WO2016098474A1 - 血流計測装置 - Google Patents

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WO2016098474A1
WO2016098474A1 PCT/JP2015/080970 JP2015080970W WO2016098474A1 WO 2016098474 A1 WO2016098474 A1 WO 2016098474A1 JP 2015080970 W JP2015080970 W JP 2015080970W WO 2016098474 A1 WO2016098474 A1 WO 2016098474A1
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blood
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晃敏 吉田
秋葉 正博
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国立大学法人旭川医科大学
株式会社トプコン
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
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    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4887Locating particular structures in or on the body
    • A61B5/489Blood vessels

Definitions

  • This invention relates to a blood flow measuring device.
  • Optical coherence tomography is used not only for measurement of the target form but also for measurement of its function.
  • OCT Optical Coherence Tomography
  • an apparatus for measuring blood flow of a living body using OCT is known. Blood flow measurement using OCT is applied to fundus blood vessels and the like.
  • Such a dense and fast scan limits the width of the cross section. Therefore, it is difficult to measure the blood flow of a plurality of blood vessels with a single scan (particularly, it is difficult to measure the blood flow of a plurality of blood vessels distributed over a wide range with a single scan). For example, in fundus blood flow measurement, the amount of light that can be applied to the eye to be examined is limited, so it is virtually impossible to increase the width of the cross section, and this problem becomes significant.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of suitably performing blood flow measurement of a plurality of blood vessels.
  • the blood flow measurement device includes an image acquisition unit that acquires an image of a living body, an image region specifying unit that specifies a plurality of blood vessel regions by analyzing the image, and a plurality of crossing the plurality of blood vessel regions. Based on a measurement position setting unit that sets a measurement position, a scanning unit that scans a plurality of cross sections of the living body corresponding to the plurality of measurement positions using optical coherence tomography, and data acquired by the scanning, A blood flow information generation unit that generates blood flow information related to the living body.
  • blood flow measurement of a plurality of blood vessels can be suitably performed.
  • the blood flow measurement device acquires information related to the blood flow of the living body using OCT. Moreover, the blood flow measuring device can acquire an image of a living body using OCT.
  • OCT optical coherence tomography
  • the target of blood flow measurement need not be the fundus but may be any living body such as skin or internal organs.
  • the type of OCT is not limited to the spectral domain OCT, and may be any type such as a swept source OCT or a time domain OCT.
  • an apparatus that combines an OCT apparatus and a fundus camera will be described.
  • an embodiment in which an OCT apparatus is combined with an SLO (Scanning Laser Ophthalmoscope), a slit lamp, an ophthalmic surgical microscope, or the like is combined with an SLO (Scanning Laser Ophthalmoscope), a slit lamp, an ophthalmic surgical microscope, or the like. It is possible to apply a configuration similar to the above. Further, the same configuration as that of the embodiment can be applied to an apparatus having only the OCT function.
  • SLO Scnning Laser Ophthalmoscope
  • the blood flow measurement device 1 includes a fundus camera unit 2, an OCT unit 100, and an arithmetic control unit 200.
  • the fundus camera unit 2 has a configuration for photographing the fundus oculi Ef.
  • the OCT unit 100 has a configuration for acquiring an OCT image of the fundus oculi Ef.
  • the arithmetic control unit 200 has a configuration for executing various calculations and controls.
  • the fundus camera unit 2 acquires a two-dimensional image (fundus image) representing the surface form of the fundus oculi Ef.
  • the fundus image includes an observation image and a captured image.
  • the observation image is a monochrome moving image acquired at a predetermined frame rate using near infrared light, for example.
  • the captured image includes a color image obtained by flashing visible light, a monochrome image obtained using near infrared light or visible light (for example, a fluorescein fluorescent image, an indocyanine green fluorescent image, a spontaneous fluorescent image, etc. Fluorescent image).
  • the fundus camera unit 2 is provided with an illumination optical system 10 and a photographing optical system 30.
  • the illumination optical system 10 irradiates the eye E with illumination light.
  • the imaging optical system 30 detects return light (fundus reflected light, corneal reflected light, fluorescence, etc.) of illumination light from the eye E to be examined. Further, the fundus camera unit 2 guides the measurement light from the OCT unit 100 to the eye E, and guides the return light of the measurement light from the eye E to the OCT unit 100.
  • the light (observation illumination light) output from the observation light source 11 of the illumination optical system 10 is reflected by the reflection mirror 12 having a curved reflecting surface, passes through the condensing lens 13 and passes through the visible cut filter 14. Near infrared light. Further, the observation illumination light is once converged in the vicinity of the photographing light source 15, reflected by the mirror 16, passes through the relay lenses 17 and 18, the diaphragm 19, and the relay lens 20, and then around the perforated mirror 21 (hole portion). ), Is reflected by the dichroic mirror 46, is refracted by the objective lens 22, and is applied to the eye E.
  • the return light of the observation illumination light from the eye E is refracted by the objective lens 22, passes through the dichroic mirror 46, passes through the hole formed in the central region of the perforated mirror 21, and passes through the dichroic mirror 55. Then, the light passes through the focusing lens 31, is reflected by the mirror 32, passes through the half mirror 40, is reflected by the dichroic mirror 33, and forms an image on the light receiving surface of the area sensor 35 by the condenser lens 34.
  • the area sensor 35 detects return light at a predetermined frame rate. Thereby, observation images of the fundus oculi Ef and the anterior eye segment are obtained.
  • the light (imaging illumination light) output from the imaging light source 15 is irradiated to the eye E (fundus Ef) through the same path as the observation illumination light.
  • the return light (fundus reflection light, fluorescence, etc.) of the imaging illumination light is guided to the dichroic mirror 33 through the same path as that of the observation illumination light, passes through the dichroic mirror 33, is reflected by the mirror 36, and is collected by the condenser lens. 37 forms an image on the light receiving surface of the area sensor 38. Thereby, a captured image such as the fundus oculi Ef is obtained.
  • the fundus camera unit 2 is provided with an alignment optical system 50 and a focus optical system 60.
  • the alignment optical system 50 generates an index (alignment index) for performing alignment (alignment) of the apparatus optical system with respect to the eye E.
  • the focus optical system 60 generates an index (split index) for focusing on the fundus oculi Ef.
  • the reflecting surface of the reflecting rod 67 is obliquely provided in the optical path of the illumination optical system 10.
  • Near-infrared light (focus light) output from the LED 61 of the focus optical system 60 passes through the relay lens 62, is separated into two light beams by the split indicator plate 63, passes through the two-hole aperture 64, and reaches the mirror 65.
  • the light is reflected, once formed on the reflecting surface of the reflecting rod 67 by the condenser lens 66, reflected, reflected by the aperture mirror 21 via the relay lens 20, transmitted through the dichroic mirror 46, and refracted by the objective lens 22. And projected onto the eye E (fundus Ef).
  • the return light of the focus light is detected by the area sensor 35 through the same path as the return light of the alignment light.
  • the detection image (split indicator image) by the area sensor 35 is drawn in the observation image.
  • the user or the arithmetic control unit 200 performs focusing by moving the focusing lens 31 and the focus optical system 60 based on the position of the split index image, similarly to the conventional fundus camera.
  • the focusing lens 31 is moved by a focusing drive unit 31A shown in FIG. 3, and the focus optical system 60 is moved by a driving mechanism (not shown).
  • tracking for moving the apparatus optical system in accordance with the eye movement of the eye E can be executed.
  • the dichroic mirror 46 synthesizes an optical path for fundus imaging and an optical path for OCT measurement (called a measurement arm, a sample arm, etc.).
  • the dichroic mirror 46 reflects light in a wavelength band used for OCT measurement and transmits light for fundus photographing.
  • a collimator lens unit 40, an optical path length changing unit 41, an optical scanner 42, a focusing lens 43, a mirror 44, and a relay lens 45 are provided in this order from the OCT unit 100 side. ing.
  • the optical scanner 42 has a configuration capable of two-dimensionally deflecting light passing through the measurement arm (measurement light LS).
  • the optical scanner 42 is configured to be able to scan the measurement light LS independently in directions orthogonal to each other (x direction and y direction). Thereby, various scanning patterns are realized.
  • the configuration for the anterior segment OCT (lens system attachment or the like) is applied, the anterior segment is scanned with the measurement light LS.
  • the optical scanner 42 includes, for example, a galvanometer mirror, a MEMS mirror, a resonant mirror, and the like.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the OCT unit 100.
  • the OCT unit 100 has a configuration corresponding to the type of OCT.
  • FIG. 2 shows an example of a configuration when the spectral domain OCT is applied.
  • a low-coherence light source and a spectroscope are generally provided.
  • a wavelength swept light source and a balanced photodiode are provided.
  • the light L0 output from the light source unit 101 is broadband low-coherence light.
  • the light L0 includes, for example, a near-infrared wavelength band (about 800 nm to 900 nm) and has a temporal coherence length of about several tens of micrometers.
  • near infrared light having a center wavelength of about 1040 to 1060 nm may be used as the light L0.
  • the light source unit 101 includes a light output device such as a super luminescent diode (SLD), an LED, or an SOA (Semiconductor Optical Amplifier).
  • SLD super luminescent diode
  • LED an LED
  • SOA semiconductor Optical Amplifier
  • the light L0 output from the light source unit 101 is guided to the fiber coupler 103 by the optical fiber 102 and split into the measurement light LS and the reference light LR.
  • the measurement light LS generated by the fiber coupler 103 is guided by the optical fiber 107 and converted into a parallel light beam by the collimator lens unit 105. Further, the measurement light LS is reflected by the dichroic mirror 46 via the optical path length changing unit 41, the optical scanner 42, the focusing lens 43, the mirror 44, and the relay lens 45, and is refracted by the objective lens 11 to be examined eye E. Irradiates (fundus Ef). The measurement light LS is scattered and reflected at various depth positions of the fundus oculi Ef.
  • the fiber coupler 109 causes the return light of the measurement light LS to interfere with the reference light LR that has passed through the fiber coupler 104.
  • the interference light LC thus generated is guided by the optical fiber 110 and emitted from the emission end 111, converted into a parallel light beam by the collimator lens 112, dispersed (spectral decomposition) by the diffraction grating 113, and collected by the condenser lens 114.
  • the light is projected onto the light receiving surface of the photodetector 115.
  • the photodetector 115 is, for example, a line sensor, and detects each spectral component of the separated interference light LC to generate an electrical signal (detection signal).
  • the generated detection signal is sent to the arithmetic control unit 200.
  • the arithmetic control unit 200 executes control of the fundus camera 2, the display device 3, and the OCT unit 100, various arithmetic processes, OCT image formation processing, and the like.
  • the arithmetic control unit 200 includes a user interface such as a display device, an input device, and an operation device. The configuration of the arithmetic control unit 200 will be described in the following description of the control system of the control system.
  • the control system of the blood flow measurement device 1 is configured with a control unit 210 as a center.
  • the control unit 210 is provided with a main control unit 211 and a storage unit 212.
  • the storage unit 212 stores various data. Examples of data stored in the storage unit 212 include an OCT image, a fundus image, and eye information to be examined.
  • the eye information is information about the eye or the subject and includes, for example, input information such as a patient ID and medical information such as an electronic medical record.
  • the storage unit 212 stores a program and data for operating the blood flow measurement device 1.
  • the image forming unit 220 forms tomographic image data and phase image data of the fundus oculi Ef based on the detection signal from the photodetector 115. These image data will be described later. In this specification, “image data” and “image” output based on the “image data” may be identified.
  • the image forming unit 220 includes a tomographic image forming unit 221 and a phase image forming unit 222.
  • first scanning and second scanning two types of scanning (first scanning and second scanning) are performed on the fundus oculi Ef.
  • first scan the first cross section that intersects the target blood vessel of the fundus oculi Ef is repeatedly scanned with the measurement light LS.
  • second scan the second cross section intersecting with the blood vessel of interest is scanned with the measurement light LS.
  • the second cross section is set in the vicinity of the first cross section.
  • the first cross section and the second cross section are preferably oriented so as to be orthogonal to the traveling direction of the blood vessel of interest.
  • FIG. 5 A fundus image D shown in FIG. 5 shows a first cross section C0 and a second cross section C1 set in the vicinity of the optic disc Da of the fundus oculi Ef.
  • the first cross section C0 and the second cross section C1 are set so as to intersect the predetermined target blood vessel Db.
  • the second cross section C1 may be set on the upstream side of the target blood vessel Db with respect to the first cross section C0, or may be set on the downstream side.
  • the second cross section may include two or more cross sections.
  • examination data such as a patient's electrocardiogram can be referred to.
  • factors other than the cardiac cycle can be considered. Examples of this factor include time required for examination (a burden on the patient), response time (scan interval) of the optical scanner 42, response time (scan interval) of the photodetector 115, and the like.
  • the tomographic image forming unit 221 forms a tomographic image (first tomographic image) representing the temporal change of the form in the first section based on the detection result of the interference light LC obtained by the first scanning. This process will be described in more detail.
  • first tomographic image representing the temporal change of the form in the first section based on the detection result of the interference light LC obtained by the first scanning. This process will be described in more detail.
  • the first scanning the first cross section C0 is repeatedly scanned as described above.
  • Detection signals are sequentially input from the photodetector 115 of the OCT unit 100 to the tomographic image forming unit 221 in accordance with the first scan.
  • the tomographic image forming unit 221 forms one tomographic image of the first cross section C0 based on the detection signal corresponding to each scan of the first cross section C0.
  • the tomographic image forming unit 221 forms a series of tomographic images along a time series by repeating the above-described processing as many times as the first scan is repeated.
  • these tomographic images may be divided into a plurality of groups, and the tomographic images of each group may be superimposed (added and averaged) to improve the image quality.
  • the tomographic image forming unit 221 forms a tomographic image (second tomographic image) representing the form in the second cross section C1 based on the detection result of the interference light LC obtained by the second scanning with respect to the second cross section C1.
  • This process is executed in the same manner as in the case of the first tomogram.
  • the first tomographic image is a series of tomographic images along time series, but the second tomographic image may be a single tomographic image.
  • the second tomographic image may be an image obtained by superimposing (addition averaging) a plurality of tomographic images obtained by scanning the second cross section C1 a plurality of times to improve the image quality.
  • the processing for forming such a tomographic image includes processing such as noise removal (noise reduction), filter processing, FFT (Fast Fourier Transform), and the like, as in the conventional spectral domain type optical coherence tomography.
  • processing such as noise removal (noise reduction), filter processing, FFT (Fast Fourier Transform), and the like, as in the conventional spectral domain type optical coherence tomography.
  • the tomographic image forming unit 221 executes a known process corresponding to the type.
  • the phase image forming unit 222 forms a phase image representing the change over time of the phase difference in the first cross section based on the detection result of the interference light LS obtained by the first scanning.
  • the detection result used in this process is the same as that used for the first tomographic image forming process by the tomographic image forming unit 221. Therefore, it is possible to perform alignment between the first tomographic image and the phase image. That is, it is possible to naturally associate the pixels of the first tomographic image with the pixels of the phase image.
  • phase image in this example is obtained by calculating the phase difference between adjacent A-line complex signals (signals corresponding to adjacent scanning points).
  • the phase image of this example is formed based on the temporal change of the pixel value (luminance value) of each pixel of the first tomographic image.
  • the phase image forming unit 222 considers a graph of the change in luminance value over time.
  • the phase difference ⁇ is defined as the phase difference ⁇ (t1) at the time point t1 (more generally, any time point between the two time points t1 and t2).
  • the phase image represents the value of the phase difference at each time point of each pixel as an image.
  • This imaging process can be realized, for example, by expressing the value of the phase difference with the display color or brightness.
  • the display color for example, red
  • the display color for example, blue
  • the magnitude of the phase change amount can be expressed by the darkness of the display color.
  • the change in the phase difference with time can be obtained by sufficiently reducing the time interval ⁇ t to ensure the phase correlation.
  • oversampling in which the time interval ⁇ t is set to a value less than the time corresponding to the resolution of the tomographic image in the scanning of the measurement light LS is executed.
  • the data processing unit 230 executes various data processing. For example, the data processing unit 230 performs various types of image processing and analysis processing on the image formed by the image forming unit 220. The data processing unit 230 can execute various correction processes such as image brightness correction and dispersion correction. Further, the data processing unit 230 performs various types of image processing and analysis processing on the image (fundus image, anterior eye image, etc.) obtained by the fundus camera unit 2.
  • the data processing unit 230 includes a setting processing unit 231, a blood flow information generation unit 232, and a blood vessel determination unit 233.
  • the setting processing unit 231 executes processing for setting a position (measurement position) for blood flow measurement. This process is executed by analyzing the image of the fundus oculi Ef.
  • the analyzed image may be a front image, a tomographic image, or a three-dimensional image of the fundus oculi Ef.
  • the image to be analyzed may be an observation image (frame), a captured image, or an OCT image.
  • the setting processing unit 231 includes an image area specifying unit 2311 and a measurement position setting unit 2312.
  • the image area specifying unit 2311 specifies an image area corresponding to a predetermined part of the fundus oculi Ef by analyzing the image of the fundus oculi Ef.
  • the specified image region include an image region corresponding to a blood vessel (blood vessel region) and an image region corresponding to an optic nerve head (papillary region). It is also possible to configure to specify an image area (lesion area) corresponding to a lesion.
  • Such analysis processing for specifying an image region may be a known technique, for example, processing based on pixel values (luminance values, etc.) (threshold processing, etc.), pattern analysis (pattern matching, etc.) It may include feature detection processing (edge detection processing), arbitrary filter processing, and the like.
  • the image region specifying unit 2311 specifies a plurality of blood vessel regions by analyzing the image of the fundus oculi Ef.
  • the number of specified blood vessel regions may be set in advance or may be an arbitrary number according to the analysis processing.
  • the former may be a default value or a value set in advance by a user or the like. As an example of the latter, it is possible to select a blood vessel region that meets a predetermined condition. Examples of this condition include the width of the blood vessel region (blood vessel diameter) and the position of the blood vessel region.
  • Examples of the position of the blood vessel region include a distance from a predetermined part (optic nerve head, etc.) of the fundus oculi Ef, an orientation (upper side, lower side, ear side, lower side, etc.) with respect to the predetermined part.
  • a predetermined part optical nerve head, etc.
  • an orientation upper side, lower side, ear side, lower side, etc.
  • processing for calculating the width of the blood vessel region may be any processing for calculating the width of the strip-shaped or tubular image region.
  • This processing includes, for example, the following series of processing: processing for detecting the boundary of the blood vessel region (edge detection, etc.); processing for specifying the central axis of the blood vessel region (thinning, etc.); A process of specifying two intersections where the boundary intersects; a process of calculating a distance between these intersections.
  • It can be configured to rank blood vessel regions based on predetermined conditions and select a plurality of blood vessel regions according to the ranking. For example, ranking may be performed in order of increasing width, and a predetermined number of blood vessel regions may be selected from the higher order, or blood vessel regions having a predetermined width or more may be selected. Alternatively, it is possible to preferentially select a blood vessel region located in a predetermined orientation or select a blood vessel region so as to be averaged with respect to the orientation. In addition, if the number of blood vessel regions satisfying the predetermined condition does not reach the predetermined number, the blood vessel includes all blood vessel regions that satisfy the predetermined condition and includes several blood vessel regions that do not satisfy the predetermined condition. An area can be selected.
  • the measurement position setting unit 2312 sets a plurality of measurement positions that intersect the plurality of blood vessel regions specified by the image region specifying unit 2311.
  • the number of measurement positions to be set is equal to or less than the number of the plurality of blood vessel regions.
  • each of the plurality of measurement positions referred to here may be a concept indicating the first cross section.
  • the measurement position setting unit 2312 in addition to the setting of a plurality of first cross sections, the measurement position setting unit 2312 also executes the setting of the second cross section for each first cross section.
  • the several measurement position said here may be the concept containing a 1st cross section and a 2nd cross section. In that case, two or more measurement positions are assigned to each blood vessel region.
  • the measurement position setting unit 2312 sets the measurement position (only the first cross section or both the first cross section and the second cross section), for example, in a range within a predetermined distance from a predetermined part of the fundus oculi Ef.
  • the predetermined distance is defined as a distance from an arbitrary characteristic portion (center position, center of gravity position, boundary, etc.) of the predetermined part, for example.
  • FIG. 1 An example of a plurality of measurement positions set by the measurement position setting unit 2312 is shown in FIG.
  • the predetermined part of the fundus oculi Ef is the optic disc.
  • Reference numeral F0 indicates a nipple region.
  • Symbol F1 indicates a range (set range) within a predetermined distance from the center of the nipple region F0.
  • Reference numerals B1 to B6 denote a plurality of blood vessel regions specified by the image region specifying unit 2311.
  • the measurement position setting unit 2312 sets a plurality of measurement positions so as to intersect all the blood vessel regions B1 to B6. That is, each measurement position is set so as to intersect at least one blood vessel region Bi. In this example, five measurement positions L1 to L5 are set so as to intersect the six blood vessel regions B1 to B6. Specifically, the measurement position L1 is set so as to cross the two blood vessel regions B1 and B2, the measurement position L2 is set so as to cross the blood vessel region B3, and the measurement position L3 so as to cross the blood vessel region B4. Is set, the measurement position L4 is set so as to cross the blood vessel region B5, and the measurement position L5 is set so as to cross the blood vessel region B6.
  • each measurement position Lj indicates a first cross section on which measurement for acquiring a phase image is performed.
  • the second cross section where the measurement for obtaining the inclination of the blood vessel is performed is set near the first cross section as described above (not shown).
  • the shape of the measurement position is arbitrary, and may be, for example, an arc shape as shown in FIG. 6 or a linear shape.
  • the shapes of the plurality of measurement positions may all be the same or different.
  • the length of the measurement position may be arbitrary (for example, a predetermined length).
  • the lengths of the plurality of measurement positions may all be the same or different.
  • the maximum value (maximum length) of the length of the measurement position is set in advance, and a plurality of measurement positions are set based on the distribution (interval) and the maximum length of the plurality of blood vessel regions. it can.
  • the measurement position setting unit 2312 can specify the intersection position between each blood vessel region Bi and the boundary of the setting range F1, and can set the measurement position so as to pass through the plurality of identified intersection positions.
  • Each measurement position Lj is set to be orthogonal to the blood vessel region Bi, for example.
  • the blood flow information generation unit 232 is information (blood flow information) related to the blood flow of the blood vessels of the fundus oculi Ef based on data acquired by OCT executed based on a plurality of measurement positions set by the measurement position setting unit 2312. Is generated.
  • the blood flow information generation unit 232 includes a blood vessel cross-section specifying unit 2321, an inclination calculation unit 2322, a blood flow velocity calculation unit 2323, a blood vessel diameter calculation unit 2324, a blood flow rate calculation unit 2325, and a correction unit 2326.
  • the blood vessel cross-section specifying unit 2321, the inclination calculating unit 2322, the blood flow velocity calculating unit 2323, the blood vessel diameter calculating unit 2324, and the blood flow rate calculating unit 2325 are described later for each measurement position Lj set by the measurement position setting unit 2312. Execute the process.
  • the target blood vessel Db corresponds to each blood vessel region Bi.
  • the blood vessel cross-section specifying unit 2321 specifies a blood vessel cross-section corresponding to the target blood vessel Db for each of the first tomographic image, the second tomographic image, and the phase image. This processing can be performed by analyzing the pixel value of each image (for example, threshold processing).
  • the first tomogram and the second tomogram have sufficient resolution to perform analysis processing, but the phase image may not have enough resolution to identify the boundary of the blood vessel cross section.
  • the phase image may not have enough resolution to identify the boundary of the blood vessel cross section.
  • the inclination calculation unit 2322 calculates the inclination of the target blood vessel Db in the first cross section based on the distance between the first cross section and the second cross section (inter-section distance) and the result of specifying the blood vessel cross section.
  • the distance between the cross sections is determined in advance as the distance between the first cross section and the second cross section set by the measurement position setting unit 2312.
  • Blood flow information is obtained by the Doppler OCT technique.
  • the blood flow velocity component contributing to the Doppler shift is a component in the irradiation direction of the measurement light LS. Therefore, even if the blood flow velocity is the same, the Doppler shift received by the measurement light LS changes according to the angle formed by the blood flow direction (that is, the direction of the blood vessel Db of interest) and the measurement light LS, and thus blood obtained Flow information will also change. In order to avoid such inconvenience, it is necessary to obtain the inclination of the target blood vessel Db and reflect this in the blood flow velocity calculation process.
  • Reference sign G0 indicates a first tomogram in the first section C0
  • reference sign G1 indicates a second tomogram in the second section C1.
  • Reference sign V0 indicates a blood vessel cross section in the first tomographic image G0
  • reference sign V1 indicates a blood vessel cross section in the second tomographic image G1.
  • the z coordinate axis is directed downward in the drawing, and this is substantially the same as the irradiation direction of the measurement light LS.
  • the distance between the cross sections is indicated by d.
  • the inclination calculation unit 2322 calculates the inclination A of the target blood vessel Db in the first cross section C0 based on the positional relationship between the two blood vessel cross sections V0 and V1. This positional relationship is obtained, for example, by connecting two blood vessel cross sections V0 and V1. More specifically, the inclination calculation unit 2322 specifies the feature positions of the two blood vessel cross sections V0 and V1, and connects the two specified feature positions with line segments. Examples of the characteristic position include a center position, a center of gravity position, an uppermost portion (a position having the smallest z coordinate value), and a lowermost portion (a position having the largest z coordinate value).
  • the inclination calculation unit 2322 calculates the inclination A based on the line segment connecting the two feature positions. More specifically, the inclination calculation unit 2322 calculates the inclination of the line segment connecting the feature position of the first cross section C0 and the feature position of the second cross section C1, and sets this calculated value as the inclination A. Note that the cross-sectional distance d is used when the two tomographic images G0 and G1 are embedded in the xyz coordinate system in the process of obtaining the line segment.
  • one inclination value is obtained, but the inclination may be obtained for each of two or more positions (or regions) in the blood vessel cross section V0.
  • two or more obtained slope values can be used separately, or one value (for example, an average value) statistically obtained from these slope values can be used as the slope A.
  • the blood flow velocity calculation unit 2323 calculates the blood flow velocity in the first cross section C0 of the blood flowing in the blood vessel Db of interest based on the phase image (change in phase difference with time) and the inclination A of the blood vessel Db of interest.
  • This calculation target may be a blood flow velocity at a certain point in time, or a change in blood flow velocity over time (blood flow velocity change information).
  • the time range in the latter is the entire time or a part of the time when the first cross section C0 is scanned.
  • the blood flow velocity calculator 2323 can calculate a statistical value of the blood flow velocity in the time range.
  • the statistical values include an average value, standard deviation, variance, median value, maximum value, minimum value, maximum value, minimum value, and the like. It is also possible to create a histogram for blood flow velocity values.
  • the blood flow velocity calculation unit 2323 calculates the blood flow velocity using the Doppler OCT method as described above. At this time, the inclination A of the target blood vessel Db in the first cross section C0 calculated by the inclination calculation unit 2322 is taken into consideration. Specifically, the blood flow velocity calculation unit 2323 uses the following equation to obtain the blood flow velocity.
  • ⁇ f represents the Doppler shift received by the scattered light of the measurement light LS
  • n represents the refractive index of the medium
  • v represents the flow velocity (blood flow velocity) of the medium
  • represents the angle formed by the irradiation direction of the measurement light LS and the flow vector of the medium
  • represents the center wavelength of the measurement light LS.
  • n and ⁇ are known, ⁇ f is obtained from the change in phase difference over time, and ⁇ is obtained from the slope A (or ⁇ is obtained as the slope A).
  • ⁇ f is obtained from the change in phase difference over time
  • is obtained from the slope A (or ⁇ is obtained as the slope A).
  • the fundus image obtained thereby may be an observation image (frame) or a captured image.
  • the captured image is a color image
  • an image constituting the captured image for example, a red free image
  • the blood vessel diameter calculation unit 2324 is based on various factors that determine the relationship between the scale on the image and the scale in the real space, such as information on the field of view (imaging magnification), working distance, and eyeball optical system.
  • the blood vessel diameter calculating unit 2324 calculates the diameter of the target blood vessel Db in the first cross section C0, that is, the diameter of the blood vessel cross section V0, based on this scale and the pixels included in the blood vessel cross section V0. As a specific example, the blood vessel diameter calculation unit 2324 obtains the maximum value and the average value of the diameters in various directions of the blood vessel section V0. Further, the blood vessel diameter calculation unit 235 can approximate the outline of the blood vessel cross section V0 in a circle or an ellipse, and obtain the diameter of the circle or the ellipse. If the blood vessel diameter is determined, the area of the blood vessel cross section V0 can be (substantially) determined (that is, the two can be substantially associated one-to-one). You may make it calculate.
  • the second calculation method will be described.
  • a tomographic image of the fundus oculi Ef in the first cross section C0 is used.
  • the tomographic image may be a first tomographic image, a phase image, or may be obtained separately from these.
  • the scale in this tomographic image is determined according to the scanning mode of the measurement light LS.
  • the first cross section C0 is scanned as shown in FIG.
  • the length of the first cross section is determined based on various factors that determine the relationship between the scale on the image and the scale in the real space, such as working distance and information on the eyeball optical system.
  • the blood vessel diameter calculation unit 2324 obtains the interval between adjacent pixels based on this length, and calculates the diameter of the blood vessel Db of interest in the first cross section C0 in the same manner as in the first calculation method. The change over time of the blood vessel diameter can also be obtained.
  • the blood flow rate calculation unit 2325 calculates the flow rate of blood flowing in the target blood vessel Db based on the blood flow velocity calculation result and the blood vessel diameter calculation result. An example of this process will be described below.
  • the blood flow in the blood vessel is a Hagen-Poiseuille flow.
  • the blood flow rate Q is expressed by the following equation.
  • the blood flow rate calculation unit 2325 substitutes the calculation result w of the blood vessel diameter by the blood vessel diameter calculation unit 2324 and the maximum value Vm based on the calculation result of the blood flow velocity by the blood flow velocity calculation unit 2323 into this mathematical formula.
  • a target blood flow rate Q is calculated.
  • the blood flow rate can be calculated by integrating the product (or integrated value) of the change in blood flow rate with time and the blood vessel diameter (change with time) over time.
  • the unit of blood flow is, for example, ⁇ L / min.
  • the blood flow calculation unit 2325 can obtain the total blood flow based on the plurality of blood flows calculated for the plurality of blood vessel regions B1 to B6.
  • the total blood flow rate may be a simple sum of a plurality of calculated blood flow rates or a weighted sum.
  • the total blood flow is obtained by adding or multiplying a predetermined factor to the sum of the plurality of blood flows. You may do it.
  • This factor is calculated based on, for example, one of the following values: the number of all blood vessels that can be identified from the fundus image or OCT image, and the number of blood vessels considered to calculate the blood flow. Ratio (or difference); blood vessel diameter; data on blood vessels and blood flow obtained clinically (statistically); examination data obtained in the past for the subject eye (or subject).
  • the correction unit 2326 corrects the calculated blood flow information (blood flow velocity, blood vessel diameter, blood flow volume, etc.). This correction process is executed based on, for example, an angle formed by the blood vessel of interest (blood vessel region Bi) and a cross section (measurement position Lj) intersecting it. The correction unit 2326 calculates this angle. Alternatively, when a configuration for calculating an angle is applied in the preceding process, the calculated angle is input to the correction unit 2326.
  • the processing for calculating the angle includes, for example, the following series of processing: obtaining the central axis Axi of the blood vessel region Bi by performing image processing such as thinning on the blood vessel region Bi; the center axis Axi and the measurement position Lj Obtain intersection Pij; obtain tangential direction Hi of center axis Axi at intersection Pij (an approximate curve of center axis Axi is obtained if necessary); obtain normal direction Nj of measurement position Lj at intersection Pij (or intersection) A direction orthogonal to the tangential direction of the measurement position Lj at Pij is obtained); an angle ⁇ ij formed by the tangential direction Hi and the normal direction Nj is obtained.
  • the measurement position Lj is desirable to be orthogonal to the traveling direction of the blood vessel region Bi.
  • the measurement position Lj it is desirable to set the measurement position Lj so that the normal direction Nj coincides with the tangential direction Hi of the blood vessel region Bi (that is, it is preferable that the value of the angle ⁇ ij is small). Therefore, the angle ⁇ ij is a parameter indicating the suitability of the set measurement position Lj.
  • the method of using the angle ⁇ ij is not limited to correction of blood flow information.
  • the measurement position Lj can be reset.
  • the angle ⁇ ij or a value calculated from the angle ⁇ ij can be provided to the user as an evaluation value indicating the reliability of the blood flow information.
  • the blood vessel determination unit 233 determines whether the blood vessel region Bi is an image region corresponding to an artery (arterial region) or an image region corresponding to a vein (venous region). This determination processing is executed based on, for example, the pixel value of the fundus image (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-319403). Alternatively, the blood vessel region may be determined based on the blood vessel distribution in the fundus oculi Ef and the phase image. Specifically, the blood vessel discrimination unit 233 obtains the path of the blood vessel region Bi from the optic disc to the measurement position Lj based on the blood vessel distribution represented in the fundus image, and based on the phase image, the blood vessel at the measurement position Lj. The blood flow direction of the region Bi is obtained, and it is determined whether the blood vessel region Bi is an arterial region or a vein region based on the obtained route and the blood flow direction.
  • the data processing unit 230 that functions as described above includes, for example, the aforementioned microprocessor, RAM, ROM, hard disk drive, circuit board, and the like.
  • a storage device such as a hard disk drive, a computer program for causing the microprocessor to execute the above functions is stored in advance.
  • the user interface 240 includes a display unit 241 and an operation unit 242.
  • the display unit 241 includes the display device of the arithmetic control unit 200 and the display device 3 described above.
  • the operation unit 242 includes the operation device of the arithmetic control unit 200 described above.
  • the operation unit 242 may include various buttons and keys provided on the housing of the blood flow measurement device 1 or outside.
  • the operation unit 242 may include a joystick, an operation panel, or the like provided on the housing.
  • the display unit 241 may include various display devices such as a touch panel provided in the housing of the fundus camera unit 2.
  • the display unit 241 and the operation unit 242 do not need to be configured as individual devices.
  • a device in which a display function and an operation function are integrated such as a touch panel
  • the operation unit 242 includes the touch panel and a computer program.
  • the operation content for the operation unit 242 is input to the control unit 210 as an electrical signal. Further, operations and information input may be performed using the GUI displayed on the display unit 241 and the operation unit 242.
  • the setting image may be an image acquired in real time by the blood flow measurement device 1 (for example, an observation image or an OCT image), or may be an image acquired in the past by the blood flow measurement device 1 or another fundus imaging device. (For example, an observation image, a captured image, or an OCT image)
  • the image region specifying unit 2311 specifies a plurality of blood vessel regions Bi by analyzing the setting image acquired in step S1.
  • the nipple region and the like can be further specified.
  • the measurement position setting unit 2312 sets a plurality of measurement positions Lj (first cross sections) that intersect with the plurality of blood vessel regions Bi specified in step S2. In addition, the measurement position setting unit 2312 sets the second cross section in the vicinity of each measurement position Lj.
  • the main control unit 211 can cause the display unit 241 to display a setting image and information indicating a plurality of measurement positions Lj (and the second cross section). The user can adjust any measurement position Lj, delete any measurement position Lj, or add a new measurement position.
  • Step S4 Preparation for OCT measurement
  • preparation for OCT measurement blood flow measurement
  • This processing includes, for example, alignment and focusing. Furthermore, tracking can be started.
  • OCT measurement is performed by step S1
  • step S1 such a process is performed by step S1.
  • processing for specifying the measurement position Lj (first cross section) set for the set image and the scanning position of the fundus oculi Ef corresponding to the second cross section is performed, for example, based on the processing for obtaining the observation image of the fundus oculi Ef in real time, the image matching between the observation image (frame) and the setting image, and the image matching. And a process of specifying a position (scanning position) in the observation image corresponding to the second cross section.
  • the OCT measurement in step S5 is executed for the plurality of scanning positions specified in this way.
  • OCT measurement can be optimized.
  • the main control unit 211 controls the light source unit 101, the optical scanner 42, and the like to perform preliminary OCT measurement.
  • This preliminary OCT measurement is performed on any one of the measurement positions (first cross section, second cross section) set in step S3 or other cross sections. It is determined whether the image obtained by this preliminary OCT is suitable. This determination may be performed visually by the user, or may be automatically performed by the blood flow measurement device 1.
  • the main control unit 211 causes the display unit 241 to display the OCT image.
  • the user evaluates the display position and image quality of a predetermined tissue (blood vessel, retina surface, etc.) in the OCT image.
  • a suitable image is not obtained, the user adjusts the measurement conditions. For example, when the image display position is not appropriate, the optical path length changing unit 41 is operated to change the optical path length of the measuring light LS. If the image quality is not appropriate, the optical attenuator 105 and the polarization adjuster 106 are adjusted.
  • the display position and image quality of a predetermined tissue are evaluated with reference to a predetermined evaluation standard, and measurement conditions are adjusted based on the evaluation result in the same manner as in manual operation.
  • step S5 Execution of OCT measurement
  • the main control unit 211 performs OCT measurement (blood flow measurement).
  • repetitive scanning for a plurality of measurement positions Lj (first cross section) and scanning (second scanning) for a plurality of second cross sections are executed.
  • This processing includes a plurality of first scans and a plurality of second scans, and the order in which these are executed is preset.
  • the image forming unit 220 forms a plurality of images based on the data acquired in step S5.
  • the tomographic image forming unit 221 forms a first tomographic image T1i representing each measurement position Li (first cross section) and a second tomographic image T2i representing each second cross section.
  • the phase image forming unit 222 forms a phase image Ui representing each measurement position Li (first cross section).
  • the blood vessel cross-section specifying unit 2321 specifies a blood vessel cross-section corresponding to the blood vessel region Bi for each first tomographic image T1i, each second tomographic image T2i, and each phase image Ui formed in step S6.
  • the inclination calculating unit 2322 uses the first cross section based on the blood vessel cross section specified in step S7 and the distance between the measurement position Lj (first cross section) and the second cross section (intersection cross section distance). The inclination of the blood vessel region Bi (attention blood vessel) in the cross section is calculated.
  • the blood flow velocity calculation unit 2323 for each blood vessel region Bi (attention blood vessel), based on the temporal change of the phase difference obtained as the phase image Ui and the inclination of the blood vessel region Bi calculated in step S8.
  • the blood flow velocity at the measurement position Lj (first cross section) of the blood flowing inside is calculated.
  • the blood flow rate calculation unit 2325 for each blood vessel region Bi (target blood vessel), based on the blood flow velocity calculated in step S9 and the blood vessel diameter calculated in step S10, the flow rate of blood flowing in the target blood vessel ( ⁇ L). / Min).
  • the blood flow rate calculation unit 2325 calculates the total blood flow rate based on the plurality of blood flow rates calculated in step S11 (or the blood flow rate corrected in step S12).
  • the blood vessel discriminating unit 233 may classify the blood vessel region Bi into an arterial region and a venous region, and obtain a total blood flow related to the arterial region and a total blood flow related to the venous region.
  • the main control unit 211 causes the display unit 241 to display blood flow information including the blood flow velocity, blood vessel diameter, blood flow rate, and the like obtained for the plurality of blood vessel regions Bi, and the total blood flow rate calculated in step S13.
  • the blood flow information may include information (position information) indicating a plurality of measurement positions Lj, setting images, and the like.
  • the main control unit 211 stores blood flow information in the storage unit 212 in association with the patient ID input in step S1. This is the end of the process related to this operation example.
  • a single cross-section including a plurality of measurement positions Li is additionally scanned.
  • An example of this single cross section is shown in FIG.
  • the scanning pattern shown in FIG. 10 is a circle scan that passes through a plurality of measurement positions L1 to L5 and surrounds the nipple region F0.
  • tomographic images representing the forms of all measurement positions Lj (first cross section) can be obtained.
  • a cross section of each blood vessel region Bi is depicted.
  • the main control unit 211 can display this cross-sectional image on the display unit 241 and display information (blood vessel position information) indicating the cross section of each blood vessel region Bi on the cross-sectional image.
  • FIG. 1 An example of information displayed in this way is shown in FIG.
  • a symbol Z indicates a tomographic image based on data collected by the circle scan of FIG.
  • the tomographic image Z represents a belt-like cross section obtained by cutting a cylindrical scan cross section corresponding to a circle scan.
  • the position at which the cylindrical scanning section is cut open may be arbitrary.
  • a tomographic image Z shown in FIG. 11 is obtained by opening a cylindrical scanning section at a position “S” at 12 o'clock in FIG.
  • “S” represents the upper side
  • “T” represents the ear side (temporal)
  • I” represents the lower side (inferior)
  • “N” represents the nose. Represents the nasal.
  • blood vessel position information also indicated by reference numerals B1 to B6 indicating the blood vessel regions B1 to B6 (cross sections thereof) is displayed.
  • the user can designate desired blood vessel position information Bi using the operation unit 242.
  • the main control unit 211 can display blood flow information corresponding to the designated blood vessel position information Bi (blood vessel region Bi).
  • the main control unit 211 displays a front image and displays blood vessel position information on the front image.
  • the main control unit can display F blood flow information corresponding to the designated blood vessel position information.
  • the blood flow measurement device includes an image acquisition unit, an image region specifying unit, a measurement position setting unit, an operation unit, and a blood flow information generation unit.
  • the image acquisition unit includes a function of photographing a living body, for example.
  • a configuration for acquiring a fundus observation image, a captured image, and / or an OCT image corresponds to the image acquisition unit.
  • the image acquisition unit includes a function of acquiring an image from an external device (another fundus photographing device, an image server, or the like). This function is realized by a configuration including a communication interface.
  • the image region specifying unit (2311) specifies a plurality of blood vessel regions by analyzing the image acquired by the image acquiring unit.
  • the measurement position setting unit (2312) sets a plurality of measurement positions that intersect the plurality of blood vessel regions specified by the image region specifying unit.
  • blood flow measurement of a plurality of blood vessels can be performed in a plurality of stages (that is, a plurality of measurement positions), so that both a dense scanning point interval and a high repetition rate are compatible. It is possible. Therefore, blood flow measurement can be suitably performed even when targeting a plurality of blood vessels distributed over a wide range.
  • the image region specifying unit calculates a width of the blood vessel region in the image acquired by the image acquisition unit, and includes a plurality of blood vessel regions so that the calculated width includes a blood vessel region having a predetermined threshold value or more. It may be configured to do the identification. According to this configuration, blood flow can be measured by automatically selecting main blood vessels.
  • the image region specifying unit may be configured to specify an image region corresponding to a predetermined part of the living body by analyzing the image acquired by the image acquiring unit.
  • An example of this image area is the optic nerve head of the fundus.
  • the measurement position setting unit may be configured to set a plurality of measurement positions in a range within a predetermined distance from the image region specified by the image region specifying unit. According to this configuration, blood flow can be measured within a predetermined range. This range may be arbitrarily set in clinical practice or research. Further, it is possible to configure such that this range can be arbitrarily changed.
  • the measurement position setting unit may be configured to set a plurality of measurement positions so as to be orthogonal to at least a part of the plurality of blood vessel regions. According to this configuration, suitable blood flow measurement can be easily performed.
  • the scanning unit may be configured to scan a single cross section including a plurality of cross sections.
  • the blood flow measurement device may include a tomographic image forming unit and a control unit.
  • the tomographic image forming unit (221) forms a tomographic image representing the form of the single cross section based on the data acquired by scanning the single cross section.
  • the control unit (210) causes the display means to display the tomographic image and blood vessel position information indicating the positions of the plurality of blood vessels for which the blood flow information has been generated.
  • the display means may be provided in the blood flow measurement device (display unit 241) or an external device. According to this configuration, it is possible to clearly indicate a blood vessel on which blood flow measurement has been performed, together with an image representing a cross-sectional form of a living body.
  • the blood flow information generation unit may include a correction unit (2326).
  • amendment part calculates
  • the blood flow information generation unit may be configured to obtain a total blood flow based on a plurality of flow rates obtained for a plurality of cross sections. Furthermore, the blood flow measurement device of the embodiment includes a determination unit (blood vessel determination unit 233) that determines whether a blood vessel region is an arterial region or a vein region, and the blood flow information generation unit includes a total blood flow related to the arterial region, A total blood flow with respect to the venous region may be determined.
  • a determination unit blood vessel determination unit 233 that determines whether a blood vessel region is an arterial region or a vein region
  • the blood flow information generation unit includes a total blood flow related to the arterial region, A total blood flow with respect to the venous region may be determined.
  • the blood flow velocity calculation unit 2323 generates information (blood flow velocity change information) that represents a change in blood flow velocity over time for each pixel included in the blood vessel region of the phase image.
  • information blood flow velocity change information
  • this process for example, a process of associating a plurality of phase image pixels along the time series for each pixel position, and generating blood flow velocity change information based on the plurality of pixels along the time series corresponding to each pixel position. And processing to be performed. By this processing, the blood flow velocity in the blood vessel region of the first cross section can be obtained for each position.
  • the blood flow rate calculation unit 2325 calculates the blood flow rate for each pixel by integrating the blood flow rate change information of each pixel included in the blood vessel region along a time series. By this process, the blood flow rate in the blood vessel region of the first cross section can be obtained for each position.
  • the blood flow rate calculation unit 2325 can calculate the flow rate of blood flowing through the target blood vessel by adding the blood flow rates for these pixels. By this process, the blood flow volume at each position obtained in the previous process is added, and the total amount of blood flowing through the blood vessel region of the first cross section is obtained.
  • the optical path length difference between the optical path of the measurement light LS and the optical path of the reference light LR is changed by changing the position of the optical path length changing unit 41, but this optical path length difference is changed.
  • the method is not limited to this.
  • it is possible to change the optical path length difference by disposing a reflection mirror (reference mirror) in the optical path of the reference light and moving the reference mirror in the traveling direction of the reference light to change the optical path length of the reference light.
  • the optical path length difference may be changed by moving the fundus camera unit 2 or the OCT unit 100 with respect to the eye E to change the optical path length of the measurement light LS.

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Abstract

 複数の血管の血流計測を好適に実施可能な技術を提供する。実施形態の血流計測装置は、生体の画像を取得する画像取得部と、前記画像を解析することにより複数の血管領域を特定する画像領域特定部と、前記複数の血管領域に交差する複数の計測位置を設定する計測位置設定部と、前記複数の計測位置に対応する前記生体の複数の断面を光コヒーレンストモグラフィを用いて走査する走査部と、前記走査により取得されたデータに基づいて、前記生体に関する血流情報を生成する血流情報生成部とを備える。

Description

血流計測装置
 この発明は血流計測装置に関する。
 光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography:OCT)は、対象の形態の計測だけでなく、その機能の計測にも利用される。たとえば、OCTを用いて生体の血流計測を行うための装置が知られている。OCTを用いた血流計測は、眼底血管などに応用されている。
特開2013-184018号公報 特開2009-165710号公報 特表2010-523286号公報
 血流計測においては、血管に交差する断面のスキャンを反復的に実行することにより収集されたデータから、この断面における位相差の経時的変化を表す位相画像が形成される。好適な位相画像を取得するには、断面をスキャンするための走査点(Aスキャン)の間隔が十分に密であることと、スキャンの反復レートが十分に高速であること(たとえば、1心拍におけるサンプリング間隔が十分に密であること)が必要である。
 このような密で高速なスキャンは、断面の幅を制限する。したがって、複数の血管の血流を単一のスキャンで計測することは難しい(特に、広範囲に分布する複数の血管の血流を単一のスキャンで計測することは困難である)。たとえば、眼底の血流計測においては、被検眼に適用可能な光量に制約があるため、断面の幅を拡大することは実質的に不可能であり、このような問題は顕著となる。
 しかしながら、(広範囲に分布する)複数の血管の血流を計測したいとの要望がある。たとえば、眼底における全体的な血流状態を把握するために、視神経乳頭の周囲に分布する複数の血管の血流を計測したい場合がある。このような場合、視神経乳頭の周りのサークルスキャンを反復的に実行することが考えられるが、サークルスキャンの経路の長さ(スキャンの幅)を考慮すると、密な走査点間隔と高速な反復レートを両立させることは難しい。
 この発明の目的は、複数の血管の血流計測を好適に行うことが可能な技術を提供することにある。
 実施形態の血流計測装置は、生体の画像を取得する画像取得部と、前記画像を解析することにより複数の血管領域を特定する画像領域特定部と、前記複数の血管領域に交差する複数の計測位置を設定する計測位置設定部と、前記複数の計測位置に対応する前記生体の複数の断面を光コヒーレンストモグラフィを用いて走査する走査部と、前記走査により取得されたデータに基づいて、前記生体に関する血流情報を生成する血流情報生成部とを備える。
 実施形態によれば、複数の血管の血流計測を好適に行うことが可能である。
実施形態に係る血流計測装置の構成の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の構成の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の構成の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の構成の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表すフローチャートである。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表す概略図である。 実施形態に係る血流計測装置の動作の一例を表す概略図である。
 この発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書で引用する文献の記載内容を実施形態に援用することができる。
 血流計測装置は、OCTを用いて生体の血流に関する情報を取得する。また、血流計測装置は、OCTを用いて生体の画像を取得することが可能である。以下、フーリエドメインOCT(特に、スペクトラルドメインOCT)を用いて眼底の血流計測を行う場合について説明する。なお、血流計測の対象は眼底である必要はなく、たとえば皮膚や内臓などの任意の生体部位であってよい。また、OCTのタイプはスペクトラルドメインOCTには限定されず、たとえばスウェプトソースOCTやタイムドメインOCTなどの任意のタイプであってよい。また、以下の実施形態ではOCT装置と眼底カメラとを組み合わせた装置について説明するが、たとえばSLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)やスリットランプや眼科手術用顕微鏡などにOCT装置を組み合わせた装置に対して実施形態と同様の構成を適用することが可能である。また、実施形態と同様の構成をOCT機能のみを有する装置に適用することもできる。
[構成]
 図1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は、眼底Efを撮影するための構成を備える。OCTユニット100は、眼底EfのOCT画像を取得するための構成を備える。演算制御ユニット200は、各種の演算や制御を実行するための構成を備える。
〔眼底カメラユニット〕
 眼底カメラユニット2は、眼底Efの表面形態を表す2次元画像(眼底像)を取得する。眼底像には観察画像や撮影画像が含まれる。観察画像は、たとえば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで取得されるモノクロ動画像である。撮影画像としては、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像や、近赤外光又は可視光を用いて取得されるモノクロ画像(たとえば、フルオレセイン蛍光画像、インドシアニングリーン蛍光画像、自発蛍光画像等の蛍光画像)などがある。
 眼底カメラユニット2には、照明光学系10と撮影光学系30が設けられている。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からの照明光の戻り光(眼底反射光、角膜反射光、蛍光等)を検出する。また、眼底カメラユニット2は、OCTユニット100からの測定光を被検眼Eに導き、かつ、被検眼Eからの測定光の戻り光をOCTユニット100に導く。
 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、曲面状の反射面を有する反射ミラー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17及び18、絞り19並びにリレーレンズ20を経由し、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に照射される。
 被検眼Eからの観察照明光の戻り光は、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、合焦レンズ31を経由し、ミラー32により反射され、ハーフミラー40を透過し、ダイクロイックミラー33により反射され、集光レンズ34によりエリアセンサ35の受光面に結像される。エリアセンサ35は、所定のフレームレートで戻り光を検出する。それにより、眼底Efや前眼部の観察画像が得られる。
 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被検眼E(眼底Ef)に照射される。撮影照明光の戻り光(眼底反射光、蛍光等)は、観察照明光のそれと同様の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、集光レンズ37によりエリアセンサ38の受光面に結像される。それにより、眼底Ef等の撮影画像が得られる。
 LCD(Liquid Crystal Display)39は、固視標や視力測定用視標を表示する。LCD39から出力された光は、その一部がハーフミラー40にて反射され、ミラー32に反射され、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の孔部を通過し、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)に投影される。LCD39による固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Eの固視位置を変更できる。
 眼底カメラユニット2には、アライメント光学系50とフォーカス光学系60とが設けられている。アライメント光学系50は、被検眼Eに対する装置光学系の位置合わせ(アライメント)を行うための指標(アライメント指標)を生成する。フォーカス光学系60は、眼底Efに対してフォーカス(ピント)を合わせるための指標(スプリット指標)を生成する。
 アライメント光学系50のLED51から出力された近赤外光(アライメント光)は、絞り52、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により被検眼E(角膜)に投影される。アライメント光の戻り光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってエリアセンサ35により検出される。エリアセンサ35による検出像(アライメント指標像)は、観察画像内に描出される。ユーザ又は演算制御ユニット200は、従来の眼底カメラと同様に、アライメント指標像の位置に基づいてアライメントを実施することができる。
 フォーカス調整を行う際には、照明光学系10の光路に反射棒67の反射面が斜設される。フォーカス光学系60のLED61から出力された近赤外光(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、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により屈折されて被検眼E(眼底Ef)に投影される。フォーカス光の戻り光は、アライメント光の戻り光と同様の経路を通ってエリアセンサ35により検出される。エリアセンサ35による検出像(スプリット指標像)は、観察画像内に描出される。ユーザ又は演算制御ユニット200は、従来の眼底カメラと同様に、スプリット指標像の位置に基づいて合焦レンズ31及びフォーカス光学系60を移動させることによりフォーカシングを行う。合焦レンズ31は図3に示す合焦駆動部31Aにより移動され、フォーカス光学系60は図示しない駆動機構により移動される。
 アライメント(及びフォーカシング)の完了後、被検眼Eの眼球運動に合わせて装置光学系を移動させるトラッキングを実行することができる。
 ダイクロイックミラー46は、眼底撮影用の光路とOCT計測用の光路(測定アーム、サンプルアーム等と呼ばれる)とを合成する。ダイクロイックミラー46は、OCT計測に用いられる波長帯の光を反射し、眼底撮影用の光を透過させる。OCT計測用の光路には、OCTユニット100側から順に、コリメータレンズユニット40と、光路長変更部41と、光スキャナ42と、合焦レンズ43と、ミラー44と、リレーレンズ45とが設けられている。
 光路長変更部41は、測定アームの長さを変更する。光路長変更部41は、たとえば、図1に示す矢印の方向に移動可能なコーナーキューブを含む。測定アームの光路長の変更は、被検眼Eの眼軸長に応じた光路長の調整や、干渉状態の調整などに利用される。
 光スキャナ42は、測定アームを通過する光(測定光LS)を2次元的に偏向可能な構成を有する。たとえば、光スキャナ42は、互いに直交する方向(x方向及びy方向)に測定光LSを独立に走査できるように構成される。それにより、各種の走査パターンが実現される。なお、前眼部OCT用の構成(レンズ系アタッチメント等)が適用される場合には前眼部が測定光LSでスキャンされる。光スキャナ42は、たとえば、ガルバノミラー、MEMSミラー、レゾナントミラー等を含む。
〔OCTユニット〕
 図2はOCTユニット100の構成例を示す。OCTユニット100は、OCTのタイプに応じた構成を有する。図2は、スペクトラルドメインOCTが適用される場合の構成の例を示す。スペクトラルドメインOCTでは、一般に、低コヒーレンス光源と分光器とが設けられる。なお、スウェプトソースOCTにおいては、たとえば、波長掃引光源とバランスドフォトダイオードが設けられる。
 スペクトラルドメインOCTでは、光源ユニット101から出力される光L0は広帯域の低コヒーレンス光である。光L0は、たとえば、近赤外領域の波長帯(約800nm~900nm程度)を含み、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有する。また、たとえば1040~1060nm程度の中心波長を有する近赤外光を光L0として用いてもよい。光源ユニット101は、スーパールミネセントダイオード(Super Luminescent Diode:SLD)や、LEDや、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)等の光出力デバイスを含む。
 光源ユニット101から出力された光L0は、光ファイバ102によりファイバカプラ103に導かれて測定光LSと参照光LRに分割される。
 参照光LRは、光ファイバ104により導かれて光減衰器(アッテネータ)105に到達する。光減衰器105は、公知の技術を用いて、演算制御ユニット200の制御の下、光ファイバ104に導かれる参照光LRの光量を自動で調整する。光減衰器105により光量が調整された参照光LRは、光ファイバ104により導かれて偏波調整器106に到達する。偏波調整器106は、公知の技術を用いて、演算制御ユニット200の制御の下、光ファイバ104に導かれる参照光LRの偏光状態を調整する。偏光状態が調整された参照光LRは、ファイバカプラ109に到達する。
 一方、ファイバカプラ103により生成された測定光LSは、光ファイバ107により導かれ、コリメータレンズユニット105により平行光束とされる。更に、測定光LSは、光路長変更部41、光スキャナ42、合焦レンズ43、ミラー44、及びリレーレンズ45を経由してダイクロイックミラー46により反射され、対物レンズ11により屈折されて被検眼E(眼底Ef)に照射される。測定光LSは、眼底Efの様々な深さ位置において散乱・反射される。測定光LSの戻り光(後方散乱光、反射光、蛍光等)は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ103に導かれ、光ファイバ108を経由してファイバカプラ109に到達する。合焦レンズ43は図3に示す合焦駆動部43Aにより移動される。
 ファイバカプラ109は、測定光LSの戻り光と、ファイバカプラ104を経由した参照光LRとを干渉させる。これにより生成された干渉光LCは、光ファイバ110により導かれて出射端111から出射し、コリメータレンズ112により平行光束とされ、回折格子113により分光(スペクトル分解)され、集光レンズ114により集光されて光検出器115の受光面に投影される。光検出器115は、たとえばラインセンサであり、分光された干渉光LCの各スペクトル成分を検出して電気信号(検出信号)を生成する。生成された検出信号は演算制御ユニット200に送られる。
〔演算制御ユニット〕
 演算制御ユニット200は、眼底カメラ2、表示装置3及びOCTユニット100の制御や、各種の演算処理や、OCT画像の形成処理などを実行する。また、演算制御ユニット200は、表示デバイスや入力デバイスや操作デバイス等のユーザインターフェイスを含む。演算制御ユニット200の構成の説明は、以下の制御系の制御系の説明において行う。
〔制御系〕
 血流計測装置1の制御系について図3及び図4を参照しつつ説明する。
(制御部)
 血流計測装置1の制御系は、制御部210を中心に構成される。制御部210には、主制御部211と記憶部212が設けられている。
(主制御部)
 主制御部211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の制御を実行する。また、主制御部211は、記憶部212にデータを書き込む処理や、記憶部212からデータを読み出す処理を行う。
(記憶部)
 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、たとえば、OCT画像、眼底像、被検眼情報などがある。被検眼情報は、被検眼又は被検者に関する情報であり、たとえば患者ID等の入力情報や、電子カルテ等の医療情報を含む。また、記憶部212には、血流計測装置1を動作させるためのプログラムやデータが記憶されている。
(画像形成部)
 画像形成部220は、光検出器115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。これら画像データについては後述する。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づき出力される「画像」とを同一視することがある。画像形成部220は、断層像形成部221と位相画像形成部222を有する。
 本実施形態では、眼底Efに対して2種類の走査(第1走査及び第2走査)を行う。第1走査では、眼底Efの注目血管に交差する第1断面を測定光LSで反復的に走査する。第2走査では、この注目血管に交差する第2断面を測定光LSで走査する。第2断面は、第1断面の近傍に設定される。ここで、第1断面と第2断面は、注目血管の走行方向に対して直交するように向き付けられることが望ましい。
 第1断面及び第2断面の具体例を図5に示す。図5に示す眼底像Dには、眼底Efの視神経乳頭Daの近傍に設定された第1断面C0及び第2断面C1が表されている。第1断面C0及び第2断面C1は、既定の注目血管Dbに交差するように設定される。第2断面C1は、第1断面C0に対して注目血管Dbの上流側に設定されてもよいし、下流側に設定されてもよい。なお、第2断面は、2つ以上の断面を含んでいてもよい。
 第1走査及び第2走査は、患者の心臓の少なくとも1心周期の間にわたって実行されることが望ましい。それにより、心臓の全ての時相における血流情報が得られる。なお、第1走査を実行する時間は、あらかじめ設定された一定の時間であってもよいし、患者ごとに又は検査毎に設定された時間であってもよい。前者の場合において、従来よりも短い時間を設定することが可能である。たとえば、従来においては、1心周期にわたるデータを確実に収集するために、心周期よりも十分に長い時間(たとえば2秒間)が適用される。それに対し、本実施形態では、たとえば、位相画像が表す位相差の経時的変化を監視することで所定の時相を検出し、その時相からデータ収集を開始するよう構成することにより、心周期(たとえば1秒間)又はそれより僅かに長い時間を適用することが可能である。後者の場合、患者の心電図等の検査データを参照することができる。ここで、心周期以外のファクターを考慮することも可能である。このファクターの例としては、検査に掛かる時間(患者への負担)、光スキャナ42の応答時間(走査間隔)、光検出器115の応答時間(走査間隔)などがある。
(断層像形成部)
 断層像形成部221は、第1走査により得られる干渉光LCの検出結果に基づいて、第1断面における形態の経時的変化を表す断層像(第1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。第1走査は、上記のように第1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、第1走査に応じて、OCTユニット100の光検出器115から検出信号が逐次入力される。断層像形成部221は、第1断面C0の各走査に対応する検出信号に基づいて、第1断面C0の1枚の断層像を形成する。断層像形成部221は、上記の処理を第1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断層像を形成する。ここで、これら断層像を複数の群に分割し、各群の断層像を重ね合わせて(加算平均して)画質の向上を図ってもよい。
 また、断層像形成部221は、第2断面C1に対する第2走査により得られる干渉光LCの検出結果に基づいて、第2断面C1における形態を表す断層像(第2断層像)を形成する。この処理は、第1断層像の場合と同様にして実行される。なお、第1断層像は時系列に沿う一連の断層像であるが、第2断層像は1枚の断層像であってもよい。また、第2断層像は、第2断面C1を複数回走査して得られた複数の断層像を重ね合わせて(加算平均して)画質の向上を図ったものであってもよい。
 このような断層像を形成する処理は、従来のスペクトラルドメインタイプの光コヒーレンストモグラフィと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理を含む。他のタイプのOCT装置の場合、断層像形成部221は、そのタイプに応じた公知の処理を実行する。
(位相画像形成部)
 位相画像形成部222は、第1走査により得られる干渉光LSの検出結果に基づいて、第1断面における位相差の経時的変化を表す位相画像を形成する。この処理に用いられる検出結果は、断層像形成部221による第1断層像の形成処理に供されるものと同じである。よって、第1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、第1断層像の画素と位相画像の画素とを自然に対応付けることが可能である。
 位相画像の形成方法の一例を説明する。この例の位相画像は、隣り合うAライン複素信号(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り得られるものである。換言すると、この例の位相画像は、第1断層像の各画素について、その画素の画素値(輝度値)の経時的変化に基づいて形成される。任意の画素について、位相画像形成部222は、その輝度値の経時的変化のグラフを考慮する。位相画像形成部222は、このグラフにおいて所定の時間間隔Δtだけ離れた2つの時点t1、t2(=t1+Δt)の間における位相差Δφを求める。そして、この位相差Δφを時点t1(より一般に2つの時点t1、t2の間の任意の時点)における位相差Δφ(t1)として定義する。あらかじめ設定された多数の時点のそれぞれについてこの処理を実行することで、当該画素における位相差の経時的変化が得られる。
 位相画像は、各画素の各時点における位相差の値を画像として表現したものである。この画像化処理は、たとえば、位相差の値を表示色や輝度で表現することで実現できる。このとき、時系列に沿って位相が増加した場合の表示色(たとえば赤)と、減少した場合の表示色(たとえば青)とを変更することができる。また、位相の変化量の大きさを表示色の濃さで表現することもできる。このような表現方法を採用することで、血流の向きや大きさを表示色で明示することが可能となる。以上の処理を各画素について実行することにより位相画像が形成される。
 なお、位相差の経時的変化は、上記の時間間隔Δtを十分に小さくして位相の相関を確保することにより得られる。このとき、測定光LSの走査において断層像の分解能に相当する時間未満の値に時間間隔Δtを設定したオーバーサンプリングが実行される。
(データ処理部)
 データ処理部230は、各種のデータ処理を実行する。たとえば、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解析処理を施す。データ処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の各種補正処理を実行することができる。また、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)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
 データ処理部230は、設定処理部231と、血流情報生成部232と、血管判別部233とを含む。
(設定処理部)
 設定処理部231は、血流計測を行う位置(計測位置)を設定するための処理を実行する。この処理は、眼底Efの画像を解析することにより実行される。解析される画像は、眼底Efの正面画像でも断層像でも3次元画像でもよい。また、解析される画像は、観察画像(のフレーム)でも撮影画像でもOCT画像でもよい。設定処理部231は、画像領域特定部2311と、計測位置設定部2312とを含む。
(画像領域特定部)
 画像領域特定部2311は、眼底Efの画像を解析することにより、眼底Efの所定の部位に相当する画像領域を特定する。特定される画像領域の例として、血管に相当する画像領域(血管領域)や、視神経乳頭に相当する画像領域(乳頭領域)がある。また、病変に相当する画像領域(病変領域)などを特定するように構成することも可能である。このような画像領域を特定するための解析処理は、公知の技術であってよく、たとえば、画素値(輝度値等)に基づく処理(閾値処理等)や、パターン解析(パターンマッチング等)や、特徴検出処理(エッジ検出処理)や、任意のフィルタ処理などを含んでいてよい。
 血管領域を特定する処理について説明する。画像領域特定部2311は、眼底Efの画像を解析することにより複数の血管領域を特定する。特定される血管領域の個数は、あらかじめ設定されていてもよいし、解析処理に応じた任意の個数であってもよい。前者は、デフォルト値でもよいし、ユーザ等が事前に設定した値でもよい。後者の例として、既定の条件に適合する血管領域を選択することが可能である。この条件の例として、血管領域の幅(血管径)や、血管領域の位置などがある。血管領域の位置としては、たとえば、眼底Efの所定部位(視神経乳頭等)からの距離や、所定部位に対する方位(上側、下側、耳側、下側等)などがある。
 なお、血管領域の幅を算出する処理は、帯状又は管状の画像領域の幅を算出するための任意の処理であってよい。この処理は、たとえば次の一連の処理を含む:血管領域の境界を検出する処理(エッジ検出等);血管領域の中心軸を特定する処理(細線化等);中心軸に直交する線分と境界とが交差する2つの交差点を特定する処理;これら交差点の間の距離を算出する処理。
 既定の条件に基づいて血管領域に順位付けを行い、その順位に応じて複数の血管領域を選択するように構成することができる。たとえば、幅が太い順に順位付けを行い、上位の順位から所定個数の血管領域を選択したり、既定の幅以上の血管領域を選択したりすることが可能である。或いは、所定の方位に位置する血管領域を優先的に選択したり、方位に関して平均化されるように血管領域を選択したりすることが可能である。また、既定の条件を満足する血管領域の個数が既定の個数に達しない場合、既定の条件を満足する全ての血管領域を含み、かつそれを満足しないいくつかの血管領域を含むように、血管領域の選択を行うことができる。
(計測位置設定部)
 計測位置設定部2312は、画像領域特定部2311により特定された複数の血管領域に交差する複数の計測位置を設定する。ここで、設定される計測位置の個数は、複数の血管領域の個数と等しいか、或いはそれ未満である。
 なお、ここに言う複数の計測位置のそれぞれは前述の第1断面を示す概念であってよい。その場合、計測位置設定部2312は、複数の第1断面の設定に加えて、各第1断面に関する第2断面の設定も実行する。或いは、ここに言う複数の計測位置は第1断面及び第2断面を含む概念であってよい。その場合、各血管領域に対して2以上の計測位置が割り当てられる。
 計測位置設定部2312は、たとえば、眼底Efの所定部位から既定の距離以内の範囲に計測位置(第1断面のみ、又は、第1断面及び第2断面の双方)を設定する。ここで、既定の距離は、たとえば、所定部位の任意の特徴部分(中心位置、重心位置、境界等)からの距離として定義される。
 計測位置設定部2312により設定された複数の計測位置の例を図6に示す。本例において、眼底Efの所定部位は視神経乳頭である。符号F0は乳頭領域を示す。符号F1は、乳頭領域F0の中心から既定の距離以内の範囲(設定範囲)を示す。符号B1~B6は、画像領域特定部2311により特定された複数の血管領域を示す。
 計測位置設定部2312は、全ての血管領域B1~B6に交差するように複数の計測位置を設定する。すなわち、各計測位置は、少なくとも1つの血管領域Biに交差するように設定される。本例では、6つの血管領域B1~B6に交差するように5つの計測位置L1~L5が設定される。具体的には、2つの血管領域B1及びB2に交差するように計測位置L1が設定され、血管領域B3に交差するように計測位置L2が設定され、血管領域B4に交差するように計測位置L3が設定され、血管領域B5に交差するように計測位置L4が設定され、血管領域B6に交差するように計測位置L5が設定される。なお、各血管領域に対して個別に計測位置を設定してもよいし、2以上の血管領域に交差するようにいずれかの計測位置を設定してもよい。また、各計測位置Ljは、位相画像を取得するための計測が行われる第1断面を示す。血管の傾きを求めるための計測が行われる第2断面は、前述したように第1断面の近傍に設定される(図示は省略する)。
 計測位置の形状は任意であり、たとえば図6に示すように弧状であってもよいし、直線状であってもよい。複数の計測位置の形状は全て同じでもよいし、異なっていてもよい。また、計測位置の長さは任意であってよい(たとえば既定の長さ)。複数の計測位置の長さは全て同じでもよいし、異なっていてもよい。また、計測位置の長さの最大値(最大長さ)を事前に設定し、複数の血管領域の分布(間隔)と最大長さとに基づいて複数の計測位置を設定するように構成することができる。
 各計測位置Lj(j=1~5)は、設定範囲F1内に設定される。ここで、各計測位置Lj(j=1~5)を設定範囲F1の境界上に設定することができる。この場合、計測位置設定部2312は、各血管領域Biと設定範囲F1の境界との交差位置を特定し、特定された複数の交差位置を通過するように計測位置を設定することができる。
 各計測位置Ljは、たとえば、血管領域Biに直交するように設定される。1つの計測位置が2以上の血管領域に交差する場合、これら血管領域の全てに直交する形状の計測位置を設定することもできるし、既定の形状の計測位置の配置を最適化する(計測位置を配置する位置及び向きを最適化する)こともできる。
(血流情報生成部)
 血流情報生成部232は、計測位置設定部2312により設定された複数の計測位置に基づき実行されたOCTにより取得されたデータに基づいて、眼底Efの血管の血流に関する情報(血流情報)を生成する。血流情報生成部232は、血管断面特定部2321と、傾き算出部2322と、血流速度算出部2323と、血管径算出部2324と、血流量算出部2325と、補正部2326とを含む。
 なお、血管断面特定部2321、傾き算出部2322、血流速度算出部2323、血管径算出部2324、及び血流量算出部2325は、計測位置設定部2312により設定された各計測位置Ljについて後述の処理を実行する。以下の説明において、注目血管Dbは各血管領域Biに相当する。
(血管断面特定部)
 血管断面特定部2321は、第1断層像、第2断層像、及び位相画像のそれぞれについて、注目血管Dbに対応する血管断面を特定する。この処理は、各画像の画素値を解析することによって行うことが可能である(たとえば閾値処理)。
 なお、第1断層像と第2断層像は解析処理を行うのに十分な解像度を持っているが、位相画像については血管断面の境界を特定できるほどの解像度を持っていないことが考えられる。しかし、位相画像に基づいて血流情報を生成する以上、その血管断面を高精度かつ高確度で特定する必要がある。そこで、たとえば次のような処理を行うことで、位相画像の血管断面をより正確に特定することができる。
 前述のように、第1断層像と位相画像は同じ検出信号に基づいて形成され、互いの画素の間の自然な対応付けが可能である。これを利用し、まず第1断層像を解析して血管断面を求め、この血管断面に含まれる画素に対応する画素からなる位相画像中の画像領域をその血管断面とする。これにより、位相画像の血管断面を高精度かつ高確度で特定することができる。
(傾き算出部)
 傾き算出部2322は、第1断面と第2断面との間の距離(断面間距離)と、血管断面の特定結果とに基づいて、第1断面における注目血管Dbの傾きを算出する。なお、断面間距離は、計測位置設定部2312により設定された第1断面と第2断面との間の距離として事前に決定されている。
 注目血管Dbの傾きを算出する理由を説明する。血流情報はドップラーOCTの手法で得られる。ドップラーシフトに寄与する血流の速度成分は、測定光LSの照射方向の成分である。したがって、たとえ血流速度が同じであっても、血流方向(つまり注目血管Dbの向き)と測定光LSとが成す角度に応じて測定光LSが受けるドップラーシフトが変化し、ひいては得られる血流情報も変わってしまう。このような不都合を避けるために、注目血管Dbの傾きを求め、これを血流速度の算出処理に反映させる必要がある。
 注目血管Dbの傾きの算出方法について図7を参照しつつ説明する。符号G0は第1断面C0における第1断層像を示し、符号G1は第2断面C1における第2断層像を示す。また、符号V0は第1断層像G0における血管断面を示し、符号V1は第2断層像G1における血管断面を示す。図7において、z座標軸は紙面下方向を向いており、これは測定光LSの照射方向と実質的に一致するものとする。また、断面間距離をdで示す。
 傾き算出部2322は、2つの血管断面V0及びV1の位置関係に基づいて、第1断面C0における注目血管Dbの傾きAを算出する。この位置関係は、たとえば2つの血管断面V0及びV1を結ぶことによって得られる。より具体的には、傾き算出部2322は、2つの血管断面V0及びV1のそれぞれの特徴位置を特定し、特定された2つの特徴位置を線分で結ぶ。この特徴位置としては、中心位置、重心位置、最上部(z座標値が最小の位置)、最下部(z座標値が最大の位置)などがある。
 更に、傾き算出部2322は、2つの特徴位置を結ぶ線分に基づいて傾きAを算出する。より具体的には、傾き算出部2322は、第1断面C0の特徴位置と第2断面C1の特徴位置とを結ぶ線分の傾きを算出し、この算出値を傾きAとして設定する。なお、断面間距離dは、線分を求める処理において、2つの断層像G0及びG1をxyz座標系に埋め込むときに用いられる。
 この例では、傾きの値を1つ求めているが、血管断面V0中の2以上の位置(又は領域)についてそれぞれ傾きを求めるようにしてもよい。この場合、得られた2以上の傾きの値を別々に用いることもできるし、これら傾きの値から統計的に得られる1つの値(たとえば平均値)を傾きAとして用いることもできる。
(血流速度算出部)
 血流速度算出部2323は、位相画像(位相差の経時的変化)と注目血管Dbの傾きAとに基づいて、注目血管Db内を流れる血液の第1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、血流速度の経時的変化(血流速度変化情報)でもよい。前者の場合、たとえば心電図の所定の時相(たとえば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、第1断面C0を走査した時間の全体又は任意の一部である。
 血流速度変化情報が得られた場合、血流速度算出部2323は、当該時間の範囲における血流速度の統計値を算出することができる。この統計値としては、平均値、標準偏差、分散、中央値、最大値、最小値、極大値、極小値などがある。また、血流速度の値についてのヒストグラムを作成することもできる。
 血流速度算出部2323は、前述のようにドップラーOCTの手法を用いて血流速度を算出する。このとき、傾き算出部2322により算出された第1断面C0における注目血管Dbの傾きAが考慮される。具体的には、血流速度算出部2323は、血流速度を求めるために次式を用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで:
 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。
 本実施形態では、nとλは既知であり、Δfは位相差の経時的変化から得られ、θは傾きAから得られる(又はθは傾きAとして得られる)。これらの値を上記の式に代入することにより、血流速度vが算出される。
 なお、パラメータの経時的変化を考慮すると、ドップラーシフトΔf=Δf(t)、及び、角度θ=θ(t)と表される。ここでtは時間を表す変数である。血流速度算出部2323は、次式を用いることにより、任意の時間tにおける血流速度v(t)を求めたり、血流速度v(t)の経時的変化を求めたりすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
(血管径算出部)
 血管径算出部2324は、第1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。
 第1の算出方法が適用される場合、第1断面C0の位置を含む眼底Efの部位の撮影があらかじめ行われる。それにより得られる眼底像は、観察画像(のフレーム)でもよいし、撮影画像でもよい。撮影画像がカラー画像である場合には、これを構成する画像(たとえばレッドフリー画像)を用いてもよい。
 血管径算出部2324は、撮影画角(撮影倍率)、ワーキングディスタンス、眼球光学系の情報など、画像上のスケールと実空間でのスケールとの関係を決定する各種ファクターに基づいて、眼底像におけるスケールを設定する。このスケールは実空間における長さを表す。具体例として、このスケールは、隣接する画素の間隔と、実空間におけるスケールとを対応付けたものである(たとえば画素の間隔=10μm)。なお、上記ファクターの様々な値と、実空間でのスケールとの関係をあらかじめ算出し、この関係をテーブル形式やグラフ形式で表現した情報を記憶しておくことも可能である。この場合、血管径算出部2324は、上記ファクターに対応するスケールを選択的に適用する。
 更に、血管径算出部2324は、このスケールと血管断面V0に含まれる画素とに基づいて、第1断面C0における注目血管Dbの径、つまり血管断面V0の径を算出する。具体例として、血管径算出部2324は、血管断面V0の様々な方向の径の最大値や平均値を求める。また、血管径算出部235は、血管断面V0の輪郭を円近似又は楕円近似し、その円又は楕円の径を求めることができる。なお、血管径が決まれば血管断面V0の面積を(実質的に)決定することができるので(つまり両者を実質的に一対一に対応付けることができるので)、血管径を求める代わりに当該面積を算出するようにしてもよい。
 第2の算出方法について説明する。第2の算出方法では、第1断面C0における眼底Efの断層像が用いられる。この断層像は、第1断層像でもよいし、位相画像でもよいし、これらとは別個に取得されたものでもよい。
 この断層像におけるスケールは、測定光LSの走査態様に応じて決定される。本実施形態では、図5に示すように第1断面C0を走査する。この第1断面の長さは、ワーキングディスタンス、眼球光学系の情報など、画像上のスケールと実空間でのスケールとの関係を決定する各種ファクターに基づいて決定される。血管径算出部2324は、たとえば、この長さに基づいて隣接する画素の間隔を求め、第1の算出方法と同様にして第1断面C0における注目血管Dbの径を算出する。血管径についても、その経時的変化を求めることが可能である。
(血流量算出部)
 血流量算出部2325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。
 血管内における血流がハーゲン・ポアズイユ流(Hagen-Poiseuille flow)と仮定する。また、血管径をwとし、血流速度の最大値をVmとすると、血流量Qは次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 血流量算出部2325は、血管径算出部2324による血管径の算出結果wと、血流速度算出部2323による血流速度の算出結果に基づく最大値Vmとを、この数式に代入することにより、目的の血流量Qを算出する。他の方法として、血流速度の経時的変化と血管径(その経時的変化)との積(又は積分値)を時間で積分することによって血流量を算出することができる。なお、血流量の単位は、たとえばμL/minである。
 以上の処理により、各血管領域Biに関する血管径、血流速度及び血流量が得られる。血流量算出部2325は、複数の血管領域B1~B6について算出された複数の血流量に基づいて合計血流量を求めることが可能である。合計血流量は、算出された複数の血流量の単純な和でもよいし、重み付き和でもよい。或いは、複数の血流量の和は眼底Efの全ての血管に関する血流量の総和未満であることを考慮すると、複数の血流量の和に所定のファクターを加算又は乗算することにより合計血流量を求めるようにしてもよい。このファクターは、たとえば以下に挙げる値のうちのいずれかに基づいて算出される:眼底像やOCT画像から特定可能な全ての血管の数と、血流量を算出するために考慮された血管の数との比(又は差);血管径;臨床的に(統計的に)得られた血管や血流量に関するデータ;当該被検眼(又は当該被検者)について過去に得られた検査データ。
(補正部)
 補正部2326は、算出された血流情報(血流速度、血管径、血流量等)を補正する。この補正処理は、たとえば、注目血管(血管領域Bi)と、それに交差する断面(計測位置Lj)とがなす角度に基づいて実行される。補正部2326は、この角度を算出する。或いは、前段の処理において角度の算出を行う構成が適用される場合、この算出された角度が補正部2326に入力される。
 角度を算出する処理は、たとえば次の一連の処理を含む:血管領域Biに細線化等の画像処理を施すことにより、血管領域Biの中心軸Axiを求める;中心軸Axiと計測位置Ljとの交差点Pijを求める;交差点Pijにおける中心軸Axiの接線方向Hiを求める(必要に応じ、中心軸Axiの近似曲線が求められる);交差点Pijにおける計測位置Ljの法線方向Njを求める(或いは、交差点Pijにおける計測位置Ljの接線方向に直交する方向を求める);接線方向Hiと法線方向Njとがなす角度αijを求める。
 前述したように、血管領域Biの走行方向に直交するように計測位置Ljを設定することが望ましい。換言すると、血管領域Biの接線方向Hiに法線方向Njが一致するように計測位置Ljを設定することが望ましい(つまり、角度αijの値は小さいほうが好ましい)。したがって、角度αijは、設定された計測位置Ljの好適性を示すパラメータである。
 補正部2326は、算出された角度αijに基づいて、計測位置Ljの好適性を判定できる。たとえば、補正部2326は、算出された角度αijを既定の閾値と比較する。角度αijが閾値よりも小さい場合、補正部2326は、当該血管領域Biに関する血流情報の補正は実行しない。一方、角度αijが閾値以上である場合、補正部2326は、当該血管領域Biについて取得された血流情報を補正する。この補正処理は、たとえば、角度αijを用いた三角法を適用することにより血流情報の値を変換する処理を含む。
 なお、角度αijの利用方法は、血流情報の補正に限定されるものではない。たとえば、角度αijが閾値以上である場合に、当該計測位置Ljを再設定するように構成することが可能である。或いは、角度αij又はこれから算出される値を、血流情報の信頼性を示す評価値としてユーザに提供することが可能である。
(血管判別部)
 血管判別部233は、血管領域Biが、動脈に相当する画像領域(動脈領域)であるか、或いは静脈に相当する画像領域(静脈領域)であるか判別する。この判別処理は、たとえば、眼底像の画素値に基づいて実行される(特開2007-319403号公報等を参照)。或いは、眼底Efにおける血管分布と、位相画像とに基づいて、血管領域の判別を行ってもよい。具体的には、血管判別部233は、眼底像に表される血管分布に基づいて、視神経乳頭から計測位置Ljまでの血管領域Biの経路を求め、位相画像に基づいて、計測位置Ljにおける血管領域Biの血流方向を求め、求められた経路と血流方向とに基づいて、血管領域Biが動脈領域か静脈領域か判別する。
 血管判別部233による判別結果に基づいて、血流量算出部2325は、動脈領域に関する合計血流量と、静脈領域に関する合計血流量とを別々に求めることができる。
 以上のように機能するデータ処理部230は、たとえば、前述のマイクロプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、回路基板等を含んで構成される。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、上記機能をマイクロプロセッサに実行させるコンピュータプログラムが予め格納されている。
(ユーザインターフェイス)
 ユーザインターフェイス240には、表示部241と操作部242とが含まれる。表示部241は、前述した演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置3を含んで構成される。操作部242は、前述した演算制御ユニット200の操作デバイスを含んで構成される。操作部242には、血流計測装置1の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。たとえば眼底カメラユニット2が従来の眼底カメラと同様の筺体を有する場合、操作部242は、この筺体に設けられたジョイスティックや操作パネル等を含んでいてもよい。また、表示部241は、眼底カメラユニット2の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
 なお、表示部241と操作部242は、それぞれ個別のデバイスとして構成される必要はない。たとえばタッチパネルのように、表示機能と操作機能とが一体化されたデバイスを用いることも可能である。その場合、操作部242は、このタッチパネルとコンピュータプログラムとを含んで構成される。操作部242に対する操作内容は、電気信号として制御部210に入力される。また、表示部241に表示されたGUIと、操作部242とを用いて、操作や情報入力を行うようにしてもよい。
[動作]
 血流計測装置1の動作についていくつかの例を説明する。
(第1の動作例)
 血流計測装置1の動作の一例を図9に示す。なお、患者IDの入力や動作モード(血流計測モード)の選択指定などの予備的処理が事前に行われる。
(S1:眼底の画像の取得)
 まず、血流計測装置1は、計測位置を設定するための眼底Efの画像(設定画像)を取得する。設定画像は、血流計測装置1又は他の眼底撮影装置を用いて眼底Efを撮影することにより得られる画像であり、たとえば眼底Efの観察画像、撮影画像又はOCT画像である。他の眼底撮影装置により取得された設定画像が用いられる場合、血流計測装置1は、この眼底撮影装置や画像サーバから設定画像を取得する。また、設定画像は、血流計測装置1によりリアルタイムで取得される画像でもよいし(たとえば観察画像又はOCT画像)、血流計測装置1又は他の眼底撮影装置により過去に取得された画像でもよい(たとえば観察画像、撮影画像又はOCT画像)。
(S2:血管領域の特定)
 画像領域特定部2311は、ステップS1で取得された設定画像を解析することにより、複数の血管領域Biを特定する。ここで、乳頭領域等を更に特定することもできる。
(S3:計測位置の設定)
 次に、計測位置設定部2312は、ステップS2で特定された複数の血管領域Biに交差する複数の計測位置Lj(第1断面)を設定する。また、計測位置設定部2312は、各計測位置Ljの近傍に第2断面を設定する。
 主制御部211は、設定画像と、複数の計測位置Lj(及び第2断面)を示す情報とを表示部241に表示させることができる。ユーザは、いずれかの計測位置Ljを調整したり、いずれかの計測位置Ljを削除したり、新たな計測位置を追加したりすることができる。
(S4:OCT計測の準備)
 次に、OCT計測(血流計測)の準備が実行される。この処理には、たとえば、アライメント及びフォーカシングが含まれる。更に、トラッキングを開始することができる。なお、ステップS1でOCT計測が実行された場合、このような処理はステップS1で実行される。
 また、設定画像に対して設定された計測位置Lj(第1断面)及び第2断面に対応する眼底Efの走査位置を特定するための処理を実行することができる。この処理は、たとえば、眼底Efの観察画像をリアルタイムで取得する処理と、この観察画像(フレーム)と設定画像との間の画像マッチングと、この画像マッチングに基づいて、計測位置Lj(第1断面)及び第2断面に対応する観察画像中の位置(走査位置)を特定する処理とを含む。このようにして特定された複数の走査位置に対して、ステップS5のOCT計測が実行される。
 この段階において、OCT計測の最適化を行うことができる。この最適化処理では、たとえば、主制御部211が、光源ユニット101、光スキャナ42等を制御して予備的なOCT計測を実行する。この予備的OCT計測は、ステップS3で設定されたいずれかの計測位置(第1断面、第2断面)、又はこれら以外の断面に対して実行される。この予備的OCTにより得られる画像が好適であるか判定する。この判定は、ユーザが目視で行なってもよいし、血流計測装置1が自動で行なってもよい。
 目視で行う場合、主制御部211がOCT画像を表示部241に表示させる。ユーザは、OCT画像における所定組織(血管、網膜表面等)の表示位置や画質などを評価する。好適な画像が得らない場合、ユーザは、計測条件の調整を行う。たとえば、画像の表示位置が適当でない場合、光路長変更部41を動作させて測定光LSの光路長を変更する。また、画質が適当でない場合、光減衰器105や偏波調整器106を調整する。
 自動で行う場合、所定組織の表示位置や画質などを既定の評価基準を参照して評価し、その評価結果に基づいて手動の場合と同様にして計測条件の調整を行う。
(S5:OCT計測の実行)
 ステップS4の最適化処理が完了したら、主制御部211は、OCT計測(血流計測)を実行する。本動作例では、複数の計測位置Lj(第1断面)に対する反復的な走査(第1走査)と、複数の第2断面に対する走査(第2走査)とが実行される。この処理には複数の第1走査と複数の第2走査とが含まれるが、これらを実行する順序はあらかじめ設定される。
(S6:画像の形成)
 画像形成部220は、ステップS5で取得されたデータに基づいて複数の画像を形成する。本動作例では、断層像形成部221は、各計測位置Li(第1断面)を表す第1断層像T1iと、各第2断面を表す第2断層像T2iとを形成する。更に、位相画像形成部222は、各計測位置Li(第1断面)を表す位相画像Uiを形成する。
(S7:血管断面の特定)
 血管断面特定部2321は、ステップS6で形成された各第1断層像T1i、各第2断層像T2i及び各位相画像Uiについて、血管領域Biに相当する血管断面を特定する。
(S8:血管の傾きの算出)
 傾き算出部2322は、各血管領域Biについて、ステップS7で特定された血管断面と、計測位置Lj(第1断面)と第2断面との間の距離(断面間距離)とに基づき、第1断面における血管領域Bi(注目血管)の傾きを算出する。
(S9:血流速度の算出)
 血流速度算出部2323は、各血管領域Bi(注目血管)について、位相画像Uiとして得られる位相差の経時的変化と、ステップS8で算出された血管領域Biの傾きとに基づき、この注目血管内を流れる血液の計測位置Lj(第1断面)における血流速度を算出する。
(S10:血管径の算出)
 血管径算出部2324は、各血管領域Bi(注目血管)について、第1断層像T1i(又は位相画像Ui)に基づき、計測位置Lj(第1断面)における注目血管の径を算出する。なお、第1断層像の代わりに眼底像を解析して血管径を求めてもよい。
(S11:血流量の算出)
 血流量算出部2325は、各血管領域Bi(注目血管)について、ステップS9で算出された血流速度と、ステップS10で算出された血管径とに基づき、注目血管内を流れる血液の流量(μL/min)を算出する。
(S12:血流情報の補正)
 補正部2326は、各血管領域Bi(注目血管)と、それに交差する計測位置Lj(第1断面)とがなす角度αijを算出し、算出された角度αijに基づいて当該血管領域Biに関する血流情報(血流速度、血管径及び/又は血流量)を補正する。
(S13:合計血流量の算出)
 血流量算出部2325は、ステップS11で算出された複数の血流量(又はステップS12で補正された血流量)に基づいて、合計血流量を算出する。
 ここで、血管判別部233により血管領域Biを動脈領域と静脈領域とに分類し、動脈領域に関する合計血流量と、静脈領域に関する合計血流量とを求めるようにしてもよい。
(S14:計測結果の表示及び保存)
 主制御部211は、複数の血管領域Biについて得られた血流速度、血管径、血流量等、及びステップS13で算出された合計血流量等を含む血流情報を表示部241に表示させる。この血流情報には、複数の計測位置Ljを示す情報(位置情報)や、設定画像などが含まれていてもよい。また、主制御部211は、ステップS1で入力された患者IDに関連付けて血流情報を記憶部212に記憶させる。以上で、本動作例に関する処理は終了となる。
(第2の動作例)
 OCTにより取得された断層像を利用して複数の血管領域Biを提示する処理について説明する。
 本動作例では、たとえば第1の動作例のステップS5のOCT計測において、複数の計測位置Liを含む単一の断面の走査を付加的に実行する。この単一の断面の例を図10に示す。図10に示す走査パターンは、複数の計測位置L1~L5を通過し、かつ、乳頭領域F0を囲むサークルスキャンである。
 このようなサークルスキャンを実行することで、全ての計測位置Lj(第1断面)の形態を表す断層像が得られる。この断層像には、各血管領域Biの断面が描出される。主制御部211は、この断面像を表示部241に表示させるとともに、各血管領域Biの断面を示す情報(血管位置情報)をこの断面像上に表示させることができる。
 このようにして表示される情報の例を図11に示す。符号Zは、図10のサークルスキャンにより収集されたデータに基づく断層像を示す。断層像Zは、サークルスキャンに対応する円筒状の走査断面を切り開いて得られる帯状の断面を表す。円筒状の走査断面を切り開く位置は任意であってよい。図11に示す断層像Zは、図10における12時の位置「S」において円筒状の走査断面を切り開くことにより得られる。なお、一般に使用されているように、「S」は上側(superior)を表し、「T」は耳側(temporal)を表し、「I」は下側(inferior)を表し、「N」は鼻側(nasal)を表す。更に、断層像Z上には、血管領域B1~B6(の断面)を示す血管位置情報(同じく符号B1~B6で示す)が表示される。
 ユーザは、操作部242を用いて、所望の血管位置情報Biを指定することができる。主制御部211は、指定された血管位置情報Bi(血管領域Bi)に対応する血流情報を表示させることができる。
 なお、同様の処理を眼底Efの正面画像について実行可能に構成することが可能である。この正面画像は、たとえば設定画像や別途に取得された画像あってよい。主制御部211は、正面画像を表示させるとともに、血管位置情報を正面画像上に表示させる。ユーザが所望の血管位置情報を指定すると、主制御部は、指定された血管位置情報に対応するF血流情報を表示させることができる。
[効果]
 実施形態に係る血流計測装置の効果について説明する。
 実施形態に係る血流計測装置は、画像取得部と、画像領域特定部と、計測位置設定部と、操作部と、血流情報生成部とを備える。
 画像取得部は、たとえば、生体を撮影する機能を含む。本実施形態では、眼底の観察画像、撮影画像及び/又はOCT画像を取得するための構成が画像取得部に相当する。或いは、画像取得部は、外部装置(他の眼底撮影装置、画像サーバ等)から画像を取得する機能を含む。この機能は、通信インターフェイスを含む構成により実現される。画像領域特定部(2311)は、画像取得部により取得された画像を解析することにより、複数の血管領域を特定する。計測位置設定部(2312)は、画像領域特定部により特定された複数の血管領域に交差する複数の計測位置を設定する。走査部は、計測位置設定部により設定された複数の計測位置に対応する生体の複数の断面をOCTを用いて走査する。本実施形態においては、眼底のOCT画像を取得するための構成が走査部に相当する。血流情報生成部(232)は、走査部により取得されたデータに基づいて、生体に関する血流情報を生成する。血流情報は、たとえば、画像領域特定部により特定されたそれぞれの血管領域に関する血流量、血流速度、血管径等を含む。
 このような血流計測装置によれば、複数の血管の血流計測を複数の段階(つまり複数の計測位置)に分けて実行できるので、密な走査点間隔と高速な反復レートとを両立させることが可能である。したがって、広範囲に分布する複数の血管を対象とする場合であっても、血流計測を好適に行うことが可能である。
 実施形態において、画像領域特定部は、画像取得部により取得された画像中の血管領域の幅を算出し、算出された幅が既定の閾値以上である血管領域を含むように複数の血管領域の特定を行うよう構成されてよい。この構成によれば、主要な血管を自動で選択して血流計測を行うことが可能である。
 実施形態において、画像領域特定部は、画像取得部により取得された画像を解析することにより、生体の所定部位に相当する画像領域を特定するよう構成されてよい。この画像領域の例として眼底の視神経乳頭がある。更に、計測位置設定部は、画像領域特定部により特定された画像領域から既定の距離以内の範囲に複数の計測位置を設定するよう構成されてよい。この構成によれば、あらかじめ決められた範囲において血流計測を血流計測を行うことができる。なお、この範囲は、臨床や研究において任意に設定されてよい。また、この範囲を任意に変更できるように構成することが可能である。
 実施形態において、計測位置設定部は、複数の血管領域の少なくとも一部に直交するように複数の計測位置を設定するよう構成されてよい。この構成によれば、好適な血流計測を容易に行うことができる。
 実施形態において、走査部は、複数の断面を含む単一の断面を走査するよう構成されてよい。更に、血流計測装置は、断層像形成部と、制御部とを備えていてよい。断層像形成部(221)は、単一の断面を走査することにより取得されたデータに基づいて、この単一の断面の形態を表す断層像を形成する。制御部(210)は、この断層像と、血流情報が生成された複数の血管の位置を示す血管位置情報とを表示手段に表示させる。なお、表示手段は、血流計測装置に設けられてもよいし(表示部241)、外部装置であってもよい。この構成によれば、生体の断面形態を表す画像とともに、血流計測が実施された血管を明示することが可能である。
 実施形態において、血流情報生成部は補正部(2326)を含んでいてよい。補正部は、血管領域とそれに交差する計測位置とがなす角度を求め、求められた角度に基づいて血流情報を補正する。この構成によれば、取得される血流情報の信頼性向上を図ることが可能である。
 実施形態において、血流情報生成部は、複数の断面について求められた複数の流量に基づいて合計血流量を求めるよう構成されてよい。更に、実施形態の血流計測装置は、血管領域が動脈領域か静脈領域かを判別する判別部(血管判別部233)を備え、かつ、血流情報生成部は、動脈領域に関する合計血流量と静脈領域に関する合計血流量とを求めるよう構成されてよい。
[変形例]
 以上に説明した構成は、この発明を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、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)を適宜に施すことが可能である。
 血流量の算出方法の変形例を説明する。この変形例では、血流速度算出部2323は、位相画像の血管領域に含まれる各画素について、血流速度の経時的変化を表す情報(血流速度変化情報)を生成する。この処理は、たとえば、時系列に沿う複数の位相画像の画素を画素位置毎に対応付けする処理と、各画素位置に対応する時系列に沿う複数の画素に基づいて血流速度変化情報を生成する処理とを含むように構成できる。この処理により、第1断面の血管領域における血流速度を位置ごとに求めることができる。
 血流量算出部2325は、血管領域に含まれる各画素の血流速度変化情報を時系列に沿って積分することにより、各画素についての血流量を算出する。この処理により、第1断面の血管領域における血流量を位置ごとに求めることができる。
 更に、血流量算出部2325は、これら画素についての血流量を加算することにより、注目血管を流れる血液の流量を算出することができる。この処理により、前段の処理で求めた位置ごとの血流量が加算され、第1断面の血管領域を流れる血液の総量が得られる。
 上記の実施形態においては、光路長変更部41の位置を変更することにより、測定光LSの光路と参照光LRの光路との光路長差を変更しているが、この光路長差を変更する手法はこれに限定されるものではない。たとえば、参照光の光路に反射ミラー(参照ミラー)を配置し、この参照ミラーを参照光の進行方向に移動させて参照光の光路長を変更することによって、当該光路長差を変更することが可能である。また、被検眼Eに対して眼底カメラユニット2やOCTユニット100を移動させて測定光LSの光路長を変更することにより当該光路長差を変更するようにしてもよい。
1 血流計測装置
2 眼底カメラユニット
42 光スキャナ
100 OCTユニット
2311 画像領域特定部
2312 計測位置設定部
232 血流情報生成部

Claims (11)

  1.  生体の画像を取得する画像取得部と、
     前記画像を解析することにより複数の血管領域を特定する画像領域特定部と、
     前記複数の血管領域に交差する複数の計測位置を設定する計測位置設定部と、
     前記複数の計測位置に対応する前記生体の複数の断面を光コヒーレンストモグラフィを用いて走査する走査部と、
     前記走査により取得されたデータに基づいて、前記生体に関する血流情報を生成する血流情報生成部と
     を備える血流計測装置。
  2.  前記画像領域特定部は、前記画像中の血管領域の幅を算出し、算出された幅が既定の閾値以上である血管領域を含むように前記複数の血管領域を特定する
     ことを特徴とする請求項1に記載の血流計測装置。
  3.  前記画像領域特定部は、前記画像を解析することにより前記生体の所定部位に相当する画像領域を特定し、
     前記計測位置設定部は、前記画像領域から既定の距離以内の範囲に前記複数の計測位置を設定する
     ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の血流計測装置。
  4.  前記計測位置設定部は、前記複数の血管領域の少なくとも一部に直交するように前記複数の計測位置を設定する
     ことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の血流計測装置。
  5.  前記走査部は、前記複数の断面を含む単一の断面を走査し、
     前記単一の断面を走査することにより取得されたデータに基づいて、前記単一の断面の形態を表す断層像を形成する断層像形成部と、
     前記断層像と、前記血流情報が生成された複数の血管の位置を示す血管位置情報とを表示手段に表示させる制御部と
     を備える
     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計測装置。
  6.  前記血流情報生成部は、前記血管領域とそれに交差する計測位置とがなす角度を求め、求められた角度に基づいて前記血流情報を補正する補正部を含む
     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計測装置。
  7.  前記走査部は、前記複数の断面のそれぞれについて、当該断面を反復的に走査する第1走査と、少なくとも1つが当該断面と異なりかつ近接配置された2以上の断面を走査する第2走査とを実行し、
     前記血流情報生成部は、前記複数の断面のそれぞれについて、前記第2走査により取得されたデータに基づいて当該断面における血管の傾きを算出し、算出された血管の傾きと前記第1走査により取得されたデータとに基づいて当該血管に関する血流情報を生成する
     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計測装置。
  8.  前記血流情報生成部は、前記複数の断面のそれぞれについて、前記血管の傾きと前記第1走査により取得されたデータとに基づいて、当該断面における血流速度の経時的変化を求める
     ことを特徴とする請求項7に記載の血流計測装置。
  9.  前記血流情報生成部は、前記複数の断面のそれぞれについて、前記第1走査および/または前記第2走査により取得されたデータに基づいて、当該断面における血管の径を算出し、算出された前記血管の径と前記血流速度の経時的変化とに基づいて、当該血管内を流れる血液の流量を求める
     ことを特徴とする請求項8に記載の血流計測装置。
  10.  前記血流情報生成部は、前記複数の断面について求められた複数の流量に基づいて合計血流量を求める
     ことを特徴とする請求項9に記載の血流計測装置。
  11.  前記血管領域が動脈領域か静脈領域かを判別する判別部を備え、
     前記血流情報生成部は、前記動脈領域に関する合計血流量と、前記静脈領域に関する合計血流量とを求める
     ことを特徴とする請求項10に記載の血流計測装置。
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