JP2011189113A - 眼科画像表示装置、眼科画像表示方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 断層像に診断支援情報を付加することで、医師の診断を支援するシステムを提供する。
【解決手段】 眼部の情報を表示する眼科画像表示装置であって、
眼部の断層像を入力する入力手段と、
前記眼部の断層像の位置情報に関連付けられた診断支援情報を取得する取得手段と、
前記断層像を表す反射強度値と前記診断支援情報とに基づいて前記断層像を構成するボリュームデータにボクセル値を割り振る処理をする処理手段と、
前記処理手段で処理された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、眼科診療等に用いられる眼科画像の表示技術に関する。

光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｏｒａｐｈｙ、以下、「ＯＣＴ」呼ぶ）と呼ばれる装置の登場により、網膜全体をスキャンして得られた複数の二次元断層画像から成るボリュームレンダリングされた三次元の網膜画像を得ることが可能となった。緑内障をはじめとする多くの眼底疾患は網膜の構造に異常を持つことが知られているため、眼科医療現場では、ＯＣＴが病気の診断や経過観察に有効となることが期待されている。また、近年では眼底のみならず角膜など前眼部の撮影にも用いられている。

断層像は、網膜等からの光の反射強度の値を画像として観察する。従って、組織の観察には適しているが、組織の経時的な変化、疾病の全体的な広がりや着目すべき箇所の把握等、を断層像のみから把握するには困難な場合がある。

そこで、特許文献１では、断層像と層厚分布情報を並列して表示している。これにより、層厚の分布という情報と断層像とを見比べることができる。また、血管領域を提示する方法について述べられている。網膜中に血管が存在すると、ＯＣＴの光が深部まで届かず断層像の画質が悪化するために、それを考慮して観察すべきことをユーザに提示している。

特開２００９−６６０１５号公報

しかし、特許文献１の方法は断層像と層厚を見比べるものであり、断層像自体から病変の進行の程度などを把握することは困難である。

本発明はこのような課題を解決するために為されたものであり、ボリュームレンダリングされた網膜像に判り易い診断支援情報を付加することで、医師の診断を支援するシステムを提供する。

また、特に、現在の網膜画像と過去の網膜画像の対応する箇所の層厚の厚みに基づいて診断支援情報を提示することを目的とする。

上記の課題を解決するための、本発明の一態様による眼科画像表示装置は、以下の構成を備える。より具体的には、眼部の情報を表示する眼科画像表示装置であって、
眼部の断層像を入力する入力手段と、
前記眼部の断層像の位置情報に関連付けられた診断支援情報を取得する取得手段と、
前記断層像を表す反射強度値と前記診断支援情報とに基づいて前記断層像を構成するボリュームデータにボクセル値を割り振る処理をする処理手段と、
前記処理手段で処理された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備える。

本発明によれば、断層像もしくはボリュームデータに情報を付加して断層像もしくはボリュームデータ上に提示できる。その結果、医師等は、病気の進行が速い領域や治療の効果が得られた部分の位置やその変化量を断層像もしくはボリュームデータで容易に把握したり比較したりすることが可能となる。

眼科画像表示装置の機能構成を示す図である。 眼科画像表示装置と接続される機器の構成を示す図である。 網膜の断層像の層構造を示す模式図である。 層厚差を重畳表示した網膜の模式図である。 眼科画像表示装置の処理手順を示すフローチャートである。 標準層厚との差を重畳表示した網膜の模式図である。 眼科画像表示装置の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の記述は、本発明に係る好適な眼科画像表示装置の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に本実施例における眼科画像表示装置１の構成を示す。眼科画像表示装置１は、取得部１１、処理部１２、表示制御部１３から構成される。

本発明は、取得部１１は、異なる時点で撮像された網膜の断層像から網膜の層厚を計測するか、計測した結果を取得する。網膜を複数走査することで網膜の二次元断層像は複数得られる。この網膜の断層像は眼部から反射された光の強度を示す値に基づき構成されている。

この複数の二次元の断層像から三次元の網膜断層像を構成する。そして、各ボクセルに二次元の網膜断層像の光の強度を示す値をボクセル値として割り振り、ボリュームデータを得る。

そして、異なる時間で撮像された対応する断層像の間で層厚の厚みの差を差分値として取得する。処理部１２は、診断支援情報としての差分値に基づいて、ボリュームデータに診断支援情報を付加する。表示制御部１３は図示しない表示手段であるモニタに処理部１２で処理された画像を表示するように制御する。

これによって、医師が比較する場所を容易に特定できるようにするなど、医師の診断を支援するものである。より具体的な例では、同一の被検者の異なる時点で撮像された断層画像あるいはボリュームデータそれぞれから、神経線維層（以下、ＮＦＬとする）の境界を抽出しＮＦＬの厚みを計測する。次に、抽出したＮＦＬ層厚差を計算する。この層厚差の値に基づいて、ボリュームデータ或いは断層像にその値に応じた色を画素に付けて表示する。その結果、疾病によって層厚が経時変化した部分を容易に特定し比較することが可能となる。以下では、ＮＦＬの層厚を比較対象として、その一態様を説明する。しかし、ボリュームデータあるいは断層像に付加する情報はＮＦＬの層厚差に限定されるものではなく、網膜、角膜を構成する他の層や網膜或いは角膜全体の厚みを計測し、それを比較対象としても良い。

図２は、本実施例に係る眼科画像表示装置１に接続される機器の構成図である。図２に示すように、眼科画像表示装置１は、断層像撮像装置２及びデータサーバ３と、イーサネット（登録商標）等によるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）４を介して接続されている。ここで断層像撮像装置２は、眼部の断層像を撮像する装置であり、例えばＯＣＴが挙げられる。ＯＣＴは、１回の撮像で走査ライン毎に断層像を取得するため、複数の走査ラインに対応した断層像が得られる。これらの断層像を撮影した順番に並べることによって、網膜のボリュームデータを取得することができる。

断層像撮像装置２は、ユーザ（技師や医師）による操作に応じて被検者（患者）の断層像を撮像し、取得したボリュームデータを眼科画像表示装置１へ出力する。また、眼科画像表示装置１は、断層像撮像装置２により得られたボリュームデータを格納するデータサーバ３に接続され、そこから必要なボリュームデータを取得するように構成されてもよい。なお、これらの機器との接続は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等のインターフェイスを介して行ってもよい。また、ＬＡＮ４によって、インターネット等の外部ネットワークを介して接続される構成であってもよい。

次に、図５のフローチャートを利用して、本実施例における眼科画像表示装置１の処理手順を説明する。

ステップＳ５０１において、取得部１１は、まず、断層像撮像装置２により取得されたボリュームデータや、データサーバ３に蓄えられている異なる時点で撮像されたボリュームデータを複数取得する。なお、ボリュームデータの座標系は、説明のため断層像の横方向にｘ軸、縦方向にｙ軸をとるもとする。次に、各ボリュームデータから、図３の網膜模式図に示すように、内境界膜（以下、ＩＬＭとする）とＮＦＬ層の下端、網膜色素上皮（以下、ＲＰＥとする）を抽出する。これらの層境界を求めるために、網膜ボリュームデータからエッジ成分を検出し、その連結性に基づいて何本かの線分を層境界の候補として抽出する。これらの候補の中から、一番上の線分をＩＬＭ、次の線分をＮＦＬ境界とする。なお、層の境界を抽出する方法はこの方法に限定されるものではなく、網膜ボリュームデータから層の境界を抽出可能な方法であれば、いずれの方法を用いてもよい。最後に、各抽出結果からＩＬＭとＮＦＬ下端の間の厚みをＮＦＬの層厚として取得する。

ステップＳ５０２において、取得部１１は、１つ目のボリュームデータの座標ｘにおけるＮＦＬ層の層厚から他方のボリュームデータの座標ｘにおけるＮＦＬの厚みを引くことによって座標ｘにおける層厚差を求める。ただし２つのボリュームデータは、同じ場所が撮影されているか、もしくはボリュームデータ間の位置合わせがされており、座標系は一致しているとする。ボリュームデータ間の位置合わせは、相関係数などを用いた既知の手法により実施する。これにより眼部のボリュームデータあるいは断層像の位置情報に関連付けられた診断支援情報としての層厚差、つまり層間の厚みの差を取得する。

ステップＳ５０３において、各ボクセルのボクセル値に対して不透明度を与えることでボリュームレンダリングを実現している。

ステップＳ５０４において、図４に示すように各ボリュームデータ或いは断層像のＩＬＭからＲＰＥの画素にその差に応じた色や不透明度を割当て表示する。緑内障のように病気が進行するにつれて層厚が減少する疾病では、例えば、層厚差が大きい部分はより赤く、不透明度をボクセル値で決まる値より大きく設定する。そうすると、層厚が大きく減少した部分ほど赤く不透明に、層厚の減少が小さい部分ほどボリュームデータのボクセル値をそのまま利用した断層像が表示される。また、層厚が時間経過に従い増加した部分には層厚差が大きい部分はより青く、不透明度をより大きく設定する。

そうすると、層厚が大きく増加した部分ほど青く不透明に、層厚の増加が小さい部分ほどボリュームデータのボクセル値をそのまま利用した断層像が表示される。一定未満の場合、ボクセル値をそのまま表示する。ステップＳ５０３とステップＳ５０４の処理をボリュームデータの全ボクセルにおいて実施すると、断層像上における層厚の変化が大きい部分に色を重畳表示できる。

ボリュームデータ中から、詳細に観察する対象を見つけることは大変重要であるため、断層像上への情報付加は有効である。

そして、表示制御部１３は図示じない表示手段としてのモニタに処理部１２で処理された画像を表示するように表示制御する。

以上の構成により、病気の進行が進んだ部分や治療による効果が得られた部分の位置や層厚の変化量を断層像上で容易に把握したり比較したりすることが可能となる。

（変形例１−１）
本実施形態では、ステップＳ５０１において、２つのボリュームデータの層厚を計測し、層厚差を断層像に提示する例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、３つのボリュームデータＡ・Ｂ・Ｃの層厚を計測し、ＡとＢの層厚差からＢとＣの層厚差を引くことによって、層厚が変化するスピードが加速しているか減速しているかを断層像上に提示できる。層厚差の差が大きい部分ほど青く、不透明度を高く設定すると、病気の進行が遅くなった部分ほど青く不透明に、進行速度に変化が少ない部分ほどボリュームデータのボクセル値がそのまま表示されるようにする。その結果、医師は投薬や手術による治療の効果が速い部分を確認したり、層厚の変化の進行を予測したりすることが容易になる。

（変形例１−２）
本実施形態では、比較する画像が断層像撮像装置２で撮像されたボリュームデータとしたが、複数の健常眼の層厚計測結果から、例えば統計情報として平均値、中間値、モードなどを計算することで網膜の標準層厚としてもよい。この場合、ステップＳ５０１において、１つのボリュームデータの層厚を計測し、ステップＳ５０２において、標準層厚と計測した層厚との差を計算する。その結果、図６に示すように、標準的な層厚の範囲から外れた部分を断層像上に提示できる。断層像上にＲＰＥと標準的なＩＬＭの線を表示し、先に求めた標準層厚との差が大きい部分はより赤く、より不透明に設定すると、標準的な層厚から大きく離れた部分ほど赤く不透明に、標準層厚に近い部分ほどボリュームデータのボクセル値がそのまま表示される。したがって、医師は患者の網膜が健常眼と比べてどの程度悪化しているか断層像上で比較することが可能となる。ここで、断層像の大きさを正規化して対応する層間で厚みの差を求めることができる。

本実施例では、ボリュームデータと層厚差情報を利用してボリュームレンダリングする方法の一例について述べる。ボリュームレンダリングは、色や不透明度を設定する伝達関数を任意に設計することで、ボリュームデータに写る物体の内部構造や温度などの空間分布を３次元で可視化する方法である。本実施例では、層厚と輝度値から色と不透明度を設定する伝達関数を設計し、ボリュームレンダリングを行う。

次に、図７のフローチャートを利用して、本実施例における眼科画像表示装置１の処理手順を説明する。図５と同様の処理に関しては説明を省略する。

ステップＳ７０３において、処理部１２は層厚差用と輝度値（断層像の値に相当する）用の伝達関数を設計する。まず、層厚差用の伝達関数を次のように設計する。層厚差が一定の値より小さい部分の不透明度は低く緩やかに増加するようにする。さらに、層厚差がそれより大きい部分の不透明度は高く急激に増加するようにする。次に、輝度値用の伝達関数は輝度値が増加するにつれて不透明度が低い値で緩やかに増加し、色が青、緑、赤と変化するように設定する。このように伝達関数を設計し、ボリュームレンダリングすると、輝度値が高いほど赤く、層厚差が大きい部分ほど不透明になる表示が可能である。さらに、輝度値からも不透明度を設定しているので、網膜全体において層厚差が大きくなった部分の３次元的な分布も確認することができる。

ステップＳ７０４において、さらに処理部１２はステップＳ７０３で設計した伝達関数を用いてボリュームレンダリングする。

以上の構成により、病気の進行が進んだ部分や治療による効果が得られた部分の３次元的な分布や層厚の変化量を可視化することによって、３次元表示利用した網膜全体の経過観察に有効な表示が可能になる。

（その他の実施例）
上記のそれぞれの実施形態は、本発明を眼科画像表示装置として実現したものである。しかしながら、本発明の実施形態は眼科画像表示装置のみに限定されるものではない。本発明は、例えば、複数の機器から構成されるシステム、一つの機器からなる装置、コンピュータ上で実行するソフトウェアやプログラム、もしくは光ディスクなどの記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。

１ 眼科画像表示装置
１１ 取得部
１２ 処理部
１３ 表示制御部

Claims (9)

1. 眼部の情報を表示する眼科画像表示装置であって、
   眼部の断層像を入力する入力手段と、
   前記眼部の断層像の位置情報に関連付けられた診断支援情報を取得する取得手段と、
   前記断層像を表す反射強度値と前記診断支援情報とに基づいて前記断層像を構成するボリュームデータにボクセル値を割り振る処理をする処理手段と、
   前記処理手段で処理された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする眼科画像表示装置。
2. 前記処理手段は、前記断層像を表す反射強度値と前記診断支援情報とに基づいてボクセル値に色、不透明度の少なくともいずれか一方を割り振ることを特徴とする請求項１に記載の眼科画像表示装置。
3. 前記診断支援情報は異なる時点で撮像された眼部の断層像における対応する層間の厚みの差を示す情報であり、
   前記処理手段は、層厚が増加した部分と減少した部分で異なる色を定めることを特徴とする請求項１に記載の眼科画像表示装置。
4. 前記診断支援情報は異なる時点で撮像された眼部の断層像における対応する層間の厚みの差を示す情報であり、
   前記処理手段は、層厚の経時変化が大きくなるに従い不透明度をより大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の眼科画像表示装置。
5. 前記診断支援情報は異なる時点で撮像された眼部の断層像における対応する層間の厚みの差を示す情報であり、
   前記処理手段は、層厚の経時変化が小さい部分ほど断層像の強度値をそのまま利用し、層厚が増加した部分と減少した部分で異なる色を定め、層厚差が大きくなるに従い不透明度をより大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の眼科画像表示装置。
6. 前記診断支援情報は健常眼の統計情報から得られる標準層厚と前記眼部の層厚との差を示す情報であることを特徴とする請求項１に記載の眼科画像表示装置。
7. 眼部の情報を表示する眼科画像表示方法であって、
   前記眼部の断層像の位置情報に関連付けられた診断支援情報を取得する取得工程と、
   前記断層像の強度値と前記診断支援情報とに基づいて色と不透明度を定める処理を前記断層像に施す処理工程と、
   前記処理手段で処理された画像を表示手段に表示させる表示制御工程と、
   を備えることを特徴とする眼科画像表示装置。
8. 前記眼部の断層像における対応する層は神経線維層であることを特徴とする請求項３に記載の眼科画像表示装置。
9. 請求項７に記載の眼科画像表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。

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