JP7220509B2 - 眼科装置及び眼科画像処理方法 - Google Patents

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Description

この発明は、眼科装置及び眼科画像処理方法に関する。
眼科分野において画像診断は重要な位置を占める。近年では光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography:OCT)の活用が進んでいる。OCTは、被検眼のBスキャン画像や3次元画像の取得だけでなく、Cスキャン画像やシャドウグラムなどの正面画像(en-face画像)の取得にも利用されるようになってきている。また、被検眼の特定部位を強調した画像を取得することや、機能情報を取得することも行われている。
例えば、OCTにより収集された時系列ボリュームデータに基づいて、眼底血管(網膜血管、脈絡膜血管)が強調されたBスキャン画像や正面画像(血管造影画像、アンジオグラム、モーションコントラスト画像)を構築することができる。この手法は、OCT血管造影(OCTA)と呼ばれる。
特表2015-515894号公報
この発明の目的は、OCT血管造影により取得されたデータの新たな利用方法を提供することにある。
実施形態の第1の態様は、被検眼の眼底に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶する記憶部と、前記記憶部からそれぞれ読み出された第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行するレジストレーション処理部と、前記レジストレーションが適用された前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間の差分データを生成する差分処理部とを含み、前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間のレジストレーションが他の装置により既に行われた場合、前記第1血管造影画像データの取得時及び前記第2血管造影画像データの取得時に前記被検眼の固視が好適に行なわれた場合、前記第1血管造影画像データ及び前記第2血管造影画像データの一方を基準として他方が取得された場合、及び、前記第1血管造影画像データの撮像エリアと前記第2血管造影画像データの撮像エリアとが画像処理を用いて一致された場合のうちのいずれかの場合、前記レジストレーション処理部による前記レジストレーションを実行することなく前記差分処理部による前記差分データの生成を実行することを特徴とする眼科装置である。
実施形態の第2の態様は、第1の態様の眼科装置であって、前記差分処理部により生成された前記差分データに基づいて、前記眼底における血流の変化を表す血流変化情報を生成する第1情報生成処理部を更に含む
実施形態の第3の態様は、第1又は第2の態様の眼科装置であって、前記差分処理部により生成された前記差分データに基づいて、前記眼底における血管径の変化を表す血管径変化情報を生成する第2情報生成処理部を更に含む。
実施形態の第4の態様は、第1~第3の態様のいずれかの眼科装置であって、前記眼底にOCT血管造影を適用してデータを収集するデータ収集部と、前記データ収集部により収集された前記データを処理して血管造影画像データを形成するデータ処理部とを更に含み、前記記憶部は、前記データ処理部により形成された前記血管造影画像データを記憶する
実施形態の第5の態様は、第1~第4の態様のいずれかの眼科装置であって、前記眼底の観察画像をユーザに提供する観察系と、前記眼底に治療用レーザ光を照射する照射系と、前記治療用レーザ光の照射目標位置を示す照射目標位置画像と前記差分処理部により生成された前記差分データに基づき形成された差分画像とを表示装置に表示させる表示制御部とを更に含み、前記照射目標位置画像と前記差分画像とを前記観察画像とともにユーザに提供する
実施形態の第6の態様は、被検眼の眼底に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶し、前記複数の血管造影画像データのうちの第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行し、前記レジストレーションが適用された前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間の差分データを生成し、前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間のレジストレーションが他の装置により既に行われた場合、前記第1血管造影画像データの取得時及び前記第2血管造影画像データの取得時に前記被検眼の固視が好適に行なわれた場合、前記第1血管造影画像データ及び前記第2血管造影画像データの一方を基準として他方が取得された場合、及び、前記第1血管造影画像データの撮像エリアと前記第2血管造影画像データの撮像エリアとが画像処理を用いて一致された場合のうちのいずれかの場合、前記レジストレーションを実行することなく前記差分データの生成を実行することを特徴とする眼科画像処理方法である
実施形態によれば、OCT血管造影により取得されたデータの新たな利用方法を提供することが可能である。
例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の動作の一例を表すフローチャートである。 例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の動作の一例を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の動作の一例を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。
図面を参照しながら例示的な実施形態を説明する。なお、この明細書で引用する文献に記載された事項や任意の公知技術を実施形態に援用することができる。
例示的な実施形態に係る眼科装置、眼科画像処理方法、プログラム、及び記録媒体について以下に説明する。例示的な眼科画像処理方法は、例示的な眼科装置によって実現可能である。また、例示的な眼科画像処理方法は、例示的なプログラムにしたがって実行可能である。
例示的な眼科装置は、単一の装置(例えば、記憶装置が搭載されたコンピュータ)であってもよいし、相互に通信が可能な2以上の装置(例えば、1以上のコンピュータ、1以上の記憶装置など)を含んでいてもよい。
例示的な眼科装置は、被検眼を撮影する機能、被検眼の特性を測定する機能、及び、被検眼を治療するための機能のうちのいずれか1以上の機能を備えていてよい。撮影機能を有する眼科装置の例として、OCT装置、眼底カメラ、走査型レーザ検眼鏡、スリットランプ顕微鏡、手術用顕微鏡などがある。測定機能を有する眼科装置の例として、レフラクトメーター、ケラトメーター、眼圧計、ウェーブフロントアナライザー、スペキュラーマイクロスコープ、視野計などがある。治療に用いられる眼科装置の例として、レーザ治療装置、白内障手術装置などがある。
例示的な眼科画像処理方法を実現するためのハードウェア及びソフトウェアは、以下に例示する眼科装置には限定されず、その実現に寄与する任意のハードウェアと任意のソフトウェアとの組み合わせを含んでいてよい。このソフトウェアは、例示的なプログラムを含んでいる。
例示的なプログラムは、例示的な眼科装置等に含まれるコンピュータに、例示的な眼科画像処理方法を実行させる。また、例示的な記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、例示的なプログラムを記録する。例示的な記録媒体は、非一時的な(non-transitory)記録媒体である。例示的な記録媒体は、磁気、光、光磁気、半導体などを利用した電子媒体であってよい。典型的には、例示的な記録媒体は、磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ、ソリッドステートドライブなどである。
〈第1実施形態〉
第1実施形態に係る眼科装置について説明する。図1に示す眼科装置1は、被検眼の眼底の画像を含む各種情報を表示デバイス2に表示させることができる。表示デバイス2は眼科装置1の一部であってもよいし、眼科装置1に接続された外部装置であってもよい。
眼科装置1は、制御部10と、記憶部20と、データ入出力部30と、データ処理部40と、操作部50とを含む。
(制御部10)
制御部10は、眼科装置1の各部を制御する。制御部10はプロセッサを含む。なお、本明細書において「プロセッサ」は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス(例えば、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array))等の回路を意味する。制御部10は、例えば、記憶回路や記憶装置(記憶部20等)に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。
制御部10は表示制御部11を含む。表示制御部11は、表示デバイス2に情報を表示させるための処理を実行する。
(記憶部20)
記憶部20には各種情報が記憶される。本例において、記憶部20は、被検眼の眼底にOCT血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶する。記憶部20は、ハードディスクドライブ等の記憶装置を含む。
典型的な例において、複数の血管造影画像データは、経過観察、術前術後比較、投与薬剤の効果の確認、健康診断、検診などにおいて取得される。例えば、複数の血管造影画像データは、経過観察において異なる複数の日に取得されたデータ群を含んでいてよい。また、複数の血管造影画像データは、手術やレーザ治療の前に取得されたデータと、その後に取得されたデータとを含んでいてよい。
図示は省略するが、典型的な実施形態において、記憶部20には、表示デバイス2にGUIとして表示される画面やダイアログやアイコン等のテンプレートが記憶される。また、記憶部20には、データ処理を行うために実行されるプログラムや、GUIに関する制御を行うために実行されるプログラムが記憶される。このようなプログラムを含むソフトウェアと、プロセッサを含むハードウェアとが協働することによって、この実施形態に係る処理が実現される。
(データ入出力部30)
データ入出力部30は、眼科装置1へのデータの入力と、眼科装置1からのデータの出力とを実行する。データ入出力部30は、例えば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット、専用線等の通信回線を介してデータの送受信を行うための通信デバイスを含んでいてよい。また、データ入出力部30は、記録媒体からのデータの読み取りと、記録媒体へのデータの書き込みとを行うためのリーダライタを含んでいてよい。また、データ入出力部30は、印刷媒体等に記録された情報を読み取るスキャナや、紙媒体に情報を記録するプリンタなどを含んでいてよい。
(データ処理部40)
データ処理部40は、プロセッサを含み、各種のデータ処理を実行する。例えば、データ処理部40は、眼科画像データに対して画像処理を施す。データ処理部40は、レジストレーション処理部41と、差分処理部42と、情報生成処理部43とを含む。
(レジストレーション処理部41)
レジストレーション処理部41は、記憶部20に記憶されている複数の血管造影画像データのうちの第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを行う。本例において、血管造影画像データは、典型的には、3次元血管造影画像データ又はそのレンダリング画像データである。
レジストレーションとは、異なる2以上の画像の間の位置合わせ(画像マッチング)である。本実施形態では、任意のレジストレーション手法が適用される。例えば、特徴ベースのレジストレーション手法、又は、領域ベースのレジストレーション手法が適用される。特徴ベースの手法では、画像から特徴点(例えば、エッジ、コーナー)を抽出し、その周囲の情報から特徴量を算出することにより、画像間のレジストレーションを行う。領域ベースの手法では、探索目標となる領域のテンプレートを用意し、このテンプレートと画像との比較によって、画像間のレジストレーションを行う。
2次元画像データ(例えば、レンダリング画像データ)と3次元データ(例えば、3次元血管造影画像データ)との間のレジストレーションが行われる場合、一方又は双方の画像データに前処理を施すことができる。例えば、3次元血管造影画像データをレンダリングして2次元血管造影画像データ(例えば、プロジェクション画像データ、シャドウグラムデータ、Cスキャン画像データ)を作成し、この2次元血管造影画像データと2次元画像データとの間のレジストレーションを実行することができる。
なお、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションが他の装置により既に行われた場合や、第1血管造影画像データの取得時及び第2血管造影画像データの取得時に被検眼の固視が好適に行なわれた場合や、第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データの一方を基準として他方が取得された場合や、第1血管造影画像データの撮像エリアと第2血管造影画像データの撮像エリアとがトリミングなどの画像処理を利用して一致された場合などには、レジストレーションを行うことなく差分処理を実行してもよい。
(差分処理部42)
差分処理部42は、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間の差分データを生成する。
差分データを生成する処理は、例えば、第1血管造影画像データの各画素の値(輝度値)と、この画素に対応する第2血管造影画像データの画素の値(輝度値)との間の差を算出する処理を含む。
輝度値の差を算出する処理は、輝度値の差の値の正負を考慮してもよいし、或いは、輝度値の差の絶対値を求める処理を含んでもよい。
輝度値の差の値の正負を考慮する場合、差分データ(画像データ)の全ての画素が、差が正値である画素と、差が負値である画素と、差がゼロである画素とに分類される。第1血管造影画像データの後に第2血管造影画像データが取得された場合において、第2血管造影画像データから第1血管造影画像データを減算した場合、原理的には、差が正値である画素は血流が経時的に増加した位置に相当し、差が負値である画素は血流が経時的に減少した位置に相当し、差がゼロである画素は血流が経時的に不変な位置又は血管でない位置に相当する。
輝度値の差の絶対値を求める場合、差分データの全ての画素が、差が非ゼロ(正値)である画素と、差がゼロである画素とに分類される。第1血管造影画像データの後に第2血管造影画像データが取得された場合において、第2血管造影画像データから第1血管造影画像データを減算した場合、原理的には、差が非ゼロである画素は血流が経時的に変化した位置に相当し、差がゼロである画素は血流が経時的に不変な位置又は血管でない位置に相当する。
(情報生成処理部43)
情報生成処理部43は、差分処理部42により生成された差分データに基づいて医療情報を生成する。生成される医療情報は、典型的には、被検眼の診断のために参照可能な情報である。
一例において、情報生成処理部43は、差分処理部42により生成された差分データに基づいて、被検眼の眼底における血流の変化を表す情報(血流変化情報)を生成することができる。血流変化情報の典型的な例として、差分データの各画素の値を色で表現したマップ(血流変化マップ)がある。
血流変化マップにおいて、差分データの画素値の正負に応じて異なる色を割り当ててもよい。また、血流変化マップにおいて、画素値の大きさの変化を段階的又は連続的に表現してもよい
このような血流変化マップによれば、血流量や血流速度など任意の血流パラメータの経時的変化を表現することができる。例えば、血流変化マップは、血流が停止したこと、血流が開始したこと、血流が減少したこと、血流が増加したことなどを表現することが可能である。
なお、第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データのそれぞれから血流パラメータマップを求め、対応する画素位置における血流パラメータの差を算出することによって、血流変化マップを作成することも可能である。
他の例において、情報生成処理部43は、差分処理部42により生成された差分データに基づいて、被検眼の眼底における血管径の変化を表す情報(血管径変化情報)を生成することができる。
血管径の算出は、例えば、血管画像の細線化によって血管軸線を求める処理と、血管軸線に直交する方向における血管の幅(血管径)を画素数に基づき算出する処理とを含む。
OCT血管造影の原理から、血管径変化情報は、血管の内径の変化を表す。血管径変化情報の典型的な例として、血管径の変化の大きさを色で表現したマップ(血管径変化マップ)がある。
血管径変化マップにおいて、血管径が増加した箇所と減少した箇所と不変な箇所とにそれぞれ異なる色を割り当ててもよい。また、血管径変化マップにおいて、血管径の大きさの変化を段階的又は連続的に表現してもよい。
なお、第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データのそれぞれから血管径を求め、対応する画素位置における血管径の差を算出することによって、血管径変化マップを作成することも可能である。
情報生成処理部43により生成可能な情報は上記の例には限定されず、差分データを処理して導出可能な任意の情報、又は、2以上の血管造影画像データを処理して導出可能な任意の情報であってよい。
データ処理部40により実行可能な他の処理について説明する。データ処理部40は、3次元コンピュータグラフィクス(3DCG)などのレンダリング処理を実行することができる。
例えば、被検眼の3次元データセット(ボリュームデータ、スタックデータ等)が眼科装置1に入力された場合、データ処理部40は、この3次元データセットに各種のレンダリングを施すことで、Bスキャン画像(縦断面像、軸方向断面像)、Cスキャン画像(横断面像、水平断面像)、プロジェクション画像、シャドウグラムなどを形成することができる。Bスキャン画像やCスキャン画像のような任意断面の画像は、例えば、指定された断面上の画素(ピクセル、ボクセル)を3次元データセットから選択することにより形成される。また、3次元データセットの任意のスライスから任意断面の画像を形成することができる。プロジェクション画像は、3次元データセットを所定方向(Z方向、深さ方向、軸方向)に投影することによって形成される。シャドウグラムは、3次元データセットの一部(例えば特定層に相当する部分データ)を所定方向に投影することによって形成される。Cスキャン画像、プロジェクション画像、シャドウグラムのような、被検眼の正面側を視点とする画像は正面画像と呼ばれる。
データ処理部40は、レンダリングの他にも各種の画像処理を実行することが可能である。例えば、データ処理部40は、特定の組織や組織境界を求めるためのセグメンテーションや、組織のサイズ(層厚、体積等)を求めるためのサイズ解析などを実行可能であってよい。セグメンテーションにより特定層(又は特定の層境界)が求められた場合、その特定層が平坦になるようにBスキャン画像や正面画像を再構築することが可能である。そのような画像は平坦化画像と呼ばれる。
(操作部50)
操作部50は、眼科装置1に対してユーザが指示や情報を入力するために使用される。操作部50は、コンピュータに用いられる公知の操作デバイスを含んでよい。例えば、操作部50は、マウスやタッチパッドやトラックボール等のポインティングデバイスを含んでよい。また、操作部50は、キーボードやペンタブレット、専用の操作パネルなどを含んでよい。
(血管造影画像データについて)
前述したように、眼科装置1は、血管造影画像データを処理する。血管造影画像データは、OCTスキャンにより取得された画像を解析することで血管に相当する画像領域(血管領域)を特定し、この血管領域の表現態様を変更することでそれを強調した画像である。血管領域の特定には、被検眼の実質的に同じ範囲を繰り返しOCTスキャンして得られた複数の画像が用いられる。この実施形態においては、例えば、3次元血管造影画像データ、正面画像としての血管造影画像データ、2次元断層画像としての血管造影画像データなどが記憶部20に記憶される。或いは、血管造影画像データを形成するための1以上の3次元データセットを記憶部20に記憶させてもよい。この場合、眼科装置1(例えば、データ処理部40)は、3次元データセットから血管造影画像データを形成するための公知のハードウェア及びソフトウェアを含む。
血管造影画像データを形成するための手法には幾つかの種類がある。そのための典型的な手法を説明する。なお、以下に説明する手法に含まれる複数のステップの一部又は全部をデータ処理部40により行うことができる。また、以下に説明する手法に含まれる複数のステップの一部又は全部を他の装置(コンピュータ、眼科装置等)により行うことができる。
まず、被検眼の眼底の複数のBスキャン断面のそれぞれを繰り返しスキャンすることにより、時系列に並んだ複数のBスキャン画像をBスキャン断面ごとに含む3次元データセットが構築される。実質的に同じBスキャン断面を繰り返しスキャンするための手法として、固視やトラッキングがある。この段階の3次元データセットを記憶部20に記憶することができる。
次に、複数のBスキャン画像の位置合わせがBスキャン断面ごとに実行される。この位置合わせは、例えば、公知の画像マッチング技術を用いて行われる。その典型例として、各Bスキャン画像における特徴領域の抽出と、抽出された複数の特徴領域の位置合わせによる複数のBスキャン画像の位置合わせとを実行することができる。この段階の3次元データセットを記憶部20に記憶することができる。
続いて、位置合わせされた複数のBスキャン画像の間で変化している画像領域を特定する処理が行われる。この処理は、例えば、異なるBスキャン画像の間の差分を求める処理を含む。各Bスキャン画像は、被検眼の形態を表す輝度画像データであり、血管以外の部位に相当する画像領域は実質的に不変であると考えられる。一方、干渉信号に寄与する後方散乱が血流によってランダムに変化することを考慮すると、位置合わせされた複数のBスキャン画像の間で変化が生じた画像領域(例えば、差分がゼロでない画素、又は差分が所定閾値以上である画素)は血管領域であると推定することができる。この段階の3次元データセットを記憶部20に記憶することができる。
このようにして特定された画像領域に、それが血管領域である旨を示す情報を割り当てることができる。換言すると、特定された画像領域の画素値を変更(加工)することができる。それにより、血管造影画像データが得られる。このような血管造影画像データを記憶部20に記憶することができる。
[動作]
例示的な実施形態に係る眼科装置1の動作について説明する。眼科装置1の例示的な動作の流れを図2に示す。
(S1:複数の血管造影画像データを受け付ける)
眼科装置1は、データ入出力部30により、経過観察などにおいて異なる日に取得された被検眼の眼底の複数の血管造影画像データを受け付ける。
OCT血管造影における眼底のOCTスキャンは、OCT機能を有する眼科撮影装置を用いて実行される。OCTスキャンにより収集されたデータに基づく複数の血管造影画像データの構築は、眼科撮影装置又は他の装置により実行される。
構築された複数の血管造影画像データは、例えば、眼科装置1に直接的又は間接的に送られるか、或いは、画像アーカイビング装置に格納される。後者の場合、複数の血管造影画像データは、画像アーカイビング装置から眼科装置1に直接的又は間接的に送られる。眼科装置1は、眼科撮影装置又は画像アーカイビング装置などから送信された複数の血管造影画像データをデータ入出力部30によって受け付ける。
(S2:複数の血管造影画像データを記憶する)
制御部10は、ステップS1で受け付けられた複数の血管造影画像データを記憶部20に格納する。
(S3:第1・第2血管造影画像データを読み出す)
制御部10は、複数の血管造影画像データのうちの第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データを記憶部20から読み出してデータ処理部40に送る。
第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データの選択は、例えば、ユーザ又は眼科装置1により行われる。
ユーザが選択を行う場合、例えば、表示制御部11は、複数の血管造影画像データのリスト、又は、複数の血管造影画像データのサムネイルを表示デバイス2に表示させる。或いは、表示制御部11は、複数の血管造影画像データに基づく複数の血管造影画像を並べて又は切り替えて表示させる。ユーザは、表示された情報を参照しつつ、操作部50を用いて所望の血管造影画像データを選択することができる。
眼科装置1が選択を行う場合、例えば、制御部10は、複数の血管造影画像データに付帯された情報に基づいて第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データを選択することができる。典型的には、制御部10は、複数の血管造影画像データに付帯された撮影日情報(血管造影画像データが取得された日)に基づいて第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データを選択することができる。例として、撮影日が連続する第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データを選択することや、基準となる撮影日(例えば、初回撮影日)に対応する血管造影画像データ(つまり、ベースラインとなる血管造影画像データ)と、最新の血管造影画像データとを選択することが可能である。
なお、血管造影画像データに付帯される情報は、例えば、血管造影画像データのDICOMタグに記録される。DICOMとは、医用画像のフォーマット及び通信プロトコルを定義した標準規格である「Digital Imaging and COmmunications in Medicine」の略語である。DICOMタグは、DICOMファイル内に設けられたタグ情報である。
(S4:レジストレーションを適用する)
レジストレーション処理部41は、ステップS3で読み出された第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行する。
(S5:差分データを生成する)
差分処理部42は、ステップS4でレジストレーションが適用された第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データから差分データを生成する。
(S6:血流変化マップを生成する)
情報生成処理部43は、ステップS5で生成された差分データに基づいて医療情報を生成する。本例では、血流変化マップが生成される。
(S7:血流変化マップを表示する)
表示制御部11は、ステップS6で生成された血流変化マップを表示デバイス2に表示させる。
〈第2実施形態〉
本実施形態に係る眼科装置は、被検眼の眼底に対して光コヒーレンストモグラフィ(OCT)を適用するための構成を備える。特に、本実施形態に係る眼科装置は、OCT血管造影を行うための制御及びデータ処理を行うことが可能である。OCTの手法は、例えば、スペクトラルドメインOCT又はスウェプトソースOCTであってよい。
スペクトラルドメインOCTは、広帯域の低コヒーレンス光源と分光器とを用いて、干渉光のスペクトルを空間分割で取得し、それをフーリエ変換することによってOCT画像データを形成する手法である。
スウェプトソースOCTは、波長掃引光源(波長可変光源)と光検出器(バランスドフォトダイオード等)とを用いて、干渉光のスペクトルを時分割で取得し、それをフーリエ変換することによってOCT画像データを形成する手法である。
本実施形態に係る眼科装置の構成の例を図3に示す。図1に示す第1実施形態の構成と異なり、図3に示す眼科装置100にはデータ収集部110と画像形成部120とが設けられている。画像形成部120は、データ処理部40に設けられている。
データ収集部110は、眼底にOCT血管造影を適用してデータを収集する。画像形成部120は、データ収集部110により収集されたデータを処理して血管造影画像データを形成する。なお、データ収集部110は通常のOCTスキャンを実行可能であり、画像形成部120は通常のOCT画像データを形成することが可能である。
OCT血管造影は、典型的には、眼底の3次元領域にOCTを適用して収集された時系列データに基づいてモーションコントラスト画像データ(3次元血管造影画像データ)を構築する技術である。
画像形成部120は、図示しない画像形成プロセッサを含む。画像形成部120は、データ収集部110により収集されたデータに基づいて、眼底の断面像データを形成する。この処理には、従来のOCTと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、高速フーリエ変換(FFT)などの信号処理が含まれる。画像形成部120により形成される画像データは、スキャンラインに沿って配列された複数のAライン(深さ方向に沿うスキャンライン)における反射強度プロファイルを画像化することにより形成された一群の画像データ(一群のAスキャン像データ)を含むデータセットである。
OCT血管造影が実施される場合、画像形成部120は、所定回数だけ繰り返し行われたスキャンにより収集されたデータに基づいて、モーションコントラスト画像を形成することができる。このモーションコントラスト画像は、眼底の血管が強調された血管造影画像(アンジオグラム)である。なお、モーションコントラスト画像とは、同一位置において異なる時間に取得された複数のデータ(画像)に基づき作成された画像であって、当該位置における運動を表現した画像である。
ここで、OCT血管造影に適用可能なスキャンパターンの典型的な例を説明する。本例のOCT血管造影では3次元スキャン(ラスタースキャン)が適用される。3次元スキャンは、互いに平行に配列された複数のスキャンラインに沿ったスキャンである。複数のスキャンラインは予め順序付けられており、この順序でスキャンが適用される。本実施形態において適用可能な3次元スキャンの例を図4A及び図4Bに示す。
図4Bに示すように、本例の3次元スキャンは320本のスキャンラインL1~L320に対して実行される。1本のスキャンラインLi(i=1~320)に沿った1回のスキャンはBスキャンと呼ばれる。1つのBスキャンは320個のAスキャンからなる(図4Aを参照)。Aスキャンは1つのAラインに対するスキャンである。つまり、Aスキャンは、OCT測定光の入射方向(深さ方向、軸方向)に沿うAラインに対するスキャンである。Bスキャンは、深さ方向に直交する面上のスキャンラインLiに沿って配列された320個のAスキャンからなる。
本例の3次元スキャンでは、スキャンラインL1~L320に対するBスキャンを任意の順序で4回ずつ実行する。各スキャンラインLiに対する4回のBスキャンはレペティションスキャンと呼ばれる。各スキャンラインLiに対する4回の繰り返し(レペティション)の順序は、任意である。例えば、4回のスキャンを連続的に行ってもよいし、4回のスキャンの間に他のスキャンラインに対するBスキャンを行ってもよい。
スキャンラインL1~L320は、これらの配列順序に応じて5本ずつの組に分類されている。この分類により得られる64個の組のそれぞれはユニットと呼ばれ、各ユニットに対するスキャンをユニットスキャンと呼ぶ。ユニットスキャンは、5本のスキャンラインのそれぞれに対する4回のBスキャン(レペティション)からなる。すなわち、ユニットスキャンは、20回のBスキャンからなる。
画像形成部120は、このようなスキャンパターンでデータ収集部110が収集したデータをスキャンラインLi毎のデータセット(時系列データ)に分類する。ここで、データセットには、4回のレペティションに対応する4つのBスキャンデータが含まれている。4つのBスキャンデータのそれぞれは、スキャンラインLiに対する1回のBスキャンで収集されたデータである。
更に、画像形成部120は、各スキャンラインLiに対応するデータセットに基づいて当該スキャンラインLiに対応するモーションコントラスト画像データを形成する。各スキャンラインLiに対応するモーションコントラスト画像データは、このスキャンラインLiを含むBスキャン面(縦断面)を表す2次元血管造影画像データである。
モーションコントラスト画像データを形成する処理は、従来のOCT血管造影データの形成と同様にして実行される。前述したように、本例では、スキャンラインLiに対応するデータセットに4つのBスキャンデータが含まれている。各Bスキャンデータは、スキャンラインLiに対する1回のBスキャンで収集されたデータである。
まず、画像形成部120は、各Bスキャンデータに基づいて、通常のOCT画像データを形成する。このOCT画像データは、320個のAスキャン像データからなるBスキャン画像データである。それにより、スキャンラインLiに対応する4個のBスキャン画像データが得られる。
次に、画像形成部120は、4個のBスキャン画像データの間で変化している画像領域を特定する。この処理は、例えば、異なるBスキャン画像データの間の差分を求める処理を含む。各Bスキャン画像データは、眼底の形態を表す輝度画像データ(強度画像データ)であり、血管以外の部位に相当する画像領域は実質的に不変であると考えられる。一方、干渉信号に寄与する後方散乱が血流によってランダムに変化することを考慮すると、4個のBスキャン画像データの間で変化が生じた画像領域(例えば、差分がゼロでない画素、又は差分が所定閾値以上である画素)は血管領域であると推定することができる。
画像形成部120は、特定された血管領域内の画素に所定の画素値を付与する。この画素値は、例えば、比較的高い輝度値(表示時には明るく、白く表現される)や、疑似カラー値であってよい。なお、他の従来技術と同様に、ドップラーOCTや画像処理を用いて血管領域を特定することも可能である。
このような処理により、320本のスキャンラインL1~L320に対応する320個の2次元血管造影画像データが得られる。画像形成部120は、320本のスキャンラインL1~L320の配列にしたがって320個の2次元血管造影画像データを配置する。この処理は、例えば、320本のスキャンラインL1~L320の配列順序及び配列間隔(スペーシング)に合わせて、320個の2次元血管造影画像データを単一の3次元座標系に配置する(埋め込む)処理を含む。つまり、320本のスキャンラインL1~L320の配列に応じた320個の2次元血管造影画像データのスタックデータを形成することができる。このスタックデータは、眼底の血管の3次元的な分布を表す画像データ(3次元血管造影画像データ)の例である。画像形成部120は、このスタックデータに補間処理等を施してボリュームデータ(ボクセルデータ)を形成することも可能である。
収集されたデータから血管造影画像データを形成する処理は上記の例には限定されず、任意の公知技術を用いて血管造影画像データを形成することが可能である。
画像形成部120は、ボリュームデータやスタックデータなどの3次元画像データを加工することができる。例えば、画像形成部120は、3次元画像データにレンダリングを適用することができる。レンダリングの手法としては、ボリュームレンダリング、最大値投影(MIP)、最小値投影(MinIP)、サーフェスレンダリング、多断面再構成(MPR)などがある。また、画像形成部120は、3次元画像データの少なくとも一部をAライン方向(深さ方向)に投影することにより、プロジェクションデータやシャドウグラムデータを構築することができる。
画像形成部120は、任意の解析処理や画像処理を実行することができる。例えば、画像形成部120は、2次元断面像データ又は3次元画像データにセグメンテーションを適用することができる。セグメンテーションは、画像データ中の部分データを特定する処理である。本例では、眼底の所定組織に相当する画像領域を特定することができる。
OCT血管造影において、画像形成部120は、3次元血管造影画像データから、任意の2次元血管造影画像データ及び/又は任意の擬似的3次元血管造影画像データを構築することが可能である。例えば、画像形成部120は、3次元血管造影画像データに多断面再構成を適用することにより、眼底の任意の断面を表す2次元血管造影画像データを構築することができる。
また、画像形成部120は、3次元血管造影画像データにセグメンテーションを適用して眼底の所定組織に相当する画像領域を特定し、特定された画像領域をAスキャン方向に投影してシャドウグラムデータ(正面血管造影画像データ)を構築することができる。正面血管造影画像データの例として、眼底の任意の深さ領域(例えば、網膜浅部、網膜深部、脈絡膜毛細血管板、強膜など)に対応する正面画像や、眼底の所定組織(例えば、内境界膜、神経線維層、神経節細胞層、内網状層、内顆粒層、外網状層、外顆粒層、外境界膜、網膜色素上皮、ブルッフ膜、脈絡膜、脈絡膜強膜境界、強膜、これらのいずれかの一部、これらの少なくとも2以上の組み合わせなど)に対応する正面画像データがある。
記憶部20は、画像形成部120により形成された血管造影画像データを記憶することができる。また、記憶部20は、画像形成部120により形成された血管造影画像データをレンダリングして構築された画像データを記憶することができる。また、第1実施形態と同様に、記憶部20は、外部装置から受け付けられた血管造影画像データを記憶してもよい。このようにして、記憶部20には、被検眼の眼底にOCT血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データが記憶される。
制御部10は、複数の血管造影画像データのうちの第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データを記憶部20から読み出してデータ処理部40に送る。レジストレーション処理部41は、記憶部20から読み出された第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行する。差分処理部42は、レジストレーションが適用された第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データから差分データを生成する。情報生成処理部43は、生成された差分データに基づいて医療情報(例えば、血流変化マップ)を生成する。表示制御部11は、生成された医療情報を表示デバイス2に表示させる。
〈第3実施形態〉
本実施形態に係る眼科装置は、被検眼の眼底のレーザ治療を適用するための構成を備える。すなわち、本実施形態に係る眼科装置はレーザ治療装置として使用可能である。
本実施形態に係る眼科装置は、従来のレーザ治療装置と同様の構成を含む。従来のレーザ治療装置は、例えば、特許第5166454号、特許第5192383号、特許第5603774号、特許第5956883号、特許第6067724号などに開示されている。これら文献を含む任意の公知技術を本実施形態に適用することが可能である。
本実施形態に係る眼科装置の構成の例を図5に示す。図1に示す第1実施形態の構成と異なり、図5に示す眼科装置200には観察系210と照射系220とが設けられている。観察系210及び照射系220の動作は、制御部10によって制御される。
観察系210は、被検眼の眼底の観察画像をユーザに提供する。観察画像は、例えば、スリットランプ顕微鏡などの接眼レンズを介してユーザに提供される眼底の画像、又は、眼底カメラや走査型レーザ検眼鏡(SLO)などの眼底撮影装置により取得されてリアルタイムで表示される動画像である。
観察系210は、照明光を眼底に投射する第1光学系と、第1光学系により眼底に投射された照明光の戻り光を接眼レンズに案内する第2光学系と、第1光学系により眼底に投射された照明光の戻り光を撮像装置(ビデオカメラ)に案内する第3光学系とを含んでいてよい。第2光学系により、ユーザは接眼レンズを介して眼底を観察することができる。また、表示制御部11は、第3光学系のビデオカメラにより得られる動画像を表示デバイス2に動画表示させる。
照射系220は、被検眼の眼底にレーザ光を照射する。照射系220は、レーザ光を発生する光源ユニットと、この光源ユニットにより発生されたレーザ光を眼底に導く光学系とを含む。
照射系220の光源ユニットは、レーザ治療が施される部位に照準を合わせるための照準光(エイミング光)を発生する照準光源と、治療用レーザ光を発する治療光源とを含んでいる。光源ユニットの動作は、制御部10によって制御される。照準光と治療用レーザ光とをまとめて照射光と呼ぶ。
接眼レンズを介して被検眼を観察しつつ照準を合わせる構成が適用される場合、ユーザによって認識可能な可視光を発する光源(レーザ光源、発光ダイオード等)が照準光源として用いられる。また、被検眼の撮影画像を観察しつつ照準を合わせる構成が適用される場合、撮影画像を取得するための撮像装置が感度を有する波長帯の光を発する光源(レーザ光源、発光ダイオード等)が照準光源として用いられる。
治療用レーザ光は、その用途に応じて可視レーザ光でも不可視レーザ光でもよい。また、治療光源は、異なる波長のレーザ光を発する単一のレーザ光源又は複数のレーザ光源を含んでいてよい。
照射系220の光学系は、例えば、光源ユニットから光ファイバを介してスリットランプ顕微鏡に伝送された照射光を被検眼に導く。この光学系は光スキャナを含む。光スキャナは、照射光を2次元的に偏向する。光スキャナは、例えば、1つの2次元光スキャナ又は2つの1次元光スキャナを含む。光スキャナは、ガルバノスキャナ、MEMS光スキャナなど、任意の種類の光スキャナを含む。光スキャナの動作は、制御部10により制御される。
眼科装置200は、事前に指定されたパターンに応じて照射光を患者眼Eに適用することができる。照射光の投影像をスポットと呼ぶ。照射光には様々な条件(照射条件)がある。例示的な照射条件として、複数のスポットの配列パターン(配列条件)、配列パターンのサイズ(配列サイズ条件)、配列パターンの向き(配列方向条件)、スポットのサイズ(スポットサイズ条件)、スポットの間隔(スポット間隔条件)、照射光の強度(パワー条件)、照射光の波長(波長条件)、照射光が適用される時間の長さ(照射時間条件)などがある。制御部10は、設定された照射条件にしたがって照射系220の動作を制御する。また、表示制御部11は、設定された照射条件を示す情報を表示デバイス2に表示させることが可能である。
典型的には、被検眼のレーザ治療を行うための術前プランニングにおいて、治療用レーザ光の照射目標となる眼底の位置(治療目標位置)を表す治療目標位置情報が作成される。治療目標位置情報は、記憶部20に記憶される。治療目標位置情報が表す位置は、例えば、術前プランニングにおいて参照された血管造影画像データ(第1血管造影画像データ)における座標として定義されている。第1血管造影画像データは記憶部20に格納されている。
レジストレーション処理部41は、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを行う。差分処理部42は、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間の差分データを生成する。情報生成処理部43は、生成された差分データに基づいて医療情報を生成する。
また、例えば、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションの結果により、治療目標位置情報が表す位置を、差分データにおける座標で表現することができる。更に、治療目標位置情報が表す位置と医療情報(マップ)における位置とを対応付けることが可能である。
表示制御部11は、治療用レーザ光の照射目標位置を示す照射目標位置画像と、差分処理部42により生成された差分データに基づき形成された差分画像とを、表示デバイス2に表示させることができる。
差分画像は、例えば、差分データを表す画像、又は、医療情報を表すマップ画像であってよい。表示制御部11は、治療目標位置情報と差分データ(又は医療情報)との間の位置の対応関係に基づいて、照射目標位置画像の表示位置と差分画像の表示位置とを決定する。換言すると、照射目標位置画像と差分画像との間の相対的表示位置が決定される。
眼科装置200は、照射目標位置画像と差分画像とを観察画像とともにユーザに提供するように構成される。
スリットランプ顕微鏡などの接眼レンズを介して観察画像がユーザに提供される場合、表示デバイス2から出力された光は、眼底に投射された照明光の戻り光を接眼レンズに案内する第2光学系の光路に入射し、接眼レンズに導かれる。このとき、表示デバイス2から出力された光の光路は、例えばビームスプリッタ(光路結合部材)によって第2光学系の光路に結合される。このような構成により、ユーザは、表示デバイス2に表示された照射目標位置画像及び差分画像と、眼底の観察画像とを、接眼レンズを介して観察することができる。
眼底撮影装置により取得されたリアルタイム動画像からなる観察画像がユーザに提供される場合、観察画像と照射目標位置画像と差分画像とが表示デバイス2に表示される。この場合、表示デバイス2は、例えば、眼科装置200の筐体に設けられたディスプレイ、又は、眼科装置200に接続された周辺機器である。
[作用・効果]
例示的な実施形態に係る眼科装置の作用及び効果について説明する。
例示的な実施形態に係る眼科装置(1、100、200)は、記憶部(20)と、差分処理部(42)とを含む。記憶部は、被検眼の眼底に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶する。差分処理部は、記憶部からそれぞれ読み出された第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間の差分データを生成する。
このような実施形態によれば、異なる血管造影画像データの差分データから血管の分布や血管の状態や血流などの時系列的な変化を表す新規な情報を得ることが可能となる。
例示的な実施形態において、眼科装置(1、100、200)は、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行するレジストレーション処理部(41)を更に含んでいてよい。この場合、差分処理部(42)は、レジストレーションが適用された第1血管造影画像データ及び第2血管造影画像データから差分データを生成することができる。
このような構成によれば、第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間の位置合わせがなされていない場合であっても、好適な差分データを生成することが可能になる。
例示的な実施形態において、眼科装置(1、100、200)は、差分処理部(42)により生成された差分データに基づいて、眼底における血流の変化を表す血流変化情報(例えば、血流マップ)を生成する第1情報生成処理部(情報生成処理部43)を更に含んでいてよい。
このような構成によれば、血流の時系列的な変化を表す新規な情報を得ることが可能となる。
例示的な実施形態において、眼科装置(1、100、200)は、差分処理部(42)により生成された差分データに基づいて、眼底における血管径の変化を表す血管径変化情報(例えば、血管径変化マップ)を生成する第2情報生成処理部(情報生成処理部43)を更に含んでいてよい。
このような構成によれば、血管径の時系列的な変化を表す新規な情報を得ることが可能となる。
例示的な実施形態において、眼科装置(100)は、眼底にOCT血管造影を適用してデータを収集するデータ収集部(110)と、収集されたデータを処理して血管造影画像データを形成するデータ処理部(120)とを更に含んでいてよい。この場合、記憶部(20)は、データ処理部により形成された血管造影画像データを記憶することができる。
このような構成によれば、当該眼科装置によって取得された血管造影画像データを用いて差分データを生成したり、各種医療情報を生成したりすることが可能になる。
例示的な実施形態において、眼科装置(200)は、観察系(210)と、照射系(220)と、表示制御部(11)とを含んでいてよい。観察系は、眼底の観察画像をユーザに提供する。照射系は、眼底に治療用レーザ光を照射する。表示制御部は、治療用レーザ光の照射目標位置を示す照射目標位置画像と、差分処理部により生成された差分データに基づき形成された差分画像とを、表示装置(表示デバイス2)に表示させる。更に、眼科装置(200)は、照射目標位置画像と差分画像とを眼底の観察画像とともにユーザに提供するように構成されていてよい。
このような構成によれば、レーザ治療を行うときに、観察画像によって眼底をリアルタイムで観察しつつ、治療用レーザ光の照射目標位置と、血管の分布や血管の状態や血流などの時系列的な変化とを参照することが可能となる。それにより、治療用レーザ光の照射目標位置と、血管の分布や血管の状態や血流などが経時的に変化した位置(及び/又は、変化していない位置)との間の関係を容易に把握し、その結果をレーザ治療に活用することが可能である。
以上のような例示的な実施形態に係る眼科装置により、次のようなステップを含む例示的な実施形態に係る眼科画像処理方法を実現することができる:被検眼の眼底に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶する;複数の血管造影画像データのうちの第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間の差分データを生成する。
このような例示的な実施形態に係る眼科画像処理方法をコンピュータに実行させるプログラムを構成することができる。更に、このようなプログラムを記録したコンピュータ可読な非一時的記録媒体を構成することが可能である。
以上に説明した構成は、この発明を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形(省略、置換、付加等)を適宜に施すことが可能である。
1、100、200 眼科装置
2 表示デバイス
10 制御部
11 表示制御部
20 記憶部
30 データ入出力部
40 データ処理部
41 レジストレーション処理部
42 差分処理部
43 情報生成処理部
50 操作部
110 データ収集部
120 画像形成部
210 観察系
220 照射系

Claims (6)

  1. 被検眼の眼底に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶する記憶部と、
    前記記憶部からそれぞれ読み出された第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行するレジストレーション処理部と、
    前記レジストレーションが適用された前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間の差分データを生成する差分処理部と
    を含み、
    前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間のレジストレーションが他の装置により既に行われた場合、前記第1血管造影画像データの取得時及び前記第2血管造影画像データの取得時に前記被検眼の固視が好適に行なわれた場合、前記第1血管造影画像データ及び前記第2血管造影画像データの一方を基準として他方が取得された場合、及び、前記第1血管造影画像データの撮像エリアと前記第2血管造影画像データの撮像エリアとが画像処理を用いて一致された場合のうちのいずれかの場合、前記レジストレーション処理部による前記レジストレーションを実行することなく前記差分処理部による前記差分データの生成を実行する
    ことを特徴とする眼科装置。
  2. 前記差分処理部により生成された前記差分データに基づいて、前記眼底における血流の変化を表す血流変化情報を生成する第1情報生成処理部を更に含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
  3. 前記差分処理部により生成された前記差分データに基づいて、前記眼底における血管径の変化を表す血管径変化情報を生成する第2情報生成処理部を更に含む
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の眼科装置。
  4. 前記眼底にOCT血管造影を適用してデータを収集するデータ収集部と、
    前記データ収集部により収集された前記データを処理して血管造影画像データを形成するデータ処理部と
    を更に含み、
    前記記憶部は、前記データ処理部により形成された前記血管造影画像データを記憶する
    ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の眼科装置。
  5. 前記眼底の観察画像をユーザに提供する観察系と、
    前記眼底に治療用レーザ光を照射する照射系と、
    前記治療用レーザ光の照射目標位置を示す照射目標位置画像と前記差分処理部により生成された前記差分データに基づき形成された差分画像とを表示装置に表示させる表示制御部と
    を更に含み、
    前記照射目標位置画像と前記差分画像とを前記観察画像とともにユーザに提供する
    ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の眼科装置。
  6. 被検眼の眼底に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)血管造影を複数回適用して取得された複数の血管造影画像データを記憶し、
    前記複数の血管造影画像データのうちの第1血管造影画像データと第2血管造影画像データとの間のレジストレーションを実行し、
    前記レジストレーションが適用された前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間の差分データを生成し、
    前記第1血管造影画像データと前記第2血管造影画像データとの間のレジストレーションが他の装置により既に行われた場合、前記第1血管造影画像データの取得時及び前記第2血管造影画像データの取得時に前記被検眼の固視が好適に行なわれた場合、前記第1血管造影画像データ及び前記第2血管造影画像データの一方を基準として他方が取得された場合、及び、前記第1血管造影画像データの撮像エリアと前記第2血管造影画像データの撮像エリアとが画像処理を用いて一致された場合のうちのいずれかの場合、前記レジストレーションを実行することなく前記差分データの生成を実行する
    ことを特徴とする眼科画像処理方法。
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