JP7479030B2 - 血流解析装置、血流解析方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
図1に示すように、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には、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系が設けられている。OCTユニット100には、OCTを実行するための光学系や機構が設けられている。演算制御ユニット200はプロセッサを含む。被検者の顔を支持するための顎受けや額当てが、眼底カメラユニット2に対向する位置に設けられている。
[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や機構が設けられている。眼底Efを撮影して得られる画像(眼底像、眼底写真等と呼ばれる)には、観察画像や撮影画像がある。観察画像は、例えば、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、例えば、可視フラッシュ光を用いて得られるカラー画像若しくはモノクロ画像、又は近赤外フラッシュ光を用いて得られるモノクロ画像である。眼底カメラユニット2は、フルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能であってよい。
図2に例示するように、OCTユニット100には、被検眼EのOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系の構成は、従来のスウェプトソースOCTと同様である。すなわち、この光学系は、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学系を含む。干渉光学系により得られる検出結果(検出信号)は、干渉光のスペクトルを示す信号であり、演算制御ユニット200に送られる。
演算制御ユニット200は、眼底カメラユニット2、表示装置3及びOCTユニット100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、一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、検出器125により得られた検出結果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り、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り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。
眼科装置1の制御系(処理系)は、演算制御ユニット200を中心に構成される。
制御部210は、眼科装置1の各部を制御する。制御部210は、プロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブなどを含む。制御部210の機能は、回路を含むハードウェアと、制御ソフトウェアとの協働により実現される。制御部210は、主制御部211と記憶部212とを含む。
主制御部211は各種の制御を行う。特に、主制御部211は、眼底カメラユニット2の合焦駆動部31A及び43A、CCDイメージセンサ35及び38、LCD39、光路長変更部41、及び光スキャナ42などを制御する。また、主制御部211は、OCTユニット100の光源ユニット101、参照駆動部114A、検出器125、及びDAQ130などを制御する。更に、主制御部211は、図1及び図2に示す光学系を駆動する光学系駆動部(図示せず)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、例えば、OCT画像の画像データ、眼底像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、被検者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、DAQ130によりサンプリングされた検出器125からの検出信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データと位相画像の画像データとを形成する。画像形成部220はプロセッサを含む。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。
断層像形成部221は、DAQ130による検出信号のサンプリング結果に基づいて、眼底Efの断層像の画像データを形成する。断層像形成部221は、予備計測において取得されたデータに基づいて断層像を形成することができる。また、断層像形成部221は、血流計測(第1走査及び/又は第2走査)により取得されたデータに基づいて断層像を形成することができる。例えば、断層像形成部221は、断面C11及びC12に対する第1走査により得られた干渉光LCの検出結果に基づいて、断面C11の形態を表す断層像と、断面C12の形態を表す断層像とを形成する。このとき、断面C11を1回走査して1枚の断層像を形成し、かつ、断面C12を1回走査して1枚の断層像を形成することができる。或いは、断面C11を複数回走査して得られた複数の断層像に基づき1枚の断層像を取得し、かつ、断面C12を複数回走査して得られた複数の断層像に基づき1枚の断層像を取得することができる。複数の断層像から1枚の断層像を取得する処理の例として、複数の断層像を平均して画質向上を図る処理や、複数の断層像から最適な1枚を選択する処理がある。
位相画像形成部222は、眼底Efの所定部位を繰り返しOCTスキャンすることにより得られたデータ(OCTデータ)に基づいて位相画像を形成する。位相画像形成部222は、予備計測において取得されたデータに基づいて、スキャンされた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。予備計測では、眼底Efの複数の断面が繰り返し走査される。位相画像形成部222は、予備計測により取得されたデータに基づいて、これら断面のそれぞれにおける位相画像を形成する。
データ処理部230は、画像形成部220により形成された画像データに対して各種のデータ処理(画像処理)や解析処理を施す。例えば、データ処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の補正処理を実行する。また、データ処理部230は、CCDイメージセンサ35、38を用い得られた画像(前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
血流情報生成処理部231は、予備計測に基づいて設定された部位の血流計測にて取得されたデータの処理を実行する。本例において、血流情報生成処理部231は、1本の血管について、第1走査により取得されたデータに基づいて、注目断面における注目血管の傾きを求める。更に、血流情報生成処理部231は、第1走査に基づき求められた注目血管の傾きと、第2走査により取得されたデータとに基づいて、注目血管に関する血流情報を求める。血流情報は、例えば、血流速度や血流量を含む。このような血流情報生成処理部231は、図6に示すように、血管領域特定部2311と、傾き算出部2312と、血流速度算出部2313と、血管径算出部2314と、血流量算出部2315とを含む。
血管領域特定部2311は、断層像形成部221により形成された断層像において、注目血管に対応する血管領域を特定する。更に、血管領域特定部2311は、位相画像形成部222により形成された位相画像において、注目血管に対応する血管領域を特定する。血管領域の特定は、各画像の画素値を解析することにより行われる(例えば閾値処理)。いくつかの実施形態では、血管領域特定部2311は、断層像又は位相画像に対して、閾値処理、エッジ検出、二値化、細線化、領域拡張法(リージョングローイング)などの公知の画像処理を実行することにより血管領域を特定する。
傾き算出部2312は、第1走査により取得されたデータに基づいて注目断面C2における注目血管Dbの傾きを算出する。このとき、第2走査により得られたデータを更に用いることも可能である。傾き算出部2312は、断面間距離と血管領域の特定結果とに基づいて、注目断面C2における注目血管Dbの傾きを算出する。断面間距離は、断面C11と断面C12との間の距離を含んでよい。また、断面間距離は、断面C11と注目断面C2との間の距離と、断面C12と注目断面C2との間の距離とを含んでよい。
血流速度算出部2313は、位相画像として得られる位相差の時系列変化に基づいて、注目血管Db内を流れる血液の注目断面C2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C2を走査した時間の全体又は任意の一部である。
血管径算出部2314は、眼底像又はOCT画像を解析することにより、注目断面C2における注目血管Dbの径を算出する。眼底像が用いられる場合、注目断面C2の位置を含む眼底Efの部位の撮影が行われ、それにより得られた眼底像(例えば、カラー眼底像、レッドフリー画像等)に基づいて、注目断面C2における注目血管Dbの径、つまり血管領域V2の径を算出する。OCT画像が用いられる場合、このOCT画像は、例えば、第2走査に基づき形成された断層像、又は、予備計測に基づき形成された画像である。このような血管径の算出は、従来と同様にして実行される。
血流量算出部2315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。
血流情報解析処理部232は、血流情報生成処理部231により生成された血流情報の解析処理を実行する。本例において、血流情報解析処理部232は、血流情報生成処理部231により生成された血流情報から、1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得し、取得された血流情報から被検眼の血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する。いくつかの実施形態では、血流情報解析処理部232は、抽出された1以上のパラメータを評価する。このような血流情報解析処理部232は、図7に示すように、抽出部2321と、パラメータ評価部2322とを含む。
抽出部2321は、血流情報生成処理部231により生成された血流情報からあらかじめ決められた1以上のパラメータを抽出する。抽出部2321は、血流情報生成処理部231により生成された血流情報から血流速度の経時的変化を表す血流速度変化情報(広義には、血流情報)を特定し、特定された血流速度変化情報から上記の1以上のパラメータを抽出する。このような抽出部2321は、図7に示すように、心周期特定部2321Aと、正規化部2321Bと、補間部2321Cとを含む。
心周期特定部2321Aは、血流速度の経時的変化を表す血流速度変化情報から心周期を特定する。血流速度の経時的変化は、心臓の拍動に起因した変化である。心周期特定部2321Aは、例えば、拍動に対応した血流速度の変化点を特定することにより心周期を特定する。
正規化部2321Bは、心周期特定部2321Aにより特定された心周期THRの間の血流速度変化情報を正規化する。具体的には、正規化部2321Bは、心周期THRに基づいて、時間軸方向(横軸方向)及び血流速度軸方向(縦軸方向)に血流速度変化情報を正規化する。時間軸方向の正規化は、心周期の正規化に相当する。血流速度軸方向の正規化や、血流速度の振幅の正規化に相当する。
補間部2321Cは、上記のように正規化により所定の計測サンプリング数に満たない場合、1以上のサンプリング点(血流速度)を補間により追加する。いくつかの実施形態では、スプライン補間等の公知の補間方法を用いて1以上のサンプリング点が追加される。
パラメータ評価部2322は、抽出部2321により抽出された1以上のパラメータに基づいて、所定の評価処理を実行する。例えば、複数の被検眼に対するOCT計測によって得られた複数の血流速度の経時的変化を事前に解析することにより得られた所定の評価項目の時間依存性に基づいて、パラメータ評価部2322は、抽出部2321により抽出された1以上のパラメータに基づいて、被検者の全身循環の動態に関する評価を行う。
例えば、複数の立ち上がり時間Tup、半値幅上行期間T1、半値幅下降期間T2、又はT1/(T1+T2)における回帰直線(回帰曲線)を特定することで、被検眼の血流速度の経時的変化に基づいて抽出された立ち上がり時間Tup、半値幅上行期間T1、半値幅下降期間T2、又はT1/(T1+T2)から、被検眼の血流速度の変化が加齢性変化であるか否かを評価することが可能である。また、立ち上がり時間Tup、半値幅上行期間T1、半値幅下降期間T2、又はT1/(T1+T2)と動脈硬化指標(又は心機能に関する指標)と関連付けられる場合、被検眼の血流速度の経時的変化に基づいて抽出された立ち上がり時間Tup、半値幅上行期間T1、半値幅下降期間T2、又はT1/(T1+T2)から全身循環の動態の程度を評価することが可能である。
図3に示すように、眼科装置1には、ユーザーインターフェイス240が設けられている。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外部装置であってよい。
実施形態に係る眼科装置1の動作について説明する。
まず、制御部210(主制御部211)は、被検眼の1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を血流情報生成処理部231に生成させる。
次に、制御部210は、ステップS1において得られた血流情報から上記の1以上パラメータを抽出部2321に抽出させる。ステップS2の詳細は後述する。
続いて、制御部210は、ステップS2において得られたパラメータを用いて所定の評価処理をパラメータ評価部2322に実行させる。
まず、ユーザー又は制御部210は、予備計測のスキャン範囲を設定する。スキャン範囲の設定においては、例えば、リアルタイムで取得される眼底Efの赤外観察像、或いは、過去に取得された眼底Efのデータ(眼底像、OCT画像、SLO画像、位相画像等)が参照される。
次に、制御部210は、眼底Efの正面画像を表示させる。正面画像は、例えば、リアルタイムで取得される赤外観察像、又は、過去に取得された画像である。ユーザーは、表示された情報を参照し、血流計測の対象となる断面(注目断面C2)を設定する。例えば、ユーザーは、眼底Efの正面画像とともに表示された設定支援情報を参照することにより、この正面画像内の所望の動脈領域(注目血管Db)を指定する。
続いて、制御部210は、ステップS12において設定された断面C11及びC12のOCTスキャンを実行する(第1走査)。更に、制御部210は、ステップS12において設定された注目断面C2の反復的なOCTスキャンを実行する(第2走査)。
制御部210は、ステップS13における第1走査により取得されたデータに基づいて、断面C11及びC12に対応する断層像G11及びG12を断層像形成部221に形成させる。また、制御部210は、ステップS13における第2走査により取得されたデータに基づいて、注目断面C2の位相画像を位相画像形成部222に形成させる。また、断層像形成部221は、当該データに基づいて注目断面C2の断層像を形成する。
制御部210は、ステップS14において形成された断層像における注目血管Dbを特定させる。このとき、制御部210は、データ処理部230によるセグメンテーション処理により特定された所定の層領域(例えば、内境界膜からブルッフ膜までの間の層領域)における注目血管Dbに相当する画像領域を血管領域として特定する。
続いて、制御部210は、上記のように注目断面C2における注目血管Dbの傾きUを傾き算出部2312に算出させる。
続いて、制御部210は、ステップS13における第1走査に基づき算出された傾きUと、ステップS13における第2走査により取得された位相画像とに基づいて、注目断面C2における血流速度を血流速度算出部2313に算出させる。
次に、制御部210は、注目断面C2における注目血管Dbの径を血管径算出部2314に算出させる。
続いて、制御部210は、ステップS17において算出された血流速度と、ステップS18において算出された血管径とに基づいて、注目血管Db内を流れる血液の流量を血流量算出部2315に算出させる。
まず、制御部210は、図16のステップS1において得られた血流情報から血流速度の経時的変化を表す血流情報を特定し、特定された血流情報から上記のように心周期を心周期特定部2321Aに特定させる。
次に、制御部210は、ステップS21において特定された心周期における血流速度の経時的変化を上記のように正規化部2321Bに正規化させる。
続いて、制御部210は、ステップS22において正規化された血流速度の経時的変化を上記のように補間部2321Cに補間させる。
制御部210は、ステップS23において補間された血流速度の経時的変化から図11A及び図11Bに示すパラメータを抽出部2321に特定させる。抽出部2321は、特定されたパラメータをパラメータ評価部2322に出力する。
実施形態に係る血流解析装置、血流解析方法、及びプログラムの作用及び効果について説明する。
100 OCTユニット
210 制御部
211 主制御部
220 画像形成部
221 断層像形成部
222 位相画像形成部
230 データ処理部
231 血流情報生成処理部
2311 血管領域特定部
2312 傾き算出部
2313 血流速度算出部
2314 血管径算出部
2315 血流量算出部
232 血流情報解析処理部
2321 抽出部
2321A 心周期特定部
2321B 正規化部
2321C 補間部
2322 パラメータ評価部
Ef 眼底
Claims (15)
- 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得部と、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出部と、
を含み、
前記抽出部は、
前記血流情報に基づいて心周期を特定する特定部と、
前記血流情報に基づいて前記血流速度の振幅及び前記心周期を正規化する正規化部と、
を含み、前記正規化部により正規化された前記心周期内の前記血流速度の経時的変化に基づいて前記1以上のパラメータを抽出する、血流解析装置。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得部と、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出部と、
を含み、
前記抽出部は、
前記血流情報に基づいて心周期を特定する特定部と、
前記心周期内の血流速度が所定の計測サンプリング数となるように血流速度を補間する補間部と、
を含み、前記補間部により補間された前記血流速度であって前記心周期内の前記血流速度の経時的変化に基づいて前記1以上のパラメータを抽出する、血流解析装置。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得部と、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出部と、
を含み、
前記抽出部は、前記血流情報に基づいて心周期を特定する特定部を含み、前記心周期内の前記血流速度の経時的変化に基づいて前記1以上のパラメータを抽出し、
前記1以上のパラメータは、前記心周期の開始タイミングから前記血流速度のピーク到達タイミングまでの間の立ち上がり時間と、前記血流速度の立ち上がり期間に前記血流速度が第1血流速度になるタイミングから前記ピーク到達タイミングまでの間の第1時間と、前記ピーク到達タイミングから前記ピーク到達タイミング以降の前記血流速度の立ち下がり期間に前記血流速度が前記第1血流速度になるタイミングまでの間の第2時間とを含む、血流解析装置。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得部と、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出部と、
を含み、
前記1以上のパラメータは、拡張期における前記血流速度の経時的変化の波形下面積と、前記拡張期の前半における前記血流速度の経時的変化の波形下面積と、前記拡張期の後半における前記血流速度の経時的変化の波形下面積とを含む、血流解析装置。 - 前記1以上のパラメータに基づいて、前記血流速度の変化が加齢とともに変化する加齢性変化であるか否かを評価する評価部を含む
ことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の血流解析装置。 - 前記網膜動脈又は前記網膜静脈は、内境界膜からブルッフ膜までの間の層領域の動脈又は静脈である
ことを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の血流解析装置。 - 略同一の計測部位に対して異なるタイミングで光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られた複数の信号に基づいて前記血流情報を生成する生成部を含む
ことを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の血流解析装置。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得ステップと、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出ステップと、
を含み、
前記抽出ステップは、
前記血流情報に基づいて心周期を特定する特定ステップと、
前記血流情報に基づいて前記血流速度の振幅及び前記心周期を正規化する正規化ステップと、
を含み、前記正規化ステップにおいて正規化された前記心周期内の前記血流速度の経時的変化に基づいて前記1以上のパラメータを抽出する、血流解析方法。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得ステップと、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出ステップと、
を含み、
前記抽出ステップは、
前記血流情報に基づいて心周期を特定する特定ステップと、
前記心周期内の血流速度が所定の計測サンプリング数となるように血流速度を補間する補間ステップと、
を含み、前記補間ステップにおいて補間された前記血流速度であって前記心周期内の前記血流速度の経時的変化に基づいて前記1以上のパラメータを抽出する、血流解析方法。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得ステップと、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出ステップと、
を含み、
前記抽出ステップは、前記血流情報に基づいて心周期を特定する特定ステップを含み、前記心周期内の前記血流速度の経時的変化に基づいて前記1以上のパラメータを抽出し、
前記1以上のパラメータは、前記心周期の開始タイミングから前記血流速度のピーク到達タイミングまでの間の立ち上がり時間と、前記血流速度の立ち上がり期間に前記血流速度が第1血流速度になるタイミングから前記ピーク到達タイミングまでの間の第1時間と、前記ピーク到達タイミングから前記ピーク到達タイミング以降の前記血流速度の立ち下がり期間に前記血流速度が前記第1血流速度になるタイミングまでの間の第2時間とを含む、血流解析方法。 - 1本の網膜動脈又は網膜静脈の血流速度の経時的変化を表す血流情報を取得する取得ステップと、
前記血流情報から血流速度の変化に対応する1以上のパラメータを抽出する抽出ステップと、
を含み、
前記1以上のパラメータは、拡張期における前記血流速度の経時的変化の波形下面積と、前記拡張期の前半における前記血流速度の経時的変化の波形下面積と、前記拡張期の後半における前記血流速度の経時的変化の波形下面積とを含む、血流解析方法。 - 前記1以上のパラメータに基づいて、前記血流速度の変化が加齢とともに変化する加齢性変化であるか否かを評価する評価ステップを含む
ことを特徴とする請求項8~請求項11のいずれか一項に記載の血流解析方法。 - 前記網膜動脈又は前記網膜静脈は、内境界膜からブルッフ膜までの間の層領域の動脈又は静脈である
ことを特徴とする請求項8~請求項12のいずれか一項に記載の血流解析方法。 - 略同一の計測部位に対して異なるタイミングで光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られた複数の信号に基づいて前記血流情報を生成する生成ステップを含む
ことを特徴とする請求項8~請求項13のいずれか一項に記載の血流解析方法。 - コンピュータに、請求項8~請求項14のいずれか一項に記載の血流解析方法の各ステップを実行させることを特徴とするプログラム。
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