(57)【要約】  光コヒーレンストモグラフィーシステムを提供する。前記システムは、ＯＣＴ撮影器；前記ＯＣＴ撮影器に接続された２次元横断スキャナであって、前記光源から光を受信し試料からの反射光を前記ＯＣＴ撮影器に対して連結する、２次元横断スキャナ；前記２次元横断スキャナと前記試料との間で光を連結する光学部品；前記光学部品と接続され前記試料の画像を取得するビデオカメラ；前記ビデオカメラと接続され前記試料の画像を取得するコンピュータであって、前記画像を処理して前記画像に基づき前記２次元横断スキャナに対して運動オフセット信号を提供する、コンピュータ；を備える。【選択図】図５
2014512245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＣＴ撮影器、
前記ＯＣＴ撮影器に接続された２次元横断スキャナであって、前記光源から光を受信し試料からの反射光を前記ＯＣＴ撮影器に対して連結する、２次元横断スキャナ、
前記２次元横断スキャナと前記試料との間で光を連結する光学部品、
前記光学部品と接続され前記試料の画像を取得するビデオカメラ、
前記ビデオカメラと接続され前記試料の画像を取得するコンピュータであって、前記画像を処理して前記画像に基づき前記２次元横断スキャナに対して運動オフセット信号を提供する、コンピュータ、
を備えることを特徴とする光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）システム。
【請求項２】
前記コンピュータは、運動検出アルゴリズムを実行して運動の量を計算し、エラー分析を実行して前記運動オフセット信号を決定する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記運動検出アルゴリズムは、前記画像をメモリモジュール内に格納されている画像と比較して運動を検出する
ことを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記格納されている画像は、画像データベース内において提供されるものである
ことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
コンピュータクロックを用いて前記ＯＣＴ撮影器と前記ビデオカメラを同期化させる
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記ＯＣＴ撮影器は、分光計または調整可能レーザに基づいて構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
ＯＣＴ撮影器から試料に対してＯＣＴ光源を方向づけるステップ、
前記ＯＣＴ撮影器内のＯＣＴ画像を取り込むステップ、
ビデオカメラを用いて前記試料のビデオ画像を取り込むステップ、
前記ビデオ画像を分析して運動補正を判定するステップ、
前記運動オフセットに応じて前記試料上の前記ＯＣＴ光源の位置を調整するステップ、
を有することを特徴とする撮影方法。
【請求項８】
前記ビデオ画像を分析して運動補正を判定するステップは、
前記ビデオ画像から運動の量を計算するステップ、
前記運動の量から前記運動オフセット信号を判定するステップ、
を有することを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記運動の量を計算するステップは、前記画像をメモリモジュール内に格納されている画像と比較して運動を検出するステップを有する
ことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記格納されている画像は、画像データベース内において提供されるものである
ことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記ＯＣＴ画像を取り込むステップおよび前記ＯＣＴ画像を取り込むステップは、コンピュータクロックによって同期化される
ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記ＯＣＴ画像を取り込むステップは、分光計または調整可能レーザを利用するステップを有する
ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願
本願は、２０１１年４月２９日に出願された米国仮出願第６１／４８１，０５５号および２０１２年４月２７日に出願された米国正規出願第１３／４５８，５３１号の優先権を主張する。これら文献は参照によりその全体が本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、医用画像の分野に関する。特に、実施形態によっては、リアルタイムビデオトラッキング技術を用いて光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）画像の品質を改善する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）は、生体組織微細構造の体内断面画像および３次元画像のために用いられる、高解像度撮影技術である（Wolfgang Drexler and James G. Fujimoto, [Optical Coherence Tomography: Technology and Application, Springer (2008)]）。ＯＣＴは、人間の眼を非侵襲撮影するため、過去２０年にわたって広範に用いられてきた。
【０００４】
フーリエ領域ＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）が一般的になってきており、その改善された撮影スピードと感度により、非侵襲微細構造撮影のための主要技術となっている（例えば、Wojtkowski M. et al., [J. Biomed. Opt. 7,457-463 (2002)], Leitgeb R. et al., [Opt. Express 11, 889-894 (2003)]、Choma M. A., et al., [Opt. Express 11, 2183-2189 (2003)]、またはde Boer J.F. et al, [Opt. Lett. 28, 2067-2069 (2003)])を参照）。現在の商用フーリエ領域システムは、毎秒２５，０００〜５３，０００軸スキャン（Ａスキャン）の撮影速度を有する。これら撮影速度により、通常の断面ＯＣＴ画像（Ｂスキャン）を数１００分の１秒で取得することができる。画像取得時間が短いため、対象眼球の微小な衝動性運動によって生じる横断運動の影響は、ほとんどのＯＣＴ  Ｂスキャン画像において問題にならない。鼓動、呼吸、および頭部移動によって生じる軸運動の影響も、通常のＦＤ−ＯＣＴ断面画像においては最小化される。
【０００５】
ＯＣＴ画像の画像品質は、同一箇所において取得した複数Ｂスキャンを平均化することによって画像内のスペックルノイズを減少させると、改善できることが分かっている（例えば、Sander B. et al., [Br. J. Ophthalmol. 89, 207-212 (2005)]、Sakamoto A. et al., [Ophthalmology 115, 1071-1078.e7 (2008)]、またはHangai M. et al., [Opt. Express 17, 4221-4235 (2009)]を参照）。ＦＤ−ＯＣＴの撮影速度が増したとはいえ、平均化のため用いるＢスキャンの数を増やして合計取得時間が数１０分の１秒に近づくと、横断運動と軸運動の影響は依然として問題となり得る。複数Ｂスキャン平均化を通じて取得したＯＣＴ画像は、複数個所から後方散乱した信号を平均化することにより、取得過程における動きアーティファクトの結果として、画像ぼけを有する傾向がある。ＦＤ−ＯＣＴを用いて対象眼球の完全な３次元データセットを取得するためには、通常は数秒必要であるため、横断運動と軸運動の影響が起こりやすく、画像品質に影響し易い。したがって、ＯＣＴ画像の品質を改善し正確な３次元解剖情報を保つため、対象眼球の運動をリアルタイムでトラッキングする装置および方法が必要である。
【０００６】
この課題を解決する試みにおいて、ある商用ＯＣＴシステムは、分離されたレーザスキャン撮影システム（走査レーザ検眼鏡またはＳＬＯとしても知られている）を用いて、ＯＣＴスキャンビームのリアルタイム横断トラッキングを実施する（Hangai M. et al., [Opt. Express 17, 4221-4235 (2009)]）。このアプローチは複雑さを増加させ、したがって全体システムコストを増加させる。また、被験者をＳＬＯビームからの別の光放射に対して曝すことになる。
【０００７】
ＯＣＴ画像の横断トラッキングを実施する試みにおいて、システムの複雑さを抑制するため、眼底部の近赤外線ビデオ画像が用いられた。Ｋｏｏｚｅｋａｎａｎｉは、２重固有空間と適応血管分布モデルを用いて、ＯＣＴビデオにおける視神経頭をトラッキングする方法を開示している（Koozekanani D. et al, [IEEE Trans Med Imaging, 22, 1519-36 (2003)]）。しかし、このような複雑なモデリングは、演算負荷が重い。またこのような運動トラッキングは、その複雑さのため、リアルタイムで実施することはできない。
【０００８】
したがって、ＯＣＴ画像データを運動トラッキングするより良い装置および方法に対するニーズがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）システムが提供される。同実施形態に係る光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）システムは、ＯＣＴ撮影器；前記ＯＣＴ撮影器に接続された２次元横断スキャナであって、光源から光を受信し試料からの反射光を前記ＯＣＴ撮影器に対してカップリングする、２次元横断スキャナ；前記２次元横断スキャナと前記試料との間の光をカップリングする光学部品；前記光学部品と接続され前記試料の画像を取得するビデオカメラ；前記ビデオカメラと接続され前記試料の画像を受信するコンピュータであって、前記画像を処理し、前記画像に基づき前記２次元横断スキャナに対して運動オフセット信号を提供する、コンピュータ；を備える。
【００１０】
本発明の実施形態に係る撮影方法は、ＯＣＴ光源をＯＣＴ撮影器から試料へ方向づけるステップ；前記ＯＣＴ撮影器内のＯＣＴ画像を取得するステップ；ビデオカメラを用いて前記試料のビデオ画像を取得するステップ；前記ビデオ画像を解析して運動補正量を判定するステップ；運動オフセットに応じて前記試料上における前記ＯＣＴ光源の位置を調整するステップ；を有する。
【００１１】
これらおよびその他の実施形態は、以下の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】近赤外線カメラを有するＯＣＴシステムのシステム図を示す。
【００１３】
【図２】運動検出および補正をしないＯＣＴデータ取得のフローチャートを示す。
【００１４】
【図３】トラッキングを実施しない標準的な３Ｄ  ＯＣＴ画像における動きアーティファクトを示す。
【００１５】
【図４】トラッキングせずに取得した平均化Ｂスキャンを示す。
【００１６】
【図５】本発明の実施形態に係るシステム図である。
【００１７】
【図６】運動検出およびトラッキングのフローチャート例である。
【００１８】
【図７】運動検出および補正を実施するＯＣＴデータ取得のフローチャート例である。
【００１９】
【図８】動きアーティファクトのないトラッキングした３Ｄ  ＯＣＴ画像の例を示す。
【００２０】
【図９】リアルタイムトラッキングにより取得した平均化Ｂスキャンの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、既存のトラッキングアプローチの欠点を解決する手法を提供する。ビデオ画像を用いてリアルタイム横断トラッキングを実施してＯＣＴスキャン位置を記録する方法および装置を開示する。高速かつ効果的なアルゴリズムを用いて、近赤外線ビデオ画像を使用したリアルタイムトラッキング情報を取得することができる。リアルタイムトラッキングは横断眼球運動を検出し、意図したスキャン位置へＯＣＴスキャンビームを動的に移動させる。この動的トラッキングシステムは、位置ずれＯＣＴスキャンを除去し、３次元空間において正確に規定されたスキャン位置からＯＣＴデータを取得する。各Ａスキャンに沿った光学後方散乱強度は、標準ＦＤ−ＯＣＴ取得処理を介して取得することができる。シーケンシャルＯＣＴ  Ｂスキャンを、横断方向、軸方向、および回転方向において整列し、軸スキャン記録を実施することができる。同一箇所から取得し同様に記録したＯＣＴ  Ｂスキャンは、複数Ｂスキャン平均化を介したＯＣＴ画像品質を改善するのに適している。同様に取得および処理したＯＣＴ  Ｂスキャンを用いて、ほとんど動きアーティファクトがない３次元データセットを取得することができる。
【００２２】
本発明の実施形態において、赤外線ビデオを用いて、ＯＣＴデータ取得のリアルタイムトラッキングおよび３次元記録を実現することができる。図１は、通常のＯＣＴシステムを示す。同システムは、標準ＯＣＴ撮影器１３０、２次元（２Ｄ）横断スキャナ１２０、試料１１０と撮影した関心領域１１５を同時に見ることができるようにするビーム分配器１０７、を備える。ＯＣＴ撮影器１３０は、眼科分野においては通常はフーリエ領域ＯＣＴシステムであるが、時間領域ＯＣＴシステムを用いることもできる。また、フーリエ領域ＯＣＴシステムは、分光計に基づくこともできるし、「掃引光源」として知られる高速調整レーザに基づくこともできる。一般にＯＣＴ撮影器１３０は、ＯＣＴ光源と、反射光を受信する検出器とを備える。実施形態によっては、スキャン領域を同時に見る機能は、赤外線カメラ１０１によって提供することもできる。この場合、ビデオ画像は通常、ビデオデジタイザ１０２によって取り込まれ、コンピュータディスプレイ１０３上で表示して、画像取得過程において解剖関心領域に対するＯＣＴスキャン位置のフィードバックをオペレータに対し継続的に提示する。複数の光学レンズ１０５、１０６、１０８は、ＯＣＴビームとビデオ画像を試料１１０の関心領域１１５上に集束する。
【００２３】
図２は、運動検出および補正なしで図１に示すシステムを用いてＯＣＴデータを取得するステップのフローチャートを示す。図２の方法に示すように、ステップ２０１においてオペレータは赤外線カメラ１０１を用いて試料１１０を整列する。試料１１０は例えば人間の眼である。ＯＣＴ取得過程において一般的に実施されるように、ステップ２０１において試料１１０が十分に整列されると、ステップ２０２において、ビデオ画像を関心領域１１５に対して集束させるため、オペレータはＯＣＴデバイスを試料１１０に対してより近づける。関心領域１１５は例えば、人間の眼の眼底である。関心領域１１５を示すビデオ画像を充分に最適化した後、ステップ２０３においてオペレータは、ステップ２０４におけるＯＣＴデータ取得の準備のため、ＯＣＴ信号を最適化する。次にＯＣＴ信号が取得され、デジタル化されてコンピュータに対して入力される。ステップ２０５においてコンピュータは、当該分野において一般的に用いられる信号処理を実施してＯＣＴ画像を生成する。オペレータはステップ２０６において、取得したＯＣＴ画像が十分な品質か否かを判定する。ＯＣＴ画像の品質が十分でない場合（ステップ２０６のＮＯ）、取得プロセスはステップ２０３に戻ってＯＣＴ信号を改めて最適化する。一方、ＯＣＴ画像が十分な品質であった場合、次のステップ２１０においてＯＣＴデータと眼底画像を保存する。
【００２４】
商業的に入手可能なフーリエ領域ＯＣＴシステムは、毎秒数万軸スキャン（Ａスキャン）の範囲の撮影速度を有する。この速度においては、個々の断面ＯＣＴ画像（Ｂスキャン）は、無意識の微小な眼球衝動性運動、または被験者の呼吸、鼓動、もしくは頭部運動による過大な動きアーティファクトを含んでない傾向がある。しかし、この撮影速度において完全な３次元データセットを取得するためには、数秒を要する。その結果、図３に示すような動きアーティファクトが生じる。図３において、３次元ＯＣＴデータセットは図１のシステムを用いて人間の視神経頭の領域上で取得された。この３次元ＯＣＴデータの２Ｄ画像の下側部分３００における動きアーティファクトが明確に示されている。部分３００において、血管が破損しており、眼の本来の解剖画像と合致していない。この動きアーティファクトは、３Ｄ  ＯＣＴデータを取得する途中における被験者の無意識の微小眼球衝動性運動によって生じやすい。
【００２５】
運動検出および補正を用いることの利点の１つは、図３に示す動きアーティファクトを減少させることである。運動検出および補正の他の利点は、同一箇所から取得した複数Ｂスキャンを平均化することにより、ＯＣＴ画像の画像品質を改善することである。しかし平均化のため用いるＢスキャンの数が増えると、平均化によって得られるＯＣＴ画像は、動きによって同一箇所から取得されなかった信号を重畳した結果として、ぼけの影響を有するようになる。
【００２６】
図４は、同一箇所をターゲットとする複数Ｂスキャンを平均化することにより生成された断面ＯＣＴ画像である。この画像は、取得中の動きに起因する、複数Ｂスキャンを平均化することによって生じた画像ぼけ効果を示している。このぼけ効果は、正確に同一箇所から取得した複数Ｂスキャンを平均化することによる品質改善効果を打ち消してしまう。本実施形態は、これら動きアーティファクトを除去し、ＯＣＴ画像品質を全体的に改善するためになされたものである。
【００２７】
図５は、本発明に係るＯＣＴシステムの実施例である。図５に示すシステムにおいて、処理要素は試料内の横断運動を検出および評価する。図５に示すＯＣＴシステムの実施形態は、ＯＣＴ撮影器３３０、２次元（２Ｄ）横断スキャナ３２０、試料３１０と撮影した関心領域３１５とを同時に見るためのビーム分配器３０７、を備える。ＯＣＴ撮影器３３０は、ＯＣＴ撮影器３３０外に光を提供するＯＣＴ光源、ＯＣＴ撮影器に対して反射された光を受信および分析してＯＣＴ画像を提供する検出システム、を備える。ＯＣＴ撮影器３３０として例えばフーリエ領域ＯＣＴシステムを用いることができるが、時間領域ＯＣＴシステムを用いることもできる。またフーリエ領域ＯＣＴシステムは、分光計に基づくこともできるし、高速調整レーザまたは「掃引光源」に基づくこともできる。ＯＣＴ撮影器３３０は、図１に示すＯＣＴ撮影器１３０と同様のものであってもよい。
【００２８】
スキャン領域と関心領域３１５を同時に見る機能は、赤外線カメラ３０１によって提供される。赤外線カメラ３０１のビデオ画像はビデオデジタイザ３０２によって取り込まれてコンピュータディスプレイ３０３上に表示され、画像取得中における解剖関心領域に対するＯＣＴスキャン位置についての継続的なフィードバックをオペレータに対して提供する。光学レンズ３０５、３０６、３０８は、ＯＣＴビームとビデオ画像を試料３１０の関心領域３１５上に集束させる。
【００２９】
実施形態によっては、図５に示すビデオベーストラッキング要素は、コンピュータ３５０を備える。コンピュータ３５０は、ビデオメモリ記憶部３４０、運動検出アルゴリズム３４５を実行するプロセッサ、エラー分析モジュール３４７、を備える。ビデオメモリ記憶部３４０は、関心領域３１５のビデオフレームを格納する。このビデオフレームは、運動検出アルゴリズム３４５によってリアルタイムに評価され、横断運動が生じているか否かを検出する。運動検出アルゴリズム３４５は、ビデオフレーム内に存在する横断運動を識別し、エラー分析３４７を実施して位置オフセット（エラーオフセット）を計算し、ＯＣＴスキャン位置をターゲット上の意図したＯＣＴスキャン位置に留めるように調整する必要があるか否かを判定する。このエラーオフセットを２次元（２Ｄ）横断スキャナ３２０に対して適用して、ビデオフレーム内で検出された運動に応じてリアルタイムで運動補正を実施することができる。コンピュータ３５０は、データを処理する任意のデバイスであり、任意個数のプロセッサまたはマイクロコントローラとこれに対応するメモリや固定記憶媒体などのデータ記憶部および補助回路を備えることができる。実施形態によっては、コンピュータ３５０はＯＣＴ撮影器３３０からデータを収集および処理するコンピュータ、および画像処理のための別コンピュータを備えることができる。この別コンピュータは、物理的に分離することもできる。
【００３０】
実施形態によっては、ＯＣＴシステムの固定位置を調整して、関心領域３１５を増やすことができる。例えば、固定位置に対してオフセットを導入して、被験者の視線がビデオフレームの中心に向かないようにすることができる。例えば、この固定オフセットを調整して、ビデオフレーム内により多くの視神経領域が含まれるようにすることができる。ビデオ画像内の視神経は、運動検出および横断オフセットを計算するための、眼底における高コントラスト高信頼性要素としての役割も果たす。
【００３１】
実施形態によっては、ビデオメモリ記憶部３４０は、参照画像データベース３４２から参照ビデオフレームを取得することができる。実施形態によっては、この参照ビデオフレームは、被験者が以前に訪問したときの撮影セッションにおいて、以後の訪問のための参照画像とするために取得されたものである。ビデオデジタイザ３０２が取り込んだリアルタイムビデオ画像をこの参照ビデオフレームと比較して、現在のＯＣＴスキャン位置と所望するＯＣＴスキャン位置との間のオフセットを判定することができる。この位置オフセットを２次元（２Ｄ）横断スキャナ３２０に対して適用して、スキャン位置を調整し、被験者が訪問する毎に再現可能なＯＣＴスキャン位置を得ることができる。
【００３２】
実施形態に基づき、ビデオフレーム内の視神経は、運動検出アルゴリズムを実施して自動的に分離および検出することができる。被験者の複数回の訪問毎に視神経の位置をトラッキングすることは、眼のその他の網膜要素をトラッキングする利点がある。視神経の位置とコントラストは、時間に対して比較的顕著に現れ、かつ安定しているからである。ビデオフレーム内のその他の網膜要素は、病変の進行または治療によって変化する場合がある。
【００３３】
実施形態によっては、赤外線ビデオとＯＣＴ撮影の取得タイミング特性は、コンピュータ内のクロック３５５を用いて決定される。オンボード高精度コンピュータクロック３５５を用いて、赤外線ビデオフレームとＯＣＴ画像フレームとの間の正確なタイミング関係を判定することができる。これは、赤外線ビデオカメラ上の別ハードウェアによるトリガリング機能が必要ないようにすることにより、システムのコストと複雑さをさらに減少させることができる。
【００３４】
本発明の実施形態において、例えば位置やアスペクト比のような赤外線ビデオカメラとＯＣＴスキャナの特性は、サイズが既知の形状を用いて較正するために利用される。この較正プロセスにより、ビデオカメラとＯＣＴスキャナとの間の関係を適切に制御することが保証され、ビデオフレームからの横断運動オフセットおよびエラーオフセット信号を正確に適用してリアルタイム運動補正を実施できるようにすることができる。
【００３５】
図６は、本発明の実施形態に係る運動検出およびエラー分析アルゴリズムのフローチャート例である。図６において、ステップ４０１でビデオデジタイザ３０２は分析のためリアルタイムビデオデータを取得する。ステップ４０２の自動形状識別および分離をビデオフレームに対して適用して、ビデオ画像内の特定の関心領域を分離することができる。例えば眼底における視神経を自動的に検出および分離して、運動分析することができる。ステップ４０３において、ビデオフレームのサブセットまたは全体に対して、形状境界抽出を実施することができる。本ステップにおいて、当該分野で一般に知られている形状抽出アルゴリズムを用いることができる。例えば、画像強度の非連続性を検出するエッジ検出アルゴリズムを用いることができる。同様にステップ４０４において、以前取得してメモリ３４０内に格納したビデオフレームに対して同様の画像処理を実施して、対応する形状境界抽出を実施する。これは、ステップ４０３において現在のビデオフレームから抽出された形状と比較するために用いられる。メモリ３４０内のビデオフレームは例えば、同一の被験者訪問において画像トラッキングのため現在のビデオストリームから取得した以前のフレーム、または複数回の被験者訪問にわたってＯＣＴスキャン位置をトラッキングするため以前の被験者訪問において取得した参照ビデオフレームである。ステップ４０５において、ステップ４０３で現在のビデオフレームから抽出した形状境界とステップ４０４においてメモリ内のビデオフレームから抽出した形状境界を比較し、これらビデオフレーム間の横断運動を判定する。ステップ４０６において、形状境界比較により運動が検出されなかった場合は、２つのビデオフレーム間に検出可能な運動は存在せず、これらビデオフレーム間から取得したＯＣＴ画像はステップ４１０において保存され後続処理に供される。ステップ４０６において形状境界比較により運動が検出された場合は、検出された運動の量を規定の運動補正範囲限界値と比較し、検出した運動が補正可能か否かを判定する。ステップ４０７において運動が補正可能である場合は、ステップ４０８においてスキャン位置オフセットが計算され、ＯＣＴスキャン装置３２０に対して送信され、運動によって生じた位置オフセットが補正される。ステップ４０７において運動が規定の限界値外であり補正不可能である場合は、プロセスは現在のビデオを取得するステップ４０１に戻り、試料内の位置オフセットが規定限界値以内に収まるまでこれを繰り返す。
【００３６】
図７は、図６において説明したリアルタイムビデオ運動検出とスキャン補正方法を用いるＯＣＴ取得プロセスのフローチャート例である。実施形態において、ステップ５０１でオペレータは赤外線カメラ３０１を用いて人間の眼などの試料３１０を整列する。ＯＣＴ取得プロセス中において一般に実施されるように、ステップ５０１において試料３０１が十分に整列されると、オペレータは次にステップ５０２において、ＯＣＴデバイスを試料３１０に対してより近づけて、ビデオ画像を人間の眼底などの関心領域３１５上に集束および最適化させる。関心領域３１５を示すビデオ画像が十分に最適化されると、オペレータはステップ５０３において、ステップ５０５のＯＣＴデータ取得の準備のため、ＯＣＴ信号を最適化する。ステップ５０５におけるＯＣＴデータ取得を開始する前に、ステップ５０４のリアルタイムビデオ運動検出およびスキャン補正を適用して、図６で説明したＯＣＴスキャン位置のリアルタイムトラッキングを実施する。次にステップ５０５においてＯＣＴスキャン位置のリアルタイムトラッキングの下でＯＣＴ画像取得を実施し、ステップ５０６において標準的な信号処理技術を用いてＯＣＴ画像を生成する。オペレータはステップ５０７において、取得したＯＣＴ画像の品質が十分であるか否かを判定し、ステップ５１０においてＯＣＴデータと眼底ビデオ画像を保存するか、またはＯＣＴ画像取得プロセスを再実施してステップ５０３に戻る。
【００３７】
本発明の実施形態を適用することにより、図３に示す動きアーティファクトを減少または除去することができる。図８は、図５のシステムを用いることにより動きアーティファクトが僅かまたは存在していない、人間の視神経頭の領域上で取得した３次元ＯＣＴデータセットである。ＯＣＴスキャン位置のリアルタイムトラッキングを追加することにより、図３に示すアーティファクト３００とは異なり、動きアーティファクトが僅かまたは存在していない３次元ＯＣＴデータセット全体を取得することができる。図８の運動補正した３Ｄ  ＯＣＴデータセットの２Ｄ画像においては、明確な血管破損や解剖形状の非連続性は見られない。微小眼球衝動性運動、鼓動、呼吸、頭部運動などの無意識な運動は、リアルタイム運動トラッキングによって顕著に減少されまたは効果的に除去されている。
【００３８】
標準ＯＣＴシステムに対してリアルタイムＯＣＴトラッキングを追加することにより、画像品質を改善するための複数Ｂスキャン平均化の利点を顕著に増加させることができる。図９は、本開示のリアルタイムＯＣＴトラッキングの実施形態を用いて取得した複数Ｂスキャンを平均化することにより生成した断面ＯＣＴ画像を示す。一般にＯＣＴ画像の画像品質は、同一箇所において取得した複数Ｂスキャンを平均化することにより改善することができる。しかし平均化のため用いるＢスキャンの個数が増えると、平均化によって取得したＯＣＴ画像は、動きにより正確に同一ではない個所から取得した信号を重畳した結果として、ぼけ効果を含む傾向がある。本開示のリアルタイムＯＣＴトラッキングは、ぼけ効果をもたらすことなく平均化のため用いるＢスキャン個数を増やすことにより、ＯＣＴ画像品質を改善することができる。リアルタイムＯＣＴトラッキングを用いて形状を明確にした平均化Ｂスキャンの詳細を図９に示す。
【００３９】
実施形態によっては、Ｂスキャン平均化を適用する前に、横断方向、軸方向、および回転方向におけるＯＣＴ画像整列を実施することにより、複数Ｂスキャン平均化の画像品質をさらに改善することができる。取得した各ＯＣＴ画像を軸方向および／または横断方向において参照ＯＣＴ画像と対応付けて、最良のＯＣＴ画像整列を実現することができる。実施形態によっては、回転方向の整列を実現するため、軸方向に沿ってＯＣＴ画像内の各Ａスキャンを参照ＯＣＴ画像内の対応するＡスキャンと対応付けることができる。このＯＣＴ画像に基づく画像整列手法は、リアルタイムビデオトラッキングによって補正することができない、被験者からの軸方向運動を除去することができる。リアルタイム横断運動補正と軸方向運動画像整列との組み合わせにより、３次元空間において良好に規定されたスキャン位置からＯＣＴデータを取得することができる。
【００４０】
本発明の実施形態に基づき、図５に示す装置において、簡易かつ高速なリアルタイムＯＣＴトラッキングを実現することができる。ＳＬＯベーストラッキングシステムは通常、ＳＬＯ画像を毎秒１５フレーム取得し、標準ビデオシステムは画像を毎秒３０フレーム取得し、最新のビデオカメラは毎秒数１００フレームを取得する。本開示のビデオベーストラッキングシステムは、ＳＬＯベーストラッキング手法よりも動作させ易い。ＳＬＯ撮影は、網膜が最適なＳＬＯ断面位置から数ミリメートル以内にある場合のみ実施できるからである。さらに、図５に示す本発明の実施形態は、ＳＬＯ撮影を用いる場合のように被験者を別の光照射に対して曝すことがない。
【００４１】
ビデオベーストラッキングは、多くの商用利用可能なＯＣＴ撮影デバイスが対象物の近赤外線ビデオを用いてオペレータを補助するように、容易に適用することができる。したがって、本開示のシステムと方法は、例えばソフトウェアおよび／またはファームウェアのアップグレードのように、これらＯＣＴ撮影デバイスをほとんど変更することなく、ビデオベーストラッキングを実現することができる。
【００４２】
本開示のシステムと方法は、病変進行の評価を改善することができる。ＯＣＴデータは複数回の被験者訪問にわたってより正確にトラッキングできるからである。病変の進行または治療に対する反応をトラッキングするため、複数回の被験者訪問にわたって、同一箇所において網膜および／または網膜内病変の特性や性質などのＯＣＴ測定を実施することが望ましい。ビデオベースリアルタイムトラッキングは、取得過程における眼の運動を除去し、被験者が訪問する毎の固定位置の変化に対処することができる。これにより、被験者の複数回の訪問にわたって理想位置におけるＯＣＴスキャンを得ることができる。また網膜または網膜内層などのＯＣＴ測定の品質を改善することができる。
【００４３】
様々な側面と実施形態を開示したが、その他の側面と実施形態は当業者にとって明らかである。本開示の様々な側面と実施形態は、説明目的のものであり、限定することを意図したものではない。本発明の範囲と趣旨は特許請求の範囲によって示される。当業者は、追加的な検証をすることなく、本開示の方法および組み合わせの特定実施形態の多くの等価物を理解しまた確信するであろう。このような等価物は、特許請求の範囲に含まれることを意図している。
【図１】
2014512245.tif 000003
【図２】
2014512245.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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