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1. (WO2015129718) 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム
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明 細 書

発明の名称 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008  

課題を解決するための手段

0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012  

実施例

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042  

符号の説明

0043  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5a   5b   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム

技術分野

[0001]
 本発明は、断層像撮影装置などで撮影した断層画像を処理して診断用画像に適した画像を生成するための画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。

背景技術

[0002]
 眼科診断装置の一つで、眼底の断層像を撮影するOCT(Optical Coherence Tomography)という光干渉を利用した断層像撮影装置がある。このような断層像撮影装置により、眼底の左右方向をx方向、縦方向をy方向、奥行きをz方向として、xz方向の断層画像(Bスキャン画像)を取得することができる。一般的なOCTの撮影を行えば、例えば40枚/秒の速度で断層像が撮影され、一度の検査(網膜中のある一部分での撮影)で100枚以上の網膜の断層画像が取得できる。
[0003]
 網膜は網膜色素上皮層、神経線維層など複数の網膜層から構成されており、各網膜の層厚は、網膜のx方向の位置においてそれぞれ異なるので、眼底網膜層は、断層画像では湾曲した層として撮影される。
[0004]
 下記特許文献1あるいは2には、撮影モードに応じて断層画像から網膜の湾曲程度を表す情報を得るための解析を行い、該解析に基づいて曲率マップ、曲率グラフ、層厚マップなどを表示する構成が記載されている。
[0005]
 また、下記特許文献3には、眼底の2次元画像上の画像領域の各位置における眼底の所定部位の厚さを示す眼底厚グラフを表示する構成が記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開2013-153880号公報
特許文献2 : 特開2013-153882号公報
特許文献3 : 特許第5095167号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 上述したように、断層像撮影装置では、眼底網膜は湾曲した傾斜した層として撮影されるので、正面画像(xy方向の投影画像、En Face画像)は深さが異なる層の画素画像から構成されている。従って、網膜層が傾斜した断層画像から正面画像を作成したときには、異なる深さの網膜層が観察されるので、網膜層の構造が観察しにくい、という問題がある。また、網膜層が傾斜しているので、層厚を正しく評価しにくく、効率的な診断を行うことができない、という問題があった。
[0008]
 本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、眼底の網膜断層構造の観察を容易にし、眼科疾患の診断を効率的に行うことが可能な画像を生成することができる画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供することを、その課題とする。

課題を解決するための手段

[0009]
 本発明は、眼底の複数網膜層の断層画像を処理する画像処理装置及び画像処理方法であって、前記複数の網膜層の内、ある所定の網膜層の湾曲を示す湾曲線を生成すること、前記生成された湾曲線が傾斜のない平坦な線となるように網膜層の画素位置を補正するための補正量を演算すること、前記補正量に応じて各網膜層の画素位置を補正し、各網膜層が傾斜のない網膜層となるような断層画像を生成することを特徴とする。

発明の効果

[0010]
 本発明では、各網膜層が傾斜のない網膜層となるような断層画像を生成することができるので、各網膜層が同じ深さの位置にある正面画像を作成することができ、正面画像において網膜層の構造が観察しやすくなる。また、網膜層が傾斜しておらず、層厚の比較が容易になることから、薄い網膜層であっても層厚を正しく評価することができ、効率的な診断を行うことができる、という効果が得られる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 被検眼眼底の断層画像を取得して画像処理するシステム全体を示すブロック図である。
[図2] OCTユニットの構成を示す構成図である。
[図3] 本発明の画像処理の流れを示したフローチャートである。
[図4] 眼底を信号光で走査する状態を示した説明図である。
[図5a] 複数枚の断層画像を取得する状態を示した説明図である。
[図5b] 複数枚の断層画像から得られた読影用の断層画像を示す説明図である。
[図6] 網膜層が傾斜して撮影された断層画像とその正面画像、並びに傾斜が補正された断層画像並びにその正面画像を示した説明図である。
[図7] 網膜層が傾斜して撮影された断層画像の補正を説明する説明図である。
[図8] 正面画像を取得する過程を示した説明図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。ここでは、処理の対象となる画像は、被検眼眼底の網膜層の断層画像を例にして説明するが、本発明における処理の対象となる画像は、これに限定されるものでなく、他の断層画像にも適用されるものである。
実施例
[0013]
 図1は、被検眼眼底の断層像を撮影する断層像撮影装置全体を示すブロック図である。符号1で示すものは、被検眼Eの眼底(網膜)Erを観察及び撮像する眼底撮影ユニット1であり、照明光学系4、撮影光学系5、走査ユニット6を備えている。
[0014]
 照明光学系4は、ハロゲンランプ等の観察光源とキセノンランプ等の撮影光源を備え、これらの光源からの光は照明光学系4を介して眼底Erに導かれて眼底Erを照明する。撮影光学系5は、対物レンズ、撮影レンズ、合焦レンズなどの光学系、CCD等の撮像装置を備え、眼底Erにより反射された撮影光を撮影光路に沿って撮像装置に導き、眼底Erを撮影する。
[0015]
 撮影光学系5は後述する眼底Erにより反射された信号光を走査ユニット6を介してOCTユニット(断層像撮影ユニット)2に導く。走査ユニット6は、OCTユニット2の低コヒーレンス光源20からの光を図1のx方向(水平方向)及びy方向(垂直方向)に走査するための公知のガルバノミラーなどを備えた機構である。
[0016]
 眼底撮影ユニット1は、コネクタ7及び接続線8を介して眼底Erの断層像を撮像するOCTユニット2と光学的に接続されている。
[0017]
 OCTユニット2は、例えばフーリエドメイン方式(スペクトラルドメイン法)で動作する公知のもので、図2にその詳細な構成が図示されており、波長が700nm~1100nmで数μm~数十μm程度の時間的コヒーレンス長の光を発光する低コヒーレンス光源20を有する。
[0018]
 低コヒーレンス光源20で発生した低コヒーレンス光LOは、光ファイバ22aにより光カプラ22に導かれ、参照光LRと信号光LSに分割される。参照光LRは、光ファイバ22b、コリメータレンズ23、ガラスブロック24、濃度フィルタ25を経て光路長を合わせるための光軸方向に移動可能な参照ミラー26に到達する。ガラスブロック24、濃度フィルタ25は、参照光LRと信号光LSの光路長(光学距離)を合わせるための遅延手段として、また参照光LRと信号光LSの分散特性を合わせるための手段として機能する。
[0019]
 信号光LSは、接続線8に挿通された光ファイバ22cにより眼底撮影ユニット1に導かれ、図1の走査ユニット6、撮影光学系5を経由して眼底Erに到達し、眼底を水平方向(x方向)並びに垂直方向(y方向)に走査する。眼底Erに到達した信号光LSは、眼底Erで反射し、上記の経路を逆にたどって光カプラ22に戻ってくる。
[0020]
 参照ミラー26で反射した参照光LRと眼底Erで反射した信号光LSは、光カプラ22により重畳され干渉光LCとなる。干渉光LCは、光ファイバ22dによりOCT信号検出装置21に導かれる。干渉光LCは、OCT信号検出装置21内でコリメータレンズ21aで平行な光束とされたのち、回折格子21bに入射し分光され、結像レンズ21cによりCCD21dに結像される。OCT信号検出装置21は、分光された干渉光により眼底の深度方向(z方向)の情報を示すOCT信号を発生する。
[0021]
 断層像撮影装置には、例えば、眼底撮影ユニット1に内蔵されたマイクロコンピュータ、あるいは眼底撮影ユニット1と接続されたパーソナルコンピュータ等によって構成される画像処理装置3が設けられる。画像処理装置3には、CPU、RAM、ROMなどで構成された制御演算部30が設けられ、制御演算部30は画像処理プログラムを実行することにより、全体の画像処理を制御する。
[0022]
 表示部31は、例えば、LCDなどのディスプレイ装置によって構成され、画像処理装置3で生成あるいは処理された断層画像や正面画像などの画像を表示したり、被検者に関する情報などの付随情報などを表示する。
[0023]
 入力部32は、例えば、マウス、キーボード、入力ペンなどの入力手段で、表示部31に表示された画像に対して入力操作を行う。また、操作者は入力部32により画像処理装置3などに指示を与えることができる。
[0024]
 断層画像形成部41は、フーリエドメイン法(スペクトラルドメイン法)などの公知の解析方法を実行する専用の電子回路、または、前述のCPUが実行する画像処理プログラムにより実現され、OCT信号検出装置21が検出したOCT信号に基づいて、眼底Erの断層画像を形成する。断層画像形成部41で形成された断層画像は、例えば半導体メモリ、ハードディスク装置等により構成された記憶部42に格納される。記憶部42は、さらに上述した画像処理プログラムなども格納する。
[0025]
 画像処理部50は、湾曲線生成手段51、補正量演算手段52、補正断層画像生成手段53を有する。湾曲線生成手段51は、入力部32で複数の網膜層の内、ある所定の網膜層の湾曲を示す部分、例えば、所定網膜層の境界線上の点または境界線近傍の点が指定されると、その指定された部分から網膜層の湾曲を示す湾曲線を生成する。あるいは、湾曲線生成手段51は、公知の輪郭抽出手法等を用いて網膜層の形状を抽出することにより、網膜層の湾曲を示す湾曲線を生成する。
[0026]
 補正量演算手段52は、湾曲線生成手段51で生成された湾曲線が傾斜のない平坦な線となるように網膜層の画素位置を補正するための補正量を演算する。また、補正断層画像生成手段53は、補正量演算手段52で演算された補正量に応じて他の網膜層の画素位置をそれぞれ補正し、各網膜層が傾斜のない網膜層となるような断層画像を生成する。
[0027]
 次に、本実施例での画像処理を図3に示すフローチャートを参照しながら説明する。この画像処理は、制御演算部30が記憶部42に格納された画像処理プログラムを読み出して実行することにより行われる。
[0028]
 ステップS1において、網膜層の断層像を撮影するとき、被検眼Eと眼底撮影ユニット1のアライメントを行い、眼底Erにピントが合わされる。この状態で、低コヒーレンス光源20をオンにして、OCTユニット2からの信号光を走査ユニット6でx,y方向に掃引し、眼底Erを走査する。この状態が図4に図示されており、網膜の黄斑部が存在する領域Rが、x軸と平行な方向に、それぞれm本の走査線y1、y2、・・・、ymで走査される。
[0029]
 眼底Erで反射された信号光LSは、OCTユニット2で参照ミラー26で反射された参照光LRと重畳される。それにより干渉光LCが発生し、OCT信号検出装置21からOCT信号が発生する。断層画像形成部41は、このOCT信号に基づいて眼底Erの断層画像を形成し(ステップS2)、形成された断層画像は記憶部42に格納される。
[0030]
 図5(a)には、走査線yi(i=1~m)で得られたxz方向の断層画像(B-スキャン像)の異なる時間ti(i=1~N)での断層画像Ti(i=1~N)が図示されている。tiとt(i+1)の時間間隔は次の同じ走査線yiの走査までに要する時間に相当する。これらの断層画像Tiは、時間ti毎に形成され、同じyiの座標位置での断層画像として記憶部42に順次格納される。N枚の断層画像Tiは、例えば平均されてyiの座標位置での読影用断層画像とされ、それぞれ走査線yi(i=1~m)での読影用断層画像がm枚形成される。
[0031]
 図5(b)には、同じ走査線yiでの読影に用いられる断層画像TDが示されており、同図で一点鎖線で示した黄斑部付近の断層画像が図6の左上に拡大されて図示されている。各図には、複数の網膜層が断層像として撮影されており、符号L1~L5は、それぞれ網膜層の境界面での湾曲線を示している。各網膜の層厚は、網膜のx方向の位置においてそれぞれ異なるので、各網膜層は断層画像では湾曲した層として水平方向(x方向)に対して斜め下方に傾斜して撮影される。
[0032]
 図8には、断層画像を形成する過程で得られる各種の画像が、画素のみを立体的に図示して模式的に図示されている。(a)はx方向のある画素位置でのOCT信号から得られる深さ方向(z方向)の画像でAスキャン画像と呼ばれており、(b)はすべてのx方向の画素位置でのOCT信号から得られる図5(a)、(b)と同様な断層画像で、Bスキャン画像と呼ばれている。また、(c)はF1~F5で示した断層画像(Bスキャン画像)をy方向に結合して得られる3次元画像であり、(d)は同じ深さ(z方向)に位置する(x、y)座標の画素から、平均値、最大値などを算出して得られる画像で、正面画像(En Face画像)と呼ばれている。
[0033]
 上述したように、各網膜層は図6の左上に示したように、断層画像では、湾曲した層として斜め下方に傾斜して撮影される。この断層画像でz方向がziの座標位置での正面画像を作成すると、右上に図示したような画像が得られる。ここでは、一点鎖線で図示したようにziの座標位置での(x、y)座標の画素をz方向に幅を持たせてその間の画素の平均値あるいは最大値を画素画像として正面画像が作成されている。また、正面画像で一点鎖線で示したyiの座標位置での断層画像が左の断層画像に対応している。
[0034]
 このように、各網膜層が傾斜した断層画像として撮影されると、各網膜層のx方向の位置での深さが異なるので、図6の右上に示したように、深さが異なる他の網膜層の画像を観察することになり、正面画像として観察しにくく、また、網膜像が傾斜しているので、層厚を正しく評価することが困難になり、効率的な診断を行うことができない、という欠点がある。
[0035]
 そこで、本実施例では、図7に示したように湾曲補正を行って、各網膜層が傾斜のない平坦な網膜層となるような断層画像を生成する。そのために、入力部32のマウス、入力ペンなどの入力手段を用いて、図7の左側に示したように、所定網膜層、ここでは最下部の網膜層の下方境界線L5上または該境界線近傍に黒丸で示したような点を指定する。湾曲線生成手段51は、これらの点間をスプライン曲線などで曲線補間して最下部の網膜層の下方境界線L5の湾曲を示す下方境界線L5と同様な湾曲線L6を生成する(ステップS3)。湾曲線生成手段51は、入力手段を用いて指定された点から湾曲線を生成するのでなく、公知の輪郭抽出手法等を用いて網膜層の形状を抽出することにより、網膜層の湾曲を示す湾曲線L6を生成することもできる。
[0036]
 湾曲線L6が生成されると、補正量演算手段52により、湾曲線L6が傾斜のない平坦な線、例えば水平方向(x方向)に真直ぐ延びる直線L7となるように、網膜層の画素位置を補正するための補正量が演算される(ステップS4)。xiの画素位置(座標位置)の補正量は、xiの画素位置での垂直線と湾曲線L6が交わる点のz座標をz2、直線L7と交わるz座標をz3とすると、xiの画素位置での補正量Δziは、Δzi=z2-z3となる。このような補正量Δziを、xi(i=1~n)の各画素位置において演算する。
[0037]
 補正量Δziが求まると、補正断層画像生成手段53は、xi(i=1~n)の各画素位置において、画素位置xiでの垂直線と最上部の網膜層の上方境界線L1が交わる画素位置z1と、最下部の網膜層の下方境界線L5、つまり湾曲線L6が交わる画素位置z2間にあるすべての画素(図7で黒の正方形で図示)の位置をz方向にΔziだけ減算する。この減算をxi(i=1~n)のz方向の各画素位置において行うと、図7の右側に示したように、各網膜層が水平方向に対して傾斜のない網膜層となり、境界線がL1’~L5’に補正された断層画像を生成することができる(ステップS5)。
[0038]
 各網膜層が傾きのない断層画像に補正されると、図6の左下に図示したような断層画像が生成され、このような補正された断層画像から、ziの座標位置での正面画像が作成される。このように補正された断層画像、及び補正された断層画像から生成される正面画像は、それぞれ単独に、あるいは図6の下方に示したように、左右に並べて表示部31に表示することができる(ステップS6)。
[0039]
 傾斜が補正された断層画像から正面画像を作成すると、図6の右下に図示したように、ほぼ水平に延びる同じ深さ位置(zi)にある網膜層の正面画像を観察することができる。従って、正面画像において網膜断層構造の観察が容易になり、また、網膜層が傾斜していないので、層厚の比較が容易になることから、薄い網膜層であっても層厚を正しく評価することができ、効率的な診断を行うことができる。
[0040]
 なお、上述した実施例では、xi(i=1~n)の全ての画素位置において補正量Δziを演算してからxi(i=1~n)でのz方向の各画素の位置を補正したが、xi(i=1~n)のそれぞれの画素位置において補正量Δziを求めるごとに、そのxiでのz方向の各画素の位置を補正するようにしてもよい。
[0041]
 また、上述した実施例では、最下部の網膜層の下方境界線L5の複数点を指定することにより湾曲線を生成したが、他の網膜層ないしその境界線の湾曲部を指定して湾曲線を生成するようにしてもよい。その場合、例えば境界線L3、L4のように途中で曲率の大きい湾曲部がある場合、そのような湾曲部は指定しないようにする。
[0042]
 また、上述した実施例では、網膜層の一つ(境界線L5)が直線となるように補正を行ったが、この直線には、x方向に異なる深さ位置にあった網膜層がほぼ同じ深さ位置になるような正面画像が生成できるような一部に曲線を有する平坦な線も含まれるものである。

符号の説明

[0043]
 1 眼底撮影ユニット
 2 OCTユニット
 3 画像処理装置
 4 照明光学系
 5 撮影光学系
 6 走査ユニット
 20 低コヒーレンス光源
 21 OCT信号検出装置
 30 制御演算部
 31 表示部
 32 入力部
 41 断層画像形成部
 42 記憶部
 50 画像処理部
 51 湾曲線生成手段
 52 補正量演算手段
 53 補正断層画像生成手段

請求の範囲

[請求項1]
 眼底の複数網膜層の断層画像を処理する画像処理装置であって、
 前記複数の網膜層の内、ある所定の網膜層の湾曲を示す湾曲線を生成する湾曲線生成手段と、
 前記生成された湾曲線が傾斜のない平坦な線となるように網膜層の画素位置を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、
 前記補正量に応じて各網膜層の画素位置を補正し、各網膜層が傾斜のない網膜層となるような断層画像を生成する補正断層画像生成手段と、
 を備えることを特徴とする画像処理装置。
[請求項2]
 前記湾曲線が、前記所定の網膜層の境界線上の点または境界線近傍の点を複数指定し、各点間を曲線補間することにより生成されることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
[請求項3]
 前記湾曲線が、輪郭抽出手法を用いて網膜層の形状を抽出することにより生成されることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
[請求項4]
 前記補正断層画像生成手段により生成された断層画像から正面画像を生成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
[請求項5]
 前記生成された正面画像を、単独にあるいは補正断層画像生成手段により生成された断層画像とともに表示する表示部が設けられることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
[請求項6]
 眼底の複数網膜層の断層画像を処理する画像処理方法であって、
 前記複数の網膜層の内、ある所定の網膜層の湾曲を示す湾曲線を生成する湾曲線生成工程と、
 前記生成された湾曲線が傾斜のない平坦な線となるように網膜層の画素位置を補正するための補正量を演算する補正量演算工程と、
 前記補正量に応じて各網膜層の画素位置を補正し、各網膜層が傾斜のない網膜層となるような断層画像を生成する補正断層画像生成工程と、
 を備えることを特徴とする画像処理方法。
[請求項7]
 前記湾曲線が、前記所定の網膜層の境界線上の点または境界線近傍の点を複数指定し、各点間を曲線補間することにより生成されることを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。
[請求項8]
 前記湾曲線が、輪郭抽出手法を用いて網膜層の形状を抽出することにより生成されることを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。
[請求項9]
 前記補正断層画像生成手段により生成された断層画像から正面画像を生成することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の画像処理方法。
[請求項10]
 請求項6から9のいずれか1項に記載の画像処理方法をコンピュータで実行させることを特徴とする画像処理プログラム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5a]

[ 図 5b]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]