JP2015089477A - 眼科疾患判定用の画像解析装置および画像解析方法 - Google Patents
眼科疾患判定用の画像解析装置および画像解析方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】頭部の二次元MRI画像から眼球を含む部分をトリミングして、断層画像280としてディスプレイ画面上に表示し、その上に8角形の外形をもった判定用多角形291を併せて表示する(図(a) )。専門の眼科医が、当該画像を見ながら、判定用多角形291を眼球領域281の上に移動し(図(b) )、8頂点が眼球領域281の輪郭線C上にくるように形状の修正作業を行う(図(c) )。修正作業後の判定用多角形292に基づき、種々のパラメータを抽出する。8頂点のうち、眼軸Aの上下両端点は眼球領域281の前極点および後極点に配置され、左右2頂点は眼軸に直交する線分Vの両端に配置される。残りの4頂点は、眼軸Aに対して所定角度をなす参照線と輪郭Cとの交点位置に配置され、後極部の対称性や形状に関する情報抽出に利用される。
【選択図】図27
Description
オペレータからの指示を入力する指示入力部と、
オペレータに対して情報提示を行うディスプレイ装置と、
被験者頭部の眼球を含む二次元断層画像を入力する断層画像入力部と、
オペレータからの表示指示に基づいて、ディスプレイ装置の画面に断層画像を表示する断層画像表示部と、
所定形状をもった判定用多角形を定義し、これをディスプレイ装置の画面に断層画像に重ねて表示する処理を行い、オペレータからの修正指示に基づいて、判定用多角形の位置および形状を修正する多角形定義部と、
オペレータからの判定指示があったときに、その時点で定義されている判定用多角形に基づいて、眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出し、これをオペレータに提示する判定情報抽出部と、
を設けたものである。
多角形定義部が、眼球の前極に配置すべき前極点Pfと、眼球の後極に配置すべき後極点Pbと、眼球の後部輪郭線上の後極を挟んだ両側に配置すべき一対の参照点と、の少なくとも4点を頂点とする多角形を定義するようにしたものである。
多角形定義部が、前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において後極点Pbから前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、この計測原点Poを通り、眼軸Aに対して所定の参照角+θをなす第1参照線Lr1および−θをなす第2参照線Lr2を定義し(但し、0°<θ<90°)、第1参照線Lr1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1参照点Pr1を定義し、第2参照線Lr2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2参照点Pr2を定義し、少なくとも、Pf,Pb,Pr1,Pr2の4点を頂点として含むK角形(K≧4)を定義するようにしたものである。
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
前極点Pfが修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置を前極点Pfの新位置とする位置修正を行い、後極点Pbの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1参照点Pr1、第2参照点Pr2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
後極点Pbが修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置を後極点Pbの新位置とする位置修正を行い、前極点Pfの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1参照点Pr1、第2参照点Pr2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第1参照点Pr1が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1参照点Pr1を第1参照線Lr1に沿って移動させた位置を第1参照点Pr1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2参照点Pr2が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2参照点Pr2を第2参照線Lr2に沿って移動させた位置を第2参照点Pr2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うようにしたものである。
判定情報抽出部が、計測原点Po、後極点Pb、第1参照点Pr1を頂点とする第1参照三角形Tr1と、計測原点Po、後極点Pb、第2参照点Pr2を頂点とする第2参照三角形Tr2との面積比を非対称度Rとして算出し、この非対称度Rを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
断層画像入力部が、断層画像としてアキシャル像を入力する際には耳側/鼻側を区別する情報を、サジタル像を入力する際には上側/下側を区別する情報を入力する機能を更に有し、
判定情報抽出部が、アキシャル像については、耳側の参照三角形の面積をSe、鼻側の参照三角形の面積をSnとしたときに、非対称度RをR=Se/SnもしくはR=Sn/Seなる式に基づいて算出し、サジタル像については、上側の参照三角形の面積をSt、下側の参照三角形の面積をSbとしたときに、非対称度RをR=St/SbもしくはR=Sb/Stなる式に基づいて算出するようにしたものである。
判定情報抽出部が、第1参照点Pr1、後極点Pb、第2参照点Pr2の3点によって定義される内角Pr1-Pb-Pr2を後極先鋭度φとして算出し、この後極先鋭度φを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
多角形定義部が、眼軸Aの中心点Pgにおいて眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、Pf,Pb,Pr1,Pr2,Pv1,Pv2の6点を頂点として含む6角形を定義し、
判定情報抽出部が、第1端点Pv1と第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、この中心軸長Dvを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
第1端点Pv1が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1端点Pv1を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第1端点Pv1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2端点Pv2が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2端点Pv2を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第2端点Pv2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うようにしたものである。
多角形定義部が、第1端点Pv1および第2端点Pv2のいずれか一方が修正対象として指定された場合に、当該一方の新位置について眼軸Aに関して線対称となる位置に他方の位置を自動修正する処理を行い、第1端点Pv1および第2端点Pv2が眼軸Aに関して常に線対称となるように連動した位置修正が行われるようにしたものである。
多角形定義部が、
前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において後極点Pbから前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、
計測原点Poを通り、眼軸Aに対して所定の狭域参照角+θnをなす第1狭域参照線Ln1および−θnをなす第2狭域参照線Ln2を定義し(但し、0°<θn<90°)、第1狭域参照線Ln1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1狭域参照点Pn1を定義し、第2狭域参照線Ln2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2狭域参照点Pn2を定義し、
計測原点Poを通り、眼軸Aに対して所定の広域参照角+θwをなす第1広域参照線Lw1および−θwをなす第2広域参照線Lw2を定義し(但し、θn<θw<90°)、第1広域参照線Lw1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1広域参照点Pw1を定義し、第2広域参照線Lw2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2広域参照点Pw2を定義し、
少なくとも、Pf,Pb,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2の6点を頂点として含むK角形(K≧6)を定義するようにしたものである。
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
前極点Pfが修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置を前極点Pfの新位置とする位置修正を行い、後極点Pbの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1狭域参照点Pn1、第2狭域参照点Pn2、第1広域参照点Pw1、第2広域参照点Pw2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
後極点Pbが修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置を後極点Pbの新位置とする位置修正を行い、前極点Pfの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1狭域参照点Pn1、第2狭域参照点Pn2、第1広域参照点Pw1、第2広域参照点Pw2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第1狭域参照点Pn1が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1狭域参照点Pn1を第1狭域参照線Ln1に沿って移動させた位置を第1狭域参照点Pn1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2狭域参照点Pn2が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2狭域参照点Pn2を第2狭域参照線Ln2に沿って移動させた位置を第2狭域参照点Pn2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第1広域参照点Pw1が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1広域参照点Pw1を第1広域参照線Lw1に沿って移動させた位置を第1広域参照点Pw1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2広域参照点Pw2が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2広域参照点Pw2を第2広域参照線Lw2に沿って移動させた位置を第2広域参照点Pw2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うようにしたものである。
判定情報抽出部が、
計測原点Po、後極点Pb、第1狭域参照点Pn1を頂点とする第1狭域参照三角形Tn1と、計測原点Po、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2を頂点とする第2狭域参照三角形Tn2との面積比を狭域非対称度Rnとして算出し、
計測原点Po、後極点Pb、第1広域参照点Pw1を頂点とする第1広域参照三角形Tw1と、計測原点Po、後極点Pb、第2広域参照点Pw2を頂点とする第2広域参照三角形Tw2との面積比を広域非対称度Rwとして算出し、
狭域非対称度Rnおよび広域非対称度Rwのいずれか一方もしくは双方またはその平均を眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
判定情報抽出部が、狭域非対称度Rnおよび広域非対称度Rwのうち、値1との差の絶対値が大きい方を非対称度Rとして眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
断層画像入力部が、断層画像としてアキシャル像を入力する際には耳側/鼻側を区別する情報を、サジタル像を入力する際には上側/下側を区別する情報を入力する機能を更に有し、
判定情報抽出部が、アキシャル像については、耳側の参照三角形の面積をSe、鼻側の参照三角形の面積をSnとしたときに、非対称度RをR=Se/SnもしくはR=Sn/Seなる式に基づいて算出し、サジタル像については、上側の参照三角形の面積をSt、下側の参照三角形の面積をSbとしたときに、非対称度RをR=St/SbもしくはR=Sb/Stなる式に基づいて算出するようにしたものである。
判定情報抽出部が、第1狭域参照点Pn1、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2の3点によって定義される内角Pn1-Pb-Pn2を後極先鋭度φとして算出し、この後極先鋭度φを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
多角形定義部が、眼軸Aの中心点Pgにおいて眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、Pf,Pb,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2,Pv1,Pv2の8点を頂点として含む8角形を定義し、
判定情報抽出部が、第1端点Pv1と第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、この中心軸長Dvを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
多角形定義部が、判定用多角形を構成する各辺とともに、眼軸A,中心軸V,第1狭域参照線Ln1,第2狭域参照線Ln2,第1広域参照線Lw1,第2広域参照線Lw2をディスプレイ装置の画面上に表示するようにしたものである。
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
第1端点Pv1が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1端点Pv1を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第1端点Pv1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2端点Pv2が修正対象として指定された場合には、修正指示点の位置に応じた移動方向に、修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2端点Pv2を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第2端点Pv2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うようにしたものである。
多角形定義部が、第1端点Pv1および第2端点Pv2のいずれか一方が修正対象として指定された場合に、当該一方の新位置について眼軸Aに関して線対称となる位置に他方の位置を自動修正する処理を行い、第1端点Pv1および第2端点Pv2が眼軸Aに関して常に線対称となるように連動した位置修正が行われるようにしたものである。
狭域参照角θnを22.5°に設定し、広域参照角θwを45°に設定するようにしたものである。
判定情報抽出部が、前極点Pfと後極点Pbとの距離を眼軸長Daとして算出し、この眼軸長Daを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
断層画像を解析することにより眼球の境界位置を認識する機能を有し、多角形定義部が定義した判定用多角形を構成する全頂点もしくは一部の頂点の位置を境界位置に補正する処理を行う頂点位置補正部を更に設けるようにしたものである。
頂点位置補正部が、
補正対象頂点が前極点Pfもしくは後極点Pbである場合には、眼軸Aを補正軸と定め、補正対象頂点が参照点Pr1,Pr2,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2である場合には、それぞれ参照線Lr1,Lr2,Ln1,Ln2,Lw1,Lw2を補正軸と定め、補正対象頂点が第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2である場合には、中心軸Vを補正軸と定める補正軸決定部と、
補正対象頂点からの距離が所定の探索対象距離以下である補正軸上の区間として探索対象区間を設定する探索対象区間設定部と、
断層画像を構成する画素のうち探索対象区間上に位置する画素を探索対象画素として抽出し、個々の探索対象画素について補正軸に沿って隣接する画素との画素値の差を求める差分演算部と、
探索対象画素のうち最も大きな差が得られた画素の位置を補正対象頂点の新位置に決定する新位置決定部と、
を有するようにしたものである。
断層画像入力部が、同一の被験者頭部について同時撮影することにより得られた同一の眼球についての、互いに直交する断面に関する第1の断層画像および第2の断層画像を、鉛直軸および水平軸を示す情報とともに入力し、
各断層画像について、それぞれ前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aと鉛直軸とのなす角度および眼軸Aと水平軸とのなす角度のうちのいずれか小さい方の角度を眼軸傾斜角として求め、第1の断層画像についての眼軸傾斜角をα、第2の断層画像についての眼軸傾斜角をβとしたときに、第1の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosβを乗ずる補正を行い、第2の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosαを乗ずる補正を行う傾斜補正部を更に設け、
判定情報抽出部が、眼球の形態異常判定に用いる情報として、傾斜補正部による補正が行われた後の第1の断層画像から得られた値と第2の断層画像から得られた値との平均値を提示するようにしたものである。
断層画像入力部が、断層画像撮影装置によって撮影された撮影画像のデータを取り込む画像取込部と、撮影画像の解像度を調整する解像度調整部と、撮影画像をトリミングするトリミング処理部と、を有し、解像度調整およびトリミングが施された撮影画像が断層画像として表示されるようにしたものである。
コンピュータが、被験者頭部の眼球を含む二次元断層画像を入力し、この断層画像をディスプレイ画面に表示する断層画像表示段階と、
コンピュータが、所定形状をもった判定用多角形を定義し、これを断層画像に重ねて表示する判定用多角形定義段階と、
コンピュータが、オペレータからの修正指示に基づいて、判定用多角形の位置および形状を断層画像に重ねて表示した状態で修正する判定用多角形修正段階と、
コンピュータが、修正完了後の判定用多角形に基づいて、眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出し、これをオペレータに提示する判定情報提示段階と、
を行うようにしたものである。
判定用多角形として、眼球の前極に配置すべき前極点Pfと、眼球の後極に配置すべき後極点Pbと、眼球の後部輪郭線上の後極を挟んだ両側に配置すべき一対の参照点と、の少なくとも4点を頂点とする多角形を定義するようにしたものである。
判定用多角形定義段階で、前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において後極点Pbから前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、この計測原点Poを通り、眼軸Aに対して所定の参照角+θをなす第1参照線Lr1および−θをなす第2参照線Lr2を定義し(但し、0°<θ<90°)、第1参照線Lr1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1参照点Pr1を定義し、第2参照線Lr2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2参照点Pr2を定義し、眼軸Aの中心点Pgにおいて眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、少なくとも、Pf,Pb,Pr1,Pr2,Pv1,Pv2の6点を頂点として含むK角形(K≧6)を定義し、
判定用多角形修正段階で、
前極点Pfもしくは後極点Pbに対する修正指示があった場合には、前極点Pfもしくは後極点Pbを、修正指示に応じた任意の位置に修正する修正処理を行い、修正処理後の前極点Pfおよび後極点Pbを用いて、眼軸A、計測原点Po、第1参照線Lr1、第2参照線Lr2、中心点Pg、中心軸Vを新たに定義し、第1参照点Pr1、第2参照点Pr2、第1端点Pv1、第2端点Pv2の位置を新たに定義する修正処理を行い、
第1参照点Pr1もしくは第2参照点Pr2に対する修正指示があった場合には、第1参照点Pr1もしくは第2参照点Pr2を、第1参照線Lr1もしくは第2参照線Lr2上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行い、
第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2に対する修正指示があった場合には、第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2を、中心軸V上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行うようにしたものである。
判定情報提示段階で、前極点Pfと後極点Pbとの距離を眼軸長Daとして算出し、第1端点Pv1と第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、計測原点Po、後極点Pb、第1参照点Pr1を頂点とする第1参照三角形Tr1と、計測原点Po、後極点Pb、第2参照点Pr2を頂点とする第2参照三角形Tr2との面積比を非対称度Rとして算出し、第1参照点Pr1、後極点Pb、第2参照点Pr2の3点によって定義される角Pr1-Pb-Pr2を後極先鋭度φとして算出し、眼軸長Da、中心軸長Dv、非対称度R、後極先鋭度φを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
判定用多角形定義段階で、前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において後極点Pbから前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、計測原点Poを通り、眼軸Aに対して所定の狭域参照角+θnをなす第1狭域参照線Ln1および−θnをなす第2狭域参照線Ln2を定義し(但し、0°<θn<90°)、第1狭域参照線Ln1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1狭域参照点Pn1を定義し、第2狭域参照線Ln2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2狭域参照点Pn2を定義し、計測原点Poを通り、眼軸Aに対して所定の広域参照角+θwをなす第1広域参照線Lw1および−θwをなす第2広域参照線Lw2を定義し(但し、θn<θw<90°)、第1広域参照線Lw1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1広域参照点Pw1を定義し、第2広域参照線Lw2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2広域参照点Pw2を定義し、眼軸Aの中心点Pgにおいて眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、少なくとも、Pf,Pb,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2,Pv1,Pv2の8点を頂点として含むK角形(K≧8)を定義し、
判定用多角形修正段階で、
前極点Pfもしくは後極点Pbに対する修正指示があった場合には、前極点Pfもしくは後極点Pbを、修正指示に応じた任意の位置に修正する修正処理を行い、修正処理後の前極点Pfおよび後極点Pbを用いて、眼軸A、計測原点Po、第1狭域参照線Ln1、第2狭域参照線Ln2、第1広域参照線Lw1、第2広域参照線Lw2、中心点Pg、中心軸Vを新たに定義し、第1狭域参照点Pn1、第2狭域参照点Pn2、第1広域参照点Pw1、第2広域参照点Pw2、第1端点Pv1、第2端点Pv2の位置を新たに定義する修正処理を行い、
第1狭域参照点Pn1もしくは第2狭域参照点Pn2に対する修正指示があった場合には、第1狭域参照点Pn1もしくは第2狭域参照点Pn2を、第1狭域参照線Ln1もしくは第2狭域参照線Ln2上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行い、
第1広域参照点Pw1もしくは第2広域参照点Pw2に対する修正指示があった場合には、第1広域参照点Pw1もしくは第2広域参照点Pw2を、第1広域参照線Lw1もしくは第2広域参照線Lw2上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行い、
第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2に対する修正指示があった場合には、第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2を、中心軸V上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行うようにしたものである。
判定情報提示段階で、前極点Pfと後極点Pbとの距離を眼軸長Daとして算出し、第1端点Pv1と第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、計測原点Po、後極点Pb、第1狭域参照点Pn1を頂点とする第1狭域参照三角形Tn1と、計測原点Po、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2を頂点とする第2狭域参照三角形Tn2との面積比を狭域非対称度Rnとして算出し、計測原点Po、後極点Pb、第1広域参照点Pw1を頂点とする第1広域参照三角形Tw1と、計測原点Po、後極点Pb、第2広域参照点Pw2を頂点とする第2広域参照三角形Tw2との面積比を広域非対称度Rwとして算出し、第1狭域参照点Pn1、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2の3点によって定義される角Pn1-Pb-Pn2を後極先鋭度φとして算出し、眼軸長Da、中心軸長Dv、後極先鋭度φ、そして狭域非対称度Rnおよび広域非対称度Rwのいずれか一方もしくは双方またはその平均を、眼球の形態異常判定に用いる情報として提示するようにしたものである。
断層画像表示段階で、同一の被験者頭部について同時撮影することにより得られた同一の眼球についての、互いに直交する断面に関する第1の断層画像および第2の断層画像を、鉛直軸および水平軸を示す情報とともに入力し、
判定情報提示段階で、各断層画像について、それぞれ前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aと鉛直軸とのなす角度および眼軸Aと水平軸とのなす角度のうちのいずれか小さい方の角度を眼軸傾斜角として求め、第1の断層画像についての眼軸傾斜角をα、第2の断層画像についての眼軸傾斜角をβとしたときに、第1の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosβを乗ずる補正を行い、第2の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosαを乗ずる補正を行うようにしたものである。
コンピュータが、断層画像を解析することにより眼球の境界位置を認識し、判定用多角形修正段階で修正した判定用多角形を構成する全頂点もしくは一部の頂点の位置を境界位置に補正する処理を行う頂点位置補正段階を更に行い、
判定情報提示段階で、補正完了後の判定用多角形に基づいて、眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出し、これをオペレータに提示するようにしたものである。
はじめに、説明の便宜上、眼球を含む頭部断層画像の一般的特性を述べるとともに、従来技術の具体的な問題点を指摘しておく。
図12は、本発明の第1の実施形態に係る画像解析装置100の基本構成を示すブロック図である。この画像解析装置100は、頭部の断層画像に基づいて眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出する眼科疾患判定用の画像解析装置であり、図示のとおり、断層画像入力部110、指示入力部120、断層画像表示部130、多角形定義部140、判定情報抽出部150、ディスプレイ装置160を備えている。
§2では、図12のブロック図を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る画像解析装置100の基本構成を説明し、判定用多角形として4角形を定義した単純な例について動作原理を説明した。ここでは、判定用多角形のバリエーションを示すとともに、個々のバリエーションに基づいて抽出されるパラメータについて詳述する。
はじめに、判定用多角形として4角形を定義した実施例を説明する。§2では、図14を参照しながら、4角形からなる判定用多角形241の位置および形状を修正し、眼球領域231の輪郭Cにフィットした判定用多角形242を定義する例を述べた。この判定用多角形242は、前極点Pf、後極点Pb、一対の参照点P1,P2を頂点とする4角形である。
前述した§3−1では、図15に示すように、眼軸Aに対してそれぞれ所定の参照角+θおよび−θをなす一対の参照線L1,L2を、眼軸Aの中心点Pgから眼球の後部輪郭線へ向かって引き、眼球の輪郭Cとの交点を参照点P1,P2とする例を述べた。もちろん、このような方法で参照点P1,P2を定義し、上述したように、三角形T1とT2との面積比(眼球後部の対称性の程度を示すパラメータ)や、判定用多角形の内角ω(眼球後極部の形態異常を示すパラメータ)を求めれば、これらのパラメータは、眼球の形態異常判定を行う上で十分に意味のあるパラメータとして利用できる。
ここでは、§3−2で述べた4角形からなる判定用多角形に、更に2頂点を加えることにより、6角形からなる判定用多角形を定義した例を、図19を参照しながら説明する。この図19においても、上段の図(a) に示す眼球領域251は健常者のものであり、下段の図(b) に示す眼球領域252は罹患者のものである。
ここで述べる実施例も、§3−2で述べた4角形からなる判定用多角形(図16)に、更に2頂点を加えることにより、6角形からなる判定用多角形を定義した例である。ただ、§3−3で述べた6角形からなる判定用多角形(図19)は、中心軸V上に位置する第1端点Pv1および第2端点Pv2を新たな2頂点として加えたものであるが、ここで述べる判定用多角形は、いわば図16に示す実施例における一対の参照点Pr1,Pr2をそれぞれ2つの参照点に分割したものということができる。以下、そのような実施例を図22を参照しながら説明する。
ここでは、§3−4で述べた6角形からなる判定用多角形に、更に2頂点を加えることにより、8角形からなる判定用多角形を定義した例を、図25を参照しながら説明する。この図25においても、上段の図(a) に示す眼球領域251は健常者のものであり、下段の図(b) に示す眼球領域252は罹患者のものである。
前述した§3では、判定用多角形について、4角形から8角形に至るまで様々なバリエーションを用いた実施例を説明した。本願発明者は、これらのバリエーションのうち、§3−5で述べた8角形の判定用多角形を用いる実施例が、実用上最適な実施例であると考えている。これは、8角形の判定用多角形を用いれば、図21に示すような4種類のパラメータDa,R,φ,Dvを抽出することができ、しかも非対称度Rに関しては、図24の表に示す様々な方法で定義することができるためである。
図27は、断層画像表示部130によって表示された断層画像280上に、多角形定義部140によって定義された判定用多角形291(説明の便宜上、太線で示す)を重畳表示した状態を示す図である。ここでは、図14に示した例と同様に、断層画像280が、眼球領域281を右側部分に含む横長の画像である場合を例にとって、以下の説明を行うことにする。
図29は、図25に示す8角形の判定用多角形を用いて各頂点位置を修正する際の修正条件を示す平面図である。上述したとおり、8頂点のうち、前極点Pfについては、眼球の前極Fに配置する必要があり、後極点Pbについては、眼球の後極Bに配置する必要がある。したがって、この2点については、オペレータが所望の位置に配置できるようにしておく必要があり、ディスプレイ画面上で任意の位置に修正できるようにしておく必要がある。別言すれば、前極点Pfと後極点Pbについては、特に配置条件を設定せず、自由な位置に修正できるようにしておけばよい。図29では、このように自由な位置修正が可能な2点Pf,Pbを白丸で示してある。
はじめに、オペレータが、前極点Pfを断層画像上の前極Fの位置に移動する修正作業を行う場合を考えてみる。この場合、オペレータは、まず、クリック操作などにより前極点Pfを修正対象として指定する作業を行い、続いて、断層画像を目視確認しながら、前極Fの位置であると把握できる点を修正指示点として指定すればよい。
次に、第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2が修正対象として指定された場合の修正処理を説明する。図31は、第1端点Pv1についての位置修正が行われた例を示す平面図である。図31(a) は、修正前の判定用多角形の状態を示し、図31(b) は、修正後の判定用多角形の状態を示している。この例の場合、オペレータは、第1端点Pv1の近傍をクリックするなどの操作を行い、第1端点Pv1を修正対象として指定する。図31(a) では、修正対象として指定された第1端点Pv1を黒丸で示してある。なお、ここに示す実施例の場合、後述するように、第1端点Pv1と第2端点Pv2とは、眼軸Aに関して常に線対称となるように連動した位置修正が行われるようになっている。したがって、図31(a) では、連動して位置修正が行われることになる第2端点Pv2についても黒丸で示してある。
最後に、4つの参照点Pn1,Pn2,Pw1,Pw2のいずれかが修正対象として指定された場合の修正処理を説明する。図32は、第1広域参照点Pw1についての位置修正が行われた例を示す平面図である。図32(a) は、修正前の判定用多角形の状態を示し、図32(b) は、修正後の判定用多角形の状態を示している。この例の場合、オペレータは、第1広域参照点Pw1の近傍をクリックするなどの操作を行い、第1広域参照点Pw1を修正対象として指定する。図32(a) では、修正対象として指定された第1広域参照点Pw1を黒丸で示してある。
これまで、判定用多角形として8角形を用いる実施例についての修正処理を説明してきたが、4角形・6角形を用いる実施例についての修正処理も同様に行うことができる。たとえば、図16に示すような4角形からなる判定用多角形や、図19に示すような6角形からなる判定用多角形を用いる実施例の場合、参照点としては、第1参照点Pr1と第2参照点Pr2とが定義されることになるが、基本的には、これまで述べてきた8角形からなる判定用多角形を用いる実施例と同様の修正処理を行えばよい。
ここでは、これまで述べてきた第1の実施形態の変形例として、第2の実施形態を述べる。この第2の実施形態は、第1の実施形態に係る画像解析装置に、更に、頂点位置の自動補正機能を付加したものである。
続いて、更なる変形例として第3の実施形態を述べる。この第3の実施形態は、第2の実施形態に係る画像解析装置に、更に、眼軸の傾斜補正機能を付加したものである。
これまで、本発明を、眼科疾患判定用の画像解析装置として捉えて、様々な実施形態を述べてきたが、本発明は、眼科疾患判定用の画像解析方法として捉えることも可能である。ここでは、本発明を方法発明として捉えた説明を簡単に行っておく。図43は、本発明に係る画像解析方法の手順を示す流れ図である。この手順は、§6において第3の実施形態として述べた画像解析装置による解析手順に対応し、頭部の断層画像に基づいて眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出する眼科疾患判定用の画像解析方法を示すものである。
最後に、本発明に係る眼科疾患判定用の画像解析装置を用いて、実際に行った画像解析の実例を、図44〜図48に提示しておく。ここに示す例は、いずれも§3−5で説明した8角形を判定用多角形として用いた実施例による解析例であり、何らかの眼科疾患を罹患している患者の断層画像上に、8角形からなる判定用多角形をフィットさせる修正作業を完了した状態のディスプレイ画面を示すものである。
11:眼球本体部
12:角膜
13:虹彩
14:水晶体
20:眼球(眼科疾患の罹患者)
21:眼球本体部
22:角膜
23:虹彩
14:水晶体
100,100A,100B:画像解析装置
110:断層画像入力部
111:画像取込部
112:解像度調整部
113:トリミング処理部
120:指示入力部
130:断層画像表示部
140:多角形定義部
150:判定情報抽出部
160:ディスプレイ装置
170:頂点位置補正部
171:補正軸決定部
172:探索対象区間設定部
173:差分演算部
174:新位置決定部
180:傾斜補正部
200:オペレータからの指示
210:断層画像
220:断層画像(トリミング済)
230:断層画像(説明用:眼球領域内部をハッチング表示)
231:眼球領域
241:判定用多角形(初期状態)
242:判定用多角形(修正後)
251,252:眼球領域
261,262:判定用多角形
271〜279:判定用多角形
280:断層画像(説明用:眼球領域内部をハッチング表示)
281:眼球領域
291:判定用多角形(初期状態)
292:判定用多角形(修正後)
300:被験者
310:水平面(XY平面)
320:アキシャル像投影面(XZ平面)
330:サジタル像投影面(YZ平面)
A,A′:眼軸
A1〜A6:眼軸方向ベクトル
Aξ:補正軸
a1〜a4:修正指示の方向を示す矢印
B:後極
C:眼球の輪郭
Da:眼軸長
Ds:標準距離
Dv:中心軸長
Dξ:探索対象距離
F:前極
G:鉛直軸
H:水平軸
K(i−1),K(i):画素値
L1,L2:参照線
Ln1:第1狭域参照線
Ln2:第2狭域参照線
Lr1:第1参照線
Lr2:第2参照線
Lw1:第1広域参照線
Lw2:第2広域参照線
O:座標系の原点
P1,P2:多角形の頂点
Pb:後極点
Pf,Pf′:前極点
Pg,Pg′:中心点
Pi:修正指示点
PL:探索領域左端点
Pn1,Pn1′:第1狭域参照点
Pn2,Pn2′:第2狭域参照点
Po,Po′:計測原点
PR:探索領域右端点
Pr1:第1参照点
Pr2:第2参照点
Pv1,Pv1′:第1端点
Pv2,Pv2′:第2端点
Pw1,Pw1′:第1広域参照点
Pw2,Pw2′:第2広域参照点
Px:修正位置
Pξ:補正対象頂点
Pξ′:補正頂点
Q(1),Q(i−1),Q(i),Q(11):画素
R:非対称度
Rn:狭域非対称度
Rw:広域非対称度
S1〜S6:流れ図の各ステップ
Sb:下側の参照三角形の面積
Se:耳側の参照三角形の面積
Sn:鼻側の参照三角形の面積
St:上側の参照三角形の面積
T1,T2:参照三角形
Tn1:第1狭域参照三角形
Tn2:第2狭域参照三角形
Tr1:第1参照三角形
Tr2:第2参照三角形
Tw1:第1広域参照三角形
Tw2:第2広域参照三角形
V,V′:中心軸
X:三次元座標系の座標軸
Y:三次元座標系の座標軸
Z:三次元座標系の座標軸
α:第1の断層画像の眼軸傾斜角
β:第2の断層画像の眼軸傾斜角
Δ(i):画素値の差
θ:参照角
θn:狭域参照角
θw:広域参照角
φ:判定用多角形の内角(後極先鋭度)
ω:判定用多角形の内角
Claims (36)
- 頭部の断層画像に基づいて眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出する眼科疾患判定用の画像解析装置であって、
オペレータからの指示を入力する指示入力部と、
オペレータに対して情報提示を行うディスプレイ装置と、
被験者頭部の眼球を含む二次元断層画像を入力する断層画像入力部と、
オペレータからの表示指示に基づいて、前記ディスプレイ装置の画面に前記断層画像を表示する断層画像表示部と、
所定形状をもった判定用多角形を定義し、これを前記ディスプレイ装置の画面に前記断層画像に重ねて表示する処理を行い、オペレータからの修正指示に基づいて、前記判定用多角形の位置および形状を修正する多角形定義部と、
オペレータからの判定指示があったときに、その時点で定義されている前記判定用多角形に基づいて、眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出し、これをオペレータに提示する判定情報抽出部と、
を備えることを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項1に記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、眼球の前極に配置すべき前極点Pfと、眼球の後極に配置すべき後極点Pbと、眼球の後部輪郭線上の前記後極を挟んだ両側に配置すべき一対の参照点と、の少なくとも4点を頂点とする多角形を定義することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項2に記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において前記後極点Pbから前記前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、この計測原点Poを通り、前記眼軸Aに対して所定の参照角+θをなす第1参照線Lr1および−θをなす第2参照線Lr2を定義し(但し、0°<θ<90°)、前記第1参照線Lr1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1参照点Pr1を定義し、前記第2参照線Lr2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2参照点Pr2を定義し、少なくとも、Pf,Pb,Pr1,Pr2の4点を頂点として含むK角形(K≧4)を定義することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項3に記載の画像解析装置において、
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
前極点Pfが修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置を前極点Pfの新位置とする位置修正を行い、後極点Pbの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1参照点Pr1、第2参照点Pr2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
後極点Pbが修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置を後極点Pbの新位置とする位置修正を行い、前極点Pfの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1参照点Pr1、第2参照点Pr2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第1参照点Pr1が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1参照点Pr1を第1参照線Lr1に沿って移動させた位置を第1参照点Pr1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2参照点Pr2が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2参照点Pr2を第2参照線Lr2に沿って移動させた位置を第2参照点Pr2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項3または4に記載の画像解析装置において、
判定情報抽出部が、計測原点Po、後極点Pb、第1参照点Pr1を頂点とする第1参照三角形Tr1と、計測原点Po、後極点Pb、第2参照点Pr2を頂点とする第2参照三角形Tr2との面積比を非対称度Rとして算出し、この非対称度Rを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項5に記載の画像解析装置において、
断層画像入力部が、断層画像としてアキシャル像を入力する際には耳側/鼻側を区別する情報を、サジタル像を入力する際には上側/下側を区別する情報を入力する機能を更に有し、
判定情報抽出部が、アキシャル像については、耳側の参照三角形の面積をSe、鼻側の参照三角形の面積をSnとしたときに、非対称度RをR=Se/SnもしくはR=Sn/Seなる式に基づいて算出し、サジタル像については、上側の参照三角形の面積をSt、下側の参照三角形の面積をSbとしたときに、非対称度RをR=St/SbもしくはR=Sb/Stなる式に基づいて算出することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項3〜6のいずれかに記載の画像解析装置において、
判定情報抽出部が、第1参照点Pr1、後極点Pb、第2参照点Pr2の3点によって定義される内角Pr1-Pb-Pr2を後極先鋭度φとして算出し、この後極先鋭度φを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項3〜7のいずれかに記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、眼軸Aの中心点Pgにおいて眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、Pf,Pb,Pr1,Pr2,Pv1,Pv2の6点を頂点として含む6角形を定義し、
判定情報抽出部が、前記第1端点Pv1と前記第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、この中心軸長Dvを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項8に記載の画像解析装置において、
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
第1端点Pv1が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1端点Pv1を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第1端点Pv1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2端点Pv2が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2端点Pv2を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第2端点Pv2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項9に記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、第1端点Pv1および第2端点Pv2のいずれか一方が修正対象として指定された場合に、当該一方の新位置について眼軸Aに関して線対称となる位置に他方の位置を自動修正する処理を行い、第1端点Pv1および第2端点Pv2が眼軸Aに関して常に線対称となるように連動した位置修正が行われることを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項2に記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、
前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において前記後極点Pbから前記前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、
前記計測原点Poを通り、前記眼軸Aに対して所定の狭域参照角+θnをなす第1狭域参照線Ln1および−θnをなす第2狭域参照線Ln2を定義し(但し、0°<θn<90°)、前記第1狭域参照線Ln1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1狭域参照点Pn1を定義し、前記第2狭域参照線Ln2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2狭域参照点Pn2を定義し、
前記計測原点Poを通り、前記眼軸Aに対して所定の広域参照角+θwをなす第1広域参照線Lw1および−θwをなす第2広域参照線Lw2を定義し(但し、θn<θw<90°)、前記第1広域参照線Lw1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1広域参照点Pw1を定義し、前記第2広域参照線Lw2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2広域参照点Pw2を定義し、
少なくとも、Pf,Pb,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2の6点を頂点として含むK角形(K≧6)を定義することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項11に記載の画像解析装置において、
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
前極点Pfが修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置を前極点Pfの新位置とする位置修正を行い、後極点Pbの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1狭域参照点Pn1、第2狭域参照点Pn2、第1広域参照点Pw1、第2広域参照点Pw2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
後極点Pbが修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置を後極点Pbの新位置とする位置修正を行い、前極点Pfの位置を固定した状態で、眼軸A、計測原点Po、第1狭域参照点Pn1、第2狭域参照点Pn2、第1広域参照点Pw1、第2広域参照点Pw2の位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第1狭域参照点Pn1が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1狭域参照点Pn1を第1狭域参照線Ln1に沿って移動させた位置を第1狭域参照点Pn1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2狭域参照点Pn2が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2狭域参照点Pn2を第2狭域参照線Ln2に沿って移動させた位置を第2狭域参照点Pn2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第1広域参照点Pw1が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1広域参照点Pw1を第1広域参照線Lw1に沿って移動させた位置を第1広域参照点Pw1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2広域参照点Pw2が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2広域参照点Pw2を第2広域参照線Lw2に沿って移動させた位置を第2広域参照点Pw2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項11または12に記載の画像解析装置において、
判定情報抽出部が、
計測原点Po、後極点Pb、第1狭域参照点Pn1を頂点とする第1狭域参照三角形Tn1と、計測原点Po、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2を頂点とする第2狭域参照三角形Tn2との面積比を狭域非対称度Rnとして算出し、
計測原点Po、後極点Pb、第1広域参照点Pw1を頂点とする第1広域参照三角形Tw1と、計測原点Po、後極点Pb、第2広域参照点Pw2を頂点とする第2広域参照三角形Tw2との面積比を広域非対称度Rwとして算出し、
前記狭域非対称度Rnおよび前記広域非対称度Rwのいずれか一方もしくは双方またはその平均を眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項13に記載の画像解析装置において、
判定情報抽出部が、狭域非対称度Rnおよび広域非対称度Rwのうち、値1との差の絶対値が大きい方を非対称度Rとして眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項13または14に記載の画像解析装置において、
断層画像入力部が、断層画像としてアキシャル像を入力する際には耳側/鼻側を区別する情報を、サジタル像を入力する際には上側/下側を区別する情報を入力する機能を更に有し、
判定情報抽出部が、アキシャル像については、耳側の参照三角形の面積をSe、鼻側の参照三角形の面積をSnとしたときに、非対称度RをR=Se/SnもしくはR=Sn/Seなる式に基づいて算出し、サジタル像については、上側の参照三角形の面積をSt、下側の参照三角形の面積をSbとしたときに、非対称度RをR=St/SbもしくはR=Sb/Stなる式に基づいて算出することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項11〜15のいずれかに記載の画像解析装置において、
判定情報抽出部が、第1狭域参照点Pn1、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2の3点によって定義される内角Pn1-Pb-Pn2を後極先鋭度φとして算出し、この後極先鋭度φを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項11〜16のいずれかに記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、眼軸Aの中心点Pgにおいて眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、Pf,Pb,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2,Pv1,Pv2の8点を頂点として含む8角形を定義し、
判定情報抽出部が、前記第1端点Pv1と前記第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、この中心軸長Dvを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項17に記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、判定用多角形を構成する各辺とともに、眼軸A,中心軸V,第1狭域参照線Ln1,第2狭域参照線Ln2,第1広域参照線Lw1,第2広域参照線Lw2をディスプレイ装置の画面上に表示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項17または18に記載の画像解析装置において、
指示入力部が、現在定義されている判定用多角形の任意の1頂点を修正対象として指定するとともに、当該修正対象の位置修正に利用する修正指示点の位置を指定するオペレータからの指示を入力し、
多角形定義部が、
第1端点Pv1が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第1端点Pv1を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第1端点Pv1の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行い、
第2端点Pv2が修正対象として指定された場合には、前記修正指示点の位置に応じた移動方向に、前記修正指示点の位置に応じた距離だけ、第2端点Pv2を中心軸Vに沿って眼軸Aを越えない範囲で移動させた位置を第2端点Pv2の新位置とする位置修正を行って、新たな判定用多角形を定義する処理を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項19に記載の画像解析装置において、
多角形定義部が、第1端点Pv1および第2端点Pv2のいずれか一方が修正対象として指定された場合に、当該一方の新位置について眼軸Aに関して線対称となる位置に他方の位置を自動修正する処理を行い、第1端点Pv1および第2端点Pv2が眼軸Aに関して常に線対称となるように連動した位置修正が行われることを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項11〜20のいずれかに記載の画像解析装置において、
狭域参照角θnを22.5°に設定し、広域参照角θwを45°に設定したことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項2〜21のいずれかに記載の画像解析装置において、
判定情報抽出部が、前極点Pfと後極点Pbとの距離を眼軸長Daとして算出し、この眼軸長Daを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項2〜22のいずれかに記載の画像解析装置において、
断層画像を解析することにより眼球の境界位置を認識する機能を有し、多角形定義部が定義した判定用多角形を構成する全頂点もしくは一部の頂点の位置を前記境界位置に補正する処理を行う頂点位置補正部を更に備えることを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項23に記載の画像解析装置において、
頂点位置補正部が、
補正対象頂点が前極点Pfもしくは後極点Pbである場合には、眼軸Aを補正軸と定め、補正対象頂点が参照点Pr1,Pr2,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2である場合には、それぞれ参照線Lr1,Lr2,Ln1,Ln2,Lw1,Lw2を補正軸と定め、補正対象頂点が第1端点Pv1もしくは第2端点Pv2である場合には、中心軸Vを補正軸と定める補正軸決定部と、
補正対象頂点からの距離が所定の探索対象距離以下である前記補正軸上の区間として探索対象区間を設定する探索対象区間設定部と、
断層画像を構成する画素のうち前記探索対象区間上に位置する画素を探索対象画素として抽出し、個々の探索対象画素について前記補正軸に沿って隣接する画素との画素値の差を求める差分演算部と、
探索対象画素のうち最も大きな差が得られた画素の位置を補正対象頂点の新位置に決定する新位置決定部と、
を有することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項7,8,16,17,22のいずれかに記載の画像解析装置において、
断層画像入力部が、同一の被験者頭部について同時撮影することにより得られた同一の眼球についての、互いに直交する断面に関する第1の断層画像および第2の断層画像を、鉛直軸および水平軸を示す情報とともに入力し、
各断層画像について、それぞれ前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aと前記鉛直軸とのなす角度および前記眼軸Aと前記水平軸とのなす角度のうちのいずれか小さい方の角度を眼軸傾斜角として求め、第1の断層画像についての眼軸傾斜角をα、第2の断層画像についての眼軸傾斜角をβとしたときに、前記第1の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosβを乗ずる補正を行い、前記第2の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosαを乗ずる補正を行う傾斜補正部を更に備え、
判定情報抽出部が、眼球の形態異常判定に用いる情報として、前記傾斜補正部による補正が行われた後の第1の断層画像から得られた値と第2の断層画像から得られた値との平均値を提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項1〜25のいずれかに記載の画像解析装置において、
断層画像入力部が、断層画像撮影装置によって撮影された撮影画像のデータを取り込む画像取込部と、前記撮影画像の解像度を調整する解像度調整部と、前記撮影画像をトリミングするトリミング処理部と、を有し、解像度調整およびトリミングが施された撮影画像が断層画像として表示されるようにすることを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析装置。 - 請求項1〜26のいずれかに記載の画像解析装置としてコンピュータを機能させるプログラム。
- 頭部の断層画像に基づいて眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出する眼科疾患判定用の画像解析方法であって、
コンピュータが、被験者頭部の眼球を含む二次元断層画像を入力し、この断層画像をディスプレイ画面に表示する断層画像表示段階と、
コンピュータが、所定形状をもった判定用多角形を定義し、これを前記断層画像に重ねて表示する判定用多角形定義段階と、
コンピュータが、オペレータからの修正指示に基づいて、前記判定用多角形の位置および形状を前記断層画像に重ねて表示した状態で修正する判定用多角形修正段階と、
コンピュータが、修正完了後の前記判定用多角形に基づいて、眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出し、これをオペレータに提示する判定情報提示段階と、
を有することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項28に記載の画像解析方法において、
判定用多角形として、眼球の前極に配置すべき前極点Pfと、眼球の後極に配置すべき後極点Pbと、眼球の後部輪郭線上の前記後極を挟んだ両側に配置すべき一対の参照点と、の少なくとも4点を頂点とする多角形を定義することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項29に記載の画像解析方法において、
判定用多角形定義段階で、前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において前記後極点Pbから前記前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、この計測原点Poを通り、前記眼軸Aに対して所定の参照角+θをなす第1参照線Lr1および−θをなす第2参照線Lr2を定義し(但し、0°<θ<90°)、前記第1参照線Lr1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1参照点Pr1を定義し、前記第2参照線Lr2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2参照点Pr2を定義し、前記眼軸Aの中心点Pgにおいて前記眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、少なくとも、Pf,Pb,Pr1,Pr2,Pv1,Pv2の6点を頂点として含むK角形(K≧6)を定義し、
判定用多角形修正段階で、
前記前極点Pfもしくは前記後極点Pbに対する修正指示があった場合には、前記前極点Pfもしくは前記後極点Pbを、修正指示に応じた任意の位置に修正する修正処理を行い、修正処理後の前極点Pfおよび後極点Pbを用いて、眼軸A、計測原点Po、第1参照線Lr1、第2参照線Lr2、中心点Pg、中心軸Vを新たに定義し、第1参照点Pr1、第2参照点Pr2、第1端点Pv1、第2端点Pv2の位置を新たに定義する修正処理を行い、
前記第1参照点Pr1もしくは前記第2参照点Pr2に対する修正指示があった場合には、前記第1参照点Pr1もしくは前記第2参照点Pr2を、前記第1参照線Lr1もしくは前記第2参照線Lr2上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行い、
前記第1端点Pv1もしくは前記第2端点Pv2に対する修正指示があった場合には、前記第1端点Pv1もしくは前記第2端点Pv2を、前記中心軸V上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項30に記載の画像解析方法において、
判定情報提示段階で、前極点Pfと後極点Pbとの距離を眼軸長Daとして算出し、第1端点Pv1と第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、計測原点Po、後極点Pb、第1参照点Pr1を頂点とする第1参照三角形Tr1と、計測原点Po、後極点Pb、第2参照点Pr2を頂点とする第2参照三角形Tr2との面積比を非対称度Rとして算出し、第1参照点Pr1、後極点Pb、第2参照点Pr2の3点によって定義される角Pr1-Pb-Pr2を後極先鋭度φとして算出し、前記眼軸長Da、前記中心軸長Dv、前記非対称度R、前記後極先鋭度φを眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項29に記載の画像解析方法において、
判定用多角形定義段階で、前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aを定義し、この眼軸A上において前記後極点Pbから前記前極点Pfに向けて予め設定された所定の標準距離Dsだけ隔たった位置に計測原点Poを定義し、前記計測原点Poを通り、前記眼軸Aに対して所定の狭域参照角+θnをなす第1狭域参照線Ln1および−θnをなす第2狭域参照線Ln2を定義し(但し、0°<θn<90°)、前記第1狭域参照線Ln1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1狭域参照点Pn1を定義し、前記第2狭域参照線Ln2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2狭域参照点Pn2を定義し、前記計測原点Poを通り、前記眼軸Aに対して所定の広域参照角+θwをなす第1広域参照線Lw1および−θwをなす第2広域参照線Lw2を定義し(但し、θn<θw<90°)、前記第1広域参照線Lw1と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第1広域参照点Pw1を定義し、前記第2広域参照線Lw2と眼球の後部輪郭線との交点位置に配置すべき点として第2広域参照点Pw2を定義し、前記眼軸Aの中心点Pgにおいて前記眼軸Aに直交する中心軸Vを定義し、この中心軸Vと眼球の輪郭線との交点位置に配置すべき点として、第1端点Pv1および第2端点Pv2を定義し、少なくとも、Pf,Pb,Pn1,Pn2,Pw1,Pw2,Pv1,Pv2の8点を頂点として含むK角形(K≧8)を定義し、
判定用多角形修正段階で、
前記前極点Pfもしくは前記後極点Pbに対する修正指示があった場合には、前記前極点Pfもしくは前記後極点Pbを、修正指示に応じた任意の位置に修正する修正処理を行い、修正処理後の前極点Pfおよび後極点Pbを用いて、眼軸A、計測原点Po、第1狭域参照線Ln1、第2狭域参照線Ln2、第1広域参照線Lw1、第2広域参照線Lw2、中心点Pg、中心軸Vを新たに定義し、第1狭域参照点Pn1、第2狭域参照点Pn2、第1広域参照点Pw1、第2広域参照点Pw2、第1端点Pv1、第2端点Pv2の位置を新たに定義する修正処理を行い、
前記第1狭域参照点Pn1もしくは前記第2狭域参照点Pn2に対する修正指示があった場合には、前記第1狭域参照点Pn1もしくは前記第2狭域参照点Pn2を、前記第1狭域参照線Ln1もしくは前記第2狭域参照線Ln2上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行い、
前記第1広域参照点Pw1もしくは前記第2広域参照点Pw2に対する修正指示があった場合には、前記第1広域参照点Pw1もしくは前記第2広域参照点Pw2を、前記第1広域参照線Lw1もしくは前記第2広域参照線Lw2上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行い、
前記第1端点Pv1もしくは前記第2端点Pv2に対する修正指示があった場合には、前記第1端点Pv1もしくは前記第2端点Pv2を、前記中心軸V上の修正指示に応じた位置に修正する修正処理を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項32に記載の画像解析方法において、
判定情報提示段階で、前極点Pfと後極点Pbとの距離を眼軸長Daとして算出し、第1端点Pv1と第2端点Pv2との距離を中心軸長Dvとして算出し、計測原点Po、後極点Pb、第1狭域参照点Pn1を頂点とする第1狭域参照三角形Tn1と、計測原点Po、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2を頂点とする第2狭域参照三角形Tn2との面積比を狭域非対称度Rnとして算出し、計測原点Po、後極点Pb、第1広域参照点Pw1を頂点とする第1広域参照三角形Tw1と、計測原点Po、後極点Pb、第2広域参照点Pw2を頂点とする第2広域参照三角形Tw2との面積比を広域非対称度Rwとして算出し、第1狭域参照点Pn1、後極点Pb、第2狭域参照点Pn2の3点によって定義される角Pn1-Pb-Pn2を後極先鋭度φとして算出し、前記眼軸長Da、前記中心軸長Dv、前記後極先鋭度φ、そして前記狭域非対称度Rnおよび前記広域非対称度Rwのいずれか一方もしくは双方またはその平均を、眼球の形態異常判定に用いる情報として提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項31または33に記載の画像解析方法において、
断層画像表示段階で、同一の被験者頭部について同時撮影することにより得られた同一の眼球についての、互いに直交する断面に関する第1の断層画像および第2の断層画像を、鉛直軸および水平軸を示す情報とともに入力し、
判定情報提示段階で、各断層画像について、それぞれ前極点Pfと後極点Pbとを結ぶ眼軸Aと前記鉛直軸とのなす角度および前記眼軸Aと前記水平軸とのなす角度のうちのいずれか小さい方の角度を眼軸傾斜角として求め、第1の断層画像についての眼軸傾斜角をα、第2の断層画像についての眼軸傾斜角をβとしたときに、前記第1の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosβを乗ずる補正を行い、前記第2の断層画像に基づいて抽出された後極先鋭度φ、中心軸長Dv、眼軸長Daに対しては、1/cosαを乗ずる補正を行うことを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項28〜34のいずれかに記載の画像解析方法において、
コンピュータが、断層画像を解析することにより眼球の境界位置を認識し、判定用多角形修正段階で修正した判定用多角形を構成する全頂点もしくは一部の頂点の位置を前記境界位置に補正する処理を行う頂点位置補正段階を更に有し、
判定情報提示段階で、補正完了後の判定用多角形に基づいて、眼球の形態異常判定に用いる情報を抽出し、これをオペレータに提示することを特徴とする眼科疾患判定用の画像解析方法。 - 請求項28〜35のいずれかに記載の画像解析方法を構成する各段階をコンピュータに実行させるプログラム。
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