(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜細胞撮影装置のテレビカメラで撮影された角膜内皮細胞画像の信号から縦方向の細胞膜像を抽出して細線化し、
複数個表示された指標から目視により細胞画像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標を選んで、
前記抽出された縦方向の細胞膜像の細線化した線を走査して或る線から次の線までの間隔が前記選択した指標の幅に予め設定した閾値の範囲内であれば有効な幅として合算して合計値を求める共に、走査して行く際に横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数を求めて、前記幅の合計値を前記横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数で割って細胞幅の平均値を求め、
細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出して、算出した細胞面積の平均値の逆数から細胞密度を算出することを特徴とする角膜内皮細胞密度算出方法。
【請求項２】
縦方向の細胞膜像の細線化は、角膜内皮細胞画像の左右の明暗をなくすとともに２値化した細胞画像を走査して細胞膜の線の左右何れかの端部分のみを抽出して細線化することを特徴とする請求項１記載の角膜内皮細胞密度算出方法。
【請求項３】
指標の幅への閾値の設定は、選択した指標の幅の１／２以下の幅と1.4倍以上の幅を排除するごとく算出設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の角膜内皮細胞密度算出方法。
【請求項４】
細胞幅の平均値からの細胞面積の平均値の算出は、細胞幅の平均値を幅とする正六角形の面積を算出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の角膜内皮細胞密度算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、角膜内皮撮影画像の解析に関し、より詳しくは、角膜細胞撮影装置を用いて角膜内皮細胞像を観察乃至撮影するとき、撮影画像から医師に判断データを提供するために必要な角膜内皮細胞密度を算出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現今、高齢化社会が進み白内障患者の数も増加している。ところで白内障手術前後には角膜内皮細胞を検査することが、殆んど義務のように行われている。従来、その検査方法として、角膜に投射した反射光による角膜内皮細胞の撮影が行われており、判断基準データを得るための角膜内皮像の解析には、主な方法に例えば次の方法がある。
１．グリッド法
角膜内皮拡大写真にグリッド（格子）を重ね合わせて、所定間隔の格子の中の細胞の 数をカウントし、１平方ミリ当たりの細胞数（細胞密度）に換算する。
２．頂点入力法（ディジタイザー法）
細胞の頂点の座標（例えば６角形の細胞の輪部の各頂点の座標）をコンピュータ等に 入力して細胞の個々の正確な形態を、複雑な数式を使って、細胞面積、平均細胞面積、 細胞密度、６角形の細胞頻度などにより求める。
３．センター入力法
本出願人が先に特願昭５−８９２４４号（特開平６−２７４６００）に於て提案した もので、従来種々行われて来た方法の持つ欠点を解消して精密な判断データが得られ る従来のディジタイザー法の労力より格段に少い労力で、角膜内皮細胞像から、単に 各細胞の中心をコンピュータに入力するだけで、自動的に各細胞の輪郭を再現して臨 床に必要な全ての形態データを得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記グリッド法は手作業であり、細胞密度を得るのに手間や時間がかかり、頂点入力法（ディジタイザー法）は、臨床に必要な形態データは全て得られるが入力に多大の労力が必要な欠点がある。
本出願人が先に提案したコンピュータによる自動画像解析法は入力は非常に簡単で全ての形態データが得られるすぐれた方法であるが、複雑なプログラムを要し入力に若干の時間を要する。
本発明はこのような実情に鑑みなされたものであって、上記の欠点を解消し僅かの手動操作だけで角膜内皮細胞像を短時間に簡単に解析して、実用上最も必要な細胞密度を得ることの出来る簡単な角膜内皮細胞画像の解析法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の角膜内皮細胞密度算出方法においては、角膜細胞撮影装置のテレビカメラで撮影された角膜内皮細胞画像の信号から、縦方向の細胞膜像を抽出して細線化し、
複数個表示された指標から、オペレータの目視により、細胞画像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標を選んで、
前記抽出された縦方向の細胞膜像の細線化した線を走査して、或る線から次の線までの間隔が前記選択した指標の幅に予め設定した閾値の範囲内であれば有効な幅として合算して合計値を求めると共に、走査して行く際に横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数を求めて、前記幅の合計値を前記横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数で割って細胞幅の平均値を求め、
細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出して、算出した細胞面積の平均値の逆数から細胞密度を算出するという方法をとっている。
【０００５】
縦方向の細胞膜像の細線化の方法としては、角膜内皮細胞画像の左右の明暗をなくすとともに、明るさが平坦化した画像信号を２値化して得られた細胞画像を走査して、縦方向の細胞膜像の細胞膜の線の左右何れかの端部分のみを抽出して細線化する方法をとるのが効果的である。
【０００６】
前記指標の幅への閾値の設定方法としては、オペレータの目視により選択した指標の幅の１／２以下の幅と1.4倍以上の幅を排除するごとく算出するようにするのが望ましい。
【０００７】
細胞幅の平均値からの細胞面積の平均値の算出に当っては、細胞幅の平均値を幅とする正六角形の面積を算出するようにすると良い。
【０００８】
【作用】
本発明の角膜内皮細胞密度算出方法においては、角膜細胞撮影装置のテレビカメラで撮影された角膜内皮細胞画像の信号から縦方向の細胞膜像を抽出して細線化することにより、２次元に連続した細胞画像から、細胞像の縦方向の幅部分のみを複数本抽出して表示することができ、複数個表示された指標から目視により細胞画像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標を選ぶことにより、細胞幅の平均値を算出するに当たって、極端に狭かったり広かったりする細胞幅を計算に入れないように予め指標の幅に閾値を設定することができ、
前記抽出された縦方向の細胞膜像の細線化した線を走査して或る線から次の線までの間隔が前記選択した指標の幅に予め設定した閾値の範囲内であれば有効な幅として合算値を求めると共に、走査して行く際に横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数を求めて、前記幅の合計値を前記横切った線から無効な幅を構成する線を除いた数で割ることにより細胞幅の平均値を求めることができ、この細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出して、算出した細胞面積の平均値の逆数から容易に細胞密度を算出することができる。
【０００９】
前記縦方向の細胞膜像の細線化に当って、角膜内皮細胞画像の左右の明暗をなくすことにより、明るさを平坦化して細胞画像の２値化（白・黒化）を正確に行うことができ、この２値化した細胞画像を走査して細胞膜の線の左右何れかの端部分のみを抽出して１ドットの細い線に細線化することにより容易に縦方向の細胞膜像を細線化することができ、これにより細胞像の縦方向の幅部分のみを正確に複数個抽出して表示することができる。
【００１０】
前記指標の幅への閾値の設定に当り、選択した指標の幅の１／２以下の幅と1.4倍以上の幅を排除するごとく算出するようにすると、その指標の持つ幅の１／２以下又は1.4倍以上の細胞幅を計算に入れないようにして、細線化時に最後まで残ってくる細胞の核のような細胞膜と明らかに区別される点・短い細線の影響を除くとともに、縦方向細線が跡切れたところから下では細線と細線の間が極端に広くなってしまうことの影響を除いて計算を行い、細胞幅を細胞密度算出設定に適した幅のみ選択することができる。
【００１１】
また、細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出するに当って、細胞幅の平均値を幅とする正六角形の面積を算出するようにすることにより、容易に実際に合致した細胞面積の平均値を算出することができる。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の方法を用いて角膜内皮細胞密度を算出するようにした角膜細胞撮影装置の回路構成を示すブロック図で、図２，図３は角膜内皮細胞密度算出の手順を示すフローチャートである。
【００１３】
１は、被検者の眼球を示し、自然光や可視光乃至は不可視の赤外線により照明されている。テレビカメラ２は、照明された眼球面１ｃからの反射光を受光して、結像した画像により角膜画像信号を出力し、該画像信号は、フレームメモリ３，演算装置４からなる画像処理装置５に入力してモニタテレビ７に角膜内皮細胞画像が表示される。すなわち、テレビカメラ２からの角膜内皮細胞の画像信号は、演算装置４からの信号によりフレームメモリ３に取込まれ格納され、フレームメモリ３に格納された該画像信号は、演算装置４からの信号で呼び出されてモニタテレビ７に入力し、角膜内皮細胞の拡大画像が再生表示されるようになっている。また、演算装置４には操作パネル６が接続されており、該操作パネル６上の図示しないスイッチ操作により、後述する指標群のモニタテレビ７への表示（すなわち角膜内皮細胞像との合成表示）、及び指標の選択（図４参照）、並びに細胞密度算出の所定の処理を実行できるようになっている。そして算出された細胞密度は、モニタテレビに角膜内皮細胞像とともに表示される。
【００１４】
次に、角膜内皮細胞密度算出・表示の手順を図２，図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、角膜細胞撮影装置のテレビカメラ２を被検眼１に対面せしめて角膜１ｃからの反射光により角膜内皮細胞の拡大撮影を行う。この撮影による角膜内皮の撮像画面は、フレームメモリ３に取込み格納されるとともに、演算装置４からの信号でモニタテレビ７に再生・表示される。このとき、オペレータは操作パネル６上の図示しないスイッチを操作して所定の小径から大径までの複数個（実施例では９ケ）の指標９ｎを、モニタテレビ７に表示されている細胞画像８の側部に表示せしめる（図４参照）。そして、オペレータが目視により細胞像と指標９ｎとを比較し、同じく操作パネル６上の図示しないボリュームを調整して、細胞像中の平均的大きさの細胞と同じ大きさの指標９を選ぶ。これにより、演算装置４内で選択した指標の幅の１／２  以下の幅、及び１．４  倍以上の幅が計算され閾値として設定される。
【００１５】
一方、撮影した角膜内皮の画像信号は、オペレータによる操作パネル６上のスイッチ操作により、演算装置６により次の処理が順次実行されて細胞密度が算出される。
すなわち、演算装置６における信号により、先ずフレームメモリ３中で角膜画像信号がハイパスフィルタのマスクで走査され、各画素の明るさが判断されて画像中の大きな明暗の差は除外され、小さい範囲の明暗の差が残され明るさが平坦化してシェーディング補正される。シェーディング補正された画像信号は、走査により２５６  階調で５０未満の点は暗に、５０以上の点は明として二値化が行われ白・黒の画像となる。
【００１６】
二値化した画像信号はフレームメモリ３中で細線化する。すなわち、図５の原理図に示すように、２値化した細胞膜１０を走査１１，  １１，−−−して行き細胞膜１０の左端部分一点１２，１２，−−−のみを抽出する。この場合、フレームメモリ中では、前記走査による二値化により（斜部分は除かれ）、縦方向の細胞膜が画像８ａに示すごとく抽出され（図６参照）、左端部分の抽出により該細胞膜像は画像８ｂに示すごとく細線化する（図７参照）。
【００１７】
このようにして細線化した細胞膜像は、フレームメモリ３中で走査され、或る線から次の線までの間隔が、前記設定された閾値の範囲内であれば、有効な幅として足し合せて行き合計値Ｈが求められる。また、走査した際に横切った線の数ｔを数える。なおこの時、無効な幅を構成する線は数えないようにする。
【００１８】
前記のごとくして得られたＨとｔにより、細胞幅の平均値ＡをＡ＝Ｈ／ｔで求める。そして、Ａを正六角形細胞の対向する２辺間の幅と考えてこの面積を求め、得られた面積を細胞の面積の平均値Ｓと考える。
【００１９】
このＳの逆数をとることにより細胞密度ＣＤ（Ｃｅｌｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ）が求められる。
そして、モニタテレビ７の画面の所定位置に前記角膜内皮細胞像とともに細胞密度が表示される。之により、簡単なマニュアル操作（指標の選択、処理実行のスイッチ操作等）だけで、角膜内皮細胞の拡大像とともに正確な細胞密度を短時間で容易に得ることができる。
なお、実施例では省略したが、前記画像処理装置５にプリンタを接続して、細胞密度が算出されてモニタテレビ７に表示されるとき、自動的にプリンタから撮影した角膜内皮像と算出した細胞密度をプリントアウトするようにすることも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明の角膜内皮細胞密度算出方法によれば、角膜内皮細胞の拡大撮影と併せて角膜内皮細胞密度を算出するに際し、手間や時間をかけることなく、簡単なマニュアル操作だけで、簡単化した細胞画像の解析法により、短時間で容易に角膜内皮細胞密度を算出することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、角膜内皮細胞画像から、細胞幅の平均値を算出するための、縦方向の細胞膜像の細線化を、容易且つ正確に行うことができる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、前記縦方向の細胞膜像の細線化した線から細胞幅の平均値を算出するための有効な幅を、細胞密度算出に適した幅のみ選択できるようにすることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、細胞幅の平均値から細胞面積の平均値を算出するとき、容易に実際に合致した細胞面積の平均値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための角膜細胞撮影装置のブロック図、
【図２】角膜内皮細胞密度算出の手順を示すフローチャート、
【図３】角膜内皮細胞密度算出の手順を示す図２に続くフローチャート、
【図４】指標選択により細胞像に閾値を設定するときの図、
【図５】細胞膜の線の左端部分をのみを抽出して１ドットの細い線に細線化するときの原理図、
【図６】細胞画像を走査して二値化し縦方向の細胞膜像を抽出したときの図、
【図７】縦方向の細胞膜像を細線化した図である。
【符号の説明】
１…眼球、  １ｃ…眼球面（角膜）、  ２…テレビカメラ、  ３…フレームメモリ、  ４…演算装置、  ５…画像処理装置、  ６…操作パネル、  ７…モニタテレビ、  ８…細胞画像、  ９…選択した指標、  ９ｎ…複数個の視標、  １０…細胞膜像、  １１…走査線、  １２…細胞膜の線の端部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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