JP6606846B2

JP6606846B2 - Ｏｃｔ信号処理装置、およびｏｃｔ信号処理プログラム

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Publication number: JP6606846B2
Application number: JP2015074640A
Authority: JP
Inventors: 康寛古内
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016194459A

Description

本開示は、光コヒーレンストモグラフィデバイスによって取得されたＯＣＴ信号を処理するためのＯＣＴ信号処理装置、およびＯＣＴ信号処理プログラムに関する。

光源からの光を測定光と参照光に分割し、被検物に照射された測定光と参照光の干渉信号に基づいて、被検物の断層画像を取得する光コヒーレンストモグラフィデバイスが知られている。例えば、特許文献１に開示される光コヒーレンストモグラフィデバイスは、眼の治療を行う治療用レーザ装置において用いられ、治療用レーザを患者眼に照射するための照射位置情報を取得する。

特開２０１２−１３５５５０号公報

しかしながら、従来の光コヒーレンストモグラフィデバイスは、被検物の一部に生じた変化の範囲を確認することが難しかった。

本開示は、上記の問題点に鑑み、被検物の変化情報を良好に取得できるＯＣＴ信号処理装置、およびＯＣＴ信号処理プログラムを提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）光コヒーレンストモグラフィによって検出されたＯＣＴ信号に基づくＯＣＴデータが走査方向に並べられた二次元ＯＣＴデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得するＯＣＴデータ取得手段であって、前記ＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の前記一次元ＯＣＴデータを前記被検物の同一位置に関して取得するＯＣＴデータ取得手段と、前記ＯＣＴデータ取得手段によって取得された前記複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に処理する信号処理手段と、を備えることを特徴とする。
（２）ＯＣＴ信号処理装置において実行されるＯＣＴ信号処理プログラムであって、前記ＯＣＴ信号処理装置のプロセッサによって実行されることで、光コヒーレンストモグラフィによって検出されたＯＣＴ信号に基づくＯＣＴデータが走査方向に並べられた二次元ＯＣＴデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得するステップであって、前記ＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の前記一次元ＯＣＴデータを前記被検物の同一位置に関して取得するＯＣＴデータ取得ステップと、前記ＯＣＴデータ取得ステップによって取得された前記複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に処理する信号処理ステップと、を前記ＯＣＴ信号処理装置に実行させることを特徴とする。

本実施例の概略構成を示す図である。ＯＣＴ信号の取得について説明するための図である。モーションコントラスト画像について説明するための図である。一次元化したＯＣＴ信号から時系列画像データの生成について説明するための図である。三次元の時系列画像データについて説明するための図である。ＯＣＴ信号処理装置とレーザ照射デバイスとの併用を説明するための図である。被検眼にレーザ照射したときの時系列画像データを示す図である。

以下、本実施形態のＯＣＴ信号処理装置について説明する。ＯＣＴ信号処理装置（例えば、ＯＣＴ信号処理装置１）は、例えば、光コヒーレンストモグラフィデバイス（以下、ＯＣＴデバイスと略す）によって取得されたＯＣＴ信号を処理する装置である（図１参照）。本実施形態において、ＯＣＴ信号は、ＯＣＴデバイスによって検出されたスペクトル干渉信号をフーリエ変換した信号（例えば、深さプロファイル）であってもよい。また、ＯＣＴ信号は、Ａスキャン（被検物の深さ方向の走査）によって取得されたＡスキャン信号であってもよい。

ＯＣＴ信号は、ＯＣＴデバイスによって検出されてもよい。ＯＣＴデータは、ＯＣＴ信号に基づいて取得されてよい。ここで、ＯＣＴデータとしては、同一位置に関して時間的に異なる複数のＯＣＴ信号に基づいて取得されるＯＣＴモーションコントラストデータであってもよい。モーションコントラストデータを取得する方法としては、例えば、Doppler, Speckle Variance, Correlation Mapping等の方法が用いられてもよい。ＯＣＴデータは、単一のＯＣＴ信号に基づいて取得されるＯＣＴデータ（例えば、ＯＣＴ強度データ、ＯＣＴ位相データ等）であってもよい。

二次元ＯＣＴデータは、ＯＣＴデータが走査方向に並べられることによって形成されてもよい。例えば、二次元ＯＣＴデータは、Ｂスキャン方向（Ａスキャンとは交差する走査方向）に並べたＢスキャンＯＣＴデータであってもよい。つまり、二次元ＯＣＴデータは、ＢスキャンＯＣＴデータであってもよい。二次元ＯＣＴデータは、深さ方向の軸と走査方向の軸からなる画像データを有してもよい。

二次元ＯＣＴデータは、ＯＣＴモーションコントラストデータが走査方向に並べられた二次元ＯＣＴモーションコントラストデータであってもよい。二次元ＯＣＴデータは、単一のＯＣＴ信号に基づいて取得されるＯＣＴデータが、走査方向に並べられた二次元ＯＣＴデータであってもよい。

なお、本実施形態においては、被検者眼（眼Ｅ）の軸方向をＺ方向、水平方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向として説明する。眼底の表面方向をＸＹ方向として考えても良い。

本実施形態のＯＣＴ信号処理装置は、例えば、ＯＣＴ信号取得部（例えば、制御部７０）と、信号処理部（例えば、制御部７０）を主に備える。

ＯＣＴ信号取得部は、前述の二次元ＯＣＴデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得するＯＣＴデータ取得部であってもよい。ＯＣＴ信号取得部は、光コヒーレンストモグラフィでのＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の一次元ＯＣＴデータを被検物の同一位置に関して取得してもよい。

ＯＣＴ信号取得部は、前述の二次元ＯＣＴモーションコントラストデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴモーションコントラストデータを取得してもよい。ＯＣＴ信号取得部は、光コヒーレンストモグラフィでのＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の一次元ＯＣＴモーションコントラストデータを取得してもよい。

ＯＣＴ信号取得部は、二次元ＯＣＴデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。ＯＣＴ信号取得部は、光コヒーレンストモグラフィでのＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。

深さ方向の演算する手法は、例えば、以下の手法であってもよい。ＯＣＴ信号取得部は、例えば、前述の各ＯＣＴデータを深さ方向に関して加算処理し、加算処理によって得られたデータが走査方向に並んだ一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。ここで、加算処理とは、例えば、加算処理、加算平均処理等を含む。

ＯＣＴ信号取得部は、例えば、各ＯＣＴデータを深さ方向に関して抽出処理し、抽出処理によって得られたデータが走査方向に並んだ一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。抽出の例としては、例えば、ＯＣＴデータの深さ方向における最大値、最小値、最頻値等を抽出してもよい。

ＯＣＴ信号取得部は、各ＯＣＴデータでの深さ方向に分離（例えば、セグメンテーション）された領域に関して深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。より詳細には、ＯＣＴ信号取得部は、例えば、ＯＣＴセグメンテーションによって分離された層別に、深さ方向に関する演算を行ってもよい。

ＯＣＴ信号取得部は、層別に一次元化処理して得られたＯＣＴデータを走査方向に並べることによって一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。ここで、ＯＣＴセグメンテーションとは、例えば、ＯＣＴ信号を画像化したＯＣＴ画像の画像解析によって被検物の層を検出することである。もちろん、画像化することなく、信号の立ち上がりから被検物の層を検出してもよい。

なお、ＯＣＴ信号取得部は、被検物にレーザ光を照射するレーザ照射光学系によって被検物にレーザ光が照射された際の一次元ＯＣＴデータを取得してもよい。

信号処理部は、ＯＣＴ信号取得部によって取得された複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に処理してもよい。より詳細には、信号処理部は、ＯＣＴデータ取得手段によって取得された複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に並べた画像データを生成してもよい。得られた画像データは、モニタに表示されてもよい。画像データは、記憶部に記憶されてもよい。

信号処理部は、例えば、一次元ＯＣＴデータの経時変化を取得し、一次元ＯＣＴデータが経時変化する領域を走査方向において検出してもよい。信号処理部は、例えば、一次元ＯＣＴデータの経時変化を取得し、一次元ＯＣＴデータの経時変化が収束するまでの時間を検出してもよい。

なお、上記処理において、二次元ＯＣＴデータ間のずれが画像処理等によって検出されてもよい。信号処理部は、検出されたずれに基づいて、複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に処理する際に、一次元ＯＣＴデータ間のずれを補正してもよい。

なお、本実施形態のＯＣＴ信号処理装置と、ＯＣＴ光学系と、レーザ照射光学系と、を備える眼科用レーザ手術装置が構成されてもよい。ＯＣＴ光学系は、患者眼に照射された測定光と、参照光とによって得られるＯＣＴ信号を取得してもよい。照射光学系は、治療用レーザ光源から発せられたレーザ光を患者眼に照射してもよい。

本実施形態に関して、より詳細には、ＯＣＴデバイスは、例えば、被検物上を走査された測定光と、測定光に対応する参照光とによって得られるＯＣＴ信号を検出する。例えば、ＯＣＴデバイスは、被検物の同一部位に関して時間の異なる複数のＯＣＴ信号を取得できる。より詳細には、ＯＣＴデバイスは、例えば、測定光を被検物上に走査する走査部を備える。そして、ＯＣＴデバイスは、例えば、被検物の同一部位上に異なるタイミングで複数回測定光を走査させてもよい。

ＯＣＴ信号取得部は、ＯＣＴデバイスと電気的に接続され、ＯＣＴデバイスから直接ＯＣＴ信号を取得してもよいし、他の媒体（例えば、コンピュータ、記憶媒体など）から間接的にＯＣＴ信号を取得してもよい。

ＯＣＴ信号取得部は、例えば、複数の一次元ＯＣＴデータとして、複数の一次元信号を取得してもよい。ＯＣＴ信号取得部は、例えば、被検物の同一部位における時間の異なる複数のＯＣＴ信号の各々を走査方向に一次元化することによって一次元信号を取得する。

ここで、走査方向とは、例えば、ＯＣＴデバイスが測定光を走査するときの方向であり、いわゆる「Ｂスキャン」の方向である。一次元信号とは、例えば、輝度、位相差、モーションコントラスト等の数値が一列に並んだ情報であり、一次元ＯＣＴデータの一つとして規定されてもよい。この場合、取得したモーションコントラスト信号を走査方向に一次元化することによって一次元信号が取得されてもよい。また、取得したＯＣＴ信号を、走査方向に一次元化することによって一次元信号を取得してもよい。

例えば、ＯＣＴ信号処理装置は、レーザ照射部と併用されてもよい。この場合、例えば、ＯＣＴ信号取得部は、レーザ照射位置における時間の異なる複数のＯＣＴ信号を取得する。例えば、ＯＣＴ信号取得部は、レーザの照射前・照射中・照射後のＯＣＴ信号を取得する。そして、一次元信号取得部は、例えば、レーザの照射位置を少なくとも横断するＢスキャンによって得られた時間のことなる複数のＯＣＴ信号の各々を走査方向に一次元化してもよい。信号処理部は、例えば、一次元信号取得部によって取得された一次元信号を、時系列に並べて二次元画像データを生成してもよい。これによって、ＯＣＴ信号処理装置は、例えば、光凝固レーザ光の照射によって網膜が凝固したときの変化を時系列で確認できる。さらに、凝固によって網膜が変化する時間を確認することができる。従って、レーザ光の照射パターンの間隔、照射時間の間隔等を設定するための情報が容易に得られる。

＜実施例＞
以下、本実施例のＯＣＴ信号処理装置１について図面を用いて説明する。図１に示すＯＣＴ信号処理装置１は、例えば、ＯＣＴデバイス１０によって取得されたＯＣＴ信号を処理する。

例えば、ＯＣＴ信号処理装置１は、制御部７０を備える。例えば、制御部７０は、一般的なＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で実現される。ＲＡＭは、各種情報を一時的に記憶する。制御部７０のＲＯＭには、ＯＣＴ信号を処理するためのＯＣＴ信号処理プログラム、ＯＣＴ信号処理装置と接続されたデバイス（例えば、ＯＣＴデバイス１０など）の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されている。なお、制御部７０は、複数の制御部（つまり、複数のプロセッサ）によって構成されてもよい。

制御部７０には、図１に示すように、例えば、記憶部（例えば、不揮発性メモリ）７２、操作部７６、および表示部７５等が電気的に接続されている。記憶部７２は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュＲＯＭ、着脱可能なＵＳＢメモリ等を記憶部７２として使用することができる。

操作部７６には、検者による各種操作指示が入力される。操作部７６は、入力された操作指示に応じた信号を制御部７０に出力する。操作部７６には、例えば、マウス、ジョイスティック、キーボード、タッチパネル等の少なくともいずれかを用いればよい。

表示部７５は、装置本体に搭載されたディスプレイであってもよいし、本体に接続されたディスプレイであってもよい。パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）のディスプレイを用いてもよい。複数のディスプレイが併用されてもよい。また、表示部７５は、タッチパネルであってもよい。表示部７５がタッチパネルである場合、表示部７５が操作部７６として機能する。表示部７５は、例えば、ＯＣＴデバイス１０によって取得されたＯＣＴ信号を処理した画像データ等を表示する。

＜ＯＣＴデバイス＞
以下、ＯＣＴデバイス１０の概略を説明する。本実施例では、例えば、被検眼Ｅに測定光を照射し、その反射光と測定光とによって取得されたＯＣＴ信号を取得するＯＣＴデバイス１０を一例として説明する。例えば、ＯＣＴデバイス１０は、ＯＣＴ信号を取得することによって、被検眼Ｅの断層像を撮影する。ＯＣＴデバイス１０は、例えば、ＯＣＴ光学系１００と、正面観察光学系２００と、固視標投影ユニット３００と、を主に備える。

ＯＣＴ光学系１００は、被検眼Ｅに測定光を照射する。ＯＣＴ光学系１００は、被検眼Ｅから反射された測定光と，参照光との干渉状態を検出器によって検出する。ＯＣＴ光学系１００は、例えば、走査部（例えば、光スキャナ１０８）を備える。走査部は、例えば、被検眼上の撮像位置を変更するため、被検眼上における測定光の走査位置を変更する。制御部７０は、設定された走査位置情報に基づいて走査部の動作を制御し、検出器からの受光信号に基づいてＯＣＴ信号を取得する。

＜ＯＣＴ光学系＞
ＯＣＴ光学系１００は、いわゆる光断層干渉計（ＯＣＴ：Optical coherence tomography）の光学系である。ＯＣＴ光学系１００は、測定光源１０２から出射された光をカップラー（光分割器）１０４によって測定光（試料光）と参照光に分割する。そして、ＯＣＴ光学系１００は、測定光学系１０６によって測定光を眼Ｅの眼底Ｅｆに導き，また、参照光を参照光学系１１０に導く。その後、被検眼Ｅによって反射された測定光と，参照光との合成による干渉光を検出器１２０に受光させる。

検出器１２０は、測定光と参照光との干渉状態を検出する。フーリエドメインＯＣＴの場合では、干渉光のスペクトル強度が検出器１２０によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって所定範囲における深さプロファイル（Ａスキャン信号）が取得される。例えば、Spectral-domain OCT（ＳＤ−ＯＣＴ）、Swept-source OCT（ＳＳ−ＯＣＴ）が挙げられる。また、Time-domain OCT（ＴＤ−ＯＣＴ）であってもよい。

ＳＤ−ＯＣＴの場合、光源１０２として低コヒーレント光源（広帯域光源）が用いられ、検出器１２０には、干渉光を各周波数成分（各波長成分）に分光する分光光学系（スペクトルメータ）が設けられる。スペクトルメータは、例えば、回折格子とラインセンサからなる。

ＳＳ−ＯＣＴの場合、光源１０２として出射波長を時間的に高速で変化させる波長走査型光源（波長可変光源）が用いられ、検出器１２０として、例えば、単一の受光素子が設けられる。光源１０２は、例えば、光源、ファイバーリング共振器、及び波長選択フィルタによって構成される。そして、波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、ファブリー・ペローエタロンを用いたものが挙げられる。

光源１０２から出射された光は、カップラー１０４によって測定光束と参照光束に分割される。そして、測定光束は、光ファイバーを通過した後、空気中へ出射される。その光束は、光スキャナ１０８、及び測定光学系１０６の他の光学部材を介して眼底Ｅｆに集光される。そして、眼底Ｅｆで反射された光は、同様の光路を経て光ファイバーに戻される。

光スキャナ１０８は、眼底上でＸＹ方向（横断方向）に測定光を走査させる。光スキャナ１０８は、瞳孔と略共役な位置に配置される。光スキャナ１０８は、例えば、２つのガルバノミラーであり、その反射角度が駆動機構５０によって任意に調整される。

これによって、光源１０２から出射された光束はその反射（進行）方向が変化され、眼底上で任意の方向に走査される。つまり、眼底Ｅｆ上における「Ｂスキャン」が行われる。なお、光スキャナ１０８としては、光を偏向させる構成であればよい。例えば、反射ミラー（ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ）の他、光の進行（偏向）方向を変化させる音響光学素子（ＡＯＭ）等が用いられる。

参照光学系１１０は、眼底Ｅｆでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系１１０は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであっても良い。参照光学系１１０は、例えば、反射光学系（例えば、参照ミラー）によって形成され、カップラー１０４からの光を反射光学系により反射することにより再度カップラー１０４に戻し、検出器１２０に導く。他の例としては、参照光学系１１０は、透過光学系（例えば、光ファイバー）によって形成され、カップラー１０４からの光を戻さず透過させることにより検出器１２０へと導く。

参照光学系１１０は、参照光路中の光学部材を移動させることにより、測定光と参照光との光路長差を変更する構成を有する。例えば、参照ミラーが光軸方向に移動される。光路長差を変更するための構成は、測定光学系１０６の測定光路中に配置されてもよい。
＜正面観察光学系＞
正面観察光学系２００は、眼底Ｅｆの正面画像を得るために設けられている。観察光学系２００は、例えば、光源から発せられた測定光（例えば、赤外光）を眼底上で二次元的に走査させる光スキャナと、眼底と略共役位置に配置された共焦点開口を介して眼底反射光を受光する第２の受光素子と、を備え、いわゆる眼科用走査型レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）の装置構成を持つ。

なお、観察光学系２００の構成としては、いわゆる眼底カメラタイプの構成であってもよい。また、ＯＣＴ光学系１００は、観察光学系２００を兼用してもよい。すなわち、正面画像は、二次元的に得られた断層画像を形成するデータを用いて取得されるようにしてもよい（例えば、三次元断層画像の深さ方向への積算画像、ＸＹ各位置でのスペクトルデータの積算値等）。

＜固視標投影ユニット＞
固視標投影ユニット３００は、眼Ｅの視線方向を誘導するための光学系を有する。投影ユニット３００は、眼Ｅに呈示する固視標を有し、複数の方向に眼Ｅを誘導できる。

例えば、固視標投影ユニット３００は、可視光を発する可視光源を有し、視標の呈示位置を二次元的に変更させる。これにより、視線方向が変更され、結果的に撮像部位が変更される。例えば、撮影光軸と同方向から固視標が呈示されると、眼底の中心部が撮像部位として設定される。また、撮影光軸に対して固視標が上方に呈示されると、眼底の上部が撮像部位として設定される。すなわち、撮影光軸に対する視標の位置に応じて撮影部位が変更される。

固視標投影ユニット３００としては、例えば、マトリクス状に配列されたＬＥＤの点灯位置により固視位置を調整する構成、光源からの光を光スキャナを用いて走査させ、光源の点灯制御により固視位置を調整する構成等、種々の構成が考えられる。また、投影ユニット３００は、内部固視灯タイプであってもよいし、外部固視灯タイプであってもよい。

＜制御動作＞
以上のような構成を備えるＯＣＴ信号処理装置において、ＯＣＴデバイス１０によって取得されたＯＣＴ信号を処理するときの制御動作を説明する。以下の説明では、ＯＣＴデバイス１０によって被検眼Ｅを測定し、取得されたＯＣＴ信号を処理する場合について説明する。なお、ＯＣＴデバイス１０によって被検眼Ｅを測定するものとするが、これに限らず、生体の他の部位であってもよいし、物質であってもよい。

なお、同一部位に対して複数回のＢスキャンを行う場合、被検眼の眼底Ｅｆに対してトラッキングを行ってもよい。例えば、観察光学系によって所定間隔ごとに撮影された眼底の正面画像のずれ情報に基づいて、Ｂスキャンの位置を補正してもよい。

＜ＯＣＴ信号の取得＞
まず、ＯＣＴデバイス１０によってＯＣＴ信号が検出される。ＯＣＴデバイス１０は、例えば、固視標投影ユニット３００によって被検者に固視標を投影する。そして、図示無き前眼部観察用カメラで撮影される前眼部観察像に基づいて、被検眼Ｅの瞳孔中心に測定光軸がくるように図示無き駆動部を制御して自動でアライメントを行う。

アライメント完了すると、ＯＣＴデバイス１０は、被検眼Ｅの測定を行う。ＯＣＴデバイス１０は、例えば、被検眼上の同一位置に関して、時間的に異なる少なくとも２つのＯＣＴ信号を取得する。例えば、制御部７０は、光スキャナ１０８の駆動を制御し、眼底上で測定光を走査させる。このとき、例えば、図２に示す走査ラインＳ１に沿ってｘ方向に測定光を走査させる。なお、測定光の光軸方向に交差する方向（例えば、ｘ方向）に測定光を走査させることを「Ｂスキャン」と呼ぶ。そして、１回のＢスキャンによって得られたＯＣＴ信号を１フレームのＯＣＴ信号として説明する。

制御部７０は、測定光を走査する間、検出器１２０によって検出されるＯＣＴ信号を取得する。例えば、図２において、走査ラインＳ１を時間Ｔ１で走査した時に取得されたＯＣＴ信号に基づく画像を画像Ｆ１、時間Ｔ２で取得されたＯＣＴ信号に基づく画像を画像Ｆ２、時間ＴＮで取得されたＯＣＴ信号に基づく画像を画像ＦＮと表している。なお、図２において、ｚ軸の方向は、測定光の光軸の方向とする。ｘ軸の方向は、ｚ軸に垂直であって被検者の左右方向とする。ｙ軸の方向は、ｚ軸に垂直であって被検者の上下方向とする。

時間Ｔ１における１回目の走査が完了すると、制御部７０は、１回目と同じ走査位置で、時間Ｔ１から所定時間経過した時間Ｔ２における２回目の走査を行う。例えば、制御部７０は、図２に示す走査ラインＳ１に沿って測定光を走査させた後、再び走査ラインＳ１に沿って測定光を走査させる。制御部７０は、測定光の走査中に検出器１２０によって検出されたＯＣＴ信号を取得する。これによって、制御部７０は、同じ走査位置における時間の異なる２フレームのＯＣＴ信号を取得することができる。なお、本実施例においては、同じ位置での走査をＮ（２以上の自然数）回繰り返し、時間の異なる連続するＮフレームのＯＣＴ信号を取得する。制御部７０は、例えば、走査ラインＳ１での走査をＮ回繰り返し、ＮフレームのＯＣＴ信号を取得する。このように、制御部７０は、時間の異なる２フレーム以上のＯＣＴ信号を取得する。

なお、１回の走査で、時間の異なる同じ位置の信号を２つ以上取得することができる場合は、２回目の走査を行わなくてもよい。例えば、所定間隔だけ光軸のずれた２つの測定光を１度に走査させる場合、複数回走査する必要はない。被検体内の同じ位置における時間の異なるＯＣＴ信号を取得することができればよい（特開２０１３−７６０１参照）。

＜ＯＣＴ信号の処理＞
以下、図２、図３に基づいてＯＣＴ信号の処理について説明する。制御部７０は、上記のようにしてＯＣＴデバイス１０から取得されたＯＣＴ信号を、記憶部７２に記憶する。そして制御部７０は、記憶部７２に記憶された複数のＯＣＴ信号を処理し、例えば、複素ＯＣＴ信号を取得する。例えば、制御部７０はＯＣＴ信号をフーリエ変換する。例えば、Ｎフレーム中ｎ枚目の（ｘ，ｚ）の位置の信号をＡｎ（ｘ，ｚ）で表すと、制御部７０は、フーリエ変換によって複素ＯＣＴ信号Ａｎ（ｘ，ｚ）を得る。複素ＯＣＴ信号Ａｎ（ｘ，ｚ）は、実数成分と虚数成分とを含む。

なお、例えば制御部７０は、取得された複素ＯＣＴ信号を処理し、モーションコントラストデータを取得してもよい。複素ＯＣＴ信号を処理する方法としては、例えば、複素ＯＣＴ信号の強度差を算出する方法、複素ＯＣＴ信号の位相差を算出する方法、複素ＯＣＴ信号のベクトル差分を算出する方法、複素ＯＣＴ信号の位相差及びベクトル差分を掛け合わせる方法、信号の相関を用いる方法（コリレーションマッピング）を用いる方法などが考えられる。本実施例では、位相差を算出する方法を例に説明する。

まず、制御部７０は、同じ位置の少なくとも２つの異なる時間に取得された複素ＯＣＴ信号Ａ（ｘ，ｚ）に対して位相差を算出する。制御部７０は、例えば、下記の式（１）を用いて、位相の変化を算出する。本実施例では、例えば、Ｎ回にわたって異なる時間の測定を行った場合、Ｔ１とＴ２，Ｔ２とＴ３，・・・，Ｔ（Ｎ−１）とＴＮの計（Ｎ−１）回の計算が行われ、（Ｎ−１）個のデータが算出される（例えば、図３参照）。もちろん、時間の組み合わせは上記に限らず、異なる時間であれば組み合わせを変更してもよい。なお、数式中のＡｎは時間ＴＮに取得された信号を示し、＊は複素共役を示している。

以上のように、制御部７０は複素ＯＣＴ信号の位相差に関する深さ方向（Ａスキャン方向）の位相差プロファイルを取得する。制御部７０は、例えば、この位相差プロファイルの大きさに応じて輝度の大きさが決定された輝度プロファイルを取得し、これをＢスキャン方向に並べた二次元のモーションコントラスト画像データ（二次元ＯＣＴモーションコントラストデータ）を取得してもよい。この場合、制御部７０は、時間の異なる同一位置の複数の複素ＯＣＴ信号の位相差に基づいて取得された複数の二次元モーションコントラスト画像データを記憶部７２に記憶させる。

＜一次元化＞
次いで、例えば、制御部７０は、上記のモーションコントラスト画像データのような二次元ＯＣＴデータ（例えば、二次元データ、二次元画像データなど）を深さ方向に演算して走査方向に一次元化する。例えば、制御部７０は、二次元画像データを深さ方向に加算平均処理することによって、二次元画像データを一次元化して一次元ＯＣＴデータ（例えば、一次元データ、一次元画像データなど）にしてもよい。例えば、図４（ａ）に示すように、制御部７０は、各Ａスキャン位置における画像データの輝度プロファイルを深さ方向に加算平均処理し、各Ａスキャンによって得られた輝度プロファイルを１つの輝度値に変換する。これによって、制御部７０は、各Ａスキャン位置に１つの輝度値を持つＢスキャン方向の一次元画像データを取得できる。図４の例では、時間Ｔ１から時間Ｔ２に取得されたＯＣＴ信号から取得されたモーションコントラスト画像データを一次元化した様子が示される。このように、制御部７０は、例えば各Ａスキャン位置において演算を行うことによって、Ｂスキャン方向に一次元化された一次元データを取得できる。なお、深さ方向への処理は、すべてのＡスキャン位置において深さ方向の演算を行う必要はなく、一部のＡスキャン位置において深さ方向の演算を行ってもよい。これによって一部の領域においてＢスキャン方向に一次元化された一次元データを取得してもよい。

＜二次元画像生成（時系列処理）＞
例えば、制御部７０は、Ｂスキャン方向に一次元化された一次元データを、Ｂスキャンを行った順に時間軸方向に並べる、すなわち時系列に並べることによって、二次元の時系列画像データを生成する。例えば、制御部７０は、図４（ｂ）に示すように、縦軸を時間軸、横軸をＡスキャン位置として、Ｂスキャン方向に一次元化した一次元データを上から順に並べた一つの画像データを生成する。このようにして得られた画像データ（図４（ｃ）参照）は、各Ａスキャン位置に対する被検物の経時変化を容易に確認できる。さらにこの画像データは、横軸がＡスキャン位置であるため、被検物に経時変化が生じたＢスキャン方向の範囲を検出することにも利用可能である。

＜画像処理による範囲検出＞
例えば、制御部７０は、取得された二次元画像データの輝度値のエッジを検出することによって、経時変化が生じた範囲を取得してもよい。例えば、Ｂスキャン方向に一次元化された一次元データにおいて、隣り合う各Ａスキャン位置の輝度値の変化を検出することで、各走査時間における被検物の変化が生じたＡスキャン位置を取得する。そして、例えば、制御部７０は、変化が生じた複数のＡスキャン位置から、被検物に変化が生じた範囲Ｗ１を取得してもよい（図４参照）。例えば、血流によって生じるモーションコントラスト画像データに基づいて時系列画像データを生成した場合、拍動による血管の伸縮状態を検出できる。これによって、動脈硬化等の診断に利用可能な情報が得られる。

＜画像データの出力＞
なお、制御部７０は、上記のように取得された二次元の時系列画像データを出力してもよい。例えば、制御部７０は、時系列画像データを表示部７５に表示してもよい。これによって、検者は表示部に表示された時系列画像データを確認することによって各Ａスキャン位置における被検物の経時変化を容易に確認することができる。もちろん、表示部７５への表示に限らず、プリンタ等によって画像を印刷してもよい。なお、制御部７０は、輝度の大きさによって色分けして表示してもよい。これによって、被検物に生じた変化の大きさが分かりやすくなる。

＜セグメンテーション＞
なお、以上の説明において、制御部７０は、二次元画像の深さ方向の全領域における加算処理によって、二次元画像を一次元化するものとしたが、これに限らない。例えば、制御部７０は、被検物の深さ方向の一部の領域において一次元化を行ってもよいし、分離された複数の領域ごとに一次元化を行い、領域ごとに二次元の時系列画像データを生成してもよい。

例えば、制御部７０は、ＯＣＴ信号に基づいて被検眼Ｅの網膜層の境界を検出してもよい。この場合、例えば制御部７０は、複素ＯＣＴ信号の強度に応じて輝度値が決定された強度画像のエッジ検出によって被検眼Ｅの網膜層の境界を検出してもよい。そして検出された境界によって網膜層を分離し、網膜層ごとに一次元化を行ってもよい。例えば、制御部７０は、被検眼Ｅの強度画像に基づいて分離された神経線維層（nerve fiber layer: NFL）、神経節細胞層（ganglion cell layer: GCL）、網膜色素上皮（retinal pigment epithelium: RPE）等の各層ごとに深さ方向の演算を行い、時系列画像データを生成してもよい。もちろん、複数の層をまとめて深さ方向の演算を行い、時系列画像データを生成してもよい。この場合、複数の層は隣り合う層でなくともよく、離れた位置にある層であってもよい。

上記のように、分類された層ごとに二次元画像を一次元化することによって、ノイズ成分が除去され、より実際の変化に近い情報を取得できる。また、層ごとの変化の仕方を比較することができる。

＜抽出＞
なお、以上の実施例において、二次元画像を深さ方向に関して加算平均処理したが、演算方法はこれに限らない。例えば、制御部７０は、深さ方向に関して少なくとも一つの輝度値を抽出してもよい。より詳細には、制御部７０は、深さ方向に関して、例えば輝度プロファイルの最大値，最小値，または最頻値等を検索し、該当する輝度値をそのＡスキャン位置の代表輝度値として抽出し、そのＡスキャン位置における輝度値として設定してもよい。最頻値を探索する場合は、例えば、制御部７０は輝度値のヒストグラムを作成し、その分布を利用してもよい。制御部７０は、各Ａスキャン位置において輝度値を抽出し、それらをＢスキャン方向に並べることによって、二次元画像を一次元化した一次元データを取得してもよい。

＜画像の位置合わせ＞
なお、制御部７０は、画像データの位置合わせを行ってもよい。画像の位置合わせは、例えば、同じ位置の複数の画像を揃えて配置するプロセスである。画像の位置がずれる原因として、例えば、撮影中の被検眼Ｅの動き等が考えられる。画像の位置合わせ方法は、例えば、位相限定相関法、各種相関関数を用いる方法、フーリエ変換を利用する方法、特徴点のマッチングに基づく方法など様々な方法が用いられてもよい。例えば、制御部７０は、複数のＯＣＴ信号から得られた複数の二次元画像の各々において、画像が何画素分ずれているかを取得してもよい。制御部７０は、Ｂスキャン方向に一次元化したプロファイルを時系列に並べる際に、取得されたずれ量の分だけ画素をずらして時系列に並べてもよい。これによって、時間の異なる画像間のＡスキャン位置が揃い、検者は、被検物の経時変化をより正確に確認できる。

なお、制御部７０は、上記のようにモーションコントラストを取得する際、位相補正を行ってもよい。位相補正は、例えば、画像間でＡスキャン間の位相ずれを補正する処理である。

＜三次元時系列画像＞
なお、以上の実施例において、同一部位におけるＯＣＴ信号に基づく二次元画像データを一次元化してから時系列に並べて二次元の時系列画像データを取得したが、これに限らない。例えば、図５に示すように、ＯＣＴ信号に基づく二次元画像データを一次元化せずに時系列に並べることによって三次元の時系列画像データ（ボリュームデータ）を取得し、メモリ７２に保存してもよい。制御部７０は、この三次元の時系列画像データに基づいて、被検物の経時変化を検出してもよい。上記のような三次元の時系列画像データは、二次元の場合と異なり、深さ方向の情報を持っているため、制御部７０は、各深さ方向について被検物の経時変化を検出することができる。

＜レーザ＞
なお、ＯＣＴ信号処理装置１は、例えば、被検体に治療レーザ光を照射するレーザ照射デバイスと併用されてもよい。例えば、ＯＣＴ信号処理装置１は、レーザ照射デバイスによってレーザ光が照射されるときの被検体の変化をＯＣＴデバイス１０によって撮影し、そのときのＯＣＴ信号を処理するために用いられてもよい。以下、被検体として、被検者の眼Ｅに治療レーザ光を照射し、網膜の一部を凝固させる光凝固デバイス４００を一例としてＯＣＴ信号処理装置１とレーザ照射デバイスの併用について説明する。

＜光凝固デバイス＞
まず、光凝固デバイス４００について図６を用いて説明する。図６に示すように、例えば、光凝固デバイス４００は、レーザ光源を有し、治療用レーザ光（例えば、５３２ｎｍの波長）を発振する。光凝固デバイス４００の光源から出射された光は駆動ミラー４０８、およびダイクロイックミラー３０で反射され、測定光学系１０６の一部の光学部材を介して眼底Ｅｆに集光される。駆動ミラー４０８は、駆動機構４５０によって反射面の角度を変更でき、レーザ光源から発せられたレーザ光を眼Ｅに対して偏向させる。この場合、測定光学系１０６の少なくとも一部は、レーザ光を眼の治療部位に照射する照射光学系として用いられる。

これにより、光凝固レーザ装置４００から出射されたレーザ光は,光スキャナ４０８によってその反射（進行）方向が変化され、眼底上で二次元的に走査される。これにより、眼底Ｅｆ上におけるレーザ光の照射位置が変更される。

なお、光凝固レーザ装置４００は、治療用レーザ光源に加えて、エイミング光を発するエイミング光源を備える構成であってもよい。

＜レーザ併用時の制御動作＞
以下、ＯＣＴ信号処理装置を光凝固レーザ装置と併用する場合の制御動作について説明する。まず、制御部７０は、例えば観察光学系２００を制御し、被検眼Ｅの眼底像を取得する。次に、制御部７０は、レーザの照射位置を取得する。例えば、制御部７０は観察光学系２００によって取得された被検眼Ｅの眼底像を表示部７５に表示してもよい。検者は、表示部７５に表示された被検眼Ｅの眼底像を確認し、操作部７６を操作することによってレーザの照射位置を設定してもよい。

＜ＯＣＴ撮影、レーザ照射＞
検者によって、操作部７６の照射開始キーが操作されると、制御部７０は、設定されたレーザ照射位置へのレーザ照射が可能となる。なお、制御部７０は、被検眼Ｅにレーザの照射を行う前に、ＯＣＴデバイス１０を制御し、被検眼Ｅによって反射された測定光と参照光とのＯＣＴ信号を取得する。このとき、例えば制御部７０は、前述のように設定されたレーザの照射位置を測定光が横断するように光スキャン１０８を制御し、同じ走査位置においてＢスキャンを繰り返し行う。このようにして、制御部７０は、被検眼Ｅにレーザ照射を行う前のＯＣＴ信号を取得する。

制御部７０は、例えばＯＣＴデバイス１０によってＢスキャンが繰り返し行われている状態で、光凝固レーザ装置４００を制御して被検眼Ｅにレーザを照射する。光凝固レーザ装置４００は、例えば、治療用レーザ光（例えば、５３２ｎｍの波長）を発振する。このレーザ光は、光スキャナ４０８、及びダイクロイックミラー３０によって反射され、測定光学系１０６の一部の光学部材を介して眼底Ｅｆに照射される。

制御部７０は、光スキャナ４０８を制御し、光凝固レーザ装置からのレーザ光を照射位置に向けて照射する。ＯＣＴデバイス１０は、レーザ光が照射される前、照射中、照射後においてＯＣＴ信号を取得し、取得されたＯＣＴ信号はＯＣＴ信号処理装置１によって前述と同様の処理がなされ、二次元の時系列画像データが生成される。図７は、例えば、被検眼Ｅにレーザ光を照射した場合にＯＣＴデバイス１０でＯＣＴ信号を処理したときの二次元の時系列画像データである。図７（ａ）は、被検眼Ｅにレーザ光を照射する前に取得されたモーションコントラスト画像を示す。同様に、（ｂ）はレーザ光の照射中、（ｃ）はレーザ光の照射直後、（ｄ）はレーザ光の照射後に取得されたモーションコントラス画像を示す。図７（ｅ）は、各時間に取得されたモーションコントラスト画像データを一次元化した一次元画像データを時系列に並べた図である。図７のように、レーザの照射開始時にＯＣＴ信号の位相変化が生じ、レーザ照射が終了してからしばらくの間ＯＣＴ信号の位相差の変化が検出される。

制御部７０は、例えば、取得された二次元時系列画像データを解析し、レーザ光によって網膜が変化した変化範囲Ｗ２を前述のようなエッジ検出によって演算してもよい。例えば、制御部７０は、演算された変化範囲Ｗ２に基づいて、レーザの照射位置、照射パターンの各ドット間の距離等を決定してもよい。なお、制御部７０は、例えば二次元の時系列画像データに基づいて被検眼に生じた変化が収まる時間を検出し、この時間に基づいて照射時間間隔などを決定してもよい。

なお、時系列画像データの生成は、ＯＣＴ信号が取得されるごとに随時処理が行われてもよいし、レーザ光の照射が終了するまでＯＣＴ信号を記憶部に記憶しておき、レーザ光の照射が終了した後にまとめて処理してもよい。例えば、レーザ光の照射中に時系列画像が生成され、リアルタイムで表示部７５に表示されてもよいし、レーザ光の照射後に表示されてもよい。もちろん、上記のような変化範囲Ｗ２の解析なども、リアルタイムで行われてもよいし、レーザ光照射後に行われてもよい。例えば、術者の操作部７６への操作に基づいて解析が行われてもよい。

レーザ照射時において、制御部７０は、照射位置の設定に用いた眼底像を基準画像として設定し、随時取得される眼底像との相対位置を検出する。そして、制御部７０は、レーザ光源及び光スキャナ４０８の動作を制御することにより、設定された照射位置情報に基づいて眼にレーザ光を照射する。すなわち、眼の移動があっても眼底Ｅｆ上の設定された領域を照射できるように，検出結果に基づいて光スキャナ４０８による走査位置を補正する（レーザ光のトラッキング）。これによって、レーザ照射位置を補正する。例えば、制御部７０は、関連付けされた眼底正面像と、随時取得される眼底像との間の眼底の表面方向（ＸＹ方向）に関するずれを検出し、検出されたずれが補正されるように光スキャナ４０８の走査位置を補正してもよい。

なお、上記トラッキングにおいて、２つの画像間の位置ずれを検出する手法としては、種々の画像処理手法（各種相関関数を用いる方法、フーリエ変換を利用する方法、特徴点のマッチングに基づく方法）を用いることが可能である。

例えば、基準画像又は観察画像（現在の眼底画像）を１画素ずつ位置ずれさせ、基準画像と対象画像を比較し、両データが最も一致したとき（相関が最も高くなるとき）の両データ間の位置ずれ方向及び位置ずれ量を検出する手法が考えられる。また、所定の基準画像及び対象画像から共通する特徴点を抽出し、抽出された特徴点の位置ずれ方向及び位置ずれ量を検出する手法が考えられる。

なお、テンプレートマッチングにおける評価関数は、類似度を示すＳＳＤ（Sum of Squared Difference）や相違度を示すＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）などを評価関数として用いてもよい。

なお、上記構成においては、ＯＣＴ光学系１００とレーザ照射デバイスについて、光スキャナを別々に設ける構成としたが、共通の光スキャナを用いる構成としてもよい。例えば、光スキャナ１０８の光源側にダイクロイックミラー３０を設け、その反射方向にレーザ光を導光する光ファイバーを設けてもよい。この場合、例えば、ＯＣＴデバイス１０の測定光を光スキャナ１０８によって走査する際に、光スキャナ１０８の反射光軸が、レーザ光の照射位置に合致したときにレーザ照射デバイスによってレーザ光が照射されるようにしてもよい。

なお、ＯＣＴ信号処理装置１と、ＯＣＴデバイス１０と、光凝固レーザ装置４００は、異なる筐体にそれぞれ配置された構成であってもよい。この場合、ＯＣＴデバイス１０によって取得されたＯＣＴ信号を、通信手段を介してＯＣＴ信号処理装置１に受信できればよい。

なお、光凝固レーザ装置４００に配置される観察光学系２００としては、術者によって直視が可能なスリットランプが配置されてもよい。また、接眼レンズを覗く術者のために視野内表示部を設けるようにしてもよい。この場合、スリットランプの接眼レンズと患者眼との間にビームコンバイナが設けられる。そして、視野内表示部で表示された表示画像は、ビームコンバイナで反射され、接眼レンズに向かう。これにより、術者は、スリットランプの観察画像と表示画像を視認できる。

１０ＯＣＴデバイス
７０制御部
７２メモリ
７５モニタ
７６操作部
１００ＯＣＴ光学系
１０８光スキャナ
２００正面観察光学系
３００固視標投影ユニット
４００光凝固デバイス

Claims

光コヒーレンストモグラフィによって検出されたＯＣＴ信号に基づくＯＣＴデータが走査方向に並べられた二次元ＯＣＴデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得するＯＣＴデータ取得手段であって、前記ＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の前記一次元ＯＣＴデータを前記被検物の同一位置に関して取得するＯＣＴデータ取得手段と、
前記ＯＣＴデータ取得手段によって取得された前記複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に処理する信号処理手段と、
を備えることを特徴とするＯＣＴ信号処理装置。
前記ＯＣＴデータ取得手段は、前記被検物にレーザ光を照射するレーザ照射手段によって前記被検物にレーザ光が照射された際の前記一次元ＯＣＴデータを取得することを特徴とする請求項１のＯＣＴ信号処理装置。
ＯＣＴ信号処理装置において実行されるＯＣＴ信号処理プログラムであって、前記ＯＣＴ信号処理装置のプロセッサによって実行されることで、
光コヒーレンストモグラフィによって検出されたＯＣＴ信号に基づくＯＣＴデータが走査方向に並べられた二次元ＯＣＴデータを、被検物の深さ方向に演算することによって得られた一次元ＯＣＴデータを取得するステップであって、前記ＯＣＴ信号の検出タイミングが異なる複数の前記一次元ＯＣＴデータを前記被検物の同一位置に関して取得するＯＣＴデータ取得ステップと、
前記ＯＣＴデータ取得ステップによって取得された前記複数の一次元ＯＣＴデータを時系列に処理する信号処理ステップと、
を前記ＯＣＴ信号処理装置に実行させることを特徴とするＯＣＴ信号処理プログラム。