JP2006504493A - 取得した画像の処理に基づく眼底画像の自動発生 - Google Patents

Abstract

眼底の画像を取得する方法は、眼底のどの領域が撮像されたかを決定するように、取得した画像を処理するソフトウエアと、眼底のどの領域が撮像されるべきであるがそれまで撮像されていないかを決定する比較ソフトウエアとを含む。その処理と比較に基づいて、眼底の残りの領域のキャプチャを可能にするように、患者に視線を移転することを促す可聴又は可視フィードバックが患者に供給される。

Description

本発明は、眼科学の分野に関し、特に、目の内部及び関連する解剖組織の画像を取得するのに使用される方法とカメラに関する。

用語「眼底」は、知覚神経網膜、網膜血管、視神経、網膜色素上皮と他の組織を含む組織が位置する、瞳孔と反対側の目の内部を指す。眼底の外観は、糖尿病網膜症、加齢黄斑変性症、緑内障、糖尿病、高血圧、動脈硬化症と多くの他のものを含む、目及び全身性の広範な病状によって影響される。従って、殆どの日常の身体検査と実際上全ての目の検査は、眼底の綿密な検査を含む。

一つの特定の眼病である糖尿病網膜症が、米国における失明と部分的失明の主な原因である。この病気は、米国で約１７００万人おり、米国だけで毎年８０万人の新患者が診断されている糖尿病患者を冒す。糖尿病網膜症は、微小動脈瘤、ドットブロット出血、静脈の数珠状変形（beading）、網膜内細小血管異常、血管新生、硝子体出血等を含む、眼底の検査中に見える特定の病害によって特徴付けられる。幸運にも、もし早期に検出及び治療されると、糖尿病網膜症による殆ど全ての失明は防止可能である。よって、糖尿病患者の早期で定期的な検査が、この患者母集団における成功した結果への鍵である。

眼底の日常の検査は、患者の瞳孔を介して光を発して眼底を照明する小型のハンドヘルド装置である検眼鏡を使用して行われる。患者の眼底から反射された光が、正しく焦点合せされた検査官の目に入ることにより、検査官は眼底を見ることができる。網膜図は、典型的に特定の病害を示すように手で作られる。現在、眼底の各種の領域の一組のデジタル写真で眼底の外観の恒久的な記録を得ることがより一般的な慣例になりつつある。写真は、患者の状態のより恒久的な記録を提供すると共に、一般の開業医と眼科医の間で共有することができる。それらは、又、ネットワークを介して送信することができので、遠隔の熟練者が眼底の画像を読取ることを可能にする。

眼底のデジタル写真を得る一つのきっかけは、国立衛生研究所によって公表された、糖尿病網膜症の期区分に対するいわゆる「早期治療糖尿病網膜症研究」（ＥＴＤＲＳ）方法である。ＥＴＤＲＳ方法は、眼底の７個の３０度カラーステレオペア画像の写真的な取得、写真の中心集中型読取りと標準化されたスコアリングを必要とする。ＥＴＤＲＳ標準は、この病気の期区分に対する正確、客観的、定量可能、且つ、再現可能な手法であると共に、他の全ての方法を判断すべき黄金の標準であると見做されている。

図１は、ＥＴＤＲＳ糖尿病網膜症検査で写真をとった眼底の７個の範囲の図である。７個の範囲１−７の各々の寸法は３０度である。図１は、視神経ＯＮを中心に置いている。網膜血管Ｖは、７個の範囲の各々の中に存在する。網膜血管Ｖは、人の母集団における視神経に対して示された位置に見出される。網膜血管Ｖの空間位置及び視神経ＯＮに対するその位置と、眼底における視神経ＯＮの外観と位置は、人の母集団におけるものと大ざっぱに同じである。

眼底の写真をとるカメラは公知である。例えば、その内容が参考として本明細書に組込まれた米国特許第６，２９６，３５８号明細書と米国特許第４，７１５，７０３号明細書を参照すべきである。典型的に、このようなカメラでは、操作者は、目から正確な距離に、且つ、眼底カメラの照明光線が適当に患者の目の瞳孔に入る垂直及び水平方向に眼底カメラが正確に方位設定されるように、眼底カメラを位置決めする。眼底の所望領域が撮像されるように、患者が見るべき視覚目標が設けられる。カメラは、患者が見る各種の空間的に配置された光源又は目標を順に作動させることにより、機器の光軸に対する彼らの視線を移転させる。このようにして、目の内部で関心のある領域が、機器の光軸に配置されると共に、機器内のイメージャによってキャプチャされ得る。

第１の態様において、患者の目の内部を撮像する方法が提供される。

その方法は、目の内部の一連の画像をカメラで収集するステップと、目の内部の追加領域を撮像するために患者の視線を移転させるように、視覚又は可聴のフィードバックを患者に供給するステップとを含む。患者に供給されるフィードバックは、既に取得した一連の画像において撮像された目の内部の領域を決定するための一連の画像の処理から引出される。フィードバックに対する患者の反応に応じて、その方法は、目の内部の追加画像を取得して、一連の画像において以前に得られなかった目の内部の追加画像を取得することにより、続く。よって、その方法は、目の追加画像の取得を指令するように、視覚又は可聴の患者フィードバックのための基礎を提供する機構として近似リアルタイムでカメラによって既に取得された画像の処理を使用する。

画像の処理は、典型的に、目のどの領域を撮像する必要があるか（例えば、ＥＴＤＲＳ７範囲糖尿病網膜症検査の７個の範囲、又は、別の例として、視神経の中心から全方向に４０度延在する領域）についていくらかの所定の命令又は知識を必要とする。目のどの領域を撮像すべきかという命令は、前述の７個の範囲、視神経に心出しされた特定角度寸法の円又は他の何かの適当な形式等の任意の適当な形式でカメラの中央演算処理装置に入力される。画像の処理は、又、目のどの位置を撮像しているかを決定する根拠となる、目の組織のいくらかの先験的な知識を必要とする。視神経は、実際上全ての人間において広い意味で同じ形状と大きさの特性を有するので、視神経は適当な候補である。もし視神経が使用されると、例えば、視神経を表すパターンがコンピュータに記憶される。カメラで取得した画像又はその一部を、視神経を表す記憶されたパターンと比較するために、パターン認識ソフトウエアを使用することにより、カメラの特定の露光が視神経又はその一部（この場合、視神経全体を撮像するために、追加画像を発生する必要がある）をキャプチャ
すること確認する。

目の既知の組織、例えば、視神経に対するカメラの方位が一旦決定されると、カメラは、撮像期間に取得すべき領域を包含する一組の画像を取得するように動作することができる。カメラが取得する各画像は、眼底のどの領域がカメラの現在の視界内にあるかについてのいくらかの空間的知識を維持するように、典型的に、ある量（例えば、５度）だけ以前の画像と重なり合う。カメラ用のコンピュータ又は中央演算処理装置は、取得した画像を、撮像期間に撮像すべき目の領域と連続的に比較するソフトウエアを実行する。もしカバレッジの切れ目が存在すると、切れ目等の撮像されなかった領域が次にカメラによって撮像されるように、視線を移転させる追加フィードバックを患者に供給することができる。

本発明の方法とカメラは、相対的に狭い視界を有するカメラの使用を許容する。このようなカメラは、典型的に、より高い品質のレンズ及び他の光学部品を有するので、取得される画像の品質が改良される。改良された画質は、増大する空間解像度と、目のより微細な組織を検出及び解析する能力をもたらすことができる。より狭い視界を有するカメラは、又、より安価である。その上、その方法は、眼底の一組の画像を取得する合計時間を低減する高フレームレートで画像をキャプチャすることを許容する。

一つの可能な実施の形態において、患者に供給されるフィードバックは、画像の処理から引出された方向に視線を移転するように患者に指令する、患者への可聴命令を備える。別のやり方として、フィードバックは、画像の処理から引出された方向に視線を移転するように患者に指令する、患者に見える照明源を備える。一つの可能な実施形態の照明源は可動源である。

操作者入力をその方法で使用してもよい。よって、別の態様において、患者の目の内部を撮像する方法は、目の内部の一連の画像の中の少なくとも１個の画像をカメラで収集するステップと、カメラによって撮像された目の内部の領域を決定するように、画像を処理するステップと、例えば、カメラに関連するスクリーン表示装置上で、少なくとも１個の画像を操作者に表示するステップとを備える。操作者は、カメラによって撮像すべき目の内部の追加領域についての入力を供給する。一連の画像で以前に撮像されなかった目の内部の領域の追加領域を撮像するように、カメラが操作及び／又は患者が、視線をある方向に移転するように命令される。

別の関連する態様において、目の内部を撮像するためにカメラが設けられる。カメラは、目の内部の一連の画像をキャプチャするように構成されたデジタル撮像デバイス（例えば、ＣＣＤビデオカメラ）と、デジタル撮像デバイスによってキャプチャされた目の内部の領域を決定するように、デジタル撮像デバイスによってキャプチャされた一連の画像を処理するソフトウエアを含む処理システムとを含む。カメラは、更に、カメラで撮像されたと処理ソフトウエアによって決定された領域を、カメラによって撮像すべき患者の目の内部の領域の所定識別部と比較する比較ソフトウエアを含む。カメラは、更に、可聴プロンプトを供給するスピーカ、又は、選択的に作動される１個以上の光源、又は、可動光源等のフィードバック手段を含む。フィードバック手段は、比較ソフトウエアに応じて、一連の画像で以前に撮像されなかった目の内部の領域の追加領域を撮像するように、カメラを操作及び／又は視線を移転するように患者に命令する。

本発明は、糖尿病網膜症、加齢黄斑変成症と緑内障を含む眼病の患者の検査に特に良好に適している。

第１の主要な態様において、患者の目の内部を撮像する方法が提供される。目の内部の一連の画像はカメラで取得される。視線を移転させるように患者に指令するフィードバックが患者に供給される。フィードバックは、一連の画像において撮像された目の内部の領域を決定するための一連の画像の処理から引出される。フィードバックに対する患者の反応、即ち、視線の移転に応じて、方法は、目の内部の追加画像の取得を続けることにより、一連の画像において以前に得られなかった目の内部の追加画像を取得する。

本発明を、コーンスイート（Cornsweet）等の米国特許第６，２９６，３５８号明細書に基本的に設計が類似している好ましい眼底カメラに関して説明する。本説明に関連しないその開示のいくつかの態様が、簡潔さと明瞭さの目的のために削除される。本発明は、トプコン（Topcon）、ツァイス(Zeiss）、キャノン（Cannon）とニデク（Nidek）等の会社によって作られるものを一般に含む他の眼底カメラのソフトウエア及び／又はハードウエアに対する適当な修正によって実施され得ることが理解されるだろう。機械的及び光学的な詳細は特に重要でなく、カメラが、以下に詳述するように、ソフトウエアと、取得した画像を処理する処理ユニットとを含むことが唯一の要件である。以下の詳細な説明は、好ましい眼底カメラとカメラコンピュータシステムを示すために提供されるが、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。本発明の範囲は、以下に説明する光学的及び機械的特長の多くのものの特性から逸脱するカメラを包含する請求項に記載される。

図２に、本発明のシステムと方法と共に使用できる画像をキャプチャするのに使用されるカメラの代表的な例が図示されている。レンズＬ１は、光源Ｓからの光を小アパーチャＡ１に焦点合せする。光源は、可視光、赤外線又は近可視赤外域の波長の源である。アパーチャＡ１を通過する光は、フィルタＦを通過して、レンズＬ２に向けてミラーＭ１によって反射される。ミラーＭ１は、２個の直交軸の回りに回転するように揺動自在に装着され、その揺動装着は、ミラーＭ１に止着された装置１０によって行われる。レンズＬ２は、アパーチャＡ１からの光をコリメート（平行化）する。ビームスプリッタＢＳ１は、レンズＬ２からの入射光の約９０％をレンズＬ３に送る。レンズＬ３を通過する光の半分は、ビームスプリッタＢＳ２によって反射されて、ライトトラップＬＴによって吸収される。レンズＬ３を通過する光の残りの半分は、レンズＬ３の焦平面においてアパーチャＡ１の画像を形成し、その焦平面は、患者の瞳孔Ｐの平面内にある。瞳孔を通過する光は、眼底１４の部分１２を照明する。

眼底１４から拡散反射された光は、瞳孔Ｐから発して、その半分がコリメートレンズＬ４に向けてビームスプリッタＢＳ２によって反射される。コリメートレンズＬ４は、瞳孔からその焦点距離の所にある。その光の約１０％が、ビームスプリッタＢＳ３を透過して、レンズＬ５を通過する。レンズＬ５は、ビデオセンサーＣ１の平面において目の瞳孔と前部の画像を形成する。ビデオセンサーＣ１からのビデオ出力は、目と瞳孔の光景を供給すると共に、患者の瞳孔を自動的に焦点合せ及び追跡するための入力画像データを供給するために、操作者のモニター（図３に示すコンピュータスクリーン）上に表示される。

もし患者の目が無限遠に焦点合せされると、眼底１４上の各点から反射された光は、コリメートレンズＬ４に入射時にコリメートされる。従って、ビームスプリッタＢＳ３から反射された光の９０％は、コリメートレンズＬ４の焦平面において眼底の空中画像を形成し、その焦平面は、眼底画像ＦＩとして示される破線によって表される。その光は、眼底画像ＦＩからその焦点距離の所にあるレンズＬ６を通過する。よって、レンズＬ６は、眼底１４上の各点からの光をコリメートする。更に、瞳孔Ｐの平面で発すると考えられる光は、コリメートレンズＬ４によってコリメートされるので、レンズＬ６は、第２アパーチャＡ２の位置と一致するその後方焦平面において、瞳孔の画像を形成する。第２アパーチャＡ２を通過する光は、その後方焦平面において眼底の画像を次に形成するレンズＬ７に入射する。その後方焦平面は、第２ビデオセンサーＣ２と一致する。第２ビデオセンサーＣ２によって作製されるビデオ画像は、眼底の画像を表す。

もし目が無限遠に焦点合せされないと、空中眼底画像Ｆ１はレンズＬ４の後方焦平面から離隔移動させられる。例えば、もし目が近視であると、空中眼底画像はレンズＬ４の方へ接近する。このような移動は、眼底画像をビデオセンサーＣ２上で焦点外しさせる。このような条件下での画像の焦点合せは次のように実行される。レンズＬ６、アパーチャＡ２、レンズＬ７とビデオセンサーＣ２は、焦点合せ組立物ＦＡによって機械的に互いに接続されている。即ち、これらの要素は、互いに固定状態で位置決めされて、焦点合せ組立物ＦＡの移動に応じて一体に移動する。参照番号１８で示すユニット１８は、必要に応じて焦点合せ組立物ＦＡの直線運動を提供する。

上記の図２に図示する全光学系８は、参照番号２０で示す組立物２０上に支持されている。組立物２０は、一組の矢印２２で代表的に図示するように、全光学系８を水平に（側方に）、垂直に、又、目に対して接近及び離隔するように並進させる指令に応答する直線アクチュエータ及び関連サーボ機構等の駆動要素を含む。

アパーチャＡ２は、アクチュエータ２４によって矢印２６で示すように水平に移動自在であることにより、眼底の各位置におけるステレオ対の画像のキャプチャを可能にする。

光学系８を操作するには、図３に代表的に図示するコンピュータ制御システム３０が必要である。コンピュータ制御システム３０は、マイクロプロセッサ等の中央演算処理装置（ＣＰＵ）３２と、システムバス３４を介して相互に接続された多数のユニットを含む。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３６とリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３８が組込まれる。入出力アダプタ４０が、ディスク記憶装置４２等の周辺装置を相互に接続する。ユーザーインターフェースアダプタ４４が、キーボード４６、マウス（又はトラックボール）４８、スピーカ５０、マイクロホン５２及び／又はタッチスクリーン（不図示）等の他のユーザーインターフェース装置をシステムバス３４と接続する。通信アダプタ５４が、通信ネットワーク５６を介して上記の光学系８に接続される。表示アダプタ５８が、ビデオスクリーン、モニタ等である表示装置６０に接続される。用いられるコンピュータ基本ソフトは、現在市販されている基本ソフトのいずれでもよい。

操作時に、操作者は、キーボード４６を使用してコンピュータ制御システム３０に患者情報データを入力する。操作者は、又、検査において撮像されるべき眼底上の位置又は一組の位置を入力する。光学系の視界は、例えば、直径が３０度以下、例えば、１５度であり得るが、眼底は直径が約２００度であることが注目される。２００度の眼底の各種の領域を撮像するために、目は光学系に対して回転させられる。目のこのような回転は、例えば、音声指令（例えば、「上を、次に右を見よ」、「もっと右をみよ」等）に応じて、又は、下記のように可視固定目標を設けることによって、一基準点から別の点を見ることを患者に促す処理画像から患者にフィードバックを供給することにより、行われる。

原始データの入力後、光軸に近似的に心合せさせて目を配置するように、患者の頭が頭部位置決め装置で並置される。ビデオセンサーＣ１によって作られる患者の瞳孔を含む目の前部の画像が、コンピュータスクリーン６０上に現れる。操作者は、瞳孔がコンピュータスクリーン６０上に表示される一組の十字線上に近似的に心出しされるまで、画像を水平及び垂直に移動させるように、トラックボール又はマウス４８や類似の制御部品を使用する。瞳孔画像の焦点合せのためのこのような水平及び垂直な移動は、組立物２０（図２）の作動で全光学系８を移動させることによって行われる。即ち、画像の水平及び垂直な移動は、全光学系８を水平及び垂直に移動することによって行われ、瞳孔画像の焦点合せは、全光学系８を目に対して接近又は離隔するように移動させることによって達成される。瞳孔画像が近似的に心出しされていると操作者が納得した時、操作者は、自動的な瞳孔の焦点合せ、心合せと画像収集手順を開始する。図２及び図３に図示するカメラの構造と操作の更なる詳細は、その内容が参考として本明細書に組込まれたコーンスイート（Cornsweet）等の米国特許第６，２９６，３５８号明細書に記載されている。更なる詳細は、本説明に特に関連性を有しない。

本カメラは、撮像すべき眼底領域を選択するように視線を一方向に指向させるために、患者にフィードバックを供給する能力を有する。フィードバックを供給する機構は、操作者からの命令又は図３のスピーカ５０を介して与えられるコンピュータ発生の音声指令に基づく。別のやり方として、図示の実施の形態は、図２のＦＩＸで示される２次元アレイに配置された一組の可視発光ダイオードを含む。ビームスプリッタＢＳ１は、これらの発光ダイオードからの光の約１０％をレンズＬ３と目の方に反射する。一組のドット（ＦＩＸ）が、レンズＬ３の後方焦平面に位置し、これらの発光ダイオードは長距離離れているかのように目に見える。発光ダイオードの１個だけがどの特定時間においても照明され、患者はそれを見るように指令される。患者が照明された発光ダイオードを見る時、機器の光軸に対する発光ダイオードの位置は、照明及び撮像される眼底上の位置を決定する。例えば、もし光軸上に位置する発光ダイオードが点灯され、患者がそれに視線を集中すると、その画像が窩又は黄斑上に心出しされる。もし照明された発光ダイオードが患者の左方１７度にあると、撮像された眼底の領域は、（目の前部から観察した時に）黄斑の左方１７度にその中心を有する。

ＦＩＸで示す平面内の発光ダイオードに加えて、図１の発光ダイオード２８等の他の可視発光ダイオードが、レンズＬ３の側部等の光軸から各種の角度変位させて位置決めされる。発光ダイオードの一つが点灯される時、それは光学的無限遠に現れないが、患者は、より周囲の眼底の特徴を生じるように上首尾にそれに視線を集中することができる。

例えば、単一の光ファイバストランド又は光ファイバ束又は液晶や内容を変更することができる他の型式の発光表示装置の投影の端部等の別の可動固視目標を使用することができる。これらの装置のいずれかからの光は、図１のビームスプリッタＢＳ１からレンズＬ３及び目に向けて反射されるように投影される。ＦＩＸで示す平面内のどこへも光ファイバ先端を移動させるように、適当なＸ−Ｙモータコントローラと電動ステージや他の位置決め装置が光ファイバ先端に設けられる。患者が視線を光ファイバ先端に指向させる時に、目の内部の所望領域が撮像されるように、光ファイバ先端の移動は、特定位置にある取得画像の処理に基づいて制御される。当業者は、本明細書の説明からこのような可動源を構築することができるだろう。

画像を収集するための機器操作を、以下に図４乃至図６を参照して説明する。ステップ１００で、操作者が、特定の患者の画像を収集する前に機器を組立てる時、撮像すべき眼底の領域又は一組の領域についての情報が記憶される。この情報は、データベースから検索されたり、かかりつけの医師や眼科医からの電子メール等の外部源から提供されたり、操作者によって手動で入力されたりする。いずれにせよ、この情報は、図３のコンピュータシステム、例えば、ＲＡＭ３６に記憶される。患者は、図２のカメラＣ２により第１画像を取得するための位置にあるカメラの前方に配置される。次に、ステップ１０２で、第１画像が得られる。典型的に、第１画像は、黄斑や視神経について心出し又は黄斑や視神経を少なくとも包含すると共に、図２の固視光ＦＩＸの一つを使用して取得される。キャプチャされた画像はコンピュータシステムのメモリに記憶される。ステップ１０４で、キャプチャされた画像の目における位置が決定される。上記したように、視神経は、実際上あらゆる人間の患者において明確な外観を有する。コンピュータシステムは、キャプチャされた画像を眼底の視神経の外観を表すパターンと比較するパターン認識ソフトウエアを含む。コンピュータシステム内の適当なクロス相関又はパターンマッチングのアルゴリズムを使用することにより、コンピュータシステムは、第１画像が視神経を含むことを決定することができると共に、更に、画像における視神経の方位を決定することができる。この第１画像は、図５Ａと図５Ｂの例における画像ａである。

次に、ステップ１０６で、コンピュータシステムは、撮像すべき目の領域をステップ１０４で決定された領域と比較する。本例では、操作者は、ＥＴＤＲＳ糖尿病網膜症検査の全ての７個の範囲を撮像する必要があると示したと仮定する。比較は、キャプチャされた画像が７個の範囲の一つの部分に過ぎないことを示す。ステップ１０８で、眼底の全領域が撮像されたかどうかが、比較結果として決定される。

もし全ての領域が撮像されていなければ、ステップ１１０で、眼底の追加領域を撮像できるように視線を変更させるために、フィードバックが患者に供給される。例えば、機器は、視線を移転させる可聴命令を患者に与える。別のやり方として、患者の視線を新しい方向に移転させるように、新たな固視目標を作動させたり、可動固視目標を移動させたりする。ステップ１１２で、別の画像がキャプチャされる。第２画像は、カバレッジの切れ目を避けると共に全体画像の継ぎ目の無い再構築がなされるように、少なくともある程度第１画像と重なり合う。更に、第２画像と第１画像の間でクロス相関手順を用いて、合成又は全体モザイク画像の発生を可能とするように画像を互いに位置合せすることができる。図５Ａと図５Ｂの例では、第２画像ｂが発生される。図５Ａにおいて、画像ｂは画像ａと約１０〜１５％重なり合うことを注意すべきである。重なり合いの量は変動し得る。

図４に戻ると、処理はステップ１０４に戻って、撮像されるべき目の領域と組合せ画像ａとｂによってキャプチャされた領域の比較が再び行われる。ステップ１０８において、撮像されるべき全ての画像がキャプチャされたかどうか決定される。ステップ１０８の結果が、撮像されるべき眼底の全領域が完全に撮像されたとなるまで、ステップ１１０、１１２、１０４、１０６と１０８が繰返される。図５Ａと図５Ｂにおいて、第２画像ｂと重なり合う第３画像ｃが得られ、７個の範囲の全領域が撮像されるまで、図４と図５Ａ及び図５Ｂを参照して上述した処理が続く。図５Ａ及び図５Ｂに図示した処理から明らかなように、新たな撮像領域を得るには、患者は、典型的に、可聴及び／又は視覚フィードバックにより、視線を新しい方位に移転する必要がある。

図６は、図示の例において撮像されるべき７個の範囲１−７を示す。陰影で示される領域１２０は、図５Ａ及び図５Ｂに示す最初の３個の画像においてキャプチャされた領域を表す。第３画像ｃが取得された後に実行される比較ステップ１０６において、ソフトウエアは、範囲４内の領域１２２と範囲６内の領域１２４を含む撮像されるべき多数の領域が残っていることを決定する。領域１２２を撮像するために、操作者又はコンピュータシステムが、「上を、次に少し左を見る」ことを患者に命令するか、又は、別のやり方として、領域１２２が次にキャプチャされる方向に視線を患者に指向させる固視光が作動される。例えば、可動固視光は、所望領域がカメラの視界内にある位置まで固視平面ＦＩＸ内を移動する。別のやり方として、視神経を含む別の画像が、下方で左方の象限内の画像に設計される一方、領域１、２及び５と３個の重なり合う画像が、画像ａ、ｂとｃと同様に得られると共に画像ａ、ｂとｃが占める領域１２０から反時計方向に例えば２０度回転されるように、ソフトウエアが書かれる。

撮像すべき全ての領域をキャプチャする更に他の手法を開発することができる。ある者は、患者に最初はまっすぐ前方を次に全方向を見るように単に指示して、患者が前方と回りを大略不規則に見るにつれて画像をキャプチャするためにカメラＣ２を操作する。画像のある割合、例えば、８０％が撮像された後、又は、所定時間の経過後、ソフトウエアは、カバレッジの残りの切れ目をキャプチャするために、患者に特定の方向を見るように指令する。この別のやり方では、取得画像の処理が再び有り、フィードバックが、カバレッジの切れ目を埋めるように取得画像に基づいて患者に供給される。

別の例として、カメラは、第１画像、例えば、視神経に心出しされた範囲１の３０度画像を撮影する。ソフトウエアは、視神経及び窩における角度当たりのアレイのピクセル数と、範囲の周囲における角度当たりのピクセル数とを計算することができる。このような計算は、ＣＣＤの視界の知識、行方向と列方向のピクセル数と目の内部の構造に関する仮定のいくらかの知識を必要とする。これらの計算と、撮像すべき領域についてこれまでに得た領域の比較とに基づいて、コンピュータシステムは、視線を移転すべき位置を決定すると共に、視線を望ましく移転するように患者に適当なフィードバックを供給する（例えば、「下を、次に右を見よ」は、光のアレイ内の特定の固視光を作動させるか、又は、適当な位置に移動する可動固視光を供給する）ことができる。

全ての上記の例において、本発明は、特定の領域を撮像することが望ましい場合にどの領域をキャプチャすべきかという先験的な知識を典型的に用いており、上記特定の領域の定義は、先験的な知識、例えば、視神経（又は他の既知の対象）が、どのように見えるか、又、眼底内のどこにあるかいう知識に基づく。このような先験的な知識は、キャプチャされた画像とキャプチャすべき領域の理性的な比較をするために必要である。幸運にも、視神経の特性は間違えようがない。よって、視神経は、第１画像の便利な基準と、取得した画像に基づく全体合成画像を作成する出発点として働く。一旦視神経が第１画像に取得されると、カバレッジの切れ目を最小にし、合成画像を形成するようにクロス相関又は他のアルゴリズムを実行させることができ、更に、最終画像におけるサブピクセル空間解像度を供給するように、残りの画像は、ある量（例えば、５〜１０度）だけ重なり合うことが好ましい。

しかしながら、目の特定の組織についての先験的な知識が必要でないいくつかの例がある。例えば、網膜上の視神経の位置の先行知識、又は、その形状や大きさの先行知識でさえも持つことは、全く必要でない。むしろ、必要なことは、画像モザイク化アルゴリズムの演算をサポートする適当な構造又は特徴である。これらの適当な構造又は特徴は、個々の画像が、合成モザイクを作るために、継ぎ合わせられると共に互いに位置合せされることができるように、近傍視界画像の間の最小の重なり合いだけから成ってもよい。例えば、典型的な視神経又は他の組織を表すパターンを記憶せずにカバレッジの切れ目を無くすためにフィードバックを患者に供給するように、重なり合う画像を使用すると共に、処理画像を使用して、目の内部の全ての適当な部分を撮像することができる。

本発明の方法と装置で、より小さい視界のカメラが撮像カメラＣ２として可能である。代表的な実施の形態において、カメラの視界は、３０度より小さく、１５度以下であってもよい。視界がより小さくなると、収差及び他の欠陥が最小である光学系を設計するのがより容易である。又、より小さい視界は、より低価格のＣＣＤセンサーの使用を可能にする。機器全体を小型にできる。その上、より小さい視界のカメラで可能なより高品質の光学により、全体画質がより高くなる。更に、画像間に重なり合いがある場合に、サブピクセル空間解像度手法を使用することができる。ビデオフレームレートで動作するものを含む低価格ＣＣＤセンサーにより、眼底全体中で画像間に重なり合いがあり得る。これらの能力は、画像の空間解像度（微小動脈瘤等の微細部を検出及び観察する能力）を高めることができると共に、信号平均化手法を用いて画像のコントラストを増すのに使用することもできる。

ＣＣＤカメラでキャプチャされた一連の画像を継ぎ合わすコンピュータシステムのＣＰＵによって使用される、合成モザイク画像を発生する方法の記載のために、以下の参考文献を挙げる。参考としてその内容を本明細書に組込んだ米国特許第５，９９９，６６２号明細書、米国特許第５，９９１，４４４号明細書と米国特許第５，６４９，０３２号明細書を参照されたい。画像モザイク手法を特に開示する他の参考文献は、エバンス(Evans)等の"Tumor localization using fundus view photography for episcleral plaque therapy" Med Phys 1993 May-June; 20(3): 769-75とマハーカー（Mahurkar）等の"Constructing retinal fundus photomontages. A new computer-based method" Invest Ophthalmol Vis Sci 1996 July; 37(8): 1675-83である。これらの参考文献の内容も参考として本明細書に十分に組込まれている。パターン認識、モザイク画像の発生と画像に対する合成画像の比較又は取得すべき領域の記載のためのソフトウエアの発展は、本明細書の記載と当業者の知識に基づけば当業者の能力の範囲内と考えられる。

本発明は、各種の程度の自動化で実施できる。特に、一つの可能な実施の形態において、画像の取得と患者に対するフィードバックの供給は、完全に自動化できると共に、実質的に操作者の介入を全く伴わない。図４の方法ステップは、実質的に、ソフトウエアでコード化されると共に図３の中央演算処理装置３２によって実行可能である。撮像されるべき目の内部の特定領域は、撮像期間の開始前にカメラに入力される。これは、既知の組織（視神経の中心、頂部又は底部又は黄斑の中心）についての特定視界によって入力することができ、その場合、中央演算処理装置は、目の内部の組織の先行知識を有さねばならない。視神経は実際上全ての人間において大ざっぱに同じ位置、形状と大きさを有するので、視神経は、基準点として魅力的な候補である。黄斑の中心は、代りの基準点であり得る。本実施の形態では、中央演算処理装置は、目の内部の全ての特定領域が一連の画像において撮像されたと決定後、画像の取得を終了する。

一方、本発明はかなりの操作者介入をもたらす。例えば、画像が取得されるにつれて、コンピュータシステムは、眼底の合成モザイク画像を発生すると共に、それをコンピュータスクリーン又はその機器に関連する他の表示装置上で操作者に提供する。その表示装置は、患者の検査において撮像すべき領域を示すことが好ましい。図６に陰影で示す領域１２０は、患者から既に取得された合成モザイク画像であり、スクリーニング期間において取得すべき範囲の外形線も表示装置に示される。次に、操作者は、キーボード、マウス、音声プロンプト等を使用して、撮像する必要がある追加領域を示す入力を、座標のタイプ又は入力、取得すべき範囲のタイプ、角度情報の入力、マウスによる領域のハイライト表示又はキャプチャする必要がある追加領域を示す他の型式の動作によって供給する。次に、まだ得る必要がある領域を撮像するために患者に視線を移転させる適当な可視又は可聴プロンプトを供給することにより、追加領域が取得されるようにカメラが操作される。本実施の形態において、操作者が画像の取得を終了するまで、カメラは、操作者によって促されるように目の内部の追加領域の撮像を続ける。

開示された好ましい及び代りの実施の形態からの変形例は、本発明の範囲内にあると考えられる。眼底カメラの光学的及び機械的設計は一般に重大ではない。その上、カメラは、眼底の各位置におけるステレオ対の画像をキャプチャするのに使用することができる。更に、真のカラー画像をキャプチャするビデオカメラを使用することができる。本発明の真の範囲は、請求項を参照して理解されるだろう。

ＥＴＤＲＳ標準に従って糖尿病網膜症検査の目的のために撮像されるべき右目の眼底の７個の範囲の図である。 図１に示す眼底の画像を得るために使用され得る眼底カメラの略図である。 図２の眼底カメラに使用される電子部品のブロック図である。 本発明の好ましい実施の形態において目の一組の画像を得る方法を示すフローチャートである。 本発明の可能な一例において一連の画像で取得される最初の３個の画像を示す。 本発明の可能な一例において一連の画像で取得される最初の３個の画像を示す。 撮像されていない眼底の追加領域を示すと共に、コンピュータが、患者にフィードバックを供給及び／又は以前に撮像されなかった領域の画像を取得するために図２のカメラを操作して、カメラでキャプチャされた一連の３個の画像の図である。

符号の説明

８ 光学系
１４ 眼底
２０ 組立物
２４ アクチュエータ
３０ コンピュータ制御システム
３２ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
３４ システムバス
４０ 入出力アダプタ
４２ ディスク記憶装置
４４ ユーザーインターフェースアダプタ
５０ スピーカ
５２ マイクロホン
５６ 通信ネットワーク
６０ 表示装置

Claims (29)

1. 患者の目の内部を撮像する方法において、
   目の内部の一連の画像をカメラで収集するステップと、一連の画像で撮像された目の内部の領域を決定するための一連の画像の処理から引出されるフィードバックを患者に供給するステップと、フィードバックに対する患者の反応に応じて、目の内部の追加画像を取得して、一連の画像で以前に得られなかった目の内部の領域の追加画像を取得するステップとを備える方法。
2. フィードバックが、画像の処理から引出された方向に視線を移転するように患者に指令する、患者への可聴命令を備える請求項１に記載の方法。
3. フィードバックが、画像の処理から引出された方向に視線を移転するように患者に指令する、患者に見える照明源を備える請求項１に記載の方法。
4. 目を冒す疾患についての患者の検査において行われる請求項１に記載の方法。
5. 目を冒す疾患が、糖尿病網膜症、加齢黄斑変性症と緑内障から成る一群の疾患から選択される請求項４に記載の方法。
6. カメラが、３０度未満の視界を有するデジタルカメラを備える請求項１に記載の方法。
7. カメラが１５度以下の視界を有する請求項６に記載の方法。
8. 患者の目の内部を撮像する方法において、
   目の内部の一連の画像をカメラで収集するステップａ）と、一連の画像でカメラによって撮像された目の内部の領域を決定するように、一連の画像を処理するステップｂ）と、ステップｂ）で決定された前記領域を、カメラによって撮像すべき患者の目の内部の領域の所定識別部と比較するステップｃ）と、一連の画像で以前に撮像されなかった目の内部の領域の追加領域を撮像するように、カメラを操作及び／又は視線をある方向に移転するように患者に命令するステップｄ）とを備える方法。
9. 目を冒す疾患についての患者の検査において行われる請求項８に記載の方法。
10. 目を冒す疾患が、糖尿病網膜症、加齢黄斑変性症と緑内障から成る一群の疾患から選択される請求項９に記載の方法。
11. カメラが、３０度未満の視界を有するデジタルカメラを備える請求項８に記載の方法。
12. カメラが１５度以下の視界を有する請求項１１に記載の方法。
13. 患者の目の内部を撮像する方法において、
    目の内部の一連の画像の中の少なくとも１個の画像をカメラで収集するステップと、カメラによって撮像された目の内部の領域を決定するように、前記少なくとも１個の画像を処理するステップと、前記少なくとも１個の画像を操作者に表示するステップと、カメラによって撮像すべき目の内部の追加領域についての入力を操作者から受けるステップと、一連の画像で以前に撮像されなかった目の内部の領域の追加領域を撮像するように、カメラを操作及び／又は視線をある方向に移転するように患者に命令するステップとを備える方法。
14. 目の内部を撮像するカメラにおいて、
    目の内部の一連の画像をキャプチャするように構成されたデジタル撮像デバイスと、光を目の内部からデジタル撮像デバイスに指向させる光学系と、デジタル撮像デバイスによって撮像された目の内部の領域を決定するように、デジタル撮像デバイスによってキャプチャされた一連の画像を処理するソフトウエアを含む処理システムと、処理システムによって決定された前記領域を、カメラによって撮像すべき患者の目の内部の領域の所定識別部と比較する比較ソフトウエアと、比較ソフトウエアに応じて、一連の画像で以前に撮像されなかった目の内部の領域の追加領域を撮像するように、カメラを操作及び／又は視線を移転するように患者に命令するフィードバック手段とを備えるカメラ。
15. フィードバック手段が、画像の処理から引出された方向に患者の視線を移転するように患者に指令する、患者に見える照明源を備える請求項１４に記載のカメラ。
16. フィードバック手段が、画像の処理から引出された方向に視線を移転するように患者に指令する、患者への可聴命令源を備える請求項１４に記載のカメラ。
17. デジタル撮像デバイスが３０度未満の視界を有する請求項１４に記載のカメラ。
18. デジタル撮像デバイスが１５度未満の視界を有する請求項１６に記載のカメラ。
19. 一連の画像が、一連の重なり合う画像を備え、又、処理システムが、画像の重なり合う部分を処理することにより、空間解像度及び／又は画像のコントラストを高めるソフトウエアを備える請求項１４に記載のカメラ。
20. 一連の画像が第１画像と第２画像を備え、又、第１画像が患者の視神経の画像を備える一方、第２画像が第１画像に重なり合う請求項１４に記載のカメラ。
21. 画像の少なくとも１個が、患者の視神経の画像を備え、又、前記ソフトウエアが、視神経の画像を認識するパターン認識ソフトウエアを含む請求項１４に記載のカメラ。
22. フィードバック手段が、画像の処理から引出された方向に患者の視線を指向させる、患者に見える可動照明源を備える請求項１４に記載のカメラ。
23. 可動照明源が光ファイバ光源を備える請求項２２に記載のカメラ。
24. 可動照明源が、可動固視目標を設けるように内容を変更することができる発光表示装置を備える請求項２２に記載のカメラ。
25. 発光表示装置が液晶表示（ＬＣＤ）装置を備える請求項２４に記載のカメラ。
26. 眼底を照明すると共に光軸を限定する照明源と、眼底の一連の画像を記録する撮像デバイスとを備える眼底カメラにおいて、
    光軸に対して移動自在の可動固視装置を設けて、画像の処理から引出された方向への可動固視装置の移動後の可動固視装置への患者の視線の指向が、目の内部の異なる領域を撮像デバイスによって撮像することを可能にする眼底カメラ。
27. 可動固視装置が光ファイバ光源を備える請求項２６に記載の眼底カメラ。
28. 可動固視装置が、可動固視目標を設けるように内容を変更することができる発光表示装置を備える請求項２６に記載の眼底カメラ。
29. 発光表示装置が液晶表示（ＬＣＤ）装置を備える請求項２８に記載の眼底カメラ。
    

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