JP7260426B2 - 光コヒーレンストモグラフィ装置、その制御方法、光計測方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
図2に示すように、血流計測装置1は、眼底カメラユニット2と、OCTユニット100と、演算制御ユニット200とを含む。眼底カメラユニット2には、被検眼の正面画像を取得するための光学系や機構が設けられている。OCTユニット100には、被検眼にOCTスキャンを適用するための光学系や機構の一部が設けられている。OCTスキャンを適用するための光学系や機構の他の一部は、眼底カメラユニット2に設けられている。演算制御ユニット200は、各種の演算や制御を実行する1以上のプロセッサを含む。これらに加え、被検者の顔を支持するための部材(顎受け、額当て等)や、OCTの対象部位を切り替えるためのレンズユニット(例えば、前眼部OCT用アタッチメント)等の任意の要素やユニットが血流計測装置1に設けられてもよい。
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の画像(眼底像、眼底写真等と呼ばれる)は、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、フラッシュ光を用いた静止画像である。
図3に例示するように、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(波長掃引型光源)からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Eからの測定光の戻り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、この干渉光を検出する。干渉光学系により得られた検出結果(検出信号)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。
血流計測装置1の処理系(演算制御系)の構成例を図4及び図5に示す。制御部210、画像形成部220及びデータ処理部230は、演算制御ユニット200に設けられる。
制御部210は、各種の制御を実行する。制御部210は、主制御部211と記憶部212とを含む。
主制御部211は、制御プログラムにしたがって動作可能なプロセッサを含み、血流計測装置1の各部(図2~図5に示された要素を含む)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、OCT画像や眼底像や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情報や、左眼/右眼の識別情報や、電子カルテ情報などを含む。
画像形成部220は、データ収集システム130から入力された信号(サンプリングデータ)に基づいて、眼底EfのOCT画像データを形成する。画像形成部220は、眼底EfのBスキャン画像データ(2次元断層像データ)と、位相画像データとを形成することができる。これらOCT画像データについては後述する。画像形成部220は、例えば、画像形成プログラムにしたがって動作可能なプロセッサを含む。なお、本明細書では、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。
断層像形成部221は、主走査においてデータ収集システム130より得られたサンプリングデータに基づいて、注目断面における形態の時系列変化を表す断層像(主断層像)を形成する。この処理についてより詳しく説明する。主走査は、上記のように注目断面C0を繰り返し走査するものである。断層像形成部221には、この繰り返し走査に応じて、データ収集システム130からサンプリングデータが逐次に入力される。断層像形成部221は、注目断面C0の各走査に対応するサンプリングデータに基づいて、注目断面C0に対応する1枚の主断層像を形成する。断層像形成部221は、この処理を主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主断層像を形成する。ここで、これら主断層像を複数の群に分割し、各群に含まれる主断層像群を重ね合わせて画質の向上を図ってもよい(画像の加算平均処理)。
位相画像形成部222は、主走査において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に基づいて、注目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。位相画像は位相情報の例である。位相画像の形成に用いられるサンプリングデータは、断層像形成部221による主断層像の形成に用いられるサンプリングデータと同じである。よって、主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、主断層像の画素と位相画像の画素との間に自然な対応関係を設定することが可能である。
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、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画像解析を施す。更に、データ処理部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)や、外部から入力された画像に対して、各種の画像処理や画像解析を施すことができる。
位相情報処理部250は、位相画像形成部222により形成された2以上の位相画像に基づいて単一の位相画像を生成する。換言すると、位相情報処理部250は、2以上の位相画像を合成する。位相情報処理部250により生成される位相画像を合成位相画像と呼ぶ。合成位相画像は、2以上の位相情報に基づく合成位相情報の例である。
血管領域特定部231は、主断層像、補足断層像、及び位相画像(合成位相画像)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実行することが可能である(例えば閾値処理)。
血流情報生成部232は、注目血管Dbに関する血流情報を生成する。前述のように、血流情報生成部232は、傾き推定部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とを含む。
傾き推定部233は、補足走査により収集された補足断面のデータ(断面データ、補足断層像)に基づいて、注目血管の傾きの推定値を求める。この傾き推定値は、例えば、注目断面における注目血管の傾きの測定値、又はその近似値であってよい。
血流速度算出部234は、位相画像(合成位相画像)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内を流れる血液の注目断面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、例えば心電図の所定の時相(例えば、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、注目断面C0を走査した時間の全体又は任意の一部である。
Δfは、測定光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、測定光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、測定光LSの中心波長を表す。
血管径算出部235は、注目断面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(正面画像)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。
主制御部211は、表示部241に眼底Efの正面画像を表示させる。この正面画像は、任意種別の画像であってよく、例えば、観察画像、撮影画像、蛍光画像、OCT血管造影画像、OCTプロジェクション画像、及びOCTシャドウグラムのうちのいずれかであってよい。
ユーザーインターフェイス(UI)240は、表示部241と操作部242とを含む。表示部241は、図2に示す表示装置3や他の表示デバイスを含む。操作部242は、任意の操作デバイスを含む。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に、表示機能と操作機能の双方を備えたデバイスを含んでいてもよい。
データ入出力部290は、血流計測装置1からのデータの出力と、血流計測装置1へのデータの入力とを行う。
血流計測装置1の動作の幾つかの例を説明する。
血流計測装置1の動作の第1の例を図9に示す。
まず、血流計測装置1は、眼底EfにOCTスキャンを適用する。より詳細には、主制御部211は、眼底Efの断面を第1スキャン方向にスキャンする第1スキャンを少なくとも1回実行し、且つ、第1スキャン方向とは反対の第2スキャン方向に眼底Efの断面をスキャンする第2スキャンを少なくとも1回実行するように、OCTユニット100、光スキャナ44等を制御する。
画像形成部220は、ステップS1で実行された各第1スキャンに対応するサンプリングデータに基づいて、少なくとも位相情報(第1位相情報)を生成する。更に、画像形成部220は、ステップS1で実行された各第2スキャンに対応するサンプリングデータに基づいて、少なくとも位相情報(第2位相情報)を生成する。本実施形態では、第1位相画像は第1位相画像であり、第2位相情報は第2位相画像である。
位相情報処理部250は、ステップS2で生成された第1位相情報及び第2位相情報に基づいて、合成位相情報を生成する。
血流計測装置1の動作の第2の例を図11に示す。本例は、第1動作例を血流計測に応用したものである。
まず、血流計測装置1は、眼底EfにOCTスキャンを適用する。本例では、主制御部211は、第1スキャンと第2スキャンとを交互に実行するように、OCTユニット100、光スキャナ44等を制御する。
位相画像形成部222は、ステップS11で実行された各第1スキャンAnに対応するサンプリングデータに基づいて第1位相画像を形成する。更に、位相画像形成部222は、ステップS11で実行された各第2スキャンBnに対応するサンプリングデータに基づいて第2位相画像を形成する。これにより、N回の第1スキャンA1~ANに対応するN個の第1位相画像と、N回の第2スキャンB1~BNに対応するN個の第2位相画像とが得られる。
位相情報処理部250は、ステップS12で取得されたN個の第1位相画像とN個の第2位相画像との間の対応付けを行う。本例では、位相情報処理部250は、第n回目の第1スキャンAnに基づく第1位相画像と、第n回目の第2スキャンBnに基づく第2位相画像とが、互いに対応付けられる(n=1,2,・・・,N)。これにより、第1位相画像と第2位相画像とのN個のペアが得られる。このような位相画像のペアリング(対応付け)は、図13に示すスキャンのペアリングに相当する。
ステップS13で設定された各ペアについて、位相情報処理部250は、当該ペアの第1位相画像と第2位相画像に基づいて合成位相画像を生成する。これにより、ステップS13で設定されたN個のペアに対応するN個の合成位相画像が得られる。
データ処理部230(血管領域特定部231、血流情報生成部232)は、ステップS14で得られたN個の合成位相画像に基づき血流情報を生成する。前述したように、血流情報の生成においては、ステップS11のいずれかのOCTスキャンで得られた収集データに基づく断層像(又は、ステップS11のOCTスキャンとは別途に実行されたOCTスキャンで得られた収集データ)も用いられる。
例示的な実施形態に係る光コヒーレンストモグラフィ装置の作用及び効果について説明する。
44 光スキャナ
100 OCTユニット
210 制御部
211 主制御部
220 画像形成部
222 位相画像形成部
230 データ処理部
232 血流情報生成部
250 位相情報処理部
Claims (15)
- 光スキャナを介して物体に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用するスキャン部と、
前記物体の断面を第1スキャン方向にスキャンする第1スキャンを少なくとも1回実行し、且つ、前記第1スキャン方向とは反対の第2スキャン方向に前記物体の断面をスキャンする第2スキャンを少なくとも1回実行するように、前記スキャン部を制御する制御部と、
前記少なくとも1回の第1スキャンにより収集された少なくとも1つの第1収集データに基づいて少なくとも1つの第1位相情報を生成し、且つ、前記少なくとも1回の第2スキャンにより収集された少なくとも1つの第2収集データに基づいて少なくとも1つの第2位相情報を生成する位相情報生成部と、
前記少なくとも1つの第1位相情報と前記少なくとも1つの第2位相情報とを平均することによって合成位相情報を生成する位相情報処理部と
を含み、
前記位相情報生成部は、前記OCTスキャンにおいて隣接する走査点に対応する信号の位相差を算出することによって位相差の時系列変化を表す位相画像を形成する位相画像形成部を含み、
前記位相情報処理部は、前記少なくとも1回の第1スキャンに対応する少なくとも1つの第1位相画像と、前記少なくとも1回の第2スキャンに対応する少なくとも1つの第2位相画像とを平均することによって合成位相情報を生成する、
光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記制御部は、1回以上の前記第1スキャンと1回以上の前記第2スキャンとを交互に実行するように前記スキャン部を制御する、
請求項1の光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記制御部は、前記第1スキャンと前記第2スキャンとを交互に実行するように前記スキャン部を制御する、
請求項2の光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記制御部は、前記第1スキャンと前記第2スキャンとを単一の断面に交互に適用するように前記スキャン部を制御する、
請求項3の光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記位相情報処理部は、一の第1スキャンに対応する第1位相画像と、前記一の第1スキャンの直前又は直後に実行された第2スキャンに対応する第2位相画像とを平均することによって合成位相情報を生成する、
請求項3又は4の光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記位相情報処理部は、一の第1スキャンに対応する第1位相画像と、前記一の第1スキャンに対する実行タイミングの差が所定閾値以下である第2スキャンに対応する第2位相画像とを平均することによって合成位相情報を生成する、
請求項1~4のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記位相情報生成部により生成される位相情報は、前記物体の実質的に周期的な変化を表し、
前記位相情報処理部は、前記変化の一の時相において実行された一の第1スキャンに対応する第1位相画像と、前記一の第1スキャンと実質的に同じ時相において実行された第2スキャンに対応する第2位相画像とを平均することによって合成位相情報を生成する、
請求項1~4のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記光スキャナは、往復的に回動可能な反射ミラーを含み、
前記制御部は、前記反射ミラーが実質的に等速で回動している間にデータを収集するように前記スキャン部を制御する、
請求項1~7のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記制御部は、前記第1スキャン及び前記第2スキャンの双方を繰り返し実行するように前記スキャン部を制御し、
前記位相情報生成部は、複数回の第1スキャンにより収集された複数の第1収集データに基づいて複数の第1位相画像を生成し、且つ、複数回の第2スキャンにより収集された複数の第2収集データに基づいて複数の第2位相画像を生成し、
前記位相情報処理部は、前記複数の第1位相画像と前記複数の第2位相画像とに基づいて、1以上の第1位相画像と1以上の第2位相画像とを含む位相情報群を複数形成し、形成された複数の位相情報群のそれぞれを平均することによって合成位相情報を生成する、
請求項1~8のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 前記物体は生体であり、
前記複数の位相情報群に基づき前記位相情報処理部により生成された複数の合成位相情報に基づいて、前記生体の血流動態を表す血流情報を生成する血流情報生成部を更に含む、
請求項9の光コヒーレンストモグラフィ装置。 - 光スキャナを介して物体に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用するスキャン部と、プロセッサとを含む光コヒーレンストモグラフィ装置を制御する方法であって、
前記スキャン部に、前記物体の断面を第1スキャン方向にスキャンする第1スキャンを少なくとも1回実行させ、
前記スキャン部に、前記第1スキャン方向とは反対の第2スキャン方向に前記物体の断面をスキャンする第2スキャンを少なくとも1回実行させ、
前記プロセッサに、前記少なくとも1回の第1スキャンにより収集された少なくとも1つの第1収集データに基づいて少なくとも1つの第1位相情報を生成させ、
前記プロセッサに、前記少なくとも1回の第2スキャンにより収集された少なくとも1つの第2収集データに基づいて少なくとも1つの第2位相情報を生成させ、
前記プロセッサに、前記少なくとも1つの第1位相情報と前記少なくとも1つの第2位相情報とを平均することによって合成位相情報を生成させ、
前記プロセッサに前記第1位相情報を生成させるステップは、前記第1スキャンにおいて隣接する走査点に対応する信号の位相差を算出することによって位相差の時系列変化を表す第1位相画像を形成させ、
前記プロセッサに前記第2位相情報を生成させるステップは、前記第2スキャンにおいて隣接する走査点に対応する信号の位相差を算出することによって位相差の時系列変化を表す第2位相画像を形成させ、
前記プロセッサに前記合成位相情報を生成させるステップは、前記少なくとも1回の第1スキャンに対応する少なくとも1つの第1位相画像と、前記少なくとも1回の第2スキャンに対応する少なくとも1つの第2位相画像とを平均することによって合成位相情報を生成させる、
光コヒーレンストモグラフィ装置の制御方法。 - 請求項11の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
- 光スキャナを介して物体に光コヒーレンストモグラフィ(OCT)スキャンを適用することによりデータを取得する光計測方法であって、
前記物体の断面を第1スキャン方向にスキャンする第1スキャンを少なくとも1回実行し、
前記第1スキャン方向とは反対の第2スキャン方向に前記物体の断面をスキャンする第2スキャンを少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の第1スキャンにより収集された少なくとも1つの第1収集データに基づいて少なくとも1つの第1位相情報を生成し、
前記少なくとも1回の第2スキャンにより収集された少なくとも1つの第2収集データに基づいて少なくとも1つの第2位相情報を生成し、
前記少なくとも1つの第1位相情報と前記少なくとも1つの第2位相情報とを平均することによって合成位相情報を生成し、
前記第1位相情報を生成するステップは、前記第1スキャンにおいて隣接する走査点に対応する信号の位相差を算出することによって位相差の時系列変化を表す第1位相画像を形成し、
前記第2位相情報を生成するステップは、前記第2スキャンにおいて隣接する走査点に対応する信号の位相差を算出することによって位相差の時系列変化を表す第2位相画像を形成し、
前記合成位相情報を生成するステップは、前記少なくとも1回の第1スキャンに対応する少なくとも1つの第1位相画像と、前記少なくとも1回の第2スキャンに対応する少なくとも1つの第2位相画像とを平均することによって合成位相情報を生成する、
光計測方法。 - 請求項13の光計測方法を光コヒーレンストモグラフィ装置に実行させるプログラム。
- 請求項12又は14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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