JP2015208574A - 眼科撮影装置、その制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
<装置構成>
図1は、第1実施形態による光断層撮像装置(OCT装置)の概略構成を示す図である。本実施形態による光断層撮像装置は、光学ヘッド900と、分光器180とを備え、走査部を介して測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、該被検査物の断層画像を取得する。
本実施形態による光断層撮像装置は、Xスキャナ122−1、Yスキャナ122−2を制御することにより、被検眼100の眼底における所望部位の断層画像を撮像することができる。図3は、光断層撮像装置が、被検眼100に測定光201を照射し、眼底202に対してX方向にスキャンを行っている様子を示している。光断層撮像装置は、眼底202におけるX方向の撮像範囲から、所定の撮像本数の情報を分光器180のラインセンサ184により撮像する。光断層撮像装置は、X方向の所定の位置において得られるラインセンサ184上の輝度分布をFFT(高速フーリエ変換)し、FFTにより得られた線状の輝度分布をモニタに示すために濃度あるいはカラー情報をもつ画像に変換する。この変換された画像をAスキャン画像と呼ぶ。また、この複数のAスキャン画像を並べた2次元(X方向×Z方向)の画像をBスキャン画像(断層画像)と呼ぶ。光断層撮像装置は、1つのBスキャン画像を構築するための複数のAスキャン画像を撮像した後、Y方向のスキャン位置を移動させて再びX方向のスキャンを行うことにより、複数のBスキャン画像を得ることができる。光断層撮像装置は、複数のBスキャン画像、あるいは複数のBスキャン画像から構築した3次元断層画像を表示部であるモニタに表示することで検者が被検眼の診断に用いることができる。
本実施形態による光断層撮像装置は、ミラー153の位置に関連する硝子体モードと脈絡膜モードを備えることで、撮像部位に応じてOCTの撮像モードを切り替えることができる。光断層撮像装置は、前述した測定光と参照光の光路長が一致する位置(コヒーレンスゲート位置)から、眼底断層画像の所定の境界までの距離に基づいて、硝子体モードと脈絡膜モードとを切り換える。硝子体モードでは、光断層撮像装置は、コヒーレンスゲート位置が眼底の硝子体側になるようにミラー153を配置する。これにより、光断層撮像装置は後部硝子体付近を高感度で観察することができる。一方、脈絡膜モードでは、光断層撮像装置は、コヒーレンスゲート位置が脈絡膜側になるようにミラー153を配置する。これにより、硝子体モード時とは上下方向が反転した断層画像が表示される。
次に、眼底正面画像の生成方法について説明する。なお、以下において、被検者は、まず硝子体モードでOCT断層画像を取得するケースを考えるものとする。図4は、硝子体モードで測定が実行されてから、眼底正面画像が生成されるまでの一連の処理を示している。Aスキャン画像は、被検眼眼底上の一点における深さ方向(Z方向)の断層画像であり、深さ方向の複数の輝度情報から構成されている。例えば、本実施形態による光断層撮像装置は、2048の画素を持つラインセンサ184を用いており、フーリエ変換後のAスキャン画像Aiは1176個の輝度情報から構成されている。ここで、P0は深さ方向の一番浅い部分の輝度情報を示しており、P1175は深さ方向の一番深い部分の輝度情報を示している。本実施形態による光干渉断層撮影装置は、これら複数の輝度情報の中から一つの輝度情報を選択抽出することにより、被検眼眼底上の一点における代表的な強度信号を得る。以下にその方法を詳述する。
図4において、S1では、光干渉断層撮影装置は、硝子体モードで取得した断層画像(Bスキャン画像)およびその断層画像の深さ方向の輝度情報に基づいて取得した眼底正面画像を表示するか否かを判断(以下、折り返し判定)する。折り返し判定は、眼底層構造の境界が、測定光と参照光の光路長が一致する位置(コヒーレンスゲート位置)を跨ぐ位置関係にあるか否かによって行われる。眼底形状が湾曲しているため、コヒーレンスゲート位置に黄斑や視神経乳頭を近くしていくと、後部硝子体および網膜の境界がコヒーレンスゲート位置を跨ぐことが起こりうる。この状態では、断層画像において、コヒーレンスゲート位置の近くに正規の像以外に、折り返し像が写り込んでしまう現象が起こりうる。以下、この現象を折り返しと呼ぶ。折り返しが起こると、結果として、断層画像の深さ方向の輝度情報に基づいて取得した眼底正面画像においても、折り返し部分に対応するリング状の領域で、像の異常が生じる。
コヒーレンスゲート位置の、現在の位置からの移動量は、上述のように取得した断層画像(Bスキャン画像)に基づいて算出される。図5は、硝子体モードから脈絡膜モードへのコヒーレンスゲート位置の移動量を説明する図である。図5(A)と(B)に示されるように、光干渉断層撮影装置は、硝子体モード時のコヒーレンスゲート位置Ztから、断層画像における脈絡膜の外側境界部までの距離ΔZ1とマージンδZ1を加えた距離を移動させて、脈絡膜モード時のコヒーレンスゲート位置Zt+1に至る。
S3で、光干渉断層撮影装置は、脈絡膜モードでOCT撮像を行い、眼底正面画像を取得する。このとき、X方向のスキャン幅とY方向のスキャン幅が、プレビュ時(S5からS7まで)においてモニタに表示する眼底正面画像サイズよりも大きくなるように、Xスキャナ122−1およびYスキャナ122−2を走査する。光干渉断層撮影装置は、モニタに表示する眼底正面画像のX方向、Y方向の長さであるLx、Lyに対して、S3におけるスキャン幅をLx+ΔLx、Ly+ΔLyとマージンを持たせる。これにより、光干渉断層撮影装置は、後述する被検眼の固視微動量に応じて、モニタに表示する眼底正面画像のエリアを選択することができる。また、S3では、光干渉断層撮影装置は、Xスキャナ122−1およびYスキャナ122−2の走査速度をプレビュ時よりも遅くすることにより、Bスキャン画像を取得するためのデータのサンプリングをより高い密度で行う。結果的に、高精細な眼底正面画像を取得するができる。光干渉断層撮影装置は、取得した眼底正面画像をメモリ(不図示)に保存する。
S4で、光干渉断層撮影装置は再度、コヒーレンスゲート位置を脈絡膜モードの位置から硝子体モードの位置に移動させる。なお、この移動は自動で行われても良い。光干渉断層撮影装置は、この移動量を、S3で撮像したOCT断層画像から算出する。光干渉断層撮影装置は、最適な移動量を算出することで、良好な感度の断層画像を取得し、また、測定エラーを防ぐことができる。一般的に、OCT測定では、測定光と参照光の光路差が小さいほど、高感度な断層画像を取得することができる。すなわち、硝子体モードの断層画像においては、観察部位が断層画像の上端に近い位置に移った状態で、高感度な断層画像を取得することができる。しかし、Bスキャン幅(X方向のスキャン幅またはY方向のスキャン幅)が長い場合、眼底面の湾曲を考慮して折り返しのない断層画像を取得しようとすると、コヒーレンスゲート位置から硝子体と網膜の境界までの距離は、当然長くなり、断層画像の注目部位(黄斑、視神経乳頭)の感度が低下する可能性がある。これは、結果的に、測定光と参照光の光路差が大きくなり、Roll−off特性の影響を受ける為である。そこで、光干渉断層撮影装置は、眼底の湾曲を考慮して、コヒーレンスゲート位置を移動させることによって、感度の良好な断層画像を取得することができる。
S5で、フォーカス位置の調整が行われる。ユーザは、モニタに表示される断層画像のコントラストや粒状性を見ながら、レンズ101−1を調整する。図7は、ユーザがフォーカス調整およびOCT撮像を行うときのモニタ表示を示している。モニタ200には、前眼画像210、眼底正面画像211、そして断層画像212が表示される。前眼画像210は、赤外線CCD142の出力から処理されて表示された画像である。眼底正面画像211は、S3で取得した眼底正面画像を表示する。そして断層画像212は、ラインセンサ184の出力から前述の処理がなされて構成された画像である。
プレビュ時(S5からS7まで)に、被検者の固視微動や飛蚊症により、眼底正面画像の状態が変化することがある。S6では、光干渉断層撮影装置の表示制御部(不図示)は、プレビュ表示中に取得した眼底正面画像に基づいて眼底の動的変化を検出・抽出を行い、リアルタイムでプレビュ画面の眼底正面画像に反映して表示する。プレビュ表示中、光干渉断層撮影装置は、固視微動を検知するために、Xスキャナ122−1、Yスキャナ122−2の走査速度を、OCTの本測定時(S7)よりも速くする。結果的に、1測定あたりのAスキャン画像の取得数は、OCTの本測定のときよりも少なくなる。光干渉断層撮影装置は、ある時刻tにおいて、眼底正面画像から視神経乳頭や血管のパターンを特徴点として抽出する。光干渉断層撮影装置は、次フレームt+1でも、同様に眼底画像から特徴点を抽出して、特徴点の移動量を眼底正面画像のピクセル位置から算出する。特徴点の移動量の算出を、t+2以降も連続的に行う。光干渉断層撮影装置は、眼底正面画像211の表示エリアを、特徴点の移動量に基づいて、S3で取得した眼底正面画像から選択することによって、ユーザはリアルタイムに固視微動の様子をモニタから確認することができる。
眼底正面画像(眼底像)に生じる動的変化には、固視微動のように眼球が動く場合以外に、飛蚊症のように眼内で経時的に動く物体が考えられる。飛蚊症は、硝子体の混濁や加齢に伴う後部硝子体の網膜剥離などが原因で起きる。飛蚊症は、光の当たり具合によっても眼底像での映り方が変わる。以下に述べる2通りの方法で、光干渉断層撮影装置は、眼底画像から飛蚊症に代表される移動体のみを抽出して、眼底正面画像211に重ね合わせて表示する。1つ目の方法は、光干渉断層撮影装置がプレビュ中に取得する眼底正面画像をフレーム間で比較によって移動体の抽出を行う方法である。光干渉断層撮影装置は、時刻tと次フレームt+1の眼底画像から、前述の特徴点の動きに基づいて位置合わせした後、差分を検出する。光干渉断層撮影装置は、この差分が移動体であると考えることができるので、眼底正面画像211に重ね合わせて表示する。2つ目の方法は、光干渉断層撮影装置が、S3において取得した眼底正面画像と、リアルタイムに取得している眼底正面画像との比較によって、差分を移動体として抽出する方法である。
被検者がまばたきをした場合は、光干渉断層撮影装置は、モニタ上の眼底正面画像を暗転して、検者にまばたきの状態を知らせる。まばたき検知は、測定エラーを防ぐために行われる。ユーザは、被検者が開眼していることを確認してからOCT測定を実行することで、撮り直しによるスループット低下の可能性を低減することができる。被検者がまばたきをした場合、ラインセンサ184が受光する光は、参照光のみとなる。一般に、人がまばたきに要する時間は、0.1〜0.15秒程度と言われている。結果的に、その時間に走査されたAスキャン画像の領域が暗転した状態の断層画像および眼底正面画像が得られる。光干渉断層撮影装置は、断層画像もしくは眼底正面画像において、予め設定した閾値よりも低輝度の画素が、予め設定した閾値よりも多く存在した場合に、被検者がまばたきをしたものと判断する。光干渉断層撮影装置がユーザにまばたき検知を知らせる方法は、眼底正面画像211を暗転させるだけでなく、「まばたき中」といった言葉を眼底正面画像211に表示してもよい。また、瞬き検知をユーザに知らせることができればよく、他の表示方法であってもよい。
被検眼に照射すべき測定光が遮られ、光干渉断層撮影装置が干渉信号を取得できない場合としては、まばたき以外に、瞳孔によるケラレやまつ毛がある。光干渉断層撮影装置は、プレビュ中に取得した眼底正面画像において、予め設定した上下・左右端付近の領域で、予め設定した閾値以下の輝度が存在する場合、瞳孔もしくはまつ毛によるケラレが存在するものと識別する。そして、光干渉断層撮影装置は、眼底正面画像における画素の位置情報に基づいて、ケラレ領域を抽出して、眼底正面画像211に重ね合わせて表示することにより、ケラレが発生していることをユーザに知らせることができる。なお、ケラレ検知をユーザに知らせることができればよく、他の表示方法であってもよい。
S7では、光干渉断層撮影装置は、測定部位を決定しOCTの本測定を実行する。そして、S8では、光干渉断層撮影装置は、断層画像の感度判定を行う。前述のとおり、OCT撮像時に、Bスキャン幅が広いと、Roll−off特性の影響で、断層画像の注目部位(黄斑、視神経乳頭)の感度が低下する恐れがある。そこで、S8で得られた断層画像に基づいて算出された、コヒーレンスゲート位置から硝子体および網膜の境界部までの距離が閾値よりも大きい場合、光干渉断層撮影装置は、眼底正面画像211上にアラート表示を行うことで(S9)、ユーザに断層画像の感度低下の可能性を通知する。例えば、硝子体モードの断層画像に“Low Quality”マークを表示する。
Claims (14)
- 眼科撮影装置であって、
測定光と参照光が合波された干渉光に基づいて被検眼の眼底の断層画像を撮像する撮像手段と、
前記断層画像について折り返しが起きているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記折り返しが起きていると判定された場合に、前記測定光と前記参照光の光路長が一致する位置を前記被検眼の脈絡膜側に移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記位置が前記脈絡膜側に移動された状態で前記撮像手段により撮像された前記断層画像に基づいて眼底像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置。 - 眼科撮影装置であって、
測定光と参照光が合波された干渉光に基づいて被検眼の眼底の断層画像を撮像する撮像手段と、
前記断層画像において、眼底層構造の境界が前記測定光と前記参照光の光路長が一致する位置を跨ぐか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記境界が前記位置を跨ぐと判定された場合に、前記測定光と前記参照光の光路長が一致する位置を前記被検眼の脈絡膜側に移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記位置が前記脈絡膜側に移動された状態で前記撮像手段により撮像された前記断層画像に基づいて眼底像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置。 - 前記移動手段は、前記位置を、現在の位置から前記断層画像における脈絡膜の外側の境界部までの距離と所定のマージンを合わせた距離だけ移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の眼科撮影装置。
- 前記撮像手段により前記位置が前記被検眼の脈絡膜側にある状態で前記断層画像が撮像された後、前記移動手段は前記位置を前記被検眼の硝子体側に移動させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の眼科撮影装置。
- 前記移動手段は、前記位置を、現在の位置から前記断層画像における硝子体及び網膜の境界部までの距離と所定のマージンを合わせた距離だけ移動させることを特徴とする請求項4に記載の眼科撮影装置。
- 前記生成手段により生成された前記眼底像を表示部に表示する制御を行う表示制御手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の眼科撮影装置。
- 前記移動手段により前記位置が前記被検眼の硝子体側に移動された後、前記前記被検眼の動きを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記被検眼の動きに基づいて前記眼底像のうち前記表示部に表示させる範囲を決定する決定手段とを更に有し、
前記表示制御手段は前記決定手段により決定された前記眼底像の範囲を前記表示部に表示することを特徴とする請求項6に記載の眼科撮影装置。 - 前記決定手段により決定された前記表示部に表示される眼底像の範囲は、前記生成手段により生成された眼底像の範囲より小さいことを特徴とする請求項7記載の眼科撮影装置。
- 前記移動手段により前記位置が前記被検眼の硝子体側に移動された後、経時的に移動する前記被検眼に含まれる物体を検出する検出手段を更に有し、
前記表示制御手段は、前記検出手段により検出された物体を前記眼底像と共に前記表示部に表示することを特徴とする請求項6または7に記載の眼科撮影装置。 - 前記移動手段により前記位置が前記被検眼の硝子体側に移動された後、前記被検眼の瞬きを検知するする瞬き検知手段を更に有し、
前記瞬き検知手段により前記瞬きが検知された場合、前記表示制御手段は前記表示部に瞬きが検知されたことを表示することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の眼科撮影装置。 - 前記移動手段により前記位置が前記被検眼の硝子体側に移動された後、前記被検眼の瞳孔もしくはまつ毛による前記測定光のケラレを検知するするケラレ検知手段を更に有し、
前記ケラレ検知手段によって前記測定光のケラレが検知された場合、前記表示制御手段は前記表示部に前記測定光のケラレが検知されたことを表示することを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の眼科撮影装置。 - 眼科撮影装置の制御方法であって、
測定光と参照光が合波された干渉光に基づいて被検眼の眼底の断層画像を撮像する撮像工程と、
前記断層画像について折り返しが起きているか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記折り返しが起きていると判定された場合に、前記測定光と前記参照光の光路長が一致する位置を前記被検眼の脈絡膜側に移動させる移動工程と、
前記移動工程において前記位置が前記脈絡膜側に移動された状態で前記撮像工程において撮像された前記断層画像に基づいて眼底像を生成する生成工程と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置の制御方法。 - 眼科撮影装置の制御方法であって、
測定光と参照光が合波された干渉光に基づいて被検眼の眼底の断層画像を撮像する撮像工程と、
前記断層画像において、眼底層構造の境界が前記測定光と前記参照光の光路長が一致する位置を跨ぐか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記境界が前記位置を跨ぐと判定された場合に、前記測定光と前記参照光の光路長が一致する位置を前記被検眼の脈絡膜側に移動させる移動工程と、
前記移動工程において前記位置が前記脈絡膜側に移動された状態で前記撮像工程において撮像された前記断層画像に基づいて眼底像を生成する生成工程と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置の制御方法。 - 請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の眼科撮影装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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