CN111630366B - 图像处理方法、图像处理程序及记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明将通过OCT拍摄而获得的信息以特别是对于有效地辅助胚胎的评价作业有用的形态向用户提示。本发明的图像处理方法具备如下工序：获取原信号数据的工序(S102)，该原信号数据是对所培养的胚胎进行光学相干断层拍摄而求出的，表示来自包括胚胎的三维空间内的各位置的信号光的强度分布；基于原信号数据生成球坐标数据的工序(S103～S105)，该球坐标数据表示以在胚胎的内部具有原点的球坐标表示的三维空间内的各位置、与来自该位置的信号光的强度之间的对应；以及基于球坐标数据将信号光的强度分布输出为二维映射的工序(步骤S106、S107)，该二维映射以球坐标中的两个偏角为坐标轴。

Description

图像处理方法、图像处理程序及记录介质

技术领域

本发明涉及用于二维地表现与通过对胚胎进行断层拍摄而获得的胚胎的三维图像相对应的数据的图像处理。尤其涉及适合于辅助所培养的胚胎的评价作业的图像处理。

背景技术

在例如以不孕治疗为目的的生殖辅助医疗中，使体外受精并培养一定期间后的胚胎(受精卵)返回胎内。然而，其成功率未必高，患者的精神上和经济上的负担也较大。为了解决该问题，摸索确切地判断所培养的胚胎的状态的方法。

以往，针对胚胎培养是否良好地进行的评价，普遍是医生、胚胎培养人员通过例如显微镜观察以目视进行的。作为其判断指标，广泛应用了例如Veeck分类、Gardner分类等。不过，这些只不过表示针对胚胎的形态学特征的大致的判断基准。现状是最终的评价依赖于评价者的主观判断。因此，寻求用于能够进行客观且定量的评价的技术。

例如在专利文献1中，提出了应用光学相干断层拍摄(Optical CoherenceTomography(光学相干断层成像)；OCT)这样的无创的断层拍摄技术来评价胚胎品质的技术。在该技术中，根据通过OCT拍摄而获得的断层图像重建胚胎的三维像。并且，基于该三维像，使用作为胚胎的形态学基准的分裂球的数量、其规则性、碎片率等基准来评价胚胎的品质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-521067号公报

发明内容

在上述文献中记载有能够基于通过OCT拍摄获得的三维像进行胚胎的评价的内容。另外，公开有从各种方向观察胚胎得到的三维像的例子。然而，未叙述具体的像的加工、定量的指标的算出。即，该现有技术只不过是将迄今为止的供目视观察的显微镜像这样的二维像置换成三维像的技术。因此，虽然与使用以往的二维像的情形相比，能够更有效地辅助胚胎的评价作业，但不能说充分有效地灵活运用了从OCT拍摄结果获得的信息。例如，为了把握胚胎的内部构造，需要如专利文献1的图5A～图5I所例示那样，使从各种方向观察胚胎得到的像显示，并依次观察该像而进行综合判断。

像这样通过OCT拍摄而获得的断层图像和根据该断层图像重建的三维像，具有能够提供例如胚胎的内部构造等对胚胎的评价有用的很多信息的可能性。然而，针对用于通俗易懂地提示该信息的具体方法，迄今为止尚未确立。

本发明是鉴于上述问题而做成的，以提供如下技术为目的：能够将通过OCT拍摄而获得的信息以特别是对于有效地辅助胚胎的评价作业有用的形态向用户提示。

本发明的一形态是一种图像处理方法，其具备如下工序：获取原信号数据的工序，该原信号数据是对所培养的胚胎进行光学相干断层拍摄而求出的，表示来自包括所述胚胎的三维空间内的各位置的信号光的强度分布；基于所述原信号数据生成球坐标数据的工序，该球坐标数据表示以在所述胚胎的内部具有原点的球坐标表示的所述三维空间内的各位置、与来自该位置的所述信号光的强度之间的对应关系；以及基于所述球坐标数据将所述信号光的强度分布输出为二维映射的工序，该二维映射以所述球坐标中的两个偏角为坐标轴。

另外，本发明的另一形态是用于使计算机执行上述各工序的程序。另外，本发明的另一形态是存储有上述程序的计算机可读记录介质。

虽然详细情况随后论述，但胚胎、特别是哺乳类的受精卵的外形是大致球形，另外，其内部构造也具有比较高的旋转对称性。据此，利用在胚胎的内部设定有原点的球坐标来表示三维像中的胚胎的各位置是极其合理的。具体而言，若胚胎内部的各位置的坐标在球坐标系中表示，则通过观察来自1个矢径方向上的胚胎的各位置的信号光的强度，从而能够知晓从胚胎的内部到表面的内部构造。

为了有效地辅助用户对胚胎的评价作业，以怎样的形式向用户提示上述那样的有用信息成为问题。能够在例如以球坐标的两个偏角为坐标轴的二维映射上的各点，表示以这些偏角的组表示的1个矢径方向上的信号光的强度分布。这样的二维映射可清楚地表示胚胎在从原点观察的各矢径方向上具有怎样的构造、以及相对于原点具有何种程度的对称性等与胚胎的内部构造有关的信息。因此，用户一看该映射就能够容易地把握胚胎的内部构造。

发明效果

如上述这样，根据本发明，能够将通过对所培养的胚胎进行OCT拍摄而获得的信息以特别是对于有效地辅助胚胎的评价作业有用的形态向用户提示。

如果一边参照附图一边阅读如下详细的说明，则本发明的上述目的和特征、以及其他目的和新的特征会更加完全明了。不过，附图专门用于解说，并不限定本发明的范围。

附图说明

图1是表示用于进行断层拍摄的图像处理装置的构成例的原理图。

图2A是说明该图像处理装置中的拍摄原理的第1图。

图2B是说明该图像处理装置中的拍摄原理的第2图。

图3A是表示OCT装置的具体构成例的第1图。

图3B是表示OCT装置的具体构成例的第2图。

图4A是例示作为处理对象的胚胎的代表性构造的第1示意图。

图4B是例示作为处理对象的胚胎的代表性构造的第2示意图。

图4C是例示作为处理对象的胚胎的代表性构造的第3示意图。

图4D是例示作为处理对象的胚胎的代表性构造的第4示意图。

图5是表示该实施方式的图像处理方法的流程图。

图6A是表示从正交坐标向极坐标的坐标转换的效果的第1图。

图6B是表示从正交坐标向极坐标的坐标转换的效果的第2图。

图6C是表示从正交坐标向极坐标的坐标转换的效果的第3图。

图7A是表示二维映射的例子的第1图。

图7B是表示二维映射的例子的第2图。

具体实施方式

以下，对本发明的图像处理方法的具体实施方式进行说明。本实施方式用于使本发明的图像处理方法具体化。在该实施方式中，在承载到培养容器的培养基(培养液)中所培养的胚胎通过光学相干断层拍摄(Optical Coherence Tomography；OCT)技术而被进行断层拍摄，基于由此所获得的数据，胚胎的三维的内部构造显示输出为二维映射(two-dimensional map，二维图)。其目的在于辅助用户(具体而言医生或胚胎培养人员)对胚胎的评价作业。在例如以不孕治疗为目的的受精卵的培养中，以获得用于判断培养是否良好地进行的见解为目的，而能够适用本实施方式的图像处理方法。

首先，对用于拍摄断层图像的图像处理装置的构成、该图像处理装置的拍摄原理进行说明。之后，对使用通过拍摄而获取的数据生成二维映射的图像处理进行说明。

图1是表示用于进行断层拍摄的图像处理装置的构成例的原理图。该图像处理装置1将在培养基中所培养的胚胎作为被拍摄物而进行断层拍摄，对所获得的断层图像进行图像处理而生成被拍摄物的三维(3D)像。为了统一表示以下的各图中的方向，如图1所示那样设定xyz正交坐标轴。其中，xy平面表示水平面。另外，z轴表示铅垂轴，更详细而言，(-z)方向表示铅垂朝下方向。

图像处理装置1具备保持部10。保持部10使培养容器11的开口面朝上而将培养容器11保持成大致水平姿势。培养容器(以下，简称为“容器”)11是具有玻璃制或树脂制的透明底部的、被称为碟或板的容器。在容器11中预先以规定量注入有适宜的培养基M，在培养基中，在容器11的底部111培养有试样Sp(在此是胚胎)。在图1中仅记载有1个试样Sp，但也可以在1个容器11内培养多个试样Sp。

在由保持部10保持着的容器11的下方配置拍摄单元20。对拍摄单元20使用能够以非接触、非破坏(无创)的方式拍摄被拍摄物的断层图像的、光学相干断层拍摄(OpticalCoherence Tomography；OCT)装置。虽然详细情况随后论述，但作为OCT装置的拍摄单元20具备产生向被拍摄物照射的照明光的光源21、光束分离器22、物体光学系统23、参照镜24、分光器25、以及光检测器26。

另外，图像处理装置1还具备控制装置的动作的控制单元30和控制拍摄单元20的可动机构的驱动控制部40。控制单元30具备CPU(中央处理单元：Central ProcessingUnit)31、A/D变换器32、信号处理部33、3D复原部34、接口(IF)部35、图像存储器36以及存储器37。

CPU31通过执行规定的控制程序，负责装置整体的动作。CPU31所执行的控制程序和在处理中所生成的数据被保存于存储器37。A/D变换器32将根据受光光量从拍摄单元20的光检测器26输出的信号转换成数字数据。信号处理部33基于从A/D变换器32输出的数字数据进行后述的信号处理，生成被拍摄物的断层图像。3D复原部34具有基于拍摄到的多个断层图像的图像数据生成所拍摄的胚胎的三维像(3D像)的功能。由信号处理部33生成的断层图像的图像数据和由3D复原部34生成的三维像的图像数据由图像存储器36适当存储保存。

接口部35负责图像处理装置1与外部之间的通信。具体而言，接口部35具有用于与外部设备进行通信的通信功能、用于受理来自用户的操作输入并向用户通知各种信息的用户接口功能。为了该目的，在接口部35连接有输入设备351和显示部352。输入设备351由能够受理与装置的功能选择、动作条件设定等相关的操作输入的例如键盘、鼠标、触摸面板等构成。另外，显示部352具有显示由信号处理部33生成的断层图像、由3D复原部34生成的立体像等各种处理结果的显示设备、例如液晶显示器。

另外，CPU31向驱动控制部40发出控制指令。据此，驱动控制部40使拍摄单元20的可动机构进行规定的动作。如接下来说明那样，利用由驱动控制部40执行的拍摄单元20的扫描移动与由光检测器26进行的受光光量的检测的组合，获取作为被拍摄物的试样Sp(具体而言为胚胎)的断层图像。

图2A和图2B是说明该图像处理装置的拍摄原理的图。更具体而言，图2A是表示拍摄单元20中的光路的图，图2B是示意性地表示试样Sp的断层拍摄的情形的图。如前所述，拍摄单元20作为光学相干断层拍摄(OCT)装置发挥功能。此外，在此为了说明而将试样Sp表示为大致球形。然而，在实际的拍摄中，试样Sp的形状没有特别限定。

在拍摄单元20中，从具有例如发光二极管或超辐射发光二极管(SLD)等发光元件的光源21，出射包括宽频带的波长成分的低相干光束L1。光束L1向光束分离器22入射而分支。一部分光L2如以虚线箭头表示那样朝向容器11，一部分光L3如以单点划线箭头表示那样朝向参照镜24。

朝向容器11的光L2经由物体光学系统23向容器11入射。更具体而言，从光束分离器22出射的光L2经由物体光学系统23向容器底部111入射。物体光学系统23具有使从光束分离器22朝向容器11的光L2向容器11内的试样Sp聚焦的功能、以及使从试样Sp出射的反射光聚光而朝向光束分离器22的功能。在图中物体光学系统23由单一物镜代表性地表示，但可以是组合多个光学元件而成的系统。

物体光学系统23利用设置于驱动控制部40的焦点调整机构41能够在z方向上移动。由此，物体光学系统23相对于被拍摄物的焦点位置能够在z方向上改变。物体光学系统23的光轴与铅垂方向平行，因而，与平面状的容器底部111垂直。另外，以照明光向物体光学系统23的入射方向与光轴平行、照明光的光中心与光轴一致的方式确定物体光学系统23的配置。

若试样Sp不是具有针对光L2的透过性的试样，则透过容器底部111所入射的光L2就被试样Sp的表面反射。另一方面，在试样Sp针对光L2具有一定程度的透过性的情况下，光L2进入到试样Sp内而被其内部的构造物反射。若使用例如近红外线作为光L2，则能够使入射光到达试样Sp内部。来自试样Sp的反射光作为散射光向各种方向放射。其中的放射到物体光学系统23的聚光范围内的光L4被物体光学系统23聚光而向光束分离器22发送。

参照镜24以其反射面与光L3的入射方向垂直的姿势被支承。另外，能够利用设置于驱动控制部40的镜驱动机构42在沿着光L3的入射方向的方向(在图中是y方向)上移动。入射到参照镜24的光L3被反射面反射，作为以向相反方向追踪入射光路的方式前进的光L5而朝向光束分离器22。该光L5成为参照光。通过利用镜驱动机构42改变参照镜24的位置，从而参照光的光程变化。

由试样Sp的表面或者内部的反射面反射的反射光L4和由参照镜24反射的参照光L5经由光束分离器22向光检测器26入射。此时，在反射光L4与参照光L5之间产生起因于相位差的干涉，干涉光的分光光谱根据反射面的深度而不同。也就是说，干涉光的分光光谱具有被拍摄物的深度方向的信息。因而，通过按照波长对干涉光进行分光并检测光量、且对检测到的干涉信号进行傅里叶变换，从而能够求出被拍摄物的深度方向上的反射光强度分布。基于这样的原理的OCT拍摄技术被称为傅里叶域(Fourier Domain)OCT(FD-OCT)。

在该实施方式的拍摄单元20中，在从光束分离器22到光检测器26的干涉光的光路上设置有分光器25。作为分光器25，能够使用例如利用了棱镜的分光器、利用了衍射光栅的分光器等。干涉光被分光器25按照波长成分分光并被光检测器26接收。

根据光检测器26检测到的干涉光对从光检测器26输出的干涉信号进行傅里叶变换，从而求出试样Sp中的、光束L2的入射位置处的深度方向、即z方向的反射光强度分布。通过使向容器11入射的光束L2在x方向上扫描，求出与xz平面平行的平面中的反射光强度分布。能够根据其结果生成以该平面为截面的试样Sp的断层图像。以下，在本说明书中，将利用x方向上的光束扫描而获取与xz平面平行的截面中的1个断层图像It的一系列的动作称为1次拍摄。

另外，一边使y方向上的光束入射位置多阶段地改变，一边每次都进行断层图像的拍摄。由此，如图2B所示，能够获得以与xz平面平行的截面对试样Sp进行断层拍摄而得到的许多断层图像It。只要缩小y方向的扫描间距，就能够获得对于把握试样Sp的立体构造而言足够的分辨率的图像数据。x方向和y方向上的光束扫描能够通过各种方法实现。例如，能够适用如下方法：使用未图示的检流计反射镜等使光路变化的光学部件，而使光束入射位置在xy方向上变化。另外，也能够适用如下方法：使承载试样Sp的容器11和拍摄单元20中的某一个在xy方向上移动而使它们的相对位置变化。

此外，在上述的原理说明中，在拍摄单元20中使来自光源21的光分支成照明光和参照光的分波功能、以及将信号光和参照光合成而生成干涉光的功能由光束分离器22实现。另一方面，近年来，作为在OCT装置中负责这样的分波·合波功能的构件，有时使用以下所例示这样的光纤耦合器。

图3A和图3B是表示OCT装置的具体构成例的图。此外，为了容易理解，在以下的说明中，对与上述的原理图的构成相同或相当的构成标注同一附图标记。只要没有特别说明，其构造和功能就与上述原理图的构造和功能基本上相同，省略详细的说明。另外，基于光纤耦合器实现的检测干涉光的OCT拍摄原理也基本上与上述相同，因此省略详细的说明。

在图3A所示的构成例中，拍摄单元20a具备光纤耦合器220作为替代光束分离器22的分波·合波器。构成光纤耦合器220的1个光纤221与光源21连接，从光源21出射的低相干光利用光纤耦合器220而分支成向两个光纤222、223的光。光纤222构成物体系光路。更具体而言，从光纤222的端部出射的光经由准直透镜223向物体光学系统23入射。来自被拍摄物的反射光(信号光)经由物体光学系统23、准直透镜223向光纤222入射。

另一光纤224构成参照系光路。更具体而言，从光纤224的端部出射的光经由准直透镜225向参照镜24入射。来自参照镜24的反射光(参照光)经由准直透镜225向光纤224入射。在光纤222中传播的信号光和在光纤224中传播的参照光在光纤耦合器220中干涉。干涉光经由光纤226和分光器25向光检测器26入射。根据由光检测器26接收到的干涉光求出被拍摄物中的反射光的强度分布的原理如上述原理那样。

在图3B所示的例子中，也在拍摄单元20b设置有光纤耦合器220。不过，不使用光纤224，针对从光纤222出射的光的光路设置有准直透镜223和光束分离器227。并且，如前述的原理那样，在利用光束分离器227而分支的两个光路上分别配置有物体光学系统23、参照镜24。在这样的构成中，利用光束分离器227将信号光和参照光合成。由此产生的干涉光在光纤222、226中通过而导向光检测器26。

在这些例子中，在图2A的原理图中在空间中行进的各光的光路的一部分置换成光纤，但动作原理相同。在这些例子中也是，焦点调整机构41使物体光学系统23相对于容器11向接近·远离方向移动，从而能够调整物体光学系统23相对于被拍摄物的焦点深度。另外，镜驱动机构42使参照镜24沿着光的入射方向移动，从而能够改变参照光的光程。

以下，详细说明使用了该图像处理装置1的图像处理方法。关于图像处理装置1的构成，无论是使用上述的光束分离器的构成、还是使用光纤耦合器的构成，都能够适用。另外，作为用于拍摄断层图像的拍摄装置，不限定于上述的FD-OCT拍摄装置。例如时域OCT(TD-OCT)拍摄装置等基于其他拍摄原理的装置也能够适用。在以下的图像处理方法中，入射到包括试样Sp及其周围的三维空间内的各位置的照明光的反射光被作为信号光。并且，使三维空间内的位置和与来自该位置的信号光的光量相对应的信号的强度相关联而得到的数据在处理中使用。因而，只要是能够获取这样的数据的拍摄方法即可。

图4A～图4D是例示作为处理对象的胚胎的代表性构造的示意图。图像处理装置1在以例如不孕治疗为目的而被利用时，体外受精后的人受精卵的、培养初始阶段的受精卵成为图像处理装置1的拍摄对象物。如已知那样，若卵子受精，则卵裂开始，经由被称为桑葚胚的状态而形成囊胚。本实施方式的图像处理方法用于向用户提供适合于观察例如从刚刚受精之后到囊胚期的胚胎的信息。

图4A是示意性地表示初始阶段(例如从4细胞期到桑葚胚期)的胚胎的构造的图。胚胎E1的外形是大致球形。其表面由被称为透明带的果冻状的糖蛋白的层Z覆盖。在其内部含有因受精卵进行细胞分裂而产生的多个细胞C。在培养良好地进行的状态下，如图4A所示，透明带Z的内部由大小均等的多个细胞C占据。另一方面，在培养的状态并不良好的情况下，如图4B所示的胚胎E2那样，有时细胞C的大小不一致，或者除了通过卵裂而生成的细胞C以外还产生被称为碎片的微小的片断。此外，在图4B中示出细胞C的大小的偏差和碎片F一起产生的状态，但也有时仅出现它们中的一者。

无论是哪种状态，作为胚胎的状态而言都可以说是比图4A所示的状态差。因而，在直到桑葚胚为止的初始胚胎中，通过卵裂而形成的各细胞C的大小是否一致、各细胞C的表面是否光滑、是否产生了碎片F等能够成为用于评价培养状态的指标。

图4C和图4D是示意性地表示囊胚期的胚胎的内部构造的图。其中，图4C表示状态良好的胚胎E3，图4D表示状态比胚胎E3差的胚胎E4。在囊胚期，如图4C所示，进行着卵裂的细胞C在胚胎的表面作为较薄的层而形成有滋养外胚层T。由滋养外胚层T包围的内部空间产生被称为囊胚腔B的空腔。另外，在内部空间的一部分形成有许多细胞C密集而成的内细胞团I。

在状态较好的胚胎E3中，滋养外胚层T由许多细胞C致密地形成，另外，内细胞团I也由比较多的细胞C致密地构成。另一方面，在状态比胚胎E3的状态差的胚胎E4中，可能产生滋养外胚层T由更少的细胞C稀疏地形成的情况、内细胞团I由较少的细胞构成且较小的情况等。因而，能够利用滋养外胚层T的厚度和/或密度、内细胞团I的大小和/或密度作为胚胎的培养状态的指标。

图5是表示该实施方式的图像处理方法的流程图。此外，在以下所示的一系列的处理中，步骤S101在与图像处理装置1独立地准备的适宜的孵化器内实施。另外，对于步骤S102以后的处理，通过由设置于图像处理装置1的CPU31执行被预先记录到存储器37的控制程序来实现，但并不限定于此。

例如，对于图5的步骤S103以后的步骤，能够由具有一般的运算功能和图像输出功能的计算机装置执行。对于这些处理，也可以是图像处理装置1之外的计算机装置从图像处理装置1接收OCT拍摄数据而进行处理的构成。这样一来，图像处理装置1的CPU31仅执行特定化于拍摄的处理即可。由此，可减轻CPU31的处理负荷。

以下，说明具体的处理的内容。首先，将作为评价对象的胚胎在适宜的培养环境下培养(步骤S101)。所培养的胚胎在适当的定时由图像处理装置1进行OCT拍摄(步骤S102)。通过拍摄而获得的数据、具体而言表示来自包括胚胎及其周围的三维空间的各位置的反射光强度的数据作为原信号数据保存于存储器37或图像存储器36。能够使用该原信号数据构成专利文献1所示那样的胚胎的三维像并作为图像输出。

图6A～图6C是表示通过从正交坐标向极坐标的坐标转换而得到的效果的图。在通过针对拍摄对象物进行xy方向上的光束扫描而获取的原信号数据中，在xyz坐标系中表示三维空间内的各位置。然而，如前所述，胚胎的外形是大致球形，且其内部构造也具有比较高的旋转对称性。因此，为了更清楚地表现胚胎的构造，优选利用以胚胎的中心为原点的球坐标表示各位置。因此，如图6A所示，进行从xyz正交坐标系向以矢径r和两个偏角θ、

为坐标变量的/>

球坐标系的坐标转换。

如熟知那样，若原点O共同，则在正交坐标系中的点P的坐标(x，y，z)与球坐标系中的点P的坐标(r，θ，

)之间存在下式：

z＝r·cosθ的关系，能够相互转换。

具体而言，根据原信号数据确定胚胎的中心位置(步骤S103)，将该中心位置作为球坐标系的原点O。该原点O无需与原信号数据中的xyz正交坐标系的原点一致。并且，通过适当的转换处理，进行从正交坐标向球坐标的坐标转换(步骤S104)。通过像这样进行坐标转换，能够根据使在xyz正交坐标系中确定的三维空间内的各位置与来自该位置的信号光强度相关联而得到的原信号数据，生成使在

球坐标系中确定的三维空间内的各位置与来自该位置的信号光强度相关联而得到的数据(球坐标数据)。

对于“胚胎的中心”，能够基于原信号数据例如像如下这样求出。在将由原信号数据构成的胚胎的三维像视作实心的球体的情况下，能够将图像中的其重心设为胚胎的中心。在三维图像处理中，求出实心物体的重心的方法是公知的，能够适用这样的方法。另外，也可以是，确定例如近似地表示胚胎的表面的球面，并将该近似球面的中心作为胚胎的中心。该方法也能够适用于例如像图6B所示的囊胚E5那样胚胎的内部是空心的情况、胚胎的内部构造复杂的情况。

通过这样进行向球坐标的坐标转换，能够求出从原点向各矢径方向观察时的信号光的强度分布。若信号光的强度分布以球坐标表示，则在把握胚胎从原点观察时在各方向具有怎样的构造方面是方便的。例如，能够定量地评价从原点观察的胚胎的各向同性。例如，能够求出各矢径方向上的透明带Z的厚度、密度而评价其均匀性。另外，在囊胚中，针对滋养外胚层T，能够同样地求出厚度、密度的分布。另外，也能够评价内细胞团I的大小(厚度和向径向的扩展)。具体而言，如下所述。

如图6B所示，针对通过坐标转换设定了球坐标的囊胚E5，考虑从原点O延伸的1个矢径方向r1。设为在该方向上不存在内细胞团I。在使关注点从原点O沿着矢径方向r1移动时，原点O的周边由囊胚腔B占据，经由较薄的滋养外胚层T到达胚胎E5的外部。因此，若描绘该矢径方向上的信号光强度，则如在图6C中以实线表示那样。具体而言，信号强度在与滋养外胚层T的层相对应的位置处较高，信号强度在该位置的两侧变低。也就是说，在该情况的信号强度分布中，出现与滋养外胚层T相对应的1个峰值。

该方向上的滋养外胚层T的厚度越大，该峰值的宽度越大。另外，该方向上的滋养外胚层T的密度越高，峰值的高度越大。如图6C所示，只要预先确定用于使本底水平(background level)和有意义的峰值分离的适当的阈值Th1，就能够利用信号强度连续地超过阈值Th1的区域的宽度T1来定量地表示矢径方向r1上的滋养外胚层T的厚度。另外，能够利用峰值的高度表示滋养外胚层T的密度。

此外，在与滋养外胚层T不同的其他构造体存在于矢径方向r1上的情况下，认为信号强度在其位置同样会变高。峰值位置表示该构造物距原点O的距离。另外，能够利用矢径方向r1上的信号强度的积分值表示在该方向上存在的构造物的总量。

另一方面，作为与矢径方向r1不同的另1个矢径方向，尝试考虑内细胞团I所存在的方向r2。在该方向上的信号强度分布中包含与来自内细胞团I的信号光相对应的成分、和与来自滋养外胚层T的信号光相对应的成分。也就是说，若描绘该方向上的信号强度，则如在图6C中以点线表示那样。具体而言，成为与内细胞团I相对应的峰值和与滋养外胚层T相对应的峰值重叠的形态。认为若在内细胞团I与滋养外胚层T之间存在密度之差，则峰值高度会与此相应地改变。

在此，若提取连续地超过用于将本底水平和有意义的峰值分离的阈值Th1的区域，则该区域的宽度T4与将内细胞团I和滋养外胚层T合起来的宽度相当。另外，例如，若假设内细胞团I与滋养外胚层T相比为高密度，则能够设定使与内细胞团I相对应的信号强度、和与滋养外胚层T相对应的信号强度分离那样的阈值Th2。若使用这样的阈值Th2，则能够单独地求出该方向r2上的内细胞团I的宽度T2和滋养外胚层T的宽度T3。

像这样，能够根据各矢径方向上的信号强度的分布形态推定胚胎的三维构造。例如，若在信号强度分布中出现的峰值的位置、高度以及宽度在各矢径方向上大致恒定，则可以说从原点O观察的胚胎的各向同性较高。另一方面，峰值的位置、高度以及宽度中的某一个在特定的方向上比其他方向有意义地高时，可以说在该方向上存在特异的构造。

将这样的定量地表示各矢径方向上的信号强度分布的指标值分别作为标量导出(步骤S105)，将该指标值集中于单一的二维映射上并使其可视化(步骤S106)。由此，能够进行即使不从各种方向观察三维像、也一看就能够把握胚胎的内部构造这样的图像显示。二维映射的坐标轴能够设为例如两个偏角θ、

即，在该映射上由两个偏角θ、/>

的组确定的1个点表示以该偏角的值为坐标值的1个矢径方向。/>

作为将1个矢径方向上的信号强度分布表示为标量的方法，如上所述，能够使用在该方向上信号强度超过阈值的区域的宽度、信号强度的峰值高度、信号强度的积分值等。在使用区域的宽度的情况下，能够表示各方向上的构造物的厚度的分布。另外，在使用信号强度的峰值高度或者积分值的情况下，能够表示各方向上的构造物的密度分布。

作为将这些标量表现在二维映射上的方法，可以考虑以规定的阈值使标量的值二值化而显示为二值化图像的方法、根据标量的值使映射上的各点的明暗或浓淡不同的方法、将根据标量的值使形状、大小不同而得到的物体(例如圆形)配置于映射上的方法等。这样，通过进行表示矢径方向上的信号强度分布的标量的选择、以及根据目的适当地选择该标量的表现方法，能够生成以两个偏角θ、

为坐标轴而表示各方向上的信号强度分布的二维映射。

另外，为了将以球坐标表现的各方向映射在二维平面上，能够使用例如伪圆柱投影。即，能够使用与如下情况同样的投影：将两个偏角θ、

分别设为相当于纬度、经度，将作为大致球体的地球表面的地形表现在平面地图上。公知有数个这样的作图法，能够根据目的适当选择。

上述那样的图像处理的各要素能够使用已经被实用化的一般的三维图像处理应用程序来实现。这样生成的二维映射通过向例如显示部352显示输出而向用户提示(步骤S107)。用户能够观察所显示的映射而简单地且确切地把握胚胎的状态。

图7A和图7B是表示二维映射的例子的图。图7A是表现初始胚胎中的透明带Z的厚度分布的映射的例子。其中，偏角θ视作纬度，偏角

视作经度。并且，使用了作为能够在图上维持实体中的面积的地图投影的、桑逊投影。另外，越是高亮度，表示透明带Z越厚。若映射以一样的亮度表示，则可以说透明带Z的厚度均匀，在该例子中，在图的左端部附近存在高亮度的(明度较高的)区域，可知透明带Z在该部分特别厚。另外，在相对于中央部靠右的部分存在较暗的(明度较低的)区域，可知透明带Z在该部分较薄。

如此，在本实施方式中能够利用单一的二维映射中的明暗(或者浓淡)来表现在以往的技术中不从各种方向观察三维像就无法获知的透明带Z的厚度分布。

另外，图7B是表现囊胚中的表面的厚度分布的映射的例子。作为图示的方法，与图7A的例子相同，另外，不特别区别内细胞团I和滋养外胚层T，仅设为构造物的厚度而利用各位置的亮度来表现。在图的中央部分(由虚线包围的部分)存在高亮度的较大的区域，可知存在比其他部分厚的构造物。认为该部分与内细胞团I相对应。另外，亮度不均在其他区域中比较小，但局部地存在比周围暗的部分和比周围明亮的部分，表示滋养外胚层T的厚度存在不均。

以往，仅凭以二维像或三维像观察胚胎的表面，无法知晓胚胎的内部构造，只有通过对三维像进一步进行加工(例如在图像上消去表面的构造物等)才能够将胚胎的内部构造可视化。与此相对，在本实施方式中，能够利用单一的二维映射中的明暗(或者浓淡)来表现胚胎的内部构造。对于各构造物的更详细的形状、大小等，通过同时利用例如三维像的观察，能够进一步获得详细的信息。

如以上这样，在该实施方式中，根据通过对胚胎进行OCT拍摄而获得的原信号数据来生成球坐标数据，该球坐标数据利用球坐标表示来自包括胚胎的三维空间内的各位置的信号强度。胚胎是大致球形，其内部构造也普遍相对于中心具有比较高的旋转对称性。因此，利用在胚胎的内部具有原点的球坐标指定坐标位置而表示信号强度分布，对定量地表现胚胎的构造非常有益。

在OCT拍摄中能够根据拍摄数据重建胚胎的三维像，但为了使用户把握胚胎的内部构造，需要从各种方向观察三维像。另外，也存在需要通过图像处理消去外侧的构造物等加工的情况。另外，仅凭观察图像难以立即知晓构造物的尺寸等定量的信息。

与此相对，如果利用例如以胚胎的中心附近为原点的极坐标来表示信号强度分布，则能够根据其分布特征容易地导出各矢径方向上的构造物的位置、尺寸以及密度等定量的信息。另外，能够根据其结果把握各矢径方向上的构造物的分布状态，因此，也能够评价例如胚胎的各向同性。

作为使这样的定量的信息可视化来表示的方法，可以想到各种方法。例如，存在如下方法：根据1个矢径方向上的信号强度分布导出1个标量，将该标量作为表示该矢径方向上的信号强度分布的指标值而映射于以球坐标中的两个偏角为坐标轴的二维映射上。由此，能够将具有三维构造的胚胎中的构造物的分布状态可视化为单一的映射。

通过将这样的映射显示或输出为图像，用户能够容易地把握胚胎的状态。因此，本实施方式的图像处理方法能够有效地辅助用户对胚胎的评价作业。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，只要不脱离其主旨，就能够在上述的实施方式以外进行各种改变。例如，上述实施方式的图像处理装置1具有对试样Sp进行OCT拍摄的功能、以及根据拍摄数据生成并输出输出图像的功能。然而，本发明的图像处理方法也能够由如下计算机装置执行，该计算机装置自身不具有拍摄功能，其获取通过具有拍摄功能的其他装置的拍摄而获得的拍摄数据。

为了能够实现此方案，本发明可以作为用于使计算机装置执行图5的各处理步骤中的步骤S102～S107的软件程序被实施。此外，对于步骤S107的显示输出，也可以由与计算机装置分体的显示装置进行。在该情况下，计算机装置向显示装置输出与应显示的图像相对应的图像数据。

这样的程序的分发能够利用经由例如互联网等电气通信线路下载的形式进行。另外，也能够通过分发记录有该程序的计算机可读记录介质来实现。另外，还能够通过使现有的OCT拍摄装置经由接口读入该程序，从而利用该拍摄装置实施本发明。

另外，在上述实施方式中例示的二维映射采用构造物的厚度作为根据各矢径方向上的信号强度分布求出的指标值，并应用地图投影中的桑逊投影对其进行映射。其意向在于，通过使呈现于映射的构造物的面积的相对大小关系与实物相同，使得能够直观地把握构造物的大小。然而，对于指标值及其表示方法，并不限定于此。在想要更确切地表示例如构造物的位置、形状的情况下等，可以根据目的通过适当的投影生成映射。

另外，在上述实施方式中，各矢径方向上的构造物的厚度通过映射上的点的亮度来表示。因而，能够推定为例如图7B中央部的明亮的区域与内细胞团I相对应。取而代之，也可以考虑例如以下这样的表现方法。例如，可以考虑若假设内细胞团I具有比胚胎内的其他构造物高的密度，则在各矢径方向上的信号强度分布中，在与高密度的内细胞团I相对应的位置处，呈现比与其他构造物(例如滋养外胚层T)对应的信号高的信号强度。据此，也可以是，与呈现出比某阈值(例如图6C所示的阈值Th2)高的信号强度的矢径方向相对应的映射上的点，以不同于与其他矢径方向相对应的点的颜色来显示。这样一来，能够利用映射上的颜色表现构造物的密度，另外，能够利用亮度表现厚度。由此，能够设为用户能够更直观地把握胚胎的构造的显示。

另外，例如，也可以生成使多种指标值组合而成的映射。另外，也可以是表示互不相同的指标值的多个映射排列显示于1个画面上这样的输出形态。这样一来，能够有效地辅助根据各种指标值综合性地评价胚胎的状态的作业。另外，也可以是一并显示通过OCT拍摄而获得的三维像的形态。

以上，如例示具体的实施方式而进行了说明那样，在本发明的图像处理方法中，可以是根据来自以球坐标的两个偏角的组确定的1个矢径方向上的各位置的信号光的强度而求出的指标值的大小表示为二维映射的形态。根据这样的构成，从胚胎的中心部到表面的构造以1个指标值概括性地表示。通过对其进行映射，用户易于把握胚胎的整体构造。因此，能够省去从各种方向观察三维像这样的作业或减轻该作业的劳力和时间。

在该情况下，指标值的相对大小可以利用例如二维映射上的点的明暗或浓淡来表示。在这样的表现方法中，用户即使不详细地研究映射的各部，也能够一看映射整体就直观地把握胚胎的概略构造。

另外，例如，指标值也可以是与在1个矢径方向上信号光的强度连续地超过规定阈值的区域的长度相对应的值。根据这样的构成，能够利用指标值表示在1个矢径方向上存在的构造物的厚度。另外，例如，指标值也可以是与在1个矢径方向上信号光的强度连续地超过规定阈值的区域中的信号光的强度的积分值相对应的值。根据这样的构成，能够利用指标值表示在1个矢径方向上存在的构造物的量。

另外，对于球坐标的原点，能够通过例如对胚胎的表面进行球面近似、以该近似球的中心为原点的方法求出。一般而言，培养下的胚胎具有大致球状的外形。由此，若将胚胎的表面近似成球面，则该近似球面的中心与胚胎的中心大致一致。若将该位置设为球坐标的原点，则能够将胚胎的各位置的坐标以各种适于可视化的形态表示。也存在胚胎的内部由分裂后的细胞占据的情况，另外，也存在产生了空腔的情况。上述的原点的求出方法也能够适用于任一情况。

另外，例如，也可以使用伪圆柱投影而生成二维映射。在将球状的构造物表现为二维的画面的情况下，无法避免在构造物的形状、大小等中出现一些变形。该问题与将作为球体的地球的表面显示为平面地图的情形是共通的。在地图制作的领域中，应对该问题而提出了各种地图投影，这些投影的大多数也能够在生成胚胎的二维映射之际应用。作为其中1个，存在伪圆柱投影，通过使用伪圆柱投影来进行映射，能够进行维持了一定条件、例如构造物的面积的大小关系的映射显示。

工业实用性

本发明能够适用于辅助对所培养的胚胎的状态进行评价的作业的目的，能够为了提高例如不孕治疗中的体外受精、人工授精的成功率而利用。

以上，按照特定的实施例对发明进行了说明，但该说明并不意图以限定的意思进行解释。只要参照发明的说明，与本发明的其他实施方式同样地，所公开的实施方式的各种变形例对精通该技术的人员来说就变得清楚。所以，认为所附的权利要求书在不脱离发明的真正范围的范围内包括该变形例或实施方式。

附图标记说明

1：图像处理装置，

10：保持部，

20：拍摄单元，

21：光源，

22：光束分离器，

24：基准镜，

26：光检测器，

30：控制单元，

33：信号处理部，

34：3D复原部，

352：显示部，

Sp：试样。

Claims (8)

1.一种图像处理方法，其特征在于，具备如下工序：

获取原信号数据的工序，该原信号数据是对所培养的胚胎进行光学相干断层拍摄而求出的，表示来自包括所述胚胎的三维空间内的各位置的信号光的强度分布；

基于所述原信号数据生成球坐标数据的工序，该球坐标数据表示以在所述胚胎的内部具有原点的球坐标表示的所述三维空间内的各位置、与来自该位置的所述信号光的强度之间的对应关系；以及

基于所述球坐标数据将所述信号光的强度分布输出为二维映射的工序，该二维映射以所述球坐标中的两个偏角为坐标轴，

通过从正交坐标向球坐标的坐标转换，求出所述三维空间内的所述信号光的强度分布而生成所述球坐标数据，

通过在以所述球坐标中的两个偏角为坐标轴的平面上映射根据来自1个矢径方向上的各位置的所述信号光的强度求出的指标值，来生成所述二维映射，其中所述1个矢径方向由所述两个偏角的组确定。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，

所述指标值的相对大小通过所述二维映射上的点的明暗或浓淡来表示。

3.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其特征在于，

所述指标值是与在所述1个矢径方向上所述信号光的强度连续地超过规定阈值的区域的长度相对应的值。

4.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其特征在于，

所述指标值是与在所述1个矢径方向上所述信号光的强度连续地超过规定阈值的区域中的所述信号光的强度的积分值相对应的值。

5.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其特征在于，

对所述胚胎的表面进行球面近似，将近似球的中心作为所述原点。

6.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其特征在于，

通过伪圆柱投影生成所述二维映射。

7.一种图像处理程序，其特征在于，使计算机执行如下工序：

获取原信号数据的工序，该原信号数据是对所培养的胚胎进行光学相干断层拍摄而求出的，表示来自包括所述胚胎的三维空间内的各位置的信号光的强度分布；

基于所述原信号数据生成球坐标数据的工序，该球坐标数据表示以在所述胚胎的内部具有原点的球坐标表示的所述三维空间内的各位置、与来自该位置的所述信号光的强度之间的对应关系；以及

基于所述球坐标数据将所述信号光的强度分布输出为二维映射的工序，该二维映射以所述球坐标中的两个偏角为坐标轴，

通过从正交坐标向球坐标的坐标转换，求出所述三维空间内的所述信号光的强度分布而生成所述球坐标数据，

通过在以所述球坐标中的两个偏角为坐标轴的平面上映射根据来自1个矢径方向上的各位置的所述信号光的强度求出的指标值，来生成所述二维映射，其中所述1个矢径方向由所述两个偏角的组确定。

8.一种记录介质，其是计算机可读记录介质，其特征在于，记录有权利要求7所述的图像处理程序。

Images