｙ平面上に投影し、３次元空間内で検出された乳頭外縁を２次元平面上の形状に変換する。そして、図７に示すように、原点（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）を中心として、第２の断層像（比較眼）をｘ−ｙ平面内で回転させる。これにより、ｘ−ｙ平面上に投影された投影像各々における乳頭外縁の形状が所定条件を満たすよう（略一致するよう）に重ね合わせる。

ここで、この重ね合わせ処理では、ｘ−ｙ平面上に投影された第１の断層像及び第２の断層像における乳頭外縁上に所定間隔でコントロールポイント（制御点）を設定する。そして、第１の断層像及び第２の断層像の対応する制御点間の距離の総和（２乗和）を求める。このとき、第２の断層像（比較眼）を第１の断層像（対象眼）に対してｘ−ｙ平面上で回転させつつ、対応する制御点間における距離の２乗和が最小となる回転角度を求める。このようにして第１の断層像（対象眼）の乳頭外縁に対して第２の断層像（比較眼）の乳頭外縁を対応付ける。

なお、制御点の設定は、検出された乳頭外縁部の形状に基づいて行なう。具体的には、乳頭外縁部となる閉曲面上で、最も距離が長くなる２点を選択し、その２点のうち、より上部(顔の上部)にある点を開始点（Ｃ１）として、所定間隔にＮ点設定する（Ｃ１〜ＣＮ）。この場合、第１の断層像と第２の断層像とで乳頭外縁部の形状に大きな変化がないと考えられる場合には、それぞれ番号が一致する制御点が対応する制御点となる。この他にも、乳頭外縁部の形状で特徴的な形状が見られる場合には、その点を検出してその点を制御点の開始点（Ｃ１）とする方法もある。この場合にも、対応する制御点は、番号が一致する制御点同士となる。

重ね合わせ処理が済むと、対応付け部１４ｂは、その対応付け結果を評価する（Ｓ２０４）。具体的には、Ｓ２０３の処理で乳頭外縁上に設定した制御点間における距離の２乗和（の最小値）が所定値（閾値）を越えていれば、対応付けが失敗したと判定し、当該制御点間における距離の２乗和が閾値の範囲内に収まっていれば、対応付けが成功したと判定する。ここで、閾値は、画像の解像度等に依存して変化するが、制御点間における距離の２乗和を制御点の数で割った値が１０程度以下の数になることが望ましいため、それに基づいた値を閾値とすれば良い。つまり、１ピクセルが１０μｍ程度の解像度の画像に対して、対応する制御点間の距離が、平均して１０数ピクセル以上となれば、対応付けが失敗した旨の判定を行なう。

このようにして第１の断層像（対象眼）及び第２の断層像（比較眼）それぞれから検出した乳頭外縁を互いに対応付け、その対応付け結果を評価した後、この対応付け処理（図５に示す処理）は終了する。なお、記憶部１３には、対応付けの結果として、網膜神経線維層境界の近似放物面を表すパラメータ群、対応付けされた乳頭外縁、断層像それぞれの乳頭外縁上に設定された制御点の対応関係等の情報が格納される。

図４の説明に戻り、対応付け処理が終わると、診断支援装置１０は、対応付け部１４ｂにおいて、上述した対応付け処理が成功したか否かの判定を行なう。すなわち、対応付け結果を示す値（対応する制御点間における距離の２乗和）が所定値（閾値）の範囲内に収まっているか否かを判定する。

判定の結果、対応付けが失敗したと判定した場合（Ｓ１０５でＮＯ）、診断支援装置１０は、表示制御部１４ｄにおいて、その旨を表示部１５に表示する（Ｓ１０８）。対応付けが失敗した場合、第１の断層像と第２の断層像とにおける乳頭外縁の形状が大きく変化している可能性が高いため、網膜の疾患の進行状態に関するアラートを表示しても良い。例えば、緑内障以外の疾患を併発している可能性がある旨をアラートとして表示する。

一方、対応付けが成功したと判定した場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、診断支援装置１０は、再構成部１４ｃにおいて、断層像を再構成する方向を決定し、その方向に従って２次元の断層像を作成する。より具体的には、３次元断層像内における乳頭外縁から図５のＳ２０１で求めた近似放物面の回転軸の方向に向けて２次元の断層像を作成（再構成）する。これにより、第１の断層像に基づく２次元の断層像と、第２の断層像に基づく２次元の断層像とがそれぞれ作成される。なお、断層像を作成する際、撮像時に取得されていない座標に位置する画像に関しては、例えば、バイキュービック法による画像補間を行なえば良い。

２次元断層像の再構成が済むと、診断支援装置１０は、表示制御部１４ｄにおいて、再構成された２次元の断層像に基づいて表示用の画像を作成する（Ｓ１０６）。ここでは、オペレータ（医師）が、緑内障の進行に伴って大きく変化する特徴を容易に把握できるべく、表示用の画像を作成する必要がある。

その後、診断支援装置１０は、表示制御部１４ｄにおいて、当該作成した表示用の画像に基づいて２次元の断層像を並べた表示画面を表示部１５に向けて表示する（Ｓ１０７）。なお、この再構成結果等は、適宜、記憶部１３に格納されたり、また、出力部１６によりデータサーバ３０に格納されたりする。

次に、図８を用いて、図４のＳ１０７において表示される画面の一例について説明する。

表示画面の一例としては、図８（ａ）に示すように、第１の断層像に基づいて再構成された２次元断層像と、第２の断層像に基づいて再構成された２次元断層像とを並べて表示する。このとき、２次元断層像各々は、対応付け処理（図４のＳ１０４）で各３次元断層像の乳頭外縁上に設定された制御点６５によりそれぞれ対応付けられている。すなわち、２次元断層像各々における乳頭外縁の各部が互いに対応付けられている。このように対応する制御点同士の図中横方向（乳頭外縁）の位置を一致させることで、断層像間で変化している特徴を際立たせることができる。

また、乳頭の大きさは、個人によりかなりのばらつきがあることが知られている。そして、その大きさの違いに起因して診断に際して注意すべき所見も異なってくる。そのため例えば、乳頭外縁の円周の長さに応じて２次元断層像の表示領域の幅を変化させても良い。これにより、診断を行なうオペレータ（医師）に乳頭外縁の大きさの違いを直感的に示すことができる。

また、乳頭外縁は、乳頭を囲む円に近い連続的な閉曲線で構成される。図８（ａ）では、当該閉曲線の円周に沿った断面図が示されている。そのため、オペレータの指示（マウス操作）により、当該閉曲線の内、どの位置を開始点（図中の左端）とするかを指定できるようにしても良い。オペレータが、例えば、マウスをクリックした状態で右にスクロールした場合、図８（ｂ）に示すように、２次元断層像の表示を右にスライドさせても良い。

また、緑内障の疾患の進行状況を把握するには、網膜の層構造の変化が重要となる。その変化をオペレータに対して明示的に提示するには、網膜色素上皮の下方（脈絡膜側）の画像は排除し、網膜の情報のみを示すことも考えられる。

そのため、図８（ｃ）に示すように、網膜色素上皮境界の上部のみを向かい合わせて表示するようにしても良い。この場合、図８（ａ）に示す網膜色素上皮の境界を直線化した後、いずれか一方の画像を上下反転させている。これにより、オペレータ（医師）に対して、網膜層の変化をより明確に提示することができる。

以上説明したように実施形態１によれば、第１の断層像及び第２の断層像内における特定部位（疾患の進行に伴う変化の少ない解剖学的な構造）を用いて、両断層像の対応付けを行なう。そして、当該対応付けた両断層像における同一の位置（対応する位置）で所定方向に沿って２次元断層像を再構成し、それをオペレータに向けて表示する。これにより、医師（オペレータ）は、乳頭周辺における網膜神経線維層の減退の程度を的確に把握できることになる。

なお、上述した図５のＳ２０３に示す重ね合わせ処理では、第１の断層像及び第２の断層像における乳頭外縁を２次元平面上に投影し、その投影像における乳頭外縁上に設定した制御点に基づいて断層像同士を対応付けていたが、これ以外の手法を用いても良い。

例えば、変形画像から各ピクセルの積算値をｚ軸方向に求めることにより、ｘ−ｙ平面上に投影像を作成することもできる。この場合、第１の断層像及び第２の断層像の投影像同士が（最も）高い類似度で重なる相対位置を求め、両断層像における乳頭外縁を対応付ける。なお、この手法では、積算するピクセル数を統一する必要がある。そのため、変形画像の作成時に撮像領域外にピクセルがはみ出した場合には、有効であるピクセルのみで構成されるｘ−ｙ平面を含む直方体の中でピクセルの積算値を求めれば良い。また、類似度の算出は、一般的に用いられている手法を用いれば良い。例えば、画像を２値化し、その値が一致するピクセル数が最大となるように重ね合わせを行なう等の方法が挙げられる。この場合、網膜色素上皮層よりも上側（内境界膜側）にある血管などの特徴を一致させることになる。但し、投影像を積算する方向が３次元画像のｚ軸と大きく異なっていれば、撮像の際にできる血管の影の影響が他の部分へ影響を与える可能性がある。これは、重ね合わせ時の誤差の原因となるが、血管領域を予め抽出し、血管の影の影響を受ける投影像内の領域をマスクして類似度を評価することにより影響を小さくできる。

また、緑内障の進行に伴う網膜層の減退により、網膜色素上皮層より上方の特徴量が、過去に撮像された画像と比べて大きな変化が生じていることも予測される。特に、視神経乳頭付近ではその傾向が良く見られる。このような変化により対応付け処理が影響を受けることを抑制するため、網膜色素上皮層付近及びその下方のみに存在する特徴量を用いて、第１の断層像及び第２の断層像が最も高い類似度で重なる相対位置を求めるようにしても良い。この場合、類似度の評価は、上記同様に投影像を作成して２次元平面上で行っても良いし、３次元のボリュームのままで行なっても良い。また、変化の大きな領域を除くために乳頭周囲外側の数ピクセル〜数十ピクセルより内側をマスクするとともに、血管の影の影響を受ける投影像内の領域をマスクするようにしても良い。これにより、精度の高い重ね合わせが行なえる。

また更に、上記以外の手法を用いた対応付け処理としては、例えば、視神経乳頭の境界に重きをおいて対応付けを行なう方法や、射影面を乳頭境界の検出点から近似的に求める方法なども挙げられる。なお、上述した本実施形態に係わる手法では、これらの手法に比べて、第１の断層像及び第２の断層像において視神経乳頭の位置や向きが大きく異なっていたとしても、有効な手段であるといえる。

（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態１においては、経過観察において異なる時期に撮像された同一の被検眼同士を比較する場合を例に挙げて説明した。これに対して、実施形態２においては、同一被験者の左右両眼を比較する場合について説明する。これは、同一被験者の左右両眼では、視神経乳頭の大きさのばらつきが小さいためである。視神経乳頭の大きさは、人によるばらつきが大きいことが知られているが、同一人物の左右の目においてはそのばらつきが小さい（９９％の人で左右の乳頭の大きさは、１ｍｍ〜２ｍｍの差との報告もある）。

ここで、実施形態２においては、乳頭境界の形状に着目して断層像の対応付けを行なう。実施形態１との相違点としては、図４のＳ１０４に示す対応付け処理にある。なお、装置構成や対応付け以外の処理については、実施形態１と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。

乳頭外縁の形状は、上下に長い楕円で近似される形状をしている。ここで、実施形態１における図４のＳ１０３のように、３次元断層像（第１の断層像及び第２の断層像）から検出した場合には、乳頭外縁の形状は、３次元空間内の閉曲線となる。乳頭の大きさが左右で大きくばらつかないことを考慮すれば、両眼から検出される乳頭外縁は、それぞれ同様の形状を有した閉曲線として検出される。この場合、検出される乳頭外縁は、３次元空間内で位置及び向きが異なっている場合が多い。ここで、位置及び向きが異なる場合が多いとしたが、これは、目の動きや撮像パラメータの差を考慮したためである。

ここで、検出された乳頭外縁を２次元の閉曲線として近似できるのであれば、その平面上に投影像をつくることが望ましい。左眼、右眼それぞれに対して、各乳頭外縁の検出点の近似平面からの距離の総和が最も小さくなるように、乳頭外縁の近似平面を求める。こうして求められた近似平面上に３次元断層像の投影像を作成し、当該投影された乳頭外縁同士の位置合わせを行なう。これにより、対応付けを行なうことができる。

より単純化した方法としては、検出された乳頭外縁の検出点の中からいくつかの検出点を選択し、それらを結ぶ線分群に直行する直線を法線ベクトルとして対応付けを行なう方法も考えられる。具体的には、検出点間の距離が最も大きくなる２つの検出点（Ａ，Ｂ）と、その２つの検出点を結ぶ線分に略直行する位置にある別の２つの検出点（Ｃ，Ｄ）を求める。そして、ベクトルＡＢとベクトルＣＤとの両方に直行するベクトルを法線ベクトルとして求める。投影像は、このベクトルに沿って射影することで求めることができる。

この場合、２次元断層像を再構成する方向は、任意の方向を選択しても良い。例えば、２次元平面上で位置合わせを行なった場合には、３次元から２次元の投影像を作成する際の射影方向を再構成の方向にすれば良い。また、例えば、３次元空間で位置合わせを行なった場合には、乳頭外縁に対する近似閉曲面に直行する方向を再構成の方向にすれば良い。

以上説明したように実施形態２によれば、同一人物の左右両眼からそれぞれ撮像された３次元の断層像を対応付け、両断層像における対応する位置の２次元断層像を再構成する。これにより、片眼のみ緑内障が発生していたり、また、左右両眼で緑内障の進行が異なったりしている場合にも、オペレータ（医師）に対してその差異を明確に提示できる。

（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。実施形態３においては、比較を行なう断層像同士を加工し、それにより、断層像間における差異を明確にしてオペレータに提示する場合について説明する。より具体的には、比較を行なう断層像の表示に際して、差分処理を実施し、それにより、両断層像の差異をオペレータに向けて表示する。ここで、実施形態１及び２との相違点としては、図４のＳ１０７に示す表示制御処理にある。なお、装置構成や表示制御以外の処理については、実施形態１及び２と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。

ここで、差分画像は、例えば、第１の断層像における各ピクセルの輝度値から、第２の断層像における対応するピクセルの輝度値を差し引いて作成すれば良い。また、これとは逆に、第２の断層像における各ピクセルの輝度値から第１の断層像における対応するピクセルの輝度値を差し引いて作成しても良い。

ここで、差分画像の表示態様の一例について説明する。例えば、図８（ａ）に示す態様で表示すれば良い。例えば、上側の領域には、診断対象となる断層像（第１の断層像に基づく２次元の断層像）を表示し、下側の領域には、差分画像を表示する。なお、表示態様については、これに限られない。診断対象の断層像と差分画像とが同一画面上に表示され、両画像の比較を容易にできるのであれば、特にその方法は問わない。

以上説明したように実施形態３によれば、第１の断層像と第２の断層像との差分を求め、両断層像の差異をオペレータに向けて表示する。この場合にも上記同様の効果が得られる。

以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。

（その他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (8)

1. 網膜の３次元形状を示す第１の断層像を取得する第１の取得手段と、
   網膜の３次元形状を示し、前記第１の断層像の比較対象となる第２の断層像を取得する第２の取得手段と、
   前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから視神経乳頭の外縁部を検出する検出手段と、
   前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから検出された前記外縁部における各部を対応付けることにより前記第１の断層像と前記第２の断層像とを対応付ける対応付け手段と、
   前記対応付け手段により対応付けられた前記第１の断層像及び前記第２の断層像で対応する位置にある２次元の断層像をそれぞれ再構成する再構成手段と、
   前記再構成手段により再構成された前記２次元の断層像それぞれを表示器に表示させる表示制御手段と
   を具備することを特徴とする断層像観察装置。
2. 前記検出手段は、
   網膜色素上皮層の境界を検出し、その検出結果に基づいて前記視神経乳頭の外縁部を検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の断層像観察装置。
3. 前記対応付け手段は、
   前記第１の断層像及び前記第２の断層像から検出された前記外縁部を２次元平面上にそれぞれ投影し、当該外縁部の投影像各々に対して所定間隔で制御点を設定する設定手段と、
   前記第１の断層像に基づく投影像と前記第１の断層像に基づく投影像とにおける対応する制御点間の距離の２乗和を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された前記２乗和の最小値が所定の閾値に収まった場合、前記対応付けが成功したと判定し、そうでない場合、前記対応付けに失敗したと判定する判定手段と
   を具備することを特徴とする請求項１記載の断層像観察装置。
4. 前記表示制御手段は、
   前記判定手段により対応付けが失敗したと判定された場合、網膜の疾患の進行状態に関するアラートを前記表示器に表示させる
   ことを特徴とする請求項３記載の断層像観察装置。
5. 前記外縁部は、乳頭を囲む閉曲線で構成され、
   前記再構成手段は、
   前記外縁部の閉曲線に沿って前記２次元の断層像を再構成し、
   前記表示制御手段は、
   前記外縁部の円周の長さに応じた表示領域の幅で前記２次元の断層像を前記表示器に表示させる
   ことを特徴とする請求項１記載の断層像観察装置。
6. 前記表示制御手段は、
   前記再構成手段により再構成された前記２次元の断層像を用いて差分処理を実施し、該差分処理により得られた差分画像を前記表示器に表示させる
   ことを特徴とする請求項１記載の断層像観察装置。
7. 断層像観察装置における表示制御方法であって、
   第１の取得手段が、網膜の３次元形状を示す第１の断層像を取得する工程と、
   第２の取得手段が、網膜の３次元形状を示し、前記第１の断層像の比較対象となる第２の断層像を取得する工程と、
   検出手段が、前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから視神経乳頭の外縁部を検出する工程と、
   対応付け手段が、前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから検出された前記外縁部における各部を対応付けることにより前記第１の断層像と前記第２の断層像とを対応付ける工程と、
   再構成手段が、前記対応付け手段により対応付けられた前記第１の断層像及び前記第２の断層像で対応する位置にある２次元の断層像をそれぞれ再構成する工程と、
   表示制御手段が。前記再構成手段により再構成された前記２次元の断層像それぞれを表示器に表示させる工程と
   を含むことを特徴とする断層像観察装置の表示制御方法。
8. コンピュータを、
   網膜の３次元形状を示す第１の断層像を取得する第１の取得手段、
   網膜の３次元形状を示し、前記第１の断層像の比較対象となる第２の断層像を取得する第２の取得手段、
   前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから視神経乳頭の外縁部を検出する検出手段、
   前記第１の断層像及び前記第２の断層像それぞれから検出された前記外縁部における各部を対応付けることにより前記第１の断層像と前記第２の断層像とを対応付ける対応付け手段、
   前記対応付け手段により対応付けられた前記第１の断層像及び前記第２の断層像で対応する位置にある２次元の断層像をそれぞれ再構成する再構成手段、
   前記再構成手段により再構成された前記２次元の断層像それぞれを表示器に表示させる表示制御手段
   として機能させるためのプログラム。

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