JP2003265414A - 角膜内皮細胞解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のディジタイザー法等では解析に多大な
労力及び時間を要する解析項目、例えばブレッブ占有面
積比などを迅速、容易かつ高精度に解析することができ
る角膜内皮細胞解析装置の提供を目的とするものであ
る。 【解決手段】 角膜内皮細胞の画像データを取得する取
得手段２と、この角膜内皮細胞の画像データから高速フ
ーリエ変換によって角膜内皮細胞像の周波数分布情報を
得る変換手段３と、この周波数分布情報から統計量（平
均値、標準偏差等）を算出する演算手段４と、この統計
量を記録する記録手段５と、記録されている一対の統計
量の差を算出する対比手段６とを備える角膜内皮細胞解
析装置１である。演算手段３で算出する統計量を、周波
数分布情報の低周波成分、中間周波成分及び高周波成分
からなる群より選択される１種又は２種以上の統計量と
するとよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角膜内皮細胞解析
装置に関し、詳細には角膜内皮細胞像の周波数分布情報
を介して角膜内皮細胞のブレッブ占有面積比等の高度の
解析を迅速に行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、コンタクトレンズが普及し、その
使用状態の確認などのために角膜内皮細胞の検査が行わ
れている。かかる角膜内皮細胞の一般的な検査方法とし
ては、従来、角膜内皮細胞を撮影し、得られた画像デー
タに基づいて細胞面積、平均細胞面積、細胞密度、６角
形細胞頻度等の種々項目の解析が行われている。

【０００３】この角膜内皮細胞像の解析手法としては、
（ａ）細胞の頂点の座標をコンピューター等に入力する
ことで、種々の項目の解析を行うディジタイザー法（頂
点入力法）、（ｂ）細胞の中心をコンピューター等に入
力することで、各細胞の輪郭を再現し、種々の項目の解
析を行うセンター入力法などがある（特開平６−２７４
６００号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンタクト
レンズの装着などによって角膜が酸欠状態となると、角
膜内皮細胞像にブレッブ（ｂｌｅｂ）が形成される場合
がある。このブレッブとは、角膜内皮細胞上に現れる黒
や白の斑点のことである。かかるブレッブが現れるよう
な状態になると、細胞の境界が見えにくくなったり、シ
ワ状の濃淡が現れたり、細胞に凹凸があるように見え
る。角膜の酸欠によるブレッブ形成の有無及びその程度
を調べることは、コンタクトレンズの利用や健康な目の
保持にとって重要であり、ブレッブ占有面積比によるブ
レッブ形成の等級付けを行った研究も発表されている。

【０００５】しかし、ブレッブは様々な大きさ、位置、
形状等を有しているため、上記ディジタイザー法やセン
ター入力法では角膜内皮細胞像に発現するブレッブの占
有面積比の測定が困難であり、その測定には多大な時間
及び労力を要している。このブレッブ占有面積比以外に
も上記ディジタイザー法等では解析できない高度な解析
項目が存在する。

【０００６】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、従来のディジタイザー法等では解析に多大
な労力及び時間を要する解析項目、例えばブレッブ占有
面積比などを迅速、容易かつ高精度に解析することがで
きる角膜内皮細胞解析装置の提供を目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、角
膜内皮細胞像から上記ブレッブ占有面積比等の項目を迅
速、容易かつ高精度に解析するために検討、実験及び検
証を繰り返した結果、角膜内皮細胞像から得られる周波
数分布情報と上記ブレッブ占有面積比等の解析項目との
間に所定の相関関係があることに着目し、周波数分布情
報を介してブレッブ占有面積比等の解析項目が迅速、容
易かつ高精度に解析できることを見いだした。

【０００８】その結果、上記課題を解決するためになさ
れた発明は、ａ）角膜内皮細胞の画像データを取得する
取得手段と、ｂ）この角膜内皮細胞の画像データから高
速フーリエ変換によって角膜内皮細胞像の周波数分布情
報を得る変換手段と、ｃ）この周波数分布情報から統計
量を算出する演算手段と、ｄ）この統計量を記録する記
録手段とを備える角膜内皮細胞解析装置である。

【０００９】当該角膜内皮細胞解析装置によれば、取得
手段で得た角膜内皮細胞の画像データを変換手段で周波
数分布情報に変換し、演算手段で周波数分布情報から所
定の統計量を算出し、記録手段で統計量を記録する。こ
のように、角膜内皮細胞像の周波数分布情報から得た統
計量によって、この統計量と相関関係がある種々の解析
項目、例えばブレッブ占有面積比等を迅速、容易かつ高
精度に解析することができる。

【００１０】上記演算手段で算出する統計量を、周波数
分布情報の低周波成分、中間周波成分及び高周波成分か
らなる群より選択される１種又は２種以上の統計量とす
るとよい。例えばブレッブ占有面積比等の解析項目の別
により低周波成分、中間周波成分又は高周波成分の統計
量と顕著な相関関係を示す場合がある。そのため、当該
手段のように、低周波成分、中間周波成分又は高周波成
分の統計量を知ることで所定の解析項目を精度よく解析
することができ、さらにそれぞれの周波数成分の統計量
を組み合わせることで解析精度の向上及び解析項目数の
増加を促進することができる。

【００１１】上記演算手段で算出する統計量を周波数分
布情報の標準偏差とするとよい。上述のブレッブ占有面
積比等の解析項目によっては周波数分布情報の標準偏差
と顕著な相関関係を有する場合があることから、この標
準偏差を算出することで上記ブレッブ占有面積比等の項
目に関して高精度な解析が可能となる。

【００１２】上記演算手段で算出する統計量を周波数分
布情報の平均値としてもよい。上述のブレッブ占有面積
比等の解析項目によっては周波数分布情報の平均値と相
関関係を有する場合もあり、この平均値を算出すること
で上記ブレッブ占有面積比等の項目に関して迅速、容易
かつ高精度な解析が可能となる。

【００１３】上記記録手段に記録されている一対の統計
量の差を算出する対比手段をさらに備えるとよい。かか
る対比手段を備えることで、上記ブレッブ占有面積比等
の解析項目の変化を認識することができる。従って、対
比手段により、例えば被検者の角膜内皮細胞の画像デー
タから得られる統計量と健常者の角膜内皮細胞の画像デ
ータから得られる統計量との差を算出することで、各解
析項目に関する被検者の角膜内皮細胞の状態を認識する
ことができる。また、例えば同じ被検者の角膜内皮細胞
の画像データから得られる統計量の経時的な差を算出す
ることで、各解析項目に関する角膜内皮細胞状態の経時
的変化を認識することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態
に係る角膜内皮細胞ブレッブ占有面積比解析装置（以
下、ブレッブ占有面積比解析装置と略す）、図２は図１
のブレッブ占有面積比解析装置による解析手順を説明す
るフローチャートである。

【００１５】図１のブレッブ占有面積比解析装置１は、
取得手段２、変換手段３、演算手段４、記録手段５及び
対比手段６を備えている。当該ブレッブ占有面積比解析
装置１は、システム的には、ＣＰＵなどからなる制御
部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、モニター、キー
ボードなどを備えるコンピューターにより構成されてお
り、ＲＯＭ、ハードディスクに記憶されているコンピュ
ータプログラムに基づいて制御部が各部を制御すること
で上記取得手段２、変換手段３、演算手段４、記録手段
５及び対比手段６として機能するよう構成されている。

【００１６】取得手段２は、当該ブレッブ占有面積比解
析装置１に角膜内皮細胞の画像データを取得するもので
あり、（ａ）ＦＤ、ＣＤ等の記録媒体を介して角膜内皮
細胞の画像データを取得する手段、（ｂ）当該ブレッブ
占有面積比解析装置１に角膜内皮細胞撮影装置を備え、
この角膜内皮細胞撮影装置によって被検者の角膜内皮細
胞を撮影することで画像データを取得する手段などがあ
る。

【００１７】上記角膜内皮細胞撮影装置としては、例え
ば特開平７−３６２号公報、特開平７−７５６２４号公
報、特開２０００−３５０６９９号公報、特開２００１
−２４５８４６号公報、特開２００２−１７６７８号公
報特開２００２−１７６７９号公報などに開示される公
知の装置が用いられ、一般的には前眼部観察光学系、撮
影光学系、アライメント光学系、合焦光学系などの各種
光学系を有する撮影部と、この撮影部をＸＹＺ方向に移
動させる撮影部駆動機構と、アライメント及び合焦のた
めに撮影部駆動機構を制御する制御部などを備えてい
る。

【００１８】変換手段３は、取得手段２で取得した角膜
内皮細胞の画像データに対して高速フーリエ変換を行
い、角膜内皮細胞像の周波数分布情報を得るものであ
る。この周波数分布情報は、グラフ化して解析結果や角
膜内皮細胞像と同画面にモニター表示してもよい。な
お、この高速フーリエ変換は、空間周波数解析手段の一
例であり、例えば高速ハートレイ変換等の積分変換によ
っても、周波数分布情報への変換が可能である。但し、
実用性の面から高速フーリエ変換が最も好ましい。

【００１９】演算手段４は、変換手段３で得た周波数分
布情報に基づいて低周波成分の平均値（統計量）を算出
するものである。周波数分布情報の低周波成分（直流成
分を含む）の平均値と角膜内皮細胞像のブレッブ占有面
積比とには比較的正確な相関関係があることから、この
低周波成分の平均値からブレッブ占有面積比の正確な解
析が可能となる。

【００２０】この低周波成分の波長区分としては０．０
３ｍｍ以上が好ましい。これは、波長が０．０３ｍｍ以
上の成分の平均値がブレッブ占有面積比とより顕著な相
関関係を示すことからである。

【００２１】記録手段５は、演算手段４で算出した統計
量（低周波成分の平均値）を、ハードディスク、ＲＯＭ
等に記録するものである。この記録手段５により統計量
を被検者毎に記録することで、被検者毎のブレッブ占有
面積比の変化を経時的に知ることができる。

【００２２】対比手段６は、記録手段５に記録されてい
る一対の統計量の差を算出するものである。具体的に
は、任意の統計量とブレッブ未発生（通常）の角膜内皮
細胞像から解析された統計量との差を算出する。このブ
レッブ未発生の角膜内皮細胞像は同一被検者のものが好
ましく、解析精度を向上することができる。この対比手
段６で算出された差を下記表１の対照表に照らし合わせ
ることで、当該角膜内皮細胞のブレッブ占有面積比の等
級を決定することができる。この対照表は、所定のブレ
ッブ占有面積比の角膜内皮細胞像とブレッブ未発生の角
膜内皮細胞像との統計量差をブレッブ占有面積比を変化
させて解析することで得たものである。

【００２３】

【表１】

【００２４】次に、当該ブレッブ占有面積比解析装置１
による解析手順を図２に従って説明する。まず、取得手
段２により角膜内皮細胞の画像データを取得する（Ｓ
１）。この取得手段としては、上述のように当該角膜内
皮細胞解析装置１とは別の角膜内皮細胞撮影装置で撮影
した角膜内皮細胞像をＦＤ等の媒体を介して取得する手
段や、当該角膜内皮細胞解析装置１に付設した角膜内皮
細胞撮影装置で撮影して画像データを取得する手段があ
る。取得した角膜内皮細胞の画像データはモニターに表
示してもよい。次に、取得した角膜内皮細胞の画像デー
タのうちブレッブ占有面積比の解析に供する任意の画像
領域を選定する（Ｓ２）。

【００２５】このように選定した角膜内皮細胞像の領域
について、変換手段３により高速フーリエ変換を行い、
周波数分布情報に変換する（Ｓ３）。この周波数分布情
報はグラフ化してモニターに表示してもよい。次に、演
算手段４により変換した周波数分布情報における低周波
成分の度数の平均値を算出する（Ｓ４）。次に、対比手
段６により、この平均値とブレッブ未発生の角膜内皮細
胞像から得た低周波成分の平均値との差を算出し、上記
表１に示す対照表に基づいて該平均値の差に対応するブ
レッブ占有面積比の等級を決定する（Ｓ５）。このよう
に解析したブレッブ占有面積比の等級をモニター、プリ
ンター等に出力・表示することで（Ｓ６）、解析が終了
する。

【００２６】なお、本発明の角膜内皮細胞解析装置は上
記実施形態のブレッブ占有面積比解析装置１に限定され
るものではなく、例えば周波数分布情報との相関関係を
有する項目であれば、ブレッブ占有面積比以外の種々の
項目を解析する装置として機能させることができる。

【００２７】また、演算手段４で算出する統計量として
も、低周波成分に限定されるものではなく、周波数分布
情報の全体、又は、周波数分布情報の低周波成分、中間
周波成分及び高周波成分からなる群より選択される１種
又は２種以上の統計量とすることができる。解析対象で
あるブレッブ占有面積比等の項目毎に、この解析項目と
より顕著な相関関係を示す周波数分布情報の部分又は全
体の統計量を算出することで、解析精度の向上、解析項
目の増大、統計量算出の容易化及び所要時間の短縮化を
促進することができる。

【００２８】上記高周波成分の具体的波長区分としては
０．０１３ｍｍ未満、中間周波成分の具体的波長区分と
しては０．０１３ｍｍ以上０．０３ｍｍ未満が好まし
い。かかる波長区分で周波数分布情報を区分すること
で、解析項目毎の相関関係が顕著になり、解析精度の向
上及び解析項目の増大を促進することができる。

【００２９】さらに、演算手段４で算出する統計量は、
平均値に限定されず、周波数分布情報の標準偏差とする
ことができる。解析項目によっては例えばブレッブ占有
面積比、ブレッブ発生細胞面積の変動係数等のように周
波数分布情報の標準偏差と相関関係を有するものもある
ため、この標準偏差を算出することで解析精度の向上及
び解析項目の増大を促進することができる。

【００３０】また、当該ブレッブ占有面積比解析装置１
は、上記ブレッブ占有面積比の解析機能に加えて、従来
のディジタイザー法、センター入力法等の解析機能を併
装するとよい。このように解析機能を併装することで、
ディジタイザー法等により角膜内皮細胞の最小細胞面積
及び最大細胞面積、解析した角膜内皮細胞数、角膜内皮
細胞の平均細胞面積、単位面積当たりの角膜内皮細胞
数、角膜内皮細胞面積の標準偏差、角膜内皮細胞面積の
変動係数及び六角形細胞の出現率等の項目が容易かつ迅
速に解析でき、さらに当該手段によりブレッブ占有面積
比等の高度の解析が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の角膜内皮
細胞解析装置によれば、従来の解析装置ではオペレータ
ーによる手作業を必要とし、多大な手間と時間を要する
解析項目、例えばブレッブ占有面積比などを迅速、容易
かつ比較的正確に解析することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るブレッブ占有面積比
解析装置（角膜内皮細胞解析装置）の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１のブレッブ占有面積比解析装置による解析
手順を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ ブレッブ占有面積比解析装置 ２ 取得手段 ３ 変換手段 ４ 演算手段 ５ 記録手段 ６ 対比手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角膜内皮細胞の画像データを取得する取
   得手段と、 この角膜内皮細胞の画像データから高速フーリエ変換に
   よって角膜内皮細胞像の周波数分布情報を得る変換手段
   と、 この周波数分布情報から統計量を算出する演算手段と、 この統計量を記録する記録手段とを備える角膜内皮細胞
   解析装置。
2. 【請求項２】 上記演算手段で算出する統計量が、周波
   数分布情報の低周波成分、中間周波成分及び高周波成分
   からなる群より選択される１種又は２種以上の統計量で
   ある請求項１に記載の角膜内皮細胞解析装置。
3. 【請求項３】 上記演算手段で算出する統計量が、周波
   数分布情報の標準偏差である請求項１又は請求項２に記
   載の角膜内皮細胞解析装置。
4. 【請求項４】 上記演算手段で算出する統計量が、周波
   数分布情報の平均値である請求項１、請求項２又は請求
   項３に記載の角膜内皮細胞解析装置。
5. 【請求項５】 上記記録手段に記録されている一対の統
   計量の差を算出する対比手段をさらに備えている請求項
   １から請求項４のいずれか１項に記載の角膜内皮細胞解
   析装置。