JP7213048B2 - 眼科情報処理装置、眼科装置、及び眼科情報処理方法 - Google Patents
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Description
図1に、実施形態に係る眼科装置1000の構成例の概略図を示す。眼科装置1000は、検査光学系300と、眼科情報処理装置400とを含む。検査光学系300には、被検眼を光学的に検査するための光学系が設けられる。図1では、検査光学系300は、プラチドリング投影系310と、OCT光学系320とを含む。
図2に、図1に示す眼科装置1000の光学系の構成例を示す。図1のプラチドリング投影系310の機能は、図2のプラチドリング投影系3により実現される。図1のOCT光学系320の機能は、図2のOCT光学系8により実現される。図1の眼科情報処理装置400の機能は、図1の処理部9により実現される。
前眼部観察系5は、被検眼Eの前眼部を動画撮影する。前眼部観察系5を経由する光学系において、撮像素子59の撮像面は瞳孔共役位置に配置されている。前眼部照明光源50は、被検眼Eの前眼部に照明光(例えば、赤外光)を照射する。被検眼Eの前眼部により反射された光は、対物レンズ51を通過し、ダイクロイックミラー52を透過し、絞り(テレセン絞り)53に形成された孔部を通過し、ハーフミラー23を透過し、リレーレンズ55及び56を通過し、ダイクロイックミラー76を透過する。ダイクロイックミラー52は、レフ測定光学系の光路と前眼部観察系5の光路とを合成(分離)する。ダイクロイックミラー52は、これらの光路を合成する光路合成面が対物レンズ51の光軸に対して傾斜して配置される。ダイクロイックミラー76を透過した光は、結像レンズ58により撮像素子59(エリアセンサー)の撮像面に結像される。撮像素子59は、所定のレートで撮像及び信号出力を行う。撮像素子59の出力(映像信号)は、後述の処理部9に入力される。処理部9は、この映像信号に基づく前眼部像E´を後述の表示部10の表示画面10aに表示させる。前眼部像E´は、例えば赤外動画像である。
Zアライメント系1は、前眼部観察系5の光軸方向(前後方向、Z方向)におけるアライメントを行うための光(赤外光)を被検眼Eに投射する。Zアライメント光源11から出力された光は、被検眼Eの角膜Crに投射され、角膜Crにより反射され、結像レンズ12によりラインセンサー13のセンサー面に結像される。角膜頂点の位置が前眼部観察系5の光軸方向に変化すると、ラインセンサー13のセンサー面における光の投射位置が変化する。処理部9は、ラインセンサー13のセンサー面における光の投射位置に基づいて被検眼Eの角膜頂点の位置を求め、これに基づき光学系を移動させる機構を制御してZアライメントを実行する。
XYアライメント系2は、前眼部観察系5の光軸に直交する方向(左右方向(X方向)、上下方向(Y方向))のアライメントを行うための光(赤外光)を被検眼Eに照射する。XYアライメント系2は、ハーフミラー23により前眼部観察系5の光路から分岐された光路に設けられたXYアライメント光源21とコリメータレンズ22とを含む。XYアライメント光源21から出力された光は、コリメータレンズ22を通過し、ハーフミラー23により反射され、前眼部観察系5を通じて被検眼Eに投射される。被検眼Eの角膜Crによる反射光は、前眼部観察系5を通じて撮像素子59に導かれる。
プラチドリング投影系3は、被検眼Eの角膜Crの形状を測定するための同心円状の複数のリング状光束(赤外光、プラチドリング)を角膜Crに投射する。各リング状光束は、円弧状の光束又は円周状の光束であってよい。プラチド板31は、対物レンズ51の近傍に配置されている。プラチド板31には、同心円状の複数の透光部(リングパターン)が形成されている。プラチド板31の背面側(対物レンズ51側)には、複数のLEDを含むプラチドリング光源32が設けられている。プラチドリング光源32からの光でプラチド板31を照明することにより、角膜Crに同心円状の複数のリング状光束が投影される。被検眼Eの角膜Crからの反射光(プラチドリング像)は撮像素子59により前眼部像E´とともに検出される。処理部9は、このプラチドリング像を基に公知の演算を行うことで角膜Crの形状を表す角膜形状パラメータを算出する。
レフ測定光学系は、眼屈折力測定に用いられるレフ測定投射系6及びレフ測定受光系7を含む。レフ測定投射系6は、眼屈折力測定用の光束(例えば、リング状光束)(赤外光)を眼底Efに投射する。レフ測定受光系7は、この光束の被検眼Eからの戻り光を受光する。レフ測定投射系6は、レフ測定受光系7の光路に設けられた孔開きプリズム65によって分岐された光路に設けられる。孔開きプリズム65に形成されている孔部は、瞳孔共役位置に配置される。レフ測定受光系7を経由する光学系において、撮像素子59の撮像面は眼底共役位置に配置される。
ダイクロイックミラー67によりレフ測定光学系の光路から波長分離された光路に、後述のOCT光学系8が設けられる。ダイクロイックミラー83によりOCT光学系8の光路から分岐された光路に固視投影系4が設けられる。
OCT光学系8は、OCT計測を行うための光学系である。OCT計測よりも前に実施されたレフ測定結果に基づいて、光ファイバーf1の端面が撮影部位(眼底Ef又は前眼部)と光学系に共役となるように合焦レンズ87の位置が調整される。
眼科装置1000の処理系の構成について説明する。眼科装置1000の処理系の機能的構成の例を図4及び図5に示す。図4は、眼科装置1000の処理系の機能ブロック図の一例を表す。図5は、データ処理部223の機能ブロック図の一例を表す。
制御部210は、プロセッサを含み、眼科装置の各部を制御する。制御部210は、主制御部211と、記憶部212とを含む。記憶部212には、眼科装置を制御するためのコンピュータプログラムがあらかじめ格納される。コンピュータプログラムには、光源制御用プログラム、検出器制御用プログラム、光スキャナー制御用プログラム、光学系制御用プログラム、演算処理用プログラム及びユーザインターフェイス用プログラムなどが含まれる。このようなコンピュータプログラムに従って主制御部211が動作することにより、制御部210は制御処理を実行する。
記憶部212は、各種のデータを記憶する。記憶部212に記憶されるデータとしては、例えば他覚測定の測定結果、OCT計測の計測結果、断層像の画像データ、眼底像の画像データ、被検眼情報、被検者情報、模型眼データ212Aなどがある。被検眼情報は、左眼/右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。被検者情報は、患者ID、氏名、被検者の年令、性別、身長、体重などの被検者に関する情報を含む。いくつかの実施形態では、被検者情報は、電子カルテから取得される情報である。いくつかの実施形態では、被検眼情報や被検者情報は、操作部280を用いて検者又は被検者により入力される情報である。
演算処理部220は、画像形成部222と、データ処理部223とを含む。
画像形成部222は、検出器125により検出された信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データを形成する。すなわち、画像形成部222は、干渉光学系による干渉光LCの検出結果に基づいて被検眼Eの画像データを形成する。この処理には、従来のスペクトラルドメインタイプのOCTと同様に、フィルター処理、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理が含まれている。このようにして取得される画像データは、複数のAライン(被検眼E内における各測定光LSの経路)における反射強度プロファイルを画像化することにより形成された一群の画像データを含むデータセットである。
データ処理部223は、画像形成部222により形成された断層像に対して各種のデータ処理(画像処理)や解析処理を施す。例えば、データ処理部223は、画像の輝度補正や分散補正等の補正処理を実行する。また、データ処理部223は、前眼部観察系5を用いて得られた画像(前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
角膜情報生成部2231は、撮像素子59により取得されたプラチドリング像を用いて公知の演算を行うことにより角膜Crの形状を表すパラメータを含む角膜情報(角膜形状情報)の分布情報を生成する。すなわち、角膜Crの複数の位置のそれぞれにおける角膜情報が生成される。
眼屈折力算出部2232は、レフ測定投射系6により眼底Efに投影されたリング状光束(リング状の測定パターン)の戻り光を撮像素子59が受光することにより得られたリング像(パターン像)を解析する。
眼内距離算出部2233は、OCT光学系8により得られた干渉光LCの検出結果(OCTデータ)に基づいて被検眼Eにおける1以上の眼内距離を求める。1以上の眼内距離は、眼軸長(角膜頂点から網膜までの距離)を含む。網膜の位置として、網膜における所定の層組織(例えば、内境界膜)の位置を採用することができる。いくつかの実施形態では、眼内距離算出部2233は、OCT光学系8により得られた干渉光LCの検出結果を解析することにより眼内の所定部位に相当する干渉光の検出結果(干渉信号)のピーク位置を特定し、特定されたピーク位置間の距離に基づいて上記の眼内距離を求める。いくつかの実施形態に係る眼内距離算出部2233は、更に、角膜厚、前房深度、水晶体厚、硝子体腔長、網膜厚、脈絡膜厚などを求める。
眼球モデル生成部2234は、OCT光学系8により得られた干渉光LCの検出結果(OCTデータ)に基づいて被検眼Eに関するパラメータ(値)を求める。更に、眼球モデル生成部2234は、求められたパラメータに基づいて、被検眼Eの3次元眼球モデルを作成する。
パラメータ算出部2234Aは、OCT光学系8により得られたOCTデータ(データセット)を解析することにより被検眼Eに関する既定のパラメータを求める。OCTデータセットは、角膜前面から網膜表面にわたる範囲を含む被検眼Eの3次元領域の形態を表す。すなわち、この3次元領域がOCTによる計測領域に相当し、OCTデータセットとして得られる画像はこの3次元領域における被検眼Eの各部の形態を描出している。
モデル生成部2234Bは、角膜情報生成部2231により生成された角膜情報の分布(具体的には、曲率半径分布)を用いて、被検眼Eの3次元眼球モデルを作成する。より具体的には、モデル生成部2234Bは、角膜情報生成部2231により生成された角膜情報の分布と、眼内距離算出部2233により算出された眼軸長と、眼屈折力算出部2232により算出された屈折力値と、パラメータ算出部2234Aにより算出されたパラメータとに基づいて、被検眼Eの3次元の眼球モデルを作成する。
部位特定部2235は、角膜Crに入射する測定光の眼内における進行方向を特定し、当該測定光により収集されたOCTデータに基づいて進行方向における被検眼Eの眼内部位に対応する位置を特定する。ここでは、眼内部位が、網膜(又は網膜を構成する層組織のいずれか)であるものとする。
表示部270は、ユーザインターフェイス部として、制御部210による制御を受けて情報を表示する。表示部270は、図2などに示す表示部10を含む。
通信部290は、図示しない外部装置と通信するための機能を有する。通信部290は、外部装置との接続形態に応じた通信インターフェイスを備える。外部装置の例として、レンズの光学特性を測定するための眼鏡レンズ測定装置がある。眼鏡レンズ測定装置は、被検者が装用する眼鏡レンズの度数などを測定し、この測定データを眼科装置1000に入力する。また、外部装置は、任意の眼科装置、記録媒体から情報を読み取る装置(リーダ)や、記録媒体に情報を書き込む装置(ライタ)などでもよい。更に、外部装置は、病院情報システム(HIS)サーバ、DICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)サーバ、医師端末、モバイル端末、個人端末、クラウドサーバなどでもよい。通信部290は、例えば処理部9に設けられていてもよい。
実施形態に係る眼科装置1000の動作について説明する。
図示しない顔受け部に被検者の顔が固定された状態で、検者が操作部280に対して所定の操作を行うことで、眼科装置1000は、被検眼Eに対して固視標の呈示を開始する。
続いて、眼科装置1000は、アライメントを実行する。
続いて、眼科装置1000は、プラチド測定を実行する。
次に、眼科装置1000は、眼屈折力測定を実行する。
続いて、眼科装置1000は、眼軸長を測定するためのOCT計測を実行する。
続いて、眼科装置1000は、前眼部OCT計測を実行する。いくつかの実施形態では、ステップS6は、ステップS5において実行される。
続いて、眼科装置1000は、眼底OCT計測を実行する。
次に、主制御部211は、ステップS7の眼底OCT計測において角膜Crの複数の位置に入射する測定光のそれぞれについて、眼内の進行方向を特定し、特定された進行方向に沿って網膜に相当する位置を部位特定部2235に特定させる。部位特定部2235は、ステップS7の眼底OCT計測における光スキャナー88のスキャン角度とステップS7において得られた眼球モデルとに基づいて、角膜Crの複数の入射位置のそれぞれに入射する測定光を光線追跡することにより測定光の進行方向を特定する。続いて、部位特定部2235は、測定光のそれぞれについて、各測定光より収集されたOCTデータに基づいて進行方向における被検眼Eの網膜に相当する位置を特定する。
続いて、部位特定部2235は、ステップS8において特定された複数の網膜の位置のそれぞれについて、模型眼データ212Aと、ステップS4において用いて取得された被検眼Eの眼屈折力と、ステップS5において算出された眼軸長とに基づいて、上記のように実空間距離に換算して網膜のほぼ実寸法の形状として特定する。それにより、網膜のより詳細な2次元的又は3次元的な形状が特定可能になる。以上で、眼科装置1000の動作は終了となる(エンド)。
実施形態に係る眼科情報処理装置、眼科装置、及び眼科装置の制御方法の作用及び効果について説明する。
以上に示された実施形態は、この発明を実施するための一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内において任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。
2 XYアライメント系
3、310 プラチドリング投影系
4 固視投影系
5 前眼部観察系
6 レフ測定投射系
7 レフ測定受光系
8、320 OCT光学系
9 処理部
210 制御部
211 主制御部
223 データ処理部
2231 角膜情報生成部
2232 眼屈折力算出部
2233 眼内距離算出部
2234 眼球モデル生成部
2234A パラメータ算出部
2234B モデル生成部
2235 部位特定部
300 検査光学系
400 眼科情報処理装置
1000 眼科装置
Claims (8)
- 光スキャナーを含み、光源からの光を参照光と測定光とに分割し、前記測定光を前記光スキャナーにより偏向して被検眼に投射し、前記被検眼からの前記測定光の戻り光と前記参照光との干渉光を検出することにより被検眼のデータを収集するOCT計測部と、
前記被検眼の角膜に対して測定パターンを投射し、その戻り光を検出し、検出された前記戻り光の像に基づいて前記角膜における曲率半径分布を求める角膜形状測定部と、
前記角膜における曲率半径分布を用いて眼球モデルを生成する眼球モデル生成部と、
前記角膜における複数の入射位置のそれぞれに入射する測定光を前記光スキャナーによるスキャン角度と前記眼球モデルとに基づいて光線追跡することにより前記測定光の進行方向を特定し、当該測定光により収集されたデータに基づいて前記進行方向における前記被検眼の眼内部位に対応する位置を特定する部位特定部と、
前記被検眼に対して光を投射し、その戻り光を検出し、検出された戻り光の像に基づいて前記被検眼の眼屈折力を求める眼屈折力測定部と、
前記OCT計測部により収集された前記データに基づいて前記被検眼の眼軸長を求める眼内距離算出部と、
を含み、
前記部位特定部は、眼の光学特性を表す標準値データと、前記眼屈折力と、前記眼軸長とに基づいて、前記眼内部位の形状を特定する、眼科装置。 - 前記角膜形状測定部は、前記角膜に対して同心円状の複数のリング状光束を投射する
ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 - 前記眼球モデル生成部は、前記OCT計測部により収集された前記被検眼のデータに基づいて、前記被検眼の一部又は全体のサイズを表すサイズパラメータ、前記被検眼の部位の形状を表す形状パラメータ、及び前記被検眼の部位の光学的機能を表す光学的パラメータのうち少なくとも1つを含むパラメータを求め、前記パラメータと、前記標準値データと、前記眼屈折力と、前記眼軸長と、前記曲率半径分布とに基づいて前記眼球モデルを生成する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の眼科装置。 - 前記眼内部位は、網膜である
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眼科装置。 - 被検眼に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより収集されたデータに基づいて少なくとも前記被検眼の眼内部位の位置を特定する眼科情報処理装置であって、
前記被検眼の角膜における曲率半径分布を用いて眼球モデルを生成する眼球モデル生成部と、
前記角膜における複数の入射位置のそれぞれに入射する測定光を前記測定光を偏向する光スキャナーのスキャン角度と前記眼球モデルとに基づいて光線追跡することにより前記測定光の進行方向を特定し、当該測定光により収集されたデータに基づいて前記進行方向における前記眼内部位に対応する位置を特定する部位特定部と、
を含み、
前記部位特定部は、眼の光学特性を表す標準値データと、前記被検眼の眼屈折力と、前記被検眼の眼軸長とに基づいて、前記眼内部位の形状を特定する、眼科情報処理装置。 - 前記眼球モデル生成部は、前記収集されたデータに基づいて、前記被検眼の一部又は全体のサイズを表すサイズパラメータ、前記被検眼の部位の形状を表す形状パラメータ、及び前記被検眼の部位の光学的機能を表す光学的パラメータのうち少なくとも1つを含むパラメータを求め、前記パラメータと、前記標準値データと、前記眼屈折力と、前記眼軸長と、前記曲率半径分布とに基づいて前記眼球モデルを生成する
ことを特徴とする請求項5に記載の眼科情報処理装置。 - 前記眼内部位は、網膜である
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の眼科情報処理装置。 - 被検眼に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより収集されたデータに基づいて前記被検眼の眼内部位の形状を特定する眼科情報処理方法であって、
前記被検眼の角膜における曲率半径分布を用いて眼球モデルを生成する眼球モデル生成ステップと、
前記角膜における複数の入射位置のそれぞれに入射する測定光を前記測定光を偏向する光スキャナーのスキャン角度と前記眼球モデルとに基づいて光線追跡することにより前記測定光の進行方向を特定し、当該測定光により収集されたデータに基づいて前記進行方向における前記眼内部位に対応する位置を特定する部位特定ステップと、
を含み、
前記部位特定ステップは、眼の光学特性を表す標準値データと、前記被検眼の眼屈折力と、前記被検眼の眼軸長とに基づいて、前記眼内部位の形状を特定する、眼科情報処理方法。
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