JP5916110B2 - 画像表示装置、画像表示方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
OCT)」の手法を用いた装置が開示されている。すなわち、この装置は、被測定物体に対して低コヒーレンス光のビームを照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル強度分布を取得してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の深度方向(z方向)の形態を画像化するものである。更に、この装置は、光ビーム(信号光)をz方向に直交する1方向(x方向)に走査するガルバノミラーを備え、それにより被測定物体の所望の測定対象領域の画像を形成するようになっている。この装置により形成される画像は、光ビームの走査方向(x方向)に沿った深度方向(z方向)の2次元断層像となる。なお、この手法は、特にスペクトラルドメイン(Spectral Domain)とも呼ばれる。
ランプは、スリット光を用いて角膜の光切片を切り取ることにより角膜の断面の画像を取得する装置である。
図1は、本発明の実施の形態にかかる光画像計測システムの構成を示す図である。光画像計測システム1000は、眼底観察装置1と、画像表示装置4とを備えている。眼底観察装置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を含んで構成される。眼底カメラユニット2は、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有する。OCTユニット100には、眼底のOCT画像を取得するための光学系が設けられている。演算制御ユニット200は、各種の演算処理や制御処理等を実行するコンピュータを具備している。
図1に示す眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efの表面形態を表す2次元画像(眼底像)を取得するための光学系が設けられている。眼底像には、観察画像や撮影画像などが含まれる。観察画像は、たとえば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで形成されるモノクロの動画像である。撮影画像は、たとえば、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像、又は近赤外光若しくは可視光を照明光として用いたモノクロの静止画像であってもよい。眼底カメラユニット2は、これら以外の画像、たとえば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に構成されていてもよい。
像を取得するための位置や、黄斑部と視神経乳頭との間の眼底中心を中心とする画像を取得するための位置などがある。また、固視標の表示位置を任意に変更することも可能である。
を移動する機構とを含んで構成される。
図2を参照しつつOCTユニット100の構成の一例を説明する。OCTユニット100には、眼底EfのOCT画像を取得するための光学系が設けられている。この光学系は、従来のスペクトラルドメインタイプのOCT装置と同様の構成を有する。すなわち、この光学系は、低コヒーレンス光を参照光と信号光に分割し、眼底Efを経由した信号光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル成分を検出するように構成されている。この検出結果(検出信号)は演算制御ユニット200に送られる。
Optical Amplifier)等の光出力デバイスを含んで構成される。
演算制御ユニット200の構成について説明する。演算制御ユニット200は、CCDイメージセンサ115から入力される検出信号を解析して眼底EfのOCT画像を形成する。そのための演算処理は、従来のスペクトラルドメインタイプのOCT装置と同様である。
眼底観察装置1の制御系の構成について図3及び図4を参照しつつ説明する。
眼底観察装置1の制御系は、制御部210を中心に構成される。制御部210は、たとえば、前述のマイクロプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイス等を含んで構成される。制御部210には、主制御部211と記憶部212が設けられている。
主制御部211は前述の各種制御を行う。特に、主制御部211は、眼底カメラユニット2の合焦駆動部31A、光路長変更部41及びガルバノスキャナ42、更にOCTユニット100の光源ユニット101、光減衰器105及び偏波調整器106を制御する。
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、たとえば、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に関する情報や、左眼/右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。また、記憶部212には、眼底観察装置1を動作させるための各種プログラムやデータが記憶されている。
画像形成部220は、CCDイメージセンサ115からの検出信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データと位相画像の画像データとを形成する。これらの画像については後述する。画像形成部220は、たとえば、前述の回路基板やマイクロプロセッサを含んで構成される。なお、この明細書では、「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。画像形成部220は、断層像形成部221と位相画像形成部222を有する。
断層像形成部221は、第1走査により得られる干渉光LCの検出結果に基づいて、第1断面における形態の時系列変化を表す断層像(第1断層像)を形成する。この処理についてより詳しく説明する。第1走査は、上記のように第1断面C0を繰り返し走査するものである。断層像形成部221には、第1走査に応じて、OCTユニット100のCCD115から検出信号が逐次入力される。断層像形成部221は、第1断層像の各走査に対応する検出信号に基づいて、第1断面C0の1枚の断層像を形成する。断層像形成部221は、この処理を第1走査の反復回数だけ繰り返すことで、時系列に沿った一連の断層像を形成する。ここで、これら断層像を複数の群に分割し、各群の断層像を重ね合わせて画質の向上を図ってもよい。
位相画像形成部222は、第1走査により得られる干渉光LSの検出結果に基づいて、第1断面における位相差の時系列変化を表す位相画像を形成する。この処理に用いられる検出結果は、断層像形成部221による第1断層像の形成処理に供されるものと同じである。よって、第1断層像と位相画像との間の位置合わせをすることが可能である。つまり、第1断層像の画素と位相画像の画素とを自然に対応付けることが可能である。
フにおいて所定の時間間隔Δtだけ離れた2つの時点t1、t2(=t1+Δt)の間における位相差Δφを求める。そして、この位相差Δφを時点t1(より一般に2つの時点t1、t2の間の任意の時点)における位相差Δφ(t1)として定義する。あらかじめ設定された多数の時点のそれぞれについてこの処理を実行することで、当該画素における位相差の時系列変化が得られる。
画像処理部230は、画像形成部220により形成された画像に対して各種の画像処理や解析処理を施す。たとえば、画像処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の各種補正処理を実行する。また、画像処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
血管領域特定部231は、第1断層像、第2断層像、及び位相画像のそれぞれについて、注目血管Dbに対応する血管領域を特定する。この処理は、各画像の画素値を解析することによって行うことが可能である(たとえば閾値処理)。
血流情報生成部232は、第1断面と第2断面との間の距離、血管領域の特定結果、及び位相画像の血管領域における位相差の時系列変化に基づいて、注目血管Dbに関する血流情報を生成する。ここで、第1断面と第2断面との間の距離(断面間距離)は、事前に決定される。その一例は、断面設定部237の説明において後述する。血管領域は、血管領域特定部231により得られる。位相画像の血管領域における位相差の時系列変化は、位相画像の血管領域内の画素についての位相差の時系列変化として得られる。以下、この処理を実行するための構成の一例を説明する。前述のように、血流情報生成部232には、傾き算出部233と、血流速度算出部234と、血管径算出部235と、血流量算出部236とが設けられている。
傾き算出部233は、断面間距離と血管領域の特定結果とに基づいて、第1断面における注目血管Dbの傾きを算出する。まず、注目血管Dbの傾きを算出する理由を説明する。血流情報はドップラーOCTの手法で得られる(特許文献8、9を参照)。ドップラーシフトに寄与する血流の速度成分は、信号光LSの照射方向の成分である。したがって、たとえ血流速度が同じであっても、血流方向(つまり注目血管Dbの向き)と信号光LSとが成す角度に応じて信号光LSが受けるドップラーシフトが変化し、ひいては得られる血流情報も変わってしまう。このような不都合を避けるために、注目血管Dbの傾きを求め、これを血流速度の算出処理に反映させる必要がある。
血流速度算出部234は、位相画像として得られる位相差の時系列変化に基づいて、注目血管Db内を流れる血液の第1断面C0における血流速度を算出する。この算出対象は、或る時点における血流速度でもよいし、この血流速度の時系列変化(血流速度変化情報)でもよい。前者の場合、たとえば心電図の所定の時相(たとえばR波の時相)における血流速度を選択的に取得することが可能である。また、後者における時間の範囲は、第1断面C0を走査した時間の全体又は任意の一部である。
Δfは、信号光LSの散乱光が受けるドップラーシフトを表す;
nは、媒質の屈折率を表す;
vは、媒質の流速(血流速度)を表す;
θは、信号光LSの照射方向と媒質の流れベクトルとが成す角度を表す;
λは、信号光LSの中心波長を表す。
血管径算出部235は、第1断面C0における注目血管Dbの径を算出する。この算出方法の例として、眼底像を用いた第1の算出方法と、断層像を用いた第2の算出方法がある。
血流量算出部236は、血流速度の算出結果と血管径の算出結果とに基づいて、注目血管Db内を流れる血液の流量を算出する。この処理の一例を以下に説明する。
出部234による血流速度の算出結果に基づく最大値Vmとを、この数式に代入することにより、目的の血流量Qを算出する。
主制御部211は、表示部240Aに眼底像を表示させる。この眼底像は観察画像でも撮影画像でもよい。また、この眼底像は撮影画像を構成する画像であってもよい。ユーザは、操作部240Bを操作することで、表示された眼底像に第1断面C0を指定する。断面設定部237は、指定された第1断面C0と、この眼底像とに基づいて、第2断面C1及びC2を設定する。なお、前述のように、第1断面COは所望の注目血管Dbを横切るように指定される。
ユーザインターフェイス240には、表示部240Aと操作部240Bとが含まれる。表示部240Aは、前述した演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置3を含んで構成される。操作部240Bは、前述した演算制御ユニット200の操作デバイスを含んで構成される。操作部240Bには、眼底観察装置1の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。たとえば眼底カメラユニット2が従来の眼底カメラと同様の筺体を有する場合、操作部240Bは、この筺体に設けられたジョイスティックや操作パネル等を含んでいてもよい。また、表示部240Aは、眼底カメラユニット2の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
ここで、信号光LSの走査及びOCT画像について説明しておく。
画像表示装置4の断層画像格納部401には、平行断層画像が格納される。平行断層画像は、血管走行に平行な断層画像である。ここでの断層画像とは、例えば、上述したOCTユニット100や画像形成部220を用いて取得された断層画像である。血管走行に平行な断層画像とは、例えば、血管の走行方向に平行な断層画像である。血管走行方向とは、例えば、血管の伸びる方向である。なお、一の血管の一の区間における血管走行方向を、例えば、一の血管の血管走行方向と考えても良い。この場合の、この区間の長さは問わない。また、ここでの血管走行に平行な断層画像とは、例えば、血管の一の箇所における血管走行方向に交差する断層画像に対して垂直な断層画像と考えても良い。また、平行断層画像は、目視等に利用するものであるため、ここでの平行は誤差等を含んでいてもよい。平行断層画像は、その上辺および下辺が、光の照射方向に対して垂直に交わるものであることが、血管の傾きを判断するうえで好ましい。ただし、ここでの垂直は、予め指定された許容範囲の誤差等を含んでいても良い。例えば、略垂直と考えても良い。
光画像計測システム1000の動作について説明する。図7は、光画像計測システム1000の動作の一例を表す。
OCT計測の準備として、患者IDの入力、本実施形態の動作モード(血流計測モード)の選択指定などを行う。
次に、観察光源11からの照明光で眼底Efを連続照明することにより、眼底Efの近赤外動画像(観察画像)を取得する。主制御部211は、この観察画像を表示部240Aに表示させる。
続いて、ユーザは、表示された眼底像に対して、血流を計測する位置を指定する。ここで指定されるのは第1断面である。なお、この眼底像は観察画像でも撮影画像(これを構成する画像を含む)でもよい。第1断面の指定方法については前述した。
第1断面が指定されると、断面設定部237が、この第1断面に基づいて第2断面を設定する。
主制御部211は、光源ユニット101、ガルバノスキャナ42等を制御してOCT計測を実行する。このOCT計測は、第1断面でも第2断面でもこれら以外の断面でもよい。このOCT画像を参照し、好適な画像が得られているか確認する。この確認は、ユーザが目視で行なってもよいし、眼底観察装置1が自動で行なってもよい。
所定のトリガーに対応して血流計測を開始する。
血流計測においては、まず、第1断面及び第2断面に対するOCT計測を行うことで、第1断層像、第2断層像及び位相画像を形成する。
血管領域特定部231は、第1断層像、第2断層像及び位相画像のそれぞれについて血管領域を特定する。
傾き算出部233は、断面間距離と血管領域の特定結果とに基づいて、第1断面における注目血管の傾きを算出する。
血流速度算出部234は、位相画像として得られる位相差の時系列変化と、注目血管の傾きとに基づいて、注目血管内を流れる血液の第1断面における血流速度を算出する。
血管径算出部235は、眼底像又は断層像(第1断層像等)に基づいて、第1断面における注目血管の径を算出する。
血流量算出部236は、血流速度の算出結果と血管径の算出結果とに基づいて、注目血管内を流れる血液の流量を算出する。
主制御部211は、血流速度の算出結果、血流量の算出結果等を含む血流情報を表示部240Aに表示させる。また、主制御部211は、患者IDに関連付けて血流情報を記憶部212に記憶させる。以上で、この実施形態の血流計測に関する処理は終了となる。
画像処理部230は、OCT計測により一の注目血管と交差する垂直断層画像を取得する。ここでは、一例として、信号光LS(照射光)の入射方向が、画像の上辺から下辺に向かう垂直な方向である垂直断層画像を取得する。そして、取得した垂直断層画像を、断層画像格納部401に蓄積する。この蓄積は、例えば一時記憶であるが、一時記憶でなくても良い。
画像表示装置4の表示部404は、断層画像格納部401からS21で蓄積された垂直断層画像を読み出し、表示する。
受付部405は、切替操作を受け付けたか否かを判断する。受け付けた場合、ステップS28に進み、受け付けていない場合、ステップS28に進む。
画像処理部230は、ステップS21で取得した垂直断層画像に垂直な平行断層画像を取得する。そして、取得した平行断層画像を、断層画像格納部401に蓄積する。この蓄積は、例えば一時記憶であるが、一時記憶でなくても良い。
画像表示装置4の表示部404は、断層画像格納部401からS24で蓄積された平行断層画像を読み出す。
表示部404は、ガイド画像格納部402から、予め格納されているガイド画像を読み出す。ここで読み出すガイド画像は、画像の上辺および下辺に平行な方向に対して、傾斜したガイド線を1以上有するガイド画像であるとする。この傾斜角度は、どのような角度であっても良い。ただし、傾斜している以上、0度を除いた角度であるとする。
表示部404は、S25で読み出した平行断層画像と、S26で読み出したガイド画像とを重ね合わせた画像であって、ガイド線が平行断層画像に配置された画像を生成し、表示する。例えば、平行断層画像上に、ガイド線以外の部分の透過率を100%としたガイド画像を配置した画像を生成し、図示しないモニタ等に表示する。そして、上位の処理にリターンする。
眼底観察装置1の効果について説明する。
得られる干渉光LCの検出結果に基づいて形成される。位相画像は、第1断面における位相差の時系列変化を表す画像であり、第1走査において光学系により得られる干渉光LCの検出結果に基づいて形成される。第2断層像は、第2断面における形態を表す画像であり、第2走査において光学系により得られる干渉光LCの検出結果に基づいて形成される。
以上に説明した構成は、この発明を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形(省略、置換、付加等)を適宜に施すことが可能である。
つぎに、画像表示装置4の効果について説明する。
図9は、断層画像格納部401に格納される平行断層画像409の一例を示す図である。
上記においては、画像表示装置4が平行断層画像409に、ガイド画像格納部402に格納されているガイド画像410を重ねて表示する例について説明したが、画像表示装置4の傾斜方向格納部403に格納されている傾斜方向情報が示す傾斜方向に平行なガイド線を、平行断層画像409に描画して表示するようにしてもよい。
図18は、対称なガイド線を表示した平行断層画像426の表示例を示す図である。
また、この場合のように、異なる傾きのガイド線が表示される場合、傾きが異なるガイド線を異なる色で表示するとともに、傾きが同じであるガイド線を同じ色で表示するようにして、血管の傾きが推奨範囲であるか否か等を確認できるようにしてもよい。なお、かかることは、ガイド画像を表示する場合や、ガイド線を平行断層画像上に描画する場合や、ガイド線の描画したフィルム等をディスプレイ等に配置する場合のいずれにおいても適用可能である。
2 眼底カメラユニット
3 表示装置
4 画像表示装置
10 照明光学系
30 撮影光学系
31 合焦レンズ
31A 合焦駆動部
41 光路長変更部
42 ガルバノスキャナ
50 アライメント光学系
60 フォーカス光学系
100 OCTユニット
101 光源ユニット
105 光減衰器
106 偏波調整器
115 CCDイメージセンサ
200 演算制御ユニット
210 制御部
211 主制御部
212 記憶部
220 画像形成部
221 断層像形成部
222 位相画像形成部
230 画像処理部
231 血管領域特定部
232 血流情報生成部
233 傾き算出部
234 血流速度算出部
235 血管径算出部
236 血流量算出部
237 断面設定部
240A 表示部
240B 操作部
401 断層画像格納部
402 ガイド画像格納部
403 傾斜方向格納部
404 表示部
405 受付部
E 被検眼
Ef 眼底
LS 信号光
LR 参照光
LC 干渉光
Claims (7)
- 血管走行に平行な断層画像である平行断層画像が格納される断層画像格納部と、
前記平行断層画像を表示する表示部を備え、
前記表示部が表示する平行断層画像上に、当該平行断層画像内における血流に関する情報を取得するために照射される光の照射方向に垂直な方向に対して傾斜している1以上のガイド線を表示する画像表示装置。 - 1以上のガイド線を有する画像であるガイド画像が格納されるガイド画像格納部を更に備え、
前記表示部は、前記平行断層画像と、前記ガイド画像とを重ね合わせて、前記ガイド線を前記平行断層画像に重ねた画像を表示し、
前記ガイド画像は、平行断層画像と重ね合わせた状態において、前記平行断層画像内における前記光を照射する方向に垂直な方向に対して傾斜しているガイド線を1以上含む請求項1記載の画像表示装置。 - 前記平行断層画像内における前記光の照射方向に垂直な方向に対して傾斜した方向を示す情報である傾斜方向情報が格納される傾斜方向格納部を更に備え、
前記表示部は、前記傾斜方向情報が示す傾斜方向に平行な1以上のガイド線を、前記平行断層画像に描画した画像を表示する請求項1記載の画像出力装置。 - 前記断層画像格納部に、血管走行に垂直な断層画像である垂直断層画像がさらに格納され、
前記表示部は、前記垂直断層画像をさらに表示し、
前記表示部が表示している垂直断層画像に対して垂直である平行断層画像を表示する指示を受け付ける受付部を更に備え、
前記表示部は、表示中の垂直断層画像に対して垂直である平行断層画像を表示する請求項1から請求項3いずれか記載の画像出力装置。 - 前記表示部が表示する平行断層画像上に、当該平行断層画像内における血流に関する情報を取得するために照射される光の照射方向に垂直な方向に対して傾斜しているガイド線であって、光の照射方向に対して対称となるガイド線を表示する請求項1から請求項4いずれか記載の画像表示装置。
- 血管走行に平行な断層画像である平行断層画像が格納される断層画像格納部と、表示部とを用いて実行される画像表示方法であって、
前記表示部が、前記平行断層画像を表示する表示ステップを備え、
前記表示ステップで表示する平行断層画像上に、当該平行断層画像内における血流に関する情報を取得するために照射される光の照射方向に垂直な方向に対して傾斜している1以上のガイド線を表示する画像表示方法。 - 血管走行に平行な断層画像である平行断層画像が格納される断層画像格納部にアクセス可能なコンピュータを、
前記平行断層画像を表示する表示部として機能させるためのプログラムであって、
前記表示部が表示する平行断層画像上に、当該平行断層画像内における血流に関する情報を取得するために照射される光の照射方向に垂直な方向に対して傾斜している1以上のガイド線を表示するプログラム。
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