JPH10243924A - 眼底の動静脈径比の計測方法 - Google Patents

眼底の動静脈径比の計測方法

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JPH10243924A
JPH10243924A JP9049947A JP4994797A JPH10243924A JP H10243924 A JPH10243924 A JP H10243924A JP 9049947 A JP9049947 A JP 9049947A JP 4994797 A JP4994797 A JP 4994797A JP H10243924 A JPH10243924 A JP H10243924A
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JP
Japan
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arteriovenous
blood vessel
pair
region
diameter
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JP9049947A
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English (en)
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Hidetoshi Yagi
秀俊 八木
Katsuyoshi Tanabe
勝義 田邊
Sakuichi Otsuka
作一 大塚
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 眼底画像の動静脈径比を精度良く自動的に計
測し、医師の診断の省力化を図ると共に、客観的な計測
データを多数提供しその有効利用を図る。 【解決手段】 眼底画像を入力して(102)、視神経
乳頭部とその中心Cを求める(103)。このCを中心
とした半径rn,rn+1の2つの同心円に囲まれた領域R
nを複数設定する(104)。各領域内で、血管を抽出
し(105)、交叉や分岐のない血管対を選択し(10
6)、半径rnの円周上を走査して血管間距離を求め
(107)、その距離の短い2本を血管対として選択し
(108)、その血管径、輝度値を測定し、動静脈を判
定する(109)。この動静脈の判定結果を、領域間の
血管の連続性で修正し(110)、血管対の血管径、輝
度値を測定して動静脈対を決定し(111)、動静脈径
比を計測して数値化し(112)、それを入力画像、患
者情報等と共に蓄積して保存する(111)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、眼底画像の所見を
記入する際に計測する動静脈径比の計測方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】健康診断や人間ドックなどにおいて、成
人病等の検査の一項目として眼底検査が広く用いられる
ようになってきている。その眼底検査の項目の一つとし
て、動静脈径比という項目があり、医師は所見を記入す
る際に、この値を計測して記録する必要がある。この計
測作業において、眼底画像上での計測箇所の決定方法と
しては、判定する医師の知識と経験に基いた決定が行わ
れており、計測方法としては、決定された適切な計測場
所における動脈と静脈の血管径を一瞥して、または、ノ
ギスを用いて計測し、動静脈径比を例えば2:3という
数値としてカルテに記入する。データおよび計測の電子
化は行われていないのが現状である。
【0003】このような現状に鑑みて、本出願人は先の
出願(特願平8−228071号)において、動静脈径
比の計測方法の自動化について一提案をした。この提案
は、動静脈が視神経乳頭から放射状に分布しているとい
う性質、およびその動静脈には対(ペア)を成す動静脈
が存在し、その対同士では静脈の方が動脈より画像上の
輝度が小さく血管幅が小さいとういう性質に着目して、
視神経乳頭部の中心を中心とする2つの同心円に囲まれ
た一つの領域を計測領域として設定し、その領域内で自
動的に計測を行う方法であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】眼底は人体において唯
一血管を直接観察できる部位である。そして、血管には
糖尿病や高血圧といった成人病の影響が現れるため、眼
底検査は成人病のチェックを大きな目的の一つとして行
っている健康診断や人間ドックにおいて、今後ますます
重要となっており、検査人口が増大する可能性がある。
現状においても、眼科医は大量のデータを処理しなけれ
ばならず、神経を使う負担の多い作業となっているとい
う問題がある。また、現状の検査方法については、医師
の知識と経験に大きく依存した方法であり、主観的な診
断内容を結果としてカルテに定性的に記述している。こ
のため、医師の違いによる各医師間の判断基準の相違、
曜日・時間の違いによる医師個人内の判断基準の変動に
より、客観的データ利用が難しいという問題があった。
また、計測データを電子的にデータベース化していない
ため、過去のデータの有効利用が図られていないという
問題があった。
【0005】本出願人による先の提案は、これらの問題
点を解決するために、眼底画像の動静脈径比の計測を自
動的に行うことによって、医師の診断の省力化を図ると
ともに、客観的な計測データを提供しデータの有効利用
を図ることを目的としたものであったが、本発明は、先
の提案の一つの領域のみで動脈と静脈の分離を行う方法
に比べて、さらにその抽出されるデータ数を増加できる
とともに、血管を高精度に動脈と静脈に分離して眼底の
動静脈径比を自動的に測定できる方法を提供することを
課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の眼底画像における動静脈径比の計測方法
は、眼底画像を入力する過程と、前記入力された眼底画
像から視神経乳頭部および該視神経乳頭部の中心を求め
る過程と、前記求められた視神経乳頭部の中心を円の中
心とした半径がrn、rn+1(n=0,1,…の整数)の
2つの同心円に囲まれた領域Rnを複数設定する過程
と、前記眼底画像から血管を抽出する過程と、前記領域
nの各領域内で交叉もしくは分岐をしていない前記抽
出された血管を選択する過程と、前記領域Rnの各領域
について、半径rnの円周上を走査し、前記抽出された
複数の血管に対する該円周上での血管間距離を求める過
程と、前記領域Rnの各領域について、前記血管間距離
の小さい2本の血管を血管対として選択する過程と、前
記領域Rnの各領域について、前記血管対の血管径、輝
度値を測定し、動静脈を判定する過程と、前記領域Rn
の各領域において得られた動静脈の判定結果と隣接する
領域で抽出された血管の連続性から、該動静脈の判定結
果を修正する過程と、前記修正結果に基づいて、前記領
域の各々において、前記血管対の血管径、輝度値を測定
し、動静脈対を決定する過程と、前記決定された動静脈
対の動静脈径比を計測し数値化する過程と、を有するこ
とを特徴とする。
【0007】また、前記動静脈対を決定する過程では、
複数の動静脈対を決定し、前記決定された動静脈対の動
静脈径比を計測し数値化する過程では、前記複数の動静
脈対の動静脈径比を計測するとともに、前記複数の動静
脈対の動静脈径比の平均値を演算して、または前記複数
の動静脈対の動静脈径比の1つを計測値評価指標に基づ
き選択して数値化することを特徴とする。
【0008】さらに、前記数値化されたデータを入力さ
れた画像、患者情報とともに蓄積して保存する過程を新
たに有することを特徴とする。
【0009】本発明では、上述のように、眼底画像を用
いて診断を行う際に、自動的に視神経乳頭部を検出し、
1枚の眼底画像中に複数の計測領域を設定することによ
り、体の血管を複数の連続領域に分割する。そして、各
々の計測領域の中で最も近い血管対での例えば平均輝度
値と血管幅の比較により動静脈の判定を行い、更に各々
の計測領域における動静脈の判定結果と領域間の血管の
連続性を用いて動静脈判定結果を修正することにより、
先の提案の1領域のみで動脈と静脈の分離を行う方法に
比べて、抽出された血管を正しく動脈と静脈に分離可能
とする。このように、その各々の計測領域で正しく分離
された動脈/静脈の血管径を求めて動静脈径比を計算す
ることにより、すべての動静脈比を求めるのではなく、
自動的に計測可能な正しい動静脈対を選択して計測可能
にしつつ、従来より多数のデータの収集を可能にする。
ここで求める視神経乳頭部および、視神経乳頭部の中心
は、厳密である必要はなく、円を求める際の中心として
用いるものである。また円は円弧であってもかまわな
い。
【0010】以上のように、眼底画像上における動静脈
対の正しい候補が自動的に多数選択され、血管径の計測
および、動静脈径比の計測を行い、多数の動静脈径比の
数値データを医師に提示できる。医師が、知識と経験に
基づいて適切な数値を選択した後、選択された数値デー
タを、記録媒体に患者名、ID、眼底画像、計測位置、
所見文等と共に蓄積することで、計測データの有効利用
を図れるようにする。この際、医師に提示する動静脈対
の数を、複数ではなく評価指標により1つだけに限定す
ることや、複数の対における値の平均値を提示すること
も可能である。さらに必要であれば、医師は、数値デー
タを修正することも可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0012】図1は、本発明の動静脈比計測法のフロー
チャートであり、図中、101はスタート、102は眼
底画像を入力する処理、103は視神経乳頭部および視
神経乳頭部の中心Cを求める処理、104は視神経乳頭
の中心Cを中心とした半径がrn、rn+1(rn=r0+L
*n(rn:内側からn番目の同心円の半径、r0:最小
の同心円の半径、L:隣接する2つの同心円の間隔、
n:0,1,…,N−1)の2つの同心円に囲まれた領
域Rnを設定する処理を示す。105は領域Rn内で血管
抽出を行う処理、106は領域Rn内で交叉もしくは分
岐をしていない血管を選択する処理、107は半径rn
の円周上を走査し、血管間距離を求める処理、108は
領域Rnにおいて血管間距離の小さい2本の血管を血管
対として選択する処理、109は領域Rnにおいて血管
対の血管径、輝度値を測定し、動静脈を判定する処理を
示す。以上105〜109の処理については、nが0か
らN−1までN回繰り返す。ここで、複数の計測領域が
設定されるように、Nは2以上の整数とする。110は
全ての領域(R0〜RN-1)において得られた動静脈の判
定結果と、隣接する領域間における血管の連続性から、
動静脈の判定結果を修正する処理、111は110の処
理で得られた動静脈判定結果に基いて、全ての領域(R
0〜RN-1)において血管対の血管径、輝度値を測定し、
動静脈対を決定する処理、112は動静脈比を計測し数
値化する処理、113はデータを蓄積する処理、114
はエンドを示す。
【0013】図2は、本発明の動静脈径比計測方法を実
施するための一構成例を示すブロック構成図であり、図
中、201は文字記号データ、202は入力画像、20
3は入力部、204は表示部、205は検索部、206
は画像蓄積部、207はデータ蓄積部、208は計測
部、209は動静脈判定修正部、210は動静脈判定
部、211は血管抽出部、212は領域設定部、213
は制御部を示す。
【0014】図3は視神経乳頭部の中心の検出例および
領域Rnの選択例を示す眼底画像の模写図であり、図
中、301は視神経乳頭部、302は視神経乳頭部の中
心C、303、304は視神経乳頭部の中心C302を
中心とする同心円Cn,Cn+1、305、306は各々C
n,Cn+1の半径rn,rn+1(rn=r0+L*n(rn
内側からn番目の同心円の半径、r0:最小の同心円の
半径、L:隣接する2つの同心円の間隔、n:0,1,
…,N−1)、307は隣接する2つの同心円の間隔
L、308は設定された領域Rn、309は動脈、31
0は静脈を示す。
【0015】図4は領域Rnにおける血管抽出画像例の
模写図であり、図中、401は視神経乳頭部の中心C、
402、403はそれぞれ視神経乳頭部の中心C401
を中心とする同心円Cn,Cn+1、404は血管対候補、
405は動脈、406は静脈、407は円Cn上におけ
る血管幅の中点V、408は血管間角度θk、409は
血管間距離dkを示す。
【0016】図5は、計測場所拡大模写図であり、図
中、501は動脈、502は静脈、503は血管の中心
線m、504は血管の中心線mに垂直な直線na、50
5は血管の中心線m上の点P、506は血管の長さLa
を示す。
【0017】図6は、動静脈判定結果例を示す図であ
り、図中、601は視神経乳頭部の中心C、602は視
神経乳頭部の中心Cを中心とする同心円Cn、603は
nの半径rn、604は設定された領域Rn、605は
動脈、606は静脈を示す。
【0018】図7は動静脈判定結果修正例を示す図であ
り、701は修正前の判定結果例、702は修正後の判
定結果例を示す。
【0019】まず、処理対象である眼底画像202が入
力部203を通じて入力されると、制御部213から領
域設定部212に、視神経乳頭部301および視神経乳
頭部の中心C302を求める処理(103)を実行する
ように命令される。視神経乳頭301および視神経乳頭
部の中心C302を求める処理(103)は、一般的に
眼底画像上で視神経乳頭部が明るいという知見を利用し
て、S×Tの解像度の画像上で、視神経乳頭が中央付近
に写っている画像に対して以下のように行われる。ま
ず、画像の横方向をi(i=1,2,…,T)、縦方向
をj(j=1,2,…,S)として各画素の輝度値I
(i,j)を射影して、次式により和Mi、Njを求め
る。
【0020】Mi=Σj=1 SI(i,j) Nj=Σj=1 TI(i,j) そして、max Mi、max Njをとるi,jを視
神経乳頭部中心C302として求める。
【0021】次に、制御部213から領域設定部212
に対して視神経乳頭部の中心C302を中心とした半径
がrn305,rn+1306(rn=r0+L*n(rn
内側からn番目の同心円の半径、r0:最小の同心円の
半径、L:隣接する2つの同心円の間隔、n:0,1,
…,N−1))である2つの同心円(Cn303,Cn+1
304)に囲まれた間の領域Rn308を設定する処理
(104)をnが0からN−1までN回繰り返して実行
するように命令される。ただし、最小の同心円C0の半
径r0,隣接する2つの同心円Cn303とCn+1304
の間隔L307、領域の数Nは、画像の大きさ、解像
度、平均的な視神経乳頭部の大きさなどを考慮して適切
な領域が設定されるようにあらかじめ設定した定数を用
いる。領域Rnの画像例を図3に示す。ここでいう、適
切な領域とは領域Rn内で可能な限り多くの血管が分岐
・交叉することなく直線的に走行している画像を指す。
【0022】次に、制御部213は血管抽出部211に
全ての領域Rn(n=0,1,…,N−1)について血
管抽出を行う処理(105)を実行するように命令す
る。血管抽出部211では、入力画像202に対して、
平滑化処理、2値化処理等の画像処理を行い、血管を抽
出する処理が行われる。次に、制御部213から動静脈
判定部210に対して、領域Rn内で交叉もしくは分岐
をしていない血管を選択する処理(106)、半径rn
の円周上を操作し血管間距離を求める処理(107)、
領域Rnにおいて血管間距離の短い2本の血管を血管対
として選択する処理(108)、領域Rnにおいて血管
対の血管径、輝度値を測定し、動静脈を判定する処理
(109)という一連の処理をnが0からN−1までN
回操り返して実行するように命令される。この際、領域
n410の範囲で交叉や分岐をしていない血管同士の
対のみを選択し、小領域や、各領域Rn410内で同心
円Cn402から同心円Cn+1403まで通過しない血管
は除去される。血管間距離を求める処理では、領域Rn
410内で抽出された血管数をKとすると、同心円Cn
402の円周上での各血管の血管幅の中点V407を求
め、隣り合う血管同士の中心点V407間について、血
管間の距離dk(k=1,2,…,K−1)409ある
いは血管間角度θk408を求め、これを血管間距離と
する。血管対を選択する処理では、隣り合う血管におい
て血管間距離dk409が短い、あるいは血管間角度θ
k408が小さい2本の血管を対候補とする血管組40
4に選択する。さらに、血管対候補404になっている
血管組をなす血管について、平均血管径、平均輝度を計
測する。平均血管径は、血管を細線化した血管の中心線
m503上のある点P505において垂直な直線na5
04が血管と交わる部分の長さを点P505での血管の
太さとし、一定の長さLa506で点P505を直線m
503上で動かした際の太さの平均値をその血管の平均
血管径とする。平均輝度は一定の長さLa506におけ
る血管の輝度の平均値を平均輝度とする。次に動脈が静
脈より明るく細いという知見に矛盾しない血管組を選択
し、この血管組内で明るく細い血管を動脈502、他方
を静脈501と判定する。
【0023】次に、制御部213から動静脈判定修正部
209に対し、全ての領域(全ての領域(R0〜RN-1
において得られた動静脈の判定結果と、血管の連続性か
ら、動静脈の判定結果を修正する処理(110)を実行
するように命令される。この際、2つの領域RnとRn+1
における血管の連続性は、2つの領域の境界となる円C
n+1の円周上での各血管の血管幅の中点Vが一致するも
のについて連続しているとみなす。動静脈判定結果の修
正については、交叉や分岐のない連続した血管が3つ以
上の領域にまたがっている際に、その一連の血管につい
て、各領域で動静脈判定された結果が全て同じになるよ
うに、領域Rnにおいて血管対の血管径、輝度値を測定
し、動静脈を判定する処理(109)で各領域で判定さ
れた結果を多数決の原理で統一し、矛盾がないようにす
る。交叉、分岐のため連続した血管が2つ以下の領域に
しかまたがっていない場合には、領域Rnにおいて血管
対の血管径、輝度値を測定し、動静脈を判定する処理
(109)で判定された結果をそのまま用いることす
る。
【0024】次に、制御部213から計測部208に対
して、全ての領域(R0〜RN-1)において、前記血管対
の血管径、輝度値を測定し、動静脈対を決定する処理
(111)、動静脈径比を計測し数値化する処理(11
2)という一連の処理を実行するように命令される。こ
の際、110で修正された動静脈判定結果に基づき、1
07、108と同様にして動静脈対を決定し、選択され
た血管に対して、109と同様にして血管計を計測し、
動静脈比を算出する。この際、複数対の動静脈径比をそ
のまま数値データとすることもできるが、他にも複数対
の動静脈径比に平均等の演算を施した結果を、この眼底
画像の動静脈径比とすることや、計測の信頼度(画像処
理の正確さ)等を指標として、複数の動静脈径比に順位
づけをした結果を用いることや、その順位に基づき、た
だ一つの動静脈径比として定めることも可能である。
【0025】また、眼底画像上に視神経乳頭が写ってい
ない、あるいは、ある病状のため、血管が欠如している
などの理由により、計測が不能の場合には、計測不能の
表示およびデータを表示部204に提示する。
【0026】表示部204に提示された複数の動静脈径
比データを、蓄積するか否かの判定を、マウスなどから
文字記号データ201により入力部203を経由して制
御部212に指定する。この際、キーボードなどから文
字記号データ201により、入力部203を経由して、
計測した動静脈径比データを修正し、制御部212に渡
すことも可能である。
【0027】最後に患者名、患者ID、所見文等がキー
ボード、マウス等によって文字記号データ201として
入力部203から入力され、動静脈径比データと共に制
御部213を通じて、データ蓄積部207へ蓄積され
る。
【0028】また眼底画像も、患者ID等データ蓄積部
207に蓄積されたデータと共通のインデックスを付与
し、制御部213を通じて、画像蓄積部206へ蓄積す
る。
【0029】蓄積されたデータを検索するには、キーボ
ードかマウス等から検索用インデックスとして文字記号
データ201を入力部203を経由して入力し、制御部
213を通じて、検索部205により検索を行い、当該
患者のデータをデータ蓄積部207より、眼底画像を画
像蓄積部206より制御部213を通じて表示部204
に表示される。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の計測方法
を用いると、眼底画像内に複数の領域を設定し、各々の
領域で血管抽出を行い、測定可能な動静脈血管対を選択
し、動静脈径比の計測データが画像処理によって自動的
に多数得られるので、医師がこれまで神経を使って計測
を行っていた作業を機械により肩代りすることができる
ため、医師の診断の省力化・業務の効率化が図れ、検診
の普及にもつながるという効果がある。
【0031】また、眼底画像内に複数の領域を設定し、
各々の領域における判定結果を修正するようにしている
ため、動静脈比の計測に不可欠な抽出した血管の動静脈
の判定精度が向上し、その結果、動静脈比の計測結果に
ついても精度が向上するという効果がある。
【0032】また、計算機による計測データの提供のた
め、客観的なデータ利用が図れるという効果、および、
データが電子的に蓄積されるため、データの再利用、有
効利用が図れるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動静脈径比計測方法の一実施形態例を
示すフローチャートである。
【図2】上記実施形態例による動静脈径比計測方法を実
施するための一構成例を示すブロック構成図である。
【図3】上記実施形態例において視神経乳頭部の中心の
検出例および計測領域の設定例を示す眼底画像の模写図
である。
【図4】上記実施形態例での計測領域Rnにおける血管
抽出画像例を示す模写図である。
【図5】上記実施形態例における血管画像抽出例の計測
場所拡大模写図である。
【図6】上記実施形態例における動静脈判定結果例を示
す図である。
【図7】上記実施形態例における動静脈判定結果修正例
を示す図である。
【符号の説明】
101…スタート 102…眼底画像を入力する処理 103…視神経乳頭部および視神経乳頭部の中心Cを求
める処理 104…視神経乳頭の中心Cを中心とした半径がrn
n+1の2つの同心円に囲まれた領域Rnを設定する処理 105…血管抽出を行う処理 106…領域Rn内で交叉もしくは分岐をしていない前
記血管対を選択する処理 107…半径rnの円周上を走査し、血管間距離を求め
る処理 108…領域Rnにおいて血管間距離の短い2本の血管
を血管対として選択する処理 109…領域Rnにおいて血管対の血管径、輝度値を測
定し、動静脈を判定する処理 110…全ての領域(R0〜RN-1)において得られた動
静脈の判定結果と、血管の連続性から、動静脈の判定結
果を修正する処理 111…全ての領域(R0〜RN-1)において、前記血管
対の血管径、輝度値を測定し、動静脈対を決定する処理 112…動静脈径比を計測し数値化する処理 113…数値化されたデータと入力された画像、患者情
報とを蓄積して保存する処理 114…エンド 201…文字記号データ 202…入力画像 203…入力部 204…表示部 205…検索部 206…画像蓄積部 207…データ蓄積部 208…計測部 209…動静脈判定結果修正部 210…動静脈判定部 211…血管抽出部 212…領域設定部 213…制御部 301…視神経乳頭部 302…視神経乳頭部の中心C 303…同心円Cn 304…同心円Cn+1 305…半径rn 306…半径rn+1 307…隣接同心円の間隔L 308…領域Rn 309…動脈 310…静脈 401…視神経乳頭部の中心C 402…同心円Cn 403…同心円Cn+1 404…血管対候補 405…動脈 406…静脈 407…血管幅の中点V 408…血管間角度θk 409…血管間距離dk 410…領域Rn 501…動脈 502…静脈 503…血管の中心線m 504…mに垂直な直線na 505…点P 506…血管の長さLa 601…視神経乳頭部の中心C 602…同心円Cn 603…半径rn 604…領域Rn 605…動脈 606…静脈 701…修正前の判定結果例 702…修正後の判定結果例

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 眼底画像を入力する過程と、 前記入力された眼底画像から視神経乳頭部および該視神
    経乳頭部の中心を求める過程と、 前記求められた視神経乳頭部の中心を円の中心とした半
    径がrn、rn+1(n=0,1,…の整数)の2つの同心
    円に囲まれた領域Rnを複数設定する過程と、 前記眼底画像から血管を抽出する過程と、 前記領域Rnの各領域内で交叉もしくは分岐をしていな
    い前記抽出された血管を選択する過程と、 前記領域Rnの各領域について、半径rnの円周上を走査
    し、前記抽出された複数の血管に対する該円周上での血
    管間距離を求める過程と、 前記領域Rnの各領域について、前記血管間距離の小さ
    い2本の血管を血管対として選択する過程と、 前記領域Rnの各領域について、前記血管対の血管径、
    輝度値を測定し、動静脈を判定する過程と、 前記領域Rnの各領域において得られた動静脈の判定結
    果と隣接する領域で抽出された血管の連続性から、該動
    静脈の判定結果を修正する過程と、 前記修正結果に基づいて、前記領域の各々において、前
    記血管対の血管径、輝度値を測定し、動静脈対を決定す
    る過程と、 前記決定された動静脈対の動静脈径比を計測し数値化す
    る過程と、 を有することを特徴とする眼底の動静脈径比の計測方
    法。
  2. 【請求項2】 前記動静脈対を決定する過程では、複数
    の動静脈対を決定し、 前記決定された動静脈対の動静脈径比を計測し数値化す
    る過程では、前記複数の動静脈対の動静脈径比を計測す
    るとともに、前記複数の動静脈対の動静脈径比の平均値
    を演算して、または前記複数の動静脈対の動静脈径比の
    1つを計測値評価指標に基づき選択して数値化する、 ことを特徴とする請求項1に記載の眼底の動静脈径比の
    計測方法。
  3. 【請求項3】 前記数値化されたデータを入力された画
    像、患者情報とともに蓄積して保存する過程を新たに有
    する、 ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の眼底
    の動静脈径比の計測方法。
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