JP2007097740A - 眼底画像診断支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
操作性に優れた半自動かつ、高精度な血管径計測が可能な装置を提供する
【解決手段】
まず網膜血管の中心線を抽出し、血管の分岐点・交叉点、端点（以降特徴点とする）を検出、網状に拡がる血管を特徴点で分割して線分の集合とする。血管径は交叉点・分岐点間ではほぼ一定とみなし、分割されてできた各々の線分（以降、血管線分とする）について、その法線方向の複数箇所において血管径を自動計測し、それらに基づいた計算値を以てその血管部分の血管径(以降、線分血管径と呼ぶ)とする。操作者は画面に表示された眼底写真画像内の計測した血管の部分をマウス等のポインティングデバイスで指定するだけで、即座に当該血管線分の線分血管径を得ることができる。
【選択図】図１（ａ）

Description

本発明は眼底画像診断支援装置における血管径計測に関するものである。

健康診断や人間ドッグ等における成人病検査の一項目として眼底検査がある。ここでは、眼底画像から得られた動脈と静脈の血管径の比（動静脈口径、以下、ＡＶ比と呼ぶことがある）を用いて、被験者の健康状態を判断するパラメータとして使用する。取得した眼底画像に対して、医師はＡＶ比を求めるための血管径計測に適した場所を知識と経験に基づいて決定した後、血管径を計測する。

なお、このような動静脈血管径計測に関して、それらを自動化する手法としては、特開平10-71125（特許文献１）、および特開平10-243924（特許文献２）等に開示のものがある。

特開平10-71125 特開平10-243924

網膜血管径の計測は、動静脈口径比の算出や口径不同の検出などに必要であるが、従来は多くの場合、目視による概算値で代用されてきた。しかし、目視では客観性に欠ける上、再現性も低く、定量的かつ矛盾のない計測方法が求められている。

計測の精度を高めるため、眼底写真にノギス等を当ててる等、直接血管の幅を計測する場合は、必ず血管に直交した方向で計測する必要があり、手作業では作業負担が大きく、また正確性に欠けることとなる。とりわけ、血管が蛇行している場合は計測したい箇所で血管の走行方向に垂直にノギス等をあてて計測するのは困難であった。さらに、血管内外の境界が判然としない場合は、たとい同一の検査者が同一箇所において計測した場合であっても、必ずしも毎回同一の結果が得られるとは限らず、計測値の再現性に問題があった。

動静脈血管径計測の自動化の手法としては、特開平10-71125（特許文献１）、および特開平10-243924（特許文献２）等に開示のものがあるが、これらの方法では、視神経乳頭を中心とする２つの同心円に囲まれた領域に入る血管を対象としている為、必ずしも意図した血管対が選択されるとは限らず、計測精度の点で改善の余地があった。また、血管の選択ができないので、操作者の裁量で所望の位置の血管を計測することは不可能であった。

本願発明は上記課題を鑑みて想起されたものであって、その目的とするところは、操作性に優れた半自動かつ、高精度な血管径計測が可能な装置を提供するところにある。

本発明ではまず網膜血管の中心線を抽出し、血管の分岐点・交叉点、端点（以降特徴点とする）を検出、網状に拡がる血管を特徴点で分割して線分の集合とする。血管径は交叉点・分岐点間ではほぼ一定とみなし、分割されてできた各々の線分（以降、血管線分とする）について、その法線方向の複数箇所において血管径を自動計測し、それらに基づいた計算値を以てその血管部分の血管径(以降、線分血管径と呼ぶ)とする。

線分血管径はたとえば、各計測点における血管径の平均値や、中央値、最頻値等が考えられる。血管線分には1〜N（Nは血管線分の数）の番号をつけ、対応する線分血管径や構成する画素の(x,y)座標値と関連づけたテーブルを用意する。操作者は画面に表示された眼底写真画像内の計測した血管の部分をマウス等のポインティングデバイスで指定するだけで、即座に当該血管線分の線分血管径を得ることができる。

操作者は血管径を計測したい血管をマウス等で指定するだけで当該血管部分の血管径を得られ、従来の様に血管に対して垂直に計測線を引く必要がないため、作業負担が大幅に軽減される。また、対象となる血管の分岐点間で複数の位置で測定した血管径の平均を算出しているため、測定位置の差異による誤差が低減される。特にデジタル化された写真画像では量子化誤差による影響が低減される。また、操作者が選択した血管対に対して計測が実施されるため、動静脈判定の誤りや、意図しない血管対や血管以外の領域が動静脈口径比の計算に影響するといった問題はない。

以下、図面を用いて本発明の形態を詳細に説明する。

図１(a)は本発明の眼底画像診断支援装置の一構成例であり、図1(b)は図1(a)の各部位で処理した結果得られる画像データのイメージを説明する図である。本発明の眼底画像診断支援装置は、眼底写真画像１０１を取り込む入力部１１０と、取り込んだ画像写真から血管部を抽出する血管抽出部１０２と、血管の交差点及び分岐点の検出等を行う血管解析部１０３と、血管を分岐のない線分の集合として処理する血管線分生成部１０４と、血管幅を計測する血管径計測部１０５と、情報記憶部１０６と、ユーザーインターフェース部１０７と、情報表示部１０８と、制御部１２０とからなる。

イメージスキャナやデジタル眼底カメラ等でデジタル化されたデジタル眼底画像１０１は血管抽出部１０２で血管部分とそれ以外の部分に領域分割される。網膜血管の抽出方式としては、例えば[IEICE Trans. Vol.E-87-D, No.1, 2004]等の方法が挙げられる。抽出された血管領域は血管解析部１０３にて細線化処理を施され、血管の中心線（以降、血管スケルトンと呼ぶ）となる。スケルトンの画素の接続状況を検査することにより、網状に拡がる網膜血管(以降、血管ネットワークと呼ぶ)の交叉点、分岐点を検出する。

血管線分生成部１０４では１０３にて検出された血管の交叉点、分岐点にて血管スケルトンを分断し、血管ネットワークを分岐のない線分、即ち血管線分の集合とする。この時、それぞれの血管線分に固有なラベルを付与する。血管計測部１０５では、１０４で得られた血管線分のすべてについて、当該血管線分を内包する血管の幅を計測し、１０４で得られたラベルと関連付けた参照テーブルを作成して情報記憶部１０６に格納する。

操作者はディスプレイ装置などの情報表示部１０８に表示された眼底画像をみながら、マウス等のユーザーインターフェース部１０７を用いて計測したい血管の部分を指し示す。指し示された血管部分の血管線分のラベルをキーとして、１０６に格納されている参照テーブルを検索し、当該血管ラベルに対応する線分血管径を表示する。

なお、上記各ブロックの機能は、それぞれ独立したプログラムで実現しても良いし、一連の機能を統合したひとつのプログラムとして実現してもよい。もちろん、図1(a)に示すような、それぞれ専用の独立したハードウェアで実現してもよい。

図２は血管計測部１０５における血管径テーブル作成処理の一例を示すフローチャートである。前段の血管線分生成部１０４でＮ本の血管線分が生成され、ラベル付けがされている。ラベルi(1<=i<=N)の血管線分上の血管径の計測点数をniとする(２０１)。２０２および２０３では、血管線分ラベルのカウンタiおよび、計測点のカウンタjを初期化する。

２０４では、i番目の血管線分のj番目の計測点に於ける血管径Wijを計測する。血管径の計測方法は特に問わないが、例えば血管エッジ周辺の輝度変化の最大値と最小値の中点同士の距離を以て血管径とするFull Width Half Maximum法[Acta Ophthalmologica, 179(suppl.), pp.33-37, 1986]などを用いることが考えられる。

２０５では、現在までに血管径を計測した点が当該血管線分の計測点数niに達したかを確認し、達していなければカウンタjをインクリメント(２０６)して２０４に戻る。血管径計測をした箇所がniに達していたら、i番目の血管線分の全ての計測点で血管径を計測を完了したので、Wi1〜Winiの平均値を計算してi番目の線分の線分血管径Wiとする（２０７）。

２０８では、カウンタiがＮに達しているかを確認する。i<Nであれば、未計測の血管線分があるので、２０３に戻り、i=Nであれば、全ての血管線分について線分血管径を計測したとして、血管径テーブルを作成する（２１０）。

図３は血管スケルトンから交叉点・分岐点を検出する方式の一例である。血管抽出部１０２で特定された血管部分３０１に細線化処理を施すことにより、血管スケルトン３０２を得ることができる。ここで、幅が１画素の８連結の血管スケルトンを作成すると、血管同士の交叉点・分岐点は、３つ以上の隣り合う画素をもつ血管スケルトン上の画素として検出することができる。

例えば、交叉点３０３の中心部分の画素は４つの隣接画素と、分岐点３０４の中心部分の画素は３つの隣接画素とそれぞれ接続している。また、端点３０５は血管スケルトン上で１つの隣接画素と接続している画素として検出が可能である。この様に検出した交叉点・分岐点の画素を除去することにより、血管ネットワークを血管線分の集合に変換することが可能になる。

図４は血管計測部１０５で実施する血管計測処理の一例である。４０１および４０２は血管解析部１０３で除去された交叉点あるいは分岐点の画素、４０３は４０１および４０２の除去によって血管ネットワークから切り出された血管線分である。４０３上の各画素について線分の進行方向に垂直に引いた計測線分４０４〜４１０に沿って血管幅の計測を行う。これらの計測線分に沿って計測された血管径を用いて、当該血管線分の線分血管径を算出し、情報記憶部１０６の参照テーブルに登録する。

各々の計測店での血管径の計測方法は、血管抽出部１０２で得られた血管とそれ以外の領域との境界を検出しても良いし、対応する部分の眼底写真画像１０１を再度解析して計測しても良い。また、計測線分は血管線分のすべての画素について設定しても良いし、必要に応じて計測線分の数を増減しても良い。

図５は血管径テーブルの一例である。血管線分生成部で各血管線分に付与されたラベル番号（５０１）と、対応する線分血管径（５０２）が記録されている。血管線分生成部では各血管線分を構成するドット数も分かるので、線分の長さとして血管径テーブルに記録させておき（５０３）、例えば極端に短い血管線分の場合は計測精度が十分に確保できないとして除外するといった利用の仕方をすることもできる。

なお、本例では、線分血管径その他の数値はドット単位の値で記録されているが、光学系のパラメータが利用できる場合はμm等の実際の値で記録しても良い。

図６は情報表示部１０８で表示される情報の一例である。眼底画像領域６００内には視神経乳頭６０１および網膜血管６０３が表示されている。これらは実際に撮影された眼底画像そのものでも良いし、自動または手動で検出された各眼底構成要素の模式図でも構わない。

本発明による画像診断支援装置は、この眼底画像領域６００に、血管径テーブルに記録された計測済みデータをもつ血管線分を重ね合わせて表示することにより、どの血管について血管径が計測できるかを示すことができる。この例では血管径テーブルにある血管は点線のマーカー（６０３）で示してあり、操作者はポインタ６０４を操作することにより、所望の血管線分を選択する。

選択されたマーカーは実線に変化し、操作者が選択した血管を明示し（６０５）、当該血管線分の線分血管径を血管径テーブルを参照することにより即座に表示する（６０６）。なお、マーカーは点線/実線ではなく色・太さを変えたり、点滅させたりして選択・非選択を区別させても良い。また、ポインタは、マウスやタブレットペン等で操作してもよいし、単にTABキー等の押下でマーカーを順次移動出来るようにしてもよい。

本発明の画像診断支援装置のブロック図である。 本発明の画像診断支援装置にて処理される眼底画像のイメージである。 血管計測フローの一例を示すフローチャートである。。 本発明における特徴点検出方法を説明する図である。 本発明における血管計測方法を説明する図である。 本発明における血管径テーブルの一例を示す図である。 本発明における情報表示部の表示例を示す図である。

符号の説明

１０１・・・眼底写真画像、１０２・・・血管抽出部、１０３・・・血管解析部、１０４・・・血管線分生成部、１０５・・・血管径計測部、１０６・・・情報記憶部、１０７・・・ユーザインターフェース部、１０８・・・情報表示部

Claims (4)

1. 入力された眼底写真の血管径計測を行う眼底画像診断支援装置であって、
   眼底写真データの読み込みを行う入力部と、
   前記読込んだ眼底画像データから網膜上の血管部分を抽出する血管抽出部と、
   前記抽出した血管部分からその特徴部分を検出する血管解析部と、
   前記抽出した血管部分を、前記特徴点で分断して血管線分を作成し、ラベリング処理を行う血管線分生成部と、
   前記血管線分の血管径を計測する血管径計測部と、
   眼底画像や各種診断情報を表示する情報表示部と、
   計測した血管線分を選択する為のユーザーインターフェース部と
   からなることを特徴とする眼底画像診断支援装置。
2. 請求項１に記載の眼底画像診断支援装置であって、
   前記血管解析部にて検出する血管部分の特徴部分は、少なくとも血管の端点及び分岐点及び交叉点のいずれか一つを含むことを特徴とする眼底画像診断支援装置。
3. 請求項１または２に記載の眼底画像診断支援装置であって、
   前記血管線分上の複数箇所で計測した血管径の平均値と、当該血管線分のラベルを関連づけた血管径テーブルを有し、
   操作者が指定した血管線分の平均値を参照可能としたことを特徴とする眼底画像診断支援装置。
4. 請求項３に記載の眼底画像診断支援装置であって、
   前記血管径テーブルに登録された血管部分と、記入力部にて取り込んだ眼底写真データとを重ね合わせて表示する眼底画像診断支援装置。

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