本発明の幾つかの実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態の眼科撮影装置は、少なくとも光コヒーレンストモグラフィ(OCT)を実行する機能を備えた眼科装置である。特に、実施形態の眼科撮影装置は、眼底のOCT血管造影に用いられる。
以下、スウェプトソースOCTと眼底カメラとを組み合わせた眼科撮影装置について説明するが、実施形態はこれに限定されない。例えば、OCTの種別はスウェプトソースOCTには限定されず、スペクトラルドメインOCT等であってもよい。ここで、スウェプトソースOCTは、波長可変光源(波長掃引光源)からの光を測定光と参照光とに分割し、被検物からの測定光の戻り光を参照光と重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光をバランスドフォトダイオード等で検出し、波長の掃引及び測定光のスキャンに応じて収集された検出データにフーリエ変換等を施して画像を形成する手法である。一方、スペクトラルドメインOCTは、低コヒーレンス光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検物からの測定光の戻り光を参照光と重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル分布を分光器で検出し、検出されたスペクトル分布にフーリエ変換等を施して画像を形成する手法である。換言すると、スウェプトソースOCTは時分割でスペクトル分布を取得する手法であり、スペクトラルドメインOCTは空間分割でスペクトル分布を取得する手法である。なお、実施形態に適用可能なOCTの手法はこれらに限定されず、他の任意の手法(例えば、タイムドメインOCT)を適用することが可能である。
実施形態に係る眼科撮影装置は、眼底カメラのような被検眼の写真(デジタル写真)を取得する機能を備えていてもいなくてもよい。また、眼底カメラの代わりに、走査型レーザ検眼鏡(SLO)や、スリットランプ顕微鏡や、前眼部撮影カメラや、手術用顕微鏡など、任意のモダリティが設けられてもよい。なお、眼底写真等の正面画像は、眼底の観察やスキャンエリアの設定やトラッキングなどに利用可能である。
〈構成〉
図1に示すように、眼科撮影装置1は、眼底カメラユニット2、OCTユニット100、及び演算制御ユニット200を含む。眼底カメラユニット2には、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系が設けられている。OCTユニット100には、OCTを実行するための光学系や機構が設けられている。演算制御ユニット200はプロセッサを含む。被検者の顔を支持するための顎受けや額当てが、眼底カメラユニット2に対向する位置に設けられている。
本明細書において「プロセッサ」は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス(例えば、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array))等の回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。
〈眼底カメラユニット2〉
眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efを撮影するための光学系や機構が設けられている。眼底Efを撮影して得られる画像(眼底像、眼底写真等と呼ばれる)には、観察画像や撮影画像がある。観察画像は、例えば、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、例えば、可視フラッシュ光を用いて得られるカラー画像若しくはモノクロ画像、又は近赤外フラッシュ光を用いて得られるモノクロ画像である。眼底カメラユニット2は、フルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能であってよい。
眼底カメラユニット2は、照明光学系10と撮影光学系30とを含む。照明光学系10は被検眼Eに照明光を照射する。撮影光学系30は、被検眼Eからの照明光の戻り光を検出する。OCTユニット100からの測定光は、眼底カメラユニット2内の光路を通じて被検眼Eに導かれ、その戻り光は、同じ光路を通じてOCTユニット100に導かれる。
照明光学系10の観察光源11は、例えばハロゲンランプ又は発光ダイオード(LED)である。観察光源11から出力された光(観察照明光)は、曲面状の反射面を有する反射ミラー12により反射され、集光レンズ13を経由し、可視カットフィルタ14を透過して近赤外光となる。更に、観察照明光は、撮影光源15の近傍にて一旦集束し、ミラー16により反射され、リレーレンズ17、18、絞り19及びリレーレンズ20を経由する。そして、観察照明光は、孔開きミラー21の周辺部(孔部の周囲の領域)にて反射され、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて被検眼E(特に眼底Ef)を照明する。
被検眼Eからの観察照明光の戻り光は、対物レンズ22により屈折され、ダイクロイックミラー46を透過し、孔開きミラー21の中心領域に形成された孔部を通過し、ダイクロイックミラー55を透過し、撮影合焦レンズ31を経由し、ミラー32により反射される。更に、この戻り光は、ハーフミラー33Aを透過し、ダイクロイックミラー33により反射され、集光レンズ34によりCCDイメージセンサ35の受光面に結像される。CCDイメージセンサ35は、例えば所定のフレームレートで戻り光を検出する。なお、撮影光学系30のピントが眼底Efに合っている場合には眼底Efの観察画像が得られ、ピントが前眼部に合っている場合には前眼部の観察画像が得られる。
撮影光源15は、例えば、キセノンランプ又はLEDを含む可視光源である。撮影光源15から出力された光(撮影照明光)は、観察照明光と同様の経路を通って眼底Efに照射される。被検眼Eからの撮影照明光の戻り光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってダイクロイックミラー33まで導かれ、ダイクロイックミラー33を透過し、ミラー36により反射され、集光レンズ37によりCCDイメージセンサ38の受光面に結像される。
液晶ディスプレイ(LCD)39は、被検眼Eを固視させるための固視標を表示する。LCD39から出力された光束(固視光束)は、その一部がハーフミラー33Aにて反射され、ミラー32に反射され、撮影合焦レンズ31及びダイクロイックミラー55を経由し、孔開きミラー21の孔部を通過する。孔開きミラー21の孔部を通過した固視光束は、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに投射される。LCD39の画面における固視標の表示位置を変更することにより被検眼Eの固視位置を変更できる。なお、LCD39の代わりに、複数のLEDが2次元的に配列されたマトリクスLEDや、光源と可変絞り(液晶絞り等)との組み合わせなどを、固視光束生成手段として用いることができる。
眼底カメラユニット2にはアライメント光学系50とフォーカス光学系60が設けられている。アライメント光学系50は、被検眼Eに対する光学系のアライメントに用いられるアライメント指標を生成する。フォーカス光学系60は、被検眼Eに対するフォーカス調整に用いられるスプリット指標を生成する。
アライメント光学系50のLED51から出力されたアライメント光は、絞り52及び53並びにリレーレンズ54を経由し、ダイクロイックミラー55により反射され、孔開きミラー21の孔部を通過する。孔開きミラー21の孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により被検眼Eに投射される。
アライメント光の角膜反射光は、対物レンズ22、ダイクロイックミラー46及び上記孔部を経由し、その一部がダイクロイックミラー55を透過し、撮影合焦レンズ31を通過し、ミラー32により反射され、ハーフミラー33Aを透過し、ダイクロイックミラー33に反射され、集光レンズ34によりCCDイメージセンサ35の受光面に投影される。CCDイメージセンサ35による受光像(2つの輝点からなるアライメント指標像)に基づき、従来と同様のマニュアルアライメントやオートアライメントを行うことができる。
フォーカス光学系60は、撮影光学系30の光路(撮影光路)に沿った撮影合焦レンズ31の移動に連動して、照明光学系10の光路(照明光路)に沿って移動される。反射棒67は、照明光路に対して挿脱可能である。
フォーカス調整を行う際には、反射棒67の反射面が照明光路に斜設される。LED61から出力されたフォーカス光は、リレーレンズ62を通過し、スプリット視標板63により2つの光束に分離され、二孔絞り64を通過し、ミラー65により反射され、集光レンズ66により反射棒67の反射面に一旦結像されて反射される。更に、フォーカス光は、リレーレンズ20を経由し、孔開きミラー21に反射され、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに投射される。
フォーカス光の眼底反射光は、アライメント光の角膜反射光と同じ経路を通ってCCDイメージセンサ35により検出される。CCDイメージセンサ35による受光像(2つの輝線像からなるスプリット指標像)に基づき、従来と同様のマニュアルアライメントやオートアライメントを行うことができる。
撮影光学系30は、視度補正レンズ70及び71を含む。視度補正レンズ70及び71は、孔開きミラー21とダイクロイックミラー55との間の撮影光路に選択的に挿入可能である。視度補正レンズ70は、強度遠視を補正するためのプラス(+)レンズであり、例えば+20D(ディオプター)の凸レンズである。視度補正レンズ71は、強度近視を補正するためのマイナス(−)レンズであり、例えば−20Dの凹レンズである。視度補正レンズ70及び71は、例えばターレット板に装着されている。ターレット板には、視度補正レンズ70及び71のいずれも適用しない場合のための孔部が形成されている。
ダイクロイックミラー46は、眼底撮影用の光路とOCT用の光路とを合成する。ダイクロイックミラー46は、OCTに用いられる波長帯の光を反射し、眼底撮影用の光を透過させる。OCT用の光路には、OCTユニット100側から順に、コリメータレンズユニット40、光路長変更部41、光スキャナ42、OCT合焦レンズ43、ミラー44、及びリレーレンズ45が設けられている。
光路長変更部41は、図1に示す矢印の方向に移動可能とされ、OCT用の光路の光路長を変更する。この光路長の変更は、被検眼Eの眼軸長に応じた光路長の補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部41は、例えばコーナーキューブと、これを移動する機構とを含む。
光スキャナ42は、被検眼Eの瞳孔と光学的に共役な位置に配置される。光スキャナ42は、OCT用の光路を通過する測定光LSの進行方向を変更する。それにより、被検眼Eが測定光LSでスキャンされる。光スキャナ42は、xy平面の任意方向に測定光LSを偏向可能であり、例えば、測定光LSをx方向に偏向するガルバノミラーと、y方向に偏向するガルバノミラーとを含む。
〈OCTユニット100〉
図2に例示するように、OCTユニット100には、被検眼EのOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系の構成は、従来のスウェプトソースOCTと同様である。すなわち、この光学系は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Eからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光を検出する干渉光学系を含む。干渉光学系により得られる検出結果(検出信号)は、干渉光のスペクトルを示す信号であり、演算制御ユニット200に送られる。
光源ユニット101は、一般的なスウェプトソースOCTと同様に、出射光の波長を高速で変化させることが可能な波長可変光源を含む。波長可変光源は、例えば、近赤外レーザ光源である。
光源ユニット101から出力された光L0は、光ファイバ102により偏波コントローラ103に導かれてその偏光状態が調整される。更に、光L0は、光ファイバ104によりファイバカプラ105に導かれて測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバ110によりコリメータ111に導かれて平行光束に変換され、光路長補正部材112及び分散補償部材113を経由し、コーナーキューブ114に導かれる。光路長補正部材112は、参照光LRの光路長と測定光LSの光路長とを合わせるよう作用する。分散補償部材113は、参照光LRと測定光LSとの間の分散特性を合わせるよう作用する。
コーナーキューブ114は、入射した参照光LRの進行方向を逆方向に折り返す。コーナーキューブ114に対する参照光LRの入射方向と出射方向は互いに平行である。コーナーキューブ114は、参照光LRの入射方向に移動可能であり、それにより参照光LRの光路長が変更される。
図1及び図2に示す構成では、測定光LSの光路(測定光路、測定アーム)の長さを変更するための光路長変更部41と、参照光LRの光路(参照光路、参照アーム)の長さを変更するためのコーナーキューブ114の双方が設けられているが、光路長変更部41とコーナーキューブ114のいずれか一方のみが設けられもよい。また、これら以外の光学部材を用いて、測定光路長と参照光路長との差を変更することも可能である。
コーナーキューブ114を経由した参照光LRは、分散補償部材113及び光路長補正部材112を経由し、コリメータ116によって平行光束から集束光束に変換され、光ファイバ117に入射する。光ファイバ117に入射した参照光LRは、偏波コントローラ118に導かれてその偏光状態が調整され、光ファイバ119によりアッテネータ120に導かれて光量が調整され、光ファイバ121によりファイバカプラ122に導かれる。
一方、ファイバカプラ105により生成された測定光LSは、光ファイバ127により導かれてコリメータレンズユニット40により平行光束に変換され、光路長変更部41、光スキャナ42、OCT合焦レンズ43、ミラー44及びリレーレンズ45を経由し、ダイクロイックミラー46により反射され、対物レンズ22により屈折されて被検眼Eに入射する。測定光LSは、被検眼Eの様々な深さ位置において散乱・反射される。被検眼Eからの測定光LSの戻り光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ105に導かれ、光ファイバ128を経由してファイバカプラ122に到達する。
ファイバカプラ122は、光ファイバ128を介して入射された測定光LSと、光ファイバ121を介して入射された参照光LRとを重ね合わせて干渉光を生成する。ファイバカプラ122は、所定の分岐比(例えば1:1)で干渉光を分岐することにより、一対の干渉光LCを生成する。一対の干渉光LCは、それぞれ光ファイバ123及び124を通じて検出器125に導かれる。
検出器125は、例えばバランスドフォトダイオード(Balanced Photo Diode)である。バランスドフォトダイオードは、一対の干渉光LCをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを有し、これらによる検出結果の差分を出力する。検出器125は、その検出結果(検出信号)をデータ収集システム(DAQ)130に送る。
DAQ130には、光源ユニット101からクロックKCが供給される。クロックKCは、光源ユニット101において、波長可変光源により所定の波長範囲内で掃引される各波長の出力タイミングに同期して生成される。光源ユニット101は、例えば、各出力波長の光L0を分岐することにより得られた2つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックKCを生成する。DAQ130は、検出器125から入力される検出信号をクロックKCに基づきサンプリングする。DAQ130は、検出器125からの検出信号のサンプリング結果を演算制御ユニット200に送る。
〈演算制御ユニット200〉
演算制御ユニット200は、眼底カメラユニット2、表示装置3及びOCTユニット100の各部を制御する。また、演算制御ユニット200は、各種の演算処理を実行する。例えば、演算制御ユニット200は、一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、検出器125により得られた検出結果に基づくスペクトル分布にフーリエ変換等の信号処理を施すことにより、各Aラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算制御ユニット200は、各Aラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。そのための演算処理は、従来のスウェプトソースOCTと同様である。
演算制御ユニット200は、例えば、プロセッサ、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスクドライブ、通信インターフェイスなどを含む。ハードディスクドライブ等の記憶装置には各種のコンピュータプログラムが格納されている。演算制御ユニット200は、操作デバイス、入力デバイス、表示デバイスなどを含んでいてもよい。
〈制御系〉
眼科撮影装置1の制御系(処理系)の構成例を図3に示す。
〈制御部210〉
制御部210は、眼科撮影装置1の各部を制御する。制御部210はプロセッサを含む。制御部210には、主制御部211と記憶部212とが設けられている。
〈主制御部211〉
主制御部211は各種の制御を行う。例えば、主制御部211は、撮影合焦レンズ31、CCDイメージセンサ35、CCDイメージセンサ38、LCD39、光路長変更部41、光スキャナ42、OCT合焦レンズ43、フォーカス光学系60、反射棒67、光源ユニット101、参照駆動部114A、検出器125、DAQ130などを制御する。参照駆動部114Aは、参照光路に設けられたコーナーキューブ114を移動させる。それにより、参照光路の長さが変更される。
〈記憶部212〉
記憶部212は各種のデータを記憶する。記憶部212に記憶されるデータとしては、例えば、OCT画像の画像データ、眼底像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者IDや氏名などの被検者情報や、左眼/右眼の識別情報や、電子カルテ情報などを含む。
〈データ処理部230〉
データ処理部230は、各種のデータ処理を実行する。例えば、データ処理部230は、DAQ130により収集されたデータに基づいて画像データを形成する。また、データ処理部230は、DAQ130により収集されたデータに処理(信号処理)を適用することや、DAQ130により収集されたデータから形成された画像データに画像処理や解析処理を適用することや、CCDイメージセンサ35(又は、CCDイメージセンサ38)から出力された画像データに画像処理や解析処理を適用することが可能である。データ処理部230は、例えば、プロセッサ及び専用回路基板の少なくともいずれかを含む。
データ処理部230は、図示しない画像形成プロセッサを含む。データ処理部230(画像形成プロセッサ)は、DAQ130からデータ処理部230に入力された検出信号のサンプリング結果に基づいて、眼底Efの断面像データを形成する。この処理には、従来のスウェプトソースOCTと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、高速フーリエ変換(FFT)などの信号処理が含まれる。データ処理部230により形成される画像データは、スキャンラインに沿って配列された複数のAライン(z方向に沿うスキャンライン)における反射強度プロファイルを画像化することにより形成された一群の画像データ(一群のAスキャン像データ)を含むデータセットである。
OCT血管造影が実施される場合、データ処理部230は、所定回数だけ繰り返し行われたスキャンにより収集された検出データ(例えば、DAQ130からの検出信号群)に基づいて、モーションコントラスト画像を形成することができる。このモーションコントラスト画像は、眼底Efの血管が強調された血管造影画像(アンジオグラム)である。
ここで、従来のOCT血管造影に適用されていたスキャンパターンの典型的な例を説明する。OCT血管造影では3次元スキャン(ラスタースキャン)が適用される。3次元スキャンは、互いに平行に配列された複数のスキャンラインに沿ったスキャンである。複数のスキャンラインは予め順序付けられており、この順序でスキャンが適用される。従来の3次元スキャンの例を図4A、図4B及び図4Cに示す。
図4Bに示す従来の3次元スキャンは320本のスキャンラインL1〜L320に対して実行される。1本のスキャンラインLi(i=1〜320)に沿った1回のスキャンはBスキャンと呼ばれる。1つのBスキャンは320個のAスキャンからなる(図4Aを参照)。Aスキャンは1つのAラインに対するスキャンである。つまり、Aスキャンは、測定光LSの入射方向(z方向、深さ方向)に沿うAラインに対するスキャンである。Bスキャンは、z方向に直交するxy面上のスキャンラインLiに沿って配列された320個のAスキャンからなる。
この従来の3次元スキャンでは、スキャンラインL1〜L320に対するBスキャンをその配列順序に応じて4回ずつ実行する。各スキャンラインLiに対する4回のBスキャンはレペティションスキャンと呼ばれる。スキャンラインL1〜L320は、配列順序に応じて5本ずつの組に分類されている。この分類により得られる64個の組のそれぞれはユニットと呼ばれ、各ユニットに対するスキャンをユニットスキャンと呼ぶ。ユニットスキャンは、5本のスキャンラインのそれぞれに対する4回のBスキャン(つまり、全20回のBスキャン)からなる。
図4Cは、1つのユニットに対するスキャンの順序を示す。従来のOCT血管造影では、5本のスキャンラインL1〜L5を含む第1ユニット(#1 Unit)について、まず、スキャンラインL1に対するBスキャンを4回連続して実行した後に、スキャンラインL2に対するスキャンに移行し(点線で示すスキャンラインの切り替え)、スキャンラインL2に対するBスキャンを4回連続して実行した後に、スキャンラインL3に対するスキャンに移行し、スキャンラインL3に対するBスキャンを4回連続して実行した後に、スキャンラインL4に対するスキャンに移行し、スキャンラインL4に対するBスキャンを4回連続して実行した後に、スキャンラインL5に対するスキャンに移行し、スキャンラインL5に対するBスキャンを4回連続して実行している。
このようなパターンのスキャンを高速で実行すると、各スキャンラインLiのスキャンを連続的に4回行っているので、各スキャンラインLiに対する4回のスキャンの時間間隔が短くなり、血流の時間的変化を好適に検出できない。
これに対し、本実施形態では、例えば図5に示す順序で1つのユニットに対するスキャンが実行される。本例では、「スキャンラインL1に対するスキャンを1回行った後に、スキャンラインL2に対するスキャンに移行し(点線で示すスキャンラインの切り替え)、スキャンラインL2に対するスキャンを1回行った後に、スキャンラインL3に対するスキャンに移行し、スキャンラインL3に対するスキャンを1回行った後に、スキャンラインL4に対するスキャンに移行し、スキャンラインL4に対するスキャンを1回行った後に、スキャンラインL5に対するスキャンに移行し、スキャンラインL5に対するスキャンを1回行う」というスキャンシーケンスを4回繰り返すことによって、5本のスキャンラインL1〜L5のそれぞれに対して4回ずつスキャンを実行する。ここで、スキャンラインL5に対するスキャンを1回行った後には、スキャンラインL1に対するスキャンに移行する(波線で示すスキャンラインの切り替え)。なお、スキャンラインL5に対する4回目のスキャンを行った後には、次のユニット(第2ユニット:#2 Unit)に対するスキャンに移行し、同様のスキャンパターン(スキャンシーケンス)が適用される。
このような本例のスキャンパターンでは、スキャンラインLiに対する第n回目のスキャンと第n+1回目のスキャンとの間に、同じユニットに含まれる他の4つのスキャンラインに対するスキャンをそれぞれ1回ずつ実行するようになっている(n=1,2,3)。したがって、スキャンラインLiに対して連続的に4回スキャンを行う従来のスキャンパターンよりも、スキャンラインLiに対する4回のスキャンの時間間隔を長くすることができる。その結果、血流の時間的変化を好適に検出することが可能となる。例えば、本例によれば、従来技術では高速スキャンの適用時には検出できなかった遅い血流を検出することが可能となる。また、血流が検出された領域とそれ以外の領域との間の差を従来よりも大きくすることができ、従来よりもS/N比が高く鮮明なアンジオグラムを得ることが可能となる。
データ処理部230は、このようなスキャンパターンの適用によって収集されたデータをスキャンラインLi毎のデータセット(時系列データ)に分類する。ここで、データセットには、4回のレペティションに対応する4つのBスキャンデータが含まれている。4つのBスキャンデータのそれぞれは、スキャンラインLiに対する1回のBスキャンで収集されたデータである。
更に、データ処理部230は、各スキャンラインLiに対応するデータセットに基づいて当該スキャンラインLiに対応するモーションコントラスト画像を形成する。各スキャンラインLiに対応するモーションコントラスト画像は、このスキャンラインLiを含むBスキャン面(縦断面)を表す2次元血管造影画像である。
モーションコントラスト画像を形成する処理は、従来のOCT血管造影と同様にして実行される。前述したように、本例では、スキャンラインLiに対応するデータセットに4つのBスキャンデータが含まれている。各Bスキャンデータは、スキャンラインLiに対する1回のBスキャンで収集されたデータである。
まず、データ処理部230は、各Bスキャンデータに基づいて、通常のOCT画像(320個のAスキャン像データからなるBスキャン画像)を形成する。それにより、スキャンラインLiに対応する4個のBスキャン画像が得られる。
次に、データ処理部230は、4個のBスキャン画像の間で変化している画像領域を特定する。この処理は、例えば、異なるBスキャン画像の間の差分を求める処理を含む。各Bスキャン画像は、眼底Efの形態を表す輝度画像データであり、血管以外の部位に相当する画像領域は実質的に不変であると考えられる。一方、干渉信号に寄与する後方散乱が血流によってランダムに変化することを考慮すると、4個のBスキャン画像の間で変化が生じた画像領域(例えば、差分がゼロでない画素、又は差分が所定閾値以上である画素)は血管領域であると推定することができる。
データ処理部230は、特定された血管領域内の画素に所定の画素値を付与する。この画素値は、例えば、比較的高い輝度値(表示時には明るく、白く表現される)や、疑似カラー値であってよい。なお、他の従来技術と同様に、ドップラーOCTや画像処理を用いて血管領域を特定することも可能である。
このような処理により、320本のスキャンラインL1〜L320に対応する320個の2次元血管造影画像が得られる。データ処理部230は、320本のスキャンラインL1〜L320の配列にしたがって320個の2次元血管造影画像を配置する。この処理は、例えば、320本のスキャンラインL1〜L320の配列順序及び配列間隔(スペーシング)に合わせて、320個の2次元血管造影画像を単一の3次元座標系に配置する(埋め込む)処理を含む。つまり、320本のスキャンラインL1〜L320の配列に応じた320個の2次元血管造影画像のスタックデータを形成することができる。このスタックデータは、眼底Efの血管の3次元的な分布を表す画像(3次元血管造影画像)の例である。データ処理部230は、このスタックデータに補間処理等を施してボリュームデータ(ボクセルデータ)を形成することも可能である。
収集されたデータから血管造影画像を形成する処理は上記の例には限定されず、任意の公知技術を用いて血管造影画像を形成することが可能である。
データ処理部230は、3次元画像を加工することができる。例えば、データ処理部230は、3次元画像にレンダリングを適用することができる。レンダリングの手法としては、ボリュームレンダリング、最大値投影(MIP)、最小値投影(MinIP)、サーフェスレンダリング、多断面再構成(MPR)などがある。また、データ処理部230は、3次元画像の少なくとも一部をz方向(Aライン方向、深さ方向)に投影することにより、プロジェクションデータやシャドウグラムを構築することができる。
データ処理部230は、任意の解析処理や画像処理を実行することができる。例えば、データ処理部230は、2次元断面像又は3次元画像にセグメンテーションを適用することができる。セグメンテーションは、画像中の部分領域を特定する処理である。本例では、眼底Efの所定組織に相当する画像領域を特定することができる。
OCT血管造影において、データ処理部230は、3次元血管造影画像から、任意の2次元血管造影画像及び/又は任意の擬似的3次元血管造影画像を構築することが可能である。例えば、データ処理部230は、3次元血管造影画像に多断面再構成を適用することにより、眼底Efの任意の断面を表す2次元血管造影画像を構築することができる。
また、データ処理部230は、3次元血管造影画像にセグメンテーションを適用して眼底Efの所定組織に相当する画像領域を特定し、特定された画像領域をz方向に投影してシャドウグラム(正面血管造影画像)を構築することができる。正面血管造影画像の例として、眼底Efの任意の深さ領域(例えば、網膜浅部、網膜深部、脈絡膜毛細血管板、強膜など)に対応する正面画像や、眼底Efの所定組織(例えば、内境界膜、神経線維層、神経節細胞層、内網状層、内顆粒層、外網状層、外顆粒層、外境界膜、網膜色素上皮、ブルッフ膜、脈絡膜、脈絡膜強膜境界、強膜、これらのいずれかの一部、これらの少なくとも2以上の組み合わせなど)に対応する正面画像がある。
データ処理部230は、例えば、前述した画像形成プロセッサに加え、画像処理プロセッサや画像解析プロセッサを含む。画像形成プロセッサは、回路を含むハードウェアと、画像形成ソフトウェアとの協働により実現される。また、画像処理プロセッサは、回路を含むハードウェアと、画像処理ソフトウェアとの協働により実現される。また、画像解析プロセッサは、回路を含むハードウェアと、画像解析ソフトウェアとの協働により実現される。なお、本明細書において、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。また、被検眼Eの部位とそれを表す画像とを同一視することがある。
〈ユーザインターフェイス240〉
ユーザインターフェイス240は表示部241と操作部242とを含む。表示部241は表示装置3を含む。操作部242は各種の操作デバイスや入力デバイスを含む。ユーザインターフェイス240は、例えばタッチパネルのような表示機能と操作機能とが一体となったデバイスを含んでいてもよい。ユーザインターフェイス240の少なくとも一部を含まない実施形態を構築することも可能である。例えば、表示デバイスは、眼科撮影装置に接続された外部装置であってよい。
〈動作〉
本実施形態に係る眼科撮影装置1の動作について説明する。動作の例を図6に示す。なお、アライメント、フォーカス調整、干渉感度調整、z位置調整など、一般的な準備処理は既に完了しているとする。
また、以下の動作例において実行されるOCT血管造影では、各々が5本のスキャンラインを含む64個のユニットに分割された3次元スキャンパターン(ラスタースキャン)が予め設定される。各ユニットに含まれる5本のスキャンラインは、図4Aに示すように予め順序付けられている。また、64個のユニットについても、図4Aに示すように予め順序付けられている。更に、各ユニットに対するスキャンには、図5に示すスキャン態様が適用される。
(S1:第Nユニットの1回目のスキャン)
まず、眼科撮影装置1は、第1番目のユニット(第1ユニット)に含まれる5本のスキャンラインL1〜L5に対して順次に1回ずつBスキャンを行う。それにより、スキャンラインL1〜L5のそれぞれに対応する第1のBスキャンデータが収集される。
(S2:第Nユニットの2回目のスキャン)
次に、眼科撮影装置1は、第1ユニットに含まれる5本のスキャンラインL1〜L5に対して順次に1回ずつBスキャンを行う。それにより、スキャンラインL1〜L5のそれぞれに対応する第2のBスキャンデータが収集される。
(S3:第Nユニットの3回目のスキャン)
次に、眼科撮影装置1は、第1ユニットに含まれる5本のスキャンラインL1〜L5に対して順次に1回ずつBスキャンを行う。それにより、スキャンラインL1〜L5のそれぞれに対応する第3のBスキャンデータが収集される。
(S4:第Nユニットの4回目のスキャン)
次に、眼科撮影装置1は、第1ユニットに含まれる5本のスキャンラインL1〜L5に対して順次に1回ずつBスキャンを行う。それにより、スキャンラインL1〜L5のそれぞれに対応する第4のBスキャンデータが収集される。
ステップS1〜S4により、第1ユニットに含まれる5本のスキャンラインL1〜L5のそれぞれについて、4つのBスキャンデータからなるBスキャンデータ群が取得される。
(S5:N=64?)
主制御部211は、ステップS1〜S4でスキャンが適用されたユニットの番号N(既定の順序を示す情報)が64に等しいか判定する。ここで、Nは1から64までの整数のいずれかである。Nが64に等しくない場合、つまり、Nが64よりも小さいと判定された場合(S5:No)、処理はステップS6に移行する。他方、Nが64に等しいと判定された場合(S5:Yes)、処理はステップS7に移行する。
(S6:N+1)
Nが64よりも小さいと判定された場合(S5:No)、主制御部211は、ユニット番号Nをインクリメントする。すなわち、ステップS1〜S4でスキャンが適用されたユニットの番号Nに1を加える。それにより、眼科撮影装置1は、次のユニット(番号N+1)に対するスキャンに移行する。
(S7:スキャン終了)
ステップS5において「Yes」と判定されるまでステップS1〜S6を繰り返し実行され、OCTスキャンは終了となる。このようなOCTスキャンを実行することにより、64個のユニットに含まれる320本のスキャンラインL1〜L320に対応する320個のBスキャンデータ群が取得される。
(S8:各スキャンラインのアンジオグラムを形成)
データ処理部230は、各スキャンラインLiに対応するBスキャンデータ群からアンジオグラムを形成する。このアンジオグラムは、このスキャンラインLiを通過するBスキャン面を表すモーションコントラスト画像である。アンジオグラムを形成する処理は、従来と同様に、Bスキャンデータ群に関する除算処理、ログスケール変換、加算処理、平均値フィルタ処理などを含む。これにより、320本のスキャンラインL1〜L320に対応する320個のアンジオグラムが取得される。
(S9:各スキャンラインのアンジオグラムをz方向に積算)
データ処理部230は、ステップS8で形成された320個のアンジオグラムのそれぞれに対して積算処理を適用する。この積算処理は、従来と同じ要領で実行されるz方向への投影処理である。
積算処理は、アンジオグラムの少なくとも一部に対して適用される。アンジオグラムの全体に対して積算処理を適用する場合、取得される積算画像はプロジェクション画像である。このプロジェクション画像は、OCTにより画像化された全ての深さ範囲にわたる血管の分布を表す
一方、アンジオグラムの一部に対して積算処理を適用する場合には、アンジオグラム(又はBスキャンデータ)に対してセグメンテーションを適用して眼底Efの所定の深さ範囲に相当する画像領域を抽出し、抽出された画像領域に対して積算処理を適用する。これにより作成される積算画像は、眼底Efの所定の深さ範囲におけるシャドウグラムである。このシャドウグラムは、セグメンテーションにより抽出された深さ範囲における血管の分布を表す。
(S10:スキャンラインの配列に応じて積算画像を配列)
データ処理部230は、ステップS9で作成された320個の積算画像(プロジェクション画像、又はシャドウグラム)を、320本のスキャンラインL1〜L320の配列にしたがって並べる。それにより、3次元スキャンが適用された眼底Efの範囲における正面血管造影画像が得られる。
主制御部211は、形成された正面血管造形画像を表示部241に表示させることができる。また、主制御部211は、この正面血管造形画像を記憶部212に保存することや、図示しない通信インターフェイスを制御して外部装置に送信することや、図示しない記録装置を制御して記録媒体に記録させることが可能である。
〈作用・効果〉
本実施形態に係る眼科撮影装置の作用及び効果について説明する。
本実施形態に係る眼科撮影装置(1)は、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)を眼底に適用することが可能である。眼科撮影装置(1)は、データ収集部と、データ処理部とを含む。
データ収集部は、予め設定されたスキャンライン群に対する一連のOCTスキャンを繰り返し実行して、このスキャンライン群に含まれる各スキャンラインに対応するデータセットを収集する。
上記の例では、データ収集部は、OCTを実行するための以下の要素を含む:OCTユニット100;光路長変更部41、光スキャナ43、OCT合焦レンズ43等、測定アームを形成する要素;スキャン制御を実行する主制御部211)。
上記の例におけるデータ収集部は、予め設定されたスキャンライン群(5本のスキャンラインを含む1つのユニット)に対する一連のOCTスキャン(5本のスキャンラインを1回ずつ順次にスキャンするOCTスキャン)を4回繰り返し実行して、このスキャンライン群に含まれる各スキャンラインに対応するデータセット(各スキャンラインに対する4回のスキャンでそれぞれ収集されたBスキャンデータ群(4つのBスキャンデータ))を収集する。
データ処理部は、データ収集部により収集されたスキャンライン群に対応するデータセット群に基づいてモーションコントラスト画像を形成する。
上記の例におけるデータ処理部(230)は、データ収集部により収集されたスキャンライン群(5本のスキャンラインを含む1つのユニット)に対応するデータセット群(5本のスキャンラインに対応する5つのBスキャンデータ群:このユニットに対応するBスキャンデータ集合)に基づいてモーションコントラスト画像を形成する。このモーションコントラスト画像は、このユニットスキャンが適用された眼底Efの3次元領域を表す3次元血管造影画像である。
本実施形態において、スキャンライン群は、予め順序付けられた複数のスキャンラインを含んでいてよい。更に、データ収集部は、上記した一連のOCTスキャンとして、複数のスキャンラインを順次に1回ずつスキャンするように構成されていてよい。
上記の例において、スキャンライン群(1つのユニット)は、予め順序付けられた複数のスキャンライン(5本のスキャンライン)を含む。更に、データ収集部は、一連のOCTスキャンとして、5本のスキャンラインを順次に1回ずつスキャンしている。
なお、一連のスキャンは、複数のスキャンラインを順次に1回ずつスキャンするように構成されていなくてもよい。例えば、複数のスキャンラインを順次に2回ずつスキャンするように構成されていてよい。本実施形態におけるスキャンは、1つのスキャンラインに対する複数回のスキャン(レペティションスキャン)の全てを連続的に行わなければよい。例えば、上記の例では1つのスキャンラインLiを4回ずつスキャンするが、これら4回のスキャンを連続して行わなければよい。換言すると、1つのスキャンラインLiに対する4回のスキャンの間に、他のスキャンラインに対する少なくとも1回のスキャンを行うように構成されていれば十分である。
本実施形態において、データ収集部は、予め順序付けられた2以上のスキャンライン群に対して順次に一連のOCTスキャンを繰り返し実行して、当該2以上のスキャンライン群のそれぞれに対応するデータセット群を収集するように構成されていてよい。更に、データ処理部は、データ収集部により収集された2以上のスキャンライン群に対応する2以上のデータセット群に基づいてモーションコントラスト画像を形成するように構成されていてよい。
上記の例において、データ収集部は、予め順序付けられた2以上のスキャンライン群(64個のユニット)に対して順次に一連のOCTスキャンを繰り返し実行して、当該2以上のスキャンライン群(64個のユニット)のそれぞれに対応するデータセット群(各ユニットに含まれる5本のスキャンラインに対応する5つのBスキャンデータ群:Bスキャンデータ集合)を収集するように構成されていてよい。更に、データ処理部(230)は、データ収集部により収集された2以上のスキャンライン群(64個のユニット)に対応する2以上のデータセット群(64個のBスキャンデータ集合)に基づいてモーションコントラスト画像を形成する。このモーションコントラスト画像は、64個のユニットを含む3次元スキャンが適用された眼底Efの3次元領域を表す3次元血管造影画像である。
このような本実施形態によれば、各スキャンラインに対する複数回のスキャンの時間間隔を従来よりも長くすることができ、それにより得られる複数のデータの間の差分を大きくすることができる。それにより、血流の時間的変化を好適に検出することが可能となる。例えば、従来技術では検出できなかった遅い血流を検出することができる。結果として、血流が検出された領域とそれ以外の領域との間の差を大きくすることができ、S/N比が高く鮮明なアンジオグラムを取得することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、OCT血管造影におけるスキャンを高速化した場合であっても、比較的高画質のアンジオグラムを取得することが可能である。
本実施形態に係る眼科撮影装置に適用されている制御方法は、予め設定されたスキャンライン群に対する一連のOCTスキャンを繰り返し実行して、このスキャンライン群に含まれる各スキャンラインに対応するデータセットを収集するステップ(収集ステップ)と、収集されたスキャンライン群に対応するデータセット群に基づいてモーションコントラスト画像を形成するステップ(画像形成ステップ)とを含む。
本制御方法において、スキャンライン群は、予め順序付けられた複数のスキャンラインを含んでいてよい。更に、収集ステップは、上記した一連のOCTスキャンとして、複数のスキャンラインを順次に1回ずつスキャンするように行われてよい。
また、本制御方法において、収集ステップは、予め順序付けられた2以上のスキャンライン群に対して順次に一連のOCTスキャンを繰り返し実行して、2以上のスキャンライン群のそれぞれに対応するデータセット群を収集するように行われてよい。更に、画像形成ステップは、収集された2以上のスキャンライン群に対応する2以上のデータセット群に基づいてモーションコントラスト画像を形成するように行われてよい。
本制御方法を本実施形態に係る眼科撮影装置に実行させるプログラムを作成することが可能である。また、プログラムを記録したコンピュータ可読な非一時的記録媒体を作成することが可能である。この非一時的記録媒体は任意の形態であってよく、その例として、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどがある。
以上に説明した実施形態は本発明の一例に過ぎない。本発明を実施しようとする者は、本発明の要旨の範囲内における変形(省略、置換、付加等)を任意に施すことが可能である。