JP5017328B2 - 断層像撮像装置およびその制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、断層像撮像装置およびその制御方法に関し、特に眼科診療等に用いられる断層像撮像装置およびその制御方法に関する。

光干渉断層計（ＯＣＴ；Optical Coherence Tomography）などを利用した眼部断層像撮像装置は、網膜層内部の状態を３次元的に観察することが可能であり、疾病の診断をより的確に行うのに有用であることから近年注目を集めている。

図５に、眼底におけるＯＣＴの計測範囲及び対応する網膜の断層像の模式図を示す。図５において、５０１は眼底像、Ｒ_ＸＹは眼底の平面（ｘ軸：水平方向、ｙ軸：垂直方向）におけるＯＣＴの２次元の計測範囲を表す。図５の例では、Ｒ_ＸＹは矩形領域である。そして、Ｔ_１〜Ｔ_ｎは計測範囲Ｒ_ＸＹに対して網膜の奥行き方向を撮像して得られる黄斑部の２次元断層像（Ｂ−Ｓｃａｎ像）である。一つの断層像は、複数の網膜の奥行き方向をスキャンするスキャンライン（以降Ａ−スキャンラインと呼ぶ）で構成される。ｚ軸は、このＡ−スキャンの方向を表し、Ｒ_Ｚはｚ軸方向におけるＯＣＴの奥行き方向の１次元の計測範囲を表す。ＯＣＴの撮像では、眼底に対して設定された計測範囲Ｒ_ＸＹを順にラスタスキャンする（ｘ軸方向のスキャンを主走査、ｙ軸方向のスキャンを副走査と呼ぶ）ことで、これらの断層像群として３次元データを一度に取得できる。また、Ｍは中心窩、Ａは内境界膜、Ｂは網膜色素上皮層境界を表す。内境界膜Ａから網膜色素上皮層境界Ｂまでの間の網膜層の領域は、失明の主な原因である緑内障や加齢黄斑変性などの疾患の解剖的特徴が現れるため、ＯＣＴの断層像を用いた診断に非常に役立つ。そのため、断層像を撮像する際は、この領域が断層像の深さ方向の上端と下端から途切れないように撮像を行うことが重要である。

一般的なＯＣＴ装置では、３次元データを撮像する前の被験眼観察時に、計測範囲Ｒ_ＸＹの中心を通る断層像のみを、１枚若しくは数枚実時間で取得し、表示するようにしている。こうすることで、断層像に網膜層の領域が収まっているかを目視で確認し、撮像する位置を適切に調整していた。また、特許文献１では、被験眼観察時に取得した１枚の断層像を解析して網膜層が写っているかどうかを判別することで、断層像に網膜層が写るように自動的に撮像する位置を調整する技術が紹介されている。

特開２００８−１５４９３９号公報

しかしながら、上記の手法では、撮影者或いはコンピュータが計測範囲Ｒ_ＸＹの中心を通る数枚の断層像しか認識しないため、被験眼観察時に、その後撮像する３次元データに網膜層が適切に収まるかどうかを判別することができなかった。特に網膜層の湾曲が激しい近視眼を撮像する場合、被験眼観察時に計測範囲Ｒ_ＸＹの中心を通る断層像に網膜層が収まっていたとしても、中心から離れた位置の断層像では網膜層が適切に収まらなくなる可能性があった。そのような場合、撮像は失敗となり、結果として断層像を撮り直さなければならなかった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、光干渉断層計を用いた撮像装置において、設定された計測範囲において断層像の深さ方向の撮影位置を容易且つ適切に設定可能にすることを目的とする。

上記の目的を達成するための、本発明の一態様による断層像撮像装置の制御方法は、
光干渉断層計により眼底の断層像を撮影する断層像撮像装置の制御方法であって、
設定手段が、眼底における、断層像を撮影すべき計測範囲を設定する設定工程と、
取得手段が、前記光干渉断層計を用いて、前記計測範囲の、診断用の撮影よりも少ない予め定められた複数の位置で断層像を取得する取得工程と、
表示制御手段が、前記取得工程で取得された断層像を、リアルタイムに、表示装置の画面に並べて表示させる表示制御工程とを有する。

本発明によれば、光干渉断層計を用いた撮影装置において、設定された計測範囲において断層像の深さ方向の撮影位置を容易且つ適切に設定することが可能になる。

実施形態に係る断層像撮像装置の機能構成を示す図。 断層像取得部１０３の装置及び機能構成を示す図。 実施形態に係る処理手順を示すフローチャート。 ステップＳ３１０の処理手順を示すフローチャート。 眼底におけるＯＣＴの計測範囲及び撮像した３次元データを示す図。 断層像取得位置及び取得した断層像を示す図。 断層像の画像データ（途切れなし）を並べて表示する表示方法の一例を示す図。 断層像の画像データ（途切れあり）を並べて表示する表示方法の一例を示す図。 内境界膜が途切れた場合の警告表示を示す図。 網膜色素上皮層境界が途切れた場合の警告表示を示す図。 途切れた網膜層の推定ラインと断層像との位置関係を示す図。 実施形態に係る断層像撮像装置の機器構成を示す図。 計測範囲に対応する中央と端部の位置を示す図。 網膜層の途切れを説明する図。

［第１実施形態］
本実施形態は、光干渉断層計（以下、ＯＣＴ）により被験眼の断層画像を撮影する際に、計測範囲において複数部位のスキャンを繰り返しながら表示することにより、計測対象が撮影画像内に収まるように調整することを可能にしたものである。より具体的には、本実施形態の断層像撮像装置は、ＯＣＴで診断用の３次元データの撮像を行う前の被験眼観察時に、被検眼の計測範囲Ｒ_ＸＹの中央と端部の位置の断層像を取得し、それらを実時間で確認画面上に並べて表示する。このとき、網膜の３次元形状は楕円体に近似できるため、計測範囲Ｒ_ＸＹの中心から外側に向かうほど、中心に対する網膜の奥行き（ｚ軸）方向の位置の差が単調に大きくなる性質を有する。この性質により、計測範囲Ｒ_ＸＹの中央と端部の位置における断層像の状態を参照可能にすることで、撮影者にその後撮像する３次元データに網膜層が収まるかどうかを常に認識させることを可能にする。ここで、計測範囲Ｒ_ＸＹの中央と端部の位置とは、それぞれ、計測範囲Ｒ_ＸＹの中心を通る位置及び、計測範囲Ｒ_ＸＹの最も外側の端の領域を含む位置を表す。以下に具体例を幾つか示す。

図１３は、計測範囲Ｒ_ＸＹに対応する中央と端部の位置を示す図である。図１３の（ａ）及び（ｂ）は、計測範囲Ｒ_ＸＹが矩形である場合の中央と端部の位置を示す２種類の図である。（ｃ）及び（ｄ）は、計測範囲Ｒ_ＸＹが平行四辺形である場合の中央と端部の位置を示す２種類の図である。（ｅ）及び（ｆ）は、計測範囲Ｒ_ＸＹが円形である場合の中央と端部の位置を示す２種類の図である。（ａ）〜（ｆ）の各図における１３０１は眼底像、Ｒ_ＸＹは２次元の計測範囲である。また、１３０２、１３０６、１３１０、１３１４、１３１８、１３２１は計測範囲Ｒ_ＸＹの中央の位置を示す。１３０３と１３０４、１３０７と１３０８、１３１１と１３１２、１３１５と１３１６、１３１９、１３２２は端部の位置を示す。また、（ｃ）及び（ｄ）におけるＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４は計測範囲Ｒ_ＸＹの４つの頂点を示す。このとき、各図における中央と端部の位置は、全て上記の定義を満たす位置である。計測範囲Ｒ_ＸＹが矩形の場合は、中央と端部の位置をそれぞれ、（ａ）のように図中のｘ軸と平行な線分としても良いし、（ｂ）のようにｙ軸と平行な線分としても良い。計測範囲Ｒ_ＸＹが平行四辺形の場合は、中央と端部の位置をそれぞれ、（ｃ）のように図中の辺Ｐ_１Ｐ_４と平行な線分としても良いし、（ｄ）のように図中の辺Ｐ_１Ｐ_２と平行な線分としても良い。計測範囲Ｒ_ＸＹが円形の場合は、計測範囲Ｒ_ＸＹの中央の位置をそれぞれ、（ｅ）のように図中のｘ軸と平行な線分としても良いし、（ｆ）のようにｙ軸と平行な線分としても良い。端部の位置は、計測範囲Ｒ_ＸＹの円周の位置とする。すなわち、円周状に走査して得られた断層像を用いる。以下に説明する本実施形態では、一例として図１３の（ａ）の場合を具体的に説明するが、計測範囲の形状及び中央と端部の位置はこの例に限定されない。

そして、中央部および両端部の断層像をリアルタイムで表示することにより、ユーザは奥行き方向の計測範囲から網膜層がはみ出しているか（奥行き方向に関して途切れているか）どうかを容易に判断できる。また、リアルタイムで表示される中央部および両端部の断層像をみながらＯＣＴの参照ミラーを移動することが出来るため、参照ミラーを容易に適切な位置にセットすることができる。また、上記の断層像から網膜層が、計測範囲の奥行き方向において途切れているかを検知し、途切れている場合には、その旨を警告提示することで、撮影者が網膜層の途切れを認識する支援を行うようにする。ここで、網膜層の奥行き方向の途切れは、例えば、断層像の上辺または下辺に対して網膜層が接するまたは交差するかを判断することで検出される。さらに、断層像における網膜層の位置を認識し、網膜層が断層像から途切れないようにｚ軸方向の計測深度を自動調整することを可能とし、撮影者の負担を軽減しかつ撮像ミスを防ぐ。以下に具体例を説明する。

図１４は、網膜層の途切れを説明する図である。図１４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、断層像上辺、下辺における網膜層の途切れの一例を表す図である。１４０１、１４０２はそれぞれ、（ａ）、（ｂ）の場合における画像内で網膜層が途切れている断層像である。各図におけるｘ軸は主走査方向、ｚ軸はＡ−スキャン方向である。図に示す通り、断層像上の座標の範囲は０≦ｘ≦ｘ_ｍａｘ、０≦ｚ≦ｚ_ｍａｘである。（ａ）におけるＡは眼底の内境界膜である。（ａ）において、ｘ＝０の直線（断層像上辺）と内境界膜Ａが交差しているため、内境界膜Ａが途切れている状態を表す。また、（ｂ）におけるＢは網膜色素上皮層境界である。（ｂ）において、ｘ＝ｘ_ｍａｘの直線（断層像下辺）と網膜色素上皮境界Ｂが交差しているため、網膜色素上皮層境界Ｂが途切れている状態を表す。このように、本実施形態における網膜層の途切れとは、具体的には内境界膜または網膜色素上皮層境界の途切れを表すものとする。

次に、図１のブロック図と、図３のフローチャートを参照して、本実施形態の断層像撮像装置１０の構成、および断層像撮像装置１０が実行する具体的な処理の手順を説明する。

ステップＳ３０１において、計測範囲取得部１０１は、指示取得部１００から被験者の眼底に対する２次元の計測範囲Ｒ_ＸＹを設定するための操作者による指示情報を取得し、計測範囲Ｒ_ＸＹを特定する。この指示情報は、断層像撮像装置１０に備えられた不図示のキーボードやマウスを介して、操作者によって入力される。眼底上の計測範囲Ｒ_ＸＹの指示として、例えば、断層像取得対象の眼底上の部位や位置の指定などの指示（これを指示１と定義する）を取得する。そして、この指示１の内容に基づき矩形の計測範囲Ｒ_ＸＹを特定する。特定された計測範囲Ｒ_ＸＹは、断層像取得位置設定部１０２へと送信される。

ステップＳ３０２において、断層像取得位置設定部１０２は、計測範囲取得部１０１から計測範囲Ｒ_ＸＹを取得し、この計測範囲の中から断層像を取得する位置（以降、断層像取得位置Ｐと呼ぶ）を設定する。断層像取得位置Ｐには、診断用の撮影よりも少ない予め定められた複数の位置が設定される。本ステップでは、断層像取得位置Ｐとして、例えば計測範囲Ｒ_ＸＹの中央と端部の位置を設定する。もちろん、断層像取得位置Ｐは個の組み合わせに限られるものではない。例えば、中央部と両端部の間に一つずつ取得位置を追加し、断層像取得位置Ｐを５つとしても良い。

図６の（ａ）は、計測範囲Ｒ_ＸＹにおける断層像取得位置Ｐを示す図である。６０１は眼底像を表し、眼底像６０１内のＲ_ＸＹは２次元の計測範囲を表す。計測範囲Ｒ_ＸＹ内のＣは、計測範囲Ｒ_ＸＹの中心を通り図中のｘ軸に平行な線分（以降、中央部と呼ぶ）、Ｕは計測範囲Ｒ_ＸＹの上辺（以降、上端部と呼ぶ）、Ｌは計測範囲Ｒ_ＸＹの下辺（以降、下端部と呼ぶ）、をそれぞれ表す。本実施形態では、計測範囲Ｒ_ＸＹの中央部と両端部を示す位置として、計測範囲Ｒ_ＸＹの中央部Ｃ、上端部Ｕ、下端部Ｌの３つの位置を適用する。これらの位置は、図１３の（ａ）に相当する（１３０２〜１３０４）。以降で説明する断層像取得時には、中央部Ｃ、上端部Ｕ、下端部Ｌの位置に対して、ｚ軸方向に計測範囲Ｒ_Ｚの領域をスキャンした断層像を取得することになる。しかし、前述の通り、計測範囲Ｒ_ＸＹの中央と端部の位置はこれに限定されず、図１３の（ｂ）〜（ｆ）のような位置であっても良い。こうして、設定された断層像取得位置Ｐ（中央部Ｃ、上端部Ｕ、下端部Ｌ）は、断層像取得部１０３へと送信される。

ステップＳ３０３において、移動量設定部１０９は、指示取得部１００から網膜の深度方向の計測位置を手動設定するための操作者による指示情報を取得する。この指示は、不図示のユーザーインターフェイスを用いて、操作者によって入力される。計測位置を設定するための指示として、ここでは、深度方向（ｚ軸方向）への計測位置の移動量（以降、深度方向移動量Ｄと呼ぶ）を取得する。そして、設定した深度方向移動量Ｄの値は、断層像取得部１０３へと送信される。

ステップＳ３０３において、断層像取得部１０３は断層像取得位置設定部１０２から取得した断層像取得位置Ｐ及び、移動量設定部１０９から取得した深度方向移動量Ｄに基づき、被験眼の断層像を撮像する。

断層像取得部１０３は、本実施形態ではフーリエドメイン方式のＯＣＴからなる。図２に、断層像取得部１０３の機能及び装置構成を示す。断層像取得部１０３は、断層像取得位置Ｐに従ってガルバノミラー駆動機構２０３を制御し、ガルバノミラー２０４を駆動する。ガルバノミラー駆動機構２０３は、信号光を主走査及び副走査方向（図６のｘ軸及びｙ軸方向）にスキャンするようにガルバノミラー２０４を駆動する。ここでは、図６の中央部Ｃ、上端部Ｕ、下端部Ｌの３箇所の位置を実時間で撮像するため、１回の主走査において、これらの３箇所を同時にスキャンするように制御する。具体的には、副走査方向において、スキャン位置を中央部Ｃ、上端部Ｕ、下端部Ｌの３箇所の間で高速に切り替えることで、副走査の位置を固定して主走査を行う場合の１／３のサンプリング間隔で主走査方向にスキャンするように制御する。また、断層像取得部１０３は、深度方向移動量Ｄに従って参照ミラー駆動機構２０９を制御し、参照ミラー２０２を駆動する。

そして、低コヒーレンス光源２００からの光ビームは、ハーフミラー２０１により、対物レンズ２１０を経由して被測定物体２１１に向かう信号光と参照ミラー２０２に向かう参照光とに分割される。次に、被測定物体２１１及び参照ミラー２０２によりそれぞれ反射された信号光及び参照光を重畳することにより干渉光が生成される。この干渉光は回折格子２０５によって波長λ１〜λｎの波長成分に分光され、各波長成分が１次元光センサアレイ２０６によって検出される。１次元光センサアレイ２０６を構成する各光センサは、検出した波長成分の光強度の検出信号を画像再構成部２０８に出力する。

画像再構成部２０８は、１次元光センサアレイ２０６から出力された干渉光の各波長成分の検出信号に基づいて、この干渉光についての波長−光強度の関係、すなわち干渉光の光強度分布（波長スペクトル）を求める。求めた干渉光の波長スペクトルをフーリエ変換し、網膜の断層像を再構成する。

図６の（ｂ）は、中央部Ｃ、上端部Ｕ、下端部Ｌにおいて取得された断層像を示す図である。Ｒ_Ｚは図５と同様にｚ軸方向における１次元の計測範囲を表す。この計測範囲Ｒ_Ｚは、制御・移動された参照ミラー２０２の位置に基づいて決定される、断層像の深さ方向（奥行き方向）の範囲である。Ｔ_Ｃは図６の（ａ）の中央部Ｃに対応する断層像（以降、中央部断層像と呼ぶ）、Ｔ_Ｕは図６の（ａ）の上端部Ｕに対応する断層像（以降、上端部断層像と呼ぶ）、Ｔ_Ｌは図６の（ａ）の下端部Ｌに対応する断層像（以降、下端部断層像と呼ぶ）、を表す。撮像された断層像の画像データは、記憶部１０４へと送信される。

次に、ステップＳ３０５において、表示方法設定部１０５は、記憶部１０４に記憶された断層像の画像データを取得し、断層像の画像データを並べて同時に表示する表示方法に設定する（これを表示方法１と定義する）。

図７は、表示方法１の一例を表している。Ｔ_Ｕは、上端部断層像、Ｔ_Ｃは中央部断層像、Ｔ_Ｌは下端部断層像を表す。また、図５と同様に、各断層像内のＡは内境界膜、Ｂは網膜色素上皮層境界を表す。図７に示すように本実施形態では、上から順に上端部断層像Ｔ_Ｕ、中央部断層像Ｔ_Ｃ、下端部断層像Ｔ_Ｌを並べて表示する方法を適用している。しかし、断層像の表示方法は、各断層像が並んだ状態で同時に確認できるのであれば、この方法に限定されない。例えば、これらの断層像を横や斜めに並べて表示しても良い。また、図８は、網膜層に途切れが生じている場合の表示方法１の一例を表している。図８におけるＴ_Ｕ、Ｔ_Ｃ、Ｔ_Ｌ、Ａ、Ｂは、図７と同様にそれぞれ、上端部断層像、中央部断層像、下端部断層像、内境界膜、網膜色素上皮層境界を表す。図８では、上端部断層像Ｔ_Ｕ及び下端部断層像Ｔ_Ｌにおいて、内境界膜Ａが上辺から途切れている。断層像の並べ方は図７と同様である。

このように、中央と端部の断層像を並べて表示させることにより、ユーザは断層像から網膜層が途切れているかどうかを確認することができ、撮像後の３次元データから網膜層に途切れが生じるかどうかを判断することができる。そして、設定された表示方法１のデータ及び表示する断層像の画像データは、表示部１０６に送信される。

次の、ステップＳ３０６からＳ３０８の処理は、断層像における網膜層の途切れを検出し、途切れが検出された断層像の表示形態を他の断層像と異ならせることにより、警告を行う処理である。まず、ステップＳ３０６において、網膜層抽出部１０７は、記憶部１０４に記憶された断層像の画像データを取得し、断層像のそれぞれから画像解析により網膜層を抽出する。

本ステップでは、網膜層として、図７の内境界膜Ａ及び網膜色素上皮層境界Ｂの２つの層を抽出する。内境界膜Ａは、画像上で低輝度の領域として描出されるその上側の硝子体領域と、高輝度の領域として描出されるその下側の神経線維層に挟まれた境界であるため、画像上の輝度勾配が大きくなる性質がある。そこで本実施形態では、１つのＡ−スキャンラインに関して、画像上端からｚ軸正方向に注目画素を順に走査し、注目画素近傍の画像勾配が一定閾値Ｔ_Ａを超えた位置で走査を停止することで、停止位置の画素を、内境界膜の画素として抽出する。これを全てのＡ−スキャンラインに対して繰り返すことで、断層像から内境界膜の抽出を行う。

また、網膜色素上皮層境界Ｂとその一つ上側の境界である視細胞内節外節接合部（ＩＳ／ＯＳ）との間に挟まれた領域（網膜色素上皮層）は、網膜層の中でも特に高輝度の領域として描出される。それに比べてＩＳ／ＯＳの上側の領域は比較的低輝度であるため、ＩＳ／ＯＳにおける画像上の輝度勾配が大きくなる性質がある。そこで本実施形態では、１つのＡ−スキャンラインに関して、抽出された内境界膜Ａの位置を基点にｚ軸正方向に注目画素を走査し、注目画素近傍の画像勾配が一定閾値Ｔ_Ｉを超えた位置で走査を停止することで、停止位置の画素をＩＳ／ＯＳの画素として抽出する。これを全てのＡ−スキャンラインに対して繰り返すことで、断層像からＩＳ／ＯＳの層が抽出される。

そして、１つのＡ−スキャンラインに関して、ＩＳ／ＯＳを基点としてｚ軸正方向にさらに注目画素を走査し、輝度値が一定閾値Ｔ_Ｂよりも低くなる位置で走査を停止することで、停止位置の画素を網膜色素上皮層境界Ｂの画素として抽出する。これを全てのＡ−スキャンラインに対して繰り返すことで網膜色素上皮層境界Ｂの層が抽出される。そして、断層像の画像データ及び抽出された網膜層データ（内境界膜、ＩＳ／ＯＳ、網膜色素上皮層境界の３つの境界データ）は、網膜層途切れ検出部１０８に送信される。

ステップＳ３０７において、網膜層途切れ検出部１０８は、網膜層抽出部１０７から取得した断層像の画像データ及び網膜層データに基づき網膜層の途切れを検出し、網膜層の途切れを検出した網膜層データを生成する。このデータを網膜層途切れ検出データと定義する。途切れ、すなわち網膜層が深さ方向の計測範囲からはみ出していることが検出された場合は、網膜層が途切れていることを表すフラグをＴｒｕｅに設定し、検出されなかった場合は、Ｆａｌｓｅに設定する。このフラグを、途切れ検出フラグＥと定義する。そして、途切れ検出フラグＥ＝Ｔｒｕｅのときは、途切れ検出フラグＥの値と網膜層途切れ検出データを、記憶部１０４に送信しステップＳ３０８に移る。途切れ検出フラグＥ＝Ｆａｌｓｅのときは、途切れ検出フラグＥの値のみを記憶部１０４に送信しステップＳ３１２に移る。

本ステップでは、網膜層の途切れを以下の方法で検出する。まず、図８の断層像上における内境界膜Ａの途切れの検出方法を説明する。１つのＡ−スキャンラインにおける、ステップＳ３０６で検出された内境界膜Ａ上の点をｐ_Ａとする。このとき、点ｐ_Ａに対して上側（ｚ軸負の方向）の一定領域（例えば３画素程度）を参照領域Ｘと定義する。そして、参照領域Ｘの輝度値が本来内境界膜Ａの上側に存在する硝子体領域の輝度値から一定範囲に収まる場合は途切れていない、収まらない場合は途切れていると判定する。この条件式を下記の式で表す。

式（１）において、Ｖ_Ｘは参照領域Ｘの平均輝度値、Ｖ_{Ｃｏｒｐｕｓ}は硝子体領域の平均輝度値、Ｔ_Ａは一定の輝度値の幅を示す正の定数である。このように、式（１）を満たさない場合は、点ｐ_Ａとして硝子体領域と隣接しない別の点が検出されているため、Ａ−スキャンライン上に内境界膜Ａが写っておらず断層像上辺から途切れているとみなせる。また、点ｐ_Ａの上側に画素が存在しない場合は、点ｐ_Ａは断層像の上辺に位置するので、途切れていると判定する。

次に、網膜色素上皮層境界Ｂの途切れの検出方法を説明する。１つのＡ−スキャンラインにおける、ステップＳ３０６で検出された網膜色素上皮層境界Ｂ上の点をｐ_Ｂ、ＩＳ／ＯＳ上の点をｐ_Ｉとする。このとき、点ｐ_Ｉとｐ_Ｂに挟まれた領域を参照領域Ｙと定義する。そして、参照領域Ｙの輝度値が本来ＩＳ／ＯＳと網膜色素上皮層境界に挟まれた網膜色素上皮層の領域の輝度値から一定範囲に収まる場合は途切れていない、収まらない場合は途切れていると判定する。この条件式を下記の式で表す。

式（２）において、Ｖ_Ｙは参照領域Ｙの平均輝度値、Ｖ_ＲＰＥは網膜色素上皮層の平均輝度値、Ｔ_Ｂは一定の輝度値の幅を示す正の定数である。このように、式（２）を満たさない場合は、点ｐ_Ｂ、ｐ_Ｉとして網膜色素上皮層の領域と隣接しない別の点が検出されているため、Ａ−スキャンライン上に網膜色素上皮層が写っておらず断層像下辺から途切れているとみなせる。また、式（２）を満たしていたとしても、点ｐ_Ｂの下側に画素が存在しない場合は、点ｐ_Ｂは断層像の下辺に位置するので、途切れていると判定する。

以上のようにしてＡ−スキャンラインごとに途切れているかどうかが判定された網膜層データ（内境界膜Ａまたは網膜色素上皮層境界Ｂ）と断層像の画像データを合わせたデータを、網膜層途切れ検出データとする。

次に、ステップＳ３０８において、表示方法設定部１０５は、記憶部１０４から途切れ検出フラグＥ＝Ｔｒｕｅのデータ及び網膜層途切れ検出データを取得し、表示方法を警告表示する方法（これを表示方法２と定義する）に設定する。以下で説明するように、表示方法２では、網膜層が深さ方向にはみ出していることが検出された断層像の表示形態を、他の断層像の表示形態（網膜層がはみ出していない断層像の表示形態）と異ならせる。

図９は表示方法２の一例として内境界膜が途切れた場合の警告表示を示す図である。この表示方法は、網膜層途切れ検出データが内境界膜のデータである場合に適用される。図９の表示方法２は、図８の表示方法１の各部分が警告表示用に変更されたものに相当する。図９において、Ｔ_Ｕは、上端部断層像、Ｔ_Ｃは中央部断層像、Ｔ_Ｌは下端部断層像を表す。９０１は、内境界膜が途切れていることを文章で伝える警告表示、９０２は途切れが生じている内境界膜の端点の位置を示す矢印を表す。また、各断層像内のＡは途切れが生じている内境界膜が太く強調表示されたものを表す。図９では、Ｔ_ＵとＴ_Ｌのように内境界膜に途切れが生じている断層像は拡大表示、Ｔ_Ｃのように途切れが生じていない断層像は縮小表示されている。

また、図１０は、表示方法２の一例として網膜色素上皮層境界が途切れた場合の警告表示を示す図である。この表示方法は、網膜層途切れ検出データが網膜色素上皮層境界のデータである場合に適用される。図１０において、Ｔ_Ｕは上端部断層像、Ｔ_Ｃは中央部断層像、Ｔ_Ｌは下端部断層像を表す。１００１は、網膜色素上皮層境界が途切れていることを文章で伝える警告表示、１００２は途切れが生じている網膜色素上皮層境界の端点の位置を示す矢印を表す。また、各断層像内のＢは途切れが生じている網膜色素上皮層境界が太く強調表示されたものを表す。図１０では、Ｔ_ＵとＴ_Ｌのように網膜色素上皮層境界に途切れが生じている断層像は拡大表示、Ｔ_Ｃのように途切れが生じていない断層像は縮小表示されている。

このように、網膜層が途切れていることを、文章表示や途切れている箇所の表示、層の強調表示、断層像の拡大表示により示すことで、観察者が網膜層の途切れを認識する支援を行うことができる。そして、表示方法２のデータは表示部１０６に送信される。そして、ステップＳ３０９において、表示部１０６は、表示方法設定部１０５から表示方法２のデータを取得し、不図示のモニタ上に表示するよう表示制御する。

次に、ステップＳ３１０において、移動量設定部１０９は、途切れ検出フラグＥ＝Ｔｒｕｅの場合に、指示取得部１００から計測深度の自動調整を指示するための操作者による入力が取得されたか否かを判定する。この指示は、不図示のユーザーインターフェイスを用いて、操作者によって入力される。このとき、移動量設定部１０９が自動調整を指示する入力が取得された場合には、ステップＳ３１１へと移る。取得されなかった場合には、ステップＳ３０３へと移る。

ステップＳ３１１において、移動量設定部１０９は、ステップＳ３１０で取得した網膜層途切れ検出データに基づき、網膜に対して奥行き方向の計測深度を自動調整するための移動量を設定する。次に、設定した移動量に基づき、断層像取得部１０３は断層像の画像データを取得する。その次に、表示方法設定部１０５は、取得した断層像の表示方法を、表示方法１に設定する。そして、設定した表示方法１のデータは記憶部１０４に送信される。本ステップの処理の詳細については、図４に示すフローチャートを用いて後に詳しく説明する。

ステップＳ３１２において、表示部１０６は、表示方法設定部１０５から表示方法１のデータを取得し、不図示のモニタ上に表示するよう表示制御する。そして、ステップＳ３１３において、指示取得部１００は、断層像撮像装置１０による断層像の解析・表示処理を終了するか否かの指示を外部から取得する。この指示は、不図示のユーザーインターフェイスを用いて、操作者によって入力される。処理を終了せずに、眼底像上の注目箇所の指定を行った場合、処理はステップS３０１に戻る。処理を終了する指示を取得した場合には、断層像撮像装置１０はその処理を終了する。

次に、図４を参照して、ステップＳ３１１の計測深度の自動調整処理を説明する。
ステップＳ４０１において、移動量設定部１０９は、網膜層途切れ検出部１０８から網膜層途切れ検出データを取得して解析し、必要な移動量を設定する（これを深度方向移動量Ｄ’と定義する）。断層像の撮影時において、参照ミラー２０２が深度方向移動量Ｄだけ移動することにより、計測範囲ＲＺの断層像が得られる。そして、深度方向移動量Ｄ’が設定されると、断層像の撮影時において参照ミラー２０２の深度方向移動量Ｄの移動開始位置がＤ’だけシフトされ、計測範囲ＲＺがＤ’だけシフトする。本ステップでは、網膜層途切れ検出データが内境界膜の途切れを示すデータである場合は、網膜層の上側が途切れているため、ｚ軸の負の方向に計測範囲Ｒ_Ｚを移動させる（深度方向移動量Ｄ’は負の値になる）。逆に、網膜層途切れ検出データが網膜色素上皮層境界のデータである場合は、下側の網膜層が途切れているため、ｚ軸正の方向に計測範囲Ｒ_Ｚを移動させる（深度方向移動量Ｄ’は正の値になる）。

まず、内境界膜が途切れた場合（深度方向移動量Ｄ’が負の値の場合）の深度方向移動量Ｄ’の設定方法を説明する。本実施形態では、正の定数をｄ_Ｃとして、深度方向移動量Ｄ’＝−ｄ_Ｃと設定しても良いし、網膜層が途切れなくなるために必要な距離ｄ_Ｘ（正の値）を計算して、深度方向移動量Ｄ’＝−ｄ_Ｘと設定しても良い。ｄ_Ｘの設定方法を以下で説明する。

図１１の（ａ）は、途切れた内境界膜の推定ラインと断層像との位置関係を示す図である。１１０１は、端部の断層像（上端部断層像または下端部断層像）であり、Ａは内境界膜を表す。また、Ａ’は内境界膜Ａの輪郭を外挿することにより推定された、途切れた内境界膜の推定ラインを表す。さらに、ｄ_１は推定ラインＡ’と断層像の上辺の左端との距離、ｄ_２は推定ラインＡ’と断層像の上辺の右端との距離を表す。

推定ラインＡ’の推定方法として、網膜の３次元形状が楕円体に近似できることを利用して、例えば検出された内境界膜Ａに対して楕円形状をフィッティングして得られる曲線を推定ラインＡ’として適用する方法を用いる。その他、網膜の形状を考慮した推定方法であれば、この方法に限定しない。

そして、距離ｄ_Ｘとして、距離ｄ_１と距離ｄ_２のうち値が大きいものを採用する。図１１の（ａ）の例ではｄ_１＞ｄ_２が成り立つので、ｄ_Ｘ＝ｄ_１となる。これにより、断層像の上辺から最も離れている推定ラインＡ’上の位置からの、断層像の上辺までの距離を、距離ｄ_Ｘとして設定できる。従って、ｚ軸負の方向に距離ｄ_Ｘだけ計測範囲Ｒ_Ｚを移動させることで、断層像に内境界膜Ａを収めることができる。

次に、網膜色素上皮層境界が途切れた場合の深度方向移動量Ｄ’の設定方法を説明する。この場合は、内境界膜が途切れた場合と符号を逆にして、Ｄ’＝ｄ_Ｃとしても良いし、Ｄ’＝ｄ_Ｘとしても良い。ｄ_Ｘの設定方法を以下で説明する。

図１１の（ｂ）は、途切れた網膜色素上皮層境界の推定ラインと断層像との位置関係を示す図である。１１０２は、端部の断層像（上端部断層像または下端部断層像）であり、Ｂは網膜色素上皮層境界を表す。また、Ｂ’は途切れた網膜色素上皮層境界の輪郭を外装して得られた推定ラインを表し、ｄ_３は、推定ラインＢ’の最もｚ座標が大きい位置と断層像の下辺との距離を表す。網膜色素上皮層境界も網膜の一部であるので、推定ラインＢ’も推定ラインＡ’と同様の方法で求める。そして、距離ｄ_Ｘ＝ｄ_３と設定することで、ｚ軸正の方向にｄ_Ｘだけ計測範囲Ｒ_Ｚを移動させ、断層像に網膜色素上皮層境界Ｂを収めることができる。こうして、設定した深度方向移動量Ｄ’の値は断層像取得部１０３へと送信される。

ステップＳ４０２において、断層像取得部１０３は、移動量設定部１０９から取得した深度方向移動量Ｄ’及びステップＳ３０２で断層像取得位置設定部１０２により設定された断層像取得位置Ｐに基づき、被験眼の断層像を撮像する。処理の詳細はステップＳ３０３と同様であるため、省略する。撮像された断層像の画像データは、記憶部１０４へと送信される。

ステップＳ４０３において、網膜層抽出部１０７は、記憶部１０４に記憶された断層像の画像データを取得し、画像解析により網膜層を抽出する。処理の詳細はステップＳ３０６と同様であるため、省略する。断層像の画像データ及び抽出された網膜層のデータは、網膜層途切れ検出部１０８に送信される。そして、ステップＳ４０４において、網膜層途切れ検出部１０８は、網膜層抽出部１０７から取得した断層像の画像データ及び抽出された網膜層のデータに基づき網膜層の途切れを検出する。処理の詳細はステップＳ３０７と同様であるため、省略する。途切れ検出フラグＥ＝Ｔｒｕｅのときは、途切れ検出フラグＥの値と網膜層途切れ検出データを、記憶部１０４に送信しステップＳ４０１に移る。途切れ検出フラグＥ＝Ｆａｌｓｅのときは、途切れ検出フラグＥの値のみを記憶部１０４に送信しステップＳ４０５に移る。

ステップＳ４０５において、表示方法設定部１０５は、記憶部１０４に記憶された断層像の画像データと途切れ検出フラグＥ＝Ｆａｌｓｅの値を取得し、断層像の画像データを並べて同時に表示する表示方法、すなわち表示方法１に設定する。処理の詳細はステップＳ３０４と同様であるため、省略する。設定された表示方法１のデータ及び表示する断層像の画像データは、表示部１０６に送信される。

以上の手順により計測深度の自動調整が行われる。但し、ステップＳ４０１において深度方向移動量Ｄ’＝−ｄ_Ｃと設定した場合は（内境界膜が途切れているとき）、ステップＳ４０２において参照ミラーを一定量だけ移動させた断層像を取得する。従って、この処理とステップＳ４０４で網膜層の途切れをチェックする、という手順を何度も繰り返し（ステップＳ４０１〜Ｓ４０４）、網膜の途切れが検出されなくなったときに次の処理に移るという流れになる。

一方、ステップＳ４０１において深度方向移動量Ｄ’＝−ｄ_Ｘと設定した場合は、ステップＳ４０２において途切れが生じなくなるために必要なだけ参照ミラーを移動させた断層像を取得する。従って、ステップＳ４０４で網膜層の途切れを一度チェックした後に、次の処理に移るという流れになる。或いは、この場合、必要なだけ参照ミラーを移動させているので、ステップＳ４０３、Ｓ４０４による確認処理を省略するようにしてもよい。

以上、述べた構成によれば、網膜の３次元形状は楕円体に近似できるため、被験眼の計測範囲Ｒ_ＸＹにおける中央と端部の断層像を実時間で参照可能にすることで、撮像後に得られる３次元データ全体に網膜層が収まるかどうかを被験眼観察時に判断可能になる。そして、網膜層の途切れが検出された場合に警告提示することで、撮影者が網膜層の途切れを認識する支援を行うことができる。さらに、網膜層の途切れが検出された場合に、撮影者の指示により網膜層の途切れの状態を解析し、網膜層が断層像から途切れないように網膜の奥行き方向の計測深度を自動調整することで、撮影者が位置を調整する負担を軽減しかつ撮影ミスを防ぐことができる。

一方、網膜層の途切れが検出された場合に、撮影者が自動調整の指示を与えないときは計測深度の手動入力を取得できるようにする。このように構成することで、撮影者は網膜層の途切れを示す警告表示を参照しながら、手動で計測深度の位置合わせ（参照ミラー２０２の位置合わせ）を行うことができる。このとき、参照ミラー２０２の位置合わせを行った結果はリアルタイムに表示方法２で表示され、網膜層の途切れが解消すると表示方法１による表示が実行される。

また、図１において、網膜層抽出部１０７及び網膜層途切れ検出部１０８、表示方法設定部１０５における表示方法２を省くことで、表示方法１のみが表示方法設定部１０５で適用され、表示部１０６によって実時間で表示される構成にすることもできる。この場合、網膜層の途切れの検出が行われないため、移動量設定部１０９には撮影者からの手動による計測深度の指示のみが入力される。従って、撮影者は計測範囲Ｒ_ＸＹの中央部と両端部の位置におけるそのままの断層像を実時間で参照しながら、手動で計測深度の位置合わせを行うことができる。この場合、図３のＳ３０３〜Ｓ３０５が繰り返し実行されることになる。

その他、自動調整を行う場合には、ユーザは断層像をチェックする必要がない。よって、表示方法設定部１０５での表示方法を中央部の断層像１枚のみの表示にするようにしてもよい。このように、両端部の断層像表示及び網膜層途切れの警告表示を行わずに、網膜層が途切れた場合に移動量設定部１０９が計測深度を自動調整する構成にすることもできる。この場合、撮影者には両端部の断層像の状態が提示されないので、撮影者は端部の断層像の状態を意識することなく、コンピュータが自動調整した位置に基づいて撮影ミスのない３次元データを取得することができる。この構成では、網膜に途切れが生じた場合に、断層像の提示以外の何らかの通知手段（音声通知など）を用いて途切れの発生を撮影者に通知した後に撮影者からの指示を取得して自動調整しても良いし、通知せずに自動調整しても良い。

（その他の実施形態）
前記それぞれの実施形態は、本発明を撮像装置として実現したものである。しかしながら、本発明の実施形態は撮像装置のみに限定されるものではない。本実施形態では、本発明をコンピュータ上で動作するソフトウェアとして実現する構成を説明する。図１２は、断層像撮像装置１０の各部の機能をソフトウェアで実現するためのコンピュータの基本構成を示す図である。

ＣＰＵ１２０１は、ＲＡＭ１２０２やＲＯＭ１２０３に格納されたコンピュータプログラムやデータを用いてコンピュータ全体の制御を行う。また、断層像撮像装置１０の各部に対応するソフトウェアの実行を制御して、各部の機能を実現する。ＲＡＭ１２０２は、外部記憶装置１２０４からロードされたコンピュータプログラムやデータを一時的に記憶するエリアを備えると共に、ＣＰＵ１２０１が各種の処理を行うために必要とするワークエリアを備える。記憶部１０４の機能はＲＡＭ１２０２によって実現される。ＲＯＭ１２０３は、一般にコンピュータのＢＩＯＳや設定データなどが格納されている。外部記憶装置１２０４は、ハードディスクドライブなどの大容量情報記憶装置として機能する装置であって、ここにオペレーティングシステムやＣＰＵ１２０１が実行するコンピュータプログラム等を保存する。また本実施形態の説明において既知としている情報はここに保存されており、必要に応じてＲＡＭ１２０２にロードされる。モニタ１２０５は、液晶ディスプレイなどにより構成されている。例えば、表示部１０６が出力する内容を表示することができる。キーボード１２０６、マウス１２０７は入力デバイスであり、操作者はこれらを用いて、各種の指示を断層像撮像装置１０に与えることができる。インターフェイス１２０８は、断層像取得部１０３との間でデータのやり取りを行うためのインらーフェイスである。なお、外部の機器との間で各種データのやりとりを行うための、ＩＥＥＥ１３９４やＵＳＢ、イーサネット（登録商標）ポート等によって構成されるインターフェイスを備えてもよい。インターフェイス１２０８を介して取得したデータは、ＲＡＭ１２０２に取り込まれる。上述した各構成要素は、バス１２０９によって相互に接続される。

なお、本実施形態における断層像撮像装置１０の各部の機能は、各部の機能を実現するコンピュータプログラムをＣＰＵ１２０１が実行し、コンピュータ全体を制御することで実現される。また、上記実施形態では、同フローチャートに従ったプログラムコードは、例えば外部記憶装置１２０４からＲＡＭ１２０２に既にロードされているものとする。

以上説明したように、上記実施形態によれば、被験眼の計測範囲における中央と端部の位置の断層像を実時間で並べて表示されるため、その後撮像する３次元データに網膜層が収まるかどうかを被験眼観察時に判別可能になる。或いは、断層像において深さ方向の撮影範囲から網膜層がはみ出さないように自動的に深度方向の撮影範囲が調整される。そのため、３次元データ撮像後の断層像において網膜層が途切れてしまうという撮影ミスを防ぐことができる。
（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

なお、上述した本実施の形態における記述は、本発明に係る好適な画像処理装置の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

Claims (9)

1. 光干渉断層計により眼底の断層像を撮影する断層像撮像装置の制御方法であって、
   設定手段が、眼底における、断層像を撮影すべき計測範囲を設定する設定工程と、
   取得手段が、前記光干渉断層計を用いて、前記計測範囲の、診断用の撮影よりも少ない予め定められた複数の位置で断層像を取得する取得工程と、
   表示制御手段が、前記取得工程で取得された断層像を、リアルタイムに、表示装置の画面に並べて表示させる表示制御工程とを有することを特徴とする断層像撮像装置の制御方法。
2. 抽出手段が、前記取得工程で取得した断層像のそれぞれから網膜層を抽出する抽出工程と、
   検出手段が、前記断層像のそれぞれについて、前記抽出工程で抽出された網膜層が断層像の深さ方向に関して撮影範囲からはみ出しているかどうかを検出する検出工程とを更に有し、
   前記表示制御工程では、前記網膜層がはみ出していることが検出された断層像の表示形態と他の断層像の表示形態とを異ならせることを特徴とする請求項１に記載の断層像撮像装置の制御方法。
3. 光干渉断層計により眼底の断層像を撮影する断層像撮像装置の制御方法であって、
   設定手段が、眼底における、断層像を撮影すべき計測範囲を設定する設定工程と、
   取得手段が、前記光干渉断層計を用いて、前記計測範囲の、診断用の撮影よりも少ない予め定められた複数の位置で断層像を取得する取得工程と、
   抽出手段が、前記取得工程で取得した断層像の各々から網膜層を抽出する抽出工程と、
   調整手段が、前記抽出工程で抽出された網膜層の断層像における深さ方向の位置に基づいて、網膜層が深さ方向に撮影範囲をはみ出さないように前記光干渉断層計の参照ミラーの位置を調整する調整工程とを有することを特徴とする断層像撮像装置の制御方法。
4. 前記調整工程では、
   各断層像について前記抽出された網膜層が深さ方向に撮影範囲をはみ出しているか否かを判断し、
   はみ出していると判断された場合に、網膜層の輪郭を外挿することによりそのはみ出しの量を推定し、
   推定されたはみ出しの量に基づいて前記参照ミラーの位置を調整することを特徴とする請求項３に記載の断層像撮像装置の制御方法。
5. 前記取得する断層像の位置は中央と端部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の断層像撮像装置の制御方法。
6. 光干渉断層計により眼底の断層像を撮影する断層像撮像装置であって、
   眼底における、断層像を撮影すべき計測範囲を設定する設定手段と、
   前記光干渉断層計を用いて、前記計測範囲の、診断用の撮影よりも少ない予め定められた複数の位置で断層像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された断層像を、リアルタイムに、表示装置の画面に並べて表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする断層像撮像装置。
7. 光干渉断層計により眼底の断層像を撮影する断層像撮像装置であって、
   眼底における、断層像を撮影すべき計測範囲を設定する設定手段と、
   前記光干渉断層計を用いて、前記計測範囲の、診断用の撮影よりも少ない予め定められた複数の位置で断層像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された断層像の各々から網膜層を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された網膜層の断層像における深さ方向の位置に基づいて、網膜層が深さ方向に撮影範囲をはみ出さないように前記光干渉断層計の参照ミラーの位置を調整する調整手段とを備えることを特徴とする断層像撮像装置。
8. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の断層像撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
9. 請求項８に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータによって読み取りが可能な記憶媒体。

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