JP3571405B2 - 角膜内皮細胞密度算出方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、角膜内皮撮影画像の解析に関し、より詳しくは、角膜細胞撮影装置を用いて角膜内皮細胞像を観察乃至撮影するとき、撮影画像から医師に判断データを提供するために必要な角膜内皮細胞密度を算出する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現今、高齢化社会が進み白内障患者の数も増加している。ところで白内障手術前後には角膜内皮細胞を検査することが、殆んど義務のように行われている。従来、その検査方法として、角膜に投射した反射光による角膜内皮細胞の撮影が行われており、判断基準データを得るための角膜内皮像の解析には、主な方法に例えば次の方法がある。
1.グリッド法
角膜内皮拡大写真にグリッド(格子)を重ね合わせて、所定間隔の格子の中の細胞の 数をカウントし、1平方ミリ当たりの細胞数(細胞密度)に換算する。
2.頂点入力法(ディジタイザー法)
細胞の頂点の座標(例えば6角形の細胞の輪部の各頂点の座標)をコンピュータ等に 入力して細胞の個々の正確な形態を、複雑な数式を使って、細胞面積、平均細胞面積、 細胞密度、6角形の細胞頻度などにより求める。
3.センター入力法
本出願人が先に特願昭5−89244号(特開平6−274600)に於て提案した もので、従来種々行われて来た方法の持つ欠点を解消して精密な判断データが得られ る従来のディジタイザー法の労力より格段に少い労力で、角膜内皮細胞像から、単に 各細胞の中心をコンピュータに入力するだけで、自動的に各細胞の輪郭を再現して臨 床に必要な全ての形態データを得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記グリッド法は手作業であり、細胞密度を得るのに手間や時間がかかり、頂点入力法(ディジタイザー法)は、臨床に必要な形態データは全て得られるが入力に多大の労力が必要な欠点がある。
本出願人が先に提案したコンピュータによる自動画像解析法は入力は非常に簡単で全ての形態データが得られるすぐれた方法であるが、複雑なプログラムを要し入力に若干の時間を要する。
本発明はこのような実情に鑑みなされたものであって、上記の欠点を解消し僅かの手動操作だけで角膜内皮細胞像を短時間に簡単に解析して、実用上最も必要な細胞密度を得ることの出来る簡単な角膜内皮細胞画像の解析法を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の角膜内皮細胞密度算出方法においては、角膜細胞撮影装置のテレビカメラで撮影された角膜内皮細胞画像の信号から、縦方向の細胞膜像を抽出して細線化し、
複数個表示された指標から、オペレータの目視により、細胞画像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標を選んで、
前記抽出された縦方向の細胞膜像の細線化した線を走査して、或る線から次の線までの間隔が前記選択した指標の幅に予め設定した閾値の範囲内であれば有効な幅として合算して合計値を求めると共に、走査して行く際に横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数を求めて、前記幅の合計値を前記横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数で割って細胞幅の平均値を求め、
細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出して、算出した細胞面積の平均値の逆数から細胞密度を算出するという方法をとっている。
【0005】
縦方向の細胞膜像の細線化の方法としては、角膜内皮細胞画像の左右の明暗をなくすとともに、明るさが平坦化した画像信号を2値化して得られた細胞画像を走査して、縦方向の細胞膜像の細胞膜の線の左右何れかの端部分のみを抽出して細線化する方法をとるのが効果的である。
【0006】
前記指標の幅への閾値の設定方法としては、オペレータの目視により選択した指標の幅の1/2以下の幅と1.4倍以上の幅を排除するごとく算出するようにするのが望ましい。
【0007】
細胞幅の平均値からの細胞面積の平均値の算出に当っては、細胞幅の平均値を幅とする正六角形の面積を算出するようにすると良い。
【0008】
【作用】
本発明の角膜内皮細胞密度算出方法においては、角膜細胞撮影装置のテレビカメラで撮影された角膜内皮細胞画像の信号から縦方向の細胞膜像を抽出して細線化することにより、2次元に連続した細胞画像から、細胞像の縦方向の幅部分のみを複数本抽出して表示することができ、複数個表示された指標から目視により細胞画像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標を選ぶことにより、細胞幅の平均値を算出するに当たって、極端に狭かったり広かったりする細胞幅を計算に入れないように予め指標の幅に閾値を設定することができ、
前記抽出された縦方向の細胞膜像の細線化した線を走査して或る線から次の線までの間隔が前記選択した指標の幅に予め設定した閾値の範囲内であれば有効な幅として合算値を求めると共に、走査して行く際に横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数を求めて、前記幅の合計値を前記横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数で割ることにより細胞幅の平均値を求めることができ、この細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出して、算出した細胞面積の平均値の逆数から容易に細胞密度を算出することができる。
【0009】
前記縦方向の細胞膜像の細線化に当って、角膜内皮細胞画像の左右の明暗をなくすことにより、明るさを平坦化して細胞画像の2値化(白・黒化)を正確に行うことができ、この2値化した細胞画像を走査して細胞膜の線の左右何れかの端部分のみを抽出して1ドットの細い線に細線化することにより容易に縦方向の細胞膜像を細線化することができ、これにより細胞像の縦方向の幅部分のみを正確に複数個抽出して表示することができる。
【0010】
前記指標の幅への閾値の設定に当り、選択した指標の幅の1/2以下の幅と1.4倍以上の幅を排除するごとく算出するようにすると、その指標の持つ幅の1/2以下又は1.4倍以上の細胞幅を計算に入れないようにして、細線化時に最後まで残ってくる細胞の核のような細胞膜と明らかに区別される点・短い細線の影響を除くとともに、縦方向細線が跡切れたところから下では細線と細線の間が極端に広くなってしまうことの影響を除いて計算を行い、細胞幅を細胞密度算出設定に適した幅のみ選択することができる。
【0011】
また、細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出するに当って、細胞幅の平均値を幅とする正六角形の面積を算出するようにすることにより、容易に実際に合致した細胞面積の平均値を算出することができる。
【0012】
【実施例】
本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の方法を用いて角膜内皮細胞密度を算出するようにした角膜細胞撮影装置の回路構成を示すブロック図で、図2,図3は角膜内皮細胞密度算出の手順を示すフローチャートである。
【0013】
1は、被検者の眼球を示し、自然光や可視光乃至は不可視の赤外線により照明されている。テレビカメラ2は、照明された眼球面1cからの反射光を受光して、結像した画像により角膜画像信号を出力し、該画像信号は、フレームメモリ3,演算装置4からなる画像処理装置5に入力してモニタテレビ7に角膜内皮細胞画像が表示される。すなわち、テレビカメラ2からの角膜内皮細胞の画像信号は、演算装置4からの信号によりフレームメモリ3に取込まれ格納され、フレームメモリ3に格納された該画像信号は、演算装置4からの信号で呼び出されてモニタテレビ7に入力し、角膜内皮細胞の拡大画像が再生表示されるようになっている。また、演算装置4には操作パネル6が接続されており、該操作パネル6上の図示しないスイッチ操作により、後述する指標群のモニタテレビ7への表示(すなわち角膜内皮細胞像との合成表示)、及び指標の選択(図4参照)、並びに細胞密度算出の所定の処理を実行できるようになっている。そして算出された細胞密度は、モニタテレビに角膜内皮細胞像とともに表示される。
【0014】
次に、角膜内皮細胞密度算出・表示の手順を図2,図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、角膜細胞撮影装置のテレビカメラ2を被検眼1に対面せしめて角膜1cからの反射光により角膜内皮細胞の拡大撮影を行う。この撮影による角膜内皮の撮像画面は、フレームメモリ3に取込み格納されるとともに、演算装置4からの信号でモニタテレビ7に再生・表示される。このとき、オペレータは操作パネル6上の図示しないスイッチを操作して所定の小径から大径までの複数個(実施例では9ケ)の指標9nを、モニタテレビ7に表示されている細胞画像8の側部に表示せしめる(図4参照)。そして、オペレータが目視により細胞像と指標9nとを比較し、同じく操作パネル6上の図示しないボリュームを調整して、細胞像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標9を選ぶ。これにより、演算装置4内で選択した指標の幅の1/2 以下の幅、及び1.4 倍以上の幅が計算され閾値として設定される。
【0015】
一方、撮影した角膜内皮の画像信号は、オペレータによる操作パネル6上のスイッチ操作により、演算装置6により次の処理が順次実行されて細胞密度が算出される。
すなわち、演算装置6における信号により、先ずフレームメモリ3中で角膜画像信号がハイパスフィルタのマスクで走査され、各画素の明るさが判断されて画像中の大きな明暗の差は除外され、小さい範囲の明暗の差が残され明るさが平坦化してシェーディング補正される。シェーディング補正された画像信号は、走査により256 階調で50未満の点は暗に、50以上の点は明として二値化が行われ白・黒の画像となる。
【0016】
二値化した画像信号はフレームメモリ3中で細線化する。すなわち、図5の原理図に示すように、2値化した細胞膜10を走査11, 11,−−−して行き細胞膜10の左端部分一点12,12,−−−のみを抽出する。この場合、フレームメモリ中では、前記走査による二値化により(斜部分は除かれ)、縦方向の細胞膜が画像8aに示すごとく抽出され(図6参照)、左端部分の抽出により該細胞膜像は画像8bに示すごとく細線化する(図7参照)。
【0017】
このようにして細線化した細胞膜像は、フレームメモリ3中で走査され、或る線から次の線までの間隔が、前記設定された閾値の範囲内であれば、有効な幅として足し合せて行き合計値Hが求められる。また、走査した際に横切った線の数tを数える。なおこの時、無効な幅を構成する線は数えないようにする。
【0018】
前記のごとくして得られたHとtにより、細胞幅の平均値AをA=H/tで求める。そして、Aを正六角形細胞の対向する2辺間の幅と考えてこの面積を求め、得られた面積を細胞の面積の平均値Sと考える。
【0019】
このSの逆数をとることにより細胞密度CD(Cell density)が求められる。
そして、モニタテレビ7の画面の所定位置に前記角膜内皮細胞像とともに細胞密度が表示される。之により、簡単なマニュアル操作(指標の選択、処理実行のスイッチ操作等)だけで、角膜内皮細胞の拡大像とともに正確な細胞密度を短時間で容易に得ることができる。
なお、実施例では省略したが、前記画像処理装置5にプリンタを接続して、細胞密度が算出されてモニタテレビ7に表示されるとき、自動的にプリンタから撮影した角膜内皮像と算出した細胞密度をプリントアウトするようにすることも可能である。
【0020】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明の角膜内皮細胞密度算出方法によれば、角膜内皮細胞の拡大撮影と併せて角膜内皮細胞密度を算出するに際し、手間や時間をかけることなく、簡単なマニュアル操作だけで、簡単化した細胞画像の解析法により、短時間で容易に角膜内皮細胞密度を算出することができる。
【0021】
請求項2記載の発明によれば、角膜内皮細胞画像から、細胞幅の平均値を算出するための、縦方向の細胞膜像の細線化を、容易且つ正確に行うことができる。
【0022】
請求項3記載の発明によれば、前記縦方向の細胞膜像の細線化した線から細胞幅の平均値を算出するための有効な幅を、細胞密度算出に適した幅のみ選択できるようにすることができる。
【0023】
請求項4記載の発明によれば、細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出するとき、容易に実際に合致した細胞面積の平均値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための角膜細胞撮影装置のブロック図、
【図2】角膜内皮細胞密度算出の手順を示すフローチャート、
【図3】角膜内皮細胞密度算出の手順を示す図2に続くフローチャート、
【図4】指標選択により細胞像に閾値を設定するときの図、
【図5】細胞膜の線の左端部分をのみを抽出して1ドットの細い線に細線化するときの原理図、
【図6】細胞画像を走査して二値化し縦方向の細胞膜像を抽出したときの図、
【図7】縦方向の細胞膜像を細線化した図である。
【符号の説明】
1…眼球、 1c…眼球面(角膜)、 2…テレビカメラ、 3…フレームメモリ、 4…演算装置、 5…画像処理装置、 6…操作パネル、 7…モニタテレビ、 8…細胞画像、 9…選択した指標、 9n…複数個の視標、 10…細胞膜像、 11…走査線、 12…細胞膜の線の端部分。
Claims (4)
- 角膜細胞撮影装置のテレビカメラで撮影された角膜内皮細胞画像の信号から縦方向の細胞膜像を抽出して細線化し、
複数個表示された指標から目視により細胞画像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標を選んで、
前記抽出された縦方向の細胞膜像の細線化した線を走査して或る線から次の線までの間隔が前記選択した指標の幅に予め設定した閾値の範囲内であれば有効な幅として合算して合計値を求める共に、走査して行く際に横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数を求めて、前記幅の合計値を前記横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数で割って細胞幅の平均値を求め、
細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出して、算出した細胞面積の平均値の逆数から細胞密度を算出することを特徴とする角膜内皮細胞密度算出方法。 - 縦方向の細胞膜像の細線化は、角膜内皮細胞画像の左右の明暗をなくすとともに2値化した細胞画像を走査して細胞膜の線の左右何れかの端部分のみを抽出して細線化することを特徴とする請求項1記載の角膜内皮細胞密度算出方法。
- 指標の幅への閾値の設定は、選択した指標の幅の1/2以下の幅と1.4倍以上の幅を排除するごとく算出設定するようにしたことを特徴とする請求項1記載の角膜内皮細胞密度算出方法。
- 細胞幅の平均値からの細胞面積の平均値の算出は、細胞幅の平均値を幅とする正六角形の面積を算出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の角膜内皮細胞密度算出方法。
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