JP2016144530A - 眼科装置及びその制御方法、並びに、プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】被検眼の眼底において内径が比較的太い血管においても絶対値の血流情報を算出でき、かつ眼底の広い範囲に亘って絶対値の血流情報を算出できる仕組みを提供する。【解決手段】被検眼Eの眼底Erを照明光106−1を用いて走査するとともに被検眼Eの収差を補正して眼底Erの第1のエリアを撮像するAO−SLO部110と、被検眼Eの眼底Erを測定光106−2を用いて走査して前記第1のエリアよりも広い眼底Erの第2のエリアを撮像するWF−SLO部120と、WF−SLO部120による撮像の際に得られたドップラー信号を用いて相対的な血流情報を算出し、当該相対的な血流情報とAO−SLO部110による撮像により得られたAO−SLO画像とを用いて眼底Erの複数の位置における絶対値の血流情報を算出するコンピュータ125を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、被検眼の眼底を撮像する眼科装置及びその制御方法、並びに、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
共焦点レーザー顕微鏡の原理を利用した眼科装置である走査型レーザー検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope:SLO)は、測定光であるレーザーを被検眼の眼底に対してラスタースキャンを行い、その戻り光の強度から平面画像を高分解能かつ高速に得る装置である。以下、このような平面画像を撮像する装置を「SLO装置」と記す。
近年、SLO装置において、測定光のビーム径を大きくすることで眼底に対するスポット径を小さくし、分解能を向上させた眼底の平面画像を取得することが可能になってきた。しかしながら、測定光のビーム径の大径化に伴い、眼底の平面画像の取得において、被検眼の収差による平面画像のSN比及び分解能の低下が問題になってきた。
この問題を解決するために、被検眼の収差を波面センサでリアルタイムに測定し、被検眼において発生する測定光やその戻り光の収差を波面補正デバイスで補正する補償光学(Adaptive Optics:AO)系を有する補償光学SLO装置が開発された。以下、この補償光学系を有する補償光学SLO装置を「AO−SLO装置」と記す。
このAO−SLO装置は、高分解能な平面画像の取得が可能であり、被検眼の眼底の毛細血管や視細胞を観察することができ、更には動画で撮像することによって血管内の血流の動態を観察することができる。下記の非特許文献1には、AO−SLO装置で眼底の毛細血管中の白血球の動きを観察してその速度を算出する技術が開示されている。また、下記の非特許文献2には、数十μm〜100μm程度の中間サイズの血管に対してAO−SLO装置で赤血球の動きを観察してその速度や血流量を算出する技術が開示されている。
J.A.Martin and A.Roorda, "Direct and noninvasive assessment of parafoveal capillary leukocyte velocity", Ophthalmology 112, 2219−2224(2005)
Z.Zhong,B.L.Petrig,X.Qi, and S.A.Burns, "In vivo measurement of erythrocyte velocity and retinal blood flow using adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy", Opt. Express 16, 12746−12756(2008)
しかしながら、上記の非特許文献1及び非特許文献2に記載の技術では、AO−SLO装置で撮像できる撮像範囲が比較的狭いため、血管の径が比較的大きいと、血流速を算出することが難しいことがある。例えば、内径が100μmを超える血管については血流速を算出することが困難である。また、例えば、内径が100μm以下の血管であっても、AO−SLO装置で眼底の広い範囲について血流速を求めることは、その1回の撮像範囲が狭いために時間がかかり、現実的ではない。
ここで、上記の非特許文献1及び非特許文献2に記載の技術では、実際の眼底血流を画像で観察して血流速を算出するので、物理単位で表示できる絶対値としての血流速(以下、「絶対血流速」と記す)を算出することができる。そして、血管径を測定することによって、絶対値の血流量(以下、「絶対血流量」と記す)も算出することができる。このように、絶対血流速や絶対血流量を算出することにより、異なる被検眼間での比較や、ある被検眼における経時変化を観察することができる。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、被検眼の眼底において内径が比較的太い血管においても絶対血流速や絶対血流量等といった絶対値の血流情報を算出でき、かつ眼底の広い範囲に亘って絶対値の血流情報を算出できる仕組みを提供することを目的とする。
本発明の眼科装置は、被検眼の眼底を第1の照明光を用いて走査するとともに前記被検眼の収差を補正して前記眼底の第1のエリアを撮像する第1の撮像手段と、前記眼底を第2の照明光を用いて走査して前記第1のエリアよりも広い前記眼底の第2のエリアを撮像する第2の撮像手段と、前記第2の撮像手段による撮像の際に得られた信号であって前記第2の照明光の前記眼底からの戻り光によるドップラー信号を用いて相対的な血流情報を算出し、当該相対的な血流情報と前記第1の撮像手段による撮像により得られた第1の画像とを用いて、前記眼底の複数の位置における絶対値の血流情報を算出する算出手段と、を有する。
また、本発明は、上述した眼科装置の制御方法、及び、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
また、本発明は、上述した眼科装置の制御方法、及び、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
本発明によれば、被検眼の眼底において内径が比較的太い血管においても絶対値の血流情報を算出することができ、かつ眼底の広い範囲に亘って絶対値の血流情報を算出することができる。
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。以下に記載する本発明の実施形態では、本発明に係る眼科装置として、上述したSLO装置を適用した例について説明する。
<眼科装置の概略構成>
図1は、本発明の実施形態に係る眼科装置100の概略構成の一例を示す図である。
眼科装置100は、図1に示すように、AO−SLO部110、及び、WF−SLO部120を有して構成されている。
図1は、本発明の実施形態に係る眼科装置100の概略構成の一例を示す図である。
眼科装置100は、図1に示すように、AO−SLO部110、及び、WF−SLO部120を有して構成されている。
AO−SLO部110は、被検眼Eの眼底Erを測定光106−1(第1の照明光)を用いて走査するとともに被検眼Eの収差を補正して眼底Erの第1のエリアを撮像する第1の撮像手段である。このAO−SLO部110は、補償光学系を備え、眼底Erの高分解能の平面画像(AO−SLO画像:第1の画像)の撮像を行うためのものである。本実施形態では、AO−SLO部110は、被検眼Eの光学収差を空間光変調器159を用いて補正してAO−SLO画像を取得できるものであり、被検眼Eの視度や光学収差によらず良好な平面画像が得られるようになっている。ここでは、高分解能の平面画像を撮像するために、AO−SLO部110に補償光学系を備えているが、高解像度を実現できる光学系の構成であれば、補償光学系を備えていなくてもよい。
WF−SLO部120は、被検眼Eの眼底Erを測定光106−2(第2の照明光)を用いて走査して前記第1のエリアよりも広い眼底Erの第2のエリアを撮像する第2の撮像手段である。このWF−SLO部120は、眼底Erの広範囲に亘る(広画角の)平面画像(WF−SLO画像:第2の画像)の撮像を行うためのものである。ここで、本実施形態においては、WF−SLO部120で撮像する第2のエリアはAO−SLO部110で撮像する第1のエリアよりも広いエリアとしているが、より好適には、第2のエリアは第1のエリアを含むエリアである。
<AO−SLO部110の全体>
まず、AO−SLO部110の全体について説明する。
光源101−1から出射した光は、光カプラー131によって参照光105と測定光106−1とに分割される。測定光106−1は、シングルモード光ファイバー130−4、空間光変調器159、XYスキャナ119−1、ダイクロイックミラー170−2等を介して、検査対象である被検眼Eに導かれる。また、固視灯156からの光束157は、被検眼Eの固視を促す役割を有する。
まず、AO−SLO部110の全体について説明する。
光源101−1から出射した光は、光カプラー131によって参照光105と測定光106−1とに分割される。測定光106−1は、シングルモード光ファイバー130−4、空間光変調器159、XYスキャナ119−1、ダイクロイックミラー170−2等を介して、検査対象である被検眼Eに導かれる。また、固視灯156からの光束157は、被検眼Eの固視を促す役割を有する。
測定光106−1は、被検眼Eによって反射或いは散乱された戻り光108となり、光路を逆行し、光カプラー131を介して、検出器であるディテクター138−1に入射される。ディテクター138−1は、戻り光108を受光してその光強度(光量)を電圧信号に変換する。この電圧信号を用いて、パーソナル・コンピュータ(以下、単に、「コンピュータ」と記す)125において、被検眼Eの平面画像であるAO−SLO画像が生成される。
本実施形態では、光学系の全体を、主にレンズを用いた屈折光学系を用いて構成しているが、レンズの代わりに球面ミラーを用いた反射光学系によっても構成することができる。また、本実施形態では、収差補正デバイスとして、反射型の空間光変調器159を用いたが、透過型の空間光変調器や可変形状ミラーを用いても構成することができる。
<AO−SLO部110の光源>
次に、光源101−1の周辺について説明する。
光源101−1は、例えば、代表的な低コヒーレント光源であるSLD(Super Luminescent Diode)で構成されている。光源101−1の光の波長は830nm程度、バンド幅は50nm程度である。本実施形態では、スペックルノイズの少ない平面画像(AO−SLO画像)を取得するために、低コヒーレント光源を用いている。また、光源101−1として、ここではSLDを用いるが、低コヒーレント光が出射できれば他の種類の光源でもよく、例えば、ASE(Amplified Spontaneous Emission)等を用いることもできる。
次に、光源101−1の周辺について説明する。
光源101−1は、例えば、代表的な低コヒーレント光源であるSLD(Super Luminescent Diode)で構成されている。光源101−1の光の波長は830nm程度、バンド幅は50nm程度である。本実施形態では、スペックルノイズの少ない平面画像(AO−SLO画像)を取得するために、低コヒーレント光源を用いている。また、光源101−1として、ここではSLDを用いるが、低コヒーレント光が出射できれば他の種類の光源でもよく、例えば、ASE(Amplified Spontaneous Emission)等を用いることもできる。
また、光源101−1の光は、被検眼Eを測定することから、近赤外光が適する。さらに、その波長は、得られる平面画像(AO−SLO画像)の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは830nm程度としている。検査対象の測定部位によっては、他の波長を選んでもよい。
光源101−1から出射された光は、シングルモード光ファイバー130−1と光カプラー131とを介して、参照光105と測定光106−1とに、例えば96:4の割合で分割される。また、光ファイバー130−1〜130−4には、それぞれ、偏光コントローラ153−1〜153−4が設けられている。
<AO−SLO部110の参照光105の光路>
次に、参照光105の光路について説明する。
光カプラー131によって分割された参照光105は、光ファイバー130−2を介して、光量測定装置164に入射される。光量測定装置164は、参照光105の光量を測定し、測定光106−1の光量をモニターする用途に用いられる。
次に、参照光105の光路について説明する。
光カプラー131によって分割された参照光105は、光ファイバー130−2を介して、光量測定装置164に入射される。光量測定装置164は、参照光105の光量を測定し、測定光106−1の光量をモニターする用途に用いられる。
<AO−SLO部110の測定光106−1の光路>
次に、測定光106−1の光路について説明する。
光カプラー131によって分割された測定光106−1は、シングルモード光ファイバー130−4を介して、レンズ135−4に導かれ、ビーム径4mm程度の平行光になるよう調整される。
次に、測定光106−1の光路について説明する。
光カプラー131によって分割された測定光106−1は、シングルモード光ファイバー130−4を介して、レンズ135−4に導かれ、ビーム径4mm程度の平行光になるよう調整される。
そして、測定光106−1は、ビームスプリッタ158−1を通過し、レンズ135−5〜135−6を通過し、空間光変調器159に入射する。空間光変調器159は、ドライバ部180内の空間光変調器駆動ドライバ181を介して、コンピュータ125により制御される。
次いで、測定光106−1は、空間光変調器159にて変調され、レンズ135−7〜135−8を通過し、XYスキャナ119−1のミラーに入射する。ここでは、簡単のため、XYスキャナ119−1は、1つのミラーとして図示しているが、実際には、XスキャナとYスキャナとの2枚のミラーが近接して配置され、眼底Er上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光106−1の中心は、XYスキャナ119−1のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
ここで、Xスキャナは、測定光106−1を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、ここでは、例えば共振型スキャナを用いる。このXスキャナの駆動周波数は、約7.9kHzである。また、Yスキャナは、測定光106−1を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ここでは、例えばガルバノスキャナを用いる。このYスキャナの駆動波形はのこぎり波、駆動周波数は約64Hz、デューティ比は81%程度である。このYスキャナの駆動周波数は、AO−SLO画像の撮像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。XYスキャナ119−1は、ドライバ部180内の光スキャナ駆動ドライバ182を介して、コンピュータ125により制御される。
ここで、上述したデューティ比について説明する。
一般的に、デューティ比とは、オンとオフとを周期的に切り替える場合において1周期の時間に対するオンの時間の割合である。本実施形態では、SLO部により2次元画像を取得するためにXスキャナ及びYスキャナの2つのスキャナを用いて走査を行うが、副走査において、例えば、1枚の2次元画像を取得するために、上から下への走査(オン)と当該走査の後に2次元画像を取得せずに下から上に素早く戻る動作(オフ)とが切り替わる。このとき、本実施形態におけるデューティ比は、上から下に走査して上まで戻る全走査(オン+オフ)の時間に対する上から下への走査(オン)の時間の割合を示す。なお、デューティ比が大きい程、全走査に対して2次元画像を取得しない時間が短いため、走査時間が同じ場合、毎秒のフレーム数が多くなる。
一般的に、デューティ比とは、オンとオフとを周期的に切り替える場合において1周期の時間に対するオンの時間の割合である。本実施形態では、SLO部により2次元画像を取得するためにXスキャナ及びYスキャナの2つのスキャナを用いて走査を行うが、副走査において、例えば、1枚の2次元画像を取得するために、上から下への走査(オン)と当該走査の後に2次元画像を取得せずに下から上に素早く戻る動作(オフ)とが切り替わる。このとき、本実施形態におけるデューティ比は、上から下に走査して上まで戻る全走査(オン+オフ)の時間に対する上から下への走査(オン)の時間の割合を示す。なお、デューティ比が大きい程、全走査に対して2次元画像を取得しない時間が短いため、走査時間が同じ場合、毎秒のフレーム数が多くなる。
レンズ135−9〜135−10は、眼底Erを走査するための光学系であり、測定光106−1を角膜Ecの付近を支点として、眼底Erを走査する役割がある。測定光106−1のビーム径は4mm程度であるが、より高分解能な光画像を取得するために、ビーム径をより大きくしてもよい。また、電動ステージ117は、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ135−10の位置を調整することができる。電動ステージ117は、ドライバ部180内の電動ステージ駆動ドライバ183を介して、コンピュータ125により制御される。レンズ135−10の位置を調整することにより、被検眼Eの眼底Erの所定の層に測定光106−1を合焦し、観察することが可能になる。また、被検眼Eが屈折異常を有している場合にも対応できる。
そして、測定光106−1が被検眼Eに入射すると、眼底Erからの反射や散乱により戻り光108となり、再び光カプラー131に導かれ、シングルモード光ファイバー130−3を介して、ディテクター138−1に到達する。ディテクター138−1は、例えば高速・高感度な光センサであるAPD(Avalanche Photo Diode)やPMT(Photomultiplier Tube)を用いることができる。ここでは、ディテクター138−1としてAPDを用いるものとする。
また、戻り光108は、空間光変調器159で再び変調される。また、ビームスプリッタ158−1において分割される戻り光108の一部は、波面センサ155に入射され、被検眼Eで発生する戻り光108の収差が測定される。波面センサ155は、コンピュータ125に電気的に接続されている。ここで、角膜EcとXYスキャナ119−1と波面センサ155と空間光変調器159とは、光学的に共役になるよう、レンズ135−5〜135−10等が配置されている。そのため、波面センサ155は、被検眼Eの収差を測定することが可能になっている。また、空間光変調器159は、被検眼Eの収差を補正することが可能になっている。さらに、コンピュータ125は、波面センサ155の測定結果により得られた収差に基づいて、空間光変調器159をリアルタイムに制御することにより、被検眼Eで発生する収差を補正し、より高横分解能な平面画像(AO−SLO画像)の取得を可能にしている。
なお、レンズ135−10は球面レンズであるが、被検眼Eの収差(屈折異常)によっては、球面レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いてもよい。また、新たなレンズを測定光106−1の光路に追加してもよい。
また、ここでは、測定光106−1を用いて、波面センサ155を用いた収差の測定を行っているが、収差の測定のために他の光源を用いてもよい。また、収差の測定のために他の光路を構成してもよい。例えば、球面レンズ135−10と角膜Ecとの間から、ビームスプリッタを用いて、収差の測定のための光を入射することもできる。
固視灯156は、発光型のディスプレイモジュールからなり、表示面(□27mm、128画素×128画素)をYZ平面に有する。ここでは、液晶、有機EL、LEDアレイ等を用いることができる。被検眼Eに固視灯156からの光束157を注視させることにより、被検眼Eの固視が促される。
図2は、図1に示す固視灯156の表示面の一例を示す図である。
例えば図2に示すように、固視灯156の表示面には、任意の点灯位置に十字のパターン165が点滅して表示される。
例えば図2に示すように、固視灯156の表示面には、任意の点灯位置に十字のパターン165が点滅して表示される。
固視灯156からの光束157は、レンズ135−13〜135−14、ダイクロイックミラー170−2、レンズ135−10を介して、眼底Erに導かれる。また、レンズ135−10,135−13及び135−14は、固視灯156の表示面と眼底Erとが光学的に共役になるよう配置される。また、固視灯156は、ドライバ部180内の固視灯駆動ドライバ184を介して、コンピュータ125により制御される。
<コンピュータ125の内部構成>
次に、コンピュータ125の内部構成について説明する。
図3は、図1に示すコンピュータ125の内部構成の一例を示す図である。
コンピュータ125は、図3に示すように、CPU211、RAM212、ROM213、外部メモリ214、入力デバイス215、表示部216、通信インタフェース(通信I/F)217、及び、ADボード176を有して構成されている。また、図3に示す各構成は、バスを介して相互に通信可能に構成されている。
次に、コンピュータ125の内部構成について説明する。
図3は、図1に示すコンピュータ125の内部構成の一例を示す図である。
コンピュータ125は、図3に示すように、CPU211、RAM212、ROM213、外部メモリ214、入力デバイス215、表示部216、通信インタフェース(通信I/F)217、及び、ADボード176を有して構成されている。また、図3に示す各構成は、バスを介して相互に通信可能に構成されている。
CPU211は、例えば、ROM213或いは外部メモリ214に記憶されたプログラムやデータを用いて、当該コンピュータ125の動作を統括的に制御する。RAM212は、ROM213或いは外部メモリ214からロードされたプログラムやデータを一時的に記憶するエリアを備えるとともに、CPU211が各種の処理を行うために必要とするワークエリアを備える。ROM213は、変更を必要としないプログラムや各種のパラメータ等の情報などを格納している。外部メモリ214は、例えば、オペレーティングシステム(OS)やCPU211が実行するプログラム、更には、本実施形態の説明において既知としている情報などを記憶している。なお、本実施形態においては、本発明の実施形態に係る処理を実行するためのプログラムは、外部メモリ214に記憶されているものとするが、例えばROM213に記憶されている形態であっても適用可能である。入力デバイス215は、例えば、当該コンピュータ125に備え付けられたスイッチ(電源スイッチを含む)やボタン、マウス及びキーボード等で構成されている。表示部216は、CPU211の制御に基づいて、各種の画像や情報等を表示する。通信I/F217は、当該コンピュータ125と外部装置G(本例では、眼科装置100に構成された各構成部)との間で行われる各種の情報等の送受信を司るものである。ADボード176は、CPU211の制御に基づいて、ディテクター138−1やディテクター138−2−1〜138−2−4で得られた電圧信号をデジタル値に変換する。
<AO−SLO部110の測定系の構成>
次に、AO−SLO部110の測定系の構成について説明する。
AO−SLO部110は、眼底Erからの戻り光108の光強度(光量)から構成される平面画像(AO−SLO画像)を取得することができる。眼底Erにおいて反射や散乱された光である戻り光108は、レンズ135−4〜135−10、空間光変調器159、光カプラー131等を介して、ディテクター138−1に入射され、その光の光強度(光量)に基づき電圧信号に変換される。
次に、AO−SLO部110の測定系の構成について説明する。
AO−SLO部110は、眼底Erからの戻り光108の光強度(光量)から構成される平面画像(AO−SLO画像)を取得することができる。眼底Erにおいて反射や散乱された光である戻り光108は、レンズ135−4〜135−10、空間光変調器159、光カプラー131等を介して、ディテクター138−1に入射され、その光の光強度(光量)に基づき電圧信号に変換される。
ディテクター138−1で得られた電圧信号は、コンピュータ125内のADボード176においてデジタル値に変換される。そして、コンピュータ125は、ADボード176において変換されたデジタル値に対して、XYスキャナ119−1の動作や駆動周波数と同期したデータ処理を行い、平面画像(AO−SLO画像)を生成する。ここで、ADボード176の取り込み速度は、約15MHzである。
また、ビームスプリッタ158−1において分割される戻り光108の一部は、波面センサ155に入射され、戻り光108の収差が測定される。波面センサ155は、例えばシャックハルトマン方式の波面センサであり、その測定レンジは−1D〜+1Dとなっており、測定レンジが狭く、測定精度が高い仕様となっている。この波面センサ155で得られた収差は、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼Eの収差を示している。なお、ツェルニケ多項式は、チルト(傾き)の項、デフォーカス(defocus)の項、アスティグマ(非点収差)の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。
<AO−SLO画像の取得方法>
次に、平面画像(AO−SLO画像)の取得方法について説明する。
図4は、本発明の実施形態を示し、図1に示すAO−SLO部110における平面画像(AO−SLO画像)の取得方法を説明するための図である。ここで、図4において、図1に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
次に、平面画像(AO−SLO画像)の取得方法について説明する。
図4は、本発明の実施形態を示し、図1に示すAO−SLO部110における平面画像(AO−SLO画像)の取得方法を説明するための図である。ここで、図4において、図1に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
AO−SLO部110は、コンピュータ125の制御に基づきXYスキャナ119−1を制御し、ディテクター138−1で戻り光108の光強度(光量)を取得することにより、眼底Erの平面画像(AO−SLO画像)を取得することができる。ここでは、眼底Erの平面画像(光軸に垂直な面に係るAO−SLO画像)の取得方法について説明する。
図4(A)は、測定光106−1と被検眼Eの模式図であり、眼科装置100によって観察されている様子を示している。図4(A)に示すように、測定光106−1は、被検眼Eの角膜Ecを通して眼底Erに入射すると、様々な位置における反射や散乱により戻り光108となり、図1のディテクター138−1に到達する。
さらに、図4(B)に示すように、XYスキャナ119−1をX方向に駆動しながら、戻り光108の光強度を検出すれば、各X軸の位置毎の情報を得ることができる。
さらに、図4(C)に示すように、XYスキャナ119−1のX軸とY軸とを同時に駆動し、眼底Erのある撮像範囲192に対して、測定光106−1を軌跡193のようにラスタースキャンしながら、戻り光108の光強度を検出する。すると、戻り光108の光強度の2次元分布が得られ、これは、すなわち図4(D)に示す平面画像(AO−SLO画像)177である。
測定光106−1は、図4(C)に示す左上の点Sから右下の点Eに向かってスキャンされ、その間の戻り光108の光強度が平面画像(AO−SLO画像)177の生成に用いられる。点Eから点Sへの軌跡193は、次の平面画像(AO−SLO画像)177の撮像のための準備である。ここで、スキャンにかかる時間は、図4(C)中の軌跡193に対して、点S→点Eが81%程度、点E→点Sが19%程度であり、この比は上述のYスキャナの駆動波形のデューティ比に基づいている。また、図4(C)では、簡単のため、軌跡193におけるX方向のスキャン回数を少なめに記載している。
ここで、図4(D)に示す平面画像(AO−SLO画像)177は、その大きさが700μm×350μm、取得に要する時間が約15.6msである。この時間は、Yスキャナの駆動周波数に基づいている。また、図4(D)に示す平面画像(AO−SLO画像)177中には、戻り光108の光強度が比較的大きい視細胞群179が明るく、戻り光108の光強度が比較的小さい血管178が暗く描出される。また、血管178に白血球(不図示)が明るく描出される。
<WF−SLO部120の全体>
次に、WF−SLO部120の全体について説明する。
WF−SLO部120は、補償光学系と参照光路を備えないことを除けば、基本的にAO−SLO部110と同様の構成となっている。そのため、ここでは、AO−SLO部110と重複する部分については、説明を省略する。
次に、WF−SLO部120の全体について説明する。
WF−SLO部120は、補償光学系と参照光路を備えないことを除けば、基本的にAO−SLO部110と同様の構成となっている。そのため、ここでは、AO−SLO部110と重複する部分については、説明を省略する。
光源101−2から出射した光である測定光106−2は、レンズ135−11〜135−12,135−2及び135−1、XYスキャナ119−2、ダイクロイックミラー170等を介して、検査対象である被検眼Eに導かれる。
測定光106−2は、被検眼Eによって反射或いは散乱された戻り光108となり、光路を逆行し、ビームスプリッタ158−2等を介して、4個の検出器であるディテクター138−2−1〜138−2〜4に入射される。各ディテクター138−2−1〜138−2〜4は、戻り光108を受光してその光強度(光量)を電圧信号に変換する。この各電圧信号を用いて、コンピュータ125において、被検眼Eの広域の平面画像であるWF−SLO画像が生成される。
<WF−SLO部120の光源>
次に、光源101−2の周辺について説明する。
光源101−2は、例えば、光源101−1と同様にSLDで構成されている。光源101−2の光の波長は910nm程度、バンド幅は10nm程度である。本実施形態では、AO−SLO部110の光路とWF−SLO部120の光路とをダイクロイックミラー170を用いて分離するために、それぞれの光源の波長を異ならせている。
次に、光源101−2の周辺について説明する。
光源101−2は、例えば、光源101−1と同様にSLDで構成されている。光源101−2の光の波長は910nm程度、バンド幅は10nm程度である。本実施形態では、AO−SLO部110の光路とWF−SLO部120の光路とをダイクロイックミラー170を用いて分離するために、それぞれの光源の波長を異ならせている。
<WF−SLO部120の測定光106−2の光路>
次に、測定光106−2の光路について説明する。
光源101−2から射出された測定光106−2は、レンズ135−2、XYスキャナ119−2、ダイクロイックミラー170−1等を介して、検査対象である被検眼Eに導かれる。
次に、測定光106−2の光路について説明する。
光源101−2から射出された測定光106−2は、レンズ135−2、XYスキャナ119−2、ダイクロイックミラー170−1等を介して、検査対象である被検眼Eに導かれる。
ここで、XYスキャナ119−2の構成要素であるXスキャナは、測定光106−2を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、ここでは、例えば共振型スキャナを用いる。このXスキャナの駆動周波数は、約3.9kHzである。また、XYスキャナ119−2の構成要素であるYスキャナは、測定光106−2を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ここでは、例えばガルバノスキャナを用いる。このYスキャナの駆動波形はのこぎり波、駆動周波数は約32Hz、デューティ比は81%程度である。このYスキャナの駆動周波数は、WF−SLO画像の撮像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。XYスキャナ119−2は、コンピュータ125により制御される。
また、測定光106−2のビーム径は1mm程度であるが、より高分解能な光画像を取得するために、ビーム径をより大きくしてもよい。
測定光106−2が被検眼Eに入射すると、眼底Erからの反射や散乱により戻り光108となり、ダイクロイックミラー170−1、レンズ135−1、XYスキャナ119−2、ビームスプリッタ158−2等を介して、さらにミラー137−1〜137−4を介して、ディテクター138−2−1〜138−2−4に到達する。
図5は、図1に示すWF−SLO部120内の4個のディテクター138−2−1〜138−2−4の位置関係の一例を示す図である。具体的に、図5には、実質的な、入射する測定光106−2、眼底Er、4個のディテクター138−2−1〜138−2−4の位置関係の一例を示している。なお、図5では、眼底Erに垂直な面を示し、また配置の角度関係が分かりやすいように、ミラー137−1〜137−4は図示していない。
図6は、本発明の実施形態を示し、入射する測定光106−2に沿って眼底Erを見た際に、図5に示すディテクター138−2−1〜138−2−4に入る戻り光108の向きの一例を示す図である。図6に示す例では、各ディテクター138−2−1〜138−2−4と隣のディテクターとの配置角度は90度になっている。
また、図5に示すディテクター138−2−1とディテクター138−2−2は、ディテクター138−2−1が奥側に、ディテクター138−2−2が手前側に配置されている。
このように、WF−SLO部120は、測定光106−2による眼底Erからの戻り光108を異なる位置で受光する4個のディテクター138−2−1〜138−2−4を有して構成されている。
<WF−SLO画像の取得方法>
次に、広域の平面画像(WF−SLO画像)の取得方法について説明する。
WF−SLO部120は、コンピュータ125の制御に基づきXYスキャナ119−2を制御し、各ディテクター138−2−1〜138−2−4で戻り光108の光強度(光量)を取得することにより、眼底Erの広域の平面画像(WF−SLO画像)を取得することができる。ここで、眼底Erの広域の平面画像(光軸に垂直な面に係るWF−SLO画像)の取得方法については、上述したAO−SLO画像の取得方法と同様であるため、その説明は省略する。
次に、広域の平面画像(WF−SLO画像)の取得方法について説明する。
WF−SLO部120は、コンピュータ125の制御に基づきXYスキャナ119−2を制御し、各ディテクター138−2−1〜138−2−4で戻り光108の光強度(光量)を取得することにより、眼底Erの広域の平面画像(WF−SLO画像)を取得することができる。ここで、眼底Erの広域の平面画像(光軸に垂直な面に係るWF−SLO画像)の取得方法については、上述したAO−SLO画像の取得方法と同様であるため、その説明は省略する。
<AO−SLO画像の取得手順>
ここで、AO−SLO部110を用いた平面画像(AO−SLO画像)の取得手順について説明する。
眼科装置100(コンピュータ125)は、まず、WF−SLO部120を用いて、測定光106−2を眼底Erへ合焦をさせて、WF−SLO画像の撮像を行う。そして、眼科装置100(コンピュータ125)は、合焦させた時の電動ステージ117の位置から、被検眼Eの視度を算出する。さらに、検者がWF−SLO画像においてAO−SLO画像を取得したい位置を指定すると、眼科装置100(コンピュータ125)は、先ほど取得した被検眼Eの視度に基づいて固視灯156の表示位置を算出して表示を行い、所望の位置のAO−SLO画像の取得を行う。
ここで、AO−SLO部110を用いた平面画像(AO−SLO画像)の取得手順について説明する。
眼科装置100(コンピュータ125)は、まず、WF−SLO部120を用いて、測定光106−2を眼底Erへ合焦をさせて、WF−SLO画像の撮像を行う。そして、眼科装置100(コンピュータ125)は、合焦させた時の電動ステージ117の位置から、被検眼Eの視度を算出する。さらに、検者がWF−SLO画像においてAO−SLO画像を取得したい位置を指定すると、眼科装置100(コンピュータ125)は、先ほど取得した被検眼Eの視度に基づいて固視灯156の表示位置を算出して表示を行い、所望の位置のAO−SLO画像の取得を行う。
<絶対値の血流情報(絶対血流量)の算出手順>
次に、眼科装置100による被検眼Eの眼底Erにおける絶対値の血流情報(絶対血流量)の算出手順に係る制御方法について説明する。
次に、眼科装置100による被検眼Eの眼底Erにおける絶対値の血流情報(絶対血流量)の算出手順に係る制御方法について説明する。
図7−1及び図7−2は、本発明の実施形態に係る眼科装置100において、被検眼Eの眼底Erにおける絶対値の血流情報(絶対血流量)の算出手順に係る制御方法の一例を示すフローチャートである。この図7−1及び図7−2に示すフローチャートは、例えばコンピュータ125内のCPU211が、例えば外部メモリ214に記憶されているプログラムを実行することにより行われる。
検者が、コンピュータ125の入力デバイス215を介して、AO−SLO部110での撮像位置を指定し、かつ、絶対血流量の測定開始の入力を行うと、まず、コンピュータ125のCPU211は、これを検知する。そして、図7−1のステップS101において、コンピュータ125のCPU211は、WF−SLO部120とAO−SLO部110の走査を開始させる。
続いて、図7−1のステップS102において、コンピュータ125のCPU211は、WF−SLO部120を制御する。具体的に、コンピュータ125のCPU211は、戻り光108のうちダイクロイックミラー170−1で反射され、さらにミラー137−1〜137−4で分割された光を、各ディテクター138−2−1〜138−2−4に受光させる。その後、コンピュータ125のCPU211は、4個のディテクター138−2−1〜138−2−4で取得した光量を表す4つの受光信号を合計し、その合計光量を基に1フレーム分のWF−SLO画像を生成する。そして、コンピュータ125のCPU211は、生成した1フレーム分のWF−SLO画像を、表示部216に表示するとともに、例えば外部メモリ214にその画像データを保存する。
同様に、図7−1のステップS103において、コンピュータ125のCPU211は、AO−SLO部110を制御する。具体的に、コンピュータ125のCPU211は、戻り光108のうちダイクロイックミラー170−1を透過した光を、ディテクター138−1に受光させる。その後、コンピュータ125のCPU211は、ディテクター138−1で取得した光量を表す受光信号を基に1フレーム分のAO−SLO画像を生成する。そして、コンピュータ125のCPU211は、生成した1フレーム分のAO−SLO画像を、表示部216に表示するとともに、例えば外部メモリ214にその画像データを保存する。
続いて、図7−1のステップS104において、コンピュータ125のCPU211は、予め定められた規定フレーム分の画像取得が終了したか否かを判断する。具体的に、本実施形態では、WF−SLO画像及びAO−SLO画像のフレームレートは、それぞれ、約26及び約54となっており、2秒間の撮像分の48フレームの画像取得をする設定になっている。なお、WF−SLO画像及びAO−SLO画像の両者の時間に対する走査位置が特定できさえすれば、別のフレームレートでも構わない。
図7−1のステップS104の判断の結果、規定フレーム分の画像取得が未だ終了していない場合には(S104/NO)、図7−1のステップS102に戻り、再度、ステップS102及びS103の処理を行う。
一方、図7−1のステップS104の判断の結果、規定フレーム分の画像取得が終了した場合には(S104/YES)、図7−1のステップS105に進む。
図7−1のステップS105に進むと、コンピュータ125のCPU211は、WF−SLO画像のフレームごとに、対象画素における4個のディテクター138−2−1〜138−2−4での受光信号のFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理を行う。このFFT処理の結果、周波数fに対するスペクトルS(f)すなわち光量との関係が求められる。そして、被検眼Eの眼底Erの血管があるところの画素からは、流れている血液中の赤血球からの散乱光(戻り光108)に基づくドップラー信号と血管壁からの散乱光とのビート信号が、周波数の低い部分に現われる。
図7−1のステップS105に進むと、コンピュータ125のCPU211は、WF−SLO画像のフレームごとに、対象画素における4個のディテクター138−2−1〜138−2−4での受光信号のFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理を行う。このFFT処理の結果、周波数fに対するスペクトルS(f)すなわち光量との関係が求められる。そして、被検眼Eの眼底Erの血管があるところの画素からは、流れている血液中の赤血球からの散乱光(戻り光108)に基づくドップラー信号と血管壁からの散乱光とのビート信号が、周波数の低い部分に現われる。
図8は、本発明の実施形態を示し、図1に示すWF−SLO部120で得られる細い血管からのビート信号の一例を示す図である。また、図9は、本発明の実施形態を示し、図1に示すWF−SLO部120で得られる太い血管からのビート信号の一例を示す図である。具体的に、図9は、内径が40μm〜60μm以上の太い血管からのビート信号の例を示している。ここで、図8(A)と図8(B)は同時に別のディテクター138−2で検出したものであり、また、図9(A)と図9(B)も同時に別のディテクター138−2で検出したものである。なお、図8及び図9のスケールは、いずれも適度に拡大しており、実際の信号とは異なる。
続いて、図7−1のステップS106において、コンピュータ125のCPU211は、対象画素での4つのFFT信号のそれぞれに、以下の(1)式で表される周波数fによる積分を行う。
(1)式において、Pは、対応するディテクター138−2で受光された全光量である。(1)式に示すように、全光量Pで除することで、ディテクター138−2−1〜138−2−4の個体差の影響、測定光106−2或いは戻り光108の光強度の影響を除くことができる。ここで、本実施形態では、積分範囲は100Hz〜60kHzとしている。0Hzに近い周波数ではノイズの影響が大きいので、最小周波数を100Hzとしている。また、最大周波数は、ディテクター138−2−1〜138−2−4の光軸からの傾きに応じて充分な周波数を選択すればよい。
続いて、図7−1のステップS107において、コンピュータ125のCPU211は、対象画素につき4つのIが予め定めた閾値以下であるか否かを判断する。この判断の結果、対象画素につき4つのIが予め定めた閾値以下である場合には(S107/YES)、測定光106−2の眼底Erからの戻り光108に基づくドップラー信号がないと判断して、図7−1のステップS105に戻り、次の画素について同様の処理ステップを行う。
図7−1のステップS107の判断の結果、4つのIのうち1つのIでも閾値よりも大きい場合には(S107/NO)、図7−1のステップS108に進む。
図7−1のステップS108に進むと、コンピュータ125のCPU211は、表示の対象画素にIの最大値を色分けしてプロットする処理を行う。具体的には、コンピュータ125のCPU211は、Iの最大値の値に応じて低い方の青から高い方の赤までで色分けを行う。すなわち、対象フレームのWF−SLO画像の対象画素にIの最大値に相当する色を割り当てる。
図7−1のステップS108に進むと、コンピュータ125のCPU211は、表示の対象画素にIの最大値を色分けしてプロットする処理を行う。具体的には、コンピュータ125のCPU211は、Iの最大値の値に応じて低い方の青から高い方の赤までで色分けを行う。すなわち、対象フレームのWF−SLO画像の対象画素にIの最大値に相当する色を割り当てる。
続いて、図7−1のステップS109において、コンピュータ125のCPU211は、対象フレームのすべての画素について上記の処理ステップが終了したか否かを判断する。この判断の結果、対象フレームのすべての画素については未だ上記の処理ステップが終了していない場合には(S109/NO)、図7−1のステップS105に戻り、未処理の画素について図7−1のステップS105以降の処理を行う。
一方、対象フレームのすべての画素について上記の処理ステップが終了した場合には(S109/YES)、図7−1のステップS110に進む。
図7−1のステップS110に進むと、コンピュータ125のCPU211は、図7−1のステップS108の処理の結果得られた全体を表示部216に表示する。このステップS110の処理は、血管マップを表示することになる。
図7−1のステップS110に進むと、コンピュータ125のCPU211は、図7−1のステップS108の処理の結果得られた全体を表示部216に表示する。このステップS110の処理は、血管マップを表示することになる。
このとき、本実施形態のように、WF−SLOの解像度が20μmの場合、直径20μm未満の毛細血管は、WF−SLO画像には表示されない。しかしながら、その毛細血管からも、ディテクター138−2−1〜138−2−4の受光信号にはドップラー信号が含まれるので、図7−1のステップS110では、直径20μmの血管として表示されることになる。通常、WF−SLO画像にAO−SLO画像を位置合せして貼りつけていくが、その際にWF−SLO画像の方に毛細血管が表示されているので、より精度良く位置合せができる。
続いて、図7−2のステップS111において、コンピュータ125のCPU211は、S107で4つのIが閾値以下ではない画素について、すなわちドップラー信号が含まれる血管上の画素について、今度は2つのIが閾値以下であるか否かを判断する。
図7−2のステップS111の判断の結果、2つのIが閾値以下ではない場合には(S111/NO)、図7−2のステップS112に進む。
図7−2のステップS112に進むと、コンピュータ125のCPU211は、閾値よりも大きいIについて、その最大値Imaxを求め、その最大値Imaxと他のIとの差と和を算出する。ここで差と和の両方を算出する理由は、本実施形態で検出するビート信号は、周波数の差を正負の区別なく絶対値で表すので、2つのディテクター138−2に向かう2方向間でのそれらの正負を考慮した差は、差になる場合と和になる場合との両方の可能性があるためである。
図7−2のステップS112に進むと、コンピュータ125のCPU211は、閾値よりも大きいIについて、その最大値Imaxを求め、その最大値Imaxと他のIとの差と和を算出する。ここで差と和の両方を算出する理由は、本実施形態で検出するビート信号は、周波数の差を正負の区別なく絶対値で表すので、2つのディテクター138−2に向かう2方向間でのそれらの正負を考慮した差は、差になる場合と和になる場合との両方の可能性があるためである。
続いて、図7−2のステップS113において、コンピュータ125のCPU211は、まず、画像処理によって対象画素における血管の走行方向を求める。次いで、コンピュータ125のCPU211は、WF−SLO部120の眼底Erへの測定光106−2の照射位置すなわち現在の対象画素位置から、ステップS112で用いた、ディテクター138−2−1〜138−2−4のうちの2つのディテクター138−2に向かう方向で作る面と、血管の走行方向との、眼底Er上での角度θを算出する。ここで、2つのディテクター138−2に向かう方向で作る面は、眼科装置100の構成で決まる。
図10は、本発明の実施形態を示し、図1に示すWF−SLO部120での2つのディテクター138−2と血管との角度θを説明するための図である。具体的に、図10には、ディテクター138−2−1とディテクター138−2−3に向かう方向で作る面と、血管の走行方向との、眼底Er上での角度θが示されている。
図10は、本発明の実施形態を示し、図1に示すWF−SLO部120での2つのディテクター138−2と血管との角度θを説明するための図である。具体的に、図10には、ディテクター138−2−1とディテクター138−2−3に向かう方向で作る面と、血管の走行方向との、眼底Er上での角度θが示されている。
続いて、図7−2のステップS114において、コンピュータ125のCPU211は、図7−2のステップS112で算出したすべての値(差と和)を、それぞれの角度θを用いたcosθで除算する。これにより、ドップラー信号から求められた速度情報を血管方向、すなわち流れの方向の情報に換算することになる。
続いて、図7−2のステップS115において、コンピュータ125のCPU211は、ステップS114での算出結果から、2個の値が実質的に一致する、すなわちそれらの差が最も小さい場合に、それらの値の平均値を初期相対血流量Froとして算出する。これにより、図7−2のステップS112での差と和のうちの妥当な方を選択している。
一方、図7−2のステップS111の判断の結果、2つのIが閾値以下である場合には(S111/YRS)、図7−2のステップS116に進む。この2つのIが閾値以下である場合は、図10で角度θが90度になる場合であり、これはすなわち2つのディテクター138−2に向かう方向で作る面が血管の走行方向と垂直となる場合である。すなわち、この2つのIが閾値以下である場合は、これらの2つのディテクター138−2へはドップラー信号が発生しない。
図7−2のステップS116に進むと、コンピュータ125のCPU211は、残り2つのIの和を算出する。
続いて、図7−2のステップS117において、コンピュータ125のCPU211は、図7−2のステップS113と同じ手順で角度θを算出する。なお、ここで血管の走行方向と2つのディテクター138−2に向かう方向を考慮すると、残りの2つのIを検出した残り2つのディテクター138−2へのビート信号の正負は異符号の場合になるので、和のみを算出すればよい。
続いて、図7−2のステップS118において、コンピュータ125のCPU211は、図7−2のステップS112で算出した値(和)を、角度θを用いたcosθで除算して、その値を初期相対血流量Froとして算出する。
図7−2のステップS115の処理が終了した場合、或いは、図7−2のステップS118の処理が終了した場合には、図7−2のステップS119に進む。
図7−2のステップS119に進むと、コンピュータ125のCPU211は、現対象フレームのすべての画素について図7−2のステップS111〜S115までの処理或いはステップS111、S116〜S118までの処理が終了したか否かを判断する。この判断の結果、現対象フレームのすべての画素については未だ図7−2のステップS111〜S115までの処理或いはステップS111、S116〜S118までの処理が終了していない場合には(S119/NO)、図7−2のステップS111に戻り、未処理の画素について図7−2のステップS111以降の処理を行う。
図7−2のステップS119に進むと、コンピュータ125のCPU211は、現対象フレームのすべての画素について図7−2のステップS111〜S115までの処理或いはステップS111、S116〜S118までの処理が終了したか否かを判断する。この判断の結果、現対象フレームのすべての画素については未だ図7−2のステップS111〜S115までの処理或いはステップS111、S116〜S118までの処理が終了していない場合には(S119/NO)、図7−2のステップS111に戻り、未処理の画素について図7−2のステップS111以降の処理を行う。
一方、図7−2のステップS119の判断の結果、現対象フレームのすべての画素について図7−2のステップS111〜S115までの処理或いはステップS111、S116〜S118までの処理が終了した場合には(S119/YES)、図7−2のステップS120に進む。
図7−2のステップS120に進むと、コンピュータ125のCPU211は、血管上の各画素について、以下の(2)式を用いて相対血流量Frを算出する。ここで、以下の(2)式において、αは図7−2のステップS113或いはS117で用いた2つのディテクター138−2に向かう方向が成す角度である。
図7−2のステップS120に進むと、コンピュータ125のCPU211は、血管上の各画素について、以下の(2)式を用いて相対血流量Frを算出する。ここで、以下の(2)式において、αは図7−2のステップS113或いはS117で用いた2つのディテクター138−2に向かう方向が成す角度である。
続いて、図7−2のステップS121において、コンピュータ125のCPU211は、すべてのフレームについて処理を終了したか否かを判断する。この判断の結果、すべてのフレームについては未だ処理を終了していない場合には(S121/NO)、図7−1のステップS105に戻り、未処理のフレームについて図7−1のステップS105以降の処理を行う。
一方、図7−2のステップS121の判断の結果、すべてのフレームについて処理を終了した場合には(S121/YES)、図7−2のステップS122に進む。
図7−2のステップS122に進むと、コンピュータ125のCPU211は、入力デバイス215を介して、検者から或る時間のAO−SLO画像の指定及び血管(例えば毛細血管)上の場所(ここでは、少なくとも1つの場所(位置))の指定があるか否かを判断する。この判断の結果、検者から或る時間のAO−SLO画像の指定及び血管上の場所の指定がない場合には(S122/NO)、これらの指定があるまで、図7−2のステップS122で待機する。
図7−2のステップS122に進むと、コンピュータ125のCPU211は、入力デバイス215を介して、検者から或る時間のAO−SLO画像の指定及び血管(例えば毛細血管)上の場所(ここでは、少なくとも1つの場所(位置))の指定があるか否かを判断する。この判断の結果、検者から或る時間のAO−SLO画像の指定及び血管上の場所の指定がない場合には(S122/NO)、これらの指定があるまで、図7−2のステップS122で待機する。
一方、図7−2のステップS122の判断の結果、検者から或る時間のAO−SLO画像の指定及び血管上の場所の指定がある場合には(S122/YES)、図7−2のステップS123に進む。
図7−2のステップS123に進むと、コンピュータ125のCPU211は、指定されたAO−SLO画像とその前後のAO−SLO画像を用いて、指定された血管上での場所における血流速度Vを、白血球を追跡する画像処理によって算出する。
図7−2のステップS123に進むと、コンピュータ125のCPU211は、指定されたAO−SLO画像とその前後のAO−SLO画像を用いて、指定された血管上での場所における血流速度Vを、白血球を追跡する画像処理によって算出する。
続いて、図7−2のステップS124において、コンピュータ125のCPU211は、図7−2のステップS123で用いたAO−SLO画像から対象血管の内径dを画像処理して算出し、以下の(3)式を用いて血流量Faを算出する。ここで、以下の(3)式では、血管(例えば毛細血管)の血管内部の流れと垂直な断面形状が円であると仮定している。
続いて、図7−2のステップS125において、コンピュータ125のCPU211は、まず、図7−2のステップS122で指定された時間・場所に最も近いWF−SLO画像の画素を特定する。そして、コンピュータ125のCPU211は、以下の(4)式を用いて、図7−2のステップS124で算出した血流量Faと、特定した画素での相対血流量Frとの、比率RAを算出する。
続いて、図7−2のステップS126において、コンピュータ125のCPU211は、すべてのフレームの画素の相対血流量Frについて、以下の(5)式を用いて、絶対血流量Fを算出する。ここで、絶対血流量Fは、[μL/min]等の物理単位で表示できる絶対値に換算された血流量である。
続いて、図7−2のステップS127において、コンピュータ125のCPU211は、図7−1のステップS108と同様に、図7−2のステップS126で算出された絶対血流量Fの値に応じて低い方の青から高い方の赤までで色分けを行い、絶対血流量Fの二次元マップを表示部216に表示する。
なお、本実施形態では、物理単位で表示できる絶対値に換算された絶対血流量Fの分布を表示しているが、相対血流量までの算出でよい場合には、図7−2のステップS121までの処理を行えばよい。この場合、図7−2のステップS120で算出した相対血流量Frで二次元マップを作成し表示することになる。
また、本実施形態では、WF−SLO画像の対象画素に上書き表示して血管マップ、相対血流量Frの二次元マップ、絶対血流量Fの二次元マップを作成しているが、元のWF−SLO画像を残して、別にそれぞれのマップを作成してもよい。
本実施形態に係る眼科装置100では、コンピュータ125(具体的にはCPU211)において、WF−SLO部120(第2の撮像手段)による撮像の際に得られた信号であって測定光106−2の眼底Erからの戻り光108によるドップラー信号を用いて相対的な血流情報である相対血流量Frを算出し、当該相対血流量FrとAO−SLO部110(第1の撮像手段)による撮像により得られたAO−SLO画像(第1の画像)とを用いて、眼底Erの複数の位置における絶対値の血流情報である絶対血流量Fを算出するようにしている。具体的に、コンピュータ125(具体的にはCPU211)では、AO−SLO部110による撮像により得られた或る時間のAO−SLO画像を用いて、眼底Erの第1のエリアの中の位置であって前記複数の位置に含まれる少なくとも1つの位置の血流情報である血流量Fa(第1の血流情報)を算出し、WF−SLO部120による撮像の際に得られた前記ドップラー信号を用いて、前記少なくとも1つの位置を含む複数の位置における相対血流量Fr(第2の血流情報)を算出し、前記或る時間かつ前記少なくとも1つの位置での血流量Faと相対血流量Frとの比率RAを算出し、相対血流量Frと比率RAとの積を求めることで絶対血流量Fを算出するようにしている。また、この際、コンピュータ125(具体的にはCPU211)は、AO−SLO画像を用いて前記少なくとも1つの位置における血流速度Vを算出するとともに、当該AO−SLO画像から前記少なくとも1つの位置に基づく血管の内径dを算出し、血流速度Vと血管の内径dとに基づいて血流量Faを算出するようにしている。
かかる構成によれば、薬剤を使わずに、被検眼Eの眼底Erにおいて内径が100μmを超えるような太い血管においても絶対値の血流情報である絶対血流量Fを算出することができ、かつ眼底の広い範囲に亘って絶対血流量Fを算出することができる。
かかる構成によれば、薬剤を使わずに、被検眼Eの眼底Erにおいて内径が100μmを超えるような太い血管においても絶対値の血流情報である絶対血流量Fを算出することができ、かつ眼底の広い範囲に亘って絶対血流量Fを算出することができる。
また、本実施形態においては、WF−SLO部120で撮像する第2のエリアはAO−SLO部110で撮像する第1のエリアよりも広いエリアとしているが、より好適には、第2のエリアは第1のエリアを含むエリアである。これは、第1のエリアを含まない第2のエリアよりも、第1のエリアを含む第2のエリアの方が、上述した第1の血流情報と第2の血流情報とが近接した位置での情報となるため、絶対値の血流情報の算出精度が向上するからである。
ここで、本実施形態において、WF−SLO部120に4個のディテクター138−2−1〜138−2−4を設けている理由について、以下に説明する。
端的に説明すると、測定光106−2、或るディテクター138−2、血管の走行方向の角度関係によっては、当該或るディテクター138−2でドップラー信号が検出できない(その方向にドップラー信号が発生しない)ことがあり、そのような場合でも、残りのディテクター138−2でドップラー信号を検出して血流情報を算出できるようにするためである。
より詳細に説明する。
血流がありながらディテクター138−2でドップラー信号が検出できない場合は、2つのディテクター138−2でドップラー信号が検出できない、より条件の悪い状態は、上述した図7−2のステップS111で2つのIが閾値以下となる、2つのディテクター138−2に向かう方向で作る面が血管の走行方向と垂直となる場合である。このときにIが精度良く分かれば、Iがゼロのときは装置の構成から残りのディテクター138−2と血管との位置関係が分かるので、あと1つのディテクター138−2から血流情報を算出でき、また、Iがゼロでないときにはそれらの値から血流情報を算出できる。しかしながら、実際には上述した状態の近傍でのIは微小であり、かつノイズがあるので、Iを精度良く知ることはできない。したがって、図7−2のステップS117及びステップS118の説明において上述したように、他の2つのディテクター138−2による2つのIの和から血流情報を算出することが必要になる。すなわち、合計4個のディテクター138−2−1〜138−2−4が必要になる。
血流がありながらディテクター138−2でドップラー信号が検出できない場合は、2つのディテクター138−2でドップラー信号が検出できない、より条件の悪い状態は、上述した図7−2のステップS111で2つのIが閾値以下となる、2つのディテクター138−2に向かう方向で作る面が血管の走行方向と垂直となる場合である。このときにIが精度良く分かれば、Iがゼロのときは装置の構成から残りのディテクター138−2と血管との位置関係が分かるので、あと1つのディテクター138−2から血流情報を算出でき、また、Iがゼロでないときにはそれらの値から血流情報を算出できる。しかしながら、実際には上述した状態の近傍でのIは微小であり、かつノイズがあるので、Iを精度良く知ることはできない。したがって、図7−2のステップS117及びステップS118の説明において上述したように、他の2つのディテクター138−2による2つのIの和から血流情報を算出することが必要になる。すなわち、合計4個のディテクター138−2−1〜138−2−4が必要になる。
なお、ここで血流情報を算出するのに、図7−2のステップS112の説明において上述したように和と差の両方を算出することをしない理由は、2つのディテクター138−2に向かう方向で作る面が血管の走行方向と垂直となる場合には、残りの2つのディテクター138−2で検出されるビート信号の正負が反転する方向がそれらの2つのディテクター138−2の間にあるので、2つのディテクター138−2で検出されるビート信号の正負が異符号であるためである。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
100 眼科装置、101 光源、105 参照光、106 測定光、108 戻り光、110 AO−SLO部、117 電動ステージ、119 XYスキャナ、120 WF−SLO部、125 コンピュータ、130 光ファイバー、131 光カプラー、135 レンズ、137 ミラー、138 ディテクター、153 偏光コントローラ、155 波面センサ、156 固視灯、157 光束、158 ビームスプリッタ、159 空間光変調器、164 光量測定装置、170 ダイクロイックミラー、176 ADボード、180 ドライバ部、181 空間光変調器駆動ドライバ、182 光スキャナ駆動ドライバ、183 電動ステージ駆動ドライバ、184 固視灯駆動ドライバ、E 被検眼、Er 眼底、Ec 角膜
Claims (15)
- 被検眼の眼底を第1の照明光を用いて走査するとともに前記被検眼の収差を補正して前記眼底の第1のエリアを撮像する第1の撮像手段と、
前記眼底を第2の照明光を用いて走査して前記第1のエリアよりも広い前記眼底の第2のエリアを撮像する第2の撮像手段と、
前記第2の撮像手段による撮像の際に得られた信号であって前記第2の照明光の前記眼底からの戻り光によるドップラー信号を用いて相対的な血流情報を算出し、当該相対的な血流情報と前記第1の撮像手段による撮像により得られた第1の画像とを用いて、前記眼底の複数の位置における絶対値の血流情報を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。 - 前記第2のエリアは、前記第1のエリアを含むエリアであることを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
- 前記算出手段は、
前記第1の撮像手段による撮像により得られた或る時間の前記第1の画像を用いて、前記第1のエリアの中の位置であって前記複数の位置に含まれる少なくとも1つの位置の血流情報である第1の血流情報を算出し、
前記第2の撮像手段による撮像の際に得られた前記ドップラー信号を用いて、前記少なくとも1つの位置を含む複数の位置における前記相対的な血流情報である第2の血流情報を算出し、
前記或る時間かつ前記少なくとも1つの位置での前記第1の血流情報と前記第2の血流情報とに基づいて、前記絶対値の血流情報を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の眼科装置。 - 前記算出手段は、前記或る時間かつ前記少なくとも1つの位置での前記第1の血流情報と前記第2の血流情報との比率を算出し、前記第2の血流情報と前記比率との積を求めることで前記絶対値の血流情報を算出することを特徴とする請求項3に記載の眼科装置。
- 前記算出手段は、前記第1の画像を用いて前記少なくとも1つの位置における血流速度を算出するとともに、当該第1の画像から前記少なくとも1つの位置に基づく血管の内径を算出し、前記血流速度と前記血管の内径とに基づいて前記第1の血流情報を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の眼科装置。
- 前記第2の撮像手段は、前記第2の照明光による前記眼底からの戻り光を異なる位置で受光する4個のディテクターを有して構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記4個のディテクターは、当該4個のディテクターにおける各ディテクターと隣のディテクターとの配置角度が90度となるように配置されていることを特徴とする請求項6に記載の眼科装置。
- 被検眼の眼底を撮像する眼科装置の制御方法であって、
前記眼底を第1の照明光を用いて走査するとともに前記被検眼の収差を補正して前記眼底の第1のエリアを第1の撮像手段を用いて撮像する第1の撮像ステップと、
前記眼底を第2の照明光を用いて走査して前記第1のエリアよりも広い前記眼底の第2のエリアを第2の撮像手段を用いて撮像する第2の撮像ステップと、
前記第2の撮像手段による撮像の際に得られた信号であって前記第2の照明光の前記眼底からの戻り光によるドップラー信号を用いて相対的な血流情報を算出し、当該相対的な血流情報と前記第1の撮像手段による撮像により得られた第1の画像とを用いて、前記眼底の複数の位置における絶対値の血流情報を算出する算出ステップと、
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。 - 前記第2のエリアは、前記第1のエリアを含むエリアであることを特徴とする請求項8に記載の眼科装置の制御方法。
- 前記算出ステップでは、
前記第1の撮像手段による撮像により得られた或る時間の前記第1の画像を用いて、前記第1のエリアの中の位置であって前記複数の位置に含まれる少なくとも1つの位置の血流情報である第1の血流情報を算出し、
前記第2の撮像手段による撮像の際に得られた前記ドップラー信号を用いて、前記少なくとも1つの位置を含む複数の位置における前記相対的な血流情報である第2の血流情報を算出し、
前記或る時間かつ前記少なくとも1つの位置での前記第1の血流情報と前記第2の血流情報とに基づいて、前記絶対値の血流情報を算出することを特徴とする請求項8または9に記載の眼科装置の制御方法。 - 前記算出ステップでは、前記或る時間かつ前記少なくとも1つの位置での前記第1の血流情報と前記第2の血流情報との比率を算出し、前記第2の血流情報と前記比率との積を求めることで前記絶対値の血流情報を算出することを特徴とする請求項10に記載の眼科装置の制御方法。
- 前記算出ステップでは、前記第1の画像を用いて前記少なくとも1つの位置における血流速度を算出するとともに、当該第1の画像から前記少なくとも1つの位置に基づく血管の内径を算出し、前記血流速度と前記血管の内径とに基づいて前記第1の血流情報を算出することを特徴とする請求項10または11に記載の眼科装置の制御方法。
- 前記第2の撮像手段は、前記第2の照明光による前記眼底からの戻り光を異なる位置で受光する4個のディテクターを有して構成されていることを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の眼科装置の制御方法。
- 前記4個のディテクターは、当該4個のディテクターにおける各ディテクターと隣のディテクターとの配置角度が90度となるように配置されていることを特徴とする請求項13に記載の眼科装置の制御方法。
- 請求項8乃至14のいずれか1項に記載の眼科装置の制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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JP2015022468A JP2016144530A (ja) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 眼科装置及びその制御方法、並びに、プログラム |
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JP2020039560A (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 株式会社トプコン | 眼科装置、及びその制御方法 |
JP2022518635A (ja) * | 2019-09-09 | 2022-03-16 | 中国科学院▲蘇▼州生物医学工程技▲術▼研究所 | 共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法 |
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-
2015
- 2015-02-06 JP JP2015022468A patent/JP2016144530A/ja active Pending
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