(57)【要約】本発明は、適合した基準面に関する組織層／境界の高度マップまたは画像を作成する方法を開示し、所望の組織層／境界を検出すると共に分割する工程と、滑らかな基準面を分割された組織層／境界に適合させる工程と、適合した基準面に対して同じ組織層／境界または他の組織層／境界の高度を計算する工程と、適合した面に関する高度マップを作成する工程とを備える。高度は、３次元表面レンダリング、トポグラフィの等高線図、等高線図、正面カラー・マップ、および正面グレースケール・マップなどの様々なやり方で表示できる。高度は、別の組織層／境界に依存する画像データのセットを用いて合成され、同時に表示されて診断のために追加の情報を提供することもできる。
2009507537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を走査することにより取得される３Ｄ画像データのセットから画像を作成する方法であって、該試料が、該試料と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法において、
該境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に滑らかな基準面に適合させる工程と、
該基準面上の点と該３Ｄ画像データのセットから識別される該試料内の関心点との間の距離を計算する工程と、
該計算された距離の画像マップを作成する工程と、を備える方法。
【請求項２】
前記関心点が、前記境界面上の点に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関心点が、異なる境界面上の点に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記試料が皮膚である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記試料が血管である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記試料が眼である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記境界面が角膜である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記境界面が網膜である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記３Ｄ画像データのセットが、ＯＣＴシステムを用いて取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記３Ｄ画像データのセットが、共焦点顕微鏡から取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記３Ｄ画像データのセットが、超音波スキャナから取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
試料を走査することにより取得される３Ｄ画像データのセットから情報を作成する方法であって、該試料は、該試料と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法において、
該境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に滑らかな基準面に適合させる工程と、
該基準面上の点と該３Ｄ画像データのセットから識別される該試料内の関心点との間の距離を計算する工程と、
該計算された距離の２Ｄデータのセットを作成する工程と、を備える方法。
【請求項１３】
前記２Ｄデータのセットから画像マップを作成する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記３Ｄ画像データのセットが、ＯＣＴシステムを用いて取得される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記試料が眼である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記関心点が、前記境界面上の点に対応する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記関心点が、異なる境界面上の点に対応する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記境界面が角膜である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記境界面が網膜である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
病変によって多大な影響を受ける前記境界面の領域が、前記適合した面の擾乱を最小化するために、前記適合した面から除去される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
試料を走査することにより取得される３Ｄ画像データのセットから画像を作成する方法であって、該試料は、該試料と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法において、
第１の境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に滑らかな基準面に適合させる工程と、
第２の境界面を識別する工程と、
該基準面上の点と該第２の境界面上の対応する点との間の距離を計算する工程と、
該計算された距離の画像マップを作成する工程と、を備える方法。
【請求項２２】
前記第１の境界面と前記第２の境界面が同じである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の境界面と前記第２の境界面が異なる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記３Ｄ画像データのセットが、ＯＣＴシステムを用いて取得される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記試料が眼である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記境界面が角膜である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記境界面が網膜である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
病変によって多大な影響を受ける前記第１の境界面の領域が、前記適合した面の擾乱を最小化するために、前記適合した面から除去される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
眼のＯＣＴスキャンによって得られる３Ｄ画像データのセットから高度マップを作成する方法であって、該眼は、該眼と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法において、
該境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に滑らかな基準面に適合させる工程と、
該基準面上の点と該３Ｄデータのセットから識別される該試料内の関心点との間の高度を計算する工程と、
該計算された高度点から高度の画像マップを作成する工程と、を備える方法。
【請求項３０】
前記関心点が、前記境界面上の点に対応する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記関心点が、異なる境界面上の点に対応する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
病変によって多大な影響を受ける前記境界面の領域が、前記適合した面の擾乱を最小化するために、前記適合した面から除去される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記適合させる工程が、２次多項式適合、ゼルニケ多項式、チェビシェフ多項式、ベッセル関数のうちの１つによって行われる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
画像データの前記サブセットが、球の部分に適合される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記適合させる工程が、ｘおよびｙの低次多項式適合を用いて行われる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
網膜色素上皮に対応する３Ｄデータに適合させることにより前記基準面が生成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記高度点が、前記基準面と前記網膜色素上皮の間で計算される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記高度点が、前記基準面と内境界膜との間で計算される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
高度情報が、等高線図として表示される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
高度情報が、カラー・マップとして表示される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
高度情報が、３Ｄ表面レンダリングとして表示される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
前記眼の構造的特徴に関連する第２の画像情報を作成する工程をさらに含み、前記マップが、前記高度点と前記第２の画像情報の両方を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４３】
前記高度点が、等高線、色の変化、グレー・スケール、３Ｄ表面レンダリングからなる群から選択される形式で表示され、前記第２の画像情報が、該高度点と同じ群から選択される形式で表示されるが、該高度点のために使用される以外の異なる形式を用いて表示される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記高度点がカラー・マップとして表示され、前記第２の画像情報が３Ｄ表面レンダリングとして示される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記高度点が３Ｄ表面レンダリングとして表示され、前記第２の画像情報がカラー・マップとして表示される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２の画像情報が、実際の境界間の高度、組織層の実際の厚さ、画像信号強度、複屈折、および適合から異なる基準面へのデータのうちの１つに対応する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記高度点が、カラー・マップとして表示され、前記第２の画像情報が、画像信号強度であると共にカラー画像における輝度の変化として表示される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記画像マップが、等高線または色の変化に対応する前記高度点を用いると共に残りの画像の変数に対応する前記第２の画像情報を用いて、その上に重ねられる色の変化を有する等高線図を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
前記境界面がＲＰＥであり、前記第２の情報がＩＬＭから該ＲＰＥまでの距離に対応すると共に等高線図の形態で表示され、前記高度点がＩＬＭから前記基準面までの距離に対応すると共に該等高線図上に重ねられるカラー・マップの形態で表示される、請求項４２に記載の方法。
【請求項５０】
眼のＯＣＴスキャンによって得られる３Ｄ画像データのセットから高度マップを作成する方法であって、該眼は、該眼と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法において、
該境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に滑らかな基準面に適合させる工程と、
該基準面上の点と該３Ｄデータのセットから識別される試料内の関心点との間で高度を計算する工程と、
該計算された高度点の２Ｄセットを作成する工程と、を備える方法。
【請求項５１】
試料を走査することにより取得される２Ｄ画像データのセットから画像を作成する方法であって、該試料は、該試料と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法において、
該境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に湾曲した基準線に適合させる工程と、
該基準線上の点と該２Ｄ画像データのセットから識別される該試料内の関心点との間の距離を計算する工程と、
該計算された距離の画像マップを作成する工程と、を備える方法。
【請求項５２】
前記画像データのセットが３Ｄ情報を含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
試料を走査することにより取得される２Ｄ画像データのセットから画像を作成する方法であって、該試料は、該試料と関連する少なくとも１つの境界面を有する、方法であって、
該境界面に対応する該画像データのサブセットを識別する工程と、
画像データの該サブセットを実質的に湾曲した基準線に適合させる工程と、
該基準線上の点と該２Ｄ画像データのセットから識別される該試料内の関心点との間の距離を計算する工程と、
計算された該距離の２Ｄデータのセットを作成する工程と、を備える方法。
【請求項５４】
前記画像データのセットが３Ｄ情報を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記２Ｄデータのセットから画像マップを作成する工程をさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の１つまたは複数の実施形態は、一般に生体試料の光学画像化についての方法、およびそのような画像を処理する方法に関する。具体的には、本発明は、適合した滑らかな面に関連した組織層の高度マップを作成するために３Ｄ画像データのセットを処理する方法であり、それにより単なる組織層の厚さマップよりも多くの診断情報を与えることができる。高度マップは、高度の３次元表面レンダリングのトポグラフィのマップとして、あるいはカラー・マップまたはグレースケール・マップとして具現化することができる。
【背景技術】
【０００２】
生体組織面の等高線または層の厚さの測定は、様々な用途で役立つ診断情報を与えることができる。例えば、動脈プラークの厚さはアテローム性動脈硬化の進行に関連しており、頚動脈の血管壁の厚さは心臓血管の病変の危険性の指標でもあり、表皮層の厚さは、火傷の重篤さの指標である。
【０００３】
眼科学では、網膜の厚さは、網膜浮腫または硝子体液中の膜による牽引の場合は異常に大きくなり得る。他方では、網膜は、萎縮型の変性、脈絡網膜炎または膜の外傷の場合は、薄く現れ得る。一方では、網膜の厚さの変化は、限局化されるまたは広範囲にわたって延在され得る。ある場合においては、網膜の外形全体が、異常になり得る。例えば、特に後極ブドウ腫による顕著な近視は、非常にくぼんだ網膜をもたらす可能性がある。網膜色素上皮（ＲＰＥ：ｒｅｔｉｎａｌ  ｐｉｇｍｅｎｔ  ｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ）の剥離、網膜下の嚢または網膜下の腫瘍は、比較的に凸状の網膜を生じさせ得る。したがって、網膜の外形または網膜の厚さのマッピングによりそのような状況の程度および重篤さを決定すること、および治療の経過をモニタすることが可能になる。
【０００４】
これまでに、眼の、特に網膜の３次元解剖学的マッピングのために使用されてきたいくつかの十分に確立した生体画像化技術があり、それには光コヒーレンス断層撮影法（チョウ．キューら（Ｚｈｏｕ，Ｑ．ｅｔ  ａｌ．）（２００４年）．「Ｍａｐｐｉｎｇ  ｒｅｔｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ａｎｄ  ｍａｃｕｌａｒ  ｅｄｅｍａ  ｂｙ  ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」．Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＸＩＶ，ＳＰＩＥ，第５３１４巻：１１９〜１２５ページ）、超音波（例えば、米国特許第５２９３８７１号、米国特許第５５６２０９５号を参照）、および共焦点顕微鏡法（例えば、米国特許第４８３８６７９号；アール．エッチ．ウェッブ（Ｒ．Ｈ．Ｗｅｂｂ）（１９９６年）「Ｃｏｎｆｏｃａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」Ｒｅｐ．Ｐｒｏｇ．Ｐｈｙｓ．第５９巻、４２７〜４７１ページを参照）が含まれる。３次元データのセットを解析して、画像分割に対する様々な手法を用いて組織中の層構造が識別されてきた。（例えば、ディー．ジィー．バーチェら（Ｄ．Ｇ．Ｂａｒｔｓｃｈ，ｅｔ  ａｌ．），（２００４年）「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ａｎｄ  ｎｅｗ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ」，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２００４：Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，第５３７０巻：２１４０〜２１５１ページ、およびエッチ．イシカワら（Ｈ．Ｉｓｈｉｋａｗａ，ｅｔ  ａｌ．）（２００５年）「Ｍａｃｕｌａｒ  Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」．Ｉｎｖｅｓｔ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ．；第４６巻：２０１２〜２０１ページを参照）。
【０００５】
これらの従来技術の方法は、組織層構造の境を探し、内側境界と外側境界を検出し、次いで内側境界と外側境界の間の距離を求めることによって組織層厚さのマップを測定および／または作成した。しかし、組織層の厚さマップに関連する大きな問題は、組織層の厚さマップが、組織の患部に関する診断上より有意義な特徴を明らかにすることができない場合があるということである。例えば、網膜の厚さは、図１に示すようにＲＰＥ（網膜色素上皮）１０２とＩＬＭ（内境界膜：ｉｎｎｅｒ  ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）１０４との間の垂直距離として定義される。網膜の鋭い隆起１０６は、ＰＲＥ１０２の上昇と、ＲＰＥが幅広い上昇をやはり有するようなＲＰＥ１０２の下方の病巣１０８の形成とにしばしば関係することになる。その結果、図２に示される図１に対応する色分けされたマップなどの網膜の厚さマップは、実質的に上昇した隆起を明らかにすることができない。実際には、色分けされた厚さマップは、厚さが隆起の近くでほんのわずかに増大することになるが、次いで、その隆起を越えて平常に戻ることを示す。他方、ＲＰＥまたはＩＬＭのトポグラフィ・マップまたは等高線は、この例示した場合について網膜の厚さマップよりも鋭い隆起をよりよく明らかにし得るが、それは鋭い隆起とＲＰＥ境界の境界歪みとを共に含むことになり、それによりＲＰＥ境界の全体的な形状から病変の影響を区別することが困難となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の観点から、潜在的な病変組織についての診断上より有意義な情報を提供するために、当技術分野において、基準の適合した面に対して高度マップを作成する方法、および網膜などの組織あるいは組織の層または境界の位置を３次元的に特定する手段として基準面を使用する方法が必要とされている。
【０００７】
本発明は、適合した基準面を使用して適合した基準面に対して組織層／境界の高度マップまたは画像を生成する、従来になく、自明なものではない方法である。そのような適合した面の使用により、組織が正常であれば存在することとなる組織面に近づくように、病変に関係する面の擾乱を最小化することができる。そのように適合した面を用いることによって、測定される組織境界または異なる境界について、病変または傷害の影響は、関心の組織の全体的な形状から分離され、それにより改善された診断情報が提供される。適合した基準面に関連する高度データを表示するための様々なやり方に加えて、本発明は、診断のためのより有意義な情報を与えるために、高度データと他のマップまたは画像とを合成する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つまたは複数の実施形態は、１つまたは複数の上述の当技術分野の必要性を満足させる。具体的には、本発明の一実施形態は、適合した基準面の位置に関する組織層／境界の高度マップまたは画像を作成する方法であって、所望の組織層／境界を検出すると共に分割する工程と、滑らかな基準面を分割された組織層／境界に適合させる工程と、適合した基準面に対して同じ組織層／境界または他の組織層／境界の高度を計算する工程と、適合した面に対して高度マップを作成する工程とからなる。
【０００９】
本発明の一態様は、３次元表面レンダリング、トポグラフィの等高線図、等高線図、正面（ｅｎ−ｆａｃｅ）カラー・マップ、および正面（ｅｎ−ｆａｃｅ）グレースケール・マップなどの様々なやり方において高度を表示するものである。
【００１０】
本発明の他の態様は、２つのセットのデータを合成し同じマップ上に同時に表示し、かつ／または２つのセットのデータを画像化する。一方のセットは、適合した基準面に関する高度からのデータであり、他方のセットは、組織層／境界に依存している情報からのデータであり、その情報は、例えば組織層の実際の厚さ、およびＯＣＴシステムからの反射率、高偏光感度ＯＣＴシステムまたは走査レーザ偏光測定システムからの複屈折、および共焦点画像化システムからの強度などの画像信号強度を含む。
【００１１】
本発明の他の態様は、２次多項式適合を使用すること、あるいはゼルニケ多項式またはチェビシェフ多項式または他の多項式、あるいはベッセル関数、あるいは球または回転楕円体の一部を用いることなどのいくつかのやり方で基準面を取得するように適合を行う。加えて、適合は、適合される基準面の決定から組織層／境界のある部分、すなわち病変組織の領域を除外すること、あるいは組織層／境界の２つ以上の領域に適合させること、または組織層／境界を滑らかにするか、またはフィルタリングすることによって行われることもできる。
【００１２】
本発明のさらに他の態様は、続いて組織の等高線が近くなることを必要とする、後続の走査のための全体的な組織層／境界の等高線を配置する。
本発明の追加の態様は、続く説明の中の一部で説明することになる。前述の概要と以下の詳細な説明は共に単に典型的および説明的なものであり、権利が主張される本発明を限定するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図３は、本発明の方法のある好ましい実施形態を示す。この方法は、試料から取得される画像データ上で使用されるように意図される。この用途の例示は、時間領域のＯＣＴシステムとスペクトル領域のＯＣＴシステムの両方を含む光コヒーレンス断層撮影法システム（ＯＣＴ）によって得られる画像データに基づいている。そのような機器は、眼の反射特性から生じる軸方向の反射分布に対応する３Ｄ強度データを作成する。上述のように、この情報は、眼の様々な病理を検査および診断するために医者によって現在使用されている。基本的なＯＣＴシステムは、以下に説明される。
【００１４】
例示される実施形態は、ＯＣＴデータに限定されるが、本明細書で説明される画像処理の概念は、他のモダリティによって得られる３Ｄ画像データと共に使用できる。例えば、画像データは、様々な形の共焦点顕微鏡モダリティおよびさらに超音波画像化モダリティを用いて生成できる。
【００１５】
主題の方法における第１の工程は、試料内の境界面に対応する画像データのサブセットの識別を必要とする（工程３０２）。本明細書で使用されるように、境界面は、試料中の制限的な面、層の面、または他の界面とすることができる。境界は、十分に線状または２Ｄの範囲を有するべきであり、その範囲は、幾何学的な線または面に合理的に適合できるものである。
【００１６】
境界面に対応する画像データの識別は、分割機能を用いて行われる。所望の組織層または境界面を検出すると共に分割する方法は、当技術分野では公知である。（例えば、エッチ．イシカワら（Ｈ．Ｉｓｈｉｋａｗａ，ｅｔ  ａｌ．），（２００５年）「Ｍａｃｕｌａｒ  Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」．Ｉｎｖｅｓｔ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ．；第４６巻：２０１２〜２０１ページを参照）。
【００１７】
選択された面に対応する画像データが分割されると、境界は、実質的に滑らかな基準面に適合される（ステップ３０４）。測定された面データの点を幾何学面へ適合させる、いくつかの公知の方法がある。ある例は、２次多項式適合である。ゼルニケ多項式またはチェビシェフ多項式、ベッセル関数、あるいは球または回転楕円体の一部などの他の関数も、面の適合のために使用できる。滑らかな基準面は、組織層／境界の形状に２変数関数を適合させることによって形成できる。これは、選択される組織層／境界の合理的に正確な分割を必要とし、例えば、ｘおよびｙの低次多項式適合を用いて行うことができる。
【００１８】
適合は、組織層／境界全体を包含してよく、または面の様々な領域で行われてもよく、例えば、斑から切り離して中心窩陥凹を適合させること、または適合から病変領域を除外することを包含する。基準面を用いて網膜の傾きおよび湾曲が除去された層をデータ内に形成することができる。本発明の一態様では、これらの点データを使用して、それらの層において網膜の構造を表す正面（ｅｎ−ｆａｃｅ）画像を形成することができる。このことは、眼の組織における湾曲した層を画像化するときに、データの平坦なＣ−スキャン表示に勝る利点を与える（Ｃ−スキャンは網膜層の接線方向のスライスのみを示すため）。
【００１９】
上述したように、そのように適合した面を使用することで、組織が正常であれば存在することとなる組織面に近づくように、病変に関係する面の擾乱を最小化することができる。この場合には、適合アルゴリズムは、選択された境界面に関連するものの、病変の結果として存在する点を排除するように機能する。そのように適合した面を用いることによって、測定される組織境界または異なる境界について、病変または傷害の影響は、関心の組織の全体的な形状から分離され、それにより、改善された診断情報が提供される。
【００２０】
方法の次の工程（３０６）では、基準面上の点同士の間の距離または高度および関心箇所のいくつかの他の特徴が、計算される。関心箇所の特徴は、初期に選択された実際の境界であってよく、その結果、高度が、選択された面と関連する基準面との間の偏差に対応することになる。関心箇所の特徴は、試料内の別の界面または境界であってもよい。
【００２１】
主題の発明の次の工程（３０８）では、２Ｄデータのセットは、基準面と他の関心箇所の特徴との間の計算された距離に基づいて作成される。２Ｄデータのセットを使用して高度マップを生成できる。高度マップは、図６に示すカラーまたは（図示しない）強度としてエンコードされる高度を用いた擬似カラー・スケールまたはグレー・スケールに基づいて生成されるか、あるいは図５に示す等高線の高さとしてエンコードされる高度を有するトポグラフィの等高線図として、あるいは３次元的に表示されるトポグラフィのマップとして生成されてもよい。これらの種類のマップを合成して、２セットのデータを同じマップの上で同時に表示してもよい。ここで、一方のデータは、適合した基準面に関する高度についてのデータであり、他のデータは、別の基準面に関する別の高度、あるいは実際の組織層の厚さ、ＯＣＴまたは共焦点の光信号強度などの最初に収集された画像信号強度であって、組織層あるいは高偏光感度のＯＣＴシステムまたは走査レーザ偏光測定システムから測定される複屈折などの他の処理済みの／未処理の組織層／境界に対する画像信号強度のデータである。例えば、ＲＰＥに対するＩＬＭからの距離（すなわち、実際の網膜の厚さ）は、適合したＲＰＥ基準面（図示せず）に関連するＩＬＭ高度の擬似カラー・マップ上に重ねられた等高線図として表示され得る。同様に、擬似カラー・マップは、高度、厚さ、反射率などの複数の情報を同時に表示するために３次元表面レンダリングに適用されてよい。
【００２２】
病変組織を診断するための追加の役立つ情報を提供することができる本発明は、適合した基準面の湾曲を解析することによって、異常な組織層の湾曲（例えば、病的な近視の場合についての網膜の湾曲）が診断できることに加えて、従来技術の方法を越えるいくつかの他の利点を有する。例えば、適合した基準面は、網膜の異常な湾曲を診断するために、網膜層の高度マップの基礎として使用するか、または、その後の等高線に追従する眼の走査のためのガイドとして使用できる。悪化しているＲＰＥの正確なトポグラフィは、その層の一般的形状よりも決定がより困難であり得るので、「厚さ」測定についての基礎としてそのような適合した基準面を用いることによって、より強固な結果を与えることができる。適合によって決定される基準面は、以下のＲＰＥ、特にＲＰＥの破裂または複雑な変化を有することになり得る病変した眼におけるＲＰＥを追従することによって決定される基準面よりも整合性のあるものとなる。例として、高度マップは、高度の表面レンダリングに適用されるトポグラフィの等高線図の形式で表示可能である。図５は、ＲＰＥに適合した放物面の基準面からＩＬＭまでの距離を表す等高線の色分けを示す。適合した面に関して修正された有効な網膜の「厚さ」は、マップの右側のカラー・バーに基づいて数ミクロン単位で示される。
【００２３】
加えて、適合した１つの基準面または複数の面に関するトポグラフィの情報の表示では、付加情報と共に画像が作成され、例えば、以下の通りである。
（１）ＲＰＥに適合した基準面からＩＬＭまでの距離の正面（ｅｎ−ｆａｃｅ）表示を与える２Ｄ疑似カラー画像は、ＲＰＥにおける小さな擾乱によって引き起こされる厚さの変動を含まない有効な網膜の厚さに関する情報を提供することができる。図６は、放物面に適合したＲＰＥ基準面からＩＬＭまでの距離を表す擬似カラー画像を示す。
（２）実際のＲＰＥからＲＰＥに適合した基準面自体までの距離の正面（ｅｎ−ｆａｃｅ）表示を与える２Ｄ疑似カラー画像は、病変に関連し得るＲＰＥの局所的変動を強調できる。図１０は、ＲＰＥから放物面に適合したＲＰＥ基準面までの距離を表している擬似カラー画像を示す。
（３）輝度が反射率を表すと共に色相が基準面からの距離を表している、２Ｄ画像または半透明な３Ｄレンダリングについてのカラー・マッピングは、全層の詳細な分割をせずに基準面からの明るい反射層の高さの例示を提供することができる。複雑な病理の場合については、複数の層に関する完全に自動化された分割アルゴリズムは、ルーチンでの使用に対しては時間がかかり過ぎる可能性があり、使用者の手動操作は、実用的ではない。例えば、ＲＰＥの剥離の場合では、基準面に対して非常に近くで通常は鮮明に反射する層は、このとき基準面からかなり遠くに移動している。人間の眼は、色相の変化に非常に敏感であり、そのようなＲＰＥの剥離を例示する都合のよいやり方は、色相の変化を使用することである。図４は、適合したＲＰＥ基準面からの距離の２乗としてマップされる色相を有する２Ｄ網膜画像を示す。
（４）画像データにおいて網膜の実際の等高線高度ではなく基準面に対する高度を示す、網膜の１つの表面または複数の平坦な３Ｄレンダリングは、網膜の解剖学的特徴のより有意義な画面を提供することができる。図７は、放物面に適合したＲＰＥ基準面に関するＩＬＭ高度の３次元レンダリングを示す。異なる瞳の位置は、記録される網膜の画像に傾きを生じさせ、作動距離の変動は、記録される網膜の画像の異なる湾曲を引き起こす。ＯＣＴデータをひずませてこの画像を平坦化することにより、より標準化された表示について、正確な瞳およびｚ位置に関わらず、スペックル低減などの他の目的のための検査間の画像の比較、または複数の走査の位置合わせを支援するという利点が得られる。
（５）ＲＰＥに適合した基準面に関する高度についてのカラー・マッピングを用いたＩＬＭの３Ｄレンダリングは、実際の網膜の厚さと共に（１）で前述した疑似カラー画像を合成することができ、それによりその表面上の膜によって牽引の存在を示すことができる。図８は、放物面に適合したＲＰＥ基準面に対してＩＬＭ高度を示す擬似カラー画像が重ねられた実際の網膜の厚さの３次元レンダリングを示す。他方、そのような重ねられた３Ｄレンダリングは、逆とすることもできる。例えば、図９は、実際の網膜の厚さを示す擬似カラー画像が重ねられた放物面に適合したＲＰＥ基準面に関するＩＬＭ表面高度の３次元レンダリングを示す。ＩＬＭ高度は、（４）で前述したように基準面に平坦化される、画像データまたはレンダリングの位置を反映してもよい。
【００２４】
軸方向の分解能は、走査のｚ範囲が網膜組織の等高線に追従しない場合は、おそらく減じられる。初期の２、３回の走査を使用して基準面を決定でき、次いで、次の網膜の走査は、横断走査が行われる際に所定の基準面に従うＯＣＴ基準アーム長さを変えることによって行われることができる。
【００２５】
本発明は、Ｂ−スキャンの画像に適用されることもでき、その場合には、基準面という用語は、基準の曲線として解釈されるべきであり、組織層／境界も、曲線として解釈されるものであるべきであることに留意されたい。図４は、適合したＲＰＥ基準面からの距離の２乗としてマップされる色相を用いてＢ−スキャンの網膜画像を示す。適合したＲＰＥ基準面の位置に関する画像の垂直距離は、画像を強調するために使用されるカラーとしてエンコードされる。
【００２６】
本発明は、図３に示される正確なシーケンスに従うことを必要としないものであり、他の追加の工程を挿入して実質的に等しい操作を行うことができる。例えば、適合操作は、網膜層を滑らかにすることまたは他のやり方で網膜層をフィルタリングすることによって行ってもよい。また、基準面は、適合の直接の結果ではなく、基準面のフィルタされたバージョンであってもよい。さらに、この概念の変形形態は、適合されていない面から基準面までの高度以外に、２つの基準面を使用できる。
【００２７】
本発明の方法は、既存および将来のＯＣＴシステムにおいて眼の網膜または湾曲の解析に適用され得る。その本発明の方法は、皮膚などの他の生体組織の解析のためにも使用できる。また、本発明の方法は、超音波および共焦点顕微鏡システムにおける使用も見出される。
【００２８】
図１１は、基本的な分光計ベースのスペクトル領域ＯＣＴシステム１１００を示す。広帯域発光体１１１０からの光波は、好ましくは短長の光ファイバ１１１２を通って光ファイバ結合器１１１４の入力ポート（ポートＩ）に結合され、光ファイバ結合器１１１４は、入射光ビームをマイケルソン干渉計の２本のアームに分離する。２本のアームそれぞれは、ファイバ結合器１１１４の２つの出力ポート（ポートＩＩおよびポートＩＩＩ）から試料１１２４および基準の反射器１１２６までスプリット光線をそれぞれ案内する光ファイバ（１１１６および１１１８）の区間を有する。試料アームと基準アームの両方について、ファイバそれぞれの終端部では、ビームを平行にする、またはビームを合焦する、またビームを走査する光学部品を含むモジュールがあってもよい。実施形態として２つの集束レンズ１１２０および１１２２が図１１中に例示される。試料１１２４および基準の反射器１１２６からの戻り光波は、試料アームおよび基準アームの同じ光の経路を通って戻るように誘導され、ファイバ結合器１１１４で合成される。合成された光ビームの一部は、ファイバ結合器１１１４のポートＩＶから分光計１１５０まで光ファイバ１１３０の区間を通って誘導される。分光計の内部で、光ビームは、格子１１５２によって分散され、検出器アレイ１１５４の上へ合焦される。同調可能レーザ・ベースの掃引源ＯＣＴの操作原理は、分光計ベースのスペクトル領域ＯＣＴシステムの原理に非常に類似し（例えば、チョマ、エム．エイら（Ｃｈｏｍａ，Ｍ．Ａ．ｅｔ  ａｌ．）（２００３年）．「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ａｄｖａｎｔａｇｅ  ｏｆ  ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ．」Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  １１（１８）：２１８３〜２１８９ページ参照）、したがって、３Ｄ画像データのセットを取得するためのスペクトル領域ＯＣＴシステムは、掃引源ＯＣＴシステムであることもできることに留意されたい。
【００２９】
本発明の教示を援用する様々な実施形態が本明細書で示されると共に詳細に説明されてきたが、当業者は、これらの教示をさらに援用する他の多くの変形実施形態を容易に案出できる。
【００３０】
以下の参考文献を本願明細書に援用する。
米国特許文献
米国特許第４８３８６７９号明細書
米国特許第５２９３８７１号明細書
米国特許第５５６２０９５号明細書
米国特許仮特許出願第６０／６３２，３８７号
他の刊行物
アダイカパン、エムら（Ａｄａｉｋｋａｐｐａｎ，Ｍ．ｅｔ  ａｌ．），（２００２年）「Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｒｏｔｉｄ  Ａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ  ｂｙ  Ｂ−Ｍｏｄｅ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｔｕｄｙ  ｉｎ  Ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｖｅ  Ｐａｔｉｅｎｔｓ  Ｃｏｍｐａｒｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｎｏｒｍｏｔｅｎｓｉｖｅ  Ｐａｔｉｅｎｔｓ」Ｉｎｄ  Ｊ  Ｒａｄｉｏｌ  Ｉｍａｇ；１２：３：３６５〜３６８ページ。
【００３１】
バーチェ、ディー．ジィー．ら（Ｂａｒｔｓｃｈ，Ｄ．Ｇ．ｅｔ  ａｌ．），（２００４年）「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ａｎｄ  ｎｅｗ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ」，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２００４：Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，第５３７０巻：２１４０〜２１５１ページ。
【００３２】
チョマ、エム．エイら（Ｃｈｏｍａ，Ｍ．Ａ．ｅｔ  ａｌ．）（２００３年）．「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ａｄｖａｎｔａｇｅ  ｏｆ  ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ．」Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  １１（１８）：２１８３〜２１８９ページ。
【００３３】
イシカワ、エッチら（Ｉｓｈｉｋａｗａ，Ｈ．ｅｔ  ａｌ．），（２００５年）「Ｍａｃｕｌａｒ  Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」．Ｉｎｖｅｓｔ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ．；第４６巻：２０１２〜２０１ページ。
【００３４】
ウェブ、アール．エッチ．（Ｗｅｂｂ，Ｒ．Ｈ．）（１９９６年）「Ｃｏｎｆｏｃａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」Ｒｅｐ．Ｐｒｏｇ．Ｐｈｙｓ．第５９巻  ４２７〜４７１ページ。
【００３５】
チョウ、キューら（Ｚｈｏｕ，Ｑ．ｅｔ  ａｌ．）（２００４年）．「Ｍａｐｐｉｎｇ  ｒｅｔｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ａｎｄ  ｍａｃｕｌａｒ  ｅｄｅｍａ  ｂｙ  ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」．Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＸＩＶ，ＳＰＩＥ，第５３１４巻：１１９〜１２５ページ。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＲＰＥ（網膜色素上皮）、ＩＬＭ（内境界膜）、鋭い隆起および鋭い隆起の下方の病巣を例示する網膜のＯＣＴ画像を示す図。
【図２】図１に対応する色分けされた網膜の厚さマップ。
【図３】本発明の画像処理方法の工程の流れ図。
【図４】適合したＲＰＥ基準面からの距離の２乗としてマップされる色相を備える網膜画像を示すグラフ。
【図５】放物面に適合したＲＰＥ基準面からＩＬＭまでの距離を表す色分けを用いた等高線グラフ。
【図６】放物面に適合したＲＰＥ基準面からＩＬＭまでの距離を表す擬似カラー画像を示すグラフ。
【図７】繰り返して同じ高度情報を示すカラーを用いて、放物面に適合したＲＰＥ基準面に関するＩＬＭ表面高度の３次元レンダリングを示す図。
【図８】放物面に適合したＲＰＥ基準面に対してＩＬＭ高度を示す擬似カラー画像を用いて重ねられた実際の網膜の厚さの３次元レンダリングを示すグラフ。
【図９】実際の網膜の厚さを示す擬似カラー画像を用いて重ねされた放物面に適合したＲＰＥ基準面に関するＩＬＭ表面高度の３次元レンダリングを示すグラフ。
【図１０】ＲＰＥから放物面に適合したＲＰＥ基準面までの距離を表す擬似カラー画像を示す図グラフ。
【図１１】主題発明の方法で使用できる３Ｄ画像データを作成できる基本ＯＣＴシステムの概略図。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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