【手続補正書】
【提出日】平成20年10月17日(2008.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】  皮膚の表皮−真皮界面の測定方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走査型共焦点顕微鏡で得られる皮膚の複数の深度における前記皮膚の平面画像を積み重ねて三次元ボクセル画像を作成し、
作成された前記三次元ボクセル画像を用い、表皮と真皮との界面に相当する境界ボクセルの検出を行なうことにより、皮膚の表皮−真皮界面の測定を行なうことを特徴とする皮膚の表皮−真皮界面の測定方法。
【請求項２】  請求項１記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記皮膚の表面から前記境界ボクセルの存在位置までの距離を測定することにより、皮膚厚を測定することを特徴とする皮膚の表皮−真皮界面の測定方法。
【請求項３】  請求項２記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記走査型共焦点顕微鏡により得られる画像領域内の複数の箇所にて前記皮膚厚を測定することを特徴とする皮膚の表皮−真皮界面の測定方法。
【請求項４】  請求項１乃至３のいずれか１項に記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記境界ボクセルの検出を行なう際、エッジ検出法を用いて境界ボクセルの検出を行なうことを特徴とする皮膚の表皮−真皮界面の測定方法。
【請求項５】  請求項４記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記エッジ検出法で、三次元のラプラシアンフィルタを用いて境界ボクセルの検出を行なうことを特徴とする皮膚の表皮−真皮界面の測定方法。
【請求項６】  請求項１乃至３のいずれか１項に記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記境界ボクセルを検出する際、前記境界ボクセルの存在位置近傍のテクスチャに基づき、領域判別法を用いて境界ボクセルの検出を行なうことを特徴とする皮膚の表皮−真皮界面の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は皮膚の表皮−真皮界面の測定方法に係り、特に共焦点顕微鏡を用いて皮膚の表皮−真皮界面の測定を行なう皮膚の表皮−真皮界面の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、皮膚の内部組織の構造を非侵襲で測定する場合、超音波断層撮影装置、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置等を用いて測定することが行なわれていた。しかしながら、これらの装置を用いた測定方法では、いずれも細胞レベルの解像度を得ることが困難であった。
【０００３】
一方、光波を用いて皮膚組織構造を可視化する装置も提案されている。この装置には、前方散乱透過光を検出するものと、後方散乱光を検出するものとがある。通常この種の装置では、皮膚内における吸収が少ない可視光から近赤外光にかけての波長を有する光が用いられるが、この領域の光（電磁波）は、Ｘ銭や電波（ＭＲＩ）に比べて皮膚内における散乱が強い。
【０００４】
また、前方散乱透過光を検出する構成の装置では、精度を向上させるためには光の散乱過程を処理する必要があり、演算処理が複雑化し、処理速度も遅くなる。これに対し、後方散乱光を検出する方法では、比較的精度の高い皮膚内像を、前方散乱透過光を検出する場合に比べて容易かつ高速で得ることができる。近年、この種の皮膚組織構造を可視化する装置として、共焦点顕微鏡が用いられるようになってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の共焦点顕微鏡では、皮膚の所定深度（深さ）における二次元画像は得られるが、皮膚内における表皮と真皮のＸ，Ｙ，Ｚ座標で規定される三次元の界面を可視的に検出することができないという問題点があった。
【０００６】
ところで、この表皮と真皮の界面（即ち、基底層）は、メラニンの産生において特に重要な部位である。即ち、メラニンを産生するメラサイトは、この基底層に存在する基底層細胞の所々に点在しているため、メラニンの産生のメカニズムを解明するには表皮と真皮の界面を正確に検出する必要がある。
【０００７】
また、この表皮と真皮の界面は平面的ではなく、三次元的にうねった状態となっていることが知られており、よって従来のような二次元的な測定ではうねった表皮と真皮との界面を正確に検知することができなかった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、表皮と真皮の界面を容易に検出することを可能とした皮膚の表皮−真皮界面の測定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の発明に係る皮膚の表皮−真皮界面の測定方法は、
走査型共焦点顕微鏡で得られる皮膚の複数の深度における前記皮膚の平面画像を積み重ねて三次元ボクセル画像を作成し、
作成された前記三次元ボクセル画像を用い、表皮と真皮との界面に相当する境界ボクセルの検出を行なうことにより、皮膚の表皮−真皮界面の測定を行なうことを特徴とするものである。
【００１１】
上記発明によれば、走査型共焦点顕微鏡により皮膚を測定し、得られた反射光の強度に基づき生成された三次元ボクセルから表皮と真皮との界面に相当する境界ボクセルの検出を行なうため、非侵襲的に皮膚内に存在する境界ボクセルの検出を行なうことが可能となる。
【００１２】
この境界ボクセルの存在位置は表皮と真皮との界面に位置し、この位置は皮膚内の基底部に相当する。この基底部はうねった形状を有しており、平面的な画像ではこのうねりを検出し難い。しかしながら、皮膚の平面画像を積み重ねることにより得られた三次元ボクセルに基づき基底部に位置する境界ボクセルの検出することにより、基底部のうねり形状を確実に検出することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記皮膚の表面から前記境界ボクセルの存在位置までの距離を測定することにより、皮膚厚を測定することを特徴とするものである。
【００１４】
上記発明によれば、表皮と真皮との界面（即ち、基底部）に位置する境界ボクセルを基準として皮膚厚を測定するため、正確に皮膚厚を測定することができる。またこれに伴い、皮膚の肥厚変化の測定を正確に行なうことも可能となる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、
請求項２記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記走査型共焦点顕微鏡により得られる画像領域内の複数の箇所にて前記皮膚厚を測定することを特徴とするものである。
【００１６】
上記発明によれば、画像領域内の複数の箇所にて皮膚厚を測定する構成としたことにより、正確な皮膚厚測定を行なうことができる。
【００１７】
また、皮膚を構成する皮膚表面、有棘層、基底層の各層は、それぞれ反射光の強度に差があるため，これに基づき各層の厚さを測定することも可能となる。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記境界ボクセルの検出を行なう際、エッジ検出法を用いて境界ボクセルの検出を行なうことを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、
請求項４記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記エッジ検出法で、三次元のラプラシアンフィルタを用いて境界ボクセルの検出を行なうことを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項６記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の皮膚の表皮−真皮界面の測定方法において、
前記境界ボクセルを検出する際、前記境界ボクセルの存在位置近傍のテクスチャに基づき、領域判別法を用いて境界ボクセルの検出を行なうことを特徴とするものである。
【００２１】
上記請求項４乃至６記載の発明では、三次元のラプラシアンフィルタ（ＬＯＧフィルタ）、或いはテクスチャを用いたエッジ検出法により境界ボクセルの検出を行なうため、境界ボクセルを短時間で検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施例である皮膚の表皮−真皮界面の測定方法に用いる光学的検査装置１の概略構成を示している。本発明では、光学的検査装置１として走査型顕微鏡を用い、この装置から得られる皮膚の二次元の断層像から表皮−真皮界面を測定している。
【００２３】
図１において、２は走査型共焦点顕微鏡本体であり、この共焦点顕微鏡本体２には光源１０が設けられている。この光源１０は、後に詳述するように、試料となる被測定者の皮膚４の表面にレーザー光を照射させるものである。光源１０から発射されたレーザー光は、ハーフミラー１１を通過して光走査装置１２に進行する。
【００２４】
光走査装置１２は、Ｘ−Ｙ方向駆動制御装置１３からの駆動制御命令に従い、皮膚４の所定測定領域に光源１０からのレーザー光をＸ−Ｙ方向に２次元的に走査する。また、光走査装置１２はＸ−Ｙ方向駆動制御装置１３に接続され、更にこのＸ−Ｙ方向用制御回路３０はコンピュータ３に接続されている。
【００２５】
上記のように光走査装置１２によりＸ−Ｙ方向に走査されるレーザー光は、対物レンズ１４を介して皮膚４に照射される。この対物レンズ１４は、焦点深度調整装置１５に取付けられている。また、焦点深度調整装置１５は、後述するＺ方向駆動制御装置１６の制御命令に従い、対物レンズ１４を光軸方向（Ｚ方向）に移動させ、これにより焦点深度を可変するものである。
【００２６】
一方、対物レンズ１４を介して皮膚４に照射されたレーザー光は、対物レンズ１４の焦点位置により決まる皮膚４内の所定深度において反射される。この反射光は対物レンズ１４を通り光走査装置１２に戻り、更に光走査装置１２からハーフミラー１１へと戻される。
【００２７】
ハーフミラー１１は半透明鏡であり、光源１０と光走査装置１２との間の光路上に設けられている。このハーフミラー１１は、光走査装置１２から進行してくる皮膚４からの反射光を、光検出器２０に向け導くため設けられている。
【００２８】
ハーフミラー１１で方向が変換された反射光は、レンズ１８、ピンホール板１９のピンホールを介して光検出器２０で受光される。レンズ１８は、反射光を光検出器２０に向け集光するものである。この光検出器２０は、ピンホール板１９のピンホールを介して得られる光をその光量対応の電気信号に変換する光検出素子を有している。
【００２９】
また、ピンホール板１９は所定径のピンホールを有しており、レンズ１８と光検出器２０との間に配設されている。また、その配設位置は、レンズ１８の焦点位置にピンホールが一致するよう設定されている。
【００３０】
光検出器２０に入射した皮膚４からの反射光は、光検出素子で電気信号に変換されてコンピュータ２１に送られる。コンピュータ２１では、この送信された電気信号に基づき、後述する処理を行なうことにより三次元画像を生成し、これをモニタ２２に表示させる。
【００３１】
上記構成とされた光学的検査装置１は、共焦点顕微鏡本体２が走査型共焦点顕微鏡を構成している。この共焦点顕微鏡は、光源１０から発射されたレーザー光は皮膚４の表面を点状に走査させて照射し、この照明された皮膚４からの反射光をレンズ１８及びピンホール板１９のピンホールにより再び点状に集光して光検出器２０に結像させ、この光検出器２０により結像の輝度情報を得るという共焦点作用を利用した顕微鏡である。
【００３２】
このような走査型共焦点顕微鏡では、上記の共焦点作用により、レーザー光を走査させた範囲における皮膚４の所定深度の画像を、その全ての範囲において合焦点した状態の二次元画像として得ることができる。これは、焦点位置で得られる皮膚４（試料）の輝度は、最大輝度となることを利用したものである。
【００３３】
具体的には、レーザー光の反射光は皮膚４の所定深度のみで反射されるわけではなく、この所定深度を中心とした所定の厚み範囲において反射される。よって、反射光の内、所定深度以外の部位で反射した光はノイズとなる。共焦点顕微鏡では、このノイズとなる所定深度以外の部位で反射した光を、ピンホール板１９を用いて除去する構成としている。即ち、ピンホール板１９を通過する反射光は皮膚４の所定深度に合焦点した光だけとなり、これにより最終的に得られる皮膚４の画像は、その全体にわたり合焦点した２次元画像となる。
【００３４】
続いて、上記構成とされた光学的検査装置１を用いた、皮膚４の各種測定処理について説明する。先ず、光学的検査装置１を用いた皮膚４の三次元画像を生成する三次元画像生成処理について説明する。
【００３５】
図３は、皮膚４の三次元画像生成処理を示すフローチャートである。同図に示す処理が起動すると、先ず起動処理が実施される。具体的には、ステップ１０（図では、ステップをＳと略称している）において、焦点深度Ｄ（μｍ）を初期値をαに設定し（Ｄ＝α）、またステップ１１では後述するように生成される２次元画像数を示すカウント値Ｎを“１”に設定する（Ｎ＝１）。尚、フローチャートには示していないが、この起動処理ではコンピュータ３及び光源１０（レーザ光源）の立ち上げ処理等も実施される。
【００３６】
続くステップ１２では、焦点深度Ｄの設定処理が行なわれる。この焦点深度Ｄが設定されると、続くステップ１３では光源１０からレーザー光が発射されると共に、このレーザー光を走査させる処理が実施される。具体的には、前記したように光源１０で発射されハーフミラー１１を通過したレーザー光は、光走査装置１２によりＸ方向及びＹ方向に走査される。これにより、レーザー光は皮膚４をＸ−Ｙ方向に二次元的に走査する。
【００３７】
続くステップ１４では、反射光の輝度検出を行なう。即ち、皮膚４に照射されたレーザー光は、皮膚４において反射される。この皮膚４からの反射光は、対物レンズ１４を通って２次元走査機構１２に戻り、この２次元走査機構１２からハーフミラー１１、レンズ１８、そしてピンホール板１９を通って光検出器２０に入射され、この光検出器２０で光電変換され電気信号としてコンピュータ３に送信される。
【００３８】
この際、前記したように走査型共焦点顕微鏡は、光源１０から発射されたレーザー光は皮膚４の表面を点状に走査させて照射し、この照明された皮膚４からの反射光をレンズ１８及びピンホール板１９のピンホールにより再び点状に集光して光検出器２０に結像させ、この光検出器２０により結像の輝度情報を得るという共焦点作用を利用した構成とされている。焦点位置で得られる皮膚４（試料）の輝度は最大輝度となるため、よって光検出器２０から出力される光電変換され電気信号のダイナミックレンジを向上させることができる。
【００３９】
続くステップ１５では、ステップ１４で求められた反射光の輝度信号に基づき、２次元画像の生成処理が実施される。前記したように、光源１０から発射されたレーザー光はスポット光として走査され、この反射光が光検出器２０で検出されるが、コンピュータ３では光走査装置１２によるレーザー光の走査に同期させて光検出器２０からの検出信号を取り込む構成とされている。これにより、コンピュータ３では、光検出器２０から送信される検出信号に基づき、レーザー光を走査した範囲における２次元画像を生成することが可能となる。
【００４０】
ステップ１５で生成された２次元画像は、ステップ１６において、コンピュータ３内に設けられている記憶装置（図示せず）に格納される。続くステップ１７では、カウント数Ｎが“８０”になったか否かを判断する。
【００４１】
ここで、“８０”という数字は、後述する三次元画像を生成する際に積み重ね処理を行なう２次元画像の数である。即ち、本実施例では８０枚の２次元画像を積み重ねることにより三次元画像を生成する構成としている。しかしながら、この積み重ね数は８０枚に限定されるものではなく、適宜選定することが可能なものである。
【００４２】
ステップ１７で、カウント数Ｎが“８０”になっていないとの判断（ＮＯの判断）がされると、ステップ１８においてカウント数Ｎをインクリメントすると共に、ステップ１９で焦点深度Ｄに3.6（μｍ）を加算処理する。そして、この値を新たに焦点深度Ｄとする（Ｄ＝Ｄ＋3.6）。
【００４３】
このステップ１８，１９の処理が終了すると、処理はステップ１２に戻り、上記したステップ１２〜ステップ１７の処理が繰り返し実施される。この繰り返し処理は、カウント数Ｎが“８０”になるまで、換言すればコンピュータ３が２次元画像を８０枚取り込むまで実施される。
【００４４】
この際、ステップ１９の処理により、コンピュータ３に取り込まれる２次元画像は、3.6（μｍ）ずつ焦点深度Ｄが異なる画像となる。即ち、本実施例では、皮膚４の表面から3.6（μｍ）毎の深さの２次元画像が８０枚生成される。
【００４５】
尚、本実施例では深さ方向に隣接する上下の２次元画像の離間距離を3.6（μｍ）に設定したが、この２次元画像を生成する焦点深度Ｄの間隔は3.6（μｍ）に限定されものではない。この間隔を１μｍ以上５μｍ以下に設定することにより、皮膚４の細胞状態を明確に表示する画像を生成することができる。
【００４６】
一方、ステップ１７において肯定判断（ＹＥＳの判断）が行なわれると、即ち3.6（μｍ）ずつ焦点深度Ｄが異なる８０枚の２次元画像が取り込まれると、処理はステップ２０に進み、８０枚の２次元画像の積み重ね処理が実施される。
【００４７】
ところで、本実施例では上記したように対物レンズ１４を駆動できる構成としているため、焦点深度Ｄを変化することができる（本実施例では、3.6μｍずつ変化させている）。これにより、皮膚４を構成する各層（表皮、有棘層，既定層等）に焦点が合焦点するようレーザー光を照射することができる。
【００４８】
また、皮膚４にレーザー光を照射すると、レーザー光は焦点深度位置を中心に反射されるが、この反射光の輝度は皮膚４の反射される部位の屈折率により変化する。この際、皮膚４を構成する表皮、有棘層，既定層等の各層の屈折率は異なっているため、レーザー光が各層で反射される際の輝度は異なる。従って、この皮膚４の各層における反射光の輝度が異なることを利用し、各層の検出処理を行なうことが可能となる。
【００４９】
これについて、図３及び図４を用いて更に詳述する。図３は皮膚４の構造を示す断面図である。同図に示すように、皮膚４は大略すると表皮と真皮とに区分される。また、表皮はその上部から皮膚表面（図中、矢印Ａで示す）、有棘層（図中、矢印Ｂで示す）、基底層（図中、矢印Ｃで示す）に分類される。そして、この表皮の下部に真皮（図中、矢印Ｅで示す）が存在している。
【００５０】
図４は、光学的検査装置１で生成した上記した皮膚４の各層の２次元画像を示している。図４（Ａ）は皮膚表面の２次元画像であり、図４（Ｂ）は有棘層の２次元画像であり、図４（Ｃ）は基底層の２次元画像であり、更に図４（Ｄ）は皮膚と真皮との界面の２次元画像である。
【００５１】
各図に示すように、各層における２次元画像は大きく異なっている。これは、皮膚４を構成する表皮、有棘層，既定層等の各層の屈折率が異なっていることに起因する。
【００５２】
本実施例では、皮膚４の各層に照射されたレーザー光の反射光に基づき２次元画像を生成するため、各層の屈折率が異なっていると、これに起因して各層の光反射率も異なり、光検出器２０で検出される輝度も異なってくる。従って上記したように、この皮膚４の各層における反射光の輝度が異なることを利用し、各層の検出処理を行なうことが可能となる。
【００５３】
また、表皮と真皮との界面（図中、矢印Ｄで示す）に存在する基底細胞にはメラニンを産生するメラサイトがところどころに散在することが知られている。このメラサイトの観察は、メラニンにより発生するしみ，そばかす等の研究にとって重要である。メラニンは他の皮膚細胞組織に比べて屈折率が高いため、光学的検査装置１で得られる２次元画像では、このメラニンは輝度の高い状態（白い状態）で画像表示される。従って、光学的検査装置１（共焦点顕微鏡）を用いることにより、メラニンを高精度に検出することが可能となる。
【００５４】
図２に戻り、三次元画像生成処理の説明を続ける。
【００５５】
ステップ２０において実施する、２次元画像の積み重ね処理について、図５を用いて説明する。いま、ステップ１６で生成される２次元画像４０が、Ｘ方向にＰ画素（ピクセル）、Ｙ方向にＱ画素（ピクセル）、よって合計でＰ×Ｑ画素（ピクセル）の画像であったとする。そして、このＰ×Ｑ画素の二次元画像４０をＮ枚（本実施例では８０枚）積み重ねる。
【００５６】
しかしながら、単にＮ枚の二次元画像４０を積み重ねただけでは、上下で隣接する一対の二次元画像４０間には3.6μｍの間隔、即ち情報が存在しない領域が存在する。三次元画像の精度を上げるためには、上下で隣接する一対の二次元画像４０間の間隔を小さくすることが望ましい。
【００５７】
しかしながら、この間隔を小さくすると、取り込む二次元画像４０の数が増大し、コンピュータ３の記憶装置の記憶容量を大きくする必要が生じ、またデータ量が増大することにより三次元画像を生成する演算処理に要する時間が長くなってしまう。そこで、ステップ２１では、上下で隣接する一対の二次元画像４０間の内挿補間処理を行なうことにより、この情報が存在しない領域を補間する構成としている。
【００５８】
この内挿補間処理の具体的な手法としては、補間する２次元画像の値を例えば上下で隣接する一対の二次元画像４０間の距離比により内挿する方法、或いは補間する２次元画像の上下の２次元画像を距離画像に変換し、変換した画像を２次元画像を画像間の距離比で内挿補間する方法等が考えられる（周藤安造著、医学における三次元画像処理  ８７頁〜８８頁参照）。
【００５９】
これにより、情報不足となる一対の二次元画像４０間の断層像空間点を補間することができ、生成される三次元断面画像の鮮明度を向上させることができる。また、コンピュータ３の記憶装置の記憶容量の増大を抑制でき、また処理に要するデータ量が少なくなるため三次元画像を生成する演算処理に要する時間の短縮を図ることができる。
【００６０】
ステップ２１の内挿補間処理が終了すると、ステップ２０及びステップ２１の処理に基づき、図５に示すように微小六面体（ボクセル）の集合体としての三次元ボクセル５０を生成する（ステップ２２）。この三次元ボクセル５０は、合計でＰ×Ｑ×Ｎ個の微小六面体（ボクセル）により構成される。また、この三次元ボクセル５０を構成する各微小六面体（ボクセル）は、それぞれ輝度情報を有する。
【００６１】
続くステップ２３では、ステップモニタ２２で生成された三次元ボクセル５０に基づき三次元画像の生成処理を行なうと共に、ステップ２４でコンピュータ３のモニタ２２に生成された三次元画像を表示する。
【００６２】
この際、上記したように本実施例では皮膚４の複数の焦点深度における二次元画像４０を積み重ねて三次元ボクセル５０を生成し、この三次元ボクセル５０から皮膚４の三次元画像を生成するため、非侵襲的に皮膚４の断面を立体的に観察することができる。また、光学的検査装置１（走査型共焦点顕微鏡）は分解能が高く、また前記のように共焦点作用を用いているため所定深度以外の反射光が外乱として情報に侵入することを防止できるため、細胞レベルの三次元画像を鮮明に表示することができる。
【００６３】
図６は、このようにして生成された三次元画像の一例を示している。同図では、三次元画像の内、Ｘ−Ｚ面を例示している。従来における共焦点顕微鏡では、Ｘ−Ｙ面である２次元画像しか得ることができなかったが、本実施例では三次元画像を生成することができる。即ち、本実施例では皮膚４の深さ方向（Ｚ方向）に対する各画面（Ｘ−Ｚ面，Ｙ−Ｚ面）を得ることができるため、皮膚４内における表皮と真皮との界面の測定、皮膚４の厚さ測定、及びメラニンの評価（メラニン量、メラニン分布の測定）を行なうことが可能となる。
【００６４】
次に、上記構成とされた光学的検査装置１を用い、また上記した皮膚４の三次元画像生成処理に基づいて実施される、表皮−真皮界面の検出処理について説明する。
【００６５】
図７及び図８は、表皮−真皮界面検出処理の第１及び第２実施例を示すフローチャートである。図７に示す第１実施例に係る表皮−真皮界面検出処理は、エッジ検出法を用い、三次元ボクセル５０に対し三次元のラプラシアンフィルタ（ＬＯＧフィルタ）でフィルタリング処理を実施することにより表皮−真皮界面検出を行なう構成としたことを特徴とするものである。また、図８に示す第１実施例に係る表皮−真皮界面検出処理は、領域判別法を用い、予め求めておいたテクスチャに基づき表皮−真皮界面検出を行なう構成としたことを特徴とするものである。
【００６６】
尚、三次元ボクセル５０を求めるまでの処理は、図２を用いて説明した三次元画像生成処理におけるステップ１０〜２２の処理と同一であるためその説明は省略し、三次元ボクセル５０を求めた以降の処理について説明するものとする。
【００６７】
先ず、第１及び第２実施例に係る表皮−真皮界面検出処理の説明に先立ち、本実施例における表皮−真皮界面検出の原理について説明する。
【００６８】
前記したように、表皮と真皮との界面（図３矢印Ｄで示す部分）に存在する基底細胞にはメラニンを産生するメラサイトがところどころに散在し、このメラサイトを観察することはメラニンにより発生するしみ，そばかす等の研究にとって重要である。一方、紫外線による皮膚の変化を測定する場合、表皮の厚さ変化を測定することが行なわれる（いわゆる、肥厚測定）。この肥厚は、皮膚の表面から表皮−真皮界面までの距離となる。よって、表皮−真皮界面検出は、皮膚の各種測定において重要となる。
【００６９】
ところで、表皮−真皮界面に存在する基底層を構成する基底細胞は、真皮を構成する細胞に比べてメラニンを含んでいるものが多い。また、前記のようにメラニンは屈折率が高いため、光学的検査装置１で検出される際、輝度の高い状態（白い状態）として検出される。従って、表皮−真皮界面に位置するメラニンを含む基底細胞を検出することにより、表皮−真皮界面を検出することが可能となる。具体的には、三次元ボクセル５０において、基底細胞に対応するボクセル（以下、これを境界ボクセルという）を検出することにより表皮−真皮界面を検出することが可能となる。
【００７０】
上記の検出原理に基づいた、第１実施例による表皮−真皮界面検出処理について説明する。
【００７１】
ステップ３０は、図２の三次元画像生成処理におけるステップ２２と同一のものである。三次元ボクセル５０がステップ３０（ステップ２２）で生成されると、この三次元ボクセル５０に対し、三次元のラプラシアンフィルタ（ＬＯＧフィルタ）でフィルタリング処理を実施する。このＬＯＧフィルタによるフィルタリング処理は、三次元ボクセル５０の輝度分布に平滑化処理を施し、更に２階級微分値を計算するものである。
【００７２】
このＬＯＧフィルタによるフィルタリング処理の結果は、ステップ３０で生成された三次元ボクセル５０のボクセル分布と同じサイズのＰ×Ｑ×Ｎの三次元ボクセルとなる。また、ＬＯＧフィルタの性質から、この三次元ボクセルの輝度値の符号が反転する（即ち、輝度変化が激しい）ボクセルが、境界ボクセルとなる。
【００７３】
即ち、上記のように境界ボクセルは表皮−真皮界面に位置するメラニンを含んだ基底細胞であるため、この基底細胞に照射されたレーザー光の反射光の輝度は、真皮細胞に照射されたレーザー光の反射光の輝度に比べて高い輝度となる。即ち、表皮−真皮界面では輝度変化が大きく変化する。よって、輝度変化が大きいボクセルを検出することにより、境界ボクセルを検出することができる。ステップ３２では、上記のように輝度変化が大きいボクセルを抽出し、その結果より境界ボクセルの検出を行なう。
【００７４】
続くステップ３３では、抽出された境界ボクセルを繋ぎ合わせることにより、表皮−真皮界面の復元処理を行い、続くステップ３４でこの復元処理された表皮−真皮界面の三次元画像をコンピュータ３のモニタ２２に表示する。このように、本実施例によれば、表皮−真皮界面の三次元画像を非侵襲的に表示することができる。また、前記したように表皮−真皮界面は、平面的な画像では検出し難いうねった形状であるが、本実施例のように境界ボクセルを検出することにより三次元画像が可能となり、よって表皮−真皮界面検出を確実に行なうことができる。
【００７５】
続いて、図８を用いて第２実施例による表皮−真皮界面検出処理について説明する。
【００７６】
ステップ４０は、図２の三次元画像生成処理におけるステップ２２と同一のものである。三次元ボクセル５０がステップ４０（ステップ２２）で生成されると、この三次元ボクセル５０に対し、テクスチャ解析パラメータを用いて、境界ボクセルの検出処理を行なう（ステップ４１）。
【００７７】
ここで用いるテクスチャ解析パラメータは、予め作製しておく。具体的には、既知の表皮−真皮界面を含む皮膚の断層面画像に基づき三次元ボクセルを用意しておき、これに基づき表皮−真皮界面近傍におけるテクスチャ解析パラメータを作製しておく。そして、ステップ４１では、三次元ボクセル５０からテクスチャ解析パラメータに似たボクセル（即ち、境界ボクセル）の抽出処理が行なわれる。
【００７８】
続くステップ４２では、抽出された境界ボクセルを繋ぎ合わせることにより、表皮−真皮界面の復元処理を行い、続くステップ４２でこの復元処理された表皮−真皮界面の三次元画像をコンピュータ３のモニタ２２に表示する。
【００７９】
よって、本実施例によっても表皮−真皮界面の三次元画像を非侵襲的に表示することができると共に、表皮−真皮界面検出を確実に行なうことができる。また、上記した第１及び第２実施例のように、三次元のＬＯＧフィルタ或いはテクスチャを用いて境界ボクセルの検出する方法は、比較的簡単な検出処理であるため、境界ボクセルを短時間で検出することができる。
【００８０】
次に、図１に示した光学的検査装置１を用い、また上記した皮膚４の三次元画像生成処理及び表皮−真皮界面検出処理に基づいて実施される、皮膚厚測定処理について説明する。
【００８１】
図９は、皮膚厚測定処理を示すフローチャートである。同図におけるステップ５０〜ステップ５３の処理は、図７のステップ３０〜３３の処理と同一の処理である。このため、ステップ５０〜ステップ５３の説明は省略する。
【００８２】
ステップ５４では、三次元ボクセル５０に対してＬＯＧフィルタを用いて三次元フィルタリング処理を行なうことにより、皮膚４の表皮最上点の検出処理を行なう。この皮膚４の表皮最上点も輝度変化が大きく変化する部位である。このため、ＬＯＧフィルタを用いて三次元フィルタリング処理することにより、皮膚４の表皮最上点のボクセル（以下、表面ボクセルという）を検出することができる。
【００８３】
続くステップ５５では、抽出された表面ボクセルを繋ぎ合わせることにより、表皮最上面の復元処理を行なう。また、次のステップ５６では、ステップ５３で復元処理された表皮−真皮界面の三次元画像と、ステップ５５で復元処理された表皮最上面の三次元画像を合成しコンピュータ３のモニタ２２に表示する。尚、図１０は、表皮−真皮界面と表皮最上面を合成した三次元画像の一例を示している。
【００８４】
続くステップ５７では、ステップ５６で生成された表皮−真皮界面と表皮最上面の三次元画像に基づき皮膚厚の測定を行なう。本実施例でいう皮膚厚は，表皮の厚さをいう。よって、表皮−真皮界面と表皮最上面との離間距離を測定することにより皮膚厚の測定することができる。
【００８５】
具体的には、表皮最上面におけるＸ，Ｙ座標（ＸＡ，ＹＡ）を特定し、その時のＺ座標（ＺＡ）を測定する。また、表皮−真皮界面において、上記表皮最上面で特定したと同じＸ，Ｙ座標（ＸＡ，ＹＡ）を特定し、その時のＺ座標（ＺＢ）を測定する。そして、表皮最上面のＺ座標（ＺＡ）から表皮−真皮界面のＺ座標（ＺＢ）を減算（ＺＡ−ＺＢ）することにより、皮膚厚を求めることができる。
【００８６】
本実施例によれば、境界ボクセルから求められる表皮−真皮界面と、表面ボクセルから求められる表皮最上面に基づき皮膚厚が求められるため、正確な皮膚厚を測定することができる。またこれに伴い、皮膚の肥厚変化の測定を正確に行なうことも可能となる。
【００８７】
また、図１０に示されるように、表皮−真皮界面及び表皮最上面は平坦な面ではなくうねりを有した面である。よって、一点のＸ，Ｙ座標（ＸＡ，ＹＡ）における皮膚厚（ＺＡ−ＺＢ）のみの測定では、誤差が大きく正確な皮膚厚測定ができない。このため、複数個所（Ｎ箇所）のＸ，Ｙ座標（Ｘ１〜Ｎ，Ｙ１〜Ｎ）において皮膚厚（Ｚ１〜Ｎ−Ｚ１〜Ｎ）を測定し、その平均を取ることにより、より正確な皮膚厚測定を行なうことができる。
【００８８】
尚、上記した例では表皮の厚さ測定を行なう方法について説明したが、前記したように皮膚を構成する有棘層、基底層等の各層は、それぞれ反射光の強度に差があるため，これに基づき各層の厚さを別個に測定することも可能となる。
【００８９】
また、上記した実施例では、表皮−真皮境界検出するのに図７に示した第１実施例に係る表皮−真皮境界検出方法を適用した例を示したが、図８に示した第２実施例に係る表皮−真皮境界検出方法を適用することも可能である。
【００９０】
次に、図１に示した光学的検査装置１を用い、また上記した皮膚４の三次元画像生成処理及び表皮−真皮界面検出処理に基づいて実施される、メラニン評価処理について説明する。
【００９１】
図１１は、メラニン評価処理を示すフローチャートである。同図におけるステップ６０〜ステップ６２の処理は、図７のステップ３０〜３２の表皮−真皮界面検出処理と同一の処理である。このため、ステップ６０〜ステップ６２の説明は省略する。
【００９２】
ステップ６３では、ステップ６２で検出された境界ボクセル及びその近傍に位置するボクセルの輝度測定を行なう。また、続くステップ６４では、ステップ６３で得られた輝度測定結果（輝度強度及び輝度分布）に基づき、メラニンの評価を行なう。メラニンは光反射率が高いため、輝度高い部分におけるメラニン含有量は多いと想定される。即ち、各ボクセルの輝度はメラニンの含有量と相関しており、特にその傾向はメラニンが生成される部位である表皮−真皮界面では強い。このため、表皮−真皮界面に位置する境界ボクセル及びその近傍に位置するボクセルの輝度測定を行なうことにより、メラニンの評価を行なうことが可能となる。
【００９３】
前記したように、メラニンにより発生するしみ，そばかす等の研究にとっては、メラニンを産生するメラサイトが散在する基底細胞近傍のメラニンを評価することが有効である。また、基底細胞は、境界ボクセルに対応している。よって、境界ボクセル及びその近傍に位置するボクセルの輝度測定を行なうことにより、しみ，そばかす等の研究にとって有効なメラニン評価結果を得ることができる。
【００９４】
図１２は皮膚４の基底層近傍を模倣的に示す図であり、図１３は図１２におけるＸ１位置における皮膚の二次元画像を、また図１４は図１２におけるＸ２位置における皮膚の二次元画像を示している。
【００９５】
図１３に示すＸ１位置における皮膚の二次元画像では、矢印で示すように基底層近傍にメラノソームの凝集物（メラニンキャップ構造）に由来すると考えられる輝度の高い画像を得ることができた。また、図１４に示すＸ２位置における皮膚の二次元画像では、矢印で示すように真皮と基底層との界面に位置するメラニンと考えられる輝度の高い画像を得ることができた。
【００９６】
このように、本実施例によりメラニン評価を行なうことにより、非侵襲的に皮膚内に存在するメラニンの評価を行なうことが可能となる。また、皮膚４の表皮と真皮との界面である基底層を検出することが可能となるため、メラノサイトの観察も可能となる。更に、境界ボクセルの検出を行なうことにより、基底層を容易に検出することができるため、基底層に多くにおけるメラニンの評価を効率よく行なうことができる。
【００９７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００９８】
請求項１記載の発明によれば、非侵襲的に皮膚内に存在する境界ボクセルの検出を行なうことが可能となる。また、基底部に位置する境界ボクセルの検出が可能となるため、基底部のうねり形状を確実に検出することができる。
【００９９】
また、請求項２記載の発明によれば、境界ボクセル検出手段により検出された、表皮と真皮との界面（即ち、基底部）に位置する境界ボクセルを基準として皮膚厚を測定するため、正確に皮膚厚を測定することができる。
【０１００】
また、請求項３記載の発明によれば、画像領域内の複数の箇所にて皮膚厚を測定する構成としたことにより、正確な皮膚厚測定を行なうことができる。
【０１０１】
また、請求項４乃至６記載の発明によれば、三次元のラプラシアンフィルタ（ＬＯＧフィルタ）、或いはテクスチャを用いたエッジ検出法により境界ボクセルの検出を行なうため、境界ボクセルを短時間で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に用いられる光学的検査装置の全体構成図である。
【図２】
光学的検査装置を用いて実施される三次元画像生成処理を示すフローチャートである。
【図３】
皮膚の構造を説明するための図である。
【図４】
光学的検査装置により撮影された皮膚の各層の二次元画像を示す図面代用写真である。
【図５】
二次元画像から三次元画像を生成する方法を説明するための図である。
【図６】
生成された皮膚の三次元画像を示す図面代用写真である。
【図７】
光学的検査装置を用いて実施される表皮−真皮界面検出処理の第１実施例を示すフローチャートである。
【図８】
光学的検査装置を用いて実施される表皮−真皮界面検出処理の第２実施例を示すフローチャートである。
【図９】
光学的検査装置を用いて実施される皮膚厚測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】
皮膚厚測定処理を実施することにより得られる三次元画像を示す図面代用写真である。
【図１１】
光学的検査装置を用いて実施されるメラニン評価処理を示すフローチャートである。
【図１２】
皮膚の基底層近傍を模倣的に示す図である。
【図１３】
図１２のＸ１位置における皮膚の二次元画像を示す図面代用写真である。
【図１４】
図１２のＸ２位置における皮膚の二次元画像を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
１  光学的検査装置
２  操作型顕微鏡本体
３  コンピュータ
４  試料（皮膚）
１０  光源
１２  光走査装置
１３  Ｘ−Ｙ方向駆動制御装置
１４  対物レンズ
１５  焦点深度調整装置
１６  Ｚ方向駆動制御装置
１８  レンズ
１９  ピンホール板
２０  光検出器
２１  コンピュータ本体
２２  モニタ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2003052642.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2003052642.tif 000002
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2003052642.tif 000003
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2003052642.tif 000004
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2003052642.tif 000005
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2003052642.tif 000006
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2003052642.tif 000007
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2003052642.tif 000008
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2003052642.tif 000009
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2003052642.tif 000010
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2003052642.tif 000011
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2003052642.tif 000012
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2003052642.tif 000013
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】削除
【補正の内容】