JP7050588B2 - 眼科装置、その制御方法、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

眼科装置、その制御方法、プログラム、及び記録媒体 Download PDF

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Description

この発明は眼科装置、その制御方法、プログラム、及び記録媒体に関する。
眼科診療では、各種のイメージング装置や計測装置が用いられる。近年では、光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography、OCT)技術を応用した眼科装置が広く用いられている。典型的には、OCTは、眼底イメージング、前眼部イメージング、組織厚計測、眼軸長計測などに応用されている。
生体眼にOCTを適用するためには、対象部位への光学系の位置合わせ(アライメント)、画像フレームにおける対象部位の描出位置の調整、画質(信号対ノイズ比)の調整など、様々な準備動作を的確に実施する必要がある。更に、これら条件が満足されているか否かを確認し、好適なタイミングでイメージングや計測を実施する必要がある。
眼科装置の扱いに熟練した者であれば、眼球運動に応じて操作を行ったり、被検者に指示を送ったりすることで、一連の準備動作を的確且つ迅速に行うことは可能であろうが、熟練者がいない状況で眼科装置を使用する場合には、被検者や検者に過大な負担を強いることになりかねない。
特開2018-023675号公報
この発明の目的は、生体眼、特に前眼部にOCTを適用するための準備動作を自動化することで被検者や検者に掛かる負担を軽減することにある。
例示的な実施形態の第1の態様は、被検眼の前眼部に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用するOCT光学系と、前記OCTスキャンにより得られたデータに基づき画像を形成する画像形成部と、前記前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定するスキャンエリア設定部と、前記スキャンエリア設定部により設定された前記スキャンエリアに対してOCTスキャンを適用するように前記OCT光学系を制御する第1スキャン制御部と、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像の画質評価値を算出する画質評価部と、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して隅角画像を検出する隅角画像検出部と、前記隅角画像検出部により検出された前記隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定する位置判定部と、前記画質評価部により算出された画質評価値が所定閾値以上であり、且つ、前記隅角画像が前記第1範囲内に位置すると前記位置判定部により判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前記前眼部に適用するように前記OCT光学系を制御する第2スキャン制御部とを含む眼科装置である。
例示的な実施形態の第2の態様は、第1の態様の眼科装置であって、前記前眼部を撮影する前眼部撮影系と、前記OCT光学系を移動する移動機構と、前記前眼部撮影系により得られた前眼部画像を解析して、前記OCT光学系の移動目標を決定する移動目標決定部と、前記移動目標決定部により決定された前記移動目標に基づいて前記移動機構を制御する移動制御部とを更に含み、前記移動制御部が前記移動機構の制御を実行した後、前記スキャンエリア設定部は、スキャンエリアの設定を実行することを特徴とする。
例示的な実施形態の第3の態様は、第2の態様の眼科装置であって、前記移動目標決定部は、前記前眼部画像を解析して瞳孔中心及び虹彩外縁を検出し、前記瞳孔中心及び前記虹彩外縁に基づき移動目標を設定することを特徴とする。
例示的な実施形態の第4の態様は、第3の態様の眼科装置であって、前記移動目標決定部は、前記瞳孔中心を通過し且つ所定方向に沿う直線を求め、前記直線と前記虹彩外縁との交点を移動目標として求めることを特徴とする。
例示的な実施形態の第5の態様は、第4の態様の眼科装置であって、前記スキャンエリア設定部は、前記交点を通過するようにスキャンエリアを設定することを特徴とする。
例示的な実施形態の第6の態様は、第5の態様の眼科装置であって、前記スキャンエリア設定部は、前記直線に沿い且つスキャン中心が前記交点に位置するスキャンラインを設定することを特徴とする。
例示的な実施形態の第7の態様は、第2~第6の態様のいずれかの眼科装置であって、前記スキャンエリア設定部は、前記移動目標決定部により決定された前記移動目標を通過するようにスキャンエリアを設定することを特徴とする。
例示的な実施形態の第8の態様は、第2~第7の態様のいずれかの眼科装置であって、前記OCT光学系は、前記移動機構の制御の後に設定されたスキャンエリアに対して反復的OCTスキャンを適用し、前記画像形成部は、前記反復的OCTスキャンにより逐次に得られる複数のデータセットのそれぞれに基づいて画像を形成することを特徴とする。
例示的な実施形態の第9の態様は、第8の態様の眼科装置であって、前記反復的OCTスキャンは、反復的Bスキャンであることを特徴とする。
例示的な実施形態の第10の態様は、第8又は第9の態様の眼科装置であって、前記所定閾値以上の画質評価値が前記画質評価部により算出された後、前記隅角画像検出部は隅角画像の検出を実行することを特徴とする。
例示的な実施形態の第11の態様は、第1~第10の態様のいずれかの眼科装置であって、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して虹彩画像を検出する虹彩画像検出部を更に含み、前記位置判定部は、前記隅角画像検出部により検出された前記隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定し、且つ、前記虹彩画像検出部により検出された前記虹彩画像が第2範囲に位置するか判定し、前記第2スキャン制御部は、前記画質評価部により算出された画質評価値が所定閾値以上であり、更に、前記隅角画像が前記第1範囲内に位置し且つ前記虹彩画像が前記第2範囲内に位置すると前記位置判定部により判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前記前眼部に適用するように前記OCT光学系を制御することを特徴とする。
例示的な実施形態の第12の態様は、第1~第11の態様のいずれかの眼科装置であって、前記隅角画像検出部は、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して角膜後面画像及び虹彩前面画像を検出し、前記角膜後面画像と前記虹彩前面画像とが交差する位置を隅角として検出することを特徴とする。
例示的な実施形態の第13の態様は、第1~第12の態様のいずれかの眼科装置であって、前記画質評価部は、前記画像形成部により形成された画像における前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出することを特徴とする。
例示的な実施形態の第14の態様は、第13の態様の眼科装置であって、前記画質評価部は、前記画像形成部により形成された画像における角膜領域の信号と前記角膜領域に隣接する第1背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出することを特徴とする。
例示的な実施形態の第15の態様は、第13又は第14の態様の眼科装置であって、前記画質評価部は、前記画像形成部により形成された画像における虹彩領域の信号と前記虹彩領域に隣接する第2背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出することを特徴とする。
例示的な実施形態の第16の態様は、第13~第15の態様のいずれかの眼科装置であって、前記OCT光学系は、前記前眼部に測定光を導く測定アームと、前記測定光の前記前眼部からの戻り光に重ね合わされる参照光を導く参照アームとを含み、前記測定アーム及び前記参照アームの少なくとも一方は、導かれる光の偏光状態を変化させるための偏光デバイスを含み、前記画質評価部により算出される前記比の値を大きくするように前記偏光デバイスを制御する偏光制御部を更に含むことを特徴とする。
例示的な実施形態の第17の態様は、被検眼の前眼部に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用するOCT光学系と、前記OCTスキャンにより得られたデータに基づき画像を形成する画像形成部とを含む眼科装置の制御方法であって、前記前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定するスキャンエリア設定ステップと、設定された前記スキャンエリアに対してOCTスキャンを適用するように前記OCT光学系を制御する第1スキャン制御ステップと、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像の画質評価値を算出する画質評価ステップと、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して隅角画像を検出する隅角画像検出ステップと、検出された前記隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定する位置判定ステップと、前記画質評価値が所定閾値以上であり、且つ、前記隅角画像が前記第1範囲内に位置すると判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前記前眼部に適用するように前記OCT光学系を制御する第2スキャン制御ステップとを含む。
例示的な実施形態の第18の態様は、第17の態様の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
例示的な実施形態の第19の態様は、第18の態様のプログラムが記録されたコンピュータ可読な非一時的記録媒体である。
例示的な実施形態によれば、生体眼の前眼部にOCTを適用するための準備動作を自動化することができ、被検者や検者に掛かる負担を軽減することが可能となる。
例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するためのOCT画像である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を表すフローチャートである。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を表すフローチャートである。 例示的な実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するためのOCT画像である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を説明するための概略図である。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を表すフローチャートである。 例示的な実施形態に係る眼科装置が実行可能な動作を表すフローチャートである。
例示的な実施形態に係る眼科装置、その制御方法、プログラム、及び記録媒体の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態に係る眼科装置は、被検眼のデータを光学的に(つまり、光を利用して、換言すると、光学技術を利用して)取得するために用いられる。特に、実施形態に係る眼科装置は、OCT技術を利用して前眼部を画像化することが可能である。
実施形態に係る眼科装置は、OCT機能(光干渉断層計)に加え、他の機能を備えていてよい。この付加的機能の例として、前眼部撮影機能、眼底撮影機能、眼軸長測定機能、眼屈折力測定機能、眼収差測定機能、角膜形状測定機能、視野測定機能がある。なお、付加的な機能はこれらに限定されず、任意の眼科検査機能であってよく、また、他の診療科で使用可能な検査機能であってもよい。
以下の例示では、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装置(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。例示的な実施形態に適用可能なOCTの種別はスウェプトソースOCTに限定されず、例えばスペクトラルドメインOCTであってもよい。
スウェプトソースOCTは、波長可変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の光検出器で検出し、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構築する手法である。
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構築する手法である。
このように、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OCT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OCT手法である。なお、実施形態に適用可能なOCT手法はこれらに限定されず、他の形態的イメージングOCT(例えば、タイムドメインOCT)であってもよいし、機能的イメージングOCT(例えば、偏光OCT、血流計測OCT)であってもよい。
以下の例示では、このような眼科装置に加え、眼科装置の制御方法、コンピュータを含む眼科装置又は眼科装置に接続されたコンピュータに当該制御方法を実行させるプログラム、及び、当該プログラムが記録された記録媒体について説明する。
また、以下の例示では、角膜OCTに適用可能な一連の準備動作の例示的な実施形態と、隅角OCTに適用可能な一連の準備動作の例示的な実施形態とを説明し、更に、OCTの適用部位に応じた準備動作の切り替え制御について説明する。OCTが適用される複数の部位は、典型的には、角膜、隅角及び眼底のうちのいずれか2つ以上であってよいが、他の部位が含まれていてもよい。
本明細書においては、特に言及しない限り、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを区別しない。同様に、特に言及しない限り、被検眼の部位又は組織と、それを表現する画像とを区別しない。
〈角膜OCTに適用可能な実施形態〉
図1は、角膜OCTに適用可能な例示的実施形態を示す。眼科装置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は、被検眼Eの正面画像を取得するための光学系及び機構と、OCTを実行するための光学系及び機構とを含む。OCTユニット100は、OCTを実行するための光学系及び機構を含む。演算制御ユニット200は、各種の処理(演算、制御等)を実行するように構成された1以上のプロセッサと、記憶装置とを含む。
眼科装置1は、OCTが適用される被検眼の部位を切り替えるためのレンズユニットを備えている。具体的には、本例の眼科装置1は、前眼部にOCTを適用するための前眼部OCT用アタッチメント400を備えている。前眼部OCT用アタッチメント400は、例えば、特開2015-160103号公報に開示された光学ユニットと同様に構成されていてよい。
図1に示すように、前眼部OCT用アタッチメント400は、対物レンズ22と被検眼Eとの間に配置可能である。前眼部OCT用アタッチメント400が光路に配置されているとき、眼科装置1は前眼部にOCTスキャンを適用することが可能である。他方、前眼部OCT用アタッチメント400が光路から退避されているとき、眼科装置1は後眼部にOCTスキャンを適用することが可能である。前眼部OCT用アタッチメント400の移動は、手動又は自動で行われる。
他の実施形態において、アタッチメントが光路に配置されているときには後眼部にOCTスキャンを適用可能であり、且つ、アタッチメントが光路から退避されているときに前眼部にOCTスキャンを適用可能であってよい。また、アタッチメントにより切り替えられる部位は後眼部及び前眼部に限定されず、眼の任意の部位であってよい。なお、OCTスキャンが適用される部位を切り替えるための構成はこのようなアタッチメントに限定されず、例えば、光路に沿って移動可能なレンズを備えた構成、又は、光路に対して挿脱可能なレンズを備えた構成を採用することも可能である。
本明細書において「プロセッサ」は、ソフトウェアプログラムに記述された命令セットを実行するためのハードウェアであり、典型的には、演算装置、レジスタ、周辺回路などから構成される。プロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、MPU(Micro-Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、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(circuit)や電気回路構成(又は、電気回路構成要素:circuitry)を意味する。プロセッサは、例えば、記憶ハードウェア(例えば、記憶回路、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、例示的な実施形態に係る機能を実現する。プロセッサは、記憶ハードウェアの少なくとも一部を含んでいてもよい。
〈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が設けられている。取得される眼底Efのデジタル画像(眼底画像、眼底写真等と呼ばれる)は、一般に、観察画像、撮影画像等の正面画像である。観察画像は、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、可視領域のフラッシュ光を用いた静止画像である。
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に照射された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に導かれる。被検眼E(例えば、眼底Ef)に投射された測定光の戻り光は、眼底カメラユニット2内の同じ光路を通じてOCTユニット100に導かれる。
照明光学系10の観察光源11から出力された光(観察照明光)は、凹面鏡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、リレーレンズ系17、リレーレンズ18、絞り19、及びリレーレンズ系20を経由して孔開きミラー21に導かれる。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(眼底Ef)を照明する。観察照明光の被検眼Eからの戻り光は、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、結像レンズ34によりイメージセンサ35の受光面に結像される。イメージセンサ35は、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のフォーカスは、眼底Ef又は前眼部に合致するように調整される。
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、結像レンズ37によりイメージセンサ38の受光面に結像される。
液晶ディスプレイ(LCD)39は固視標(固視標画像)を表示する。LCD39から出力された光束は、その一部がハーフミラー33Aに反射され、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。固視標は、典型的には、視線の誘導及び固定に利用される。被検眼Eの視線が誘導(及び固定)される方向、つまり被検眼Eの固視が促される方向は、固視位置と呼ばれる。
LCD39の画面上における固視標画像の表示位置を変更することで固視位置を変更することができる。固視位置の例として、黄斑を中心とする画像を取得するための固視位置や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための固視位置や、黄斑と視神経乳頭との間の位置(眼底中心)を中心とする画像を取得するための固視位置や、黄斑から大きく離れた部位(眼底周辺部)の画像を取得するための固視位置などがある。
このような典型的な固視位置の少なくとも1つを指定するためのグラフィカルユーザーインターフェース(GUI)等を設けることができる。また、固視位置(固視標の表示位置)をマニュアルで移動するためのGUI等を設けることができる。また、固視位置を自動で設定する構成を適用することも可能である。
固視位置の変更が可能な固視標を被検眼Eに提示するための構成は、LCD等の表示デバイスには限定されない。例えば、複数の発光部(発光ダイオード等)がマトリクス状に配列されたデバイス(固視マトリクス)を、表示デバイスの代わりに採用することができる。この場合、複数の発光部を選択的に点灯させることにより、固視標による被検眼Eの固視位置を変更することができる。他の例として、移動可能な1以上の発光部を備えたデバイスによって、固視位置の変更が可能な固視標を生成することができる。
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。発光ダイオード(LED)51から出力されたアライメント光は、絞り52、絞り53、及びリレーレンズ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の孔部を通過し、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22を介して被検眼Eに投射される。アライメント光の被検眼Eからの戻り光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってイメージセンサ35に導かれる。その受光像(アライメント指標像)に基づいてマニュアルアライメントやオートアライメントを実行することができる。
実施形態に適用可能なアライメント手法は、このようなアライメント指標を用いたものに限定されない。例えば、互いに異なる2以上の位置から前眼部を撮影可能な前眼部カメラ及び三角法を利用してアライメントを行う手法を適用することができる(例えば、特開2013-248376号公報、特開2016-047094号公報を参照)。この手法は、ステレオアライメントなどと呼ばれる。或いは、斜方から角膜に光を投射して反対方向にて角膜反射光を検出するよう構成された光テコを利用した手法を適用することもできる(例えば、特開2016-047094号公報を参照)。また、後述のように、前眼部の赤外観察画像から特徴点(例えば瞳孔中心)を検出してアライメントを行うことも可能である。
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。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、フォーカス光学系60は照明光学系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される。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傾斜配置される。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、スプリット指標板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を介して被検眼Eに投射される。フォーカス光の被検眼Eからの戻り光(眼底反射光等)は、アライメント光の戻り光と同じ経路を通ってイメージセンサ35に導かれる。その受光像(スプリット指標像)に基づいてマニュアルフォーカシングやオートフォーカシングを実行できる。
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、視度補正レンズ70及び71を選択的に挿入することができる。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(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(凹レンズ)である。
ダイクロイックミラー46は、撮影光路とOCT用光路(測定アーム)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、撮影に用いられる波長帯の光を透過させる。測定アームには、OCTユニット100側から順に、コリメータレンズユニット40、リトロリフレクタ41、分散補償部材42、OCT合焦レンズ43、光スキャナ44、及びリレーレンズ45が設けられている。
リトロリフレクタ41は、これに入射する測定光LSの光路に沿って移動可能とされ、それにより測定アームの長さが変更される。測定アーム長の変更は、例えば、眼軸長に応じた光路長補正や、干渉状態の調整などに利用される。
分散補償部材42は、参照アームに配置された分散補償部材113(後述)とともに、測定光LSの分散特性と参照光LRの分散特性とを合わせるよう作用する。
OCT合焦レンズ43は、測定アームのフォーカス調整を行うために測定アームに沿って移動される。なお、撮影合焦レンズ31の移動、フォーカス光学系60の移動、及びOCT合焦レンズ43の移動を連係的に制御することができる。
前眼部OCT用アタッチメント400が光路から退避されているとき、光スキャナ44は、実質的に、被検眼Eの瞳孔に対して光学的に共役な位置に配置される。他方、前眼部OCT用アタッチメント400が光路に挿入されているとき、光スキャナ44は、実質的に、被検眼Eの前眼部(例えば、角膜、前房、瞳孔、又は水晶体)に対して光学的に共役な位置に配置される。光スキャナ44は、測定アームにより導かれる測定光LSを偏向する。光スキャナ44は、例えば、2次元走査が可能なガルバノスキャナである。典型的には、光スキャナ44は、測定光を±x方向に偏向するための1次元スキャナ(x-スキャナ)と、測定光を±y方向に偏向するための1次元スキャナ(y-スキャナ)とを含む。このような構成が適用される場合、例えば、x-スキャナ及びy-スキャナのいずれか一方が上記の光学的共役位置に配置されるか、或いは、x-スキャナとy-スキャナとの間に上記の光学的共役位置が配置される。
〈OCTユニット100〉
図2に示す例示的なOCTユニット100には、スウェプトソースOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系は干渉光学系を含む。この干渉光学系は、波長可変光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Eに投射された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。干渉光の検出により得られたデータ(検出信号、干渉信号)は、干渉光のスペクトルを表す信号であり、演算制御ユニット200に送られる。
光源ユニット101は、例えば、出射光の波長を高速で変化させる近赤外波長可変レーザーを含む。光源ユニット101から出力された光L0は、光ファイバ102により偏光デバイス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。測定光LSの光路は測定アームなどと呼ばれ、参照光LRの光路は参照アームなどと呼ばれる。
ファイバカプラ105により生成された参照光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、リトロリフレクタ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、測定アームに配置された分散補償部材42とともに、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。リトロリフレクタ114は、これに入射する参照光LRの光路に沿って移動可能であり、それにより参照アームの長さが変更される。参照アーム長の変更は、例えば、眼軸長に応じた光路長補正や、干渉状態の調整などに利用される。
リトロリフレクタ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、偏光デバイス118に導かれてその偏光状態が調整され、光ファイバ119を通じてアッテネータ120に導かれてその光量が調整され、光ファイバ121を通じてファイバカプラ122に導かれる。
なお、偏光デバイス118は、例えば、バルク型、パドル型、又はインライン型など、任意の種類の偏光コントローラであってよい。バルク型偏光コントローラは、典型的には、2分の1波長板、4分の1波長板、レンズなど、一連の光学素子群によって偏光状態を変化させるデバイスである。パドル型偏光コントローラは、典型的には、それぞれが光ファイバをコイル状に成形する複数のパドルをそれぞれ回転させることによって誘起される複屈折を利用して偏光状態を変化させるデバイスである。インライン型偏光コントローラは、典型的には、光ファイバに外力を印加したり光ファイバを回転させたりすることで誘起される複屈折を利用して偏光状態を変化させるデバイスである。偏光デバイス103についても同様に、任意の種類の偏光コントローラであってよい。
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を通じてコリメータレンズユニット40に導かれて平行光束に変換され、リトロリフレクタ41、分散補償部材42、OCT合焦レンズ43、光スキャナ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に投射される。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。測定光LSの被検眼Eからの戻り光は、投射時の測定光LSとは逆向きに測定アームを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、生成された干渉光を所定の分岐比(例えば1:1)で分岐することで一対の干渉光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を含む。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含み、これらにより得られた一対の検出信号の差分を出力する。検出器125は、この出力(差分信号)をデータ収集システム(DAQ)130に送る。
データ収集システム130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を分岐して2つの分岐光を生成し、これら分岐光の一方を光学的に遅延させ、これら分岐光を合成し、得られた合成光を検出し、その検出信号に基づいてクロックKCを生成する。データ収集システム130は、検出器125からの入力信号(差分信号)のサンプリングをクロックKCに基づき実行する。データ収集システム130は、このサンプリングで得られたデータを演算制御ユニット200に送る。
本例では、測定アーム長を変更するための要素(例えば、リトロリフレクタ41)と、参照アーム長を変更するための要素(例えば、リトロリフレクタ114、又は参照ミラー)との双方が設けられているが、これら要素のうちの一方のみが設けられていてもよい。また、測定アーム長と参照アーム長との間の差(光路長差)を変更するための要素はこれらに限定されず、任意の要素(光学部材、機構など)を採用することが可能である。
〈演算制御ユニット200〉
演算制御ユニット200は、眼科装置1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、一連の波長走査ごとに(Aラインごとに)、データ収集システム130により得られたサンプリングデータ群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って、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って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おり、演算制御ユニット200のプロセッサによって実行される。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。
〈ユーザーインターフェイス240〉
ユーザーインターフェイス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。ユーザーインターフェイス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。ユーザーインターフェイス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、眼科装置に接続された周辺機器であってもよい。また、操作デバイスの少なくとも一部及び/又は入力デバイスの少なくとも一部は、眼科装置に接続された周辺機器であってもよい。
〈処理系〉
眼科装置1の処理系の例示的な構成を図3A及び図3Bに示す。制御部210、画像形成部220、及びデータ処理部230は、例えば演算制御ユニット200に含まれる。
〈制御部210〉
制御部210は、プロセッサを含み、眼科装置1の各部を制御する。制御部210は、主制御部211と記憶部212とを含む。
〈主制御部211〉
主制御部211は、眼科装置1の各要素(図1~図3Bに示された要素を含む)を制御する。主制御部211の機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、制御プログラムを含むソフトウェアとの協働によって実現される。制御回路を含むハードウェアによって主制御部211の機能の少なくとも一部を実現するようにしてもよい。
撮影光路に配置された撮影合焦レンズ31と、照明光路に配置されたフォーカス光学系60とは、主制御部211の制御の下に、図示しない撮影合焦駆動部によって一体的に又は連係的に移動される。測定アームに設けられたリトロリフレクタ41は、主制御部211の制御の下に、リトロリフレクタ(RR)駆動部41Aによって移動される。測定アームに配置されたOCT合焦レンズ43は、主制御部211の制御の下に、OCT合焦駆動部43Aによって移動される。測定アームに設けられた光スキャナ44は、主制御部211の制御の下に動作する。参照アームに配置されたリトロリフレクタ114は、主制御部211の制御の下に、リトロリフレクタ(RR)駆動部114Aによって移動される。参照アームに配置された偏光デバイス118は、主制御部211の制御の下に動作する。光L0の光路に配置された偏光デバイス103も同様に、主制御部211の制御の下に動作する。ここに例示した機構のそれぞれは、典型的には、主制御部211の制御の下に動作するアクチュエータを含む。ここに例示しない機構や要素についても同様である。
移動機構150は、例えば、眼底カメラユニット2を3次元的に移動するように構成される。典型的な例において、移動機構150は、±x方向(左右方向)に移動可能なxステージと、xステージを移動するx移動機構と、±y方向(上下方向)に移動可能なyステージと、yステージを移動するy移動機構と、±z方向(奥行き方向)に移動可能なzステージと、zステージを移動するz移動機構とを含む。これら移動機構のそれぞれは、主制御部211の制御の下に動作するパルスモータ等のアクチュエータを含む。これらステージには、少なくとも測定アームの一部(少なくとも対物レンズ22を含む)が直接的又は間接的に載置されている。典型的には、眼底カメラユニットが、これらステージに直接的又は間接的に載置されている。
〈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の例として、OCT画像データ、前眼部画像データ、眼底画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、例えば、患者識別子や氏名などの被検者情報や、左眼/右眼の識別子や、電子カルテデータなどを含んでよい。また、記憶部212は、眼科装置1を動作させるための各種ソフトウェアや各種パラメータ値や各種テンプレートを記憶してもよい。
記憶部212は、典型的には、ハードディスクのような比較的大容量の記憶装置を含む。なお、通信回線上に配置された記憶装置や情報処理装置に各種データを記憶するようにしてもよく、この場合には記憶部212は比較的大容量の記憶装置を含まなくてもよい。眼科装置1の周辺機器として設けられた比較的大容量の記憶装置を利用する場合も同様である。
〈画像形成部220〉
画像形成部220は、データ収集システム130により収集されたデータに基づいてOCT画像データを形成する。画像形成部220の機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、画像形成プログラムを含むソフトウェアとの協働によって実現される。画像形成回路を含むハードウェアによって画像形成部220の機能の少なくとも一部を実現するようにしてもよい。
画像形成部220は、データ収集システム130により収集されたデータに基づいて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。
画像形成部220により形成される画像データは、OCTスキャンが適用されたエリアに配列された複数の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って形成された一群の画像データを含むデータセットである。
Aラインに対するOCTスキャンは、Aスキャンと呼ばれる。Aスキャンにより得られた画像データをAスキャン画像データと呼ぶことがある。また、z方向をAスキャン方向と呼ぶことがある。
Aスキャン方向に直交する1次元方向(xy平面内の任意方向)に配列された複数のAスキャンは、Bスキャンと呼ばれる。Aスキャン方向に直交する当該1次元方向をBスキャン方向と呼ぶことがある。また、Bスキャンにより得られた画像データをBスキャン画像データと呼ぶことがある。
画像形成部220により形成される画像データは、例えば、1以上のAスキャン画像データ、1以上のBスキャン画像データ、又は、3次元画像データである。3次元画像データは、3次元座標系により表現された画像データであり、その典型例としてスタックデータとボリュームデータがある。スタックデータは、複数のBスキャン画像データを単一の3次元座標系に埋め込むことで構築される。ボリュームデータはボクセルデータとも呼ばれ、スタックデータにボクセル化処理を施すことで構築される。
画像形成部220は、公知の画像処理技術を利用して画像データを加工することができる。例えば、画像形成部220は、3次元画像データにレンダリングを適用して新たな画像データを構築することができる。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、画像形成部220は、3次元画像データをz方向(Aライン方向、深さ方向)に投影してプロジェクションデータを構築することができる。また、画像形成部220は、3次元画像データの一部をz方向に投影してシャドウグラムを構築することができる。なお、シャドウグラムを構築するために投影される3次元画像データの一部は、例えば、セグメンテーションを利用して設定される。
〈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、OCT画像データに画像処理や解析処理を適用することや、観察画像データ又は撮影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の機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、データ処理プログラムを含むソフトウェアとの協働により実現される。データ処理回路を含むハードウェアによってデータ処理部230の機能の少なくとも一部を実現するようにしてもよい。
〈処理系の例示的な詳細構成〉
制御部210及びデータ処理部230の例示的な構成を図3Bに示す。
〈制御部210の例〉
図3Bに例示された制御部210は、移動制御部2101と、スキャン制御部2102と、偏光制御部2103と、表示制御部2104とを含む。
移動制御部2101は、移動機構150の制御を行う。スキャン制御部2102は、光源ユニット101、光スキャナ44など、OCTスキャンを行うための要素の制御を行う。偏光制御部2103は、偏光デバイス118の制御を行う。また、偏光制御部2103は、偏光デバイス118の制御に加え、又は、それの代わりに、偏光デバイス103の制御を行うように構成されてもよい。表示制御部2104は、ユーザーインターフェイス240(表示部241)を制御する。
移動制御部2101、スキャン制御部2102、偏光制御部2103、及び表示制御部2104のそれぞれの機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、制御プログラムを含むソフトウェアとの協働により実現される。移動制御部2101、スキャン制御部2102、偏光制御部2103、及び表示制御部2104のいずれかの機能の少なくとも一部を、制御回路を含むハードウェアによって実現するようにしてもよい。
移動制御部2101、スキャン制御部2102、偏光制御部2103、及び表示制御部2104のそれぞれは、主制御部211に含まれる。移動制御部2101、スキャン制御部2102、偏光制御部2103、及び表示制御部2104のいずれかは、記憶ハードウェア(記憶部212)を含んでいてもよい。移動制御部2101、スキャン制御部2102、偏光制御部2103、及び表示制御部2104のそれぞれが実行する処理については後述する。
〈データ処理部230の例〉
図3Bに例示されたデータ処理部230は、移動目標決定部231と、アーチファクト検出部232と、角膜画像検出部233と、位置判定部234と、画質評価部235と、アーチファクト除去部236とを含む。
移動目標決定部231、アーチファクト検出部232、角膜画像検出部233、位置判定部234、画質評価部235、及びアーチファクト除去部236のそれぞれの機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、データ処理プログラムを含むソフトウェアとの協働により実現される。移動目標決定部231、アーチファクト検出部232、角膜画像検出部233、位置判定部234、画質評価部235、及びアーチファクト除去部236のいずれかの機能の少なくとも一部を、データ処理回路を含むハードウェアによって実現するようにしてもよい。移動目標決定部231、アーチファクト検出部232、角膜画像検出部233、位置判定部234、画質評価部235、及びアーチファクト除去部236のいずれかは、記憶ハードウェアを含んでいてもよい。
以下、データ処理部230に含まれるそれぞれの要素について説明する。
〈移動目標決定部231〉
本実施形態の眼科装置1は、眼底カメラユニット2を用いて前眼部撮影を行うことが可能である。例えば、眼科装置1は、観察照明光及びイメージセンサ35を利用した、前眼部の赤外動画撮影が可能である。
移動目標決定部231は、眼底カメラユニット2により取得された前眼部画像を解析して、OCT光学系の移動目標を決定する。移動制御部2101は、移動目標決定部231により決定された移動目標に基づいて移動機構150を制御する。
本実施形態における移動目標は、例えば、移動機構150により移動される眼底カメラユニット2の位置を表現する座標(x,y,z)、又は、移動機構150の制御パラメータであってよい。後者の例として、移動機構150のアクチュエータがパルスモータである場合、制御パラメータは、このパルスモータに供給されるパルス数を含んでいてよい。
移動目標決定部231が移動目標として決定する情報の種類は、これら例示に限定されない。移動目標を表す情報の種類は、例えば、移動機構等のハードウェアの構成や、移動制御のためのソフトウェアの構成などに応じて予め設定される。
OCT光学系は、被検眼EにOCTを適用するための光学系(及び、その要素を動作させる駆動機構、移動機構等)である。本実施形態において、OCT光学系は、少なくとも、眼底カメラユニット2内において測定アームを形成する一連の要素(具体的には、コリメータレンズユニット40、リトロリフレクタ41、分散補償部材42、OCT合焦レンズ43、光スキャナ44、リレーレンズ45、ダイクロイックミラー46、及び対物レンズ22)を含む。本実施形態では、このようなOCT光学系を含む眼底カメラユニット2が、移動機構150によって移動される。
移動目標の決定の典型的な例を説明する。眼科装置1は、眼底カメラユニット2を用いて被検眼Eの前眼部の赤外動画撮影を実行する。この赤外動画撮影と並行して、移動目標決定部231は、眼底カメラユニット2により逐次に取得される複数の前眼部画像(動画像のフレーム群)を順次に解析することで、OCT光学系の移動目標の時系列データを取得する。
この時系列移動目標データは、被検眼Eの眼球運動や、被検眼Eと眼底カメラユニット2との間の相対位置の変化などを反映している。また、瞳孔径の変化などが時系列移動目標データに影響を与えることもある。
なお、眼底カメラユニット2により取得された全ての前眼部画像を移動目標決定部231が解析する必要はない。例えば間引き処理や選択処理を介することによって、移動目標決定部231により解析される前眼部像の枚数を減らすことが可能である。
前眼部の赤外動画撮影と並行して移動目標決定部231が取得した複数の移動目標は、逐次に、移動制御部2101に送られる。移動制御部2101は、移動目標決定部231から逐次に入力される移動目標に基づいて移動機構150の制御を行う。この制御はリアルタイム処理として実行される。
このような例示的処理によれば、時系列移動目標データが表す移動目標の時系列変化に合わせて眼底カメラユニット2を移動させることができる。その結果、被検眼Eの眼球運動などに応じて、OCT光学系の位置を自動で調整することが可能になる(トラッキング)。
移動制御部2101が移動機構150の制御を実行した後の任意のタイミングで、OCT光学系は、被検眼Eの前眼部に対するOCTスキャンの適用を開始することができる。OCTスキャンの適用タイミングの具体例については後述する。
移動目標決定部231が移動目標を決定する処理の例を説明する。図4Aは、眼底カメラユニット2により取得された前眼部画像の例を示す。前眼部画像500には、被検眼Eの瞳孔に相当する瞳孔画像510(斜線で示す画像領域)と、虹彩に相当する虹彩画像520(横線で示す画像領域)とが描出されている。
移動目標決定部231は、前眼部画像500を解析することで、瞳孔画像510及び虹彩画像520の少なくとも一方を特定する。この解析は、例えば、画素値に関する閾値処理、及び/又は、パターン検出を含んでいてよい。
閾値処理の具体例を説明する。本例の前眼部画像の画素値は輝度階調で表現されるので、移動目標決定部231は、所定の第1閾値よりも輝度が低い画素を特定することによって瞳孔画像510を検出することができる。虹彩画像520の検出においては、第1閾値よりも高い値に設定された所定の第2閾値を適用することができる。なお、第1閾値及び第2閾値の少なくとも一方は、デフォルト値であってよく、或いは、任意の属性や任意の条件(例えば、処理対象の前眼部画像)に応じて設定される相対的な値であってもよい。後者の例として、前眼部画像における輝度の分布(例えば、輝度ヒストグラム)から閾値を設定することが可能である。
パターン検出の具体例を説明する。瞳孔の輪郭(外縁、エッジ)形状が略円形又は略楕円形であることを利用し、移動目標決定部231は、略円形又は略楕円形のエッジ形状を有する領域を特定することによって瞳孔画像510を検出することができる。虹彩画像520の検出においても同様である。瞳孔画像510及び虹彩画像520の双方を検出する場合、移動目標決定部231は、略同心に配置された2つの略円形又は略楕円形のエッジを検出し、内側のエッジを外縁とする画像領域を瞳孔画像510に設定するとともに、内側のエッジと外側のエッジとに囲まれた略円環状の画像領域を虹彩画像520に設定することができる。
なお、前眼部画像の解析に適用可能な技術はこれら例示に限定されない。例えば、前眼部画像の解析は、エッジ検出や二値化のような任意の画像処理を含んでいてもよいし、人工知能技術やコグニティブコンピューティング技術を含んでいてもよい。
図4Bの符号510aは瞳孔画像510の外縁を示し、符号520aは虹彩画像520の外縁を示す。ここで、瞳孔外縁510a及び虹彩外縁520aの少なくとも一方は、近似円又は近似楕円であってよい。
移動目標決定部231は、瞳孔画像510及び虹彩画像520の少なくとも一方(例えば、瞳孔外縁510a及び虹彩外縁520aの少なくとも一方)に基づいて、前眼部の瞳孔中心を特定する。この処理は、例えば、瞳孔画像510の中心又は重心を求める処理、瞳孔外縁510aの中心又は重心を求める処理、虹彩画像520の中心又は重心を求める処理、及び、虹彩外縁520aの中心又は重心を求める処理のうちの少なくとも1つの処理を含んでよい。これら処理のうちの2つ以上が含まれる場合、2以上の処理によりそれぞれ得られた2以上の瞳孔中心候補に統計処理(例えば、平均化)を実行することができる。なお、瞳孔中心を求めるための処理はこれら例示に限定されない。
このような要領で、移動目標決定部231は、被検眼Eの前眼部の瞳孔中心を検出し、これを移動目標として設定することができる。スキャン制御部2102は、検出された瞳孔中心を通過するように、OCTスキャンの適用箇所を設定することができる。
このOCTスキャンのパターンは任意に設定可能であり、例えば、ラインスキャン(Bスキャン)、クロススキャン、マルチクロススキャン、ラジアルスキャン、又は3次元スキャンが適用されてよい。ラインスキャンの向きは任意である。クロススキャンは、互いに直交する2つのラインスキャンにより構成される。マルチクロススキャンは、互いに直交する2つのラインスキャン群により構成される。ここで、各ラインスキャン群に含まれる2以上のラインスキャンは互いに平行である。ラジアルスキャンは、等角度間隔で配置された複数のラインスキャンにより構成される。3次元スキャンは、ボリュームスキャンなどとも呼ばれ、典型的には、多数のラインスキャンが互いに平行に配列されたラスタースキャンである。
スキャン制御部2102は、移動目標決定部231により検出された瞳孔中心がスキャン中心に配置されるようにOCTスキャンの適用箇所を設定することができる。例えば、ラインスキャンが適用される場合、図4Cに示すように、ラインスキャン530の中心と瞳孔中心510bとが一致するように、ラインスキャン530の適用箇所を設定することができる。他のスキャンパターンの場合においても同様に、スキャン中心と瞳孔中心510bとが一致するように、OCTスキャンの適用箇所を設定することができる。
このような処理により、実質的に瞳孔中心を通過するようにOCTスキャンを実行することができる。標準的な眼では、瞳孔中心のxy座標と角膜頂点のxy座標との間の相対的偏位は大きくない。よって、本例のように瞳孔中心を目標にOCTスキャンを行えば、角膜頂点又はその近傍をスキャンすることができる。
本例では、前眼部の赤外観察画像から特徴点を検出して移動目標を設定しているが、他の手法を用いることも可能である。例えば、前眼部の特徴点の検出に、アライメント指標、ステレオアライメント、光テコなど、他の任意の手法を利用することが可能である。瞳孔中心を検出可能な手法が適用される場合、検出された瞳孔中心に移動目標を設定することができる。また、角膜頂点を検出可能な手法が適用される場合、検出された角膜頂点に移動目標を設定することができる。なお、特徴点は、瞳孔中心及び角膜頂点に限定されない。
〈アーチファクト検出部232〉
アーチファクト検出部232は、画像形成部220により形成されたOCT画像を解析して、Aスキャン方向に沿うアーチファクトを検出する。
図5は、角膜頂点を通過するBスキャン(ラインスキャン)により実際に得られたOCT画像を示す。このBスキャン画像600において、円環の一部に類似した形状の高輝度の画像領域が角膜断面を表す。この角膜断面画像の上側のエッジの形状は、上に凸の略円弧状であり、その最上部が角膜頂点に相当する。なお、紙面における下方向がz方向(つまり、Aスキャン方向)である。符号610は、角膜頂点を通過するAラインを示す。このAラインの近傍範囲620には、Aスキャン方向に沿う帯状又は線状のアーチファクトが現れる。このアーチファクトは、角膜頂点での正反射などに起因して発生する。このアーチファクトを縦断アーチファクトと呼ぶことにする。
アーチファクト検出部232は、輝度、位置、形状などの所定の特徴に基づいて、縦断アーチファクトを検出することができる。輝度が考慮される場合、アーチファクト検出部232は、所定の閾値よりも高い輝度を有する画像領域を縦断アーチファクト(その候補)として検出することができる。位置が考慮される場合、アーチファクト検出部232は、角膜断面画像の上側のエッジの最上部を角膜頂点として検出し、その位置に基づき縦断アーチファクト(その候補)を検出することができる。形状が考慮される場合、アーチファクト検出部232は、Aスキャン方向に沿う帯状又は線状の画像領域を縦断アーチファクト(その候補)として検出することができる。
縦断アーチファクトの検出において、角膜頂点が最も高い輝度で描出されること(図5を参照)を利用してもよい。また、公知のセグメンテーションを利用して縦断アーチファクトを検出することも可能である。縦断アーチファクトの検出手法は、これら例示に限定されない。なお、角膜画像(例えば、角膜断面画像)の検出や、角膜画像の一部(例えば、角膜頂点、エッジ)の検出を、角膜画像検出部233が行うようにしてもよい。
移動制御部2101は、アーチファクト検出部232による縦断アーチファクトの検出の結果に基づいて移動機構150の制御を行うことができる。つまり、OCT画像に発生する縦断アーチファクトを参照してOCT光学系の移動制御を行うことが可能である。
第1の例として、移動制御部2101は、OCT画像に発生する縦断アーチファクトの強度が最大化されるように移動機構150の制御を実行することができる。本例の制御は、例えば、OCT画像の取得と、縦断アーチファクトの検出と、OCT光学系の移動とを含む一連の処理を、繰り返し行うことによって実現可能である。
その具体例として、所定パターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用して時系列OCT画像を取得しつつ、次のような一連の処理を実行することができる。アーチファクト検出部232は、逐次に取得されるOCT画像中の縦断アーチファクトを検出する。移動制御部2101(又は、制御部210の他の要素、アーチファクト検出部232、若しくはデータ処理部230の他の要素;以下同様)は、縦断アーチファクトの強度を求める。移動制御部2101は、移動機構150を制御してOCT光学系を移動させる。
更に、アーチファクト検出部232は、OCT光学系の移動の後に取得されたOCT画像中の縦断アーチファクトを検出する。移動制御部2101は、この新たな縦断アーチファクトの強度を求め、前回の縦断アーチファクトと比較する。
新たな強度が前回の強度よりも大きい場合、移動制御部2101は、前回と同方向にOCT光学系を移動するように移動機構150を制御する。他方、新たな強度が前回の強度よりも小さい場合、移動制御部2101は、前回とは逆方向にOCT光学系を移動するように移動機構150を制御する。なお、新たな強度と前回の強度との差が無い場合(より一般に、差が所定閾値よりも小さい場合)、本例に係る一連の処理を終了してもよい。
このような一連の処理を繰り返し行うことで、より強度の高い縦断アーチファクトが得られるようなOCT光学系の位置を探索することができる。なお、縦断アーチファクトの強度の高さは、角膜頂点に対するOCT光学系のアライメントの正確さを反映している。したがって、より強度の高い縦断アーチファクトが得られるようなOCT光学系の位置を探索することで、角膜頂点に対するOCT光学系のアライメントの確度を高めることが可能である。
第2の例として、移動制御部2101は、OCT画像のフレーム中心に縦断アーチファクトが配置されるように移動機構150の制御を実行することができる。つまり、移動制御部2101は、アーチファクト検出部232により検出されるアーチファクトがOCT画像のフレームの中心を通過するように移動機構150の制御を実行することが可能である。本例の制御も、第1の例と同様に、OCT画像の取得と、縦断アーチファクトの検出と、OCT光学系の移動とを含む一連の処理を、繰り返し行うことによって実現可能である。
その具体例として、所定パターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用して時系列OCT画像を取得しつつ、次のような一連の処理を実行する。アーチファクト検出部232は、逐次に取得されるOCT画像中の縦断アーチファクトを検出する。移動制御部2101(又は、制御部210の他の要素、アーチファクト検出部232、若しくはデータ処理部230の他の要素;以下同様)は、画像フレームにおける縦断アーチファクトの位置を求める。
画像フレームにおける縦断アーチファクトの位置は、例えば、所定のフレーム中心に対する縦断アーチファクトの偏位である。ここで、縦断アーチファクトがAスキャン方向(z方向)に沿う形状であることを鑑み、フレーム中心は、少なくともx方向及びy方向の少なくとも一方の方向における中心であってよい。例えば、OCT画像がx方向に沿うBスキャン画像である場合、画像フレームのx方向における中心をフレーム中心に設定することができる。OCT画像がy方向に沿うBスキャン画像である場合、画像フレームのy方向における中心をフレーム中心に設定することができる。OCT画像が3次元画像である場合、画像フレームにおけるxy面の中心をフレーム中心に設定することができる。OCT画像が、x方向のベクトル成分及びy方向のベクトル成分の双方が非ゼロのラインスキャンにより得られたBスキャンである場合、画像フレームにおいてx方向の中心且つy方向の中心である位置をフレーム中心に設定することができる。ここに例示したように、OCTスキャンのパターンや向きに応じてフレーム中心を設定することができる。
移動制御部2101が、画像フレームにおける縦断アーチファクトの位置を求めた後、移動制御部2101は、移動機構150を制御してOCT光学系を移動させる。
更に、アーチファクト検出部232は、OCT光学系の移動の後に取得されたOCT画像中の縦断アーチファクトを検出する。移動制御部2101は、この新たなOCT画像の画像フレームにおける新たな縦断アーチファクトの位置を求める。
画像フレームにおける縦断アーチファクトの位置が、フレーム中心に対する縦断アーチファクトの偏位ベクトルで表現されるとする。移動制御部2101は、この偏位ベクトルの逆ベクトルを求め、この逆ベクトルに相当する方向及び距離だけOCT光学系を移動するように移動機構150を制御する。
偏位ベクトルの大きさが所定閾値以下に安定するように、このような一連の処理を繰り返すことができる。この一連の処理はトラッキングの例である。これにより、フレーム中心に角膜頂点が配置されたOCT画像を取得することが可能になる。
以上に説明した2つの例(第1の例及び第2の例)を並行して行うことができる。これにより、角膜頂点に対するOCT光学系のアライメント確度を向上させつつ、フレーム中心に角膜頂点が配置されたOCT画像を取得することができる。
〈角膜画像検出部233〉
角膜画像検出部233は、画像形成部220により形成されたOCT画像を解析して角膜画像を検出する。この処理は、縦断アーチファクトの検出と同様に、輝度、位置、形状などの所定の特徴に基づいて実行することができる。また、セグメンテーション等の画像処理を含んでいてもよい。
角膜画像は、OCT画像に描出されている角膜に相当する画像領域の全体であってもよいし、その一部であってもよい。例えば、図5に示すBスキャン画像600が処理される場合、角膜画像検出部233は、円環の一部に類似した形状の高輝度の画像領域である角膜断面画像の全体を検出してもよいし、角膜断面画像の上側エッジ(角膜表面、角膜前面)を検出してもよいし、角膜前面の頂点(角膜頂点)を検出してもよいし、下側エッジ(角膜裏面、角膜後面)を検出してもよいし、角膜後面の頂点を検出してもよいし、角膜のサブ組織(角膜上皮、ボーマン膜、固有層、デュア層、デスメ膜、角膜内皮)を検出してもよい。
角膜画像検出部233が角膜頂点を検出可能である場合、縦断アーチファクトの検出よりも前に角膜頂点の検出を実行し、その結果をアーチファクト検出部232に提供することができる。アーチファクト検出部232は、角膜画像検出部233による角膜頂点の検出結果に基づいて縦断アーチファクトの検出を行うことができる。
〈位置判定部234〉
位置判定部234は、アーチファクト検出部232により検出された縦断アーチファクトと角膜画像検出部233により検出された角膜画像との共通領域が、画像フレーム中の所定範囲内に位置するか判定する。
この判定処理の基準となる画像フレーム中の範囲(許容範囲)は予め設定されてもよいし、OCT画像ごとに設定されてもよい。後者の例として、OCT画像に描出されている角膜画像の大きさに基づき許容範囲を設定することが可能である。
前述のように、所定パターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用して時系列OCT画像を取得する場合、アーチファクト検出部232及び角膜画像検出部233は、同じOCT画像に対してそれぞれ解析を適用する。これらの処理は、例えば、並行して実行される。それにより、単一のOCT画像について、縦断アーチファクトと角膜画像とが検出される。このOCT画像には、上記の許容範囲が設定されている。
位置判定部234は、この縦断アーチファクトとこの角膜画像との共通領域を特定する。前述したように、縦断アーチファクトは、Aスキャン方向(z方向)に沿う帯状の画像領域であり、角膜画像は、典型的には、上に凸の円環状の画像領域であり、更に、縦断アーチファクトは、角膜頂点及びその近傍を通過するように描出される。したがって、角膜頂点及び/又はその近傍がOCT画像に描出されている場合、換言すると、縦断アーチファクトがOCT画像に描出されている場合、縦断アーチファクトと角膜画像とは、角膜頂点及び/又はその近傍において交差している。この交差領域、つまり、縦断アーチファクトと角膜画像とが重なっている領域が、共通領域となる。位置判定部234は、縦断アーチファクトを表す画素群と、角膜画像を表す画素群とを比較し、これら2つの画素群の双方に含まれる1以上の画素を共通領域として特定することができる。
更に、位置判定部234は、特定された共通領域が許容範囲に含まれるか否か判定する。この処理は、例えば、共通領域をなす1以上の画素の少なくとも一部が許容範囲に含まれるか判定するものである。或いは、共通領域をなす1以上の画素の全てが許容範囲に含まれるか判定するものであってもよい。
図6に例示するBスキャン画像700が位置判定に供される場合、アーチファクト検出部232がBスキャン画像700を解析して縦断アーチファクト710を検出し、且つ、角膜画像検出部233がBスキャン画像700を解析して角膜画像720(又は、その一部)を検出する。Bスキャン画像700には、許容範囲700aが設定されている。
位置判定部234は、角膜画像720から角膜頂点を検出し、検出された角膜頂点と縦断アーチファクト710との共通領域730を特定する。更に、位置判定部234は、特定された共通領域730が許容範囲700aに含まれるか判定する。図6に示す例では、共通領域730が許容範囲700aの内部に位置している。他方、Bスキャン画像700が得られたときの被検眼EとOCT光学系との間の相対位置が不適当である場合には、共通領域730は許容範囲700aの外部に位置することがある。
なお、このような位置判定は、OCT画像中の縦断アーチファクトに基づくOCT光学系の移動制御(前述)よりも後に実行されるが、この移動制御を行ったとしても、被検眼Eの眼球運動などによって被検眼EとOCT光学系との間の相対位置が常時変動するため、縦断アーチファクトと角膜画像との共通領域が許容範囲に含まれるか判定を行うことは、好適なOCT画像を得るために重要である。
本実施形態において、縦断アーチファクトと角膜画像との共通領域が許容範囲に含まれることは、診断に用いられるデータ(例えば、画像、計測値)を取得するためのOCTスキャンを前眼部に適用するための必要条件である。
〈画質評価部235〉
画質評価部235は、画像形成部220により形成されたOCT画像の画質評価値を算出する。画質評価値は、OCT画像の画質の程度を示す数値であり、画質が良好か否かの評価に用いられる。
画質評価値は、任意の手法で算出可能な任意の種類の値であってよい。典型的な画質評価値は、OCT画像中の2種類の画像領域に関する信号対ノイズ比(SN比)である。画質評価値の具体例は、眼(前眼部)の部位を表す画像領域の信号と、眼の部位ではない背景を表す画像領域のノイズとに関するSN比である。前眼部の部位を表す画像領域を前眼部領域と呼び、背景を表す画像領域を背景領域と呼ぶ。
前眼部領域及び背景領域に関するSN比として表現される画質評価値の算出方法は任意である。その具体例を以下に説明する。
まず、画質評価部235は、OCT画像を構成する複数のAスキャン画像のそれぞれについて、最大輝度の画素と最小輝度の画素とを特定する。次に、画質評価部235は、特定された最大輝度の画素を含む所定範囲の画素群(たとえば前後40画素分)の輝度値に基づいて、輝度値のヒストグラム(たとえば8bitのもの)を作成する。同様に、画質評価部235は、特定された最小輝度の画素を含む所定範囲の画素群の輝度値に基づいて、輝度値のヒストグラムを作成する。
続いて、画質評価部235は、最小輝度の画素を含む画素群に対応するヒストグラムにおいて、頻度値が0を超える最大の位置(輝度値)を探索する。更に、最大輝度の画素を含む画素群に対応するヒストグラムにおいて、上記で探索された輝度値以下の範囲に含まれる合計画素数(N)と、探索された輝度値より上から255番目の輝度値に含まれている合計画素数(S)とを求める。そして、画質評価部235は、当該画像において信号とみなせる部分(つまりノイズではないとみなせる部分)が全体の何%になるのかを、次の演算式で評価する:100×S÷(S+N)。画質評価部235は、このような一連の演算を各Aスキャン画像に対して適用することで、複数のAスキャン画像に対応する複数の数値を得る。そして、画質評価部235は、これら数値の平均値を求め、これを画質評価値とする。
画質評価部235(又は、データ処理部230の他の要素、若しくは、制御部210)は、算出された画質評価値が所定閾値以上であるか判定することができる。この閾値は、デフォルト値であってもよいし、任意の属性や任意の条件に応じて設定される値でもよい。画質評価値が閾値以上である場合、このOCT画像の画質は良好であると判定される。一方、画質評価値が閾値未満である場合、このOCT画像の画質は良好ではないと判定される。
本実施形態において、画質評価値が閾値以上であることは、診断に用いられるデータ(例えば、画像、計測値)を取得するためのOCTスキャンを前眼部に適用するための必要条件である。
画質評価部235により算出された画質評価値や、これに基づく評価結果(判定結果)を、処理や制御に利用することができる。典型的には、OCT画像の画質を向上させるための処理や制御に画質評価値又は評価結果を利用することが可能である。
その具体例として、偏光制御部2103は、画質評価部235により算出される画質評価値を大きくするように偏光デバイス118(及び/又は偏光デバイス103)を制御することができる。本例の制御は、例えば、OCT画像の取得と、画質評価値の算出と、画質の評価と、偏光デバイス118の制御とを含む一連の処理を、繰り返し行うことによって実現可能である。
〈アーチファクト除去部236〉
アーチファクト除去部236は、画像形成部220により形成されたOCT画像から、アーチファクト検出部232により検出された縦断アーチファクトを除去する。表示制御部2104は、アーチファクト除去部236により縦断アーチファクトが除去されたOCT画像を表示部241に表示させることができる。
アーチファクト除去処理では、縦断アーチファクトに相当する画素群の値が他の値に置換される。例えば、アーチファクト除去部236は、対象画素の周囲に位置する1以上の画素の値に基づいて、対象画素の新たな値を求めることができる。この処理は、例えば、公知のフィルタ処理を含む。
表示制御部2104は、縦断アーチファクトに相当する画素群の値が変換されたOCT画像を、表示部241に表示させることができる。
〈動作〉
本実施形態に係る眼科装置1の動作について説明する。眼科装置1の動作の例を図7A及び図7Bに示す。
(S1:前眼部の赤外動画撮影を開始)
まず、眼科装置1の眼底カメラユニット2が、被検眼Eの前眼部の赤外動画撮影を開始する。赤外動画撮影により取得されたフレーム(前眼部画像)は、制御部210を介してデータ処理部230に転送される。この転送はリアルタイム処理として実行される。
(S2:移動目標を決定)
移動目標決定部231は、眼底カメラユニット2から転送された前眼部画像を解析して、OCT光学系の移動目標を決定する。典型的には、移動目標決定部231は、前眼部画像から瞳孔中心を検出し、これを移動目標として設定することができる。この処理は、例えば、眼底カメラユニット2から転送された前眼部画像ごとに実行されるリアルタイム処理である。
(S3:OCT光学系を移動)
移動制御部2101は、ステップS2で決定された移動目標に基づき移動機構150を制御することでOCT光学系を移動する。典型的には、移動制御部2101は、OCT光学系の光軸が瞳孔中心を通過するようにOCT光学系を移動する。この移動制御はリアルタイム処理として実行される。
(S4:OCTスキャン条件を設定)
スキャン制御部2102は、次のステップS5で開始される反復的OCTスキャンに適用される条件を設定する。典型的には、スキャン制御部2102は、OCTスキャンのパターンを設定し、且つ、このスキャンパターンの中心(スキャン中心)が瞳孔中心に配置されるようにOCTスキャンの適用箇所を設定する(例えば、図4Cを参照)。
(S5:反復的OCTスキャンを開始)
スキャン制御部2102は、ステップS4で設定された条件の下での反復的OCTスキャンを開始する。
反復的OCTスキャンは、典型的には、一定のパターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用するスキャンモードであり、それにより時系列OCT画像が取得される。時系列OCT画像は、アライメントや画質調整などの準備動作に利用される。
反復的OCTスキャンは、典型的には、OCT光学系の光軸位置をスキャン中心とするBスキャンを繰り返し行うスキャンモードである。このような反復的Bスキャンによれば、瞳孔中心又はその近傍(よって、角膜頂点又はその近傍)を通過するBスキャンを高い繰り返し周波数で適用することが可能である。
なお、縦断アーチファクトが発生する角膜頂点の探索を容易化するために、クロススキャン、マルチクロススキャン、ラジアルスキャン、又は3次元スキャンなど、任意のスキャンパターンを適用することもできる。
反復OCTスキャンに適用されるスキャンパターンの選択は、繰り返し周波数、データ処理に掛かる負荷・時間、角膜頂点の探索の容易性など、各種の条件を考慮して行われる。また、反復OCTスキャンのパターンやスキャンエリアのサイズを途中で切り替えることにより複数の条件の満足を図るようにしてもよい。
反復的OCTスキャンにより、それぞれのOCTスキャンで収集されたデータセットが得られる。画像形成部220は、反復的OCTスキャンにより逐次に得られる複数のデータセットのそれぞれに基づいてOCT画像を形成する。反復的Bスキャンが適用される場合、Bスキャンの繰り返しに対応する複数のデータセットが逐次に得られる。画像形成部220は、複数のデータセットそれぞれに基づいてBスキャン画像を形成する。
(S6:縦断アーチファクトの検出を開始)
アーチファクト検出部232は、ステップS5で開始された反復的OCTスキャンにより逐次に取得された複数のOCT画像(又はそれらの一部)のそれぞれを解析して縦断アーチファクトを検出する。この処理はリアルタイム処理として実行される。
(S7:縦断アーチファクトが除去されたライブOCT画像の表示を開始)
アーチファクト除去部236は、ステップS5で開始された反復的OCTスキャンにより逐次に取得された複数のOCT画像のそれぞれ(又はそれらの一部)から縦断アーチファクトを除去する。このアーチファクト除去はリアルタイム処理として実行される。
表示制御部2104は、縦断アーチファクトが除去されたOCT画像を表示部241に表示させる。典型的には、表示制御部2104は、アーチファクト除去部236により逐次に構築された時系列OCT画像を動画として表示させる。この表示制御はリアルタイム処理として実行される。それにより、縦断アーチファクトが除去されたライブOCT画像を提供することができる。
(S8:縦断アーチファクトに基づきOCT光学系を移動)
移動制御部2101は、ステップS6で逐次に検出された複数の縦断アーチファクト(又はそれらの一部)のそれぞれに基づいて移動機構150を制御することでOCT光学系を移動する。
典型的には、移動制御部2101は、OCT画像に発生する縦断アーチファクトの強度が最大化されるように、及び/又は、OCT画像のフレーム中心に縦断アーチファクトが配置されるように、OCT光学系の位置を調整する。
(S9:OCT光学系の位置OK?)
移動制御部2101は、ステップS8で移動された後のOCT光学系の位置が所定の条件を満足するか判定する。判定の基準は、典型的には、縦断アーチファクトの強度、及び/又は、OCT画像のフレーム中心に対する縦断アーチファクトの偏位である。
OCT光学系の位置が所定の条件を満足する場合(S9:Yes)、処理はステップS10に移行する。
OCT光学系の位置が所定の条件を満足しない場合(S9:No)、処理はステップS8に戻り、所定の条件が満足されるまでステップS8及びS9が繰り返される。なお、ステップS8及びS9が所定回数又は所定時間繰り返された場合、エラー判定を行うようにしてよい。
(S10:角膜画像を検出)
角膜画像検出部233は、ステップS5で開始された反復的OCTスキャンにより逐次に取得された複数のOCT画像(又はそれらの一部)のそれぞれを解析して角膜画像(例えば、角膜頂点)を検出する。この処理はリアルタイム処理として実行される。
(S11:共通領域が許容範囲内?)
位置判定部234は、ステップS6で検出された縦断アーチファクトとステップS10で検出された角膜画像との共通領域を特定し、この共通領域がOCT画像のフレーム中の許容範囲内に位置するか判定する。
共通領域が許容範囲内に位置すると判定された場合(S11:Yes)、処理はステップS12に移行する。
共通領域が許容範囲内に位置しないと判定された場合(S11:No)、処理はステップS8に戻り、ステップS9及びS11の双方で「Yes」と判定されるまでステップS8~S11が繰り返される。なお、ステップS8~S11の一部又は全部が所定回数又は所定時間繰り返された場合、エラー判定を行うようにしてよい。
(S12:画質評価値を算出)
画質評価部235は、ステップS5で開始された反復的OCTスキャンにより逐次に取得された複数のOCT画像(又はそれらの一部)のそれぞれを解析して画質評価値を算出する。この処理はリアルタイム処理として実行される。
(S13:画質評価値が閾値以上?)
画質評価部235は、ステップS12で算出された画質評価値が所定閾値以上であるか判定する。
画質評価値が所定閾値以上であると判定された場合(S13:Yes)、処理はステップS15に移行する。
画質評価値が所定閾値未満であると判定された場合(S13:No)、処理はステップS14に移行する。
(S14:偏光デバイスを制御)
画質評価値が所定閾値未満であると判定された場合(S13:No)、偏光制御部2103は、次にステップS12で算出される画質評価値を大きくするように偏光デバイス118(及び/又は偏光デバイス103)を制御する。
ステップS13で「Yes」と判定されるまで、ステップS12~S14が繰り返される。なお、ステップS12~S14が所定回数又は所定時間繰り返された場合、エラー判定を行うようにしてよい。
(S15:診断用OCTスキャンを実行)
前述したように、画質評価値が所定閾値以上であると判定された場合(S13:Yes)、ステップS15が開始される。この段階では、前眼部(角膜頂点、瞳孔中心等)に対するOCT光学系のアライメント状態も、得られるOCT画像の画質も良好である。
このように良好な条件が確保されたタイミングで、スキャン制御部2102は前眼部にOCTスキャンを適用し、それにより収集されたデータから画像形成部220がOCT画像を形成する。また、データ処理部230がこのOCT画像を処理したり解析したりすることも可能である。
ステップS15で取得されるOCT画像は、典型的には診断に用いられ、そのスキャン条件は、一般に、ステップS5で開始された反復OCTスキャンの条件と異なる。典型的には、ステップS15で得られるOCT画像は、より高精細である。また、スキャンパターンやスキャンエリアのサイズなど、任意の条件が異なってもよい。
以上で、図7A及び図7Bに例示した動作は終了となる(エンド)。
〈効果〉
例示的な実施形態に係る眼科装置1が奏する効果について説明する。
眼科装置1は、OCT光学系と、画像形成部220と、アーチファクト検出部232と、移動機構150と、移動制御部2101と、角膜画像検出部233と、位置判定部234と、画質評価部235と、スキャン制御部2102とを含む。
OCT光学系は、被検眼Eの前眼部にOCTを適用するための光学系であり、上記した例示的な実施形態では、眼底カメラユニット2内において測定アームを形成する一連の要素を少なくとも含む。画像形成部220は、OCTスキャンにより得られたデータに基づきOCT画像を形成する。
アーチファクト検出部232は、画像形成部220により形成されたOCT画像を解析して縦断アーチファクトを検出する。縦断アーチファクトは、Aスキャン方向に沿うアーチファクトである。
移動機構150は、OCT光学系(その一部又は全部)を移動する。移動制御部2101(第1移動制御部)は、アーチファクト検出部232により検出された縦断アーチファクトに基づいて移動機構150を制御することでOCT光学系を移動させる。
角膜画像検出部233は、画像形成部220により形成されたOCT画像を解析して角膜画像を検出する。
位置判定部234は、アーチファクト検出部232により検出された縦断アーチファクトと角膜画像検出部233により検出された角膜画像との共通領域が、OCT画像のフレーム中の所定範囲内に位置するか判定する。
画質評価部235は、画像形成部220により形成されたOCT画像の画質評価値を算出する。例えば、画質評価部235は、画像形成部220により形成されたOCT画像における前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出することができる。
スキャン制御部2102は、フレーム中の所定範囲内に共通領域が位置すると位置判定部234により判定され、且つ、画質評価部235により算出された画質評価値が所定閾値以上である場合に、所定パターンのOCTスキャンを前眼部に適用するようにOCT光学系を制御する。
このように構成された眼科装置1によれば、対象部位へのOCT光学系のアライメント、画像フレームにおける対象部位の描出位置の調整、画質の調整といった準備動作を、必要な条件が満足されているか否かを確認しつつ自動で行い、条件が整った好適なタイミングでOCTスキャン(イメージング、計測など)を行うことができる。
このように、生体眼の前眼部にOCTスキャンを適用するための準備動作が自動化されたことで、装置の扱いに不慣れな者であっても容易にOCT検査を行うことができる。また、被検者単独でOCT検査を行うことも可能になる。結果として、OCT検査において被検者や検者に掛かる負担が軽減される。
近年、OCT技術を応用した眼科装置を眼疾患のスクリーニングに用いるために眼鏡店やドラッグストアや自宅に設置しようとの動きがある。準備動作が自動化された眼科装置1は、そのような場所に設置される眼科装置としても有効である。
眼科装置1は、移動制御部2101(第1移動制御部)が縦断アーチファクトに基づく移動機構150の制御を実行した後に次の一連の処理を実行するように構成されていてよい。まず、OCT光学系が、前眼部にOCTスキャンを適用する。次に、画像形成部220が、このOCTスキャンで得られたデータに基づきOCT画像を形成する。続いて、アーチファクト検出部232が、このOCT画像を解析して縦断アーチファクトを検出する。次に、角膜画像検出部233が、このOCT画像を解析して角膜画像を検出する。続いて、位置判定部234が、この縦断アーチファクトとこの角膜画像との共通領域が、このOCT画像のフレーム中の所定範囲内に位置するか判定する。
このように構成された眼科装置1によれば、縦断アーチファクトに基づくアライメントを行った後に、再度OCTスキャンを行ってOCT画像を形成し、このOCT画像から得た縦断アーチファクトと角膜画像とに基づき対象部位の描出位置の判定を行うことができる。すなわち、縦断アーチファクトに基づくアライメントで達成された良好なアライメント状態で描出位置判定を行うことができる。これにより、アライメントと描出位置判定との円滑な連係が可能となる。
眼科装置1は、所定範囲内に共通領域が位置すると位置判定部234により判定された後、画質評価部235が画質評価値の算出を実行するように構成されていてよい。
このように構成された眼科装置1によれば、縦断アーチファクトに基づくアライメントで達成された良好なアライメント状態で描出位置判定を行い、良好な描出位置が達成された後に画質評価を行うことができる。これにより、アライメントと描出位置判定と画質評価との円滑な連係が可能となる。
眼科装置1は、眼底カメラユニット2(前眼部撮影系)と、移動目標決定部231とを含む。眼底カメラユニット2は、前眼部撮影を行う。移動目標決定部231は、眼底カメラユニット2により得られた前眼部画像を解析して、OCT光学系の移動目標を決定する。移動制御部2101(第2移動制御部)は、移動目標決定部231により決定された移動目標に基づいて移動機構150を制御する。移動制御部2101が移動機構150の制御を実行した後、OCT光学系は、前眼部に対するOCTスキャンの適用を開始する。
このように構成された眼科装置1によれば、OCTスキャンの適用前に、前眼部画像による(ラフな)アライメントを行うことができる。これにより、OCTスキャンの開始後に行われる縦断アーチファクトに基づくアライメントの容易化を図ることができる。また、前眼部画像によるアライメントと、縦断アーチファクトに基づくアライメントとの円滑な連係が可能となる。
前眼部画像に基づくアライメントのために、移動目標決定部231は、前眼部の瞳孔中心に移動目標を設定することができる。OCT光学系は、瞳孔中心をスキャン中心とするパターンのOCTスキャンの適用を開始することができる。
このように構成された眼科装置1によれば、前眼部のランドマークの1つである瞳孔中心を基準としてOCTスキャンを開始することができる。これにより、OCTスキャンの開始後に行われる縦断アーチファクトに基づくアライメントの容易化や迅速化を図ることが可能となる。より具体的に説明すると、瞳孔中心を基準としてOCTスキャンを開始することにより、角膜頂点及びその近傍に発生する縦断アーチファクトの検出がしやすくなり、その結果、縦断アーチファクトに基づくアライメントの容易化や迅速化を図ることが可能となる。
前眼部画像に基づくアライメントの後にOCT光学系が行うOCTスキャンは、瞳孔中心をスキャン中心とする反復的OCTスキャンであってよい。画像形成部220は、この反復的OCTスキャンにより逐次に得られる複数のデータセットのそれぞれに基づいてOCT画像を形成する。なお、反復的OCTスキャンは、反復的Bスキャンであってよい。また、OCT光学系は、少なくとも、所定閾値以上の画質評価値が画質評価部により得られるまで、反復的OCTスキャンを継続してもよい。
このように構成された眼科装置1によれば、OCTスキャンの繰り返しに同期した複数のOCT画像(時系列OCT画像)が得られる。時系列OCT画像は、アライメント、描出位置判定、画質評価、動画表示など、様々な用途に適用可能である。
縦断アーチファクトに基づくアライメントにおいて、移動制御部2101(第1移動制御部)は、アーチファクト検出部232により検出される縦断アーチファクトの強度を高めるように移動機構150の制御を実行することができる。
このように構成された眼科装置1によれば、より強度の高い縦断アーチファクトが得られるようなOCT光学系の位置を探索することで、角膜頂点に対するOCT光学系のアライメントの確度を高めることが可能である。
縦断アーチファクトに基づくアライメントにおいて、移動制御部2101(第1移動制御部)は、アーチファクト検出部232により検出されるアーチファクトが画像フレームの中心を通過するように移動機構150の制御を実行することができる。
このように構成された眼科装置1によれば、画像フレーム中の好適な位置に角膜頂点が描出されるように、OCT光学系のアライメントを行うことが可能である。
OCT光学系は、前眼部に測定光LSを導く測定アームと、測定光LSの前眼部からの戻り光に重ね合わされる参照光LRを導く参照アームとを含む。測定アーム及び参照アームの少なくとも一方に偏光デバイスが設けられていてよい。偏光デバイスは、導かれる光の偏光状態を変化させる。眼科装置1では、参照アームに偏光デバイス118が設けられている。更に、眼科装置1は、偏光制御部2103を含んでいてよい。偏光制御部2103は、画質評価部235により算出される画質評価値(例えば、前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比)を大きくするように偏光デバイスを制御する。
このように構成された眼科装置1によれば、OCT画像の画質が低い場合にその向上を図ることが可能である。
眼科装置1は、画像形成部220により形成されたOCT画像を表示部241(表示手段)に表示させる表示制御部2104を含んでいてよい。表示手段は、眼科装置1に含まれてもよいし、眼科装置1に接続された周辺機器であってもよい。
このように構成された眼科装置1によれば、画像形成部220により形成されたOCT画像を、ユーザーに視覚的に提供することが可能である。
眼科装置1は、アーチファクト除去部236を含んでいてよい。アーチファクト除去部236は、画像形成部220により形成されたOCT画像から、アーチファクト検出部232により検出された縦断アーチファクトを除去する。なお、アーチファクト除去部236は、縦断アーチファクト以外のアーチファクトをも除去可能であってよい。表示制御部2104は、アーチファクト除去部236により少なくとも縦断アーチファクトが除去されたOCT画像を表示部241に表示させることができる。なお、アーチファクト除去部236及び表示制御部2104は「表示制御部」に含まれる。
このように構成された眼科装置1によれば、アライメントには有用であるが観察には邪魔となる縦断アーチファクトを、表示画像から除去することができる。
〈眼科装置の制御方法、プログラム、記録媒体〉
上記の実施形態は、眼科装置の制御方法も提供する。この制御方法を適用可能な眼科装置は、被検眼の前眼部にOCTスキャンを適用するOCT光学系と、OCTスキャンにより得られたデータに基づき画像を形成する画像形成部と、OCT光学系を移動する移動機構とを含む。
本実施形態の制御方法は、アーチファクト検出ステップと、移動制御ステップと、角膜画像検出ステップと、位置判定ステップと、画質評価ステップと、スキャン制御ステップとを含む。
アーチファクト検出ステップは、画像形成部により形成された画像を解析して、Aスキャン方向に沿うアーチファクトを検出する。移動制御ステップは、検出されたアーチファクトに基づいて移動機構を制御する。角膜画像検出ステップは、画像形成部により形成された画像を解析して角膜画像を検出する。位置判定ステップは、検出されたアーチファクトと検出された角膜画像との共通領域が、画像フレーム中の所定範囲内に位置するか判定する。画質評価ステップは、画像形成部により形成された画像の画質評価値を算出する。スキャン制御ステップは、所定範囲内に共通領域が位置すると判定され、且つ、算出された画質評価値が所定閾値以上である場合に、所定パターンのOCTスキャンを前眼部に適用するようにOCT光学系を制御する。
本実施形態の制御方法に、上記実施形態に係る眼科装置1が実行可能な処理のいずれかを組み合わせることが可能である。
このような制御方法によれば、上記実施形態に係る眼科装置1と同様の効果が奏される。
このような制御方法を眼科装置に実行させるプログラムを構成することが可能である。このプログラムは、例えば、上記実施形態に係る眼科装置1に関して説明されたプログラムのいずれかを含んでいてよい。
また、このような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。
〈隅角OCTに適用可能な実施形態〉
次に、被検眼の隅角を描出するためのOCTを実行可能な例示的実施形態を説明する。隅角は、角膜と虹彩とに挟まれた部位であり、これを介して房水が排出される。
本実施形態に係る眼科装置のハードウェア構成は、角膜OCTに適用可能な眼科装置1のそれと同様であってよく、また、本実施形態に係る眼科装置のソフトウェア構成の一部は眼科装置1のそれと同様であってよい。以下、眼科装置1に関する図1、図2、及び図3Aを準用する。また、眼科装置1と同様の要素について、眼科装置1の説明にて使用した符号を用いることがある。言うまでもないが、隅角OCTに適用可能な実施形態において、ここに準用される構成とは異なる構成が適用されてもよい。
隅角OCTに適用可能な眼科装置の例示的な構成を図8に示す。眼科装置1Aは、上記の眼科装置1と同様の眼底カメラユニット2、OCTユニット100、移動機構150、画像形成部220、及びユーザーインターフェイス240に加え、制御部210A及びデータ処理部230Aを含む。制御部210Aは、上記の眼科装置1の制御部210の代わりに設けられる。データ処理部230Aは、上記の眼科装置1のデータ処理部230の代わりに設けされる。
眼底カメラユニット2、OCTユニット100、移動機構150、画像形成部220、及びユーザーインターフェイス240は、上記の眼科装置1のそれらと同様の構成及び機能を有する。以下、制御部210A及びデータ処理部230Aについて説明する。
〈制御部210A〉
制御部210Aは、プロセッサを含み、眼科装置1Aの各部を制御する。制御部210Aは、例えば、上記の眼科装置1の制御部210と同様に主制御部と記憶部とを含む。
制御部210Aの主制御部は、眼科装置1Aの各要素(図1~図3A、図8に示された要素を含む)を制御する。主制御部の機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、制御プログラムを含むソフトウェアとの協働によって実現される。制御回路を含むハードウェアによって主制御部の機能の少なくとも一部を実現するようにしてもよい。
制御部210Aの記憶部は各種のデータを記憶する。記憶部は、眼科装置1Aを動作させるための各種ソフトウェアや各種パラメータ値や各種テンプレートを記憶してもよい。記憶部は、典型的には、ハードディスクのような比較的大容量の記憶装置を含む。なお、通信回線上に配置された記憶装置や情報処理装置に各種データを記憶するようにしてもよく、この場合には記憶部は比較的大容量の記憶装置を含まなくてもよい。眼科装置1Aの周辺機器として設けられた比較的大容量の記憶装置を利用する場合も同様である。
〈データ処理部230A〉
データ処理部230Aは、上記実施形態のデータ処理部230と同様に、各種のデータ処理を実行する。データ処理部230Aの機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、データ処理プログラムを含むソフトウェアとの協働により実現される。データ処理回路を含むハードウェアによってデータ処理部230Aの機能の少なくとも一部を実現するようにしてもよい。
〈処理系の例示的な詳細構成〉
制御部210A及びデータ処理部230Aの例示的な構成が図8に示されている。
〈制御部210Aの例〉
図8に例示された制御部210Aは、移動制御部2101Aと、スキャン制御部2102Aと、偏光制御部2103Aと、表示制御部2104Aとを含む。
移動制御部2101Aは、移動機構150の制御を行う。スキャン制御部2102Aは、光源ユニット101、光スキャナ44など、OCTスキャンを行うための要素の制御を行う。偏光制御部2103Aは、偏光デバイス118の制御を行う。また、偏光制御部2103Aは、偏光デバイス118の制御に加え、又は、それの代わりに、偏光デバイス103の制御を行うように構成されてもよい。表示制御部2104Aは、ユーザーインターフェイス240(表示部241)を制御する。
移動制御部2101A、スキャン制御部2102A、偏光制御部2103A、及び表示制御部2104Aのそれぞれの機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、制御プログラムを含むソフトウェアとの協働により実現される。移動制御部2101A、スキャン制御部2102A、偏光制御部2103A、及び表示制御部2104Aのいずれかの機能の少なくとも一部を、制御回路を含むハードウェアによって実現するようにしてもよい。
移動制御部2101A、スキャン制御部2102A、偏光制御部2103A、及び表示制御部2104Aのそれぞれは、制御部210Aの主制御部に含まれる。移動制御部2101A、スキャン制御部2102A、偏光制御部2103A、及び表示制御部2104Aのいずれかは、記憶ハードウェア(制御部210Aの記憶部)を含んでいてもよい。移動制御部2101A、スキャン制御部2102A、偏光制御部2103A、及び表示制御部2104Aのそれぞれが実行する処理については後述する。
〈データ処理部230Aの例〉
図8に例示されたデータ処理部230Aは、移動目標決定部231Aと、スキャンエリア設定部232Aと、画質評価部233Aと、隅角画像検出部234Aと、虹彩画像検出部235Aと、位置判定部236Aとを含む。
移動目標決定部231A、スキャンエリア設定部232A、画質評価部233A、隅角画像検出部234A、虹彩画像検出部235A、及び位置判定部236Aのそれぞれの機能は、典型的には、プロセッサを含むハードウェアと、データ処理プログラムを含むソフトウェアとの協働により実現される。移動目標決定部231A、スキャンエリア設定部232A、画質評価部233A、隅角画像検出部234A、虹彩画像検出部235A、及び位置判定部236Aのいずれかの機能の少なくとも一部を、データ処理回路を含むハードウェアによって実現するようにしてもよい。移動目標決定部231A、スキャンエリア設定部232A、画質評価部233A、隅角画像検出部234A、虹彩画像検出部235A、及び位置判定部236Aのいずれかは、記憶ハードウェアを含んでいてもよい。
以下、データ処理部230Aに含まれるそれぞれの要素について説明する。
〈移動目標決定部231A〉
上記の眼科装置1と同様に、眼科装置1Aは、眼底カメラユニット2を用いて前眼部撮影を行うことが可能である。移動目標決定部231Aは、眼底カメラユニット2により取得された前眼部画像を解析して、OCT光学系の移動目標を決定する。移動制御部2101Aは、移動目標決定部231Aにより決定された移動目標に基づいて移動機構150を制御する。
移動目標は、例えば、移動機構150により移動される眼底カメラユニット2の位置を表現する座標(x,y,z)、又は、移動機構150の制御パラメータであってよい。移動目標の種類はこれら例示に限定されず、例えば、移動機構等のハードウェアの構成や、移動制御のためのソフトウェアの構成などに応じて予め設定される。
上記の眼科装置1と同様に、眼科装置1Aは、被検眼EにOCTを適用するためのOCT光学系を含み、OCT光学系を含む眼底カメラユニット2が移動機構150によって移動される。
眼科装置1Aは、眼底カメラユニット2を用いて被検眼Eの前眼部の赤外動画撮影を実行する。この赤外動画撮影と並行して、移動目標決定部231Aは、眼底カメラユニット2により逐次に取得される複数の前眼部画像(動画像のフレーム群)を順次に解析することで、OCT光学系の移動目標の時系列データを取得することができる。前眼部の赤外動画撮影と並行して移動目標決定部231Aが取得した複数の移動目標は、逐次に、移動制御部2101Aに送られる。移動制御部2101Aは、移動目標決定部231Aから逐次に入力される移動目標に基づいて移動機構150の制御を行う。この制御はリアルタイム処理として実行される。これにより、時系列移動目標データが表す移動目標の時系列変化に合わせて眼底カメラユニット2を移動させることができる。その結果、被検眼Eの眼球運動などに応じて、OCT光学系の位置を自動で調整することが可能になる(トラッキング)。
移動制御部2101Aが移動機構150の制御を実行した後の任意のタイミングで、スキャンエリア設定部232Aはスキャンエリアの設定を行うことができる。スキャンエリアの設定やその実行タイミングについては後述する。
移動目標決定部231Aが移動目標を決定する処理の例を説明する。図9Aは、眼底カメラユニット2により取得された前眼部画像の例を示す。前眼部画像800には、被検眼Eの瞳孔に相当する瞳孔画像810(斜線で示す画像領域)と、虹彩に相当する虹彩画像820(横線で示す画像領域)とが描出されている。
移動目標決定部231Aは、前眼部画像800を解析することで、瞳孔画像810及び虹彩画像820を特定する。この解析は、上記の移動目標決定部231による解析と同じ要領で実行される。
図9Bの符号810aは瞳孔画像810の外縁を示し、符号820aは虹彩画像820の外縁を示す。ここで、瞳孔外縁810a及び虹彩外縁820aの少なくとも一方は、近似円又は近似楕円であってよい。
移動目標決定部231Aは、瞳孔画像810及び虹彩画像820の少なくとも一方(例えば、瞳孔外縁810a及び虹彩外縁820aの少なくとも一方)に基づいて、前眼部の瞳孔中心810bを特定する。この処理は、上記の移動目標決定部231による処理と同じ要領で実行される。
次に、移動目標決定部231Aは、瞳孔中心810bを通過し且つ所定方向に沿う直線を求める。例えば、図9Cに示すように、移動目標決定部231Aは、瞳孔中心810bを通過し、且つ、x方向に沿う直線830を求める。なお、直線の向きはx方向に限定されず、任意であってよい。この処理は、前眼部画像800が定義されているxy座標系における演算である。
次に、移動目標決定部231Aは、直線830と虹彩外縁820aとの交点840を求める。移動目標として求める。この処理は、前眼部画像800が定義されているxy座標系における演算である。このような要領で求められた交点840が移動目標として設定される。なお、移動目標を決定する処理は本例に限定されない。
移動制御部2101Aは、移動目標決定部231Aにより決定された移動目標(交点840)が画像フレームの中心に配置されるように、移動機構150を制御する。これにより、OCT光学系の光軸が移動目標(交点840)に実質的に一致される。
図9Cに示す例では、直線850がx方向におけるフレーム中心に配置され、直線830がy方向におけるフレーム中心に配置されている。更に、これら直線830及び850の交点であるフレームの中心位置に、交点840が配置されている。
より一般に、画像フレーム内の任意の位置に対応する位置にOCT光学系を配置させることが可能である。例えば、画像フレーム内のデフォルト位置に光軸が一致するようにOCT光学系を移動することができる。また、前眼部画像中の1次元領域又は2次元領域を参照して移動目標を設定することも可能である。例えば、角膜外縁画像、虹彩外縁画像などの1次元領域や、角膜画像、虹彩画像などの2次元領域を参照することができる。また、睫毛画像、瞼画像、病変部画像などを参照してもよい。
〈スキャンエリア設定部232A〉
スキャンエリア設定部232Aは、被検眼Eの前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定する。スキャンエリアは、OCTスキャンが適用される前眼部の領域である。前述したように、本実施形態では、移動制御部2101Aが移動機構150の制御を実行した後の任意のタイミングで、スキャンエリア設定部232Aはスキャンエリアの設定を行う。
上記の眼科装置1の場合と同様に、このOCTスキャンのパターンは任意に設定可能であり、例えば、ラインスキャン(Bスキャン)、クロススキャン、マルチクロススキャン、ラジアルスキャン、又は3次元スキャンが適用されてよい。
スキャン制御部2102Aは、移動目標決定部231Aにより決定された移動目標を通過するようにスキャンエリアを設定することができる。例えば、図9Cに例示する交点840が移動目標として求められた場合、スキャンエリア設定部232Aは、この交点840を通過するようにスキャンエリアを設定することができる。
例えば、ラインスキャンが適用される場合、スキャンエリア設定部232Aは、直線830に沿い且つスキャン中心が交点840に位置するスキャンライン(Bスキャン)を設定することが可能である(図9Dの符号860を参照)。
このような処理により、虹彩外縁に略直交するBスキャンを少なくとも含むようにOCTスキャンを実行することができる。標準的な眼では、虹彩外縁の奥側(+z方向)の位置の近傍に隅角が位置しているよって、このような本例のようなOCTスキャンを行うことで、隅角を表現するOCT画像を取得することができる。
本例では、前眼部の赤外観察画像から特徴点を検出して移動目標を設定しているが、他の手法を(付加的に)用いることも可能である。例えば、前眼部の特徴点の検出に、アライメント指標、ステレオアライメント、光テコなど、他の任意の手法を利用することが可能である。瞳孔中心を検出可能な手法が適用される場合、これにより検出された瞳孔中心を利用して移動目標及びスキャンエリアを設定することができる。
〈画質評価部233A〉
画質評価部233Aは、画像形成部220により形成されたOCT画像の画質評価値を算出する。画質評価値の種類やその算出手法は、いずれも任意であってよく、例えば、上記の眼科装置1に適用可能な種類及び算出手法であってよい。
一例として、画質評価部233Aは、画像形成部220により形成されたOCT画像における前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出する。ここで、上記の眼科装置1の場合と同様に、前眼部の部位を表す画像領域を前眼部領域と呼び、背景を表す画像領域を背景領域と呼ぶ。また、前眼部領域及び背景領域に関する信号対ノイズ比(SN比)として表現される画質評価値の算出方法は任意であり、上記の眼科装置1の場合と同様であってよい。
図10は、図9Dに示すスキャンライン860に沿うBスキャンにより実際に得られたOCT画像を示す。このBスキャン画像900において、画像フレームの右上方から左下方に延びる帯状の高輝度画像が角膜の断面に相当し(角膜領域910)、画像フレームの下端付近において横方向に延びる上面が凹凸状の高輝度画像が虹彩の断面に相当する(虹彩領域920)。角膜領域910及び虹彩領域920は、前眼部領域の例である。
角膜領域910の左方(左上方)には背景領域930が存在し、角膜領域910の右方(右下方)且つ虹彩領域920の上方にも背景領域940が存在する。背景領域930は空気に相当する画像領域であり、背景領域940は前房(房水)に相当する画像領域である。
角膜領域910と背景領域930との境界が角膜前面に相当し、角膜領域910と背景領域940との境界が角膜後面に相当し、虹彩領域920と背景領域940との境界が虹彩前面に相当する。
画質評価部233Aは、Bスキャン画像900における角膜領域910の信号と、角膜領域910に隣接する背景領域930及び/又は940のノイズとの比を、画質評価値として算出することができる。ここで、角膜領域910の信号は、角膜領域910の少なくとも一部における信号であってよい。同様に、背景領域930のノイズは、背景領域930の少なくとも一部におけるノイズであってよく、また、背景領域940のノイズは、背景領域940の少なくとも一部におけるノイズであってよい。
また、画質評価部233Aは、Bスキャン画像900における虹彩領域920の信号と、虹彩領域920に隣接する背景領域940のノイズとの比を、画質評価値として算出することができる。ここで、虹彩領域920の信号は、虹彩領域920の少なくとも一部における信号であってよい。同様に、背景領域940のノイズは、背景領域940の少なくとも一部におけるノイズであってよい。
このような画質評価の例を、図11を参照しつつ説明する。Bスキャン画像1000には、角膜領域1010と、虹彩領域1020と、背景領域1030と、背景領域1040とが含まれている。図10に示すBスキャン画像900との比較において、角膜領域1010は角膜領域910に、虹彩領域1020は虹彩領域920に、背景領域1030は背景領域930に、背景領域1040は背景領域940に、それぞれ対応する。
画質評価部233Aは、まず、画質評価の対象エリアを設定する。本例では、画質評価部233Aは、角膜領域1010の一部と背景領域1030の一部とを含む第1対象エリア1050を設定し、且つ、虹彩領域1020の一部と背景領域1040の一部とを含む第2対象エリア1060を設定することができる。
本例では、対象エリアの形状は矩形であるが、形状は任意であってよい。また、対象エリアのサイズも任意であってよい。例えば、角膜領域1010の全体と背景領域1030の全体とを含むように対象エリアを設定することができる。また、対象エリアの形状及びサイズの少なくとも一方が予め設定されていてもよい(デフォルト形状、デフォルトサイズ)。
本例では、単一の前眼部領域(角膜領域1010又は虹彩領域1020)の一部と単一の背景領域(背景領域1030又は1040)の一部とを含むように各対象エリアが設定されているが、2以上の前眼部領域(その一部)及び2以上の背景領域(その一部)の少なくとも一方を含むように対象エリアを設定することも可能である。例えば、角膜領域1010の少なくとも一部と、虹彩領域1020の少なくとも一部と、背景領域1040の少なくとも一部とを含むように、対象エリアを設定することができる。
次に、画質評価部233Aは、対象エリア内における前眼部領域と背景領域とを特定する。本例では、画質評価部233Aは、対象エリア1050と角膜領域1010との共通領域を特定することによって、対象エリア1050内における角膜領域1010の一部を特定することができる。同様に、画質評価部233Aは、対象エリア1060と虹彩領域1020との共通領域を特定することによって、対象エリア1060内における虹彩領域1020の一部を特定することができる。
前眼部領域の特定及び/又は背景領域の特定は、公知のセグメンテーションを利用して実行される。なお、OCT画像の全体にセグメンテーションを適用してもよいし、対象エリアにのみセグメンテーションを適用してもよい。また、角膜領域1010と虹彩領域1020との判別は、例えば、描出位置、形状、輝度など、任意のパラメータに基づき行われる。
続いて、画質評価部233Aは、特定された前眼部領域における信号と、特定された背景領域におけるノイズとの比を算出する。本例では、画質評価部233Aは、対象エリア1050内における角膜領域1010の一部における信号と背景領域1030の一部におけるノイズとの比を算出することができる。同様に、画質評価部233Aは、対象エリア1060内における虹彩領域1020の一部における信号と背景領域1040の一部におけるノイズとの比を算出することができる。
このようにして算出された信号対ノイズ比が画質評価値として用いられる。なお、本例のように2つ以上の対象エリアのそれぞれについて画質評価値が求められる場合、得られた2以上の画質評価値を統計的に処理することができる。2以上の画質評価値から得られる統計値の例として、平均値、最大値、最小値、中央値、最頻値、分散、標準偏差などがある。このような統計値を画質評価値として用いることが可能である。
例えば、画質評価部233Aは、2以上の画質評価値のうちの最小値を求めることで、OCT画像に描出されている組織のうち最も低画質で描出されている組織を特定することができる。また、得られる最小値を最大化するように、偏光デバイス118の制御(後述)を実行することができる。
上記の眼科装置1の場合と同様に、画質評価部233A(又は、データ処理部230Aの他の要素、若しくは、制御部210A)は、算出された画質評価値が所定閾値以上であるか判定することができる。
上記の眼科装置1の場合と同様に、画質評価部233Aにより算出された画質評価値や、これに基づく評価結果(判定結果)を、処理や制御に利用することができる。典型的には、OCT画像の画質を向上させるための処理や制御に画質評価値又は評価結果を利用することが可能である。
その具体例として、偏光制御部2103Aは、画質評価部233Aにより算出される画質評価値を大きくするように偏光デバイス118(及び/又は偏光デバイス103)を制御することができる。本例の制御は、例えば、OCT画像の取得と、画質評価値の算出と、画質の評価と、偏光デバイス118の制御とを含む一連の処理を、繰り返し行うことによって実現可能である。
〈隅角画像検出部234A〉
隅角画像検出部234Aは、スキャンエリア設定部232Aにより設定されたスキャンエリアに対するOCTスキャンによって得られたデータに基づき画像形成部220により形成されたOCT画像を解析することで、隅角画像を検出する。この処理は、上記の眼科装置1による角膜画像の検出と同様に、輝度、位置、形状などの所定の特徴に基づいて実行することができ、また、セグメンテーション等の画像処理を含んでいてもよい。
隅角画像は、OCT画像に描出されている隅角に相当する位置(単一の画素)でもよいし、隅角の近傍の角膜領域及び/又は虹彩領域を含んでもよい。
隅角画像の検出を実行するタイミングは任意である。例えば、所定閾値以上の画質評価値が画質評価部233Aにより算出された後に、隅角画像検出部234Aが隅角画像の検出を実行するようにしてもよい。これにより、良好な画質のOCT画像から、高確度、高精度で隅角を検出することができる。
隅角画像を検出する処理の例を説明する。隅角画像検出部234Aは、まず、OCT画像を解析して、角膜後面画像及び虹彩前面画像を検出する。角膜後面領域は角膜後面に相当する画像領域であり、虹彩前面画像は虹彩前面に相当する画像領域である。この処理は、例えば、セグメンテーションを含む。
次に、隅角画像検出部234Aは、角膜後面画像と虹彩前面画像とが交差する位置を検出する。検出された交差位置が隅角に相当する。角膜後面画像と虹彩前面画像とが交差する位置は、点、線、及び面のいずれかであってよい。
隅角画像を検出する処理の例を、図12を参照しつつ説明する。本例では、隅角画像検出部234Aは、まず、Bスキャン画像1100にセグメンテーションを適用して、角膜領域1110と虹彩領域1120とを検出する。更に、隅角画像検出部234Aは、角膜領域1110において角膜後面に相当する画像領域1110aを角膜後面画像として特定し、且つ、虹彩領域1120において虹彩前面に相当する画像領域1120aを虹彩前面領域として特定する。
次に、隅角画像検出部234Aは、角膜後面画像1110aと虹彩前面画像1120aとが交差する位置を探索し、探索された位置を隅角とする。本例では、角膜後面画像1110aと虹彩前面画像1120aとの交点1130、又は、交点1130の近傍領域1140が、隅角画像として特定される。
〈虹彩画像検出部235A〉
虹彩画像検出部235Aは、スキャンエリア設定部232Aにより設定されたスキャンエリアに対するOCTスキャンによって得られたデータに基づき画像形成部220により形成されたOCT画像を解析して、虹彩画像を検出する。この処理は、上記の眼科装置1による角膜画像の検出と同様に、輝度、位置、形状などの所定の特徴に基づいて実行することができ、また、セグメンテーション等の画像処理を含んでいてもよい。
〈位置判定部236A〉
位置判定部236Aは、隅角画像検出部234Aにより検出された隅角画像が画像フレーム中の所定範囲(第1範囲)内に位置するか判定する。
この判定処理の基準となる画像フレーム中の範囲(第1許容範囲)は予め設定されてもよいし、OCT画像ごとに設定されてもよい。後者の例として、OCT画像に描出されている部位(組織)の状態に基づき第1許容範囲を設定することが可能である。例えば、位置判定部236Aは、角膜の描出位置や描出サイズ、及び/又は、虹彩の描出位置や描出サイズに基づいて、第1許容範囲を設定することが可能である。
本実施形態では、隅角画像の検出に加え、虹彩画像の検出も実行可能である。虹彩画像の検出が可能である場合、単一のOCT画像から、隅角画像及び虹彩画像の双方を検出することが可能である。隅角画像及び虹彩画像の双方が検出された場合、位置判定部236Aは、当該OCT画像のフレーム中の第1許容範囲内に隅角画像が位置するか判定を行い、且つ、当該OCT画像のフレーム中の第2許容範囲内に虹彩画像が位置するか判定を行うことができる。
上記の眼科装置1について説明したように、所定パターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用して時系列OCT画像を取得する場合、隅角画像検出部234Aは、複数のOCT画像のそれぞれから隅角画像を検出することができる。位置判定部236Aは、隅角画像が検出されたOCT画像それぞれについて、当該隅角画像が当該OCT画像フレーム中の第1許容範囲内に位置するか判定することができる。
また、所定パターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用して時系列OCT画像を取得する場合であって、隅角画像検出部234Aが複数のOCT画像のそれぞれから隅角画像を検出し、且つ、虹彩画像検出部235Aが複数のOCT画像のそれぞれから虹彩画像を検出した場合、位置判定部236Aは、隅角画像及び虹彩画像が検出されたOCT画像それぞれについて、当該隅角画像が当該OCT画像フレーム中の第1許容範囲内に位置するか判定し、且つ、当該虹彩画像が当該OCT画像フレーム中の第2許容範囲内に位置するか判定することができる。
なお、複数のOCT画像に対して設定される複数の第1許容範囲の形態(位置、形状、サイズなど)は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第2許容範囲についても同様である。
隅角画像が第1許容範囲内に位置しているか判定する処理は、例えば、隅角画像をなす1以上の画素の少なくとも一部が第1許容範囲に含まれるか判定するものであってもよいし、或いは、隅角画像をなす1以上の画素の全てが第1許容範囲に含まれるか判定するものであってもよい。
同様に、虹彩画像が第2許容範囲内に位置しているか判定する処理は、例えば、虹彩画像をなす1以上の画素の少なくとも一部が第2許容範囲に含まれるか判定するものであってもよいし、或いは、虹彩画像をなす1以上の画素の全てが第2許容範囲に含まれるか判定するものであってもよい。
図13に例示するBスキャン画像1200が位置判定に供される場合について説明する。Bスキャン画像1200には角膜領域(角膜画像)1210と虹彩領域(虹彩画像)1220とが含まれている。符号1230は、隅角画像検出部234AがBスキャン画像1200から検出した隅角画像を示す。
Bスキャン画像1200には、第1許容範囲1200aと第2許容範囲1200bとが設定されている。本例では、第1許容範囲1200aは矩形状の領域として設定され、第2許容範囲はz方向における区間として設定されている。許容範囲の形態はこれらに限定されない。
位置判定部236Aは、隅角画像1230が第1許容範囲1200a内に位置しているか判定し、且つ、虹彩画像1220が第2許容範囲1200b内に位置しているか判定する。このように2以上の位置判定が行われる場合、典型的には、位置判定部236Aは、全ての位置判定で良好な結果が得られた場合に、位置OKの判定結果を出力する。
複数の位置判定を行う場合において、1以上の任意個数の位置判定で良好な結果が得られた場合に位置OKの判定結果を出力するように構成することや、いずれか1以上の位置判定による判定結果を優先するように構成することが可能である。
〈動作〉
本実施形態に係る眼科装置1Aの動作について説明する。本実施形態に係る眼科装置1Aの動作の例を図14A及び図14Bに示す。
(S21:前眼部の赤外動画撮影を開始)
まず、眼科装置1Aの眼底カメラユニット2が、被検眼Eの前眼部の赤外動画撮影を開始する。赤外動画撮影により取得されたフレーム(前眼部画像)は、制御部210を介してデータ処理部230に転送される。この転送はリアルタイム処理として実行される。
(S22:移動目標を決定)
移動目標決定部231Aは、眼底カメラユニット2から転送された前眼部画像を解析して、OCT光学系の移動目標を決定する。この移動目標は、被検眼Eの隅角及びその周辺にOCTスキャンを適用するために好適な位置とされる。例えば、移動目標決定部231Aは、前眼部画像を解析して瞳孔中心及び虹彩外縁を検出し、瞳孔中心を通過し且つx方向に沿う直線を求め、この直線と虹彩外縁との交点を求め、この交点の位置を移動目標として設定することができる。この処理は、例えば、眼底カメラユニット2から転送された前眼部画像ごとに実行されるリアルタイム処理である。
(S23:OCT光学系を移動)
移動制御部2101Aは、ステップS22で決定された移動目標に基づき移動機構150を制御することでOCT光学系を移動する。典型的には、移動制御部2101Aは、OCT光学系の光軸が上記の交点を通過するようにOCT光学系を移動する。この移動制御はリアルタイム処理として実行される。
(S24:OCTスキャンエリア等の条件を設定)
本実施形態の眼科装置1Aは、次のステップS25で開始される反復的OCTスキャンに適用される条件を設定する。
本ステップで設定されるOCTスキャン条件の1つにスキャンエリアがある。スキャンエリア設定部232Aは、被検眼Eの前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定する。例えば、スキャンエリア設定部232Aは、上記の交点を通過するようにスキャンエリアを設定することができ、更には、上記の直線に沿い且つスキャン中心が上記の交点に位置するスキャンライン(Bスキャン)を設定することができる。より一般に、
スキャンエリア設定部232Aは、ステップS22で決定された移動目標を通過するようにスキャンエリアを設定することができる。
なお、スキャンエリアの設定には、OCTスキャンのパターンの設定と、OCTスキャンの適用箇所の設定とが含まれる。
(S25:反復的OCTスキャンを開始)
スキャン制御部2102Aは、ステップS24で設定された条件の下での反復的OCTスキャンを開始する。
反復的OCTスキャンは、典型的には、一定のパターンのOCTスキャンを繰り返し前眼部に適用するスキャンモードであり、それにより時系列OCT画像が取得される。典型的な反復的OCTスキャンは、OCT光学系の光軸位置をスキャン中心とするBスキャンを繰り返し行うスキャンモードである。このような反復的Bスキャンによれば、上記の交点又はその近傍(よって、隅角又はその近傍)を通過するBスキャンを高い繰り返し周波数で適用することが可能である。
反復的OCTスキャンにより、それぞれのOCTスキャンで収集されたデータセットが得られる。画像形成部220は、反復的OCTスキャンにより逐次に得られる複数のデータセットのそれぞれに基づいてOCT画像を形成する。反復的Bスキャンが適用される場合、Bスキャンの繰り返しに対応する複数のデータセットが逐次に得られる。画像形成部220は、複数のデータセットそれぞれに基づいてBスキャン画像を形成する。
(S26:画質評価値を算出)
画質評価部233Aは、ステップS25で開始された反復的OCTスキャンにより逐次に取得された複数のOCT画像(又はそれらの一部)のそれぞれを解析して画質評価値を算出する。この処理はリアルタイム処理として実行される。
(S27:画質評価値が閾値以上?)
画質評価部233Aは、ステップS26で算出された画質評価値が所定閾値以上であるか判定する。
画質評価値が所定閾値以上であると判定された場合(S27:Yes)、処理はステップS29に移行する。
画質評価値が所定閾値未満であると判定された場合(S27:No)、処理はステップS28に移行する。
(S28:偏光デバイスを制御)
画質評価値が所定閾値未満であると判定された場合(S27:No)、偏光制御部2103Aは、次にステップS26で算出される画質評価値を大きくするように偏光デバイス118(及び/又は偏光デバイス103)を制御する。
ステップS27で「Yes」と判定されるまで、ステップS26~S28が繰り返される。なお、ステップS26~S28が所定回数又は所定時間繰り返された場合、エラー判定を行うようにしてよい。
(S29:隅角画像・虹彩画像を検出)
隅角画像検出部234Aは、ステップS25で開始された反復的OCTスキャンにより逐次に取得された複数のOCT画像(又はそれらの一部)のそれぞれを解析して隅角画像を検出する。更に、虹彩画像検出部235Aは、これらOCT画像(又はそれらの一部)のそれぞれを解析して虹彩画像を検出する。これら処理はリアルタイム処理として実行される。
(S30:隅角画像・虹彩画像の位置を判定)
位置判定部236Aは、ステップS29で同じOCT画像から検出された隅角画像及び虹彩画像について、隅角画像が画像フレーム中の第1許容範囲に含まれるか判定し、且つ、虹彩画像が第2許容範囲に含まれるか判定する。
(S31:双方が許容範囲内?)
ステップS30の位置判定の結果、隅角画像が第1許容範囲内に位置すると判定され、且つ、虹彩画像が第2許容範囲内に位置すると判定された場合(S31:Yes)、処理はステップS32に移行する。
隅角画像が第1許容範囲内に位置しないと判定され、又は、虹彩画像が第2許容範囲内に位置しないと判定された場合(S31:No)、処理はステップS29に戻り、ステップS31で「Yes」と判定されるまでステップS29~S31が繰り返される。なお、ステップS29~S31が所定回数又は所定時間繰り返された場合、エラー判定を行うようにしてよい。
他の例として、隅角画像が第1許容範囲内に位置しないと判定され、又は、虹彩画像が第2許容範囲内に位置しないと判定された場合(S31:No)、処理をステップS26に戻すようにしてもよい。この場合、ステップS27及びS31の双方で「Yes」と判定されるまでステップS26~S31が繰り返される。なお、ステップS26~S31の一部又は全部が所定回数又は所定時間繰り返された場合、エラー判定を行うようにしてよい。
なお、処理がステップS32に移行するための条件は本例に限定されない。例えば、隅角画像が第1許容範囲内に位置すると判定され、又は、虹彩画像が第2許容範囲内に位置すると判定されることが、移行の条件であってよい。或いは、隅角画像が第1許容範囲内に位置すると判定されることが、移行の条件であってよい。この場合、虹彩画像を考慮する必要はない。
(S32:診断用OCTスキャンを実行)
ステップS31で「Yes」とされた場合、ステップS32が開始される。この段階では、前眼部(隅角)に対するOCT光学系のアライメント状態も、得られるOCT画像の画質も良好である。
このように良好な条件が確保されたタイミングで、スキャン制御部2102Aは前眼部にOCTスキャンを適用し、それにより収集されたデータから画像形成部220がOCT画像を形成する。また、データ処理部230AがこのOCT画像を処理したり解析したりすることも可能である。
ステップS32で取得されるOCT画像は、典型的には診断に用いられ、そのスキャン条件は、一般に、ステップS25で開始された反復OCTスキャンの条件と異なる。典型的には、ステップS32で得られるOCT画像は、より高精細である。また、スキャンパターンやスキャンエリアのサイズなど、任意の条件が異なってもよい。
以上で、図14A及び図14Bに例示した動作は終了となる(エンド)。
〈効果〉
本実施形態に係る例示的な眼科装置1Aが奏する効果について説明する。
本実施形態の眼科装置1Aは、OCT光学系と、画像形成部220と、スキャンエリア設定部232Aと、スキャン制御部2102Aと、画質評価部233Aと、隅角画像検出部234Aと、位置判定部236Aとを含む。
OCT光学系は、被検眼Eの前眼部にOCTを適用するための光学系であり、本実施形態では、眼底カメラユニット2内において測定アームを形成する一連の要素を少なくとも含む。画像形成部220は、OCTスキャンにより得られたデータに基づきOCT画像を形成する。
スキャンエリア設定部232Aは、前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定する。スキャン制御部2102A(第1スキャン制御部)は、スキャンエリア設定部232Aにより設定されたスキャンエリアに対してOCTスキャンを適用するようにOCT光学系を制御する。画像形成部220は、このOCTスキャンにより得られたデータに基づいてOCT画像を形成する。
画質評価部233Aは、当該スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づくOCT画像の画質評価値を算出する。
隅角画像検出部234Aは、当該スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき画像形成部220により形成されたOCT画像を解析して隅角画像を検出する。なお、画質評価部233Aにより処理されたOCT画像と、隅角画像検出部234Aにより処理されたOCT画像とは、同じであってもよいし、異なってもよい。
位置判定部236Aは、隅角画像検出部234Aにより検出された隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定する。
画質評価部233Aにより算出された画質評価値が所定閾値以上であり、且つ、隅角画像が第1範囲内に位置すると位置判定部236Aにより判定された場合、スキャン制御部2102A(第2スキャン制御部)は、所定パターンのOCTスキャンを前眼部に適用するようにOCT光学系を制御する。
なお、本実施形態において、所定パターンのOCTスキャンを前眼部に適用するための条件は、画質評価値が所定閾値以上であるという条件と、隅角画像が第1範囲内に位置するという条件とを少なくとも含み、他の1以上の条件を更に含んでいてもよい。虹彩画像の位置判定は、その一例である。
このように構成された眼科装置1Aによれば、隅角に対するOCT光学系のアライメント、画像フレームにおける対象部位の描出位置の調整、画質の調整といった準備動作を、必要な条件が満足されているか否かを確認しつつ自動で行い、条件が整った好適なタイミングでOCTスキャン(イメージング、計測など)を行うことができる。
このように、生体眼の隅角にOCTスキャンを適用するための準備動作が自動化されたことで、装置の扱いに不慣れな者であっても容易にOCT隅角検査を行うことができる。また、被検者単独でOCT隅角検査を行うことも可能になる。結果として、OCT隅角検査において被検者や検者に掛かる負担が軽減される。
また、OCT技術を応用した眼科装置を眼疾患のスクリーニングに用いるために眼鏡店やドラッグストアや自宅に設置する場合において、準備動作が自動化された本実施形態の眼科装置は有利である。
本実施形態の眼科装置1Aは、眼底カメラユニット2(前眼部撮影系)と、移動機構150と、移動目標決定部231Aと、移動制御部2101Aとを含む。眼底カメラユニット2は、前眼部撮影を行う。移動機構150は、OCT光学系(その一部又は全部)を移動する。移動目標決定部231Aは、眼底カメラユニット2により得られた前眼部画像を解析して、OCT光学系の移動目標を決定する。移動制御部2101Aは、移動目標決定部231Aにより決定された移動目標に基づいて移動機構150を制御する。移動制御部2101Aが移動機構150の制御を実行した後、スキャンエリア設定部232Aは、スキャンエリアの設定を実行する。
このように構成された眼科装置1Aによれば、OCTスキャンエリアの設定前に、したがって、OCTスキャンの適用前に、前眼部画像による(ラフな)アライメントを行うことができる。これにより、OCTスキャンの開始後に行われるOCT画像に基づく処理の容易化を図ることができる。
移動目標決定部231Aは、眼底カメラユニット2により取得された前眼部画像を解析して瞳孔中心及び虹彩外縁を検出し、検出された瞳孔中心及び虹彩外縁に基づき移動目標を設定するように構成されていてよい。
更に、移動目標決定部231Aは、瞳孔中心を通過し且つ所定方向に沿う直線を求め、この直線と虹彩外縁との交点を移動目標として求めるように構成されていてよい。
この場合、スキャンエリア設定部232Aは、求められた交点を通過するようにスキャンエリアを設定するように構成されていてよい。
加えて、スキャンエリア設定部232Aは、上記の直線に沿い且つスキャン中心が上記の交点に位置するスキャンライン(Bスキャン)を設定するように構成されていてよい。
より一般に、スキャンエリア設定部232Aは、移動目標決定部231Aにより決定された移動目標を通過するようにスキャンエリアを設定するように構成されていてよい。
ここに例示したいくつかの構成によれば、移動目標の決定やスキャンエリアの設定のための好適且つ具体的な手法を提供することが可能である。例えば、OCT隅角検査のためのアライメントやOCTスキャン条件の設定を、好適に且つ自動的に行うことができる。
OCT光学系は、移動機構150の制御の後にスキャンエリア設定部232Aにより設定されたスキャンエリアに対して反復的OCTスキャンを適用するように構成されてよい。この場合、画像形成部220は、この反復的OCTスキャンにより逐次に得られる複数のデータセットのそれぞれに基づいてOCT画像を形成することができる。
なお、反復的OCTスキャンは、反復的Bスキャンであってよい。また、OCT光学系は、少なくとも、所定閾値以上の画質評価値が画質評価部により得られるまで、反復的OCTスキャンを継続してもよい。
このように構成された眼科装置1Aによれば、OCTスキャンの繰り返しに同期した複数のOCT画像(時系列OCT画像)が得られる。時系列OCT画像は、アライメント、描出位置判定、画質評価、動画表示など、様々な用途に適用可能である。
本実施形態の眼科装置1Aは、虹彩画像検出部235Aを含む。虹彩画像検出部235Aは、スキャンエリア設定部232Aにより設定されたスキャンエリアに対するOCTスキャンによって得られたデータに基づくOCT画像を解析して、虹彩画像を検出する。
位置判定部236Aは、隅角画像検出部234Aにより検出された隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定し、且つ、虹彩画像検出部235Aにより検出された虹彩画像が第2範囲に位置するか判定するように構成されていてよい。
スキャン制御部2102A(第2スキャン制御部)は、画質評価部233Aにより算出された画質評価値が所定閾値以上であり、更に、隅角画像が第1範囲内に位置し且つ虹彩画像が第2範囲内に位置すると位置判定部236Aにより判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前眼部に適用するようOCT光学系を制御するように構成されていてよい。
このように構成された眼科装置1Aによれば、画質に関する条件と隅角画像の位置に関する条件に加え、虹彩画像の位置に関する条件も考慮することができるので、より好適なタイミングでOCTスキャンを行うことが可能となる。
隅角画像検出部234Aは、スキャンエリア設定部232Aにより設定されたスキャンエリアに対するOCTスキャンによって得られたデータに基づくOCT画像を解析して、角膜後面画像及び虹彩前面画像を検出し、角膜後面画像と虹彩前面画像とが交差する位置を隅角として検出するように構成されていてよい。
このような構成によれば、隅角画像の検出のための好適且つ具体的な手法を提供することが可能である。
画質評価部233Aは、画像形成部220により形成されたOCT画像における前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出するように構成されていてよい。典型的には、画質評価部233Aは、画像形成部220により形成されたOCT画像における角膜領域の信号と、この角膜領域に隣接する第1背景領域のノイズとの比を、画質評価値として算出するように構成されていてよい。
更に、画質評価部233Aは、画像形成部220により形成されたOCT画像における虹彩領域の信号と、この虹彩領域に隣接する第2背景領域のノイズとの比を、画質評価値として算出するように構成されていてよい。
このような構成によれば、隅角OCT検査におけるOCT画像の画質評価のための好適且つ具体的な手法を提供することが可能である。
OCT光学系は、前眼部に測定光LSを導く測定アームと、測定光LSの前眼部からの戻り光に重ね合わされる参照光LRを導く参照アームとを含む。測定アーム及び参照アームの少なくとも一方に偏光デバイスが設けられていてよい。偏光デバイスは、導かれる光の偏光状態を変化させる。本実施形態の眼科装置1Aでは、参照アームに偏光デバイス118が設けられている。更に、本実施形態の眼科装置1Aは、偏光制御部2103Aを含む。偏光制御部2103Aは、画質評価部233Aにより算出される画質評価値(例えば、前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比)を大きくするように偏光デバイスを制御する。
このように構成された眼科装置1Aによれば、OCT画像の画質が低い場合にその向上を図ることが可能である。
〈眼科装置の制御方法、プログラム、記録媒体〉
本実施形態は、眼科装置の制御方法も提供する。この制御方法を適用可能な眼科装置は、被検眼の前眼部にOCTスキャンを適用するOCT光学系と、OCTスキャンにより得られたデータに基づき画像を形成する画像形成部とを含む。
本実施形態の制御方法は、スキャンエリア設定ステップと、第1スキャン制御ステップと、画質評価ステップと、隅角画像検出ステップと、位置判定ステップと、第2スキャン制御ステップとを含む。
スキャンエリア設定ステップは、被検眼の前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定する。第1スキャン制御ステップは、設定されたスキャンエリアに対してOCTスキャンを適用するようにOCT光学系を制御する。画質評価ステップは、設定されたスキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき画像形成部により形成されたOCT画像の画質評価値を算出する。隅角画像検出ステップは、設定されたスキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき画像形成部により形成されたOCT画像を解析して隅角画像を検出する。位置判定ステップは、検出された隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定する。第2スキャンステップは、画質評価値が所定閾値以上であり、且つ、隅角画像が第1範囲内に位置すると判定された場合に実行され、所定パターンのOCTスキャンを前眼部に適用するようにOCT光学系を制御する。
このような制御方法に、本実施形態の眼科装置1Aが実行可能な処理のいずれかを組み合わせることが可能である。
このような制御方法によれば、本実施形態の眼科装置1Aと同様の効果が奏される。
このような制御方法を眼科装置に実行させるプログラムを構成することが可能である。このプログラムは、例えば、本実施形態の眼科装置1Aを動作させるためのプログラムのいずれかを含んでいてよい。
また、このような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。
〈複数の準備動作モードを選択的に適用可能な実施形態〉
以上、角膜OCTに適用可能な実施形態と、隅角OCTに適用可能な実施形態とを、それぞれ説明した。これらは、生体眼の前眼部にOCTを適用するための準備動作を自動化するための技術を提供する。
一方、生体眼の眼底にOCTを適用するための準備動作を自動化するための技術も存在する。例えば、特開2014-039870号公報に開示された技術が知られている。
特開2014-039870号公報に開示された眼科装置は、上記の眼科装置1と同様のOCT光学系及び画像形成手段(画像形成部)に加え、アライメント手段と、合焦手段と、像位置判定手段と、判定手段と、制御手段とを含む。
アライメント手段は、被検眼の眼底に対するOCT光学系の位置合わせを行うための要素であり、例えば、上記の眼科装置1のアライメント光学系50を含む。合焦手段は、被検眼の眼底に対するOCT光学系の合焦を行うための要素であり、例えば、上記の眼科装置1のOCT合焦レンズ43及びOCT合焦駆動部43Aを含む。
像位置判定手段は、OCT光学系により取得されたデータに基づいて、画像フレーム内における眼底の像の位置を判定するための要素であり、例えば、上記の眼科装置1のデータ処理部230がこの判定を実行する。
判定手段は、OCT光学系の位置の適否及び合焦状態の適否を判定する。更に、判定手段は、画像フレーム内における眼底の像の位置の適否を判定する。加えて、OCT光学系の位置の適否の判定、合焦状態の適否の判定、及び眼底の像の位置の適否の判定の全てが終了した後に、判定手段は、これら全ての適否の判定を再度行う。この一連の判定は、例えば、上記の眼科装置1の制御部210及びデータ処理部230により実行される。
この再度の適否判定において、OCT光学系の位置、合焦状態、及び眼底の像の位置の全てが適正であると判定された場合、制御手段は、OCT光学系及び画像形成手段を制御して眼底OCTスキャンを実行させる。この制御は、例えば、上記の眼科装置1の制御部210により実行される。
このような複数の準備動作モードを選択的に適用可能な実施形態を以下に説明する。眼科装置は、例えば、複数の準備動作モードのそれぞれに対応するプログラムを予め記憶している。或いは、眼科装置は、複数の準備動作モードに対応する複数のプログラムが記憶されている記憶装置にアクセス可能である。
眼科装置(選択手段)は、まず、準備動作モードの選択を行う。準備動作モードの選択は、手動又は自動で行われる。
手動選択の場合、例えば、眼科装置(表示制御手段)は、準備動作モード(又は、これと同等のモード)を選択するためのGUIを表示デバイスに表示させる。ユーザーは、操作デバイスを操作することで所望の準備動作モードを選択する。
自動選択の場合、例えば、眼科装置(データ取得手段)は、電子カルテデータから疾患名や検査オーダーを取得する。更に、眼科装置(選択手段)は、取得されたデータに対応する準備動作モードを選択する。ここで、複数の準備動作モードのそれぞれに各種情報が対応付けられた対応情報(テーブルなど)を準備し、この対応情報を参照することで自動選択を実現することができる。
眼科装置(制御手段、データ処理手段)は、選択された準備動作モードに対応するプログラムにしたがって一連の準備動作を実行する。
このような眼科装置によれば、被検眼に対する検査の種類に応じて適当な準備動作を選択的に実行することが可能である。これにより、操作性の向上や、検査の短時間化を図ることができる。
また、眼科装置の扱いに不慣れな者であっても容易にOCT検査を行うことができる。また、被検者単独でOCT検査を行うことも可能になる。結果として、OCT検査において被検者や検者に掛かる負担が軽減される。
また、OCT技術を応用した眼科装置を眼疾患のスクリーニングに用いるために眼鏡店やドラッグストアや自宅に設置する場合において、本実施形態の眼科装置は有利である。
以上に説明した態様は、この発明の実施の例示に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、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)を施すことが可能である。
1 眼科装置
150 移動機構
210 制御部
2101 移動制御部
2102 スキャン制御部
2103 偏光制御部
2104 表示制御部
220 画像形成部
230 データ処理部
231 移動目標決定部
232 アーチファクト検出部
233 角膜画像検出部
234 位置判定部
235 画質評価部
236 アーチファクト除去部
241 表示部
1A 眼科装置
210A 制御部
2101A 移動制御部
2102A スキャン制御部
2103A 偏光制御部
2104A 表示制御部
230A データ処理部
231A 移動目標決定部
232A スキャンエリア設定部
233A 画質評価部
234A 隅角画像検出部
235A 虹彩画像検出部
236A 位置判定部

Claims (19)

  1. 被検眼の前眼部に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用するOCT光学系と、
    前記OCTスキャンにより得られたデータに基づき画像を形成する画像形成部と、
    前記前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定するスキャンエリア設定部と、
    前記スキャンエリア設定部により設定された前記スキャンエリアに対してOCTスキャンを適用するように前記OCT光学系を制御する第1スキャン制御部と、
    前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像の画質評価値を算出する画質評価部と、
    前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して隅角画像を検出する隅角画像検出部と、
    前記隅角画像検出部により検出された前記隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定する位置判定部と、
    前記画質評価部により算出された画質評価値が所定閾値以上であり、且つ、前記隅角画像が前記第1範囲内に位置すると前記位置判定部により判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前記前眼部に適用するように前記OCT光学系を制御する第2スキャン制御部と
    を含む眼科装置。
  2. 前記前眼部を撮影する前眼部撮影系と、
    前記OCT光学系を移動する移動機構と、
    前記前眼部撮影系により得られた前眼部画像を解析して、前記OCT光学系の移動目標を決定する移動目標決定部と、
    前記移動目標決定部により決定された前記移動目標に基づいて前記移動機構を制御する移動制御部と
    を更に含み、
    前記移動制御部が前記移動機構の制御を実行した後、前記スキャンエリア設定部は、スキャンエリアの設定を実行する
    ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
  3. 前記移動目標決定部は、前記前眼部画像を解析して瞳孔中心及び虹彩外縁を検出し、前記瞳孔中心及び前記虹彩外縁に基づき移動目標を設定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の眼科装置。
  4. 前記移動目標決定部は、前記瞳孔中心を通過し且つ所定方向に沿う直線を求め、前記直線と前記虹彩外縁との交点を移動目標として求める
    ことを特徴とする請求項3に記載の眼科装置。
  5. 前記スキャンエリア設定部は、前記交点を通過するようにスキャンエリアを設定する
    ことを特徴とする請求項4に記載の眼科装置。
  6. 前記スキャンエリア設定部は、前記直線に沿い且つスキャン中心が前記交点に位置するスキャンラインを設定する
    ことを特徴とする請求項5に記載の眼科装置。
  7. 前記スキャンエリア設定部は、前記移動目標決定部により決定された前記移動目標を通過するようにスキャンエリアを設定する
    ことを特徴とする請求項2~6のいずれかに記載の眼科装置。
  8. 前記OCT光学系は、前記移動機構の制御の後に設定されたスキャンエリアに対して反復的OCTスキャンを適用し、
    前記画像形成部は、前記反復的OCTスキャンにより逐次に得られる複数のデータセットのそれぞれに基づいて画像を形成する
    ことを特徴とする請求項2~7のいずれかに記載の眼科装置。
  9. 前記反復的OCTスキャンは、反復的Bスキャンである
    ことを特徴とする請求項8に記載の眼科装置。
  10. 前記所定閾値以上の画質評価値が前記画質評価部により算出された後、前記隅角画像検出部は隅角画像の検出を実行する
    ことを特徴とする請求項8又は9に記載の眼科装置。
  11. 前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して虹彩画像を検出する虹彩画像検出部を更に含み、
    前記位置判定部は、前記隅角画像検出部により検出された前記隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定し、且つ、前記虹彩画像検出部により検出された前記虹彩画像が第2範囲に位置するか判定し、
    前記第2スキャン制御部は、前記画質評価部により算出された画質評価値が所定閾値以上であり、更に、前記隅角画像が前記第1範囲内に位置し且つ前記虹彩画像が前記第2範囲内に位置すると前記位置判定部により判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前記前眼部に適用するように前記OCT光学系を制御する
    ことを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の眼科装置。
  12. 前記隅角画像検出部は、前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して角膜後面画像及び虹彩前面画像を検出し、前記角膜後面画像と前記虹彩前面画像とが交差する位置を隅角として検出する
    ことを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の眼科装置。
  13. 前記画質評価部は、前記画像形成部により形成された画像における前眼部領域の信号と背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出する
    ことを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の眼科装置。
  14. 前記画質評価部は、前記画像形成部により形成された画像における角膜領域の信号と前記角膜領域に隣接する第1背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出する
    ことを特徴とする請求項13に記載の眼科装置。
  15. 前記画質評価部は、前記画像形成部により形成された画像における虹彩領域の信号と前記虹彩領域に隣接する第2背景領域のノイズとの比を画質評価値として算出する
    ことを特徴とする請求項13又は14に記載の眼科装置。
  16. 前記OCT光学系は、前記前眼部に測定光を導く測定アームと、前記測定光の前記前眼部からの戻り光に重ね合わされる参照光を導く参照アームとを含み、
    前記測定アーム及び前記参照アームの少なくとも一方は、導かれる光の偏光状態を変化させるための偏光デバイスを含み、
    前記画質評価部により算出される前記比の値を大きくするように前記偏光デバイスを制御する偏光制御部を更に含む
    ことを特徴とする請求項13~15のいずれかに記載の眼科装置。
  17. 被検眼の前眼部に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用するOCT光学系と、前記OCTスキャンにより得られたデータに基づき画像を形成する画像形成部とを含む眼科装置の制御方法であって、
    前記前眼部の虹彩外縁を通過する領域にスキャンエリアを設定するスキャンエリア設定ステップと、
    設定された前記スキャンエリアに対してOCTスキャンを適用するように前記OCT光学系を制御する第1スキャン制御ステップと、
    前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像の画質評価値を算出する画質評価ステップと、
    前記スキャンエリアに対するOCTスキャンにより得られたデータに基づき前記画像形成部により形成された画像を解析して隅角画像を検出する隅角画像検出ステップと、
    検出された前記隅角画像が画像フレーム中の第1範囲内に位置するか判定する位置判定ステップと、
    前記画質評価値が所定閾値以上であり、且つ、前記隅角画像が前記第1範囲内に位置すると判定された場合に、所定パターンのOCTスキャンを前記前眼部に適用するように前記OCT光学系を制御する第2スキャン制御ステップと
    を含む、眼科装置の制御方法。
  18. 請求項17に記載の眼科装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
  19. 請求項18に記載のプログラムが記録されたコンピュータ可読な非一時的記録媒体。

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