JP7208992B2 - 光コヒーレンストモグラフィにおける虹彩縁検出 - Google Patents

Description

本明細書で開示される実施形態は、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを用いて、虹彩の特徴を検出するための装置、システム及び方法に関する。

白内障手術、角膜内インレー、レーザ角膜切削形成術（ＬＡＳＩＫ）、及びレーザ屈折矯正角膜切除術（ＰＲＫ）などの現在の眼科屈折手術方法は、最適な屈折補正を処方するために、眼測定データに依存する。歴史的には、眼科手術処置は、目における部分を撮像するために、超音波生物測定器具を用いた。幾つかの場合に、これらの生物測定器具は、目のいわゆるＡスキャンを生成した。即ち、目の光学軸と平行か又は小さな角度だけを作る、目の光学軸と典型的には整列された撮像軸に沿った全ての界面からの音響エコー信号を生成した。他の器具は、生物測定器具のヘッド又は先端が、走査線に沿って走査されたときに連続的に取られたＡスキャンの集まりを実質的に組み立てるいわゆるＢスキャンを生成した。この走査線は、典型的には、目の光学軸の側方にある。次に、これらの超音波Ａ又はＢスキャンは、眼軸長、目の前部深度、又は角膜曲率半径などの生物測定データを測定し決定するために用いられた。

幾つかの手術処置において、第２の別個のケラトメータが、角膜の屈折特性及びデータを測定するために用いられた。次に、超音波測定及び屈折データは、処方される且つ後続の白内障の超音波水晶体乳化吸引術の手術中に挿入される最適な眼内レンズ（ＩＯＬ）の特性を計算するために、半経験的な処方で組み合わされる。

より最近では、超音波生物測定装置が、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）の原理に基づいて構築される光学撮像及び生物測定器具に急速に取って代わられた。ＯＣＴは、人間の網膜、角膜又は白内障のマイクロメートル規模の高分解能断面撮像を可能にする技法である。ＯＣＴ技術は、今や臨床診療において一般的に用いられ、かかるＯＣＴ器具は、今や全てのＩＯＬ処方事例の８０～９０％で用いられている。数ある理由の中で、ＯＣＴ器具の成功は、撮像の非接触性及び超音波バイオメータの精度より高い精度ゆえである。

しかしながら、これらの最近の進歩を用いさえ、相当な更なる成長及び発展が、生物測定器具及び撮像器具の機能性及び性能のために必要とされる。

虹彩検出は、虹彩及び前部水晶体を区別するために虹彩縁を検出することを含むが、ＯＣＴ画像データにおいてＯＣＴ信号強度を検査することによって以前は行われた。正常な目において、虹彩のＯＣＴ信号は、そのまわりの他の組織の信号より強いことが多い。しかしながら、過熟白内障などの病的な目において、水晶体のＯＣＴ信号は、同様に強くなる可能性がある。従って、ＯＣＴ信号強度に基づいた虹彩検出は、様々な白内障状態が目に起こる臨床の場ではそれほど堅牢ではない。本明細書で開示される技法は、虹彩と水晶体との間の固有の物理的特性差を利用するためにＯＣＴ測定を用い、従って臨床の場において虹彩縁の堅牢な検出を提供することができる。

以下で詳細に説明される幾つかの実施形態によれば、Ａラインは、目のＯＣＴ走査から取得され、Ａラインの幾つかは、虹彩及び水晶体を通過し、Ａラインの幾つかは、水晶体を通過するが虹彩は通過しない。界面が、Ａラインから検出される。この界面の少なくとも幾らかは、虹彩の前部又は後部のいずれかに対応すると仮定される。各Ａライン用に、第１のメトリックが、界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、第１のメトリックが、検出された第１の界面の近くの画素から導き出され、第２のメトリックが、検出された界面より下のＯＣＴ信号減衰を反映するように、第２のメトリックが、界面から更に離れた画素から導き出される。減衰パラメータが、第１及び第２のメトリックに基づいて、各Ａライン用に計算され、虹彩縁は、減衰パラメータに基づいて、各Ａラインが虹彩を通過するかどうかを決定することによって検出される。

特に、現在開示される技法の実施形態は、目の光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像において虹彩縁を検出するための方法を含み、方法は、目の走査から取得されるＯＣＴデータを取得することを含み、ＯＣＴデータは、複数のＡラインを含み、Ａラインの幾つかは、目の虹彩及び水晶体を通過し、Ａラインの幾つかは、水晶体を通過するが虹彩は通過しない。方法は、隣接するＡラインを横切って延びる第１の界面を検出することであって、検出された第１の界面の少なくとも一部が、虹彩の前面又は後面のいずれかに対応すると仮定されることと、第１のメトリックが、第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、検出された第１の界面の近くの１つ又は複数のＡライン画素から導き出された第１のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することと、を更に含む。

方法は、第２のメトリックが、検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映するように、第１のメトリックを導き出すために用いられる１つ又は複数のＡライン画素よりも、検出された第１の界面から更に離れた１つ又は複数のＡライン画素から導き出された第２のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することと、第１及び第２のメトリックに基づいて、隣接するＡラインのそれぞれのために減衰パラメータを計算することと、を更に含む。最後に、方法は、減衰パラメータを閾値と比較することによって、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することを含む。幾つかの実施形態において、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを各Ａライン用に決定することに基づいて、ＯＣＴデータの視覚表現が表示され、視覚表現は、虹彩縁の指標を含む。

また、以下で詳細に説明されるのは、上記で要約された方法又はその変形を実行するように構成されたＯＣＴ撮像機器の実施形態である。

光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを示す図である。 目の概略図である。 虹彩検出用の例示的な方法を示すプロセスフロー図である。 例示的なＯＣＴ画像を示す。 図４のＯＣＴ画像において界面を検出した結果を示す。 図４のＯＣＴ画像に基づいて、例示的な第１の信号メトリックを示す。 図４のＯＣＴ画像に基づいて、例示的な第２の信号メトリックを示す。 図５及び６における第１及び第２の信号メトリックに基づいて、減衰パラメータの例示的なグラフを示す。 図８の減衰パラメータを閾値と比較することによって取得された例示的な虹彩位置マスクを示す。 図４からのＯＣＴ画像データに重ねられたセグメント化の結果を示す。 例示的なＯＣＴ走査パターンを示す。 虹彩検出用の例示的な方法を示す別のプロセスフロー図である。

以下の説明において、或る実施形態を説明する特定の詳細が明らかにされる。しかしながら、開示される実施形態が、これらの特定の詳細の幾つか又は全てがなくても実施され得ることが、当業者には明らかになろう。提示される特定の実施形態は、限定ではなく実例であるように意図されている。当業者は、本明細書では特に説明されていないが、この開示の範囲及び趣旨内にある他の材料を現実化し得る。

現在開示される技法及び機器の実施形態は、顕微鏡搭載及び顕微鏡統合両方の光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムで用いられてもよい。図１は、顕微鏡統合ＯＣＴシステム１００の例を示し、且つＯＣＴの基本原理を示すために提示される。本明細書で説明される技法を実行するように構成されたＯＣＴ設備が、産業において既に周知の様々な方法で、図１に示されている例から変化し得ることが認識されよう。

システム１００は、目１０における撮像領域の視覚画像を提供するように構成された目の視覚化システム１１０と、撮像領域のＯＣＴ画像を生成するように構成された光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像システム１２０と、撮像領域の屈折マッピングを生成するように構成された屈折計１３０と、ＯＣＴ画像及び屈折マッピングに基づいて、目の屈折特性を決定するように構成された分析器１４０と、を含む。ＯＣＴ撮像システム１２０、屈折計１３０、及び分析器／コントローラ１４０が、目の視覚化システム１１０に統合され得ることが認識されよう。

撮像領域は、手術処置の対象など、目１０の一部又は領域とすることができる。図２は、図１に示されているよりも詳細に目１０の特徴を示す断面図である。角膜処置において、撮像領域は、角膜１２の一部とすることができる。白内障手術において、撮像領域は、目の嚢（又は生来の水晶体１４を囲む嚢バッグ）及び水晶体１４とすることができる。撮像領域はまた、前眼房２０、角膜１２、水晶体１４、及び虹彩１８を含んでもよい。代替として、撮像領域は、角膜１２、水晶体１４、虹彩１８、及び網膜１６を含む目全体をカバーしてもよい。網膜処置において、撮像領域は、網膜１６の領域とすることができる。上記の撮像領域のどんな組み合わせも、同様に撮像領域とすることができる。

目の視覚化システム１１０は、顕微鏡１１２を含むことができる。幾つかの実施形態において、目の顕微鏡１１２は、細隙灯を含むことができる。顕微鏡１１２は、光学顕微鏡、手術用顕微鏡、ビデオ顕微鏡、又はそれらの組み合わせとすることができる。図１の実施形態において、目の視覚化システム１１０（太い実線で示されている）は、手術用顕微鏡１１２を含み、手術用顕微鏡１１２は、今度は、対物レンズ１１３、光学部品１１５、及び双眼鏡又は接眼鏡１１７を含む。目の視覚化システム１１０はまた、ビデオ顕微鏡のカメラ１１８を含むことができる。

システム１００は、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像システム１２０を更に含む。ＯＣＴ撮像システム１２０は、撮像領域のＯＣＴ画像を生成することができる。ＯＣＴ撮像システムは、撮像領域のＡスキャン又はＢスキャンを生成するように構成することができる。ＯＣＴ画像又は画像情報は、目の生物測定又は屈折特性を決定するために、例えば、出力された「屈折出力」信号と組み合わせて、分析器１４０によって使用できる「ＯＣＴ出力」信号で出力することができる。

ＯＣＴ撮像システム１２０は、５００～２，０００ｎｍの波長範囲で、幾つかの実施形態では９００～１，４００ｎｍの範囲で動作するＯＣＴレーザを含むことができる。ＯＣＴ撮像システム１２０は、時間領域、周波数領域、スペクトル領域、掃引周波数、又はフーリエ領域ＯＣＴシステム１２０とすることができる。

様々な実施形態において、ＯＣＴ撮像システム１２０の一部は、顕微鏡に統合することができ、その一部は、別個のコンソールに設置することができる。幾つかの実施形態において、顕微鏡に統合されるＯＣＴ部分は、ＯＣＴレーザなどのＯＣＴ光源だけを含むことができる。目から返されたＯＣＴレーザ又は撮像光は、ファイバに供給し、且つＯＣＴ撮像システム１２０の第２の部分、即ち顕微鏡外のＯＣＴ干渉計に送ることができる。ＯＣＴ干渉計は、幾つかの実施形態において、別個のコンソールに位置することができ、別個のコンソールには、適切なエレクトロニクスがまた、ＯＣＴの干渉信号を処理するために位置する。

ＯＣＴレーザは、角膜頂点と水晶体頂点との間の距離など、前眼房の範囲より長いコヒーレンス長を有してもよい。この距離は、ほとんどの患者において約６ｍｍであり、従って、かかる実施形態は、４～１０ｍｍ範囲におけるコヒーレンス長を有することができる。別の実施形態は、３０～５０ｍｍなど、眼軸長全体をカバーするコヒーレンス長を有することができる。更に別の実施形態は、１０～３０ｍｍ範囲などの中間コヒーレンス長を有することができ、最後に幾つかの実施形態は、５０ｍｍより長いコヒーレンス長を有することができる。幾つかの掃引周波数レーザは、これらのコヒーレンス長範囲にアプローチしている。幾つかのフーリエドメインモードロッキング（ＦＤＭＬ）レーザ、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベース、ポリゴンベース、又はＭＥＭＳベースの掃引レーザは、既に、これらの範囲におけるコヒーレンス長を備えたレーザビームを放出することができる。

システム１００として示された例は、撮像領域の屈折マッピングを生成するために、屈折計１３０を更に含む。屈折計１３０は、レーザ光線トレーサ、シャックハルトマン、タルボモアレ、又は別の屈折計を含む広く用いられるタイプのいずれかであってもよい。屈折計１３０は、波面分析器、収差検出器、又は収差計を含むことができる。幾つかの参考文献は、これらの用語を実質的に交換可能又は同義的に用いている。屈折計１３０の動作範囲は、有水晶体眼及び無水晶体眼、即ち生来の水晶体のある目及び生来の水晶体のない目の両方をカバーすることができる。

幾つかのシステムにおいて、ＯＣＴ撮像システム１２０及び屈折計１３０は、顕微鏡１１２又は細隙灯の主な光路への光結合を提供するために、ビームスプリッタ１５２ｃを含むことができる顕微鏡インターフェース１５０を介して統合することができる。ミラー１５４－１は、屈折計１３０の光を光路に結合することができ、ミラー１５４－２は、ＯＣＴ１２０の光を光路に結合することができる。顕微鏡インターフェース１５０、そのビームスプリッタ１５２ｃ、並びにミラー１５４－１及び１５４－２は、ＯＣＴ撮像システム１２０及び屈折計１３０を目の視覚化システム１１０と統合することができる。

ＯＣＴ撮像システム１２０が、９００～１，４００ｎｍの近赤外線（ＩＲ）範囲で動作し、且つ屈折計が、７００～９００ｎｍの範囲で動作する幾つかの実施形態において、ビームスプリッタ１５２ｃは、高効率及び低ノイズ動作用に４００ｎｍ～７００ｎｍの可視範囲で１００％近くの透過性になり、７００～１，４００ｎｍの範囲の近ＩＲ範囲で１００％近くの反射性になることができる。同様に、ミラー１５４－１が、光を屈折計１３０に方向転換するシステムにおいて、ミラー１５４－１は、７００～９００ｎｍの近ＩＲの範囲で１００％近くの反射性になることができ、ミラー１５４－２は、９００～１，４００ｎｍの近ＩＲの範囲で１００％近くの屈折性になることができ、ＯＣＴ撮像システム１２０に方向転換する。ここで、「１００％近く」は、幾つかの実施形態において５０～１００％の範囲における値を指し、又は別の実施形態において８０～１００％の範囲における値を指すことができる。幾つかの実施形態において、ビームスプリッタ１５２ｃは、７００～１，４００ｎｍの範囲における波長用に５０～１００％の範囲における反射率を有し、且つ４００～７００ｎｍの範囲における波長用に０～５０％の範囲における反射率を有することができる。

図１は、システム１００が、ビームスプリッタ１５２ｃに加えて、第２のビームスプリッタ１５２ｂを含み得ることを示す。ビームスプリッタ１５２ｃは、対物レンズ１１３と、統合されたＯＣＴ１２０／屈折計１３０集合との間で光を導く。ビームスプリッタ１５２ｂは、ディスプレイ１６０と双眼鏡１１７との間で光を導くことができる。第３のビームスプリッタ１５２ａは、カメラ１１８に光を導くことができる。

分析器又はコントローラ１４０は、受信されたＯＣＴ画像及び屈折情報に基づいて、様々な統合生物測定分析を実行することができる。分析は、光線追跡ソフトウェア及びコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを含む、種々様々な周知の光学ソフトウェアシステム及び製品を利用することができる。統合生物測定の結果は、（１）目の部分における光パワーの値、及び適切なＩＯＬ用の対応する提案又は処方されたジオプトリと、（２）角膜の乱視の値及び方位、並びにこの乱視を補償するトーリックＩＯＬの提案又は処方されたトーリックパラメータと、（３）とりわけ、この乱視を補正する１つ又は複数の減張切開の提案又は処方された位置及び長さとすることができる。

分析器１４０は、この統合生物測定の結果をディスプレイ１６０に出力することができ、その結果、ディスプレイ１６０は、これらの結果を外科医用に表示することができる。ディスプレイ１６０は、目の視覚化システム１１０に関連する電子ビデオディスプレイ又はコンピュータ化されたディスプレイとすることができる。別の実施形態において、ディスプレイ１６０は、顕微鏡１１２の外側に装着されるような、顕微鏡１１２のすぐ近くのディスプレイとすることができる。最後に、幾つかの実施形態において、ディスプレイ１６０は、顕微鏡１１２の光路に表示光を投影するマイクロディスプレイ又はヘッドアップディスプレイとすることができる。投影は、ミラー１５７を介して主な光路に結合することができる。別の実施形態において、全ヘッドアップディスプレイ１６０は、顕微鏡１１２内に位置するか、又は顕微鏡１１２のポートと統合することができる。

解剖学的に、虹彩１８は、水晶体１４及び／又は水晶体１４を囲む水晶体嚢に接しているか又はそのすぐ近くに存在し、そのことは、水晶体情報だけがユーザにとって興味深い場合に、難題をもたらす可能性がある。例えば、カスタマイズされた目のモデルを作る場合に、前部水晶体の形状を含むことは、非常に重要である。しかしながら、虹彩１８が、水晶体表面と密に接触している状態では、前部虹彩及び前部水晶体の混合物が、前部水晶体として誤って解釈される可能性があり、次に、それは、目のモデルの能力を害する可能性がある。従って、水晶体情報を正確に抽出するために、虹彩を検出するべきである。

虹彩検出は、虹彩１８の縁を検出することを含むが、ＯＣＴ信号強度を検査することによって主として行われた。正常な目において、虹彩１８のＯＣＴ信号は、虹彩のまわりの他の組織の信号より強いことが多い。しかしながら、過熟白内障などの病的な目において、水晶体１４のＯＣＴ信号は、同様に強くなり得る。従って、ＯＣＴ信号強度に基づいた虹彩検出は、様々な白内障状態が目に発生する臨床の場では十分に堅牢ではない。ＯＣＴ信号強度と組み合わせた虹彩１８の厚さもまた、虹彩検出用に使用されてもよい。しかしながら、瞳のサイズに依存して、虹彩１８の厚さもまた変化する。また、虹彩１８の厚さは、人から人へと実質的に変化する。

従って、虹彩検出用の以前の方法は、堅牢な検出を提供しない。本明細書で開示される技法は、虹彩１８と水晶体１４との間の固有の物理的特性の差を利用するためにＯＣＴ測定を用い、従って臨床の場において虹彩縁の堅牢な検出結果を提供することができる。

図３は、現在開示される技法による、目１０のＯＣＴ撮像において虹彩縁を検出するための例示的な方法を示す流れ図である。最初に、ブロック３１０に示されているように、ＯＣＴ画像が、虹彩検出用に受信される。これは、目１０の走査から取得されるＯＣＴデータを取得することを含み、ＯＣＴデータは、複数のＡラインを含み、Ａラインの幾つかは、目１０の虹彩１８及び水晶体１４を通過し、且つＡラインの幾つかは、水晶体１４を通過するが虹彩１８を通過しない。

次に、ブロック３２０に示されているように、少なくとも第１の界面が検出され、この第１の界面は、隣接するＡラインを横切って延びる。この検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面又は虹彩の後面に対応すると仮定されるが、しかしその幾つかの部分は、代わりに水晶体に対応してもよい。以下で更に詳細に論じられるように、幾つかの実施形態において、多数の界面が、方法のこの段階で検出されてもよい。例えば、２つの界面が検出され得、そのうち、第１の界面の少なくとも一部は、虹彩１８の前面であり、第２の界面の少なくとも一部は、虹彩１８の後面である。より一般的には、多数の界面が検出され得、多数の界面の少なくとも１つにおける少なくとも一部は、虹彩の前面又は虹彩の後面に対応する。

ブロック３３０に示されているように、方法は、眼組織による減衰の前又はその減衰中であるＡラインにおけるポイントに対応する第１の信号の決定を幾つかの隣接するＡラインのそれぞれのために進める。これは、例えば、第１のメトリックが、第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、検出された第１の界面の近くの１つ又は複数のＡライン画素から第１のメトリック、例えば平均強度を決定することを含んでもよい。

次に、ブロック３４０に示されているように、第２の信号が、幾つかのＡラインそれぞれのために決定され、第２の信号は、第１の信号の減衰結果に対応する。より具体的には、これは、第２のメトリックが、検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映するように、第１のメトリックを導き出すために用いられる１つ又は複数のＡライン画素よりも、検出された第１の界面から更に離れた１つ又は複数のＡライン画素から導き出された第２のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することを含んでもよい。

ブロック３５０に示されているように、方法は、第１及び第２の信号に基づいて、少なくとも１つのＡラインの減衰特性を示す少なくとも１つのインジケータを導き出すことを幾つかのＡラインのそれぞれのために進める。より具体的には、これは、上記で論じられた第１及び第２のメトリックに基づいて、隣接するＡラインのそれぞれのために減衰パラメータを計算することを含んでもよい。

次に、この導き出されたインジケータは、ブロック３６０に示されているように、幾つかのＡラインのそれぞれのために、虹彩が検出されるかどうかを決定するように閾値と比較されてもよい。換言すれば、方法は、上記で論じられた減衰パラメータを閾値と比較することによって、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することを含んでもよい。どのＡラインが、虹彩（及び水晶体）を通過するか、並びにどのＡラインが、水晶体を通過するが虹彩は通過しないかを観察することによって、虹彩縁が検出され得ることが認識されよう。

少なくとも１つのインジケータが、閾値より大きい場合に、対応するＡラインが、虹彩を通過したと見なされるように、導き出された減衰インジケータが選択され得ることが理解されよう。少なくとも１つのインジケータが、閾値以下である場合に、それが虹彩を示すように、少なくとも１つのインジケータを選択することもまた可能である。用いられる閾値が、固定値に制限されないことも更に理解されるべきである。閾値は、相異なるＡライン又は相異なるＯＣＴ画像間で適応させることができる。

図４～１０は、図３に示された、且つ上記で論じられた方法の例示的な使用を示す。図４は、左から右に指し示された多くのＡラインを含む例示的なＯＣＴ画像を示し、Ａラインは、画像の上端から底部に延びる。ライン走査、ラスタ走査、円形走査、螺旋走査、リサージュ走査、フラワースキャンなど、いずれかのＯＣＴ走査パターンに関して本明細書で説明される技法は、注目に値する。図１１は、図４のＯＣＴ画像を取得するために用いられる走査パターンを示す。走査は、走査パターンの一ポイントで開始し、且つ同じポイントに戻るまで、パターンの各花弁を通過する。

図４において、角膜からの高強度反射は、画像の上端で見ることができる。その下（その後部）では、虹彩及び水晶体に対応する反射データを見ることができる。上記で論じられたように、難問は、水晶体の形状が正確に決定され得るように、虹彩縁がどこにあるかを決定することである。

図５は、図４における例示的なＯＣＴ画像に基づいて界面を検出する結果を示す。この具体例において、界面Ａ及び界面Ｂとして図で識別された２つの界面が検出された。界面Ａの部分は、虹彩の前面に対応し、一方で他の部分は、水晶体を横切って延びる。同様に、界面Ｂの部分は、虹彩の後面に対応し、一方で他の部分は、水晶体を横切って、例えば水晶体嚢の内部に沿って延びる。上記で論じられたように、図３のブロック３３０に関連して、１つ（例えば界面Ａだけ若しくは界面Ｂだけ）又は複数の界面が、分析のこのステップで検出され得る。

図６は、図４及び５におけるＡラインのそれぞれのための第１の信号メトリックのグラフを示す。この第１のメトリックは、第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映する。この例において、第１の信号メトリックは、検出された第１の界面（界面Ａ）と第２の界面（界面Ｂ）との間の平均ＯＣＴ強度である。他の例において、第１の信号のメトリックは、第１の界面より下の或る数の画素（例えば２つの画素、５つの画素、１０の画素）におけるＯＣＴ強度とすることができる。更に別の例において、第１の信号のメトリックは、第２の界面より上の或る数の画素（例えば２つの画素、５つの画素、１０の画素）におけるＯＣＴ強度とすることができる。更に別の例において、第１の信号は、第１の界面と第２の界面との間の最大ＯＣＴ強度メトリックとすることができる。

図７は、第１の信号の減衰結果を表す第２の信号メトリックのグラフを示す。従って、第２のメトリックは、検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映する。この具体例において、第２の信号は、第２の界面（界面Ｂ）より下の平均ＯＣＴ強度である。

決定された第１及び第２のメトリックに基づいて、興味のあるＡラインに沿った減衰特性が導き出され得る。換言すれば、減衰パラメータは、第１及び第２のメトリックに基づいて、隣接するＡラインのそれぞれのために計算することができる。図８は、各Ａライン用の例示的な減衰パラメータのグラフを示す。この例において、減衰パラメータは、第１の信号メトリックと第２の信号メトリックとの間の比率として計算される。他のパラメータもまた、第１の信号メトリックと第２の信号メトリックとの間の差など、組織の減衰特徴を表すために用いることができる。Ａラインのそれぞれのための減衰パラメータ値はまた、例えば、第１及び第２の信号メトリックに適合する曲線によって決定されてもよい。

ひとたび減衰インジケータが取得されると、虹彩位置は、導き出された少なくとも１つのインジケータを閾値と比較することによって検出することができる。この比較の結果は、図９に示されているように、虹彩位置マスクを生成するために用いることができ、虹彩位置マスクは、虹彩縁を正確に明らかにする。この具体例において、５の閾値は、水晶体から虹彩を区別するために用いられる。一定の又は適応性の他の適切な閾値もまた、虹彩を検出するために用いることができる。

図１０は、図９からのマスクに基づいて、虹彩検出と組み合わされた最終的なセグメント化の結果を示す。虹彩が、正確に検出されるので、セグメント化された界面は、図５に示され、界面Ｂに存在したように、虹彩の前面及び水晶体前面の混合物ではなく、水晶体前面の真のジオメトリを表す。

上記で提供された詳細な説明及び例を考慮すれば、図１２に示されたプロセスフローが、本明細書で開示される技法に従って、目のＯＣＴ撮像において虹彩縁を検出するための例示的な方法を表すことが認識されよう。この方法は、図３に示された方法におおむね対応する。

ブロック１２１０に示されているように、図示の方法は、目の走査から取得されるＯＣＴデータを取得することを含み、ＯＣＴデータは、複数のＡラインを含み、Ａラインの幾つかは、目の虹彩及び水晶体を通過し、Ａラインの幾つかは、水晶体を通過するが虹彩は通過しない。ブロック１２２０に示されているように、方法は、隣接するＡラインを横切って延びる第１の界面を検出することを更に含み、界面の少なくとも一部は、虹彩の前面又は後面のいずれかに対応すると仮定される。

ブロック１２３０に示されているように、方法は、第１のメトリックが、第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、検出された第１の界面の近くの１つ又は複数のＡライン画素から導き出された第１のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することを更に含む。幾つかの実施形態又は事例において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面に対応すると仮定され、第１のメトリックは、検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素でＡライン画素値を選択することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために決定される。別の実施形態又は事例において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面に対応すると仮定され、第１のメトリックは、検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために決定される。更に別の実施形態又は事例において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の後面に対応すると仮定され、第１のメトリックは、検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素におけるＡライン画素値を選択することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために決定される。更に別の実施形態又は事例において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の後面に対応すると仮定され、第１のメトリックは、検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために決定される。更に別の実施形態又は事例において、第１のメトリックは、検出された第１の界面と第２の検出された界面との間の１つ又は複数の画素値に基づいて決定される。第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映する第１のメトリックを決定するためのこれらのアプローチの他の変形が可能である。

ブロック１２４０に示されているように、方法は、第２のメトリックが、検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映するように、第１のメトリックを導き出すために用いられる１つ又は複数のＡライン画素よりも、検出された第１の界面から更に離れた１つ又は複数のＡライン画素から導き出された第２のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することを更に含む。幾つかの実施形態において、例えば、第２のメトリックは、検出された第１の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために決定される。

幾つかの実施形態において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面に対応すると仮定され、方法は、隣接するＡラインを横切って延びる第２の界面を検出することを更に含み、検出された第２の界面の少なくとも一部は、虹彩の後面に対応すると仮定される。これは、図１２においてブロック１２２５に示され、ブロック１２２５は、それが、図示された方法の全ての事例又は実施形態において存在する必要があるわけではないことを示すために、破線の輪郭線で示されている。これらの実施形態の幾つかにおいて、第１のメトリックは、検出された第１及び第２の界面間のＡライン画素用にＡライン画素値の中央値、平均値又は最大値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために（ブロック１２３０に示されているように）決定されてもよい。これらの実施形態の幾つかにおいて、第２のメトリックは、検出された第２の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために（ブロック１２４０に示されているように）決定されてもよい。

ブロック１２５０及び１２６０に示されているように、図示の方法は、第１及び第２のメトリックに基づいて、隣接するＡラインのそれぞれのために減衰パラメータを計算することと、減衰パラメータを閾値と比較することによって、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを隣接するＡラインのそれぞれのために決定することと、を更に含む。隣接するＡラインのそれぞれのために減衰パラメータを計算することは、例えば、第１及び第２のメトリック間の差を計算することであって、減衰パラメータが、計算された差に基づくこと、又は第１及び第２のメトリック間の比率を計算することであって、減衰パラメータが、計算された比率に基づくことを含んでもよい。幾つかの実施形態において、減衰パラメータを計算することは、減衰パラメータが、平滑化される計算された差又は平滑化される計算された比率に基づくように、これらの計算された差又は計算された比率を平滑化することを含んでもよい。幾つかの実施形態において、減衰パラメータは、計算された差又は計算された比率に曲線を適合させることによって取得されてもよい。

幾つかの実施形態において、方法は、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを各Ａライン用に決定することに基づいて、ＯＣＴデータの視覚表現を表示することであって、視覚表現が虹彩縁の指標を含むことを更に含む。これは、図１２においてブロック１２７０に示されている。

本明細書で説明される技法は、ＯＣＴ撮像機器から、例えば図１に示された機器のような機器から取得されたＯＣＴ画像を用いて実行されてもよい。これらの技法は、本明細書で説明されるＯＣＴ撮像及び虹彩検出技法を統合する撮像システムを生成するために、ＯＣＴ撮像機器自体に統合されてもよい。

従って、本発明の幾つかの実施形態は、ＯＣＴ画像処理機器を含み、ＯＣＴ画像処理機器は、目の走査から取得されるＯＣＴデータを取得するための通信インターフェースと、通信インターフェースに動作可能に結合されて、本明細書で説明される技法の１つ又は複数を実行するように構成された処理回路と、を含む。このＯＣＴ画像処理機器は、幾つかの実施形態において、図１に描写された分析器／コントローラ１４０に対応してもよい。

これらの様々な実施形態において、ＯＣＴ画像処理機器によって取得されたＯＣＴデータは、複数のＡラインを含み、Ａラインの幾つかは、目の虹彩及び水晶体を通過し、Ａラインの幾つかは、水晶体を通過するが虹彩は通過しない。処理回路は、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどと、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどによる実行用のプログラムコード（プログラムコードは、本明細書で説明される全て又は技法を実行するためのコンピュータプログラム命令を含む）を格納する関連メモリと、を含んでもよく、且つ同様に又は代わりに、本明細書で説明される技法のいずれかにおける全て又は部分を実行するように構成された他のデジタル論理を含んでもよい。それによって、処理回路は、隣接するＡラインを横切って延びる第１の界面を検出するように構成され、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面又は後面のいずれかに対応すると仮定され、且つ第１のメトリックが、第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、検出された第１の界面の近くの１つ又は複数のＡライン画素から導き出された第１のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定する。処理回路は、第２のメトリックが、検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映するように、且つ第１及び第２のメトリックに基づいて、隣接するＡラインそれぞれのために減衰パラメータを計算するように、第１のメトリックを導き出すために用いられる１つ又は複数のＡライン画素よりも、検出された第１の画素から更に離れた１つ又は複数のＡライン画素から第２のメトリックを隣接するＡラインのそれぞれのために決定するように更に構成される。処理回路は、減衰パラメータを閾値と比較することによって、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを隣接するＡラインのそれぞれのために決定するように更に構成される。

幾つかの実施形態において、ＯＣＴ画像処理機器は、ビデオディスプレイ、例えば図１に示されたディスプレイ１６０を更に含むか、又はそれと関連付けられ、処理回路は、Ａラインが虹彩を通過するかどうかを各Ａライン用に決定することに基づいて、ＯＣＴデータの視覚表現（視覚表現は、虹彩縁の指標を含む）を表示するためにディスプレイを用いるか、又はＯＣＴデータの視覚表現をディスプレイに表示させるように更に構成される。

上記で説明されたＯＣＴ画像処理機器は、様々な実施形態において、上記で説明された技法の変形の１つ又は幾つかを実行するように構成されてもよい。従って、ＯＣＴ画像処理機器の幾つかの実施形態において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面に対応すると仮定され、処理回路は、検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素でＡライン画素値を選択することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第１のメトリックを決定するように構成される。別の実施形態において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面に対応すると仮定され、処理回路は、検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第１のメトリックを決定するように構成される。更に別の実施形態において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の後面に対応すると仮定され、処理回路は、検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素におけるＡライン画素値を選択することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第１のメトリックを決定するように構成される。更に別の実施形態において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の後面に対応すると仮定され、処理回路は、検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第１のメトリックを決定するように構成される。

幾つかの実施形態において、処理回路は、検出された第１の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第２のメトリックを決定するように構成される。幾つかの実施形態において、検出された第１の界面の少なくとも一部は、虹彩の前面に対応すると仮定され、処理回路は、隣接するＡラインを横切って延びる第２の界面を検出するように構成され、検出された第２の界面の少なくとも一部は、虹彩の後面に対応すると仮定される。これらの実施形態の幾つかにおいて、処理回路は、検出された第１及び第２の界面間のＡライン画素用にＡライン画素値の中央値、平均値又は最大値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第１のメトリックを決定するように構成される。これらの後半の実施形態の幾つかにおいて、処理回路は、検出された第２の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、隣接するＡラインのそれぞれのために第２のメトリックを決定するように構成される。

上記で説明された実施形態の幾つかにおいて、処理回路は、第１及び第２のメトリック間の差並びに第１及び第２のメトリックの比率における１つに基づいて、隣接するＡラインのそれぞれのために減衰パラメータを計算するように構成される。幾つかの実施形態において、処理回路は、計算された差又は計算された比率を平滑化するように、且つ平滑化される計算された差又は平滑化される計算された比率に基づいて、減衰パラメータを計算するように構成される。幾つかの実施形態において、減衰パラメータは、計算された差又は計算された比率に曲線を適合させることによって取得される。

上記で説明された特定の実施形態は、本発明を例示するが、制限はしない。上記で説明され且つ以下で請求されるように、本発明の原理に従って、多数の修正及び変形が可能であることもまた理解されたい。

Claims (24)

1. 目の光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像において虹彩縁を検出するための方法であって、
   前記目の走査から取得されるＯＣＴデータを取得することであって、前記ＯＣＴデータが、複数のＡラインを含み、前記Ａラインの幾つかが、前記目の虹彩及び水晶体を通過し、前記Ａラインの幾つかが、前記水晶体を通過するが前記虹彩は通過しない、取得することと、
   隣接するＡラインを横切って延びる第１の界面を検出することであって、前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前面又は後面のいずれかに対応すると仮定される、検出することと、
   第１のメトリックが、前記第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、前記検出された第１の界面の近くの１つ又は複数のＡライン画素から導き出された前記第１のメトリックを前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定することと、
   第２のメトリックが、前記検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映するように、前記第１のメトリックを導き出すために用いられる１つ又は複数のＡライン画素よりも、前記検出された第１の界面から更に離れた前記１つ又は複数のＡライン画素から導き出された前記第２のメトリックを前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定することと、
   前記第１及び第２のメトリックに基づいて、前記隣接するＡラインのそれぞれのために減衰パラメータを計算することと、
   前記減衰パラメータを閾値と比較することによって、前記Ａラインが前記虹彩を通過するかどうかを前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定することと、
   を含む方法。
2. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記前面に対応すると仮定され、前記第１のメトリックが、前記検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素でＡライン画素値を選択することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記前面に対応すると仮定され、前記第１のメトリックが、前記検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記後面に対応すると仮定され、前記第１のメトリックが、前記検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素におけるＡライン画素値を選択することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記後面に対応すると仮定され、前記第１のメトリックが、前記検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記第２のメトリックが、前記検出された第１の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項１に記載の方法。
7. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記前面に対応すると仮定され、前記方法が、前記隣接するＡラインを横切って延びる第２の界面を検出することを更に含み、前記検出された第２の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記後面に対応すると仮定され、前記第１のメトリックが、前記検出された第１及び第２の界面間のＡライン画素用にＡライン画素値の中央値、平均値又は最大値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項１に記載の方法。
8. 前記第２のメトリックが、前記検出された第２の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定される、請求項７に記載の方法。
9. 前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記減衰パラメータを計算することが、
   前記第１及び第２のメトリック間の差を計算することであって、前記減衰パラメータが、前記計算された差に基づくことと、
   前記第１及び第２のメトリックの比率を計算することであって、前記減衰パラメータが、前記計算された比率に基づくことと、
   の一つを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記減衰パラメータを計算することが、前記計算された差又は計算された比率を平滑化することを含み、
    前記減衰パラメータが、前記平滑化される計算された差又は平滑化される計算された比率に基づく、請求項９に記載の方法。
11. 前記減衰パラメータが、前記計算された差又は計算された比率に曲線を適合させることによって取得される、請求項９に記載の方法。
12. 前記Ａラインが前記虹彩を通過するかどうかを各Ａライン用に前記決定することに基づいて、前記ＯＣＴデータの視覚表現を表示することであって、前記視覚表現が、前記虹彩縁の指標を含むことを更に含む、請求項１に記載の方法。
13. 光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像機器であって、
    目の走査から取得されるＯＣＴデータを取得するように構成された通信インターフェースであって、前記ＯＣＴデータが、複数のＡラインを含み、前記Ａラインの幾つかが、前記目の虹彩及び水晶体を通過し、前記Ａラインの幾つかが、前記水晶体を通過するが前記虹彩は通過しない通信インターフェースと、
    前記通信インターフェースに動作可能に結合された処理回路であって、
    隣接するＡラインを横切って延びる第１の界面を検出し、前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前面又は後面のいずれかに対応すると仮定されるように、
    第１のメトリックが、前記第１の界面に関連するＯＣＴ信号強度を反映するように、前記検出された第１の界面の近くの１つ又は複数のＡライン画素から導き出された前記第１のメトリックを前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定するように、
    第２のメトリックが、前記検出された第１の界面の後ろのポイントにおけるＯＣＴ信号減衰を反映するように、前記第１のメトリックを導き出すために用いられる１つ又は複数のＡライン画素よりも、前記検出された第１の界面から更に離れた前記１つ又は複数のＡライン画素から導き出された前記第２のメトリックを前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定するように、
    前記第１及び第２のメトリックに基づいて、前記隣接するＡラインそれぞれのために減衰パラメータを計算するように、且つ
    前記減衰パラメータを閾値と比較することによって、前記Ａラインが前記虹彩を通過するかどうかを前記隣接するＡラインのそれぞれのために決定するように、
    構成された処理回路と、
    を含むＯＣＴ撮像機器。
14. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記前面に対応すると仮定され、前記処理回路が、前記検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素でＡライン画素値を選択することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第１のメトリックを決定するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
15. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前面に対応すると仮定され、前記処理回路が、前記検出された第１の界面より下の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第１のメトリックを決定するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
16. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の後面に対応すると仮定され、前記処理回路が、前記検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素におけるＡライン画素値を選択することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第１のメトリックを決定するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
17. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記後面に対応すると仮定され、前記処理回路が、前記検出された第１の界面より上の所定数のＡライン画素で始まるＡライン画素の範囲用に平均Ａライン画素値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第１のメトリックを決定するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
18. 前記処理回路が、前記検出された第１の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第２のメトリックを決定するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
19. 前記検出された第１の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記前面に対応すると仮定され、前記処理回路が、前記隣接するＡラインを横切って延びる第２の界面を検出するように更に構成され、前記検出された第２の界面の少なくとも一部が、前記虹彩の前記後面に対応すると仮定され、前記処理回路が、前記検出された第１及び第２の界面間のＡライン画素用にＡライン画素値の中央値、平均値又は最大値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第１のメトリックを決定するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
20. 前記処理回路が、前記検出された第２の界面の後ろのＡライン画素の範囲用にＡライン画素の中央値又は平均値を計算することによって、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記第２のメトリックを決定するように構成される、請求項１９に記載のＯＣＴ撮像機器。
21. 前記処理回路が、
    前記第１及び第２のメトリック間の差と、
    前記第１及び第２のメトリックの比率と、
    の１つに基づいて、前記隣接するＡラインのそれぞれのために前記減衰パラメータを計算するように構成される、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。
22. 前記処理回路が、前記計算された差又は計算された比率を平滑化するように、且つ前記平滑化される計算された差又は平滑化される計算された比率に基づいて、前記減衰パラメータを計算するように構成される、請求項２１に記載のＯＣＴ撮像機器。
23. 前記処理回路が、前記計算された差又は前記計算された比率に曲線を適合させることによって前記減衰パラメータを取得するように構成される、請求項２１に記載のＯＣＴ撮像機器。
24. ディスプレイであって、前記処理回路が、前記Ａラインが前記虹彩を通過するかどうかを各Ａライン用に前記決定することに基づいて、前記ＯＣＴデータの視覚表現を表示するために前記ディスプレイを用いるか、又は前記ＯＣＴデータの視覚表現を前記ディスプレイに表示させるように構成され、前記視覚表現が、虹彩縁の指標を含むディスプレイを更に含む、請求項１３に記載のＯＣＴ撮像機器。

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