JP2015080726A - 光干渉断層撮影における網膜運動追跡 - Google Patents

光干渉断層撮影における網膜運動追跡 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は光干渉断層撮影の間に眼の動きを補正する方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は、眼底画像を取得するために眼の眼底を撮影(走査)する工程(例えば、SLOを用いる)と、複数の断層画像を取得するために眼底を走査する工程(例えば、OCTを用いる)と、所定の時間内で位置ずれがあると決定された場合に眼底に対する断層画像の位置合わせを決定する工程と、位置ずれがあると決定された以降の所定の時間内で走査された断層画像の数を決定する工程と、位置がずれている断層画像のオフセットを決定する工程と、次に走査する断層画像および位置ずれ決定からオフセット適用まで間の時間内に走査され、決定された数だけ再走査する断層画像にオフセットを適用する工程と、を有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光干渉断層撮影(OCT) における眼底の画像撮影に関する。特に、本発明は、撮影の間に眼底に動きが生じる場合、OCT画像を補正することに関する。
光干渉断層撮影(OCT) は、医用画像の撮影のために広く医学や生物学の分野で使用されているが、非侵襲であり、かつ、眼底(例えば、目の網膜など)の三次元画像を得るために眼の前眼部の構造を介して撮影を行うことができるため、特に、眼科の医用画像の撮影に適している。
光学式装置を使用する種々の眼科装置は、眼の前眼部を撮影する前眼部撮影装置、眼の眼底画像を撮影する眼底カメラ、眼底の画像を撮影するための走査型レーザー検眼鏡(SLO)等のような分野で知られている。OCTの眼科使用は公知であり、例えば、米国特許出願公開第2012/0033181号 (KK トプコン)、および、D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito and J. G. Fujimoto, "Optical Coherence Tomography", Science 254, 1178-1181 (1991).、において開示されている。
眼科での使用のために部分的コヒーレンス干渉法が、A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, S. Y. El-Zaiat "Measurements of intraocular distances by backscattering spectral interferometry," Opt.Comm. 117, 43-48 (1995).、において議論されている。
分光OCTの眼科使用が、M. Wojtkowski, A. Kowalczyk, R. Leitgeb, and A. F. Fercher, “Full range complex spectral optical coherence tomography”, Opt.Lett. 27, 1415-1418 (2002).、において議論されている。
他の画像撮影装置は眼底の表面だけを撮影するのに対して、眼底の(例えば、眼底構造の三次元画像を得るために)深さ方向において断層画像を取得することができるので、OCTは特に有用である。OCTは被検眼の眼底に照射する測定ビームとして、複数の波長を有する低コヒーレント光を使用する。種々の波長を有する測定ビームは、OCTの光学系へと反射する前に、波長により異なる量だけ眼底に深く入り込む。この反射したビームは測定ビームに対応する参照ビームと干渉し、結果として生じる干渉ビームは深さ方向において断層画像を構築するために検出される。異なる波長が眼底を異なる深さで浸透し、そして、異なる深さで浸透した波長の光が眼底から反射するため、波長の周波数帯域をより大きくして断層画像の解像度を大きくする。
被検眼の深さ方向の走査は「a-スキャン」として参照される。 単一の走査線(OCT装置の走査方向によって定義された)における複数のa-スキャンは「b-スキャン」として参照される。複数のb-スキャンは3次元画像を構築するために結合される。「断層画像」は眼底の断面画像であり、断層画像は、b-スキャンラインに沿ったもの、あるいはb-スキャン方向に対して垂直をなしているもの、あるいは、OCTのb-スキャンを用いて眼底の3次元体積の補間によって断層画像が生成される場合、その断層画像は任意の角度におけるものである。本明細書の説明では、デカルト座標を使用して、b-スキャンはx方向に延び、眼底の厚さはz方向であり、眼底平面であるy方向はb-スキャン方向に対して垂直であるものとする。
目の健康について確信がある診断を可能にするのに十分な情報を提供するために、OCTメーカーはOCT(深さ方向の断層撮影用)に、眼底撮影(眼底観察用)や前眼部撮影(前眼部観察用)等の撮影機能と結合したものを製造している。これらの撮影機能は同じ装置において結合されてもよい。
前眼部の画像を撮影する利点は、他の撮影における装置の光路を被検眼の虹彩(iris)に位置合わせするために使用することができることである。 これに付言すると、眼底に影を起こすかもしれない、白内障、水晶体や虹彩上の不透明な部分のような前眼部の疾病は観察可能であり、OCT測定ビームは、不透明な部分以外の被検眼の水晶体あるいは虹彩上の位置に向けられる。
眼底の画像を撮影する利点は、断層画像の位置合わせに役立つことができることである。 眼底画像上に重ねて示されるマークは、眼底画像の平面に対して垂直な断層画像の位置を示すものである。眼科医が調べたい断層画像の位置を示すため、あるいは、眼科医が調べたい眼底の断面を示すため眼底画像は、眼科医によってマーク付けがされる。
眼底画像を撮影することは、特定の断層画像を取得した眼底上の場所を眼科医が知ることができるように眼底を断層画像とを位置合わせすること、および、3次元画像が複数の断層画像から正しく組み立てられるように、断層画像と眼底とを互いに位置合わせすることに役立つという利点を更に有する。更に、眼底画像は、一致した b-スキャンを保証することを助けるために b-スキャンの中の a-スキャンが一列に並べられることを保証するために使用される。
位置合せが関心事項であるという理由はOCT装置による走査の間、人の眼には動きが生じ得るためである。この動きは、瞬き、あるいは、衝動性の運動、あるいは、自発的または無意識の運動の形式である。
眼球運動を補正するため、あるいは眼球運動を補償するために異なった方法がある。 補正の1つのタイプとしては、眼底画像を、例えば、追跡画像として使用して被検眼の動きを追跡し、追跡画像について、OCTで同じ走査位置を維持するようにリアルタイムでOCT測定ビームの位置を調整することを含むものである。このような補正は、キャノンのOCT HS100、ニデックのRS-3000、トプコンの OCT-2000 、ハイデルベルグの Spectralis 、カール ツァィス メディテックのCirrus HD-OCTのような商業的に利用可能なOCT装置において利用されている。
トプコンの OCT-2000(米国特許出願公開第2012/0033181A1を参照)においては、OCTのb-スキャン2000の位置は、図3A,図3Bおよび図3Cにおいて示されているように眼底画像1000に対応して観察される。眼底画像に対して動いているb-スキャン2000として画像が示されているが、動いているのは実際には眼底であり、3次元空間において定められる一定の位置でb-スキャンは走査している。 眼底画像は眼底との位置合わせがしやすく、同じエリアを走査するOCTに比べて眼底画像の取得は、より高速である。それゆえ、眼底画像の位置は眼底の位置として考えられる。 眼底の動きは、b-スキャンの間(あるいは、b-スキャン中でさえ)、相対的な運動アーチファクト(movement artifacts)を引き起こす。 しかしながら、この相対的な動きは、一定である眼底画像に対して位置がずれているb-スキャンとして、容易に示される。
図3Aはトプコンの OCT-2000 によって撮影された位置ずれのない理想的な走査を示すものである。 眼底画像1000は、y方向において均等に離間しており、位置合わせの方向を示すX方向において互いに全ての直線が位置合わせされたb-スキャン2000と位置合わせされている。トプコンの OCT-2000 では、オフラインの後処理の間に、図3Bにおけるb-スキャン302および312で示されるように、ある閾値の範囲内でx方向に位置ずれが生じるとき、眼底画像1000におけるa-スキャンのみを使用してb-スキャンが調整できるように、b-スキャン2000は、それぞれの端部に余分なa-スキャン300を含んでいる。しかしながら、もし b-スキャンが図 3Bでb-スキャン308のように、b-スキャンが閾値を超えてずれた場合、このb-スキャンは再度走査される必要がある。
この公知の装置における1つの問題は、それぞれのb-スキャンが、断層画像を形成するために使用されるa-スキャンよりも多くのa-スキャンを有するため、必要以上に処理をしなければならないことである。この問題は余分な処理負担を起こし、処理の速度を遅くする。
図3Cは、X軸方向において位置合わせが修正され、y軸方向においては位置合わせが修正されていない公知をシステムを示すものである。Y軸の補償は、得られたb-スキャンを 眼底画像と比較して、そして、ライン304と306のように、密集した走査線の位置、およびライン318および320の間のように離れすぎた走査線の位置を決定することにより実行される。 密集した走査線は必要に応じて細くすることが可能であり、間隔の空いた走査線は欠落した走査線を作るために補間することが可能である。もし走査線が閾値より大きい距離だけ離されている場合、その走査線は再度走査される。
公知の装置における他の問題は、眼底画像とOCTのb-スキャンとの間の同期は絶えず監視されなければならず、このことは、同期処理の間に走査が実行されないとき、あるいは、非同期性が見いだされてb-スキャンを修正しなければならないとき、断層画像を作るためにかけられる時間を増やすことだけでなく処理の負担を増すことである。
特に、眼底画像のフレームレートとOCTのb-スキャンレートとの間にトレードオフがある。OCTのb-スキャンが眼底画像と同期する。眼底画像の全体(図3Aの1000)がOCT画像(図3Aの400)よりずっと速いレートで走査されるとき、OCTのb-スキャン中において多くのa-スキャンを走査するために要する時間内で、1つの眼底画像が 走査される。それぞれの眼底画像が OCT画像と同期し、そしてこの同期化が時間を要するとき、もし眼底画像の撮像レートが増加するなら、OCT画像毎にチェックされる同期性の回数は増加し、OCT画像の撮像レートは減少する。
ハイデルベルグのSpectralis装置は2つのビームで同時に眼底を撮影するものである。 第1のビームはが眼球運動を追跡するために眼底画像を撮影する。この画像を基準として使用して、第2のビームは眼底上の所望の位置に向けられる。この2つのビームを用いた技術は、眼球運動アーチファクトを軽減し、その発生を抑制する。測度段階の間に、この装置は被検眼が固視標(fixation target)に焦点が合っているかどうかを決定する。OCTのb-スキャンの撮像は、被検眼の焦点が固視標に合っている場合に限り実行される。 もし被検眼の焦点が固視標に合っていない場合、被検眼の焦点を固視標に合わせるため、OCTシステムは待機する。これは、得られたOCT画像でアーチファクトの数を減らすけれども、測定および撮像時間は際立って延長される。
いかなる種類の眼底追跡でも、眼底追跡と、追跡中に見つかった位置ずれに対するOCT補正との間で発生するフィードバックループにおける「フィードバック」遅れ(“feedback” delay)の問題を有している。いくつかのb-スキャンは、眼底画像とOCTのb-スキャンとの間で位置ずれが生じたことを決定する測定システムのために要する時間内において完了する。従って、位置ずれが検出される前に、いくつかの位置がずれたb-スキャン画像が撮影されるかもしれない。全てのb-スキャンの位置合せの測定は、b-スキャンの位置ずれを補償するために必要とされる。
米国特許出願公開第2012/0033181号
D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito and J. G. Fujimoto, "Optical Coherence Tomography", Science 254, 1178-1181 (1991). A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, G. Kamp, S. Y. El-Zaiat "Measurements of intraocular distances by backscattering spectral interferometry," Opt.Comm. 117, 43-48 (1995). M. Wojtkowski, A. Kowalczyk, R. Leitgeb, and A. F. Fercher, "Full range complex spectral optical coherence tomography", Opt.Lett. 27, 1415-1418 (2002).
以上のような問題を考慮して、断層画像内の眼球運動アーチファクトの補正において、OCTの走査速度を犠牲にすることなく、観察(あるいは、「プレビュー」)のために適した高品質で、高い走査速度 で眼底画像を提供するOCT装置(光干渉断層撮影装置)を提供することが望まれる。OCT走査データの取得後に行なわれている位置合せ測定によって引き起こされるフィードバックループの影響を低減することは同じく望まれる。
本発明の第1の側面によれば、請求項1乃至14により光干渉断層撮影の間に眼球運動の補正を行う方法が提供される。
本発明の第2の側面によれば、請求項15に記載の処理装置が提供される。
本発明の第3の側面によれば、請求項16乃至19に記載のOCT装置が提供される。
本発明の第4の側面によれば、請求項19に記載の眼底撮影装置が提供される。
本発明の第5の側面によれば、請求項20および21に記載された、被検眼の撮影中に眼球運動の補正を行うためのシステムが提供される。
本発明の第6の側面によれば、請求項22に記載のコンピュータプログラムが提供され、請求項23に記載の記憶媒体が提供される。
本発明は添付の図面の参照により例示的に説明される。
図1は、好ましい実施形態に係る、走査型レーザー検眼鏡を有する光干渉断層撮影装置の概略図を示す図である。 図2は、断層画像、眼底観察画像、および前眼部画像を含む画面表示の例を示す図である。 図3Aは、眼球運動が周知の解法に従って起こるとき、SLO 画像とOCT画像との間の位置合せの補正を示す図である。 図3Bは、眼球運動が周知の解法に従って起こるとき、SLO 画像とOCT画像との間の位置合せの補正を示す図である。 図3Cは、眼球運動が周知の解法に従って起こるとき、SLO 画像とOCT画像との間の位置合せの補正を示す図である。 図4は、眼球運動が起こるとき、SLO画像とOCT画像の間の関係を示す図である。 図5は、本発明の好ましい実施形態に係る、SLO画像とOCT画像との間の位置合わせの補正を示す図である。 図6は、本発明の好ましい実施形態に係る、SLO画像とOCT画像との間の位置合わせの補正を示す図である。 図7は、本発明の好ましい実施形態に係る、補正方法を示すフローチャートである。 図8は、本発明の実施形態に係る、OCTの走査中に眼球運動の補正を行うシステムのモジュール間の関係を示す図である。 図9は、眼球運動によって起こされる位置ずれがどのように眼底の表示に現われるかを示す図である。 図10は、眼球運動によって起こされる位置ずれがどのように眼底の表示に現われるかを示す図である。
光干渉断層撮影装置(OCT 装置)の配置は図1の参照とともに説明される。光干渉断層撮影装置は光学ヘッド900および分光計180を含む。光干渉断層撮影装置は、測定光を照射した被検査物からの戻り光(例えば、反射光や散乱光)と、測定光に対応する参照光とを組み合せることによって得られた光に基づいて、被検査物の断層画像を取得する。
まず、最初に光学ヘッド900の内部の配置について説明する。光学ヘッド900は、2次元の画像および眼底の断層画像ばかりでなく、被検眼100の前眼画像を撮像する測定光学系を備える。 対物レンズ101-1が被検眼100に面するように配置されている。このレンズの光軸上で、第1のダイクロイックミラー102および第2のダイクロイックミラー103は、光路分岐部として機能する。2つのダイクロイックミラー102および103は 、それぞれの波長帯のために光路を、OCT光学系の測定光路L1、眼底観察/固視灯光路 L2 および前眼部観察光路L3へと分割する。
レンズ141と前眼部観察のための赤外線CCD142が光路L3上に配置される。赤外線CCD142は、前眼部観察のための照明光(不図示)の波長の近くの検出感度、より具体的には、970nmの波長の検出感度を有する。
次に、光路L2について説明する。光路L2上には、3つのレンズ101-2、111および112が配置されている。そしてレンズ111は、固視灯に対するフォーカス調整および眼底観察のためのフォーカス調整を行うため、モーター(不図示)によって駆動される。光源115は780nmの波長を有する光を生成する。X走査部117-1およびY走査部117-2は、被検眼100の眼底に眼底観察のために光源115から照射された光を走査するように機能し、X走査部117-1およびY走査部117-2もまた、光路 L2 上に配置されている。レンズ101-2は、その焦点の位置が X走査部117-1とY走査部117-2との間の中央位置の近くに配置される。X走査部117-1は高速でX方向に走査するための多面鏡から構成される。X走査部117-1は共振ミラーから構成されてもよい。一つの検出部116は、APD(アバランシュフォトダイオード(avalanche photodiode))から構成され、眼底によって散乱した光、あるいは、眼底から反射した光を検出する。プリズム118は孔あきミラーあるいは中空ミラーが蒸着されたプリズムであり、プリズム118は眼底からの戻り光から光源115によって照射された照明光を分離する。
光路L1は OCT 光学系の光路であって、光路L1は被検眼100の眼底の断層画像を撮像するために用いられる。この光路は、断層画像を形成するために、干渉光を得るために用いられる。レンズ101-3、ミラー121、X走査部122-1およびY走査部122-2は、光路L1上に配置される。X走査部122-1およびY走査部122-2は、被検眼100の眼底に、X方向(主走査方向あるいは b-スキャン方向)およびX方向に対して交差しているY方向(副走査方向)に、光を走査する。X走査部122-1およびY走査部122-2の間の光路は、図1において、描画面に対して平行な方向に動作するように図示されている。しかしながら、実際には、X走査部122-1およびY走査部122-2の間の光路は描画面に垂直な方向で動作する。
測定光源126が測定光路に測定光を提供する。測定光源126はファイバー端に配置されており、測定光源126は被検眼100の眼底領域に対して光学的に共役位置に配置されている。フォーカス調整レンズ123およびレンズ124は同じ光路上にあり、フォーカス調整レンズ123はフォーカス調整を行なうために左右両方向の矢印によって示された方向にモータ(不図示)により駆動される。フォーカス調整レンズ123は、測定光源126と、X走査部122-1およびY走査部122-2との間に配置され、レンズ101-3より大きくないレンズを使うこと、あるいは、測定光源126に接続した光ファイバー125-2を動かさないようにすることを可能にする。
このフォーカス調整は被検眼100の眼底に測定光源126の画像を形成すること、そして被検眼100の眼底から光ファイバー125-2まで効率的に戻り光を伝達することを可能にする。
図1において示される、光源130から照射された光の光路の配置、参照光学系(reference optical system)、および分光計180について、次に説明する。光源130、ミラー153、分散補償ガラス152、光カプラー125、光ファイバー125-1〜125-4、レンズ151、および分光計180は、マイケルソン干渉系を構成している。例えば、マッハツェンダー干渉計のような、いかなる干渉計も適用可能である。光ファイバー125-1〜125-4はシングルモードの光ファイバーであり、光ファイバー125-1〜125-4は統合されるように光カプラー125に接続している。
光源130から照射された光は、光ファイバー125-1および光カプラー125を通り光ファイバー125-2に伝達される測定光(measurement light)と、光ファイバー125-3に伝達される参照光(reference light)とに分割される。測定光は、上記のOCT光学系の光路を通って被検眼100の眼底に入り、眼底により反射および散乱することにより、同じ光路を通って光カプラー125に到達する。
参照光は、光ファイバー125-3、レンズ151、測定光と参照光との分散を合わせるために挿入された分散補償ガラス152を通ってミラー153に伝達され、ミラー153により反射される。参照光はそれから、同じ光路に沿って戻り、光カプラー125に到達する。
光カプラー125は干渉光を生成するために測定光と参照光とを合成する。 この場合、測定光の光路長が参照光の光路長とほとんど等しいとき、干渉が生じる。モーターおよび駆動機構(不図示)は光軸方向にミラー153の位置を調整し、ミラー153の位置の調整により、被検眼100によって変化する測定光の光路長を参照光の光路長に合わせることができる。干渉光は光ファイバー125-4を介して分光計180に導かれる。
分光計180は、レンズ181および183、回折格子182とラインセンサ184を含む。光ファイバー125-4から射出している干渉光はレンズ181を通して略平行光とされた後、回折格子182およびイメージセンサによって分光分析される。
図2は、モニター200上に表示される、前眼部画像210、2次元の眼底画像211、および断層画像としてb-スキャン画像212の例を示す図である。前眼部画像210は、赤外線CCD142から出力され、処理されて、そして表示される画像である。2次元の眼底画像211は、CCD116(検出部)から出力され、処理されて、そして表示される画像である。b-スキャン画像212はラインセンサ184から出力され、上記の処理によって形成される画像である。
上記の内容から理解されるように、断層画像の取得および眼底観察画像の取得は、独立した光源、センサーおよび光路を使って実行される独立の処理である。断層画像の取得および眼底観察画像の取得は、同一の装置あるいは異なる装置を用いて行うことも可能である。しかしながら、処理装置および眼科医により相互に比較可能なものであるならば、同一の装置で断層画像の取得および眼底観察画像の取得を行うことが最も有用である。
本実施形態は、SLO(走査型レーザー検眼鏡)を用いて取得されるように、断層b-スキャン画像と2次元の眼底画像との比較を含み、他の実施形態は、他の方法により断層画像の位置ずれを決定することを含む。眼底画像は、例えば、粗い OCT 走査によって構成された投影画像である。あるいは、眼底画像は眼底カメラで取得される。
一般に、眼球運動(eye movement)が決定される方法は、2つの眼底画像を順次取得し、画像形成し、構築し、そして、それらを比較することにより行われるものである。 2つの画像の間の位置の相違がアラインメントオフセット値を与ええる。位置の相違は、眼球運動速度ベクトルを得るために、2つの画像間の時間差で分割され、後続の画像に関するオフセット値を与える。
撮影されている眼底上の被検査物(object)に関して、2つの別の画像の位置を比較可能にするために、2つの画像の取得を同期させることは有益である。 好ましい眼底観察画像形成装置(眼底撮影装置)は、本実施形態に係るSLOであり、以下、その画像形成装置を「SLO装置」として参照する。
SLO装置は、y軸方向において600画素およびx軸方向において800画素の眼底領域の眼底画像を走査する。SLO装置は、1秒あたり15個の画像(すなわち、1秒あたりのフレーム数:fps)のレートで画像を生成し、もし、その画像が2つのインターレース画像であるなら、SLO装置は、実際に 30fps のレートで画像を生成する。図4では、1つの画像(眼底観察画像)は、破線の矩形1100のように表される。
他方、図4の線2100のように示されている、一つの OCTのb-スキャンは、1024(あるいは512)のa-スキャンを含んでおり、64fpsのレートで走査される。600本のSLOラインを包含する領域において、128本の OCTのb-スキャンラインがあり、1つの SLO画像(あるいは2つのインターレース画像)を走査するために要する時間で、2本の OCTのb-スキャンラインが走査され得る。
もし、新しい SLO画像が取得されるたびに位置合わせがチェックされることになっているならば、およそ2000の a-スキャンごと、あるいは2本の b-スキャンラインごとに、位置合わせのチェックが生じることになる。位置合わせのチェックが有限の時間を要し、位置合わせのチェックが完了するまで、次の a-スキャンは走査されない。従って、このように位置合わせのチェックを行うことは、OCTスキャンレートを低減させる。
本発明の好ましい実施形態によれば、眼底観察画像の走査レートと OCTの走査レート との間における、このトレードオフを克服するために、両方のモダリティー(画像撮影装置)における単一点同期処理(single-point synchronisation process)が実行される。これは「共通開始(common start)」あるいは「同期化開始(synchronised start)」として知られている。この処理によれば、SLOによる画像の取得およびOCTによる画像の取得は、時間において同期する。眼底観察画像およびOCTのb-スキャンは、それによって同時に開始される。両方の画像撮影装置の走査による画像取得の開始後に、両方の装置が独立して動作する。このようにして、最も高いb-スキャンレートおよび眼底の撮影レート(ハードウェアによって限定されたもの)が取得可能となる。眼底観察画像の取得の期間および OCTのb-スキャンの取得期間は時間において明瞭に定められるため、両方のモダリティーにおいて、追加する物理的な同期の必要性はなく、眼底フレームをOCTのb-スキャンに関連づけることが可能である。それぞれの同期化開始処理のスタートで、SLOによって同じエリアが走査されるけれども、OCT装置の現在のb-スキャンに対応している異なったスタート位置は SLO画像と同期する。それにもかかわらず、b-スキャンのすべては、同期しているSLO眼底画像と同じ領域内にある。以下、この内容を具体的に説明する。
本発明の実施形態に係る次のステップは、SLO眼底観察画像のそれぞれの画像に対して、参照画像(直近に取得された画像)と画像の一部とを関連付けることによって、追跡アルゴリズムが眼底の動きを決定することです。このような追跡アルゴリズムの詳細情報は、例えば、日本国特許出願番号(特願2012-190617)のような技術で知られている。追跡アルゴリズムは、オフセットとして、眼底の動きに対応しているx-y軸における座標と、追跡アルゴリズムが眼底の動きを追跡することが可能であるかどうかに関する情報を与えるフラグとを出力する。追跡アルゴリズムは、追跡アルゴリズムが眼底の動きを追跡することができなかった場合、「fail(フェイル)」フラグを出力する。まばたき、あるいは非常に大きい眼球運動の場合、追跡アルゴリズムは、眼底の動きのx-yオフセットを決定することができず、追跡アルゴリズムは、フェイルフラグを設定する。
SLO眼底画像走査およびOCTのb-スキャン走査の共通開始の後に、一組のb-スキャンが第1の検査期間として知られる所定の時間内に集められる。
第1の検査期間の間に、x軸におけるオフセット500と、y軸におけるオフセット502は追跡アルゴリズムによって決定され、決定の結果は、OCT走査ビームの位置を制御し補正するOCT光束制御部(OCT light beam control unit)に提供される。x軸およびy軸のオフセットは、それぞれの眼底観察画像1100の走査時点で OCT光束制御部に提供される。理想的には、OCT光束制御部は、b-スキャン2100毎に、新たに取得したx軸およびy軸のオフセットを考慮に入れてOCT走査ビームの位置を制御する。上記のように、 複数(例えば2つ)のb-スキャンが、それぞれ一つの眼底観察画像が生成される間に集められる。これにより、x軸およびy軸のオフセットは、一般的には2番目のb-スキャン毎に新たに決定される。
b-スキャンが正確に、対応するx軸およびy軸のオフセットと関連づけられることを保証するために、OCT光束制御部はシステム処理装置(例えば、パーソナルコンピュータ)にオフセットが適用されるb-スキャンのインデックス番号(ID)を通知する。そのようなインデックス番号(ID)のリストは、フィードバックリスト(feedback list)として参照される。フォードバックリストは、x軸およびy軸のオフセットと共に、第1の検査期間の間にシステム処理装置によって生成される。このフィードバックリストは、以前の「共通開始」、例えば、SLO眼底画像およびOCTのb-スキャンが同期していることが知られている直近の共通開始以降に完了したb-スキャンの数に基づいて生成される。あるいは、フィードバックリストは、オフセットが「共通開始」ポイントと異なる場合、オフセットが見つかった時以降に走査が完了したb-スキャンの数に基づいて生成される。
第1の検査期間が終了すると、システム処理装置は第1の検査期間の間に取得されたx軸およびy軸のオフセットを解析する。眼底観察画像の取得は(例えば 、SLOシステムが、FPGA (フィールドプログラマブルゲートアレイ)ドライバユニットによって制御されるために)正確に行うことが可能であり、また、OCT 画像の取得についても、正確な走査の結果と、十分に制御された露光時間およびマイクロプロセッサによって制御されたラインレート(line rate)を有するCCD(電荷結合素子)ラインスキャンカメラを使用した測定技術と、により正確に行うことが可能である。このようにして、それぞれの b-スキャンは、x-yオフセットリスト(追跡アルゴリズムによって生成される)およびフィードバックリスト(OCTのマイクロプロセッサユニットによって生成される)を用いて、対応している眼底観察画像および対応しているオフセットの設定に割り当てられる。
実際、x-yオフセットリストおよびフィードバックリストから決定されることは、位置がずれたb-スキャン(例えば、ID=5)と、フィードバック遅れ600の後に、x軸およびy軸のオフセットが実際に割り当てられたb-スキャン(例えば、ID=9)との間の相違である。
例えば、与えられたx軸およびy軸のオフセット500に関し、システム処理装置は、両方の撮影モダリティーに関する既知の取得期間および共通開始時間のように時間において既知の共通点を考慮することにより、b-スキャンID(例えば、ID=5)を割り当てる。次のステップで、その与えられたx軸およびy軸のオフセットはフィードバックリスト上で検索される。フォードバックリストから、現在のx軸およびy軸のオフセットは、他の b-スキャンID(例えば、ID=9)に割り当てられたことが判明する。b-スキャンID(例えば、ID=5からID=9)の間の相違600は、上記のようにb-スキャン補正システムのフィードバックループによって引き起こされる。従って、システム処理装置は、決定した眼球運動によって影響を受けた b-スキャンの範囲を容易に決定することができる。そして、この b-スキャンの範囲はOCT 装置に通信され、そして、影響を受けたb-スキャンは再度スキャンされるか、あるいは再度撮影される。
影響を受けた b-スキャンの範囲が決定されると、システム処理装置は、2回目の検査を実行し、影響を受けたb-スキャンのリストの取得を繰り返す。同様の解析は2回目の検査に対して適用される。このようにして、システム処理装置は影響を受けたb-スキャンのすべての再走査を可能にするために検査を複数回繰り返すことが可能である。
影響を受けたb-スキャンの再走査が、全体のOCT画像(full OCT image)の終わり、あるいは、オフセットが計算され、オフセットが一組のb-スキャンに対して割り当てられた直後に生じたことにより、2回目の検査が、影響を受けた組(再走査前)に続く一組のb-スキャンに対して実行される。あるいは、2回目の検査は、再走査が完了したb-スキャンの組に対して再び開始してもよい。
図5は、眼底観察画像1100と OCTのb-スキャン2100を示す図である。再度走査される、影響を受けたb-スキャンは矩形で囲まれ、700の参照番号が付される。図6は、OCT 装置からの最終的な出力(final product)、すなわち、影響を受けたb-スキャンを有するオリジナルのb-スキャン画像2100が再走査710および720により置き換えられたことを示す図である。
図7は処理のフローチャートを示す図である。 図8は、説明された処理を実行することに関与する種々のモジュールを示す図である。
ステップ S100で、例えば、SLO装置によっての眼底観察が開始する。
ステップS110で、追跡アルゴリズムは、SLO装置を使ってx-y面(網膜面)内においてオフセットを探索するために、眼底追跡モジュール810によって実行される。眼底追跡モジュール810の追跡機構は自発的な眼球運動および無意識の眼球運動を追跡する。SLOモダリティーから参照画像を撮像し、位置ずれの値を決定するために、走査された画像と参照画像とを関連付ける。この位置合ずれの値に基づいて、追跡機構は、オフセットベクトルを計算し、USB830を介してOCT光束制御部800にこのベクトルを送る。OCT光束制御部800は、追跡された眼底画像の方向にOCTのビームを位置合わせするために、OCTのX走査部122-1およびY走査部122-2のオフセットを補正する。
ステップS120で、OCT光束制御部800は眼底観察フレームが走査され始めるのを待機する。これは「共通開始」プロセスが、OCTのb-スキャンとSLO眼底画像とを関係づけできるようにするためである。OCT光束制御部800は、特定の SLO画像に特定の b-スキャンを割り当てることができ、あるいは、OCT光束制御部800は次の眼底画像の処理を開始するために単に待機することもできる。ステップ S130で、OCT光束制御部800はその走査処理を始める。
ステップ S140で、オフセットの収集が追跡アルゴリズムを用いて始まる。好ましい実施形態で、オフセットは SLO画像の測定の間に集められる。これらのオフセットは 参照画像と、SLO 装置によって走査されている現在の画像との間の相違を定める。これらのオフセットは、OCTビームのリアルタイムの動きを引き起こすことにより、OCT 画像の撮像の間にリアルタイムでOCT装置において使用される。しかしながら、上記のとおり、OCTビームの動きは、完全にはリアルタイムではなく、オフセットを計算するため、そして、眼底追跡モジュールとOCT走査系との間で通信するため、そして、OCTビームを再構成するために要する時間により生じる遅れを有する。この遅れは 、図9で示されるように、OCT装置による眼底再構成画像上に変位を導入する。
図9は、図2の眼底画像211を示しており、ライン230および240の間で変位を有するものである。ラインは変位がどこにあるかを例示するものであり、これらは必ずしも表示部200に表示されるものではない。図10は、2つの変位を伴った眼底画像211が表示部200上にどのように表示されるかを例示する図である。
OCT装置は、ラスタプロトコルで測定の間に取得されたOCTのb-スキャンを用いて眼底の再構成を実行する。例えば、瞬きの場合のように、比較的かなり長い時間に対する追跡の損出が生じる場合では、図9に示す変位に比べて、変位はより一層大きくなるかもしれない。OCT画像に切れ目をもたらしているいくつかの「空白(blank)」 b-スキャンがある。もし追跡モジュールが動きを追跡し損ねるなら、追跡モジュールはオフセットを計算することはできず、OCT光束制御部800にオフセットを伝達することができない。それで、OCT光束制御部はオフセットをX走査部およびY走査部に適用せず、b-スキャンは補正されない。追跡モジュールが被検眼の動きを追跡し損ねた間に生じたb-スキャンは、b-スキャンが位置合わせされたか否か決定できないため、再走査される。そして、フィードバックループのために要する時間により生じる遅れのために、b-スキャンがずれている場合には補正を適用することはできない。
ステップS150で、眼底追跡モジュール810によって決定されたオフセット、および、OCT光束制御部800によって受け取られたオフセットは集められ、そして、2組の関連づけられたデータが計算される。関連づけられたデータは、次のとおりである。
-眼底追跡システムによるオフセットの出力結果(offsets produces)、および、
-これらのオフセットに関連付けられたb-スキャンのためのb-スキャンインデックス、すなわち「フィードバックリスト」。
フィードバックリストは眼底再走査モジュール820に送られる。ここで、アルゴリズムは、実際の位置ずれ(図4のID=5を参照)と、算出されたオフセットが実際に適用されたOCTのb-スキャン(図4のID=9を参照)との間で経過した時間を決定するために用いられる。この処理はフィードバックループの遅れ600により影響を受けたb-スキャンのリストを生成する。
眼底再走査モジュール820は b-スキャンが再度走査される必要があるかどうかを決定する。眼底追跡モジュール810がフェイルフラグを設定したエリア、例えば、大きい眼球運動あるいは瞬きが生じたエリアがあることを、眼底再走査モジュール820が見いだすと、眼底再走査モジュール820は OCT光束制御部800に失敗したb-スキャンを再び走査するよう指示する。眼底再走査モジュール820は、また、b-スキャンを繰り返す制限に達したかどうかを決定し、もし、その制限に達したなら再走査の指示を行わない。更に、眼底追跡オフセット情報に対して、OCT光束制御部800から、眼底追跡モジュール810は、適用される特定のオフセットに設定されたOCTのb-スキャンからb-スキャン番号を記述した、OCT光束制御部からの戻り情報(return information)を受け取る。
b-スキャンの再走査が行われる前に、もう1つの条件がある。OCT光束制御部800は、眼底追跡モジュールがオフセットを割り当てることができるかどうかを示している、眼底追跡モジュール810から出力される情報(例えば、真(true)に対して設定された「correct」フラグ)を待機する。OCTビームコントローラは、潜在的なフィードバック遅れに追加して、タイムアウトになるまで、このフラグを待ち続ける。
ステップS160で、眼底再走査モジュールは最終的に OCT光束制御部にステップS170で適切な b-スキャンを再び走査するよう指示する。ステップS130からS160までの処理は再度走査されたb-スキャンのために繰り返され、もし必要なら上記の同じ処理に従って再度再度走査される。
上記の処理はx-y平面において、位置ずれを補正する。z-方向における位置ずれの補正はオフラインで行なわれる。
b-スキャンが再走査のために割り当てられる眼底再走査モジュールよる決定が完了した直後に位置のずれたb-スキャンの再走査が行われるとしても、より小さいz-方向の位置ずれの補正は可能である。しかしながら、これは、全体の眼底エリアのOCT走査を中断させる可能性が高い。特定のエリアがアーチファクトの影響を被る、または、検査されている患者が不安定であるならば、全体のOCT画像の処理が完了する前に、同じエリアは何度か再走査されるかもしれません。そして、潜在的に、全部のエリアが走査される前に、再走査が最大値に達するならば、全体の眼底のエリアを走査するために要する時間を増加させるか、全体のエリアが走査されないようにする。例えば、第2の実施形態は、「全体の撮像」を保証するために、それぞれの眼底領域の検査の終わりに再走査を実行する。
もう1つの実施形態によれば、眼底撮影装置(例えば、SLOなど)とOCT装置の両方によって実行された走査の「多点同期(multipoint synchronisation)」が行われる。このことは、「共通開始」が必ずしも信頼できるb-スキャンインデックス「フィードバックリスト」を与えるのに十分でないことを意味するなど、OCT装置および/またはSLO装置の画像の取得タイミングが信頼できない場合に有利である可能性がある。この実施形態で、第1の共通開始の後に、もし画像走査の間に可変の時間間隔があるなら、b-スキャンと眼底画像の走査は 非同期とすることができる。それにより、検査は多数の部分に分けられ、それぞれの部分は通常の同期点を得るための共通開始プロセスを有する。
本発明の側面は、上記の実施形態の機能を実行するために記憶装置に記憶されたプログラムを読み出し、実行するシステムまたは装置(あるいは、CPUやMPUのようなデバイス)のコンピュータにより実現され、また、本発明の側面は、上記の実施形態の機能を実現するために記憶装置に記憶されたプログラムを、システムあるいは装置のコンピュータが、例えば、読み出し、実行する方法のステップにより実現される。この目的のために、プログラムは、例えば、ネットワークを介してコンピュータに提供され、あるいは、記憶装置(例えば、コンピュータにより読み出し可能な記憶媒体)として機能する種々のタイプの記憶媒体から提供される。処理装置は、図8のモジュールの全てを備え、あるいは、通信を行うためのモジュールに関する手段を備え、あるいは、その間の任意の構成を備える。特に、処理装置は、OCT装置およびSLO装置から別々に提供され、あるいは、OCT装置およびSLO装置の構成に依存するように提供される。このような可能な構成は、当業者により理解され得るものである。

Claims (23)

  1. 光干渉断層撮影中に眼の動きを補正する方法であって、前記方法が、
    眼底画像を取得するために、眼の眼底を撮影する工程と、
    複数の断層画像を取得するために前記眼底を撮影する工程と、
    前記複数の断層画像を取得するために前記眼底の撮影中に、位置ずれがあると決定された場合に、前記眼底に対する断層画像の位置合わせを決定する工程と、
    前記位置ずれがあることが決定された以降の時間間隔で撮影された断層画像の数を決定する工程と、
    前記決定された数の断層画像を再度撮影する工程と、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 眼底画像を取得するための前記眼底の撮影、および断層画像を取得するための前記眼底の撮影は同期して開始することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記時間間隔は、断層画像において位置ずれがあるかどうかを決定するための時間を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記時間間隔は、検出された位置ずれと、前記検出された位置ずれに従って補正された断層画像の位置との間で経過した時間を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記眼底に対する断層画像の位置合わせを決定する工程は、
    前記眼底画像に対して前記断層画像を位置合わせする工程と、
    参照眼底位置に対する眼底画像の位置のオフセットを計測する工程とを有し、前記オフセットは、xy平面におけるx方向およびy方向の少なくとも一方の方向で測定され、前記xy平面は前記眼底の平面であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記参照眼底位置は、先に取得された眼底画像内の位置であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 断層画像の位置ずれが決定されたとき、その後に撮影された断層画像の位置合わせを補正する工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記決定された数の断層画像の再度の撮影は前記複数の断層画像の撮影の後に実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記決定された数の断層画像の再度の撮影は、再度撮影すべき断層画像の数の決定に従うことを特徴する請求項1に記載の方法。
  10. 前記眼底の動きを追跡し、前記眼底の動きが追跡できない場合にフェイルフラグの設定を出力するために、追跡アルゴリズムを使用する工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記眼底の動きを追跡することができない間の時間に撮影された断層画像の数と位置とを決定する工程と、
    前記決定された数の断層画像を、前記決定された位置で再度撮影する工程と、を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記眼底画像は2次元の画像であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  13. 前記眼底画像は、走査型レーザー検眼鏡により撮影された画像であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  14. 前記断層画像は、光干渉断層撮影装置のb−スキャンに基づく画像であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  15. 眼底撮影装置および光干渉断層撮影装置と共に使用するための処理装置であって、前記処理装置が、
    前記眼底撮影装置で撮影された眼底画像と比較した断層画像の配置を決定し、かつ、前記眼底画像の位置と参照眼底画像との間のオフセットを計測して、前記光干渉断層撮影装置により撮影された断層画像の配置を被検眼の眼底とを比較するオフセット計測手段と、
    前記オフセット計測手段により計測された前記オフセットに基づいて、後に撮影された断層画像の位置を補正する補正手段と、
    前記オフセット計測手段が前記オフセットを計測している間に撮影された断層画像の数を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された前記断層画像の数を前記光干渉断層撮影装置に伝達する通信手段と、
    を備えることを特徴とする処理装置。
  16. 処理装置と共に使用するための光干渉断層撮影装置であって、前記光干渉断層撮影装置が、
    複数の断層画像を取得するために眼の眼底の画像を取得する撮影手段と、
    前記処理装置が前記眼底に対する断層画像の位置のオフセットを算出した間に撮影された断層画像の数を受信する通信手段と、
    前記通信手段で受信した断層画像の数に対応する断層画像を再度撮影するためのプロセッサと、
    を備えることを特徴とする光干渉断層撮影装置。
  17. 前記撮影手段による前記眼底の領域内での断層画像の撮影開始と、眼底撮影装置による前記眼底の同じ領域における撮影開始とを同期させる同期手段を更に備えることを特徴とする請求項16に記載の光干渉断層撮影装置。
  18. 前記処理装置から受信した前記オフセットに従って断層画像の位置を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項16に記載の光干渉断層撮影装置。
  19. 処理装置と共に使用するための眼底撮影装置であって、前記眼底撮影装置が、
    眼底画像を取得するために眼の眼底の画像を撮影するための撮影手段と、
    前記撮影手段による前記眼底の領域内での撮影開始と、光干渉断層撮影装置による前記眼底の同じ領域における撮影開始とを同期させる同期手段と、
    を備えることを特徴とする眼底撮影装置。
  20. 眼の撮影中に眼の動きを補正するためのシステムであって、
    処理装置が、
    眼底撮影装置で撮影された眼底画像と比較した断層画像の配置を決定し、かつ、前記眼底画像の位置と参照眼底画像との間のオフセットを計測して、光干渉断層撮影装置により撮影された断層画像の配置を被検眼の眼底とを比較するオフセット計測手段と、
    前記オフセット計測手段により計測された前記オフセットに基づいて、後に撮影された断層画像の位置を補正する補正手段と、
    前記オフセット計測手段が前記オフセットを計測している間に撮影された断層画像の数を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された前記断層画像の数を前記光干渉断層撮影装置に伝達する通信手段と、を備え、
    光干渉断層撮影装置が、
    複数の断層画像を取得するために眼の眼底の画像を取得する撮影手段と、
    前記処理装置が前記眼底に対する断層画像の位置のオフセットを算出した間に撮影された断層画像の数を受信する通信手段と、
    前記通信手段で受信した断層画像の数に対応する断層画像を再度撮影するためのプロセッサと、を備え、
    眼底撮影装置が、
    眼底画像を取得するために眼の眼底の画像を撮影するための撮影手段と、
    前記撮影手段による前記眼底の領域内での撮影開始と、光干渉断層撮影装置による前記眼底の同じ領域における撮影開始とを同期させる同期手段と、
    を備えることを特徴とするシステム。
  21. 前記眼底撮影装置による前記眼底の撮影と、前記光干渉断層撮影装置による前記断層画像の撮影との同期を制御するための同期コントローラを更に備えることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
  22. コンピュータが動作したときに、前記コンピュータに以下の方法の各工程を実行させるプログラムであって、前記方法が、
    眼底画像を取得するために、眼の眼底を撮影する工程と、
    複数の断層画像を取得するために前記眼底を撮影する工程と、
    前記複数の断層画像を取得するために前記眼底の撮影中に、位置ずれがあると決定された場合に、前記眼底に対する断層画像の位置合わせを決定する工程と、
    前記位置ずれがあることが決定された以降の時間間隔で撮影された断層画像の数を決定する工程と、
    前記決定された数の断層画像を再度撮影する工程と、
    を有することを特徴とするプログラム。
  23. コンピュータが動作したときに、前記コンピュータに以下の方法の各工程を実行させるプログラムを記憶した記憶媒体であって、前記方法が、
    眼底画像を取得するために、眼の眼底を撮影する工程と、
    複数の断層画像を取得するために前記眼底を撮影する工程と、
    前記複数の断層画像を取得するために前記眼底の撮影中に、位置ずれがあると決定された場合に、前記眼底に対する断層画像の位置合わせを決定する工程と、
    前記位置ずれがあることが決定された以降の時間間隔で撮影された断層画像の数を決定する工程と、
    前記決定された数の断層画像を再度撮影する工程と、
    を有することを特徴とする記憶媒体。
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