JP4501007B2 - 光干渉断層装置 - Google Patents

Description

本発明は、網膜、気管、消化管等を構成する１又は複数の層の層厚を非破壊的に計測する計測装置（例えば、光干渉断層装置（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ））に関する。

網膜、気管、消化管等を構成する１又は複数の層の層厚を計測する装置が開発されている。この種の計測装置としては、網膜の神経線維層の厚みを計測する装置（例えば、ＧＤｘＶＣＣ（カール・ツァイス・メディテック社製），ＨＲＴ（ハイデルベルグ社製））や、網膜等の断層像を計測する光干渉断層装置（例えば、特開平１０−９９３３７号公報等）が知られている。ここでは、光干渉断層装置を例に説明する。
光干渉断層装置は、網膜等の被検査物に光を照射し、被検査物から反射される反射光を検出することで被検査物の断層像を取得する。光干渉断層装置は、通常、被検査物に光を照射するための光源を備える。光源からの光は、ビームスプリッターによって二分され、一方は反射鏡に照射され、他方は被検査物に照射される。被検査物に入射した光は、被検査物内で吸収、反射、散乱され、残りが透過光となって深層に進んでゆく。網膜等の被検査物は複数の層で構成され、各層で組織密度や組織配列が異なる。このため、各層での散乱、反射の程度も異なり、またそれぞれの層の境界で強い反射、散乱が生じる。したがって、被検査物から反射される光には各層（層内及びその境界）で反射された反射光が含まれる。各層で反射される反射光は、その強度が各層固有の強度となり、また、各層の深度によって時間差が生じる。光検出器は、各層で反射された反射光の強度と時間差を検出する。具体的には、被検査物から反射された反射光と、反射鏡で反射された光（基準光）を干渉させ、その干渉波を光検出器に入射させる。光検出器は入射する干渉波を電気信号に変換する。光検出器によって変換された電気信号は、コンピュータによって映像化され、その映像は表示装置等に表示される。

上述したように、被検査物に入射した光は各層の境界で強く反射されることから、干渉波の強度も各層の境界で強くなる。従って、光検出器で検出される干渉波の強度から各層の境界を特定でき、各層の境界を特定することで各層の厚みを算出することができる。
被検査物を構成する各層の厚みは、被検査物の状態を定量的に把握するための指標として有用である。例えば、被検査物が網膜である場合、網膜の厚みは網膜浮腫（黄斑浮腫）による網膜厚の増減を診断する際に有用であり、また、網膜神経線維層の厚みは緑内障の進行の程度を診断する際に有用となる。
このため、従来の光干渉断層装置は、被検査物の表面で光を走査することで得られる２次元断層像から、各走査位置における各層の厚みを算出し、各層の厚みと位置の関係をグラフとして表示する機能を装備している。図２６は従来の光干渉断層装置によって表示される「位置−厚み」グラフを模式的に示している。図２６に示すように、従来の「位置−厚み」グラフは、走査位置を横軸で表示し、その厚みを縦軸にプロットしている。
一方、被検査物の表面で光を走査する方法には種々の方法があり、被検査物の状態を把握するためには直線状の走査方法以外の方法が有効な場合がある。例えば、前述した緑内障の診断・病状の把握・治療効果の判定には、視神経乳頭の周囲をリング状に走査し、視神経乳頭周囲の神経線維層の厚みを測定することが有効である。しかしながら、従来の光干渉断層装置では、被検査物をリング状に走査したときでも、「位置−厚み」グラフが図２６に示すように直線状に表示される。このため、被検査物のどの部位で層厚が厚く（又は薄く）なっているのかを直感的に把握することが困難であるという問題があった。
このような問題は、光干渉断層装置に固有の問題ではなく、上述した神経線維層の厚みを計測する装置（例えば、ＧＤｘＶＣＣ（カール・ツァイス・メディテック社製），ＨＲＴ（ハイデルベルグ社製））においても問題となっている。

したがって、本発明の目的は、被検査物を検査して得られた「位置−層厚」の関係をグラフ化するに際し、被検査物のどの部位で層厚が厚く（又は薄く）なっているかを容易に把握することができる技術を提供することである。

本発明を適用した光干渉断層装置は、１又は複数の層から構成される被検査物に光を照射し、被検査物の各層で反射される反射光と基準光とを干渉させ、その干渉光の強度を検出することで、被検査物の深さ方向の１次元断層情報を取得する光干渉断層計を備える。従って、この光干渉断層計によって照射される光を、被検査物上でライン状に走査し、あるいは、面状に走査することで（例えば、ライン状の走査を繰返して面状に走査することで）、被検査物の２次元又は３次元断層情報を取得することができる。
この光干渉断層装置は、（１）被検査物の２次元又は３次元断層情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層について、被検査物上に設定された設定ライン上の各位置における層厚を算出し、（２）設定ライン上の位置を表す軸線を設定ラインの形状と相似する形状で表示すると共に、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットした「位置−層厚」の関係を示すグラフを出力する演算装置（例えば、プロセッサ，コンピュータ等）をさらに備える。
ここで、上記「相似する」は、設定ラインと軸線が完全に相似する場合の他、軸線上の位置から設定ライン上の概略の位置を直感的に把握できる程度に近似している場合をも含む意味で用いている。従って、円状に設定ラインを設定した場合に軸線を楕円状に表示することも、上記「相似する」に相当する。

この装置では、設定ライン上の位置と、その位置における層厚との関係をグラフ化する際に、設定ライン上の位置を表す軸線を設定ラインと相似する形状で表示し、層厚をその軸線から法線方向に所定のスケールでプロットする。位置を表す軸線が設定ラインと相似する形状で表されるため、オペレータはグラフから直感的にどの部位の層厚が厚い（又は薄い）のかを把握することができる。例えば、設定ラインをリング状に設定した場合、位置を表す軸線はリング状となり、その軸線から法線方向（例えば、リング状の中心から半径方向外側）に層厚がプロットされる。このため、リング状の設定ラインのどの位置の層厚が厚い（又は薄い）のかを、直感的に理解することができる。
なお、この装置では、オペレータがポインティングデバイス（例えば、マウス等）を操作して設定ラインを設定するようにしてもよい。そして、オペレータによって設定ラインが設定された後に、その設定ラインに沿って光を走査し、これによって得られる二次元断層情報に基づいて「位置−層厚」グラフを出力することができる（すなわち、設定ラインと走査ラインが同一となる）。あるいは、予め面状に光を走査することで３次元断層情報を取得しておき、その後に、光を走査した領域内に設定ラインを設定するようにしてもよい（例えば、オペレータがマウス等によって希望する形状にラインを設定する。）。

上記の光干渉断層装置は、「位置−層厚」グラフを表示する手段（例えば、ディスプレイ等）をさらに備えることができる。この場合、被検査物を撮影する手段をさらに備えることができる。そして、表示手段は、撮影手段によって撮影された被検査物の撮影像を表示すると共に、その表示された撮影像上に前記「位置−層厚」グラフを重ね合わせて表示することが好ましい。この装置によると、撮影された被検査物の撮影像上に「位置−層厚」グラフが重ねあわされるので、被検査物のどの部分の層厚が厚い（又は薄い）のかをより容易に把握することができる。
なお、表示手段に表示する被検査物の撮影像上には、さらに、設定ラインを表示するようにしてもよい。例えば、リング状に設定ラインを設定した場合は、撮影像上に設定ラインが表示され、さらに、その設定ラインと同心となるように位置を表す軸線（リング）が表示される。設定ラインを被検査物の撮影像上に表示することで、より直感的に層厚の状態を把握することができる。

上記の光干渉断層装置は、被検査物の２次元又は３次元断層情報を、その取得した日時と共に記憶する手段（例えば、メモリ、データベース等）を備えることが好ましい。そして、記憶手段に記憶されている２次元又は３次元断層情報が複数あるときは、表示手段は、それら２次元又は３次元断層情報から得られる複数の「位置−層厚」グラフのうち取得日時の異なる少なくとも２つのグラフを併せて表示することが好ましい。取得日時の異なる複数の「位置−層厚」グラフを併せて表示することで、被検査物の経時変化をより容易に把握することができる。

また、表示手段は、「位置−層厚」の関係が正常であるか否かを判断するための基準値と「位置−層厚」グラフとを併せて表示することが好ましい。「位置−層厚」グラフと基準値を併せて表示することで、被検査物が正常であるか否かを容易に判断することができる。正常であるか否かを判断するための基準値としては、例えば、複数の被検査物に対して取得した「位置−層厚」の関係を統計的に処理した「位置−層厚の平均値」又は「位置−層厚の正常値」を用いることができる。
また、表示手段は、基準値を種々の態様で表示することができる。例えば、表示手段は、被検査物の「位置−層厚」グラフと、「位置−層厚の平均値」のグラフ又は「位置−層厚の正常値」のグラフとを併せて表示することができる。基準値を、被検査物の「位置−層厚」グラフと同一形式で表示するため、被検査物のどの部分が異常であるかを容易に判断することができる。

被検査物が網膜のように複数の層から構成されている場合、演算装置（プロセッサ、コンピュータ等）は、被検査物を構成する複数の層のそれぞれについて、設定ライン上の各位置における層厚を算出することが好ましい。この場合において、光干渉断層装置は、算出された各層の中から１又は複数の層を選択する手段をさらに備え、表示手段が、選択された層について「位置−層厚」グラフを表示することが好ましい。

また、被検査物が網膜のように複数の層から構成されている場合、光干渉断層計で得られた被検査物の２次元断層像では各層の境界が明瞭に判定できないときがある。かかる場合、検査者（医師等）が解剖学的な知識に基づいて境界線を特定し、その特定した境界線に基づいて各層の層厚を算出できることが好ましい。
したがって、光干渉断層装置は、被検査物の２次元又は３次元断層情報に基づいて、設定ラインに沿った断面の２次元断層像を表示する第２表示手段（例えば、ディスプレイ）と、第２表示手段に表示される画像中の任意の点を指定する手段（例えば、マウス等）と、指定された点を結ぶ仮想線を設定する手段（例えば、プロセッサ等の演算装置）をさらに備えることが好ましい。かかる構成によると、２次元断層像から各層の境界が明瞭に判定できないときでも、医師等が第２表示手段に表示される２次元断層像を見ながら指定手段を操作して、各層の境界と思われる点を複数指定する。境界上の点が指定されると、設定手段が仮想線（境界線）を設定し、これによって、各層の境界線を設定することができる。
この場合、さらに、演算装置（プロセッサ、コンピュータ等）が、設定手段で設定された複数の仮想線のうち隣接する仮想線間の距離から各層の厚みを算出することが好ましい。これによって、各層の境界を明瞭に判定できないときでも、各層の厚みを算出することができる。

本発明は、また、被検査物の表面をライン状に光を走査することで光干渉断層計により取得される被検査物の２次元断層情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層の層厚と走査ライン上の位置との関係を表示装置に表示するための新規なプログラムを提供する。このプログラムは、コンピュータを、（１）被検査物を構成する少なくとも１つの層について、取得された２次元断層情報から走査ライン上の各位置における層厚を算出する層厚算出手段、（２）走査ライン上の位置を表す軸線を走査ラインの形状と相似する形状で表すと共に、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットしたグラフを表示装置に表示する表示装置制御手段、として機能させる。

さらに、本発明は、被検査物の表面をライン状に光を走査することで光干渉断層計により取得される被検査物の２次元断層情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層の層厚と走査ライン上の位置との関係を表示装置に表示する新規な方法を提供する。この方法は、被検査物を構成する少なくとも１つの層について、２次元断層情報から走査ライン上の各位置における層厚を算出する工程と、走査ライン上の位置を表す軸線を走査ラインの形状と相似する形状で表示すると共に、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットしたグラフを表示装置に表示する工程と、を有する。

なお、上述した説明は、本発明を光干渉断層装置に適用した場合についてであったが、本発明は光干渉断層装置に限定されない。例えば、神経線維層の厚みを計測する装置に適用することもできる。

本発明の一実施形態に係る光干渉断層装置の全体構成を示すブロック図。 ＯＣＴの構成を模式的に示す図。 ＯＣＴの各部を伝達する光の状態を示す図。 光干渉断層装置による検査手順の一例を示すフローチャート。 光干渉断層装置による「位置−層厚」グラフを表示する手順の一例を示すフローチャート。 光干渉断層情報から層厚を算出する方法を説明するための図。 光干渉断層装置を用いて行われる検査（走査）の一例を示す図。 光干渉断層装置のモニターに表示される「位置−層厚」グラフの一例を模式的に示す図。 図８に示す「位置−層厚」グラフに眼底写真を重ね合わせて表示した状態を模式的に示す図。 「位置−層厚」グラフの履歴（経時変化）を表示する図。 図８に示す「位置−層厚」グラフにスムージング処理を施したグラフを示す図。 図８に示す「位置−層厚」グラフに、「位置−正常上限値」と「位置−正常下限値」を併せて示した図。 複数の層の「位置−層厚」グラフを併せて表示する図。 光を被検眼上で面状に走査する検査例を説明するための図。 図１４に示す検査が行われたときに、その領域内に設定される設定ラインの一例を示す図。 図１５に示す設定ラインに沿った断面の「位置−層圧」グラフ。 図１６に示す「位置−層厚」グラフを、本発明に係る「位置−層厚」グラフに変換した図。 光を視神経乳頭から放射状に走査する検査例を説明するための図。 図１８により得られた２次元断層像から、視神経乳頭の周囲の「位置−層厚」グラフを簡易に求める手順を説明するための図。 ２次元断層像の各層の境界が不明な場合に、各層の境界線を特定するための手順を説明するフローチャート。 ２次元断層像の各層の境界が不明な場合に、各層の境界線を特定するための手順を説明するための図（境界線上の点を複数指定した状態）。 ２次元断層像の各層の境界が不明な場合に、各層の境界線を特定するための手順を説明するための図（境界線上に指定した点を結んで境界線を設定した状態）。 被検眼の眼底写真とその被検眼に放射状に設定された６本の走査線を示す図。 図２３に示す６本の走査線について得られた断層情報から、走査領域内の各部位の層厚をマッピングしたグラフ。 図２４のマッピングしたグラフと眼底写真とを重ね合せて表示した図。 従来の光干渉断層装置に表示される「位置−層厚」グラフの一例。

本発明の一実施形態に係る光干渉断層装置１０について図面を参照して説明する。光干渉断層装置１０は、生体眼の眼底（網膜）を検査する装置であり、総合病院の眼科、眼科病院、眼科医院等の眼科医療現場において使用される。
図１に示すように光干渉断層装置１０（すなわち、ＯＣＴ）は、被検眼Ａを検査するための光学機器１２と、光学機器１２を制御すると共に、光学機器１２によって得られた検査データを解析・処理するコンピュータ１４を備えている。

光学機器１２は、被検眼Ａ（眼底）をモニターするための眼底モニター光学系と、被検眼Ａの断層像を得るための測定光学系２４（以下、ＯＣＴという）を備える。
眼底モニター光学系は、モニター用ＣＣＤ３２、照明用光源３４、ハーフミラー３０、ダイクロックミラー２６（可視光反射／赤外光透過）、対物レンズ２８等を備える。モニター用ＣＣＤ３２は、被検眼Ａの眼底を撮像するＣＣＤである。照明用光源３４は、被検眼Ａを照明する可視光光源である。照明用光源３４より出射する光（可視光）はハーフミラー３０及びダイクロックミラー２６で反射され、対物レンズ２８を介して被検眼Ａを照明する。被検眼Ａで反射された光（可視光）は、対物レンズ２８を介してダイクロックミラー２６で反射され、モニター用ＣＣＤ３２によって検知される。モニター用ＣＣＤ３２によって得られた被検眼Ａの映像はコンピュータ１４に送られ、モニター１８に映し出される。

測定光学系２４は、被検眼Ａの眼底（網膜）に赤外光を照射し、その反射光（赤外光）を検知することで被検眼Ａ（眼底）の断層像を取得する。すなわち、測定光学系２４から出射する光（赤外光）はダイクロックミラー２６を透過し、対物レンズ２８を介して被検眼Ａに入射する。被検眼Ａに入射した光（赤外光）は、被検眼Ａの網膜（詳しくは、網膜を構成する各層）で吸収、反射、散乱する。吸収、反射、散乱する光のうち測定光学系２４の方向に反射される光（赤外光）はダイクロックミラー２６を透過し、測定光学系２４で検知される。

図２に示すように測定光学系２４は、低コヒーレンス光源３３、光検出器３４、光ファイバー連結装置３６、プローブ３８、反射鏡４２等によって構成される。低コヒーレンス光源３３には、例えばスーパールミネッセントダイオード光源を用いることができる。低コヒーレンス光源３３から出射される光〔近赤外光（例えば、８５０ｎｍのダイオード光）〕は、光ファイバー３０によって光ファイバー連結装置３６に導かれる。光ファイバー連結装置３６はビームスプリッターとして機能する。このため、光ファイバー連結装置３６に導かれた光は２分される。２分された光のうち一方は光ファイバー３１へ導かれ、他方は光ファイバー４６へ導かれる。
光ファイバー３１へ導かれた光は、プローブ３８を介して被検眼Ａに照射される。プローブ３８は、被検眼Ａに対してＸ軸及びＹ軸方向（上下左右方向）に移動可能となっている。これによって、被検眼Ａへの光の照射位置をＸ軸及びＹ軸方向に走査（上下左右方向に変化）させることができる。被検眼Ａから反射された光は、再び光ファイバー３１によって光ファイバー連結装置３６に導かれる。
一方、光ファイバー４６に導かれた光は、レンズ４０を介して反射鏡４２に照射される。反射鏡４２は図の矢印の方向に進退動可能となっている。反射鏡４２が図の矢印の方向に進退動すると、反射鏡４２と光ファイバー連結装置３６との距離（光路長）が変化する。反射鏡４２で反射された光は、再び光ファイバー４６によって光ファイバー連結装置３６に導かれる。
光ファイバー３１によって導かれた光と光ファイバー４６によって導かれた光は、光ファイバー連結装置３６内で干渉波となる。この干渉波は光ファイバー４５によって光検出器３４に導かれる。光検出器３４は、光ファイバー４５によって導かれた干渉波の強度を検出する。光検出器３４で検出された光強度は、コンピュータ１４に送られる。

図３に示すように、低コヒーレンス光源３３から出射された光は、光ファイバー３０によってビームスプリッター３７（すなわち、光ファイバー連結装置３６）に導かれる。ビームスプリッター３７に導かれた光は２分され、一方は被検眼Ａに向かい（図中の測定光）、他方は反射鏡４２に向かう（図中の基準光）。被検眼Ａに照射された測定光は、網膜の各層（例えば、神経線維層、内網状層、外網状層、色素上皮層等）で反射され、これらの光が重なりあう反射波となる（図中の反射測定光）。反射鏡４２に照射された基準光は、反射鏡４２で反射し、反射基準光となる。反射測定光と反射基準光はビームスプリッター３７で一本の干渉波となり、光ファイバー４５を通って光検出器３４で検出される。
既に説明したように、反射鏡４２とビームスプリッター３７との距離（反射基準光の光路長）は、反射鏡４２の位置を変えることで変化する。被検眼Ａの各層で反射される反射光も、被検眼Ａのどの位置（深さ）で反射されたかによって、その光路長が変化している。従って、反射鏡４２の位置を変化させることで反射基準光の光路長を変化させると、光検出器４５で検出される干渉波も変化する。光の干渉現象が網膜の深さ方向のどの位置で反射された反射波によるものであるのかが変化するためである。従って、反射鏡４２の位置を変えることで（走査することで）、網膜の深さ方向（Ｚ軸方向）に関する反射強度分布（断層情報）を得ることができる。
また、プローブ３８をＸ軸及び／又はＹ軸方向に移動することで、被検眼Ａに照射される光の位置を変えることができる。このため、測定光学系２４は、被検眼Ａの網膜の２次元及び／又は３次元断層情報を得ることができる。

なお、上述した光学機器１２は被検眼Ａ（すなわち、顎台（図示省略）に固定された被検者の頭）に対する位置が調整可能となっている。すなわち、図１に示すように光学機器１２は、駆動機構２２によって被検眼Ａに対して上下左右並びに前後（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）に移動する。駆動機構２２によって光学機器１２を移動させることで、被検眼Ａの網膜に光学機器１２のピントを合わせることができる。駆動機構２２はコンピュータ１４によって制御される。
コンピュータ１４には、その他、入力部１６、モニター１８及びデータ記憶部２０等が接続されている。入力部１６はマウス等のポインティングデバイスやキーボードから構成される。検査者は入力部１６を操作して、被検眼Ａのどの部分に光を走査するかを指定することができる。モニター１８は、モニター用ＣＣＤ３２で取得された映像や、測定光学系２４で取得された網膜断層情報を画像化した網膜断層像等を表示する。データ記憶部２０には、測定光学系２４で取得された網膜断層情報等が記憶される。

次に、上述した光干渉断層装置１０の動作について説明する。まず、光干渉断層装置１０により被検眼Ａの網膜断層情報を取得する処理について説明する。
図４に示すように、まず、検査者は入力部１６を操作して、被検者のＩＤを入力する（Ｓ１０）。被検者のＩＤを入力すると、検査者は光学機器１２と被検眼Ａとの位置調整を行う（Ｓ１２）。例えば、モニター１８には、モニター用ＣＣＤ３２によって撮影された被検眼Ａの映像と、位置合わせ用の指標光が表示されている。検査者はモニター１８に表示される被検眼Ａの映像を見ながらジョイステック（図示省略）を操作し、被検眼Ａの所望の位置に指標光が表示されるよう光学機器１２の位置調整を行う。同時に、被検眼Ａの眼底が鮮明に表示されるよう光学機器１２の調整を行う。

次に、検査者は入力部１６を操作して照射光を照射する位置及びその走査方法を設定する（Ｓ１４）。例えば、照射光を直線状に走査する場合は、直線状に走査する旨を入力し、次いで、モニター１８に表示される被検眼Ａ上で走査線の始点と終点を設定する。また、照射光を円形（リング状）に走査する場合は、円形に走査する旨を入力し、次いで、モニター１８に表示される被検眼Ａ上で走査線の中心と始点を設定する。

ステップＳ１６に進むと、コンピュータ１４は測定光学系２４による照射光の照射を開始する（Ｓ１６）。照射光の照射を開始すると、反射鏡４２を走査することで被検眼ＡのＺ軸方向の断層情報を測定する（Ｓ１８）。測定された断層情報は、コンピュータ１４内のメモリに順次格納される。
次いで、コンピュータ１４は照射光の走査が終了したか否か（すなわち、照射光を走査終了位置まで走査したか否か）を判定する（Ｓ２０）。照射光の走査が終了していない場合（ステップＳ２０でＮＯ）は、プローブ３８を移動して照射位置を変更し（Ｓ２２）、ステップＳ１６からの処理を繰り返す。
照射光の走査が終了している場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）は、コンピュータ１４は被検眼Ａの眼底写真を撮影する（Ｓ２３）。具体的には、モニター用ＣＣＤ３２で取得される画像データをコンピュータ１４内のメモリに格納する。
次いで、ステップＳ１８を繰返すことで得られた光干渉断層情報（２次元の断層情報）と、ステップＳ２３で撮影した眼底写真を、被検者のＩＤと関連付けてデータ記憶部２０に格納する（Ｓ２４）。

次に、上述した手順で取得される光干渉断層情報に基づいて、各走査位置における網膜を構成する各層の層厚をグラフ化する手順について説明する。
図５に示すように、まず、検査者（医師等）はグラフ化対象となっている被検者（患者）のＩＤを入力部１６より入力する（Ｓ２６）。次いで、検査者は入力部１６を操作して、グラフ化する光干渉断層情報を選択する（Ｓ２８）。すなわち、データ記憶部２０には、同一被検者に係る複数の光干渉断層情報が格納されている。例えば、検査日時が異なる光干渉断層情報や、走査部位（例えば、視神経乳頭部又は黄斑部）や走査方法（例えば、直線状又は円形）が異なる光干渉断層情報などの複数の光干渉断層情報が格納されている。ステップＳ２８では、それらの中からグラフ化する光干渉断層情報を選択する。

ステップＳ３０に進むとコンピュータ１４は、選択された光干渉断層情報に基づいて、各走査位置（照射光の照射位置）における各層の層厚を算出する。各層の層厚を算出する手順について図６を参照して詳細に説明する。図６は走査位置Ｐ１，Ｐ２の光干渉断層情報（干渉波のＺ軸方向の強度分布）を模式的に示している。
既に説明したように、被検眼Ａの網膜に入射した光は層と層の境界で強く反射される。従って、層と層の境界では干渉波の光強度もピーク的に大きくなる。このため、図６に示すような光干渉断層情報が得られれば、その光強度がピーク的に変化する位置を、層と層の境界であると特定することができる。具体的な判断手法としては、例えば、光強度の微分値を算出し、その微分値が予め設定された設定値（正の値）より大きくなるときに、その位置を層と層の境界であると決定することができる。層と層の境界が特定できると、その差を算出することで各層の層厚を算出することができる（図中、Ｔ１，Ｔ２等）。
なお、算出された層厚がどの層の層厚であるかは、網膜の構造が既知であるため、検査者は容易に判断することができる。例えば、１番目に算出された層厚は、網膜神経線維層と判断することができる。
また、各層の層厚の算出には、既販の光干渉断層装置に搭載されているプログラムを利用することができる。例えば、公知の光干渉断層装置（カール・ツァイス・メディテック社製）には、測定された光干渉断層情報に基づいて各層の厚みを数字として出力する機能（プログラム）が搭載されている。このプログラムを利用することで各層の層厚を得ることができる。
あるいは、検査者（医師等）がマニュアルで各層の境界面を指定し、その指定に基づいて各層の層厚を算出することもできる。例えば、コンピュータ１４は測定された光干渉断層情報を映像化し、その断層像をモニター１８に表示する。検査者はマウス等を操作してモニター１８内のポインタを移動し、表示される断層像中に各層の境界を指定する。各層の境界が指定されると、コンピュータ１４は指定された各層の境界の位置座標から各層のピクセル数を算出し、その算出されたピクセル数を実際の層厚に換算する。
なお、上述した各層の層厚の算出は、光干渉断層装置１０のコンピュータ１４で行う必要は必ずしもない。例えば、コンピュータ１４から別のコンピュータに断層像（画像）を出力し、別のコンピュータで各層の層厚の算出を行うことができる。同様に、以下に説明するステップＳ３２以降の処理も別のコンピュータで行うことができる。

各層の層厚が算出されると、コンピュータ１４は表示用データを作成し、その作成した表示用データをモニター１８に出力する（Ｓ３２）。これによって、モニター１８に「位置−層厚」グラフが表示される（Ｓ３４）。モニター１８に表示される「位置−層厚」グラフでは、走査ライン上の位置を表す軸線が走査ラインの形状と相似する形状で表示され、算出された層厚がその軸線から法線方向に所定のスケールでプロットして表示される。例えば、視神経乳頭の周囲をリング状にｎ回（例えば、５１２ステップ）で走査している場合は、円周３６０度をｎ（例えば、ｎ＝５１２）で分割した各位置において、その層厚を法線方向に（放射状に）所定のスケールでプロットして表示する。
なお、このようなグラフを表示するためには、市販されている種々のソフトを用いることができる。例えば、２次元数値データ群［走査ステップ毎の（位置，層厚）の２次元データ］を入力し、その入力された２次元数値データ群をグラフに変換するグラフ化ソフトを用いることができる。あるいは、ソフト作成ソフト（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標） ｖｉｓｕａｌ ｓｔｕｄｉｏ）を利用して独自にグラフ化ソフトを作成してもよい。このようなグラフ化ソフト又は独自作成ソフトには、別途撮影した画像をオーバラップして表示するための機能を備えることが好ましい。図９に示すように、「位置−層厚」グラフに別途撮影した眼底写真をオーバラップして表示することができるためである（図９については、後で詳述する）。

図７に示すように視神経乳頭の周囲を円形に走査する場合を例に具体的に説明する。なお、視神経乳頭周囲の各層の層厚（特に、網膜神経線維層の層厚）は、緑内障の診断・治療効果の判定等に有用であり、眼科医療現場では視神経乳頭の周囲を円形に走査して「位置−層厚」グラフを取得することがよく行われている。
図８にはモニター１８に表示されるグラフが模式的に示されている。図８中、視神経乳頭等の眼底を模式的に表示する線は２点鎖線で表示されており、走査線は点線で表示されている。また、層厚は網膜神経線維層の厚みだけが表示されている。なお、層厚は走査線上の一部の点についてのみ表示している。
図８に示すように、走査線の位置を表す軸線は走査線と同心の円として表示されている。軸線には、適宜の走査角度（例えば、３０°，６０°等）に、円の中心から放射状に伸びる補助線が描かれている。また、軸線の外側には、軸線と同心の２つの円が目盛として描かれている。図８の例では、内側の円が層厚１００μｍを表しており、外側の円が層厚２００μｍを表している。各走査位置における層厚は、軸線から外側（その法線方向）にプロットされており、隣接する点同士が直線で結ばれている。

図８から明らかなように、本実施形態の光干渉断層装置１０では、軸線と走査線が同心円（すなわち、相似形）で描かれているため、走査線のどの位置で層厚が厚い（又は薄い）のかを直感的に把握することができる（図８の例では、０°，１８０°，３３０°で層厚が薄い）。
また、本実施形態では層厚を定量的に評価するための１００μｍ，２００μｍといった目盛が描かれているため、治療効果の判定や、病状の進行の程度を的確に判断することができる。

なお、図８に示す例では、網膜神経線維層の層厚のみをプロットしたグラフであったが、網膜を構成する各層についてその層厚をグラフ化することができる。例えば、図１３に示すように、一度に複数の層（ｉ層，（ｉ＋１）層，（ｉ＋２）層）の層厚をモニター１８に表示することもできる。この場合は、色等で層の種類を判別可能とすることが望ましい。
また、入力部１６を操作してモニター１８に表示する層を選択できるようにしてもよい。病気によって層厚が変化する層が異なるからである。例えば、緑内障では神経線維層の層厚が変化し、網膜色素変性症では外顆粒層の層厚が変化する。検査者（医師）は被検者の症状等に応じてモニター１８に表示する層を選択し、被検者の病気を診断することができる。
なお、特定の種類の層（例えば、網膜神経線維層）のみをグラフ表示する場合は、図５のステップＳ３０において、該当する層についてのみ層厚を算出するようにしてもよい。

また、各層の層厚を正常値との比率で表示するようにしてもよい。すなわち、層厚を（測定値／正常眼の平均値）で表示する。比率で表示すると、被検眼が異常か正常かについて容易に判断することができる。この場合、グラフ内に（測定値／正常眼の平均値）が１となる基準線（目盛）を描くことが望ましい。
さらに、図１２に示すように、検査によって得られた層厚と、層厚の正常上限値（例えば、正常眼の平均値の＋１０％）と正常下限値（例えば、正常眼の平均値の−１０％）を併せて表示するようにしてもよい。このような構成によると、測定によって得られた層厚が正常範囲に属するのか否かを一目で判断することができる。また、図１２に示すように、走査線上の各位置における正常上限値と正常下限値を表示すれば、測定された層厚のどの部分が正常で、どの部分が異常であるかを、容易に判断することができる。

また、図８に示すグラフではプロットした点を直線で結ぶようにした。しかしながら、図１１に示すように、プロットした点を結ぶ直線にスムージング処理を施して、滑らかに接続するようにしてもよい。
さらに、上述した各グラフは別途設けたプリンタ等によって印刷（出力）するようにしてもよい。また、被検眼に設定する走査線は任意の形状とすることができ、例えば、円弧、合成円等とすることもできる。さらに、上述した各グラフの目盛を省略して描くこともできる。

以上、本発明の一実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、図９に示すように、モニター用ＣＣＤ３２で撮影された眼底画像に「位置−層厚」グラフを重ね合わせて表示するようにしてもよい。この場合は、眼底画像上に走査線を併せて描くことが好ましい。このような構成によると、走査線と眼底画像との位置関係が一目で分かり、かつ、走査線と軸線が同心であるため、走査線のどの位置（眼底のどの位置）がどのような層厚になっているかを、より直感的に把握することができる。

また、図１０に示すように、同一患者に対する検査履歴を表示するようにしてもよい。すなわち、光干渉断層装置１０のデータ記憶部２０は、患者毎（例えば、患者のＩＤ番号毎）に、その患者の検査結果（例えば、「位置−層厚」グラフ、網膜断層情報等）をその検査日時と共に記憶する。そして、入力部１６を操作して患者を特定することで（例えば、患者ＩＤを入力することで）、コンピュータ１４はデータ記憶部２０から特定された患者の検査結果を読み出す。次いで、コンピュータ１４は、モニター１８に患者の検査履歴を表示する。図１０に示す例では、日時Ａの検査結果（位置−層厚）と、日時Ｂ（日時Ｂより日時Ａは過去）の検査結果（位置−層厚）が表示されている。モニター１８に表示される患者の検査履歴から、日時Ａから日時Ｂまでの間の治療効果の判定や、病変の増悪・改善の有無等を容易に診断することができる。

さらに、上述した実施形態では被検眼に対してリング状に光を照射し、その走査線上の断層情報を測定光学系２４で取得した。しかしながら、光干渉断層装置１０による検査はこのような方法に限られず、例えば、入力部１６を操作して被検眼の眼底に走査面（走査領域）を設定し（例えば、図１４に示すように黄斑部を中心に方形状に走査面を設定し）、その走査領域内の断層情報（３次元断層情報）を測定光学系２４で取得する。（なお、照射光を走査する方向は、図１４の実線に示すように図の右側から左側に向かう走査を繰返してもよいし、同図の点線に示すように図の左側から右側に向かう走査を繰返してもよいし、あるいは、図の右側から左側に向かって走査すると、次は図の左側から右側に向かって走査するというように交互に走査を繰返してもよい。）
そして、図１５に示すように、その走査領域内に別途ラインを設定し、その設定ライン上の位置と層厚の関係を取得するようにしてもよい。設定ライン上の位置と層厚の関係は、図１６に示すように位置を横軸として表示し、層厚を縦軸として表示することができるし（従来の方式）、あるいは、図１７に示すように、位置を表す軸線を設定ラインと相似する形状（すなわち、リング状）とし、その軸線から法線方向に層厚をプロットするようにしてもよい。
あるいは、図１８に示すように、視神経乳頭から両側に放射状に伸びる複数本の走査線を設定し、得られた断層情報から視神経乳頭周りの各層の厚みの分布を簡易に検査することもできる。例えば、まず、各走査線について得られた断層情報に基づいて、視神経乳頭から等距離の位置におけるグラフ化したい層の層厚を算出する。これによって、走査線の位置に応じた層厚が判明する。
次に、図１９に示すように、位置を表す軸線を視神経乳頭の周囲にリング状に表示すると共にその軸線から法線方向に層厚をプロットし、プロットした点を連結した直線にスムージング処理を施す。このようにしても、視神経乳頭周りの層厚の概略の傾向を把握することができる。なお、図１８に示す６本の走査線の上の光の走査は、どちらの方向に行ってもよい。

また、上述した実施形態では、測定光学系２４で得られた光干渉断層情報に基づいて、コンピュータ１４が自動的に各層の層厚を算出した。しかしながら、測定光学系２４で得られた光干渉断層情報の各層の境界が不明瞭な場合、検査者（医師等）が入力部１６を操作して各層の境界を特定し、その特定された境界に基づいてコンピュータ１４が各層の層厚を算出するようにしてもよい。図２０には、検査者によって各層の境界を特定し、その特定した境界に基づいて各層の層厚を算出する手順が示されている。
図２０に示すように、コンピュータ１４は、まず、測定光学系２４で測定された光干渉断層情報を映像化し、その光干渉断層画像をモニター１８に表示する（Ｓ３６）。次に、検査者（医師等）は、入力部１６（マウス等）を操作して、モニター１８に表示される光干渉断層画像中の境界と思われる点を指定する（Ｓ３８）。検査者が解剖学的な知識を有している場合、各層の境界が不明瞭な状態（例えば、各層の境界が不連続にしか判別できない状態）あっても、境界が判別できる部位において各層の境界を指定することができるためである。
光干渉断層画像中に複数の点が指定されると、コンピュータ１４は、その指定された複数の点を直線で接続し（Ｓ４０）、次いで、その直線にスムージング処理を施して曲線とする（Ｓ４２）。これにより、指定された各点が接続され、仮の境界線が設定される。図２１は光干渉断層画像中に指定された複数の点を直線で接続した状態を示しており、図２２は複数の点を接続する直線にスムージング処理を施した状態を示している。
次に、検査者は入力部１６を操作して、上述した手順で設定された境界線を確定するか否かを入力する（Ｓ４４）。検査者が設定された境界線を確定しない場合（ステップＳ４４でＮＯ）、ステップＳ３８に戻って、ステップＳ３８からの処理を繰り返す。このため、検査者は、適切な境界線が設定されるよう、さらに多くの点を指定することとなる。
一方、設定された境界線を確定する場合（ステップＳ４４でＹＥＳ）、設定された境界線を最終的な境界線として確定し（Ｓ４６）、次いで、必要な境界線を全て設定したか否かを判断する（Ｓ４８）。全ての必要な境界線を設定していない場合（ステップＳ４８でＮＯ）、ステップＳ３８に戻って、ステップＳ３８からの処理を繰り返す。これによって、必要な全ての層の境界に境界線が設定される。全ての層に境界線を設定している場合（ステップＳ４８でＹＥＳ）、コンピュータ１４は設定された境界線の間隔から各層の層厚を算出する（Ｓ５０）。すなわち、コンピュータ１４は、隣接する各層の境界線の位置座標から各層のピクセル数を算出し、その算出されたピクセル数を実際の層厚に換算する。各層の層厚が算出されると、コンピュータ１４は、「位置−層厚」グラフをモニター１８に表示する（Ｓ５２）。
このような構成によると、測定光学系２４で得られた光干渉断層画像の各層の境界が不明瞭であっても、検査者が各層の境界を複数指定することによって各層の厚みを算出することができる。なお、上述した形態と異なり、検査者が入力部１６を操作して、各層の境界線を直接引くような形態で実施することもできる。

上述した検査者の手動による境界線の確定方法を利用して、網膜を構成する各層（網膜神経線維層、視細胞外節層、視細胞内節層、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経節細胞層）の層厚をグラフ化することもできる。既に説明したように、網膜をスキャンすることで得られる光干渉断層像では、網膜を構成する各層の境界が不鮮明な場合がある。このような場合であっても、検査者が手動で光干渉断層像内の各層の境界線を確定（指定）することで、その確定された境界線の間隔から各層の厚みを求めることができる。複数の走査線の各位置についてそれぞれ各層の厚みを算出すれば、得られた各走査線上の各位置の各層の厚みから、走査面内における各層の厚みを２次元的に表示することができる。例えば、図２３に示すように、被検眼の網膜に対して放射状に設定された複数本の走査線上をスキャンして、あるいは図１４に示すように被検眼の網膜に対して平行に設定された複数本の走査線上をスキャンして、被検眼の３次元断層情報を取得し、図２４に示すように、得られた３次元断層情報から各部位の層厚を色を変えて表示することができる（以下、このような表示をマッピングという）。なお、図２５に示すように、マッピングしたグラフと眼底写真とを重ね合せて表示するようにしてもよい。
上述した方法によって網膜の各層の厚みをマッピングできると、網膜神経線維層以外の層であって、網膜の特定の層だけが強く障害をうけるような疾患の診断に役立てることができる。また、この方法によると、網膜だけでなく、網膜よりも強膜側にある脈絡膜、脈絡膜毛細血管板等の厚みのマッピング、また、角膜の各層のマッピング、さらには後部硝子体剥離や網膜剥離の範囲を示すマッピングも可能となる。なお、網膜を構成する各層から複数の層を選択し、それらの層の厚みの合計をマッピングすることもできる。例えば、同時に変化すると思われる外顆粒層と視細胞外節と視細胞内節の各層の厚みの合計をマッピングすることができる。これによって、関連する複数の層を総合的に判断することができる。
さらには、上述したように検査者の手動によって境界線を確定する手法を用いると、被検眼に病変が存在するときや、白内障などで網膜の輝度が低いときや、あるいは硝子体混濁が画面上に写っているとき等の場合であっても、網膜の厚みの計測や、網膜を構成する各層の厚みをマッピングすることが可能となる。すなわち、手動で境界線を特定するため、上述のような場合であっても正しく境界線を引くことができるためである。

また、上述した光干渉断層装置１０は網膜の断層像を得るためのものであったが、これ以外にも、本発明の技術は、消化管の表面に光を照射し、消化管の浮腫の状態等を把握するための内視鏡装置に適用することができる。さらには、外科手術において腫瘍部分と正常部分を区別する際に用いることができる。
また、本発明の技術は光干渉断層装置に限られず、被検眼を透過した偏向光の位相変化を計測することで網膜の神経線維層の厚みを測定する装置（例えば、ＧＤｘＶＣＣ（カール・ツァイス・メディテック社製）や、レーザ光で網膜をスキャニングして網膜からの反射光を計測することで網膜の３次元構造を測定する装置（例えば、ＨＲＴ（ハイデルベルグ社製））等にも適用することができる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (12)

1. １又は複数の層から構成される被検査物に光を照射し、被検査物の各層で反射される反射光と基準光とを干渉させ、その干渉光の強度を検出することで被検査物の深さ方向の１次元断層情報を取得する光干渉断層計と、
   光干渉断層計による照射光を被検査物の表面でライン状又は面状に走査することで取得される被検査物の２次元又は３次元断層情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層について、被検査物の表面に設定された設定ライン上の各位置における層厚を算出する手段と、
   設定ライン上の位置を表す軸線を設定ラインの形状と相似する形状で表示し、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットした「位置−層厚」の関係を示すグラフを出力する手段と、を備えることを特徴とする光干渉断層装置。
2. 前記グラフ出力手段によって出力される「位置−層厚」グラフを表示する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層装置。
3. 被検査物を撮影する手段をさらに有し、前記表示手段は、撮影手段によって撮影された被検査物の撮影像を表示すると共に、その表示された撮影像上に前記「位置−層厚」グラフを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層装置。
4. 被検査物の２次元又は３次元断層情報を、その取得した日時と共に当該被検査物を識別するための識別情報と関連付けて記憶する手段をさらに備え、前記表示手段は、記憶手段に記憶されている２次元又は３次元断層情報が複数ある場合は、それら２次元又は３次元断層情報から得られる複数の「位置−層厚」グラフのうち取得日時の異なる少なくとも２つのグラフを併せて表示することを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層装置。
5. 前記表示手段は、「位置−層厚」の関係が正常であるか否かを判断するための基準値と前記「位置−層厚」グラフとを併せて表示することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光干渉断層装置。
6. 前記の正常であるか否かを判断するための基準値は、複数の被検査物に対して取得した「位置−層厚」の関係を統計的に処理した「位置−層厚の平均値」又は「位置−層厚の正常値」であることを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層装置。
7. 前記表示手段は、被検査物の「位置−層厚」グラフと、「位置−層厚の平均値」のグラフ又は「位置−層厚の正常値」のグラフとを併せて表示することを特徴とする請求項６に記載の光干渉断層装置。
8. 前記算出手段は、被検査物を構成する複数の層のそれぞれについて、設定ライン上の各位置における層厚を算出するものであり、算出された各層の中から１又は複数の層を選択する手段をさらに備え、前記表示手段は、選択された層についての「位置−層厚」グラフを表示することを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層装置。
9. 被検査物の２次元又は３次元断層情報に基づいて、設定ラインに沿った断面の２次元断層像を表示する第２表示手段と、第２表示手段に表示される画像中の任意の点を指定する手段と、指定された点を結ぶ仮想線を設定する手段をさらに備え、
   前記算出手段は、被検査物を構成する複数の層のそれぞれについて、設定ライン上の各位置における層厚を算出するものであって、前記設定手段で設定された複数の仮想線のうち隣接する仮想線間の距離から各層の厚みを算出することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層装置。
10. １又は複数の層から構成される被検査物に光を照射し、被検査物からの光を検出することで被検査物を構成する少なくとも１つの層の厚みを測定する測定装置と、
    測定装置による照射光を被検査物の表面でライン状又は面状に走査することで取得される被検査物の１次元又は２次元の層厚情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層について、被検査物の表面に設定された設定ライン上の各位置における層厚を算出する手段と、
    設定ライン上の位置を表す軸線を設定ラインの形状と相似する形状で表示し、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットした「位置−層厚」の関係を示すグラフを出力する手段と、を備えることを特徴とする光層厚測定装置。
11. 被検査物の表面をライン状に光を走査することで光干渉断層計により取得される被検査物の２次元断層情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層の層厚と走査ライン上の位置との関係を表示装置に表示するためのプログラムであって、
    被検査物を構成する少なくとも１つの層について、取得された２次元断層情報から走査ライン上の各位置における層厚を算出する層厚算出手段、
    走査ライン上の位置を表す軸線を走査ラインの形状と相似する形状で表すと共に、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットしたグラフを表示装置に表示する表示装置制御手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
12. 被検査物の表面をライン状に光を走査することで光干渉断層計により取得される被検査物の２次元断層情報に基づいて、被検査物を構成する少なくとも１つの層の層厚と走査ライン上の位置との関係を表示装置に表示する方法であって、
    被検査物を構成する少なくとも１つの層について、２次元断層情報から走査ライン上の各位置における層厚を算出する工程と、
    走査ライン上の位置を表す軸線を走査ラインの形状と相似する形状で表示すると共に、算出された層厚を前記軸線からその法線方向に所定のスケールでプロットしたグラフを表示装置に表示する工程と、を有する表示方法。

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