JP6402921B2 - 光コヒーレンストモグラフィ装置、および速度測定用プログラム - Google Patents
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- A61B3/102—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]
Description
(2) 被検体上を走査手段によって走査された測定光と、前記測定光に対応する参照光とによるOCT信号を検出するためのOCT光学系と、を備える光コヒーレンストモグラフィ装置に用いられる速度測定用プログラムであって、前記光コヒーレンストモグラフィ装置のプロセッサに実行されることによって、被検体上の同一位置に関して時間的に異なる複数のOCT信号を処理し、各走査位置での深さ方向における移動物体の分布を画像化した3次元モーションコントラスト画像を前記複数のOCT信号に基づいて生成する画像生成ステップと、前記3次元モーションコントラスト画像を生成するために検出された前記複数のOCT信号とは異なる時間に検出されたOCT信号であって被検体上の同一位置に関して時間的に異なる複数のOCT信号を処理し、前記3次元モーションコントラスト画像上で特定された走査位置での深さ方向におけるドップラーシフトを検出するドップラーシフト検出ステップと、前記ドップラーシフト検出ステップにおいて検出されたドップラーシフトと、前記画像生成ステップにおいて生成された前記3次元モーションコントラスト画像から取得された前記被検体の3次元構造に基づいて、前記移動物体の絶対速度を取得する速度取得ステップと、
を前記光コヒーレンストモグラフィ装置に実行させることを特徴とする。
以下、本開示に係る実施例の概要を図1〜10に基づいて説明する。本実施例の光コヒーレンストモグラフィ装置(例えば、光コヒーレンストモグラフィ装置10)は、被検体のモーションコントラスト画像を取得する。モーションコントラストとは、例えば、被検体の動き、時間的な変化等の検出情報である。例えば、フロー画像等もモーションコントラスト画像の一種とする。なお、フロー画像は、例えば、流体等の動きを検出し、画像化したものである。血液の動きを検出して得られた血管位置を造影した血管造影画像等は、モーションコントラスト画像の一種と言える。
3次元モーションコントラスト画像の基礎となる複数のOCT信号を各走査ラインに関して得る場合、以下の手法が考えられる。ここで、複数の走査ラインの各々は、副走査方向に関して異なる位置に形成される。例えば、複数の走査ラインによって矩形上の走査領域が形成されてもよい。この場合、制御部は、測定光を矩形上に走査する制御を行ってもよい(ラスター走査)。
3次元モーションコントラスト画像上で指定された走査位置としては、例えば、ある走査パターン(例えば、ラインスキャン、サークルスキャン、十字スキャン等)によって設定されてもよい。この場合、3次元モーションコントラスト画像を得るための走査よりも、測定光の走査面積が狭い走査パターンが用いられる。
以下、典型的な実施例の1つについて、図面を参照して説明する。図1は本実施例に係る光コヒーレンストモグラフィ装置(以下、本装置と呼ぶ場合もある)10の構成について説明するブロック図である。本装置10は、一例として、被検眼の眼底の断層像を取得する眼底撮影装置として説明する。
OCT光学系100は、いわゆる眼科用光断層干渉計(OCT:Optical coherence tomography)の装置構成を持ち、眼Eの断層像を撮像する。OCT光学系100は、測定光源102から出射された光をカップラー(光分割器)104によって測定光(試料光)と参照光に分割する。OCT光学系100は、測定光学系106によって測定光を眼Eの眼底Efに導き、また、参照光を参照光学系110に導く。OCT光学系100は、眼底Efによって反射された測定光と、参照光との合成による干渉光を検出器(受光素子)120に受光させる。
正面観察光学系200は、眼底Efの正面観察画像を得るために設けられている。観察光学系200は、例えば、光源から発せられた測定光(例えば、赤外光)を眼底上で二次元的に走査させる光スキャナと、眼底と略共役位置に配置された共焦点開口を介して眼底反射光を受光する第2の受光素子と、を備え、いわゆる眼科用走査型レーザ検眼鏡(SLO)の装置構成を持つ。正面観察光学系200は、例えば、OCT光学系100によるOCT信号の取得と並行して、正面観察画像を随時取得してもよい。
固視標投影ユニット300は、眼Eの視線方向を誘導するための光学系を有する。固視標投影ユニット300は、眼Eに呈示する固視標を有し、複数の方向に眼Eを誘導できる。
制御部70は、CPU(プロセッサ)、RAM、ROM等を備える。制御部70のCPUは、各構成の各部材など、装置全体(OCT制御系1、OCT光学系100)の制御を司る。RAMは、各種情報を一時的に記憶する。制御部70のROMには、装置全体の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されている。なお、制御部70は、複数の制御部(つまり、複数のプロセッサ)によって構成されてもよい。
以下、モーションコントラスト画像を撮影するときの本装置10の操作方法および制御動作について図3を用いて説明する。制御部70は、例えば、各種制御処理を司るプロセッサ(例えば、CPU)と、プログラムを記憶する記憶媒体とを備える。プロセッサは、プログラムに従って、以下に説明する処理を実行する。なお、以下の説明において、制御の各ステップを識別するための番号を付与するが、付与した番号の順番と実際の制御の順番は必ずしも一致しない。
制御部70は、同じ位置において、時間の異なる少なくとも2フレームのOCT信号を取得する。例えば、制御部70は、光スキャナ108の駆動を制御し、眼底上で測定光を走査させる。例えば、図4に示す第1の走査ラインS1に沿ってx方向に測定光を走査させる。なお、横断方向(例えば、x方向)に測定光を走査させることを「Bスキャン」と呼ぶ。以下、1フレームのOCT信号とは、1回のBスキャンによって得られたOCT信号として説明する。制御部70は、走査中に検出器120によって検出されたOCT信号を取得する。なお、図4において、z軸の方向は、測定光の光軸の方向とする。x軸の方向は、z軸に垂直かつ左右の方向とする。y軸の方向は、z軸に垂直かつ上下の方向とする。
続いて、制御部70は、OCT光学系100によって取得されたOCT信号を処理し、複素OCT信号を取得する。例えば、制御部70は、ステップ1において取得されたOCT信号(干渉信号)をフーリエ変換する。ここで、Nフレーム中n枚目の(x,z)の位置の信号をAn(x,z)で表す。制御部70は、フーリエ変換によって、複素OCT信号An(x,z)を得る。複素OCT信号An(x,z)は、実数成分と虚数成分とを含む。
次いで、制御部70は、ステップ2によって取得された複素OCT信号を処理し、血管断層群(モーションコントラスト画像群)を取得する。複素OCT信号を処理する方法としては、例えば、複素OCT信号の位相差を算出する方法、複素OCT信号のベクトル差分を算出する方法、複素OCT信号の位相差及びベクトル差分を掛け合わせる方法などが考えられる。本実施例では、位相差を算出する方法を例に説明する。
以上のようにして撮影されたモーションコントラスト画像を利用して、血流速度を求める方法を図6に基づいて説明する。本実施例においては、3次元のモーションコントラスト画像から得られる血管の3次元構造を用いて、血流の絶対速度を求める。血流の絶対速度を求めるにあたって、制御部70は、まず、モーションコントラスト画像と、観察光学系200によって撮影された観察画像(例えば、SLO画像、赤外眼底画像など)の対応付けを行う(ステップ2−1)。なお、モーションコントラスト画像と対応づける観察画像は、OCT光学系100によってOCT信号を取得しているときに撮影された観察画像でもよいし、モーショントラスト画像が生成された後に撮影された観察画像でもよい。
血流の絶対速度について説明する。血流の絶対速度vの光軸方向の成分vzは、測定光と血管のなす角度αを用いて次式(2)で表せる。
なお、トラッキングの際に2つの観察画像間の位置ずれを検出する手法としては、種々の画像処理手法(各種相関関数を用いる方法、フーリエ変換を利用する方法、特徴点のマッチングに基づく方法)を用いることが可能である。
70 制御部
72 メモリ
75 モニタ
76 操作部
100 干渉光学系(OCT光学系)
108 光スキャナ
120 検出器
200 正面観察光学系
300 固視標投影ユニット
Claims (6)
- 被検体上を走査手段によって走査された測定光と、前記測定光に対応する参照光とによるOCT信号を検出するためのOCT光学系を備える光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
前記被検体上の同一位置に関して時間的に異なる複数のOCT信号を処理し、各走査位置での深さ方向における移動物体の分布を画像化した3次元モーションコントラスト画像を前記複数のOCT信号に基づいて生成する画像生成手段と、
前記3次元モーションコントラスト画像を生成するために検出された前記複数のOCT信号とは異なる時間に検出されたOCT信号であって前記被検体上の同一位置に関して時間的に異なる複数のOCT信号を処理し、前記3次元モーションコントラスト画像上で特定された走査位置での深さ方向におけるドップラーシフトを検出するドップラーシフト検出手段と、
前記ドップラーシフト検出手段によって検出されたドップラーシフトと、前記画像生成手段によって生成された前記3次元モーションコントラスト画像から取得された前記被検体の3次元構造とに基づいて、前記移動物体の絶対速度を取得する速度取得手段と、
を備えることを特徴とする光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記被検体の観察画像を取得する観察光学系と、
前記3次元モーションコントラスト画像上で特定された走査位置を、前記観察光学系によって取得された観察画像に対して対応させる対応付け手段と、
前記走査位置と対応付けされた観察画像と、前記観察光学系によって取得される現在の観察画像との位置ずれを画像処理によって検出するずれ検出手段と、
前記ずれ検出手段によって検出された前記位置ずれの検出結果に基づいて前記走査手段の駆動を制御し、ドップラーシフトを検出する際の測定光の走査位置を補正する走査位置補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1の光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 検者の操作によって操作部から出力される操作信号を受け付ける信号受付手段と、
前記信号受付手段によって受け付けた前記操作信号に基づいて前記3次元モーションコントラスト画像上で特定された位置を、ドップラーシフトを検出する際の測定光の走査位置として設定する第1の走査位置設定手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜2のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記被検体の3次元構造に基づいて前記移動物体の移動方向を取得し、取得された移動方向に対して直交する方向に走査位置を設定する第2の走査位置設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。
- 前記被検体の3次元構造は、血管の3次元構造であって、
前記血管の3次元構造に基づいて血管の径を取得し、取得された前記血管の径の大きさに応じて、同一位置に対する照射の時間間隔を変更する時間間隔制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 被検体上を走査手段によって走査された測定光と、前記測定光に対応する参照光とによるOCT信号を検出するためのOCT光学系と、を備える光コヒーレンストモグラフィ装置に用いられる速度測定用プログラムであって、
前記光コヒーレンストモグラフィ装置のプロセッサに実行されることによって、
被検体上の同一位置に関して時間的に異なる複数のOCT信号を処理し、各走査位置での深さ方向における移動物体の分布を画像化した3次元モーションコントラスト画像を前記複数のOCT信号に基づいて生成する画像生成ステップと、
前記3次元モーションコントラスト画像を生成するために検出された前記複数のOCT信号とは異なる時間に検出されたOCT信号であって被検体上の同一位置に関して時間的に異なる複数のOCT信号を処理し、前記3次元モーションコントラスト画像上で特定された走査位置での深さ方向におけるドップラーシフトを検出するドップラーシフト検出ステップと、
前記ドップラーシフト検出ステップにおいて検出されたドップラーシフトと、前記画像生成ステップにおいて生成された前記3次元モーションコントラスト画像から取得された前記被検体の3次元構造とに基づいて、前記移動物体の絶対速度を取得する速度取得ステップと、
を前記光コヒーレンストモグラフィ装置に実行させることを特徴とする速度測定用プログラム。
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