JPH1079034A - 血管計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検診業務の効率を向上する。これにより健康
診断受診対象者を増やす。 【解決手段】 画像処理を用いて眼底画像等の生体画像
より血管幅を計測する血管計測方法において、前記生体
画像より測定したい血管の位置を選択する過程と、該選
択点を通り血管と交わるように１本の走査線を設定する
過程と、該走査線上の各画素の画素値を求める過程と、
各画素値から前記走査線上の血管の２つのエッジを求め
る過程と、該２つのエッジの中点を血管の中心点として
求める過程と、前記走査線の近傍に該走査線に平行な走
査補助線を設定する過程と、該走査補助線について前記
走査線と同様に血管の中心点として求める過程と、前記
走査線と前記走査補助線から求めた２つの血管の中心点
を通る直線に対して垂直な垂直走査線を求める過程と、
該垂直走査線について前記走査線と同様に血管の２つの
エッジを求める過程と具備するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理を用いて
眼底画像等の生体画像の血管幅を計測する血管計測方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】医療情報の一つである眼底画像では無侵
襲（非侵襲）で動脈血管と静脈血管を観察できるため、
目の病気のみならず循環器系の重要疾患の兆候を診られ
るために成人病の早期発見法の一つとして有望視されて
いる。眼底検査で兆候を診ることができる重要疾患の指
標として眼底の動脈と静脈の血管径の比があり、臨床で
その計測がなされている。

【０００３】治療ないし健康診断等でこの動静脈比を計
測し、動脈硬化の進行度合いを把握することが重要であ
る。このような行為を医師が行なうにあたり、これまで
は、撮影画像のポラロイド写真等の出力に対し、ノギス
などの計測工具を用いて直接人手で行なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００５】近年、眼底検査項目が健康診断や人間ドッ
クなどへ取り入れられるようになり、受診者の増大に伴
い大量データが発生することが予測される。これに対
し、診断は少数の眼科医が行なうため、時間、体力、精
神的な負担が増大しているという問題があった。

【０００６】眼底画像から動脈硬化の兆候を診るため動
脈と静脈の血管径の比を求める場合、どこで診るか（注
視位置の選択）とそこから具体的に動脈血管及び静脈血
管の径を計り、その径の比を計算するという２つの作業
が考えられる。前者は医師が経験に基づき判断するが、
人は画像を見て大局的にどの位置がよいかを計算機で画
像処理をする場合よりも早く、かつ、正確に決められ
る。ところが、後者は、長さを計る、或は、２つの値の
比を計算するという人手によった場合少なからぬ時間を
必要とする。

【０００７】すなわち、医師が眼底画像から動静脈血管
径比を求める場合には、後者の支援が不可欠であり、か
つ、前者の作業結果、計測すべき血管位置をより容易に
指定して後者の画像処理とインターフェースを行なう必
要がある。

【０００８】従来より行なわれている通り、注視位置を
医師が選びその領域での動静脈血管径比を簡便な方法で
計測する方法は、本願の発明によるノウハウの開示以前
には知られておらず、医師がポラロイド写真にノギスを
あてて読みとるなどにより個別に計算していた。このよ
うな方法は遠隔画像伝送診断などでのディスプレイ（Ｃ
ＲＴ）上で行なうには精度の点で十分ではなく、かつ、
時間がかかるという問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、健康診断受診対象者を増
やすことが可能な技術を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、検診業務の効率を向
上することが可能な技術を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば以下
のとおりである。

【００１３】（１）画像処理を用いて眼底画像等の生体
画像より血管幅を計測する血管計測方法において、前記
生体画像より測定したい血管の位置を選択する過程と、
該選択点を通り血管と交わるように１本の走査線を設定
する過程と、該走査線上の各画素の画素値を求める過程
と、各画素値から前記走査線上の血管の２つのエッジを
求める過程と、該２つのエッジの中点を血管の中心点と
して求める過程と、前記走査線の近傍に該走査線に平行
な走査補助線を設定する過程と、該走査補助線について
前記走査線と同様に血管の中心点として求める過程と、
前記走査線と前記走査補助線から求めた２つの血管の中
心点を通る直線に対して垂直な垂直走査線を求める過程
と、該垂直走査線について前記走査線と同様に血管の２
つのエッジを求める過程とを具備するものである。

【００１４】（２）前記走査線の前後に２本以上づつ平
行に走査補助線を引く過程と、該走査線と４本以上の走
査補助線を、それぞれ、前記手段（１）の走査線とみな
し、前記手段（１）の血管計測方法を実施し、前記走査
線と４本以上の走査補助線それぞれに対応する血管の中
心点を求める過程と、求められた５点以上の血管の中心
点による点列を直線で近似した近似直線を求める過程
と、該近似直線と垂直で走査線に対応する血管の中心点
を通る直線を新たに走査線とする過程と、新たな走査線
に対して、前記手段（１）の血管計測方法を実施し、新
たな走査線と血管の交わる両端の点を求める過程と、該
両端の点間の距離を血管幅とする過程とを具備するもの
である。

【００１５】すなわち、本発明の眼底画像等の生体画像
の血管測定法は、電子データとして蓄積された生体画像
中の計測したい血管の位置において、血管と交わるよう
に１本の走査線を設定し、該走査線上における各画素の
画素値を求め、各画素値から血管のエッジを求める。求
めた血管のエッジと走査線とが交わる両端の点間の中点
を血管の中心点とし、前記走査線の前後に２本以上づつ
平行に走査補助線を引く。前記走査線と４本以上の走査
補助線に対して前述の走査線と４本以上の走査補助線
が、それぞれ、対応する血管の中心点を求める。求めら
れた５点以上の血管の中心点による点列を直線で近似し
た近似直線を求め、該近似直線と垂直で走査線に対応す
る血管の中心点を通る直線を新たに走査線とし、新たな
走査線に対して、新たな走査線と血管の交わる両端の点
を求める。該両端の点間の距離を血管幅とするものであ
る。

【００１６】その際の計測の支援を行ない、健康診断画
像を効率良く扱うことにより、より多数の被験者を対象
とできるようにし、その結果、健康診断受診対象者を増
やすことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１８】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。

【００１９】本発明の生体画像の血管測定方法の一実施
形態を以下に説明する。

【００２０】図１は眼底画像を示す模式図であり、１は
視神経乳頭、２は黄斑部、３は網膜中心動脈、４は網膜
中心静脈である。

【００２１】眼底画像の構成要素は、図１に示すよう
に、視神経乳頭１、黄斑部２、網膜、網膜中心動脈３及
び網膜中心静脈４である。黄斑部２は眼底画像のほぼ中
心にあり、その中心は視覚感度が最も良い。網膜中心動
脈３及び網膜中心静脈４は視神経乳頭１から出入りし、
この視神経乳頭１を基点として上下左右に普通４対の網
膜中心動脈３及び網膜中心静脈４が分岐している。

【００２２】動脈硬化などの疾患があった場合、血管径
の変化などとして現れる。動脈血管内に狭窄が生じた場
合、その血管径が細くなるため、ペアになって走行して
いる網膜中心動脈３と網膜中心静脈４の血管径を計測す
ると、その比が次第に１：１と異なってくる。そこで、
通常、第２分節（乳頭から２回目の血管分岐点）〜第３
分節の間で動静脈血管径比（Ｒ動脈／Ｒ静脈）を求める
ことが行なわれている。動静脈血管径比を説明するため
の模式図を図２に示す。

【００２３】このような場合、どこでその動静脈血管径
比を計るか（注視領域）の決定は医師に依らざるを得な
いが、一旦その位置が決まりさえすれば、画像処理で動
静脈血管径比を求めることができる。

【００２４】図３に示すような方法を実施形態として考
える。すなわち、医師による医師指定をＣＲＴに表示し
た眼底画像上でマウスを使い簡単な操作で計算機にその
位置を指示し、その位置から画像処理で血管抽出をし、
動静脈血管径比を求める。

【００２５】本実施形態では、ディスプレイ（ＣＲＴ
等）に表示された眼底画像上の計測したい血管を横切る
ように直線を考え、計算機の入力インターフェースの一
つであるマウスを使ってその位置をクリック操作により
医師が入力する（図４）。こうして入力された画像上の
位置情報から計算機上のソフトウエアで以下のように血
管径を計測し、動静脈血管径比を得る。

【００２６】まず、医師が指示した血管を横切る直線に
沿って画素値の変化を調べると、血管の輪郭付近ではそ
の他の部分に比べて画素値が急激に変化するため、輪郭
位置が画素値の変化の勾配の極値として求まる。そこ
で、血管輪郭に相当する２箇所の中心座標を血管のほぼ
中心と考えることができる。

【００２７】直線と血管の交わる両端点の決め方は、勾
配を用いたエッジ検出や、加重マトリックスを用いたエ
ッジ検出用オペレータや、ラプラシアンがゼロクロッシ
ングとなる場所を用いる方法など、各種エッジ検出手法
を用いることが可能である。

【００２８】同様な手順で、医師の指示した直線の前後
に平行に複数の直線についてのその直線上の血管の中心
点を求める。

【００２９】この中心点の点列（図５）を最小自乗近似
等の直線近似した近似直線を医師の指示位置付近の血管
走行方向と推定し、これと垂直な直線を、医師の指示し
た直線から求めた血管の中心点を通るように引き、この
直線と血管の交わる区間の長さを、血管幅とする（図
６）。

【００３０】この血管幅を医師の指示した直線から求め
た血管の中心点を通る直線に平行に複数発生してそれぞ
れから血管幅を求め、その平均値を取る等の統計的手法
を施し、血管の計測幅とすれば良い。

【００３１】ここで、血管の走行方向の決定、ないし、
血管幅の平均化の際の平行直線群については、血管の直
線性が高い位置では、線間の間隔が長く、数が多い方が
良いが、血管が曲がっているなど、曲線性が高い位置で
は、線間の間隔が短く、数が少ない方が正確な血管幅が
求まる。

【００３２】前記実施形態の血管計測方法の処理フロー
は以下のようになる。

【００３３】（１）計測対象箇所付近の指示処理 図７に示すように、まず、動脈について太さを測定する
血管の位置をマウスをクリックして指定する（Ｓ１）。
次に、静脈について太さを測定する血管の位置をマウス
をクリックして指定する（Ｓ２）。

【００３４】（２）測定対象の血管の走行方向の推定処
理 図８に示すように、人手で指示した端点を結ぶ直線上の
画素値を求め（Ｓ３）、その画素値の勾配を求め（Ｓ
４）、勾配の絶対値が極大となる点を求める（Ｓ５）。
次に、極大点のうち最大の２点を血管と人手で指示した
端点を結ぶ直線が交わる点とし（Ｓ６）、２点の極大点
の中間点を血管の中心点とする（Ｓ７）。次に、人手で
指示した端点を結ぶ直線に平行に前後それぞれ複数の線
を引き（Ｓ８）、それぞれの線で血管抽出を行い血管の
中心点を求め（Ｓ９）、得られた血管の中心点群に対す
る近似直線を求め血管の方向とする（Ｓ１０）。

【００３５】（３）動静脈血管径比の計算処理 図９に示すように、前記推定した血管走行方向に垂直な
方向の直線を求め（Ｓ１１）、得られた直線上の画素値
を求め（Ｓ１２）、その画素値の勾配を求め（Ｓ１
３）、勾配の絶対値が極大となる点を求める（Ｓ１
４）。次に、極大点のうち最大の２点を血管と人手で指
示した端点を結ぶ直線が交わる点とし（Ｓ１５）、２点
の極大点の間の距離を血管の断面直径とする（Ｓ１
６）。次に、推定した血管走行方向に複数の位置で血管
の断面直径を求め、その平均値として血管の推定径とす
る（Ｓ１７）。そして、動脈と静脈について得た血管の
推定径の比を求め動静脈血管径比とする（Ｓ１８）。

【００３６】以上の説明からわかるように、本実施形態
によれば、電子データとして蓄積された生体画像中の計
測したい血管の位置において、血管と交わるように１本
の走査線を設定し、該走査線上における各画素の画素値
を求め、各画素値から血管のエッジを求め、求めた血管
のエッジと走査線とが交わる両端の点間の中点を血管の
中心点とし、前記走査線の前後に２本以上づつ平行に走
査補助線を引き、前記走査線と４本以上の走査補助線に
対して前述の走査線と４本以上の走査補助線が、それぞ
れ、対応する血管の中心点を求め、求められた５点以上
の血管の中心点による点列を直線で近似した近似直線を
求め、該近似直線と垂直で走査線に対応する血管の中心
点を通る直線を新たに走査線とし、新たな走査線に対し
て、新たな走査線と血管の交わる両端の点を求め、該両
端の点間の距離を血管幅とすることにより、眼底検査に
おいて、動静脈血管径比を計測し、動脈硬化の進行度合
いを把握するので、撮影画像のポラロイド写真等の出力
に対し、ノギスなどの計測工具を用いて直接人手で行な
うこなく、計算機を用いてその計測の支援を行ない、健
康診断画像を効率良く扱うことができる。これにより、
健康診断受信対象者を増やすことができ、かつ、検診業
務の効率化が図れる。その波及効果として検診の普及に
貢献できる。

【００３７】眼底は無侵襲（非侵襲）で人間の血管を観
察できる唯一の部位であり、その画像を診断することに
より、眼底疾患のみならず、高血圧、糖尿病を始めとす
る循環器系等の重大な疾患を見出すことができる。従っ
て眼底画像の比較投影をコンピュータによって支援し
て、医師による診断業務の効率化を図ることができれ
ば、その意義は大きい。

【００３８】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。

【００４０】（１）医師による健康診断受診対象者を増
やすことができる。

【００４１】（２）医師による検診業務の効率を向上す
ることができる。

【００４２】（３）眼底検査等により成人病の早期発見
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の血管計測方法を説明する
ための眼底画像を示す模式図である。

【図２】本実施形態において計測を行なう動静脈血管径
比を説明するための模式図である。

【図３】本実施形態の血管計測方法における計算機によ
る画像処理で指示した血管の走行方向を推定し、その血
管の直径を求め、その比として動静脈血管径比を得る一
実施形態を示す図である。

【図４】本実施形態の医師が計測を希望する血管を指示
する際に動脈（或は静脈）の位置をマウスで与える方法
の例を示す図である。

【図５】本実施形態の医師が指示した血管の走行方向を
画像処理によって推定する方法の例を示す図である。

【図６】本実施形態の計算機が画像処理によって推定し
た血管の走行方向に垂直な方向として血管の直径を求め
る場合の例を示す図である。

【図７】本実施形態の血管計測方法における計測対象箇
所付近の指示処理のフローチャートである。

【図８】本実施形態の血管計測方法における測定対象の
血管の走行方向の推定処理のフローチャートである。

【図９】本実施形態の血管計測方法における動静脈血管
径比の計算処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１…視神経乳頭、２…黄斑部、３…網膜中心動脈、４…
網膜中心静脈。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像処理を用いて眼底画像等の生体画像
   より血管幅を計測する血管計測方法において、前記生体
   画像より測定したい血管の位置を選択する過程と、該選
   択点を通り血管と交わるように１本の走査線を設定する
   過程と、該走査線上の各画素の画素値を求める過程と、
   各画素値から前記走査線上の血管の２つのエッジを求め
   る過程と、該２つのエッジの中点を血管の中心点として
   求める過程と、前記走査線の近傍に該走査線に平行な走
   査補助線を設定する過程と、該走査補助線について前記
   走査線と同様に血管の中心点として求める過程と、前記
   走査線と前記走査補助線から求めた２つの血管の中心点
   を通る直線に対して垂直な垂直走査線を求める過程と、
   該垂直走査線について前記走査線と同様に血管の２つの
   エッジを求める過程とを具備することを特徴とする血管
   計測方法。
2. 【請求項２】 前記走査線の前後に２本以上づつ平行に
   走査補助線を引く過程と、該走査線と４本以上の走査補
   助線を、それぞれ、請求項１記載の走査線とみなし、請
   求項１記載の血管計測方法を実施し、前記走査線と４本
   以上の走査補助線それぞれに対応する血管の中心点を求
   める過程と、求められた５点以上の血管の中心点による
   点列を直線で近似した近似直線を求める過程と、該近似
   直線と垂直で走査線に対応する血管の中心点を通る直線
   を新たに走査線とする過程と、新たな走査線に対して、
   請求項１記載の血管計測方法を実施し、新たな走査線と
   血管の交わる両端の点を求める過程と、該両端の点間の
   距離を血管幅とする過程とを具備することを特徴する血
   管計測方法。