(57)【要約】    【課題】  心拍と呼吸の周期変動に影響されず、網膜血管の周期変動に同期した撮影を自動に可能とし、眼底カメラの安定した撮影を可能とすること。    【解決手段】  眼底観察装置系１と、その画像を撮影する撮影装置系２と、生体信号を監視する呼吸モニター系３と、脈波モニター系４と、これらの周辺機器と情報処理装置系６を結ぶ入出力系５と、すべてを統括する情報処理装置系６と、えられた画像を表示する表示装置系７と、得られた画像を印刷する印刷装置系８とを具備する。    【選択図】          図１
2009125410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼底観察装置系と、眼底観察画像を撮影する撮影装置系と、呼吸モニターと心臓拍動モニターができるモニター系と、このモニターからの信号と眼底画像データを情報処理装置系に取りこむ入力と撮影するための駆動パルスを出す出力をそなえた入出力系と、これらすべてを統合し眼底画像を表示する表示装置を供えてかつ画像データを保存する記憶装置と眼底画像を印刷するプリンターを有する情報処理装置系からなる眼底撮影システム。
【請求項２】
前記眼底撮影装置は外部同期をそなえた電荷結合素子（ＣＣＤ）で１０００万画素以上の画素で撮影できて、１４ビット以上の分解能で撮影し、非圧縮電子ファイル形態で撮影できることを特徴とする請求項１記載の眼底撮影システム。
【請求項３】
前記モニター系は呼吸周期監視と心臓拍動周期を監視することを特徴とする請求項１記載の眼底撮影システム。
【請求項４】
前記呼吸周期監視のセンサーは微風センサーと温度センサ−を有した白金測温抵抗体とか熱伝対とかサーミスタとかＩＣ温度センサーとかを備え、その増幅器の帯域ろ過は０．２Ｈｚから０．３Ｈｚの間であることを特徴とする請求項３記載の眼底撮影システム。
【請求項５】
前記心臓拍動周期監視は近赤外線による光電センサーを有した脈波監視を特徴とし、光電センサーは観察眼底と同側耳朶に設置することを特徴とし、光電センサーの増幅器の帯域ろ過は0.5 Hzから2 Hzの間であることを特徴とする請求項３記載の眼底撮影システム。
【請求項６】
前記入出力系は、呼吸周期と心臓拍動周期を入力できるアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）と、撮影された画像を入力するＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）を有し、眼底観察装置系と撮影装置系とを駆動するパルスを出力するＩ／Ｏポートを有することを特徴とする請求項１記載の眼底撮影システム。
【請求項７】
前記情報処理系は、呼吸周期と心臓拍動周期を監視して、次の周期を計算予測し、観察希望の位相で撮影するためのタイミングに合致したら駆動パルスを発生し、眼底観察装置系と撮影装置系とを駆動して撮影して入出力系から画像データをうけとり、表示装置に眼底画像を表示し、記憶装置に眼底画像を保存し、さらに眼底画像を印刷するプリンターを備えていることを特徴とする請求項１記載の眼底撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、呼吸周期かつ心臓拍動周期の両者の位相を感知して情報処理装置で自動的に、脈管の周期変動条件の希望のタイミングで画一化して眼底写真を安定して撮影できるようにする為の眼底撮影システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼底撮影の安定した画像を得るために心臓拍動（以下心拍と略す）の周期による変動の影響を最小限にするための眼底カメラに、心電図同期（特許文献―１）との組み合わせとか、脈波同期（特許文献―２、３）との組み合わせが報告されてきたが、呼吸同期を組み合わせた眼底撮影の報告はない。しかしながら、血圧は呼吸に強く影響され（バルサルバ検査：非特許文献―１）、呼吸と脳圧（腰椎穿刺：非特許文献―２）・脳圧と眼底中心静脈拍動の変動相関は古くから証明されている（非特許文献―３）。心拍周期と呼吸周期の両方の論理和で同期をとり安定した眼底撮影をする方法が望まれていた。
【０００３】
さらにそのうえ、上記心電図同期でも脈波同期でもいずれの報告でも、同期を取る方法は手入力で遅延の一定数値を入力する方法で固定されており、心拍周期が変化すれば位相がずれてしまい再度手入力を繰り返す必要があり煩雑であり、個人差の拍動のゆらぎを全く考慮しておらず、不安定さを発生させていた。
【特許文献１】特開２００３−１９００９４号公報
【特許文献２】特開２０００−０４１９４７号公報
【特許文献３】特開２００６−２８８８４２号公報
【非特許文献１】内科学（朝倉書店）ｐ−１９６７  ２００５年
【非特許文献２】ベッドサイドの神経の診かた（南山堂）ｐ−２７２  ２００４年
【非特許文献３】Ｔｈｅ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ  ｏｆ  ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  ｐｕｌｓａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｒｅｔｉｎａｌ  ｖｅｉｎ．Ｌｅｖｉｎ  ＢＥ著  Ａｒｃｈ  Ｎｅｕｒｏｌ誌   ３５巻 (１号)、３７−４０ページ。 １９７８年発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献のいずれの技術においても、心拍周期のみに同期させて撮影しており、呼吸周期と同期させていない。本発明は斯かる実情に鑑み、心拍周期と呼吸拍動周期の両方の同期がとれて眼底撮影ができることを可能とするものである。
さらにその上に、上記文献では遅延タイミングは固定して撮影しており、心拍が頻脈とか遅脈などに変動することを全く反映させていない。図６の呼吸周期と脈波周期の３０秒間の実際同時計測例を参照しても明らかなように上波形の呼吸周期の振幅も毎回変動が見られる。また、下波形の脈波周期の振幅も毎回変動が見られる。本発明はかかる実情に鑑み、呼吸周期と心拍周期の２者を監視して拍動の１周期を比率で等分割し実際の拍動に相応したタイミングで眼底撮影が出来ることをも可能にしたものである。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために具体的には以下の手段を採用する。被検眼眼底を観察する眼底観察装置系と、観察画像を撮影する撮影装置系と、呼吸周期を感知する呼吸モニターと、心拍周期を感知する心拍モニターとからなるモニター系と、この２者モニターからの周期を監視するために情報処理装置系に取りこむ入力と、眼底画像データを表示し、かつ記憶保存する入力と、希望のタイミングで撮影するために眼底観察装置系と撮影装置系とを駆動する出力とからなる入出系と、この入出力系を経由して、かつ取り込まれた眼底画像を表示する表示装置を供え、かつ画像を保存する記憶装置と、眼底画像を印刷するプリンターを備する眼底撮影システムに係るものである。具体的には以下の手段を採用する。
【０００６】
第一の手段として眼底観察装置は外部同期をそなえて画像観察ができる形態をとる。
【０００７】
第二の手段として撮影装置は外部同期をそなえて撮影できる形態をとる。撮影装置としては電荷結合素子（ＣＣＤ）が好ましい。たとえばデジタルカメラがある。画像としては１０００万画素以上の画素で撮影することが望ましい。さらに画質の解像度としては１４ビット以上の分解能で撮影することが望ましい。そのうえ、電子ファイル形態としては非圧縮で撮影することが望ましい。
【０００８】
第三の手段として呼吸周期を監視する。呼吸周期監視としては鼻孔および口直前に設置した呼吸センサーと増幅器からなる。呼吸センサーは微風センサーと温度センサ−が好ましい。呼吸センサーとしては白金測温抵抗体とか熱伝対とかサーミスタとかＩＣ温度センサーとかが好ましい。増幅器の帯域ろ過は０．２Ｈｚから０．３Ｈｚが好ましい。
【０００９】
第四の手段として心拍周期を監視する。心拍周期監視として脈波監視が好ましい。脈波監視としては同側耳朶に設置した脈波センサーと増幅器からなる。脈波センサーは光電センサ−が好ましい。光電センサーとしては近赤外線が好ましい。増幅器の帯域ろ過は0.5 Hzから2 Hzが好ましい。
【００１０】
第五の手段として入力と出力を備えた入出力系からなる。入力は呼吸周期と心拍周期を入力できるアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）が好ましく、撮影された画像を入力するにはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）が好ましい。出力は眼底観察装置系と撮影装置系とを駆動するパラレル入出力またはＩ／ＯポートまたはＩＥＥＥ１３９４が好ましい。
【００１１】
第六の手段として、全体を統合する情報処理装置系からなる。情報処理装置は入出力系から受け付けられた呼吸信号と脈波信号の周期を監視して、次の周期を計算予測し、観察希望の位相で撮影するためのタイミングを監視して合致したら駆動パルスを発生し、眼底観察装置系と撮影装置系とを駆動して撮影して入出力系から画像データをうけとり、表示装置に眼底画像を表示し、記憶装置に眼底画像を保存する情報処理装置が好ましい。さらに眼底画像を印刷するプリンターを備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検眼眼底を観察する眼底観察装置系と、画像を撮影する撮影装置系と、呼吸周期を検知するする呼吸モニター系と、心拍周期を検知する脈波モニター系と、呼吸周期と脈波周期と画像データを情報処理装置に取り込む入力系と、観察希望の位相を推測する情報処理装置系と、観察希望位相で撮影するためにパルス発生する情報処理装置系と、眼底観察装置系と撮影装置系を駆動する出力系と、撮影装置系で撮影した画像データを受け付けて、表示装置に表示し、記憶装置に保存する情報処理装置系と、撮影した眼底画像を印刷するプリンターを有する眼底撮影システムに係るのもであるから、呼吸周期と心拍周期の両者を総括した脈管系の拍動周期を観察希望の位相に同期させて自動的に安定した眼底撮影を行うことができる。
【００１３】
又、本発明によれば、呼吸センサーは非接触のセンサーであるので、被検者に煩わしさを起こさせなくて検者にも簡単に監視できる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、呼吸モニターと脈波モニターとの両者の相互作用を総合的に考慮した観察希望の位相で撮影でき、撮影画像の表示と記憶保存が一台の情報処理装置で処理できる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、脈波センサーは被検眼と同側の耳朶に装着することが好ましく、心臓の電気現象の心電図よりも撮影する眼底に近いために、より正確な拍動周期が得られる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、脈管周期の観察希望位相を始めに入力しておけば、被検眼を左右入れ替えても、被検者を違えても、情報処理装置が自動的に周期の位相を計算処理するために脈管周期の同じ位相で撮影することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１８】
図１に於いて、１は眼底観察装置、２は撮影装置、３は呼吸増幅装置、４は脈波増幅装置、５は入出力装置、６は情報処理装置、７は表示装置、８は印刷装置を示している。
呼吸センサー３０１の信号は呼吸増幅器３で最適な信号に増幅され、同時に脈波センサー４０１の信号は脈波増幅器４で最適な信号に増幅され、入出力装置５から情報処理装置６に渡される。情報処理装置６は、呼吸周期チェックプログラムと脈波周期チェックプログラムと、観測希望位相を入力できるプログラムと、希望位相との照合するプログラムと、照合したら、眼底観察装置１と撮影装置２を駆動するパルスを発生するプログラムと、画像データを記憶装置６０４に格納するプログラムと、表示装置７にデータを送り表示させるプログラムと、印刷装置８にデータを送るプログラムと、これらすべてを統合するオペレーションシステムを備えている。
【００１９】
呼吸モニターについて説明する。
【００２０】
呼吸モニターは、呼吸増幅器３、呼吸センサー３０１から成る。
【００２１】
呼吸センサー３０１は微風センサーと温度センサ−が好ましい。
【００２２】
呼吸センサー３０１としては白金測温抵抗体とか熱伝対とかサーミスタとかＩＣ温度センサーとかが好ましい。
【００２３】
呼吸センサー３０１は鼻孔および口の直前に設置して、両者の呼吸変化を感知するのが好ましい。
【００２４】
呼吸増幅器３は呼吸センサー３０１から信号を受けて増幅して帯域ろ過を経て入出力装置５に出力する。
【００２５】
呼吸増幅器３の帯域ろ過は、０．２〜０．３Ｈｚが好ましい。    
【００２６】
つぎに脈波モニターについて説明する。
【００２７】
脈波増幅器４は脈波センサー４０１より信号を受け増幅して帯域ろ過を経て入出力装置５に出力する。
【００２８】
脈波センサー４０１としては被検眼と同側耳朶に設置することが好ましい。
【００２９】
脈波センサー４０１は光電センサ−が好ましい。
【００３０】
光電センサーとしては近赤外線が好ましい。
【００３１】
光電センサーとしては、７３０ｎｍ近傍の近赤外光と８３０ｎｍ近傍の近赤外光の２波長によって感知することが好ましい。
【００３２】
脈波増幅器４の帯域ろ過は、０．５〜２Ｈｚが好ましい。
【００３３】
つぎに図２をもちいて入出力装置５について説明する。
【００３４】
入出力装置５は、呼吸増幅器３で増幅された呼吸信号と、脈波増幅器４により増幅された脈波信号を受け取り、情報処理装置６に受け渡す。さらに入出力装置５は、眼底観察装置１と撮影装置２に駆動パルスを出力する。撮影装置２で撮影された画像データは入出力装置５のＵＳＢ接続で情報処理装置６に送られて、表示装置７に表示される。同時に情報処理装置６の記憶装置に非圧縮のデータとして保存することが望ましい。同時に印刷装置８に眼底画像を印刷する。
【００３５】
つぎに図２をもちいて情報処理装置６について説明する。
【００３６】
情報処理装置６は、呼吸モニター増幅器３で増幅された呼吸信号と、脈波モニター増幅器４により増幅された脈波信号を監視して、呼吸周期においては過去の２周期から未来の1周期を予測する。脈波周期においては過去の４周期から未来の1周期を予測して、動脈拍動の周期にあった撮影したいのか静脈拍動の周期にあった撮影したいのかなどの観察希望位相に合致したタイミングに、撮影パルスを発生させる。撮影されたる画像データは入出力装置５のＵＳＢ５０２により情報処理装置６に受け渡される。情報処理装置６に受け渡された眼底画像は直ちに表示装置７に表示される。同時に眼底画像データは記憶装置６０４に保存される。同時に印刷装置８にデータを送り印刷する。
【００３７】
次に図３をもちいて本システムの動作について説明する。このフローは情報処理装置６が作動始まると開始されるステップの概略をさす。
【００３８】
本プログラムは開始されると呼吸周期チェック（ステップ０１、以下「Ｓ０１」という。）と脈波周期チェックＳ０２を開始する。あらかじめ図７と表１にあるように脈管の観測希望の位相を入力装置６０３から入力しておく。呼吸周期の位相と脈波周期の位相が照合ステップＳ０４で照合される。照合の形態としては、たとえば眼底中心静脈の高圧すなわち拡張している位相は、呼気相で脈波が最高血圧のタイミングで、複数存在する場合はもっとも遅いタイミングが最良のタイミングとなる。逆に眼底中心静脈が弛緩している位相は、吸気相で最低血圧のタイミングがよい。吸気相で最低血圧のタイミングが複数ある場合はもっとも遅いタイミングがよい。この位相を照合する方法としては、単純に呼気相で収縮期と言うだけの論理和でもできるが、後述の呼吸周期チェックと脈波周期チェックで述べるが、それぞれの１周期の１００パーセントに基準化した値で論理和を求めることが好ましい。照合ステップＳ０４で論理和として一致しないと再び、呼吸周期チェックＳ０１と脈波周期チェックＳ０２を開始する。照合ステップＳ０４で論理和として一致すると眼底撮影チェックＳ０５される。この眼底撮影チェックでは眼底観察装置の開始ボタンが押されていると同期パルスが発生され（Ｓ０６）、入出力装置５のＩ／Ｏ５０３から眼底撮影Ｓ０７が行われる。眼底撮影チェックでは眼底観察装置開始ボタンが押されていないと、再び、呼吸周期チェックＳ０１と脈波周期チェックＳ０２を開始する。撮影し終わると、入出力装置５のＵＳＢ５０２に画像データが送られＩ／Ｏ５０３経由で情報処理装置６に取り込まれる（Ｓ０８）。次に眼底画像データは画像表示ステップＳ０９に送られ、表示装置７に画像データが送られて画像表示する。次に画像印刷ステップＳ１０に送られ、印刷装置８に送られ印刷される。次に画像データ保存ステップＳ１１に送られて、画像データは記憶装置６０４におくられ保存される。次に続いて監視終了チェックＳ１２におくられる。監視終了しない場合は呼吸周期チェックＳ０１と脈波周期チェックＳ０２をおこなう。監視終了する場合はプログラムを終了する。
【表１】
2009125410.tif 000003
【００３９】
次に図４をもちいて呼吸周期チェックの動作について説明する。このフローは呼吸周期チェックＳ０１が作動始まると開始されるステップの概略をさす。
【００４０】
呼吸周期チェックプログラムは開始されると呼吸モニターＳ０１０１をおこなう。次に呼吸波微分Ｓ０１０２をおこない、呼吸信号を微分して呼吸が呼気期なら増加し続けて正値となる。そうして呼吸が吸気期なら減少し続けて負値となる。図６に呼吸信号と脈波信号の３０秒間の同時実測例を示す。この上の太線波形が呼吸信号を示す。これに対して微分演算により吸気期と呼気期に分類した図を図８に示す。つぎに時系列データとして吸気呼気の分類Ｓ０１０３される（図８参照）。分類された吸気呼気の周期は記憶装置Ｓ０１０４に送られ順次記憶される。次に２周期分の平均Ｓ０１０５して、これから平均１周期Ｓ０１０６を求め、１周期を比例分割Ｓ０１０７し、これを次の予測呼吸周期Ｓ０１０８とする。
【００４１】
次に図５をもちいて脈波周期チェックの動作について説明する。このフローは脈波周期チェックＳ０２が作動始まると開始されるステップの概略をさす。
【００４２】
脈波周期チェックプログラムは開始されると脈波モニターＳ０２０１をおこなう。次に脈波微分Ｓ０２０２をおこない、脈波信号を微分して脈波が収縮期なら増加し続けて正値となる。そうして脈波が拡張期なら減少し続けて負値となる。図７に呼吸１周期分の呼吸信号と脈波信号の６秒間の同時実測例を示す。この下の中線波形が脈波信号を示す。７脈波周期があるがこのうちの第３と４脈波に対して微分演算Ｓ０２０２により収縮期と拡張期に分類した図を図９に示す。つぎに時系列として収縮期／拡張期の分類Ｓ０２０３する。分類された収縮期拡張期の周期の時系列は記憶装置Ｓ０２０４に送られ順次記憶される。次に４周期の平均Ｓ０２０５をもとめ、直前の４周期から平均１周期Ｓ０２０６が求められ、つづいてこれを比例分割して次の予測脈波Ｓ０２０７とする。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本システムの全体図である。
【図２】本システムのブロック図である。
【図３】本システムのフローチャートである。
【図４】呼吸周期決定のフローチャートである。
【図５】脈波周期決定のフローチャートである。
【図６】３０秒間の呼吸信号と脈波信号を示す図である。
【図７】呼吸の１周期相当を示す図である。
【図８】呼吸周期微分後の吸気期と呼気期の分類（図６参照、３０秒間）である。
【図９】脈波周期微分後の分類（1.9秒間）である。
【図１０】１心拍を比例分割（図９参照）である。
【符号の説明】
【００４４】
１              眼底観察装置
２              撮影装置
３              呼吸周期増幅器
４              脈波周期増幅器
５              入出力装置
６              情報処理装置
７              表示装置
８              印刷装置
４０１          呼吸センサー
５０１          脈波センサー
【図１】
2009125410.tif 000004
【図２】
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【図３】
2009125410.tif 000006
【図４】
2009125410.tif 000007
【図５】
2009125410.tif 000008
【図６】
2009125410.tif 000009
【図７】
2009125410.tif 000010
【図８】
2009125410.tif 000011
【図９】
2009125410.tif 000012
【図１０】
2009125410.tif 000013