JP6502791B2 - 血流計測装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、血流計測装置1は、眼底カメラユニット2、OCTユニット100及び演算制御ユニット200を含む。眼底カメラユニット2は、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を備える。OCTユニット100は、眼底のOCT画像を取得するための光学系を備える。演算制御ユニット200は、各種の演算や制御を実行するコンピュータを備える。
図1に示す眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efの表面形態を表す2次元画像(眼底像)を取得するための光学系が設けられている。眼底像には、観察画像や撮影画像などが含まれる。観察画像は、例えば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで形成されるモノクロの動画像である。撮影画像は、例えば、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像、又は近赤外光若しくは可視光を照明光として用いたモノクロの静止画像であってもよい。眼底カメラユニット2は、これら以外の画像、例えばフルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能に構成されていてもよい。
図2を参照しつつOCTユニット100の構成例を説明する。OCTユニット100には、眼底EfのOCT画像を取得するための光学系が設けられている。この光学系は、従来のスペクトラルドメインタイプのOCT装置と同様に、低コヒーレンス光を参照光と測定光に分割し、眼底Efを経由した測定光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル成分を検出するよう構成されている。この検出結果(検出信号)は演算制御ユニット200に送られる。
演算制御ユニット200は、CCDイメージセンサ115から入力される検出信号を解析して眼底EfのOCT画像を形成する。そのための演算処理は、従来のスペクトラルドメインOCTと同様である。
血流計測装置1の制御系の構成について図3及び図4を参照しつつ説明する。
制御部210は、例えば、前述のプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイス等を含む。制御部210には、主制御部211と記憶部212が設けられている。記憶部212は、各種のデータやコンピュータプログラムを記憶する。
画像形成部220は、CCDイメージセンサ115からの検出信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データと位相画像の画像データとを形成する。画像形成部220はプロセッサを含む。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。画像形成部220は、断層像形成部221と位相画像形成部222を有する。
断層像形成部221は、4つの補助断面C11〜C14に対する第1走査により得られた干渉光LCの検出結果に基づいて、補助断面C11〜C14のそれぞれに対応する断層像を形成する。このとき、補助断面C11〜C14を1回ずつ走査し、補助断面C11〜C14について1枚ずつ断層像を形成することができる。或いは、補助断面C11〜C14を複数回ずつ走査し、補助断面C11〜C14について複数枚ずつ断層像を形成するようにしてもよい。
位相画像形成部222は、注目断面C2に対する第2走査により得られた干渉光LSの検出結果に基づいて、注目断面C2における位相差の時系列変化を表す位相画像を形成する。この処理に用いられるデータは、断層像形成部221が注目断面C2の断層像を形成するために用いられるデータと同じである。よって、注目断面C2の断層像と位相画像とを位置合わせすることができる。つまり、注目断面C2の断層像の画素と位相画像の画素とを自然に対応付けることが可能である。
データ処理部230は、各種のデータ処理を実行する。例えば、データ処理部230は、画像形成部220により形成された画像に対して画像処理や解析処理を施す。その具体例として、輝度補正や分散補正等の各種補正処理がある。また、データ処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して画像処理や解析処理を施す。
血管領域特定部231は、断層像形成部221により形成された断層像において、注目血管Dbに対応する血管領域を特定する。更に、血管領域特定部231は、位相画像形成部222により形成された位相画像において、注目血管Dbに対応する血管領域を特定する。血管領域の特定は、各画像の画素値を解析することにより行われる(例えば閾値処理)。なお、位相画像については、例えば、注目断面C2の断層像の血管領域を参照して位相画像の血管領域を特定するようにしてよい。
傾斜角度算出部232は、第1走査により取得されたデータに基づいて注目断面C2における注目血管Dbの傾斜角度を算出する。このとき、第2走査により得られたデータを更に用いることも可能である。傾斜角度算出部232は、例えば、断面間隔と血管領域の特定結果とに基づいて、注目断面C2における注目血管Dbの傾斜角度を算出する。図5に示す例において、断面間隔は、補助断面C11と補助断面C12との間の距離と、補助断面C13と補助断面C14との間の距離とを含み、更に、注目断面C2と補助断面C12との間の距離と、注目断面C2と補助断面C13との間の距離とを含んでよい。前述したように、傾斜角度算出部232は、第1算出部232aと、第2算出部232bとを備える。
第1算出部232aは、第1走査により取得された4以上の補助断面に対応する4以上のデータ(断層像)のうちの2以上のデータからなる第1データ群を解析することにより、注目血管の第1傾斜角度を求める。更に、第1算出部232aは、第1データ群に含まれない1以上のデータを含む2以上のデータからなる第2データ群を解析することにより、注目血管の第2傾斜角度を求める。
第2算出部232bは、第1算出部232aにより求められた第1傾斜角度及び第2傾斜角度に基づいて、注目断面C2における注目血管Dbの傾斜角度を求める。図8は、第1傾斜角度及び第2傾斜角度の例を示す。符号W11〜W14は、それぞれ、図6に示す断層像G11〜G14内の特徴点を示す。符号K1は外側の2つの特徴点W11及びW14を結ぶ線分を示し、符号K2は内側の2つの特徴点W12及びW13を結ぶ線分を示す。また、外側の2つの特徴点W11及びW14の間の距離は4Lであり、内側の2つの特徴点W12及びW13の間の距離は2Lである。
血流情報生成部233は、第2走査により注目断面を走査して取得されたデータと第2算出部232bにより求められた傾斜角度θとに基づいて、被検眼Eの血流情報を生成する。より具体的には、血流情報生成部233は、ドップラーOCTにより取得された位相画像と、第2算出部232bにより算出された注目断面C2における注目血管Dbの傾斜角度θとに基づいて、注目血管Dbに関する血流情報を生成する。前述のように、血流情報生成部233には、血流速度算出部2331と、血管径算出部2332と、血流量算出部2333とが設けられている。
血流速度算出部2331は、位相画像として得られる位相差の時系列変化に基づいて、注目血管Db内を流れる血液の注目断面C2における血流速度を算出する。この算出対象は、或る時点における血流速度でもよいし、この血流速度の時系列変化(血流速度変化情報)でもよい。前者の場合、例えば心電図の所定の時相(例えばR波の時相)における血流速度を選択的に取得することが可能である。また、後者における時間の範囲は、注目断面C2を走査した時間の全体又は任意の一部である。
Δfは、測定光LSの散乱光が受けるドップラーシフトを表す;
nは、媒質(血液)の屈折率を表す;
vは、媒質の流速(血流速度)を表す;
θは、測定光LSの入射方向と媒質の流れ方向(傾斜角度)とが成す角度を表す;
λは、測定光LSの中心波長を表す。
血管径算出部2332は、注目断面C2における注目血管Dbの径を算出する。この算出方法の例として、眼底像を用いた第1の算出方法と、断層像を用いた第2の算出方法がある。
血流量算出部2333は、血流速度の算出結果と血管径の算出結果とに基づいて、注目血管Db内を流れる血液の流量を算出する。この処理の一例を以下に説明する。
主制御部211は、表示部241に眼底像を表示させる。この眼底像は観察画像でも撮影画像でもよい。また、この眼底像は撮影画像を構成する画像であってもよい。ユーザは、操作部242を操作することで、表示された眼底像に注目断面C2を指定する。断面設定部234は、指定された注目断面C2とこの眼底像とに基づいて、第1走査が適用される4つ(以上)の補助断面C11〜C14を設定する。なお、前述のように、注目断面C2は所望の注目血管Dbを横切るように指定される。
ユーザインターフェイス240には、表示部241と操作部242とが含まれる。表示部241は、演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置3を含む。操作部242は、演算制御ユニット200の操作デバイスを含む。ユーザインターフェイス240は、例えばタッチパネルのように、表示機能と操作機能とを備えるデバイスを含んでよい。
血流計測装置1の動作について説明する。図9は、血流計測装置1の動作の一例を表す。
まず、血流計測の対象となる患者を選択する。患者の選択は、例えば患者IDを入力することにより行われる。
ユーザは、装置光学系の位置を調整するなどして被検眼Eの撮影を行う位置を指定する。
次に、被検眼Eに対する装置光学系の位置合わせ(アライメント)が行われる。アライメントは、例えばアライメント指標を用いて行われる。或いは、本出願人による特開2013−248376号公報に記載された2以上の前眼部カメラが設けられている場合、前眼部を異なる方向から実質的に同時に撮影して得られる2以上の画像に基づいてアライメントを行うことができる。本ステップにおいて、フォーカス調整等を更に行ってもよい。
続いて、血流計測が行われる位置(特に注目断面C2)が指定される。このとき、ユーザにより指定された断面が適正か否か判定するための処理を実行することができる。この適否判定は、例えば、当該断面やその近傍をOCTスキャンして得られた画像に基づいて、当該断面における当該血管の傾斜角度を算出する処理と、この傾斜角度が許容範囲に含まれるか否か判定する処理とを含む。傾斜角度が既定の許容範囲に含まれる場合、この断面が血流計測の対象(注目断面C2)として採用される。注目断面C2が決定すると、断面設定部234は、第1走査の対象となる4つ(以上)の補助断面C11〜C14を設定する。
血流計測装置1は、ステップS4で断面設定部234により設定された補助断面C11〜C14のOCTスキャンを実行する(第1走査)。第1走査におけるOCTスキャンは、例えば次のような順序で実行される。
第1算出部232aは、ステップS5で取得された第1データ群を解析することにより、注目血管Dbの第1傾斜角度θ1を求める。更に、第1算出部232aは、第2データ群を解析することにより、注目血管Dbの第2傾斜角度θ2を求める。
第2算出部232bは、ステップS6で求められた第1傾斜角度θ1及び第2傾斜角度θ2に基づいて、注目断面C2における注目血管Dbの傾斜角度θを求める。なお、ステップS6及びS7を、ステップS8の第2走査より後に実行するようにしてよい。
血流計測装置1は、ステップS4で指定された注目断面C2の反復的なOCTスキャンを実行する(第2走査)。位相画像形成部222は、第2走査により取得されたデータに基づいて、注目断面C2における位相差の時系列変化を表す位相画像を形成する。更に、断層像形成部221は、当該データに基づいて注目断面C2の断層像G2を形成する。データ処理部230(血管領域特定部231、血管径算出部2332等)は、注目断面C2における注目血管Dbの径を求める。
血流速度算出部2331は、ステップS7で算出された傾斜角度θと、ステップS8で取得された位相画像とに基づいて、注目断面C2における血流速度を算出する。更に、血流量算出部2333は、この血流速度の算出結果と、ステップS8で得られた血管径の算出結果とに基づいて、注目血管Db内を流れる血液の流量を算出する。
実施形態に係る血流計測装置の作用及び効果について説明する。
100 OCTユニット
220 画像形成部
230 データ処理部
232 傾斜角度算出部
232a 第1算出部
232b 第2算出部
233 血流情報生成部
Claims (10)
- 眼底の血管に交差する注目断面を光コヒーレンストモグラフィを用いて繰り返し走査して取得されたデータに基づいて血流情報を生成する血流計測装置であって、
前記血管に交差する4以上の断面を光コヒーレンストモグラフィを用いて走査することによりデータを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部により取得された前記4以上の断面に対応する4以上のデータのうちの2以上のデータからなる第1データ群を解析することにより前記血管の第1傾斜角度を求め、前記第1データ群に含まれない1以上のデータを含む2以上のデータからなる第2データ群を解析することにより前記血管の第2傾斜角度を求める第1算出部と、
前記第1算出部により求められた前記第1傾斜角度及び前記第2傾斜角度に基づいて、前記注目断面における前記血管の傾斜角度を求める第2算出部と、
前記注目断面を繰り返し走査して取得された前記データと前記第2算出部により求められた前記傾斜角度とに基づいて前記血流情報の生成を行う血流情報生成部と
を備える血流計測装置。 - 前記第1データ群は、前記4以上の断面のうち両端に位置する断面の一方又は双方を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の血流計測装置。 - 前記第1データ群のうち両端に位置する2つの断面の間の距離と前記第2データ群のうち両端に位置する2つの断面の間の距離とが異なる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の血流計測装置。 - 前記データ取得部は、前記血管に交差する4つの断面を走査してデータを取得し、
前記第1データ群は、前記4つの断面のうち両端に位置する2つの断面からなり、
前記第2データ群は、前記第1データ群に含まれない2つの断面からなる
ことを特徴とする請求項3に記載の血流計測装置。 - 前記データ取得部は、前記第1データ群に対応する2以上の断面の走査を連続して実行し、かつ、前記第2データ群に対応する2以上の断面の走査を連続して実行する
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の血流計測装置。 - 前記データ取得部は、前記第1データ群に対応する2以上の断面の走査と前記第2データ群に対応する2以上の断面の走査とを交互に実行する
ことを特徴とする請求項5に記載の血流計測装置。 - 前記注目断面及び前記4以上の断面を含む5以上の断面は等間隔で配置されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の血流計測装置。 - 前記4以上の断面の個数は偶数個であり、
前記注目断面は、前記注目断面及び前記4以上の断面を含む奇数個の断面の中央に配置されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の血流計測装置。 - 前記第2算出部は、前記第2傾斜角度に基づき許容範囲を設定し、前記第1傾斜角度が前記許容範囲に含まれる場合、前記注目断面における前記血管の傾斜角度として前記第1傾斜角度を採用する
ことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の血流計測装置。 - 前記第2算出部は、前記第1傾斜角度及び前記第2傾斜角度の統計値を算出し、前記注目断面における前記血管の傾斜角度として前記統計値を採用する
ことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の血流計測装置。
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