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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

眼科情報処理装置、眼科装置、及び眼科情報処理方法 Download PDF

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Description

この発明は、眼科情報処理装置、眼科装置、及び眼科情報処理方法に関する。
近年、レーザー光源等からの光ビームを用いて被測定物体の形態を測定したり画像化したりする光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography:OCT)が注目を集めている。OCTは、X線CT(Computed Tomography)のような人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野や生物学分野における応用の展開が期待されている。例えば、眼科分野においては、眼底や角膜等の画像を形成する装置が実用化されている。
このようなOCTを用いた装置(OCT装置)は被検眼の様々な部位(眼底や前眼部)の計測や観察に適用可能である。また、高精細な画像を取得できることから、様々な眼科疾患の診断に応用されている。
OCT装置は、近視の診断への応用についても期待されている。近視は、眼球に入射した光線が網膜よりも前方に焦点を結ぶ屈折異常である。近視の中には、眼鏡等で矯正しても正常な視力を得ることが難しいと考えられている病的近視がある。病的近視では、眼軸が長く、眼球後部が変形して網膜や視神経に様々な病的変化が生じている。OCT装置を用いて眼球の形状を観察することで、病的近視への進行の予防に寄与することが期待されている。
例えば、特許文献1には、被検眼の断層像における光学的な距離とスキャンミラーによる光線の入射角度を考慮した補正を行うことにより、当該断層像から得られる眼底(網膜)の形状から実際の眼球の形状を求める手法が開示されている。
特許第5794664号公報
しかしながら、従来の手法では、被検眼の角膜の前面が角膜頂点に対して対称であることを前提に眼球の形状が求められる。それにより、角膜の前面が角膜頂点に対して非対称である角膜疾患(例えば、円錐角膜、不正乱視)が考慮されない。従って、得られた断層像から眼底(網膜、広義には眼内部位)の形状に異常があると判断された場合であっても、角膜に原因があるのか、真に網膜に原因があるのかを判断することが不可能である。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、角膜の形状に応じて眼内部位の位置や形状を高精度に求めるための新たな技術を提供することにある。
いくつかの実施形態の第1態様は、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、を含む眼科装置である。
いくつかの実施形態の第2態様では、第1態様において、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。
いくつかの実施形態の第3態様は、第1態様又は第2態様において、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。
いくつかの実施形態の第4態様では、第3態様において、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。
いくつかの実施形態の第5態様では、第1態様~第4態様のいずれかにおいて、前記眼内部位は、網膜である。
いくつかの実施形態の第6態様は、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る。眼科情報処理装置は、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、を含む。
いくつかの実施形態の第7態様では、第6態様において、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。
いくつかの実施形態の第8態様では、第7態様において、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。
いくつかの実施形態の第9態様では、第6態様~第8態様のいずれかにおいて、前記眼内部位は、網膜である。
いくつかの実施形態の第10態様は、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る。眼科情報処理方法は、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、を含む。
いくつかの実施形態の第11態様では、第10態様において、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。
なお、上記した複数の請求項に係る構成を任意に組み合わせることが可能である。
本発明によれば、角膜の形状に応じて眼内部位の位置や形状を高精度に求めるための新たな技術を提供することが可能になる。
実施形態に係る眼科装置の構成例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の光学系の構成例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の光学系の構成例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の処理系を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置の処理系を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフローを示す概略図である。
この発明に係る眼科情報処理装置、眼科装置、及び眼科情報処理方法の実施形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書において引用された文献の記載内容や任意の公知技術を、以下の実施形態に援用することが可能である。
実施形態に係る眼科装置は、眼科情報処理装置の機能を有する。眼科情報処理装置の機能は、眼科情報処理プログラムに従って処理を実行するコンピュータにより実現される。眼科情報処理装置は、プロセッサと、眼科情報処理プログラムがあらかじめ記憶された記憶部とを備え、プロセッサが、記憶部から読み出された眼科情報処理プログラムに従って処理を実行することにより眼科情報処理装置の機能を実現する。
実施形態に係る眼科装置は、角膜形状測定(プラチド測定)と、光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography:以下、OCT)を用いた計測や撮影とを実行可能である。
以下、実施形態では、OCTを用いた計測等においてスウェプトソースタイプのOCTの手法を用いる場合について特に詳しく説明する。しかしながら、他のタイプ(例えば、スペクトラルドメインタイプ)のOCTを用いる眼科装置に対して、実施形態に係る構成を適用することも可能である。
いくつかの実施形態に係る眼科装置は、更に、自覚検査を行うための自覚検査光学系や、その他の他覚測定を行うための他覚測定系を含む。
自覚検査は、被検者からの応答を利用して情報を取得する測定手法である。自覚検査には、遠用検査、近用検査、コントラスト検査、グレア検査等の自覚屈折測定や、視野検査などがある。
他覚測定は、被検者からの応答を参照することなく、主に物理的な手法を用いて被検眼に関する情報を取得する測定手法である。他覚測定には、被検眼の特性を取得するための測定と、被検眼の画像を取得するための撮影とが含まれる。その他の他覚測定には、眼屈折力測定(レフ測定)、眼圧測定、眼底撮影等がある。
以下、眼底共役位置は、アライメントが完了した状態での被検眼の眼底と光学的に略共役な位置であり、被検眼の眼底と光学的に共役な位置又はその近傍を意味するものとする。同様に、瞳孔共役位置は、アライメントが完了した状態での被検眼の瞳孔と光学的に略共役な位置であり、被検眼の瞳孔と光学的に共役な位置又はその近傍を意味するものとする。
<眼科装置の構成>
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。
プラチドリング投影系310は、被検眼の角膜の形状を測定するための光学系である。具体的には、プラチドリング投影系310は、被検眼の角膜に同心円状の複数のリング状パターン(測定パターン、プラチドリング)を投射し、その戻り光を検出する。OCT光学系320は、被検眼に対してOCTを実行するための光学系である。具体的には、OCT光学系320は、干渉光学系を備え、被検眼に測定光を投射し、その戻り光を検出する。
眼科情報処理装置400は、検査光学系300を制御する機能と、検査光学系300により得られたデータに対して所定の情報処理を実行する機能とを含む。情報処理には、検査光学系300により得られたデータに基づく角膜形状の測定値の算出処理、プラチドリング投影系310又はOCT光学系320により得られたデータに対する解析処理、及び当該データに基づく画像処理などが挙げられる。
眼科装置1000では、プラチドリング投影系310によりプラチドリングを投影することにより角膜形状測定が実行され、被検眼の角膜における角膜情報の分布情報が取得される。すなわち、角膜における複数の位置のそれぞれに対して角膜情報が求められる。いくつかの実施形態では、角膜情報は、角膜曲率半径を含む。眼科装置1000は、OCT光学系320により被検眼の眼底の所定のスキャン領域に対してOCT計測を実行し、OCTデータを取得する。眼科情報処理装置400は、角膜における測定光の入射位置に対応した角膜情報を用いて眼球モデルを生成する。いくつかの実施形態では、眼科情報処理装置400は、Gullstrand模型眼等の模型眼の模型眼データに含まれるパラメータの少なくとも1つを、プラチドリング投影系310を用いて得られた測定値を角膜における測定光の入射位置ごとに置き換えることにより眼球モデルを生成する。
眼科情報処理装置400は、測定光の入射角度(光スキャナによるスキャン角度)と、生成された眼球モデルとに基づいて、角膜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眼内部位に対応する位置を特定する。いくつかの実施形態では、眼内部位は、網膜(眼底)である。いくつかの実施形態では、模型眼データと、被検眼の眼屈折力と、被検眼の眼軸長とに基づいて、特定された眼内部位の位置におけるサイズ情報(例えば、1画素当たりの実寸に相当する値)が特定され、当該サイズ情報に基づいて眼内部位の形状が特定される。
いくつかの実施形態では、眼科装置1000は、眼科情報処理装置400の機能だけを備え、プラチド測定により得られたデータ、及びOCTにより得られたデータを外部装置から取得する。いくつかの実施形態では、眼科装置1000は、プラチドリング投影系310及びOCT光学系320の一方だけを備え、プラチド測定により得られたデータ、又はOCT計測により得られたデータを外部装置から取得する。
<光学系の構成>
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。
眼科装置1000は、被検眼Eを観察するための光学系と、被検眼Eを検査するための光学系と、これらの光学系の光路を波長分離するダイクロイックミラーとを含む。被検眼Eを観察するための光学系として、前眼部観察系5が設けられている。被検眼Eを検査するための光学系としてOCT光学系やプラチドリング投影系やレフ測定光学系(眼屈折力測定光学系)が設けられている。
眼科装置1000は、Zアライメント系1、XYアライメント系2、プラチドリング投影系3、固視投影系4、前眼部観察系5、レフ測定投射系6、レフ測定受光系7、及びOCT光学系8を含む。以下では、例えば、前眼部観察系5が940nm~1000nmの光を用い、レフ測定光学系(レフ測定投射系6、レフ測定受光系7)が830nm~880nmの光を用い、固視投影系4が400nm~700nmの光を用い、OCT光学系8が1000nm~1100nmの光を用いるものとする。プラチドリング投影系3は、レフ測定光学系と同じ波長範囲の光を用いることができる。
(前眼部観察系5)
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)
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)
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。
この反射光に基づく像(輝点像)Brは前眼部像E´に含まれる。処理部9は、輝点像Brを含む前眼部像E´とアライメントマークALとを表示部の表示画面に表示させる。手動でXYアライメントを行う場合、ユーザは、アライメントマークAL内に輝点像Brを誘導するように光学系の移動操作を行う。自動でアライメントを行う場合、処理部9は、アライメントマークALに対する輝点像Brの変位がキャンセルされるように、光学系を移動させる機構を制御する。
(プラチドリング投影系3)
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。
(レフ測定投射系6、レフ測定受光系7)
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。
いくつかの実施形態では、レフ測定光源61は、高輝度光源であるSLD(Superluminescent Diode)光源である。レフ測定光源61は、光軸方向に移動可能である。レフ測定光源61は、眼底共役位置に配置される。レフ測定光源61から出力された光は、リレーレンズ62を通過し、円錐プリズム63の円錐面に入射する。円錐面に入射した光は偏向され、円錐プリズム63の底面から出射する。円錐プリズム63の底面から出射した光は、リング絞り64にリング状に形成された透光部を通過する。リング絞り64の透光部を通過した光(リング状光束)は、孔開きプリズム65の孔部の周囲に形成された反射面により反射され、ロータリープリズム66を通過し、ダイクロイックミラー67により反射される。ダイクロイックミラー67により反射された光は、ダイクロイックミラー52により反射され、対物レンズ51を通過し、被検眼Eに投射される。ロータリープリズム66は、眼底Efの血管や疾患部位に対するリング状光束の光量分布を平均化や光源に起因するスペックルノイズの低減のために用いられる。
眼底Efに投射されたリング状光束の戻り光は、対物レンズ51を通過し、ダイクロイックミラー52及びダイクロイックミラー67により反射される。ダイクロイックミラー67により反射された戻り光は、ロータリープリズム66を通過し、孔開きプリズム65の孔部を通過し、リレーレンズ71を通過し、反射ミラー72により反射され、リレーレンズ73及び合焦レンズ74を通過する。合焦レンズ74は、レフ測定受光系7の光軸に沿って移動可能である。合焦レンズ74を通過した光は、反射ミラー75により反射され、ダイクロイックミラー76により反射され、結像レンズ58により撮像素子59の撮像面に結像される。処理部9は撮像素子59からの出力を基に公知の演算を行うことで被検眼Eの屈折力値を算出する。例えば、屈折力値は、球面度数、乱視度数及び乱視軸角度、又は等価球面度数を含む。
(固視投影系4)
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。
固視投影系4は、固視標を被検眼Eに呈示する。固視投影系4の光路には、固視ユニット40が配置されている。固視ユニット40は、後述の処理部9からの制御を受け、固視投影系4の光路に沿って移動可能である。固視ユニット40は、液晶パネル41を含む。
処理部9による制御を受けた液晶パネル41は、固視標を表すパターンを表示する。液晶パネル41は、計測(測定)の種別に対応した複数の固視標パターンを選択的に表示することが可能である。複数の固視標パターンは、視覚が異なるパターンを含む。液晶パネル41は、2以上の固視標パターンを重畳して表示することが可能である。
液晶パネル41の画面上におけるパターン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。被検眼Eの固視位置としては、眼底Efの黄斑部を中心とする画像を取得するための位置や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための位置や、黄斑部と視神経乳頭との間の眼底中心を中心とする画像を取得するための位置などがある。固視標を表すパターンの表示位置を任意に変更することが可能である。
液晶パネル41からの光は、リレーレンズ42を通過し、ダイクロイックミラー83を透過し、リレーレンズ82を通過し、反射ミラー81により反射され、ダイクロイックミラー67を透過し、ダイクロイックミラー52により反射される。ダイクロイックミラー52により反射された光は、対物レンズ51を通過して眼底Efに投射される。いくつかの実施形態では、液晶パネル41及びリレーレンズ42のそれぞれは、独立に光軸方向に移動可能である。
いくつかの実施形態では、液晶パネル41に代えて、透過型又は反射型の視標チャートと、視標チャートを照明する照明光源と、点光源とが設けられる。視標チャートには、レフ測定用の固視標を表す第1固視標パターンが印刷される。照明光源により視標チャートを照明することにより被検眼Eにレフ測定用の固視標が呈示される。互いに視角が異なる2以上の固視標を選択的に被検眼Eに呈示するように、互いに視角が異なる固視標パターンが印刷された2以上の視標チャートが選択的に照明光源により照明されるように構成されてもよい。点光源を点灯させることにより、被検眼EにOCT計測用の固視標が呈示される。視標チャートには、OCT計測用の固視標を表す第2固視標パターンが印刷されていてもよい。
(OCT光学系8)
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。
OCT光学系8は、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設けられる。上記の固視投影系4の光路は、ダイクロイックミラー83によりOCT光学系8の光路に結合される。それにより、OCT光学系8及び固視投影系4のそれぞれの光軸を同軸で結合することができる。
OCT光学系8は、OCTユニット100を含む。図3に示すように、OCTユニット100において、OCT光源101は、一般的なスウェプトソースタイプのOCT装置と同様に、出射光の波長を掃引(走査)可能な波長掃引型(波長走査型)光源を含んで構成される。波長掃引型光源は、共振器を含むレーザー光源を含んで構成される。OCT光源101は、人眼では視認できない近赤外の波長帯において、出力波長を時間的に変化させる。
図3に例示するように、OCTユニット100には、スウェプトソースOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系は、干渉光学系を含む。この干渉光学系は、波長可変光源(波長掃引型光源)からの光を測定光と参照光とに分割する機能と、被検眼Eからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを重ね合わせて干渉光を生成する機能と、この干渉光を検出する機能とを備える。干渉光学系により得られた干渉光の検出結果(検出信号)は、干渉光のスペクトルを示す信号であり、処理部9に送られる。
OCT光源101は、例えば、出射光の波長(1000nm~1100nmの波長範囲)を高速で変化させる近赤外波長可変レーザーを含む。OCT光源101から出力された光L0は、光ファイバー102により偏波コントローラ103に導かれてその偏光状態が調整される。偏光状態が調整された光L0は、光ファイバー104によりファイバーカプラー105に導かれて測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバー110によりコリメータ111に導かれて平行光束に変換され、光路長補正部材112及び分散補償部材113を経由し、コーナーキューブ114に導かれる。光路長補正部材112は、参照光LRの光路長と測定光LSの光路長とを合わせるよう作用する。分散補償部材113は、参照光LRと測定光LSとの間の分散特性を合わせるよう作用する。コーナーキューブ114は、参照光LRの入射方向に移動可能であり、それにより参照光LRの光路長が変更される。
コーナーキューブ114を経由した参照光LRは、分散補償部材113及び光路長補正部材112を経由し、コリメータ116によって平行光束から集束光束に変換され、光ファイバー117に入射する。光ファイバー117に入射した参照光LRは、偏波コントローラ118に導かれてその偏光状態が調整され、光ファイバー119によりアッテネータ120に導かれて光量が調整され、光ファイバー121によりファイバーカプラー122に導かれる。
一方、ファイバーカプラー105により生成された測定光LSは、光ファイバーf1により導かれてコリメータレンズユニット89により平行光束に変換され、光スキャナー88、合焦レンズ87、リレーレンズ85、及び反射ミラー84を経由し、ダイクロイックミラー83により反射される。
光スキャナー88は、例えば、瞳孔共役位置に配置される。光スキャナー88は、測定光LSを1次元的又は2次元的に偏向する。光スキャナー88は、例えば、第1ガルバノミラーと、第2ガルバノミラーとを含む。第1ガルバノミラーは、OCT光学系8の光軸に直交する水平方向に撮影部位(眼底Ef又は前眼部)をスキャンするように測定光LSを偏向する。第2ガルバノミラーは、OCT光学系8の光軸に直交する垂直方向に撮影部位をスキャンするように、第1ガルバノミラーにより偏向された測定光LSを偏向する。いくつかの実施形態では、第1ガルバノミラーと第2ガルバノミラーとの中間位置が瞳孔共役位置に配置される。このような光スキャナー88による測定光LSの走査態様としては、例えば、水平スキャン、垂直スキャン、十字スキャン、放射スキャン、円スキャン、同心円スキャン、螺旋スキャンなどがある。
ダイクロイックミラー83により反射された測定光LSは、リレーレンズ82を通過し、反射ミラー81により反射され、ダイクロイックミラー67を透過し、ダイクロイックミラー52により反射され、対物レンズ51により屈折されて被検眼Eに入射する。測定光LSは、被検眼Eの様々な深さ位置において散乱・反射される。被検眼Eからの測定光LSの戻り光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバーカプラー105に導かれ、光ファイバー128を経由してファイバーカプラー122に到達する。
ファイバーカプラー122は、光ファイバー128を介して入射された測定光LSと、光ファイバー121を介して入射された参照光LRとを合成して(干渉させて)干渉光を生成する。ファイバーカプラー122は、所定の分岐比(例えば1:1)で干渉光を分岐することにより、一対の干渉光LCを生成する。一対の干渉光LCは、それぞれ光ファイバー123及び124を通じて検出器125に導かれる。
検出器125は、例えばバランスドフォトダイオードである。バランスドフォトダイオードは、一対の干渉光LCをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを含み、これらフォトディテクタにより得られた一対の検出結果の差分を出力する。検出器125は、この出力(検出信号)をDAQ(Data Acquisition System)130に送る。
DAQ130には、OCT光源101からクロックKCが供給される。クロックKCは、OCT光源101において、波長可変光源により所定の波長範囲内で掃引される各波長の出力タイミングに同期して生成される。OCT光源101は、例えば、各出力波長の光L0を分岐することにより得られた2つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックKCを生成する。DAQ130は、検出器125から入力される検出信号をクロックKCに基づきサンプリングする。DAQ130は、検出器125からの検出信号のサンプリング結果を処理部9の演算処理部220に送られる。演算処理部220は、例えば一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、サンプリングデータに基づくスペクトル分布にフーリエ変換等を施すことにより、各Aラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算処理部220は、各Aラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。
本例では、参照光LRの光路(参照光路、参照アーム)の長さを変更するためのコーナーキューブ114が設けられているが、これら以外の光学部材を用いて、測定光路長と参照光路長との差を変更することも可能である。
なお、眼科装置1000は、被検眼Eと対物レンズ51との間に挿脱可能な前置レンズを含んでもよい。例えば、前眼部に対してOCT計測を行うとき、前置レンズは被検眼Eと対物レンズ51との間に配置され、眼底に対してOCT計測を行うとき、前置レンズは被検眼Eと対物レンズ51との間から退避される。いくつかの実施形態では、眼科装置1000は、被検眼Eと対物レンズ51との間で挿脱可能な前置レンズが設けられることなく、OCT光学系8におけるレンズの一部を光軸方向に移動することにより前眼部に対するOCT計測と眼底に対するOCT計測とが可能に構成される。
処理部9は、レフ測定光学系を用いて得られた測定結果から屈折力値を算出し、算出された屈折力値に基づいて、眼底Efとレフ測定光源61と撮像素子59とが共役となる位置に、レフ測定光源61及び合焦レンズ74それぞれを光軸方向に移動させる。いくつかの実施形態では、処理部9は、合焦レンズ74の移動に連動してOCT光学系8の合焦レンズ87をその光軸方向に移動させる。いくつかの実施形態では、処理部9は、レフ測定光源61及び合焦レンズ74の移動に連動して液晶パネル41(固視ユニット40)をその光軸方向に移動させる。
<処理系の構成>
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。
処理部9は、眼科装置1000の各部を制御する。また、処理部9は、各種演算処理を実行可能である。処理部9は、プロセッサを含む。プロセッサの機能は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス(例えば、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array))等の回路により実現される。処理部9は、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。
処理部9は、実施形態に係る「眼科情報処理装置」の一例である。すなわち、処理部9の機能を実現するためのプログラムは、実施形態に係る「眼科情報処理プログラム」の一例である。
処理部9は、制御部210と、演算処理部220とを含む。また、眼科装置1000は、移動機構200と、表示部270と、操作部280と、通信部290とを含む。
移動機構200は、Zアライメント系1、XYアライメント系2、プラチドリング投影系3、固視投影系4、前眼部観察系5、レフ測定投射系6、レフ測定受光系7及びOCT光学系8等の光学系が収納されたヘッド部を前後左右方向に移動させるための機構である。例えば、移動機構200には、ヘッド部を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。アクチュエータは、例えばパルスモータにより構成される。伝達機構は、例えば歯車の組み合わせやラック・アンド・ピニオンなどによって構成される。制御部210(主制御部211)は、アクチュエータに対して制御信号を送ることにより移動機構200に対する制御を行う。
(制御部210)
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。
主制御部211は、測定制御部として眼科装置の各種制御を行う。Zアライメント系1に対する制御には、Zアライメント光源11の制御、ラインセンサー13の制御などがある。Zアライメント光源11の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。ラインセンサー13の制御には、検出素子の露光調整やゲイン調整や検出レート調整などがある。それにより、Zアライメント光源11の点灯と非点灯とが切り替えられたり、光量が変更されたりする。主制御部211は、ラインセンサー13により検出された信号を取り込み、取り込まれた信号に基づいてラインセンサー13に対する光の投影位置を特定する。主制御部211は、特定された投影位置に基づいて被検眼Eの角膜頂点の位置を求め、これに基づき移動機構200を制御してヘッド部を前後方向に移動させる(Zアライメント)。
XYアライメント系2に対する制御には、XYアライメント光源21の制御などがある。XYアライメント光源21の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。それにより、XYアライメント光源21の点灯と非点灯とが切り替えられたり、光量が変更されたりする。主制御部211は、撮像素子59により検出された信号を取り込み、取り込まれた信号に基づいてXYアライメント光源21からの光の戻り光に基づく輝点像の位置を特定する。主制御部211は、所定の目標位置(例えば、アライメントマークALの中心位置)に対する輝点像Brの位置との変位がキャンセルされるように移動機構200を制御してヘッド部を左右上下方向に移動させる(XYアライメント)。
プラチドリング投影系3に対する制御には、プラチドリング光源32の制御などがある。プラチドリング光源32の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。それにより、プラチドリング光源32の点灯と非点灯とが切り替えられたり、光量が変更されたりする。また、プラチドリング光源32を制御することにより、プラチドリングのリング数が変更されてもよい。主制御部211は、撮像素子59により検出されたプラチドリング像に対する公知の演算を演算処理部220に実行させる。それにより、被検眼Eの角膜形状パラメータが求められる。
固視投影系4に対する制御には、液晶パネル41の制御や固視ユニット40の移動制御などがある。液晶パネル41の制御には、固視標を表すパターンの表示のオン・オフや、固視標を表すパターンの切り替え、固視標を表すパターンの表示位置の切り替えなどがある。
例えば、固視投影系4には、液晶パネル41(又は固視ユニット40)を光軸方向に移動する移動機構が設けられる。この移動機構には、移動機構200と同様に、当該移動機構を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。主制御部211は、アクチュエータに対して制御信号を送ることにより移動機構に対する制御を行い、少なくとも液晶パネル41を光軸方向に移動させる。それにより、液晶パネル41と眼底Efとが光学的に共役となるように液晶パネル41の位置が調整される。
前眼部観察系5に対する制御には、前眼部照明光源50の制御、撮像素子59の制御などがある。前眼部照明光源50の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。それにより、前眼部照明光源50の点灯と非点灯とが切り替えられたり、光量が変更されたりする。撮像素子59の制御には、撮像素子59の露光調整やゲイン調整や検出レート調整などがある。主制御部211は、撮像素子59により検出された信号を取り込み、取り込まれた信号に基づく画像の形成等の処理を演算処理部220に実行させる。
レフ測定投射系6に対する制御には、レフ測定光源61の制御、ロータリープリズム66の制御などがある。レフ測定光源61の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。それにより、レフ測定光源61の点灯と非点灯とが切り替えられたり、光量が変更されたりする。例えば、レフ測定投射系6は、レフ測定光源61を光軸方向に移動する移動機構を含む。この移動機構には、移動機構200と同様に、当該移動機構を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。主制御部211は、アクチュエータに対して制御信号を送ることにより移動機構に対する制御を行い、レフ測定光源61を光軸方向に移動させる。ロータリープリズム66の制御には、ロータリープリズム66の回転制御などがある。例えば、ロータリープリズム66を回転させる回転機構が設けられており、主制御部211は、この回転機構を制御することによりロータリープリズム66を回転させる。
レフ測定受光系7に対する制御には、合焦レンズ74の制御などがある。合焦レンズ74の制御には、合焦レンズ74の光軸方向への移動制御などがある。例えば、レフ測定受光系7は、合焦レンズ74を光軸方向に移動する移動機構を含む。この移動機構には、移動機構200と同様に、当該移動機構を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。主制御部211は、アクチュエータに対して制御信号を送ることにより移動機構に対する制御を行い、合焦レンズ74を光軸方向に移動させる。主制御部211は、レフ測定光源61と眼底Efと撮像素子59とが光学的に共役となるように、例えば被検眼Eの屈折力に応じてレフ測定光源61及び合焦レンズ74をそれぞれ光軸方向に移動させることが可能である。
OCT光学系8に対する制御には、OCT光源101の制御、光スキャナー88の制御、合焦レンズ87の制御、コーナーキューブ114の制御、検出器125の制御、DAQ130の制御などがある。OCT光源101の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。光スキャナー88の制御には、第1ガルバノミラーによる走査位置や走査範囲や走査速度の制御、第2ガルバノミラーによる走査位置や走査範囲や走査速度の制御などがある。
合焦レンズ87の制御には、合焦レンズ87の光軸方向への移動制御、撮影部位に対応した合焦基準位置への合焦レンズ87の移動制御、撮影部位に対応した移動範囲(合焦範囲)内での移動制御などがある。例えば、OCT光学系8は、合焦レンズ87を光軸方向に移動する移動機構を含む。この移動機構には、移動機構200と同様に、当該移動機構を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。主制御部211は、アクチュエータに対して制御信号を送ることにより移動機構に対する制御を行い、合焦レンズ87を光軸方向に移動させる。いくつかの実施形態では、眼科装置には、合焦レンズ74及び87を保持する保持部材と、保持部材を駆動する駆動部が設けられる。主制御部211は、駆動部を制御することにより合焦レンズ74及び87の移動制御を行う。主制御部211は、例えば、合焦レンズ74の移動に連動して合焦レンズ87を移動させた後、干渉信号の強度に基づいて合焦レンズ87だけを移動させるようにしてもよい。
コーナーキューブ114の制御には、コーナーキューブ114の光路に沿った移動制御などがある。例えば、OCT光学系8は、コーナーキューブ114を光路に沿った方向に移動する移動機構を含む。この移動機構には、移動機構200と同様に、当該移動機構を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。主制御部211は、アクチュエータに対して制御信号を送ることにより移動機構に対する制御を行い、コーナーキューブ114を光路に沿った方向に移動させる。検出器125の制御には、検出素子の露光調整やゲイン調整や検出レート調整などがある。主制御部211は、検出器125により検出された信号をDAQ130によりサンプリングし、サンプリングされた信号に基づく画像の形成等の処理を演算処理部220(画像形成部222)に実行させる。
また、主制御部211は、表示制御部として、撮像素子59により得られた被検眼Eの画像(前眼部像、眼底像)、操作部280の機能をタッチパネルにより実現するためのグラフィカルユーザインターフェイス、及び演算処理部220の処理結果に対応した情報などを表示部270に表示させることが可能である。演算処理部220の処理結果として、画像形成部222により形成された画像、データ処理部223の処理結果などがある。
更に、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212)
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。
模型眼データ212Aは、眼球モデルを構成する2以上のパラメータを含む。このようなパラメータには、サイズパラメータ、形状パラメータ及び光学的パラメータがある。サイズパラメータは、眼の一部又は全体のサイズを表す。形状パラメータは、眼の部位の形状を表す。光学的パラメータは、眼の部位の光学的機能を表す。
模型眼データ212Aは、例えば、公知の模型眼のデータであってよい。公知の模型眼として、Gullstrand模型眼、Helmholtz模型眼などがある。模型眼データ212Aに含まれるパラメータは、上記のプラチド測定、眼屈折力測定、又はOCT計測により得られた測定値に置き換えられ、後述の眼球モデルの生成に供される。
また、記憶部212には、眼科装置を動作させるための各種プログラムやデータが記憶されている。
(演算処理部220)
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)
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。
画質を向上させるために、同じパターンでのスキャンを複数回繰り返して収集された複数のデータセットを重ね合わせる(加算平均する)ことができる。
(データ処理部223)
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。
データ処理部223は、断層像の間の画素を補間する補間処理などの公知の画像処理を実行することにより、被検眼Eのボリュームデータ(ボクセルデータ)を形成することができる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、データ処理部223は、このボリュームデータに対してレンダリング処理を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な3次元画像を形成する。
データ処理部223は、取得されたボリュームデータ(3次元データセット、スタックデータ等)に各種のレンダリングを施すことで、任意断面におけるBモード画像(縦断面像、軸方向断面像)、任意断面におけるCモード画像(横断面像、水平断面像)、プロジェクション画像、シャドウグラムなどを形成することができる。Bモード画像やCモード画像のような任意断面の画像は、指定された断面上の画素(ピクセル、ボクセル)を3次元データセットから選択することにより形成される。プロジェクション画像は、3次元データセットを所定方向(Z方向、深さ方向、軸方向)に投影することによって形成される。シャドウグラムは、3次元データセットの一部(たとえば特定層に相当する部分データ)を所定方向に投影することによって形成される。Cモード画像、プロジェクション画像、シャドウグラムのような、被検眼の正面側を視点とする画像を正面画像(en-face画像)と呼ぶ。
また、データ処理部223は、OCTにより時系列に収集されたデータ(例えば、Bスキャン画像データ)に基づいて、網膜血管や脈絡膜血管が強調されたBモード画像や正面画像(血管強調画像、アンギオグラム)を構築することができる。例えば、被検眼Eの略同一部位を反復的にスキャンすることにより、時系列のOCTデータを収集することができる。
図5に示すように、データ処理部223は、角膜情報生成部2231と、眼屈折力算出部2232と、眼内距離算出部2233と、眼球モデル生成部2234と、部位特定部2235とを含む。
(角膜情報生成部2231)
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。
角膜Crの形状を表すパラメータには、角膜曲率半径、角膜屈折力、角膜乱視度、角膜乱視軸方向、角膜波面収差などがある。
例えば、角膜情報生成部2231は、取得されたプラチドリング像のリング像の高さ(又は間隔)を解析することにより上記のパラメータを算出することが可能である。
以下では、角膜情報生成部2231が角膜情報として角膜曲率半径を求める場合について説明する。すなわち、角膜Crにおける曲率半径分布が求められる。
(眼屈折力算出部2232)
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。
例えば、眼屈折力算出部2232は、得られたリング像が描出された画像における輝度分布からリング像の重心位置を求め、この重心位置から放射状に延びる複数の走査方向に沿った輝度分布を求め、この輝度分布からリング像を特定する。続いて、眼屈折力算出部2232は、特定されたリング像の近似楕円を求め、この近似楕円の長径及び短径を公知の式に代入することによって球面度数、乱視度数及び乱視軸角度を求める。或いは、眼屈折力算出部2232は、基準パターンに対するリング像の変形及び変位に基づいて眼屈折力のパラメータを求めることができる。
(眼内距離算出部2233)
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)
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。
眼球モデル生成部2234は、上記の模型眼データ212Aに含まれるパラメータのうち、プラチド測定、眼屈折力測定、又はOCT計測の結果に基づいて算出可能なパラメータを求める。眼球モデル生成部2234は、パラメータの一部として、眼内距離算出部2233により算出されたパラメータを採用することが可能である。
眼球モデル生成部2234は、上記のサイズパラメータ、形状パラメータ、及び光学的パラメータを求めることが可能である。
上記のように、サイズパラメータは、眼の一部又は全体のサイズを表す。眼の一部を表すサイズパラメータとしては、角膜厚、水晶体厚、前房深度(角膜後面と水晶体前面との間の距離)、網膜厚、瞳孔径などがある。眼の全体を表すサイズパラメータとして、例えば眼軸長がある。
上記のように、形状パラメータは、眼の部位の形状を表す。眼の部位は、例えば、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、水晶体後面、網膜表面、網膜の所定層、脈絡膜、瞳孔(虹彩)などであってよい。また、形状を表すパラメータには、所定の一点における曲率や、所定の範囲における曲率分布や、傾斜角度などがある。
上記のように、光学的パラメータは、眼の部位の光学的機能を表す。光学的パラメータとしては、角膜(前面、後面)の屈折力(球面度、乱視度、乱視軸等)や、水晶体(前面、後面)の屈折力などがある。また、光学的パラメータは、色収差、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲など、収差に関する任意のパラメータを含んでいてもよい。また、光学的パラメータは、眼の部位の屈折率や反射率や分散特性や偏光特性など、眼の部位の光学特性に関する任意のパラメータを含んでいてもよい。
なお、プラチド測定、眼屈折力測定、又はOCT計測により得られたデータに基づいて、模型眼データに含まれるパラメータを補正して、眼球モデルを構成する新たなパラメータとして適用されてもよい。
眼球モデル生成部2234は、パラメータ算出部2234Aと、モデル生成部2234Bとを含む。
(パラメータ算出部2234A)
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。
OCTデータセットからサイズパラメータを算出する処理の例を説明する。まず、パラメータ算出部2234Aは、対象となる被検眼Eの部位を特定する。この処理は、OCTデータセットの画素値を解析することによって実行され、例えば、フィルター処理、閾値処理、エッジ検出等の公知の画像処理を含む。典型的な例として、角膜厚を求める場合には角膜前面と角膜後面とが特定され、水晶体厚を求める場合には水晶体前面と水晶体後面とが特定され、前房深度を求める場合には角膜後面と水晶体前面とが特定され、網膜厚が求められる場合には網膜表面と網膜裏面とが特定され、瞳孔径を求める場合には虹彩のエッジ(瞳孔の境界)が特定される。OCTデータセットから眼軸長を求める場合には角膜前面と網膜表面(網膜における所定の層組織)とが特定される。
次に、パラメータ算出部2234Aは、特定された部位のうち、サイズの計測位置となる2以上の特徴点を特定する。この処理は、特定された部位の画素位置及び/又は画素値を解析することにより実行され、たとえば、パターンマッチング、微分演算(曲率演算)、フィルター処理、閾値処理、エッジ検出等の公知の画像処理を含む。角膜厚を求める場合、角膜前面の頂点(角膜頂点)と角膜後面の頂点とが特定される。角膜前面の頂点は、例えば、角膜前面の形状解析により特定され、或いは、角膜前面の画素のZ座標値により特定される。角膜後面の頂点は、例えば、角膜頂点を通過しZ方向に延びる直線と角膜後面との交点として特定され、角膜後面の形状解析により特定され、或いは、角膜後面の画素のZ座標値により特定される。他のパラメータについても同様の処理が実行される。
更に、パラメータ算出部2234Aは、特定された2以上の特徴点に基づいてサイズを求める。角膜厚を求める場合、特定された角膜前面の頂点と角膜後面の頂点との間の距離を求める。この距離は、例えば、2つの頂点の間の画素数で表現されてもよいし、この画素数を撮影倍率に基づき実空間距離に換算した値でもよい。
OCTデータセットから形状パラメータを算出する処理の例を説明する。まず、パラメータ算出部2234Aは、対象となる被検眼Eの部位を特定する。この処理は、サイズパラメータの場合と同様であってよい。次に、パラメータ算出部2234Aは、特定された部位に基づいて形状パラメータを算出する。例えば、特徴点における曲率を求める場合、サイズパラメータと同様にして特徴点を特定し、この特徴点の近傍の形状に基づいてこの特徴点における曲率を算出することができる。所定の範囲における曲率分布を求める場合には、当該範囲内の各点について同様の処理を実行すればよい。傾斜角度を求める場合、当該位置(点)及びその近傍の形状に基づく微分処理を実行することができる。
OCTデータセットから光学的パラメータを算出する処理の例を説明する。OCTデータセットは、被検眼Eの部位の形態(形状、サイズ等)を表すものである。部位の形態のみから算出可能な光学的パラメータについては、部位の形状やサイズと光学的パラメータとを関連付ける公知の数式を利用して光学的パラメータを算出することが可能である。また、部位の形態のみから算出することができない光学的パラメータについては、必要な他の値(測定値、又は模型眼データ等の標準値)を参照しつつ公知の数式を利用することが可能である。例えば、水晶体の屈折力を求める場合、水晶体の屈折率と、それに隣接する部位の屈折率とを参照することができる。また、近軸近似を仮定して光線追跡を行うことによって屈折力を求めることも可能である。
(モデル生成部2234B)
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。
モデル生成部2234Bは、上記の各部で算出されたパラメータのそれぞれを、眼球モデルにおける対応部位に関連付ける。この処理は、例えば、パラメータと、それを算出する処理において特定された部位や特徴点とを関連付けることにより実行される。例えば、角膜前面の形状を表すパラメータ(曲率、曲率分布等)と、眼球モデルにおける角膜前面とが関連付けられる。この実施形態では、眼球モデルにおける角膜に、プラチドリング投影系3を用いて取得された曲率半径分布が関連付けられる。また、眼軸長を表すパラメータと、眼球モデルにおける角膜前面(角膜頂点等)及び網膜表面(中心窩等)とが関連付けられる。他のパラメータについても同様である。
(部位特定部2235)
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。
図6及び図7に、部位特定部2235の動作説明図を示す。図6は、被検眼Eの眼内に入射する測定光を模式的に表したものである。図7は、被検眼Eの角膜Crの複数の位置に入射する測定光を模式的に表したものである。図6及び図7において、同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
上記のように、測定光を偏向する光スキャナー88は、瞳孔共役位置に配置されるため、測定光は、瞳孔又はその近傍を基準に偏向される。図6に示すように光スキャナー88のスキャン角度(光軸Oを基準)をθとすると、部位特定部2235は、光スキャナー88のスキャン角度θと眼球モデル生成部2234により生成された眼球モデルとに基づいて、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。光線追跡は、異なる媒質を進行する光線をスネルの法則を用いて追跡する公知の手法である。この実施形態では、眼球モデルの角膜や水晶体等が光線に与える影響を幾何光学的に追跡することにより、眼球モデル内を通過する測定光の振る舞いを求める。
また、部位特定部2235は、角膜Crにおける複数の入射位置のそれぞれに入射する測定光の進行方向を特定することによって、眼内部位における複数の位置を特定することが可能である。
図7に示すように、虹彩領域AR1に囲まれた瞳孔領域AR2の前面側の角膜Crには、プラチドリング投影系3を用いて取得された角膜Crの曲率半径分布BPが関連付けられている。部位特定部2235は、角膜Crの入射位置p1に入射する測定光LS1を光線追跡して眼内の進行方向を特定し、測定光LS1により得られたOCTデータ(Aスキャンデータ)から網膜に相当する位置F1を特定する。OCTデータのピーク位置を特定することで、網膜に相当する位置を特定することができる。このとき、曲率半径分布BPにおいて入射位置p1に対応する曲率半径を用いて光線追跡が行われる。網膜に相当する位置は、網膜を構成する層組織のいずれかの位置であってよい。網膜を構成する層組織には、内境界膜、神経繊維層、神経節細胞層、内網状層、内顆粒層、外網状層、外顆粒層、外境界膜、視細胞層、RPEなどがある。
同様に、部位特定部2235は、角膜Crの入射位置p2に入射する測定光LS2を光線追跡して眼内の進行方向を特定し、測定光LS2により得られたOCTデータから網膜に相当する位置F2を特定する。このとき、曲率半径分布BPにおいて入射位置p2に対応する曲率半径を用いて光線追跡が行われる。位置F1、F2は、網膜における位置であるため、角膜Crの形状を反映して網膜の形状を特定することができるようになる。
例えば、網膜における1つのBスキャンライン上の2以上の位置を特定することで、Bスキャン方向の網膜の2次元的な形状を特定することができる。例えば、網膜における2以上のBスキャンライン上の3以上の位置を特定することで、網膜の3次元的な形状を特定することができる。
いくつかの実施形態では、部位特定部2235は、模型眼データ212Aと、レフ測定光学系を用いて取得された被検眼Eの眼屈折力と、眼内距離算出部2233(又はパラメータ算出部2234A)により算出された眼軸長とに基づいて、特定された網膜の領域を撮影倍率(サイズ情報)に基づき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してもよい。
この場合、部位特定部2235は、以下のように生成されたサイズ情報を基準に、網膜の領域をほぼ実寸法の領域として特定することが可能である。
部位特定部2235は、模型眼データ212Aと被検眼Eの光学特性の測定値とを用いてサイズ情報を生成する。被検眼Eの光学特性の測定値には、角膜曲率半径の分布、眼屈折力、及び眼軸長のうち少なくとも1つを含む。角膜曲率半径の分布は、プラチドリング投影系3を用いて取得される。眼屈折力は、レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7を用いて取得される。眼軸長は、OCT光学系8を用いて取得される。このような部位特定部2235による処理は、例えば特開2016-043155号公報に開示された処理と同様であってよい。
部位特定部2235は、模型眼データと、眼科装置1000により取得された測定値とを用いてサイズ情報を生成する。このサイズ情報の生成処理では、模型眼データに含まれるパラメータのうち、眼科装置1000により測定可能なパラメータについては眼科装置1000により取得された測定値が用いられる。
この実施形態では、部位特定部2235は、取得された測定値に基づく倍率補正を行うことによりサイズ情報を生成することが可能である。例えば、部位特定部2235は、被検眼Eの眼球光学系による倍率を求め、求められた倍率から被検眼Eの断層像における水平方向の1画素のサイズを示すサイズ情報を生成する。
その具体例として、まず、部位特定部2235は、被検眼Eの光学特性の測定値に基づいて、被検眼の眼球光学系による倍率を演算する。この実施形態では、被検眼Eによる倍率と、OCT光学系8による倍率の双方を考慮した撮影倍率を求める。ここで、OCT光学系8は、被検眼Eの側から順に対物レンズ51、撮影絞り(不図示)、変倍レンズ(合焦レンズ87)及びリレーレンズ85が光軸に配置された一般的な構成を有しているものとする。
まず、部位特定部2235は、眼屈折力が角膜頂点における測定値(角膜屈折度数)である場合、必要に応じて、瞳孔における屈折力(瞳屈折度数)に変換する。この演算は、例えば、従来と同様に、眼鏡装用距離と、角膜頂点から入射瞳までの距離とに基づいて行うことができる。
次に、部位特定部2235は、対物レンズ51による結像位置を演算する。この演算は、例えば、瞳屈折度数と、対物レンズ51の焦点距離と、入射瞳から対物レンズ51の前側焦点までの距離とを基に、ニュートンの式を用いることにより行うことができる。
次に、部位特定部2235は、変倍レンズ(合焦レンズ)による撮影倍率を演算する。この演算は、例えば、対物レンズ51による結像位置の演算結果、変倍レンズの焦点距離、主点間距離、物像距離の関係を表す2次式を、撮影倍率について解くことにより行うことができる。
次に、部位特定部2235は、対物レンズ51からの射出角を演算する。この演算は、例えば、撮影倍率の演算結果と、対物レンズ51の後側主点から撮影絞りまでの距離と、対物レンズ51の焦点距離とに基づいて行うことができる。このとき、像の検出面における像の高さが所定値となるように射出角を演算する。この所定値は、例えば-0.1mmとする(負号は、光軸から下方向に像が形成されることを示す)。
次に、部位特定部2235は、撮影絞りの絞り面における像の高さが上記の所定値となるような、対物レンズ51への入射角を演算する。この演算は、例えば、対物レンズ51からの射出角の演算結果と、入射瞳と撮影絞りの角倍率とに基づいて行うことができる。
次に、プラチド測定により角膜の前面の曲率半径分布だけが求められる場合、部位特定部2235は、被検眼Eの角膜の後面の曲率半径を演算する。この演算は、例えば、プラチドリング投影系3を用いて測定された角膜曲率(角膜の前面の曲率)の測定値と、角膜の前面及び後面の曲率の比とに基づいて行うことができる。この曲率の比は、例えば、模型眼データの値を用いることができる。なお、OCT光学系8を用いて角膜Crの前面又は後面の曲率(曲率半径)を測定した場合には、角膜の前面又は後面の曲率半径として、この測定値を用いることが可能である。
次に、部位特定部2235は、眼軸長の測定値又は模型眼データを用いて被検眼Eの水晶体の後面から網膜面(眼底)までの距離を求める。
次に、被検眼Eの眼球光学系の光学定数を決定する。被検眼Eの光学定数として、例えば、角膜の曲率(曲率半径)の測定値、屈折度数の測定値及び眼軸長の測定値を採用し、測定値が得られないものは模型眼データの値を採用する。また、水晶体後面から網膜(眼底)までの距離として、OCT光学系8を用いて得られた測定値、又は角膜前面から水晶体後面までの距離の標準値(模型眼データの値)を眼軸長の測定値から引いた値を採用する。
被検眼Eの光学定数が決定されたら、部位特定部2235は、網膜面(眼底)における像の高さを演算する。この演算は、たとえば、決定された光学定数と、対物レンズ51への入射角の演算結果とを用いた光線追跡により行うことができる。
最後に、部位特定部2235は、網膜面における像の高さの演算結果、検出面における像の高さの演算結果、リレーレンズによるリレー倍率(撮影光学系等の影響)などに基づいて、倍率を演算する。この倍率は、被検眼Eの眼球光学系による倍率と、撮影光学系による倍率とを考慮したものである。
部位特定部2235は、求められた倍率から断層像における1画素の縦横それぞれの長さ(単位:マイクロメートル/画素)をサイズ情報として求める。例えば、部位特定部2235は、複数の倍率のそれぞれに1画素の縦横それぞれの長さをあらかじめ関連付けたテーブル情報を含み、当該テーブル情報を参照することにより、求められた倍率から眼底像における1画素の縦横それぞれの長さを求めることができる。なお、複数の離散的な倍率値に関するテーブル情報の代わりに、倍率値の連続的な変化と1画素のサイズの変化とを対応付けたグラフ情報を用いることも可能である。
以上のようにサイズ情報が求められると、部位特定部2235は、特定された網膜の任意の2点間の距離をサイズ情報に基づいて実寸法に相当する距離に変換する。
上記のように測定光を光線追跡し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OCTデータから網膜の位置に対応する位置が特定される毎に、当該特定された位置について上記のサイズ情報の算出処理が行われる。
以上のようにサイズ情報を用いることで、角膜Crの形状を反映して網膜のほぼ実際の形状を特定することができるようになる。
(表示部270、操作部280)
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。
操作部280は、ユーザインターフェイス部として、眼科装置を操作するために使用される。操作部280は、眼科装置に設けられた各種のハードウェアキー(ジョイスティック、ボタン、スイッチなど)を含む。また、操作部280は、タッチパネル式の表示画面10aに表示される各種のソフトウェアキー(ボタン、アイコン、メニューなど)を含んでもよい。
表示部270及び操作部280の少なくとも一部が一体的に構成されていてもよい。その典型例として、タッチパネル式の表示画面10aがある。
(通信部290)
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。
処理部9(眼科情報処理装置400)は、実施形態に係る「眼科情報処理装置」の一例である。OCT光学系8(OCT光学系320)は、実施形態に係る「OCT計測部」の一例である。プラチドリング投影系3(プラチドリング投影系310)及び角膜情報生成部2231は、実施形態に係る「角膜形状測定部」の一例である。網膜は、実施形態に係る「眼内部位」の一例である。レフ測定光学系(レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7)及び眼屈折力算出部2232は、実施形態に係る「眼屈折力測定部」の一例である。模型眼データ212Aは、実施形態に係る「標準値データ」の一例である。
<動作例>
実施形態に係る眼科装置1000の動作について説明する。
図8に、眼科装置1000の動作の一例を示す。図8は、眼科装置1000の動作例のフロー図を表す。記憶部212には、図8に示す処理を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されている。主制御部211は、このコンピュータプログラムに従って動作することにより、図8に示す処理を実行する。
(S1:固視標の呈示を開始)
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。
具体的には、主制御部211は、固視投影系4を制御することにより、予め決められた固視標を表す固視標パターンを液晶パネル41に表示させる。それにより、被検眼Eを所定の固視位置を注視させることができる。
(S2:アライメント)
続いて、眼科装置1000は、アライメントを実行する。
具体的には、主制御部211は、Zアライメント光源11やXYアライメント光源21を点灯させる。また、主制御部211は、前眼部照明光源50を点灯させる。処理部9は、撮像素子59の撮像面上の前眼部像の撮像信号を取得し、表示部270に前眼部像を表示させる。その後、図2に示す光学系が被検眼Eの検査位置に移動される。検査位置とは、被検眼Eの検査を十分な精度内で行うことが可能な位置である。前述のアライメント(Zアライメント系1及びXYアライメント系2と前眼部観察系5とによるアライメント)を介して被検眼Eが検査位置に配置される。光学系の移動は、ユーザによる操作若しくは指示又は制御部210による指示にしたがって、制御部210によって実行される。すなわち、被検眼Eの検査位置への光学系の移動と、他覚測定を行うための準備とが行われる。
また、主制御部211は、レフ測定光源61と、合焦レンズ74と、固視ユニット40(液晶パネル41)をそれぞれの光軸に沿って原点の位置(例えば、0Dに相当する位置)に移動させる。
(S3:プラチド測定)
続いて、眼科装置1000は、プラチド測定を実行する。
具体的には、主制御部211は、プラチドリング光源32を点灯させる。プラチドリング光源32から光が出力されると、被検眼Eの角膜Crに角膜形状測定用の同心円状の複数のリング状光束が投射される。角膜情報生成部2231は、撮像素子59により得られたプラチドリング像に対して演算処理を施すことにより、角膜曲率半径を算出し、算出された角膜曲率半径から角膜屈折力、角膜乱視度及び角膜乱視軸角度を算出する。制御部210では、算出された角膜屈折力などが記憶部212に記憶される。
主制御部211からの指示、又は操作部280に対するユーザの操作若しくは指示により、眼科装置1000の動作はステップS4に移行する。
(S4:眼屈折力測定)
次に、眼科装置1000は、眼屈折力測定を実行する。
具体的には、主制御部211は、前述のように眼屈折力測定のためのリング状の測定パターン光束を被検眼Eに投射させる。被検眼Eからの測定パターン光束の戻り光に基づくリング像が撮像素子59の撮像面に結像される。主制御部211は、撮像素子59により検出された眼底Efからの戻り光に基づくリング像を取得できたか否かを判定する。例えば、主制御部211は、撮像素子59により検出された戻り光に基づく像のエッジの位置(画素)を検出し、像の幅(外径と内径との差)が所定値以上であるか否かを判定する。或いは、主制御部211は、所定の高さ(リング径)以上の点(像)に基づいてリングを形成できるか否かを判定することにより、リング像を取得できたか否かを判定してもよい。
リング像を取得できたと判定されたとき、眼屈折力算出部2232は、被検眼Eに投射された測定パターン光束の戻り光に基づくリング像を公知の手法で解析し、仮の球面度数S及び仮の乱視度数Cを求める。主制御部211は、求められた仮の球面度数S及び乱視度数Cに基づき、レフ測定光源61、合焦レンズ74、及び固視ユニット40(液晶パネル41)を等価球面度数(S+C/2)の位置(仮の遠点に相当する位置)へ移動させる。
主制御部211は、特定された等価球面度数(S+C/2)の位置から固視ユニット40(液晶パネル41)を更に雲霧位置に移動させる。
主制御部211は、本測定としてレフ測定投射系6及びレフ測定受光系7を制御することによりリング像を再び取得させる。主制御部211は、前述と同様に得られたリング像の解析結果と合焦レンズ74の移動量から球面度数、乱視度数及び乱視軸角度を眼屈折力算出部2232に算出させる。
また、眼屈折力算出部2232は、求められた球面度数及び乱視度数から被検眼Eの遠点に相当する位置(本測定により得られた遠点に相当する位置)を求める。主制御部211は、求められた遠点に相当する位置に液晶パネル41を移動させる。制御部210では、合焦レンズ74の位置や算出された球面度数などが記憶部212に記憶される。主制御部211からの指示、又は操作部280に対するユーザの操作若しくは指示により、眼科装置1000の動作はステップS5に移行する。
リング像を取得できないと判定されたとき、主制御部211は、強度屈折異常眼である可能性を考慮して、レフ測定光源61及び合焦レンズ74をあらかじめ設定したステップでマイナス度数側(例えば-10D)、プラス度数側(例えば+10D)へ移動させる。主制御部211は、レフ測定受光系7を制御することにより各位置でリング像を検出させる。それでもリング像を取得できないと判定されたとき、主制御部211は、所定の測定エラー処理を実行する。このとき、眼科装置1000の動作はステップS5に移行してもよい。制御部210では、レフ測定結果が得られなかったことを示す情報が記憶部212に記憶される。
(S5:眼軸長測定)
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。
具体的には、主制御部211は、OCT光源101を点灯させ、光スキャナー88を制御することにより被検眼Eを測定光LSでスキャンさせる。測定光LSのスキャンにより得られた検出信号は、例えば、データ処理部223に送られる。眼内距離算出部2233は、取得された検出信号から角膜頂点に相当する位置と網膜に相当する位置とを特定し、これらの距離に基づいて眼軸長を算出する。いくつかの実施形態では、測定光LSのスキャンにより得られた検出信号は、画像形成部222に送られる。画像形成部222は、得られた検出信号から、前眼部及び眼底Efが描出された被検眼のBスキャン画像を形成する。眼内距離算出部2233は、画像形成部222により形成されたBスキャン画像から角膜頂点に相当する位置と網膜に相当する位置とを特定し、これらの距離に基づいて眼軸長を算出する。
眼内距離算出部2233は、眼軸長以外の前房深度、水晶体厚等の眼内距離を算出することが可能である。
(S6:前眼部OCT計測)
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。
いくつかの実施形態では、眼科装置1000は、動作モードが前眼部OCT計測モードに変更される。前眼部OCT計測モードでは、被検眼Eと対物レンズ51との間に前置レンズが配置されたり、OCT光学系8におけるレンズの一部が光軸方向に前眼部OCT計測モード用の位置に移動されたりする。
その後、主制御部211は、OCT光源101を点灯させ、光スキャナー88を制御することにより被検眼Eの前眼部を測定光LSでスキャンさせる。これにより、角膜の3次元のOCTデータセットが取得される。
いくつかの実施形態では、ステップS6において得られたOCTデータセットから前眼部のOCT画像が形成され、表示部270に表示される。このとき、ステップS3又はステップS6において得られたデータに基づいて、前眼部のOCT画像を補正してよい。
(S7:眼底OCT計測)
続いて、眼科装置1000は、眼底OCT計測を実行する。
いくつかの実施形態では、眼科装置1000は、動作モードが眼底OCT計測モードに変更される。眼底OCT計測モードでは、被検眼Eと対物レンズ51との間から前置レンズが退避されたり、OCT光学系8におけるレンズの一部が光軸方向に眼底OCT計測モード用の位置に移動されたりする。
その後、主制御部211は、OCT光源101を点灯させ、光スキャナー88を制御することにより被検眼Eの眼底を測定光LSでスキャンさせる。これにより、眼底の3次元のOCTデータセットが取得される。
続いて、主制御部211は、ステップS6において得られた前眼部のOCTデータとステップS7において得られた眼底のOCTデータとを用いてパラメータ算出部2234Aに所定のパラメータを算出させる。その後、主制御部211は、上記のように眼球モデルをモデル生成部2234Bに生成させる。
(S8:網膜の位置を特定)
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。
(S9:網膜の形状を特定)
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)。
なお、上記の実施形態では、プラチドリング投影系3を用いて角膜Crの形状を測定する場合について説明したが、実施形態に係る構成はこれに限定されるものではない。例えば、プラチドリング投影系3に代えてケラト視標投影系が設けられてもよい。この場合、ケラトリング光源から光が出力され、被検眼Eの角膜Crに角膜形状測定用のリング状光束が投射される。データ処理部223は、撮像素子59によって取得された像に対して演算処理を施すことにより、角膜曲率半径を算出し、算出された角膜曲率半径から角膜屈折力、角膜乱視度及び角膜乱視軸角度を算出することができる。
以上説明したように、実施形態によれば、被検眼Eの角膜Crの形状を反映させて網膜の位置や形状を特定するようにしたので、断層像から網膜の形状に異常があると判断された場合に、角膜に原因があるのか、真に網膜に原因があるのかを判別することが可能になる。それにより、病的近視への進行の予防に寄与できるようになる。
[作用・効果]
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。
いくつかの実施形態に係る眼科装置(1000)は、OCT計測部(OCT光学系8、320)と、角膜形状測定部(プラチドリング投影系(3、310)及び角膜情報生成部2231)と、眼球モデル生成部(2234)と、部位特定部(2235)と、を含む。OCT計測部は、光スキャナー(88)を含み、光源(OCT光源101)からの光(L0)を参照光(LR)と測定光(LS)とに分割し、測定光を光スキャナーにより偏向して被検眼(E)に投射し、被検眼からの測定光の戻り光と参照光との干渉光(LC)を検出することにより被検眼のデータを収集する。角膜形状測定部は、被検眼の角膜(Cr)に対して測定パターンを投射し、その戻り光を検出し、検出された戻り光の像(プラチドリング像)に基づいて角膜における曲率半径分布を求める。眼球モデル生成部は、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。部位特定部は、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光スキャナーによるスキャン角度(θ)と眼球モデルとに基づいて光線追跡することにより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進行方向における被検眼の眼内部位に対応する位置を特定する。
このような構成によれば、角膜における曲率半径分布を求め、角膜における複数の位置に入射する測定光を、入射位置に対応する曲率半径を考慮して光線追跡して眼内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進行方向における被検眼の眼内部位に対応する位置を特定するようにしたので、角膜の形状を反映させて眼内部位の形状を特定することができるようになる。それにより、眼内部位の形状に異常があると判断される場合に、角膜に原因があるのか、真に眼内部位に原因があるのかを判別することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、角膜形状測定部は、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。
このような構成によれば、公知の角膜形状測定光学系により角膜の曲率半径分布を容易に取得することができるので、簡素な構成で、角膜の形状を反映させて眼内部位の形状を特定することができる眼科装置を提供することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、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被検眼の眼屈折力を求める眼屈折力測定部(レフ測定光学系(レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7)及び眼屈折力算出部2232)と、OCT計測部により収集された上記のデータに基づいて被検眼の眼軸長を求める眼内距離算出部(2233)と、を含み、部位特定部は、眼の光学特性を表す標準値データ(模型眼データ212A)と、眼屈折力と、眼軸長とに基づいて、眼内部位の形状を特定する。
このような構成によれば、特定された眼内部位の領域を撮影倍率に基づき実空間距離に換算して眼内部位のほぼ実寸法の形状を特定することができるので、眼内部位の形状の異常の有無を高い確度で判別することができる上に、眼内部位の形状を詳細に観察することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、眼球モデル生成部は、OCT計測部により収集された被検眼のデータに基づいて、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、被検眼の部位の形状を表す形状パラメータ、及び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、パラメータと、標準値データと、眼屈折力と、眼軸長と、曲率半径分布とに基づいて眼球モデルを生成する。
このような構成によれば、公知の模型眼データを流用して、被検眼の眼球光学特性に合わせた眼球モデルを生成することができるので、眼内部位の位置等をより高精度に特定することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、眼内部位は、網膜である。
このような構成によれば、角膜の形状を反映させて網膜の形状を特定することができるようになる。それにより、網膜の形状に異常があると判断される場合に、角膜に原因があるのか、真に網膜に原因があるのかを判別することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置(400、処理部9)は、被検眼(E)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被検眼の眼内部位の位置を特定する。眼科情報処理装置は、眼球モデル生成部(2234)と、部位特定部(2235)とを含む。眼球モデル生成部は、被検眼の角膜(Cr)における曲率半径分布を用いて眼球モデルを生成する。部位特定部は、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測定光を偏向する光スキャナー(88)のスキャン角度と眼球モデルとに基づいて光線追跡することにより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進行方向における眼内部位に対応する位置を特定する。
このような構成によれば、角膜における曲率半径分布を考慮して、角膜における複数の位置に入射する測定光を光線追跡して進行方向を特定し、当該測定光により収集されたデータに基づいて進行方向における被検眼の眼内部位に対応する位置を特定するようにしたので、角膜の形状を反映させて眼内部位の形状を特定することができるようになる。それにより、眼内部位の形状に異常があると判断される場合に、角膜に原因があるのか、真に眼内部位に原因があるのかを判別することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置では、部位特定部は、眼の光学特性を表す標準値データ(模型眼データ212A)と、被検眼の眼屈折力と、被検眼の眼軸長とに基づいて、眼内部位の形状を特定する。
このような構成によれば、特定された眼内部位の領域を撮影倍率に基づき実空間距離に換算して眼内部位のほぼ実寸法の形状を特定することができるので、眼内部位の形状の異常の有無を高い確度で判別することができる上に、眼内部位の形状を詳細に観察することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置では、眼球モデル生成部は、収集されたデータに基づいて、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、被検眼の部位の形状を表す形状パラメータ、及び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、パラメータと、標準値データと、眼屈折力と、眼軸長と、曲率半径分布とに基づいて眼球モデルを生成する。
このような構成によれば、公知の模型眼データを流用して、被検眼の眼球光学特性に合わせた眼球モデルを生成することができるので、より高精度に眼内部位の位置等を特定することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置では、眼内部位は、網膜である。
このような構成によれば、角膜の形状を反映させて網膜の形状を特定することができるようになる。それにより、網膜の形状に異常があると判断される場合に、角膜に原因があるのか、真に網膜に原因があるのかを判別することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法は、被検眼(E)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被検眼の眼内部位の形状を特定する。眼科情報処理方法は、眼球モデル生成ステップと、部位特定ステップとを含む。眼球モデル生成ステップは、被検眼の角膜(Cr)における曲率半径分布を用いて眼球モデルを生成する。部位特定ステップは、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測定光を偏向する光スキャナー(88)のスキャン角度と眼球モデルとに基づいて光線追跡することにより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進行方向における眼内部位に対応する位置を特定する。
このような方法によれば、角膜における曲率半径分布を考慮して、角膜における複数の位置に入射する測定光を光線追跡して進行方向を特定し、当該測定光により収集されたデータに基づいて進行方向における被検眼の眼内部位に対応する位置を特定するようにしたので、角膜の形状を反映させて眼内部位の形状を特定することができるようになる。それにより、眼内部位の形状に異常があると判断される場合に、角膜に原因があるのか、真に眼内部位に原因があるのかを判別することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法では、部位特定ステップは、眼の光学特性を表す標準値データ(模型眼データ212A)と、被検眼の眼屈折力と、被検眼の眼軸長とに基づいて、眼内部位の形状を特定する。
このような方法によれば、公知の模型眼データを流用して、被検眼の眼球光学特性に合わせた眼球モデルを生成することができるので、より高精度に眼内部位の位置等を特定することができるようになる。
<その他>
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。
いくつかの実施形態では、上記の眼科情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。このようなプログラムを、コンピュータによって読み取り可能な任意の記録媒体に記憶させることができる。この記録媒体としては、たとえば、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク(CD-ROM/DVD-RAM/DVD-ROM/MO等)、磁気記憶媒体(ハードディスク/フロッピー(登録商標)ディスク/ZIP等)などを用いることが可能である。また、インターネットやLAN等のネットワークを通じてこのプログラムを送受信することも可能である。
1 Zアライメント系
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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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