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JP7706057B2 - Ophthalmic image processing device, ophthalmic image processing program, and ophthalmic image capturing device - Google Patents
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JP7706057B2 - Ophthalmic image processing device, ophthalmic image processing program, and ophthalmic image capturing device - Google Patents

Ophthalmic image processing device, ophthalmic image processing program, and ophthalmic image capturing device Download PDF

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Description

本開示は、被検眼の眼科画像の処理に使用される眼科画像処理装置、眼科画像処理プログラム、および、被検眼の眼科画像を撮影する眼科画像撮影装置に関する。 The present disclosure relates to an ophthalmic image processing device used to process ophthalmic images of a test eye, an ophthalmic image processing program, and an ophthalmic image capturing device that captures ophthalmic images of a test eye.

近年、被検眼の眼科画像を解析することで医療データを取得する技術が提案されている。例えば、特許文献1に記載の眼底画像処理装置は、機械学習アルゴリズムによって訓練された数学モデルに眼底画像を入力することで、眼底画像の少なくとも一部に存在する動脈と静脈の検出結果を取得する。また、眼科画像に写っている組織の各層の境界に関する解析結果を、眼科画像に基づいて取得する技術も提案されている。 In recent years, technology has been proposed to obtain medical data by analyzing ophthalmic images of a subject's eye. For example, the fundus image processing device described in Patent Document 1 obtains detection results of arteries and veins present in at least a part of the fundus image by inputting the fundus image into a mathematical model trained by a machine learning algorithm. In addition, technology has been proposed to obtain analysis results regarding the boundaries of each layer of tissue shown in the ophthalmic image based on the ophthalmic image.

特開2019-208851号公報JP 2019-208851 A

例えば、解析対象として不適切な眼科画像を解析対象から除外する場合等に、眼科画像の解析対象としての適正度(以下、単に「解析適正度」という場合もある)を把握できると有用である。ここで、画質が悪い眼科画像は、解析対象として不適切な場合が多い。従って、眼科画像の画質を示す値(例えば、S/N比およびコントラスト等)を、解析適正度とすることも考えられる。しかし、解析対象としての眼科画像の適正度には、画質以外の種々の要因も影響し得る。例えば、仮に画質が全体的に良好な場合でも、特異な疾患の存在、不要な物体(例えば瞼等)の写り込み、または撮影範囲の不良等が原因で、解析対象として不適切となっている眼科画像も存在する。逆に、睫等の写り込みが原因で、一部の画質が悪くなっている場合でも、解析に必要な範囲が適切に写り込んでおり、解析対象として適切な眼科画像も存在する。 For example, when ophthalmic images that are inappropriate for analysis are excluded from the analysis, it is useful to be able to grasp the suitability of an ophthalmic image as an analysis target (hereinafter, sometimes simply referred to as "analysis suitability"). Here, ophthalmic images with poor image quality are often inappropriate for analysis. Therefore, it is possible to use values indicating the image quality of an ophthalmic image (e.g., S/N ratio and contrast, etc.) as the analysis suitability. However, various factors other than image quality can affect the suitability of an ophthalmic image as an analysis target. For example, even if the image quality is good overall, there are ophthalmic images that are inappropriate for analysis due to the presence of a specific disease, the inclusion of unnecessary objects (e.g., eyelids, etc.), or poor shooting range. Conversely, there are also ophthalmic images that are appropriate for analysis because the range required for analysis is properly captured even if the image quality of some parts is poor due to the inclusion of eyelashes, etc.

また、解析に適した眼科画像と、解析に適していない眼科画像の両方を画像ベースで学習させた数学モデルを利用して、眼科画像の解析適正度を判定することも考えられる。しかし、前述したように、眼科画像の解析適正度には種々の要因が影響する。従って、解析適正度を判定する数学モデルを訓練する際には、解析適正度が低い眼科画像として、解析適正度が低下した要因が互いに異なる多種の眼科画像を用意する必要があり、現実的ではない。そもそも、解析適正度の定義付け等も難しいので、解析適正度の学習自体が困難である。以上のように、眼科画像の解析適正度を適切に判定することは、従来の技術では困難であった。 It is also possible to determine the analysis suitability of an ophthalmic image by using a mathematical model that has been trained on an image basis using both ophthalmic images that are suitable for analysis and ophthalmic images that are not suitable for analysis. However, as described above, various factors affect the analysis suitability of an ophthalmic image. Therefore, when training a mathematical model that determines the analysis suitability, it is necessary to prepare a variety of ophthalmic images with different factors that reduce the analysis suitability as ophthalmic images with low analysis suitability, which is not realistic. In the first place, it is difficult to define the analysis suitability, so learning the analysis suitability itself is difficult. As described above, it was difficult to properly determine the analysis suitability of an ophthalmic image using conventional technology.

本開示の典型的な目的は、眼科画像の解析対象としての適正度を適切に判定することが可能な眼科画像処理装置、眼科画像処理プログラム、および眼科画像撮影装置を提供することである。 A typical objective of the present disclosure is to provide an ophthalmic image processing device, an ophthalmic image processing program, and an ophthalmic image capturing device that are capable of appropriately determining the suitability of an ophthalmic image as a subject for analysis.

本開示における典型的な実施形態が提供する眼科画像処理装置は、被検眼の組織の画像である眼科画像を処理する眼科画像処理装置であって、前記眼科画像処理装置の制御部は、眼科画像撮影装置によって撮影された眼科画像を取得する画像取得ステップと、機械学習アルゴリズムによって訓練されており、且つ、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行することで、前記眼科画像に写る前記特定の構造および疾患の少なくともいずれかを検出するための複数のクラスの各々を確率変数とする確率分布を出力する数学モデルに、前記眼科画像を入力する画像入力ステップと、入力された前記眼科画像に対して前記数学モデルによって実行された前記解析の確実性の高さである確信度を示す確信度情報を、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて取得する確信度情報取得ステップと、取得した前記確信度情報に基づいて、前記眼科画像の解析対象としての適正度を判定する判定ステップと、を実行する。
An ophthalmic image processing device provided by a typical embodiment of the present disclosure is an ophthalmic image processing device that processes ophthalmic images, which are images of tissues of a test eye, and a control unit of the ophthalmic image processing device executes an image acquisition step of acquiring an ophthalmic image captured by an ophthalmic image capturing device, an image input step of inputting the ophthalmic image into a mathematical model that is trained by a machine learning algorithm and performs an analysis of at least one specific structure and disease of the test eye captured in the input ophthalmic image, thereby outputting a probability distribution in which each of a plurality of classes for detecting at least one of the specific structure and disease captured in the ophthalmic image is a random variable, a certainty information acquisition step of acquiring certainty information indicating the degree of certainty of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image, based on the probability distribution output by the mathematical model, and a determination step of determining the suitability of the ophthalmic image as an analysis target based on the acquired certainty information.

本開示における典型的な実施形態が提供する眼科画像処理プログラムは、被検眼の組織の画像である眼科画像を処理する眼科画像処理装置によって実行される眼科画像処理プログラムであって、前記眼科画像処理プログラムが前記眼科画像処理装置の制御部によって実行されることで、眼科画像撮影装置によって撮影された眼科画像を取得する画像取得ステップと、機械学習アルゴリズムによって訓練されており、且つ、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行することで、前記眼科画像に写る前記特定の構造および疾患の少なくともいずれかを検出するための複数のクラスの各々を確率変数とする確率分布を出力する数学モデルに、前記眼科画像を入力する画像入力ステップと、入力された前記眼科画像に対して前記数学モデルによって実行された前記解析の確実性の高さである確信度を示す確信度情報を、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて取得する確信度情報取得ステップと、取得した前記確信度情報に基づいて、前記眼科画像の解析対象としての適正度を判定する判定ステップと、を前記眼科画像処理装置に実行させる。
An ophthalmic image processing program provided by a typical embodiment of the present disclosure is an ophthalmic image processing program executed by an ophthalmic image processing device that processes ophthalmic images, which are images of tissues of a test eye, and the ophthalmic image processing program is executed by a control unit of the ophthalmic image processing device to cause the ophthalmic image processing device to execute the following steps: an image acquisition step of acquiring an ophthalmic image captured by an ophthalmic image capturing device; an image input step of inputting the ophthalmic image into a mathematical model that is trained by a machine learning algorithm and performs an analysis of at least one specific structure and disease of the test eye captured in the input ophthalmic image, thereby outputting a probability distribution in which each of a plurality of classes for detecting at least one of the specific structure and disease captured in the ophthalmic image is a random variable; a certainty information acquisition step of acquiring certainty information indicating the degree of certainty of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image, based on the probability distribution output by the mathematical model; and a determination step of determining the suitability of the ophthalmic image as a subject for analysis based on the acquired certainty information.

本開示における典型的な実施形態が提供する眼科画像撮影装置は、被検眼の組織の画像である眼科画像を撮影する眼科画像撮影部と、装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記眼科画像撮影部によって眼科画像を撮影する画像撮影ステップと、機械学習アルゴリズムによって訓練されており、且つ、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行することで、前記眼科画像に写る前記特定の構造および疾患の少なくともいずれかを検出するための複数のクラスの各々を確率変数とする確率分布を出力する数学モデルに、前記眼科画像を入力する画像入力ステップと、入力された前記眼科画像に対して前記数学モデルによって実行された前記解析の確実性の高さである確信度を示す確信度情報を、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて取得する確信度情報取得ステップと、取得した前記確信度情報に基づいて、前記眼科画像の解析対象としての適正度を判定する判定ステップと、を実行する。
An ophthalmic image capturing device provided by a typical embodiment of the present disclosure includes an ophthalmic image capturing unit that captures an ophthalmic image, which is an image of the tissue of a test eye, and a control unit that controls the operation of the device, and the control unit executes the following steps: an image capturing step of capturing an ophthalmic image using the ophthalmic image capturing unit; an image input step of inputting the ophthalmic image into a mathematical model that is trained by a machine learning algorithm and performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of the test eye captured in the input ophthalmic image, thereby outputting a probability distribution in which each of a plurality of classes for detecting at least one of the specific structure and the disease captured in the ophthalmic image is a random variable; a certainty information acquisition step of acquiring certainty information indicating the degree of certainty of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image, based on the probability distribution output by the mathematical model; and a determination step of determining the suitability of the ophthalmic image as an analysis target based on the acquired certainty information.

本開示に係る眼科画像処理装置、眼科画像処理プログラム、および眼科画像撮影装置によると、眼科画像の解析対象としての適正度が適切に判定される。 The ophthalmic image processing device, ophthalmic image processing program, and ophthalmic image capturing device according to the present disclosure can appropriately determine the suitability of an ophthalmic image as a subject for analysis.

数学モデル構築装置1、眼科画像処理装置21、および眼科画像撮影装置11A,11Bの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a mathematical model construction device 1, an ophthalmic image processing device 21, and ophthalmic image capturing devices 11A and 11B. 眼科画像30と、眼科画像30に含まれる血管を示す血管画像40A,40Bの一例を示す図である。1A and 1B are diagrams showing an example of an ophthalmological image 30 and blood vessel images 40A and 40B showing blood vessels included in the ophthalmological image 30. 数学モデル構築装置1が実行する数学モデル構築処理のフローチャートである。2 is a flowchart of a mathematical model construction process executed by the mathematical model construction device 1. 複数の眼科画像に対して数学モデルによる解析を実行した場合の、確信度情報と頻度の関係を示すグラフである。11 is a graph showing the relationship between confidence information and frequency when a mathematical model analysis is performed on a plurality of ophthalmologic images. 図4に示す解析において確信度が下位15位以内となった眼科画像を列挙した図である。FIG. 5 is a diagram showing a list of ophthalmologic images that are ranked within the bottom 15 in terms of certainty in the analysis shown in FIG. 4 . 眼科画像処理装置21が実行する解析適正度判定処理のフローチャートである。13 is a flowchart of an analysis appropriateness determination process executed by the ophthalmologic image-processing device 21. 眼科画像撮影装置11が実行する第1撮影制御処理のフローチャートである。4 is a flowchart of a first photographing control process executed by the ophthalmologic image photographing device 11. 眼科画像撮影装置11が実行する第2撮影制御処理のフローチャートである。13 is a flowchart of a second photographing control process executed by the ophthalmologic image photographing device 11. 眼科画像撮影装置11が実行する第3撮影制御処理のフローチャートである。13 is a flowchart of a third photographing control process executed by the ophthalmologic image photographing device 11.

<概要>
本開示で例示する眼科画像処理装置の制御部は、画像取得ステップ、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップを実行する。画像取得ステップでは、制御部は、眼科画像撮影装置によって撮影された眼科画像を取得する。画像入力ステップでは、制御部は、眼科画像を数学モデルに入力する。数学モデルは、機械学習アルゴリズムによって訓練されている。眼科画像が数学モデルに入力されると、数学モデルは、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行する。確信度情報取得ステップでは、制御部は、入力された眼科画像に対して数学モデルによって実行された解析の確信度を示す確信度情報を取得する。判定ステップでは、制御部は、取得した確信度情報に基づいて、数学モデルに入力された眼科画像の解析対象としての適正度(以下、単に「解析適正度」という場合もある)を判定する。
<Overview>
The control unit of the ophthalmic image processing device exemplified in the present disclosure executes an image acquisition step, an image input step, a confidence information acquisition step, and a determination step. In the image acquisition step, the control unit acquires an ophthalmic image captured by an ophthalmic image capturing device. In the image input step, the control unit inputs the ophthalmic image to a mathematical model. The mathematical model is trained by a machine learning algorithm. When the ophthalmic image is input to the mathematical model, the mathematical model performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of the subject's eye shown in the input ophthalmic image. In the confidence information acquisition step, the control unit acquires confidence information indicating the confidence of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image. In the determination step, the control unit judges the suitability of the ophthalmic image input to the mathematical model as an analysis target (hereinafter, sometimes simply referred to as "analysis suitability") based on the acquired confidence information.

複数の眼科画像によって訓練された数学モデルでは、訓練に用いられた眼科画像に近似する眼科画像が入力されると、眼科画像の解析の確信度が高くなる傾向がある。一方で、訓練に用いられた眼科画像に近似しない眼科画像が数学モデルに入力されると、眼科画像の解析の確信度が低くなる傾向がある。ここで、眼科画像の解析を行う数学モデルを構築する場合、解析適正度が高い眼科画像が数学モデルの訓練に用いられやすい。従って、解析適正度が高い眼科画像が解析対象として数学モデルに入力されると、解析の確信度は高くなり易い。つまり、各々の眼科画像の解析適正度と確信度の相関は高くなる。 In a mathematical model trained with multiple ophthalmic images, when an ophthalmic image similar to the ophthalmic image used for training is input, the confidence level of the analysis of the ophthalmic image tends to be high. On the other hand, when an ophthalmic image not similar to the ophthalmic image used for training is input to the mathematical model, the confidence level of the analysis of the ophthalmic image tends to be low. Here, when constructing a mathematical model that analyzes ophthalmic images, ophthalmic images with high analysis suitability are likely to be used to train the mathematical model. Therefore, when an ophthalmic image with high analysis suitability is input to the mathematical model as the analysis target, the confidence level of the analysis is likely to be high. In other words, the correlation between the analysis suitability and confidence level of each ophthalmic image is high.

以上の知見に基づき、本開示で例示する眼科画像処理装置の制御部は、眼科画像に対して数学モデルによって実行された解析の確信度情報に基づいて、眼科画像の解析適正度を判定する。その結果、画質および撮影範囲等の種々の要素が影響する解析適正度が、適切に判定される。 Based on the above findings, the control unit of the ophthalmic image processing device exemplified in this disclosure determines the analysis suitability of the ophthalmic image based on the confidence information of the analysis performed on the ophthalmic image by the mathematical model. As a result, the analysis suitability, which is influenced by various factors such as image quality and shooting range, is appropriately determined.

「確信度」とは、数学モデルによる眼科画像の解析の確実性の高さであってもよいし、確実性の低さ(不確実性と表現することもできる)の逆数であってもよい。また、例えば不確実性がx%で表される場合、確信度は、(100-x)%で表される値であってもよい。つまり、解析の確実性の高さを示す「確信度」の値そのものを用いる場合だけでなく、解析の確実性の低さ(不確実性)を用いる場合でも、眼科画像の解析適正度は適切に判定される。従って、本開示における「確信度情報に基づいて」の用語には、確実性の高さを用いる場合だけでなく、確実性の低さ(不確実性)を用いる場合も含まれる。なお、「確信度」は、数学モデルを用いて行われる予測の確からしさの度合いを示す。確信度と解析結果の正確性は、比例するとは限らない。 The "certainty" may be the degree of certainty of the analysis of the ophthalmic image by the mathematical model, or the inverse of the low certainty (which can also be expressed as uncertainty). For example, if the uncertainty is expressed as x%, the certainty may be a value expressed as (100-x)%. In other words, the suitability of the analysis of the ophthalmic image is appropriately determined not only when the value of the "certainty" indicating the high certainty of the analysis is used, but also when the low certainty (uncertainty) of the analysis is used. Therefore, the term "based on the certainty information" in this disclosure includes not only when the high certainty is used, but also when the low certainty (uncertainty) is used. Note that the "certainty" indicates the degree of certainty of the prediction made using the mathematical model. The certainty is not necessarily proportional to the accuracy of the analysis result.

確信度には、数学モデルによる自動的な解析における出力の確率分布のエントロピー(平均情報量)が含まれていてもよい。エントロピーは、確率分布の広がり(ばらつき)を示す。自動的な解析における確信度が最大値となる場合、確率分布のエントロピーは0となる。また、確信度が低下する程、エントロピーは増大する。従って、確信度として確率分布のエントロピーが用いられることで、解析適正度が適切に判定される。また、エントロピー以外の値が確信度として採用されてもよい。例えば、自動的な解析における確率分布の散布度を示す標準偏差、変動係数、分散等の少なくともいずれかが、確信度として用いられてもよい。確率分布同士の差異を図る尺度であるKLダイバージェンス等が、確信度として用いられてもよい。確率分布の最大値が確信度として用いられてもよい。また、自動的な解析によって複数の構造等の順位付けを行う場合には、1位の確率、または、1位の確率とそれ以外の順位の確率(例えば、2位、または2位以下の複数の確率の合計等)の差等が、確信度として使用されてもよい。また、確信度として、学習に用いられたデータまたは条件等が互いに異なる複数の数学モデル間の出力のばらつきが用いられてもよい。この場合、数学モデルの出力が確率分布でなくても適用できる。 The confidence level may include the entropy (average information content) of the probability distribution of the output in the automatic analysis by the mathematical model. Entropy indicates the spread (variation) of the probability distribution. When the confidence level in the automatic analysis is at its maximum value, the entropy of the probability distribution is 0. Moreover, the lower the confidence level, the higher the entropy. Therefore, by using the entropy of the probability distribution as the confidence level, the analysis suitability is appropriately determined. Moreover, a value other than the entropy may be adopted as the confidence level. For example, at least one of the standard deviation, the coefficient of variation, the variance, etc., which indicate the degree of dispersion of the probability distribution in the automatic analysis, may be used as the confidence level. The KL divergence, which is a measure of the difference between probability distributions, may be used as the confidence level. The maximum value of the probability distribution may be used as the confidence level. Moreover, when ranking multiple structures, etc. by automatic analysis, the probability of the first place, or the difference between the probability of the first place and the probability of other places (for example, the second place, or the sum of multiple probabilities below the second place, etc.) may be used as the confidence level. In addition, the confidence level may be the variation in the output between multiple mathematical models that use different data or conditions for learning. In this case, the output of the mathematical model may not be a probability distribution.

確信度情報取得ステップにおいて取得される確信度情報の具体的態様は、適宜選択できる。例えば、眼科画像の画像領域内の各部位(例えば各画素等)に対して数学モデルによって実行された解析の、確信度の分布を示す情報(以下、「確信度マップ」という場合もある)に基づいて、解析適正度が判定されてもよい。 The specific form of the certainty information acquired in the certainty information acquisition step can be selected as appropriate. For example, the suitability of the analysis may be determined based on information indicating the distribution of certainty (hereinafter sometimes referred to as a "certainty map") of the analysis performed by a mathematical model for each part (e.g., each pixel, etc.) within the image area of the ophthalmic image.

画像取得ステップ、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップを実行するデバイスは、適宜選択できる。例えば、パーソナルコンピュータ(以下、「PC」という)の制御部が、画像取得ステップ、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップの全てを実行してもよい。つまり、PCの制御部は、眼科画像撮影装置から眼科画像を取得し、取得した眼科画像の解析適正度を判定してもよい。また、眼科画像撮影装置の制御部が、画像取得ステップ、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップの全てを実行してもよい。また、複数のデバイス(例えば、眼科画像撮影装置およびPC等)の制御部が協働して、画像取得ステップ、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップを実行してもよい。 The devices that execute the image acquisition step, image input step, confidence information acquisition step, and judgment step can be selected as appropriate. For example, a control unit of a personal computer (hereinafter referred to as "PC") may execute all of the image acquisition step, image input step, confidence information acquisition step, and judgment step. In other words, the control unit of the PC may acquire an ophthalmic image from an ophthalmic imaging device and judge the analysis suitability of the acquired ophthalmic image. Also, a control unit of the ophthalmic imaging device may execute all of the image acquisition step, image input step, confidence information acquisition step, and judgment step. Also, the control units of multiple devices (e.g., ophthalmic imaging devices and PCs, etc.) may cooperate to execute the image acquisition step, image input step, confidence information acquisition step, and judgment step.

数学モデルは、眼科画像中の組織を識別するための確率分布を出力してもよい。確信度情報は、数学モデルによって出力された確率分布に基づいて得られてもよい。この場合、組織を識別するための数学モデルが利用されることで、眼科画像の解析適正度が適切に判定される。 The mathematical model may output a probability distribution for identifying tissue in the ophthalmic image. The confidence information may be obtained based on the probability distribution output by the mathematical model. In this case, the mathematical model for identifying tissue is used to appropriately determine the suitability of the analysis of the ophthalmic image.

なお、数学モデルが眼科画像に対して実行する解析の具体的内容も適宜選択できる。例えば、被検眼の眼底画像から、眼底血管組織の解析結果(動脈の解析結果、静脈の解析結果、または、動脈および静脈の両方の解析結果)が数学モデルによって出力されてもよい。被検眼の眼底画像から、眼底血管以外の組織(例えば視神経乳頭等)の解析結果が出力されてもよい。また、被検眼の組織(例えば眼底等)の断層画像から、組織の層および層の境界の少なくともいずれかの解析結果が、数学モデルによって出力されてもよい。被検眼の角膜内皮細胞の解析結果が、数学モデルによって出力されてもよい。 The specific content of the analysis that the mathematical model performs on the ophthalmic image can also be selected as appropriate. For example, the mathematical model may output the analysis results of the fundus vascular tissue (the analysis results of the arteries, the analysis results of the veins, or the analysis results of both the arteries and the veins) from the fundus image of the test eye. The mathematical model may output the analysis results of tissues other than the fundus blood vessels (e.g., the optic disc, etc.) from the fundus image of the test eye. The mathematical model may also output the analysis results of at least one of the tissue layers and layer boundaries from the tomographic image of the tissue (e.g., the fundus, etc.) of the test eye. The mathematical model may output the analysis results of the corneal endothelial cells of the test eye.

ただし、数学モデルによって実行される解析は、組織に対する解析でなくてもよい。例えば、被検眼における何等かの疾患の存在の有無示す自動解析結果が、数学モデルによって出力されてもよい。また、各々の疾患が存在する確率等が、解析結果として出力されてもよい。 However, the analysis performed by the mathematical model does not have to be an analysis of tissue. For example, an automatic analysis result indicating the presence or absence of a disease in the subject's eye may be output by the mathematical model. In addition, the probability of the presence of each disease may be output as an analysis result.

また、数学モデルによって複数の解析が行われてもよい。例えば、制御部は、数学モデルによる第1の解析(例えば、視神経乳頭の解析)の適正度を判定するために、数学モデルによって実行された第2の解析(例えば、眼底血管の解析)の確信度情報を用いてもよい。この場合、第1の解析を実行する数学モデルと、第2の解析を実行する数学モデルは、同一であってもよいし異なっていてもよい。 In addition, multiple analyses may be performed using a mathematical model. For example, the control unit may use confidence information of a second analysis (e.g., an analysis of the fundus blood vessels) performed by the mathematical model to determine the accuracy of a first analysis (e.g., an analysis of the optic disc) using the mathematical model. In this case, the mathematical model that performs the first analysis and the mathematical model that performs the second analysis may be the same or different.

画像入力ステップにおいて眼科画像が入力される数学モデルが実行する解析を、第1の解析とする。制御部は、第1の解析よりも後に、解析適正度の判定結果に応じて眼科画像に対する第2の解析を実行する解析ステップをさらに実行してもよい。つまり、解析適正度が判定される前に数学モデルによって実行される第1の解析とは別で、第2の解析が解析適正度の判定結果に応じて実行されてもよい。この場合、第1の解析に関する確信度情報に基づいて、第2の解析の解析対象としての適正度が判定された後に、判定結果に応じて第2の解析が実行される。従って、第2の解析が適切に実行され易くなる。 The analysis performed by the mathematical model to which the ophthalmic image is input in the image input step is defined as the first analysis. The control unit may further perform an analysis step of performing a second analysis on the ophthalmic image in accordance with the determination result of the analysis suitability after the first analysis. In other words, the second analysis may be performed in accordance with the determination result of the analysis suitability, separate from the first analysis performed by the mathematical model before the analysis suitability is determined. In this case, the suitability of the second analysis as an analysis target is determined based on the confidence information regarding the first analysis, and then the second analysis is performed in accordance with the determination result. This makes it easier to perform the second analysis appropriately.

なお、判定ステップにおいて判定される解析適正度は、数学モデルによる第2の解析の対象としての適正度であってもよいし、数学モデルを用いずに行われる第2の解析(例えば、医師による読影等)の対象としての適正度であってもよい。つまり、第2の解析が実行される場合、第2の解析には数学モデルが使用されなくてもよい。 The suitability of the analysis determined in the determination step may be the suitability as a subject of a second analysis using a mathematical model, or it may be the suitability as a subject of a second analysis performed without using a mathematical model (e.g., interpretation by a doctor). In other words, when a second analysis is performed, a mathematical model does not have to be used in the second analysis.

第1の解析の対象となる組織と、第2の解析の対象となる組織は、同一であってもよい。この場合、第2の解析における解析適正度は、第2の解析の対象組織と同一の組織に対して第1の解析が実行されることで判定される。従って、第1の解析の対象と第2の解析の対象が異なる場合に比べて、より高い精度で解析適正度が判定される。 The tissue that is the subject of the first analysis and the tissue that is the subject of the second analysis may be the same. In this case, the analysis suitability in the second analysis is determined by performing the first analysis on the same tissue as the subject tissue of the second analysis. Therefore, the analysis suitability is determined with higher accuracy than when the subject of the first analysis and the subject of the second analysis are different.

第1の解析の内容と第2の解析の内容は、異なっていてもよい。例えば、第1の解析は、眼底血管組織の解析であり、第2の解析は、被検者の状態(例えば、動脈硬化の程度、血圧、および年齢等の少なくともいずれか)の解析であってもよい。また、第1の解析の内容と第2の解析の内容は、同じであってもよい。 The contents of the first analysis and the second analysis may be different. For example, the first analysis may be an analysis of fundus vascular tissue, and the second analysis may be an analysis of the subject's condition (e.g., at least one of the degree of arteriosclerosis, blood pressure, and age). Also, the contents of the first analysis and the second analysis may be the same.

制御部は、判定ステップにおいて、数学モデルに入力された眼科画像についての確信度情報が条件を満たさない場合に、眼科画像を解析対象(例えば、前述した第2の解析の対象)から除外してもよい。この場合、解析対象として不適切な眼科画像が解析対象から自動的に除外される。よって、眼科画像の解析がより適切に実行される。 In the determination step, the control unit may exclude the ophthalmic image from the analysis target (e.g., the target of the second analysis described above) if the certainty information about the ophthalmic image input to the mathematical model does not satisfy the condition. In this case, the ophthalmic image that is inappropriate as the analysis target is automatically excluded from the analysis target. Thus, the analysis of the ophthalmic image is performed more appropriately.

なお、眼科画像の確信度情報が条件を満たすか否かを判定するための具体的な方法は、適宜選択できる。例えば、制御部は、眼科画像について取得された確信度マップを参照し、画像領域内における確信度の平均値または累積値が閾値以上であるか否かを判定することで、眼科画像の確信度情報が条件を満たすか否か(つまり、解析適正度が良好か否か)を判定してもよい。この場合、閾値は、眼科画像に対する解析(例えば、前述した第2の解析)が適切に行われるか否かを適切に区分け可能な値に設定されるとよい。 The specific method for determining whether the certainty information of the ophthalmic image satisfies the condition can be selected as appropriate. For example, the control unit may refer to a certainty map acquired for the ophthalmic image and determine whether the average value or cumulative value of the certainty in the image area is equal to or greater than a threshold value, thereby determining whether the certainty information of the ophthalmic image satisfies the condition (i.e., whether the analysis suitability is good or not). In this case, the threshold value may be set to a value that can appropriately distinguish whether the analysis of the ophthalmic image (e.g., the second analysis described above) is performed appropriately or not.

また、制御部は、眼科画像の画像領域全体のうち、一部の注目領域内の確信度情報に基づいて、眼科画像の解析適正度を判定してもよい。この場合、画像領域全体のうち、解析に必要な注目領域内の確信度情報のみが参照されることで、解析適正度の判定精度が向上する。例えば、数学モデルが特定の組織を識別する場合、注目領域は、特定の組織として検出された(つまり、特定の組織である確率が、特定の組織でない確率よりも高いと検出された)領域であってもよい。一例として、数学モデルが眼底血管を検出する場合、注目領域は、「(動脈の確率+静脈の確率)>背景の確率」となった画素からなる領域であってもよい。特定の組織以外の領域(例えば背景等)は、特定の組織に比べて容易に(つまり、確実性が高い状態で)数学モデルによって解析され易い。従って、特定の組織である可能性が低い領域が除外された状態で、領域内の確信度の平均値が算出されることで、眼科画像の解析適正度と確信度の平均値の相関がさらに高くなる。よって、より高い精度で解析適正度が判定される。 The control unit may also determine the analysis suitability of the ophthalmic image based on the certainty information in a part of the attention area of the entire image area of the ophthalmic image. In this case, the accuracy of the determination of the analysis suitability is improved by referring to only the certainty information in the attention area necessary for the analysis out of the entire image area. For example, when the mathematical model identifies a specific tissue, the attention area may be an area detected as a specific tissue (i.e., an area detected as having a higher probability of being a specific tissue than a non-specific tissue). As an example, when the mathematical model detects fundus blood vessels, the attention area may be an area consisting of pixels where "(artery probability + vein probability) > background probability". Areas other than the specific tissue (e.g., background, etc.) are more easily analyzed by the mathematical model (i.e., with high certainty) than the specific tissue. Therefore, the correlation between the analysis suitability of the ophthalmic image and the average certainty is further increased by calculating the average certainty in the area with the area unlikely to be a specific tissue excluded. Therefore, the analysis suitability is determined with higher accuracy.

また、制御部は、画像領域内の任意の領域に注目領域を設定してもよい。制御部は、画像領域全体における複数の注目領域の各々の確信度情報に基づいて、眼科画像の解析適正度を別々に判定してもよい。この場合、各々の領域についての解析適正度が別々に判定されるので、より適切に解析結果が得られる。例えば、制御部は、解析適正度が高い領域に対する第2の解析を行い、解析適正度が低い領域に対する第2の解析は省略することも可能である。なお、注目領域の位置、大きさ、および形状の少なくともいずれかは、ユーザによって入力される指示に応じて定められてもよい。ただし、眼科画像の画像領域全体の確信度情報が参照されてもよいことは言うまでもない。 The control unit may also set the attention area to any area within the image area. The control unit may separately determine the analysis suitability of the ophthalmic image based on the confidence information of each of the multiple attention areas in the entire image area. In this case, the analysis suitability for each area is determined separately, so that a more appropriate analysis result can be obtained. For example, the control unit may perform a second analysis on an area with a high analysis suitability and omit the second analysis on an area with a low analysis suitability. Note that at least one of the position, size, and shape of the attention area may be determined according to an instruction input by the user. However, it goes without saying that the confidence information of the entire image area of the ophthalmic image may be referenced.

ただし、解析適正度の判定結果の利用方法を変更することも可能である。例えば、制御部は、画像取得ステップにおいて複数の眼科画像を取得してもよい。制御部は、判定ステップにおいて、複数の眼科画像のうち、確信度情報が条件を満たす1つまたは複数の眼科画像を、解析の対象として選択してもよい。 However, it is also possible to change the way in which the results of the judgment of the analysis suitability are used. For example, the control unit may acquire multiple ophthalmic images in the image acquisition step. In the judgment step, the control unit may select, from among the multiple ophthalmic images, one or more ophthalmic images whose certainty information satisfies a condition as targets for analysis.

また、制御部は、判定ステップにおいて判定された眼科画像の解析適正度をユーザに報知してもよい。この場合、ユーザは、眼科画像の解析適正度を把握したうえで、各種判断を適切に行うことが可能である。 The control unit may also notify the user of the analysis suitability of the ophthalmic image determined in the determination step. In this case, the user can make various appropriate decisions after understanding the analysis suitability of the ophthalmic image.

また、制御部は、確信度情報を取得する際に数学モデルによって実行された解析の結果(例えば、前述した第1の解析の結果)を採用するか否かを、確信度情報に基づいて判断してもよい。換言すると、制御部は、数学モデルに入力された眼科画像についての確信度情報が条件を満たすか否かに応じて、数学モデルによって実行された解析の結果を採用するか否かを判断してもよい。この場合、前述した第2の解析を実行する解析ステップは、省略することも可能である。 The control unit may also determine whether to adopt the results of the analysis performed by the mathematical model when acquiring the certainty information (e.g., the results of the first analysis described above) based on the certainty information. In other words, the control unit may determine whether to adopt the results of the analysis performed by the mathematical model depending on whether the certainty information about the ophthalmic image input to the mathematical model satisfies a condition. In this case, the analysis step of performing the second analysis described above may be omitted.

本開示で例示する眼科画像撮影装置の制御部は、画像撮影ステップ、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップを実行する。この場合、前述した眼科画像処理装置と同様に、眼科画像の解析適正度が撮影装置において適切に判定される。 The control unit of the ophthalmic image capturing device exemplified in this disclosure executes an image capturing step, an image input step, a confidence level information acquisition step, and a determination step. In this case, similar to the ophthalmic image processing device described above, the analysis suitability of the ophthalmic image is appropriately determined in the capturing device.

なお、眼科画像撮影装置でも、前述した眼科画像処理装置について説明した種々の特徴(例えば、組織を識別するための確率分布に基づいて、確信度情報が得られる点等)が採用されてもよいことはいうまでもない。 It goes without saying that the ophthalmic image capturing device may also adopt various features described for the ophthalmic image processing device (e.g., the fact that confidence information is obtained based on a probability distribution for identifying tissues, etc.).

制御部は、報知ステップおよび再撮影ステップの少なくともいずれかを実行してもよい。報知ステップでは、判定ステップにおける解析適正度の判定結果が報知される。再撮影ステップでは、判定ステップにおいて判定された解析適正度が条件を満たさなかった場合(もしくは、眼科画像についての確信度情報が条件を満たさなかった場合)に、同一の被検眼の再撮影を行う。この場合、解析に適した眼科画像が眼科画像撮影装置によって撮影される可能性が、適切に向上する。なお、解析適正度が条件を満たすか否か(つまり、確信度情報が条件を満たすか否か)を判定する方法には、前述したように、種々の方法を選択できる。 The control unit may execute at least one of a notification step and a re-imaging step. In the notification step, the result of the judgment of the analysis suitability in the judgment step is notified. In the re-imaging step, if the analysis suitability judged in the judgment step does not satisfy the condition (or if the certainty information about the ophthalmic image does not satisfy the condition), the same test eye is re-imaged. In this case, the possibility that an ophthalmic image suitable for analysis will be captured by the ophthalmic image capturing device is appropriately improved. Note that, as described above, various methods can be selected as a method for judging whether the analysis suitability satisfies the condition (i.e., whether the certainty information satisfies the condition).

制御部は、画像撮影ステップによる仮の眼科画像の撮影、画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップを繰り返し実行し、判定ステップにおいて判定された仮の眼科画像の解析適正度が条件を満たした場合(もしくは、眼科画像についての確信度情報が条件を満たした場合)に、正式な眼科画像を眼科画像撮影部によって撮影してもよい。この場合、解析に適した眼科画像を撮影する条件が満たされたタイミングで、眼科画像が眼科画像撮影部によって適切に撮影される。 The control unit may repeatedly execute the photographing of a provisional ophthalmic image in the image photographing step, the image input step, the confidence level information acquisition step, and the judgment step, and when the analysis suitability of the provisional ophthalmic image judged in the judgment step satisfies a condition (or when the confidence level information about the ophthalmic image satisfies a condition), the formal ophthalmic image may be photographed by the ophthalmic image photographing unit. In this case, the ophthalmic image is appropriately photographed by the ophthalmic image photographing unit at the time when the condition for photographing an ophthalmic image suitable for analysis is met.

なお、仮の眼科画像と正式な眼科画像は、異なる種別の画像であってもよい。例えば、仮の眼科画像は、赤外線カメラによって連続して撮影される観察画像(つまり、被検眼が眩しさを感じにくい方法で撮影される画像)であってもよいし、正式な眼科画像は、可視光で撮影される画像(例えば、眼底カメラによって撮影されるカラー眼底画像等)であってもよい。また、仮の眼科画像と正式な眼科画像が同じ種別の画像であってもよい。 The provisional ophthalmological image and the formal ophthalmological image may be different types of images. For example, the provisional ophthalmological image may be observation images captured continuously by an infrared camera (i.e., images captured in a manner that makes the subject's eye less susceptible to glare), and the formal ophthalmological image may be an image captured using visible light (e.g., a color fundus image captured by a fundus camera). Furthermore, the provisional ophthalmological image and the formal ophthalmological image may be the same type of image.

制御部は、画像撮影ステップにおいて同一の被検眼の同一の部位を連続して撮影し、撮影された複数の眼科画像を加算平均処理することで、加算平均画像を取得する加算平均ステップをさらに実行してもよい。画像入力ステップ、確信度情報取得ステップ、および判定ステップでは、加算平均ステップにおいて取得された加算平均画像の解析適正度が判定されてもよい。制御部は、判定ステップにおいて判定された加算平均画像の解析適正度が条件を満たすまで(もしくは、加算平均画像についての確信度情報が条件を満たすまで)、画像撮影ステップによる撮影と加算平均ステップによる加算平均処理を繰り返してもよい。この場合、加算平均画像が解析に適した画像となるまで、眼科画像の撮影と加算平均処理が繰り返される。よって、解析に適した加算平均画像が適切に取得(撮影)される。 The control unit may further execute an averaging step in which the same part of the same examinee's eye is continuously photographed in the image photographing step, and the photographed ophthalmic images are averaged to obtain an averaged image. In the image input step, the confidence information acquisition step, and the determination step, the analysis suitability of the averaged image obtained in the averaging step may be determined. The control unit may repeat photographing in the image photographing step and averaging processing in the averaging step until the analysis suitability of the averaged image determined in the determination step satisfies a condition (or until the confidence information about the averaged image satisfies a condition). In this case, photographing of ophthalmic images and averaging processing are repeated until the averaged image becomes an image suitable for analysis. Thus, an averaged image suitable for analysis is appropriately obtained (photographed).

<実施形態>
(装置構成)
以下、本開示における典型的な実施形態の1つについて、図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態では、数学モデル構築装置1、眼科画像処理装置21、および眼科画像撮影装置11A,11Bが用いられる。数学モデル構築装置1は、機械学習アルゴリズムによって数学モデルを訓練させることで、数学モデルを構築する。構築された数学モデルは、入力された眼科画像に基づいて、被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行する。眼科画像処理装置21は、数学モデルを用いて解析結果を取得すると共に、数学モデルによって実行された解析の確信度情報に基づいて、眼科画像の解析対象としての適正度(解析適正度)を判定する。眼科画像撮影装置11A,11Bは、被検眼の組織の画像である眼科画像を撮影する。
<Embodiment>
(Device configuration)
A typical embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a mathematical model construction device 1, an ophthalmic image processing device 21, and ophthalmic image capturing devices 11A and 11B are used. The mathematical model construction device 1 constructs a mathematical model by training the mathematical model using a machine learning algorithm. The constructed mathematical model performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of the subject's eye based on an input ophthalmic image. The ophthalmic image processing device 21 obtains an analysis result using the mathematical model, and determines the suitability (analysis suitability) of the ophthalmic image as an analysis target based on the confidence information of the analysis performed by the mathematical model. The ophthalmic image capturing devices 11A and 11B capture ophthalmic images, which are images of the tissues of the subject's eye.

一例として、本実施形態の数学モデル構築装置1にはパーソナルコンピュータ(以下、「PC」という)が用いられる。詳細は後述するが、数学モデル構築装置1は、眼科画像撮影装置11Aから取得した被検眼の眼科画像(以下、「訓練用眼科画像」という)のデータと、訓練用眼科画像が撮影された被検眼の構造および疾患の少なくともいずれかを示すデータとを利用して、数学モデルを訓練させる。その結果、数学モデルが構築される。ただし、数学モデル構築装置1として機能できるデバイスは、PCに限定されない。例えば、眼科画像撮影装置11Aが数学モデル構築装置1として機能してもよい。また、複数のデバイスの制御部(例えば、PCのCPUと、眼科画像撮影装置11AのCPU13A)が、協働して数学モデルを構築してもよい。 As an example, a personal computer (hereinafter referred to as "PC") is used as the mathematical model construction device 1 of this embodiment. Although details will be described later, the mathematical model construction device 1 trains a mathematical model using data of an ophthalmic image of the subject's eye (hereinafter referred to as "training ophthalmic image") acquired from the ophthalmic image capturing device 11A and data indicating at least one of the structure and disease of the subject's eye from which the training ophthalmic image was captured. As a result, a mathematical model is constructed. However, the device that can function as the mathematical model construction device 1 is not limited to a PC. For example, the ophthalmic image capturing device 11A may function as the mathematical model construction device 1. In addition, the control units of multiple devices (for example, the CPU of the PC and the CPU 13A of the ophthalmic image capturing device 11A) may cooperate to construct a mathematical model.

また、本実施形態の眼科画像処理装置21にはPCが用いられる。しかし、眼科画像処理装置21として機能できるデバイスも、PCに限定されない。例えば、眼科画像撮影装置11Bまたはサーバ等が、眼科画像処理装置21として機能してもよい。眼科画像撮影装置11Bが眼科画像処理装置21として機能する場合、眼科画像撮影装置11Bは、眼科画像を撮影しつつ、撮影した眼科画像の解析適正度を判定することができる。また、眼科画像撮影装置11Bは、解析適正度の判定結果に基づいて、再撮影等の種々の処理を行うことも可能である(これらの詳細は後述する)。また、タブレット端末またはスマートフォン等の携帯端末が、眼科画像処理装置21として機能してもよい。複数のデバイスの制御部(例えば、PCのCPUと、眼科画像撮影装置11BのCPU13B)が、協働して各種処理を行ってもよい。 In addition, a PC is used as the ophthalmic image processing device 21 of this embodiment. However, the device that can function as the ophthalmic image processing device 21 is not limited to a PC. For example, the ophthalmic image capturing device 11B or a server may function as the ophthalmic image processing device 21. When the ophthalmic image capturing device 11B functions as the ophthalmic image processing device 21, the ophthalmic image capturing device 11B can determine the analysis suitability of the captured ophthalmic image while capturing an ophthalmic image. The ophthalmic image capturing device 11B can also perform various processes such as re-capturing based on the determination result of the analysis suitability (these details will be described later). In addition, a mobile terminal such as a tablet terminal or a smartphone may function as the ophthalmic image processing device 21. The control units of multiple devices (for example, the CPU of the PC and the CPU 13B of the ophthalmic image capturing device 11B) may cooperate to perform various processes.

また、本実施形態では、各種処理を行うコントローラの一例としてCPUが用いられる場合について例示する。しかし、各種デバイスの少なくとも一部に、CPU以外のコントローラが用いられてもよいことは言うまでもない。例えば、コントローラとしてGPUを採用することで、処理の高速化を図ってもよい。 In addition, in this embodiment, a CPU is used as an example of a controller that performs various processes. However, it goes without saying that controllers other than a CPU may be used for at least some of the various devices. For example, a GPU may be used as a controller to speed up processing.

数学モデル構築装置1について説明する。数学モデル構築装置1は、例えば、眼科画像処理装置21または眼科画像処理プログラムをユーザに提供するメーカー等に配置される。数学モデル構築装置1は、各種制御処理を行う制御ユニット2と、通信I/F5を備える。制御ユニット2は、制御を司るコントローラであるCPU3と、プログラムおよびデータ等を記憶することが可能な記憶装置4を備える。記憶装置4には、後述する数学モデル構築処理(図3参照)を実行するための数学モデル構築プログラムが記憶されている。また、通信I/F5は、数学モデル構築装置1を他のデバイス(例えば、眼科画像撮影装置11Aおよび眼科画像処理装置21等)と接続する。 The mathematical model construction device 1 will now be described. The mathematical model construction device 1 is placed, for example, in an ophthalmic image processing device 21 or in a manufacturer that provides an ophthalmic image processing program to a user. The mathematical model construction device 1 includes a control unit 2 that performs various control processes, and a communication I/F 5. The control unit 2 includes a CPU 3 that is a controller that manages control, and a storage device 4 that can store programs, data, and the like. The storage device 4 stores a mathematical model construction program for executing the mathematical model construction process (see FIG. 3) described below. In addition, the communication I/F 5 connects the mathematical model construction device 1 to other devices (for example, an ophthalmic image capturing device 11A and an ophthalmic image processing device 21, etc.).

数学モデル構築装置1は、操作部7および表示装置8に接続されている。操作部7は、ユーザが各種指示を数学モデル構築装置1に入力するために、ユーザによって操作される。操作部7には、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の少なくともいずれかを使用できる。なお、操作部7と共に、または操作部7に代えて、各種指示を入力するためのマイク等が使用されてもよい。表示装置8は、各種画像を表示する。表示装置8には、画像を表示可能な種々のデバイス(例えば、モニタ、ディスプレイ、プロジェクタ等の少なくともいずれか)を使用できる。なお、本開示における「画像」には、静止画像も動画像も共に含まれる。 The mathematical model construction device 1 is connected to an operation unit 7 and a display device 8. The operation unit 7 is operated by a user to input various instructions to the mathematical model construction device 1. For example, at least one of a keyboard, a mouse, a touch panel, etc. can be used for the operation unit 7. Note that a microphone or the like for inputting various instructions may be used together with or instead of the operation unit 7. The display device 8 displays various images. For the display device 8, various devices capable of displaying images (for example, at least one of a monitor, a display, a projector, etc.) can be used. Note that "image" in this disclosure includes both still images and moving images.

数学モデル構築装置1は、眼科画像撮影装置11Aから眼科画像のデータ(以下、単に「眼科画像」という場合もある)を取得することができる。数学モデル構築装置1は、例えば、有線通信、無線通信、着脱可能な記憶媒体(例えばUSBメモリ)等の少なくともいずれかによって、眼科画像撮影装置11Aから眼科画像のデータを取得してもよい。 The mathematical model construction device 1 can acquire ophthalmic image data (hereinafter, sometimes simply referred to as "ophthalmic image") from the ophthalmic image capture device 11A. The mathematical model construction device 1 may acquire ophthalmic image data from the ophthalmic image capture device 11A by at least one of wired communication, wireless communication, a removable storage medium (e.g., a USB memory), etc.

眼科画像処理装置21について説明する。眼科画像処理装置21は、例えば、被検者の診断または検査等を行う施設(例えば、病院または健康診断施設等)に配置される。眼科画像処理装置21は、各種制御処理を行う制御ユニット22と、通信I/F25を備える。制御ユニット22は、制御を司るコントローラであるCPU23と、プログラムおよびデータ等を記憶することが可能な記憶装置24を備える。記憶装置24には、後述する解析適正度判定処理(図6参照)を実行するための眼科画像処理プログラムが記憶されている。眼科画像処理プログラムには、数学モデル構築装置1によって構築された数学モデルを実現させるプログラムが含まれる。通信I/F25は、眼科画像処理装置21を他のデバイス(例えば、眼科画像撮影装置11Bおよび数学モデル構築装置1等)と接続する。 The ophthalmic image processing device 21 will be described. The ophthalmic image processing device 21 is disposed, for example, in a facility (for example, a hospital or a medical examination facility) where a diagnosis or examination is performed on a subject. The ophthalmic image processing device 21 includes a control unit 22 that performs various control processes, and a communication I/F 25. The control unit 22 includes a CPU 23 that is a controller that manages control, and a storage device 24 that can store programs, data, and the like. The storage device 24 stores an ophthalmic image processing program for executing an analysis suitability determination process (see FIG. 6) described later. The ophthalmic image processing program includes a program for realizing the mathematical model constructed by the mathematical model construction device 1. The communication I/F 25 connects the ophthalmic image processing device 21 to other devices (for example, the ophthalmic image capturing device 11B and the mathematical model construction device 1, etc.).

眼科画像処理装置21は、操作部27および表示装置28に接続されている。操作部27および表示装置28には、前述した操作部7および表示装置8と同様に、種々のデバイスを使用することができる。 The ophthalmologic image processing device 21 is connected to an operation unit 27 and a display device 28. As with the operation unit 7 and display device 8 described above, various devices can be used for the operation unit 27 and the display device 28.

眼科画像処理装置21は、眼科画像撮影装置11Bから眼科画像を取得することができる。眼科画像処理装置21は、例えば、有線通信、無線通信、着脱可能な記憶媒体(例えばUSBメモリ)等の少なくともいずれかによって、眼科画像撮影装置11Bから眼科画像を取得してもよい。また、眼科画像処理装置21は、数学モデル構築装置1によって構築された数学モデルを実現させるプログラム等を、通信等を介して取得してもよい。 The ophthalmic image processing device 21 can acquire ophthalmic images from the ophthalmic image capturing device 11B. The ophthalmic image processing device 21 may acquire ophthalmic images from the ophthalmic image capturing device 11B, for example, by at least one of wired communication, wireless communication, a removable storage medium (e.g., a USB memory), etc. In addition, the ophthalmic image processing device 21 may acquire a program or the like that realizes the mathematical model constructed by the mathematical model construction device 1 via communication, etc.

眼科画像撮影装置11(11A,11B)について説明する。一例として、本実施形態では、数学モデル構築装置1に眼科画像を提供する眼科画像撮影装置11Aと、眼科画像処理装置21に眼科画像を提供する眼科画像撮影装置11Bが使用される場合について説明する。しかし、使用される眼科画像撮影装置の数は2つに限定されない。例えば、数学モデル構築装置1および眼科画像処理装置21は、複数の眼科画像撮影装置から眼科画像を取得してもよい。また、数学モデル構築装置1および眼科画像処理装置21は、共通する1つの眼科画像撮影装置から眼科画像を取得してもよい。 The ophthalmic image capturing device 11 (11A, 11B) will be described. As an example, in this embodiment, a case will be described in which an ophthalmic image capturing device 11A that provides ophthalmic images to the mathematical model construction device 1 and an ophthalmic image capturing device 11B that provides ophthalmic images to the ophthalmic image processing device 21 are used. However, the number of ophthalmic image capturing devices used is not limited to two. For example, the mathematical model construction device 1 and the ophthalmic image processing device 21 may acquire ophthalmic images from multiple ophthalmic image capturing devices. Furthermore, the mathematical model construction device 1 and the ophthalmic image processing device 21 may acquire ophthalmic images from a single common ophthalmic image capturing device.

眼科画像撮影装置11(11A,11B)について説明する。眼科画像撮影装置11には、被検眼の組織の画像を撮影する種々の装置を用いることができる。一例として、本実施形態で使用される眼科画像撮影装置11は、可視光を用いて眼底の二次元カラー正面画像を撮影することが可能な眼底カメラである。しかし、眼底カメラ以外の装置(例えば、OCT装置、レーザ走査型検眼鏡(SLO)、角膜内皮細胞撮影装置等の少なくともいずれか)が用いられてもよい。眼科画像は、被検眼の組織を被検眼の正面側から撮影した二次元正面画像でもよいし、組織の三次元画像でもよい。 The ophthalmic imaging device 11 (11A, 11B) will be described. Various devices that capture images of the tissue of the subject's eye can be used for the ophthalmic imaging device 11. As an example, the ophthalmic imaging device 11 used in this embodiment is a fundus camera that can capture a two-dimensional color front image of the fundus using visible light. However, devices other than a fundus camera (e.g., at least one of an OCT device, a laser scanning ophthalmoscope (SLO), a corneal endothelial cell imaging device, etc.) may also be used. The ophthalmic image may be a two-dimensional front image of the tissue of the subject's eye captured from the front side of the subject's eye, or a three-dimensional image of the tissue.

眼科画像撮影装置11は、各種制御処理を行う制御ユニット12(12A,12B)と、眼科画像撮影部16(16A,16B)を備える。制御ユニット12は、制御を司るコントローラであるCPU13(13A,13B)と、プログラムおよびデータ等を記憶することが可能な記憶装置14(14A,14B)を備える。CPU13が実行する眼科画像撮影制御プログラムは、記憶装置14に記憶されていてもよい。なお、前述したように、眼科画像撮影装置11が眼科画像の解析適正度を判定することも可能である。この場合、眼科画像撮影装置11が撮影制御処理(図7~図9参照)を実行するための眼科画像撮影制御プログラムには、数学モデル構築装置1によって構築された数学モデルを実現させるプログラムが含まれる。眼科画像撮影制御プログラムは、記憶装置14に記憶されていてもよい。眼科画像撮影部16は、被検眼の眼科画像を撮影するための光学部材等を備える。 The ophthalmic image capturing device 11 includes a control unit 12 (12A, 12B) that performs various control processes, and an ophthalmic image capturing section 16 (16A, 16B). The control unit 12 includes a CPU 13 (13A, 13B) that is a controller that controls the control, and a storage device 14 (14A, 14B) that can store programs and data. The ophthalmic image capturing control program executed by the CPU 13 may be stored in the storage device 14. As described above, the ophthalmic image capturing device 11 can also determine the analysis suitability of the ophthalmic image. In this case, the ophthalmic image capturing control program for the ophthalmic image capturing device 11 to execute the capture control process (see Figures 7 to 9) includes a program that realizes the mathematical model constructed by the mathematical model construction device 1. The ophthalmic image capturing control program may be stored in the storage device 14. The ophthalmic image capturing section 16 includes optical members and the like for capturing ophthalmic images of the subject's eye.

(数学モデル構築処理)
図2および図3を参照して、数学モデル構築装置1が実行する数学モデル構築処理について説明する。数学モデル構築処理は、記憶装置4に記憶された数学モデル構築プログラムに従って、CPU3によって実行される。
(Mathematical model construction process)
2 and 3, a description will be given of a mathematical model construction process executed by the mathematical model construction device 1. The mathematical model construction process is executed by the CPU 3 in accordance with a mathematical model construction program stored in the storage device 4.

数学モデル構築処理では、眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行する数学モデルが構築される。一例として、本実施形態では、入力された眼科画像を解析することで、被検眼の構造の1つである眼底血管の解析結果(本実施形態では、入力された眼底における血管の画像)を出力する数学モデルを例示する。換言すると、本実施形態の数学モデルは、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造(眼底血管)を検出する。ただし、前述したように、数学モデルは、眼底血管の解析結果とは異なる解析結果(例えば組織の層および境界等)を出力してもよい。 In the mathematical model construction process, a mathematical model is constructed that performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of the subject's eye shown in an ophthalmic image. As an example, this embodiment illustrates a mathematical model that analyzes an input ophthalmic image and outputs an analysis result of the fundus blood vessels, which is one of the structures of the subject's eye (in this embodiment, an image of the blood vessels in the input fundus). In other words, the mathematical model of this embodiment detects a specific structure of the subject's eye (fundus blood vessels) shown in the input ophthalmic image. However, as described above, the mathematical model may output an analysis result (e.g., tissue layers and boundaries) different from the analysis result of the fundus blood vessels.

本実施形態では、数学モデルに畳み込みニューラルネットワークが用いられている。本実施形態の数学モデルは、眼科画像を構成する画素毎に、クラス(動脈の画素、静脈の画素、またはその他の画素)を確率変数とする確率分布を出力するように訓練される。数学モデルの出力に対し、各画素で最大値をとるクラスを求めることで、動脈と静脈が検出される(本実施形態では、動脈の血管画像と静脈の血管画像が得られる)。なお、各画素の動脈、静脈それぞれに対応する確率を取り出すことで動脈、静脈それぞれの血管画像が作成されてもよい。 In this embodiment, a convolutional neural network is used for the mathematical model. The mathematical model in this embodiment is trained to output a probability distribution for each pixel constituting an ophthalmic image, with the class (artery pixel, vein pixel, or other pixel) as a random variable. Arteries and veins are detected by determining the class that has the maximum value for each pixel in the output of the mathematical model (in this embodiment, an arterial blood vessel image and a venous blood vessel image are obtained). Note that arterial and venous blood vessel images may be created by extracting the probability corresponding to each artery and vein for each pixel.

なお、詳細は後述するが、眼科画像の解析適正度を判定する際に、数学モデルによって実行された解析の確信度情報が用いられる。本実施形態では、数学モデルの出力に対し、各画素でエントロピーを計算することで、各画素の確実性または不確実性の分布を示す確信度マップが得られる。確信度マップの特定の領域における平均値が、数学モデルに入力された眼科画像についての確信度情報とされる。 As will be described in detail later, certainty information of the analysis performed by the mathematical model is used when determining the suitability of the analysis of an ophthalmic image. In this embodiment, the entropy is calculated for each pixel for the output of the mathematical model, and a certainty map is obtained that indicates the distribution of certainty or uncertainty for each pixel. The average value in a specific region of the certainty map is used as the certainty information for the ophthalmic image input to the mathematical model.

数学モデル構築処理では、訓練用データセットによって数学モデルが訓練されることで、数学モデルが構築される。訓練用データセットには、入力側のデータ(入力用訓練データ)と出力側のデータ(出力用訓練データ)が含まれる。以下では、一例として、眼底カメラによって撮影される二次元カラー正面画像を入力画像として数学モデルに入力することで、数学モデルに血管画像を出力させる場合について説明する。 In the mathematical model construction process, a mathematical model is constructed by training the mathematical model using a training data set. The training data set includes input data (input training data) and output data (output training data). As an example, the following describes a case where a two-dimensional color frontal image captured by a fundus camera is input as an input image to the mathematical model, and a blood vessel image is output from the mathematical model.

図2に、二次元カラー正面画像を入力画像として数学モデルに血管画像を出力させる場合の、入力用訓練データと出力用訓練データの一例を示す。図2に示す例では、眼科画像撮影装置(本実施形態では眼底カメラ)11Aによって撮影された二次元カラー正面画像である眼科画像30が、入力用訓練データとされる。本実施形態では、入力用訓練データとして使用される眼科画像30の画像領域に、被検眼の視神経乳頭31および黄斑32が共に含まれる。また、入力用訓練データとされる眼科画像30における動脈および静脈の少なくともいずれかを示す画像である血管画像40A,40Bが、出力用訓練データとされる。出力用訓練データは、例えば、作業者によって入力された指示に応じて生成されてもよい。この場合、作業者は、入力用訓練データとされる眼科画像30に写る眼底血管を参照しながら指示を入力してもよい。 2 shows an example of input training data and output training data when a vascular image is output to a mathematical model using a two-dimensional color front image as an input image. In the example shown in FIG. 2, an ophthalmic image 30, which is a two-dimensional color front image captured by an ophthalmic image capturing device (fundus camera in this embodiment) 11A, is used as the input training data. In this embodiment, the image area of the ophthalmic image 30 used as the input training data includes both the optic disc 31 and the macula 32 of the subject's eye. In addition, vascular images 40A and 40B, which are images showing at least one of an artery and a vein in the ophthalmic image 30 used as the input training data, are used as the output training data. The output training data may be generated, for example, according to an instruction input by an operator. In this case, the operator may input instructions while referring to the fundus blood vessels shown in the ophthalmic image 30 used as the input training data.

図2に示す例では、眼科画像30における動脈の血管画像40Aと、眼科画像30における静脈の血管画像40Bが、別々に用意されている。しかし、動脈と静脈を共に示す1つの血管画像が、出力用訓練データとして用いられてもよい。また、動脈の血管画像のみを数学モデルに出力させる場合には、出力用訓練データとして動脈の血管画像40Aのみが使用されてもよい。同様に、静脈の血管画像のみを数学モデルに出力させる場合には、出力用訓練データとして静脈の血管画像40Bのみが使用されてもよい。 In the example shown in FIG. 2, an arterial vascular image 40A in the ophthalmic image 30 and a venous vascular image 40B in the ophthalmic image 30 are prepared separately. However, a single vascular image showing both an artery and a vein may be used as the training data for output. Furthermore, when only the arterial vascular image is output to the mathematical model, only the arterial vascular image 40A may be used as the training data for output. Similarly, when only the venous vascular image is output to the mathematical model, only the venous vascular image 40B may be used as the training data for output.

図3を参照して、数学モデル構築処理について説明する。CPU3は、眼科画像撮影装置11Aによって撮影された眼科画像30を、入力用訓練データとして取得する(S1)。本実施形態では、眼科画像30のデータは、眼科画像撮影装置11Aによって生成された後、数学モデル構築装置1によって取得される。しかし、CPU3は、眼科画像30を生成する基となる信号(例えば、受光素子による受光信号等)を眼科画像撮影装置11Aから取得し、取得した信号に基づいて眼科画像30を生成することで、眼科画像30のデータを取得してもよい。 The mathematical model construction process will be described with reference to FIG. 3. The CPU 3 acquires the ophthalmic image 30 captured by the ophthalmic image capturing device 11A as input training data (S1). In this embodiment, the data of the ophthalmic image 30 is generated by the ophthalmic image capturing device 11A and then acquired by the mathematical model construction device 1. However, the CPU 3 may also acquire the data of the ophthalmic image 30 by acquiring a signal (e.g., a light receiving signal by a light receiving element, etc.) that is the basis for generating the ophthalmic image 30 from the ophthalmic image capturing device 11A and generating the ophthalmic image 30 based on the acquired signal.

次いで、CPU3は、眼科画像30が撮影された被検眼の、構造および疾患の少なくともいずれか(本実施形態では、構造の1つである眼底血管)を示すデータを、出力用訓練データとして取得する(S2)。前述したように、本実施形態における出力用訓練データは、眼科画像30における動脈および静脈の少なくともいずれかを示す血管画像40A,40Bである。 Next, the CPU 3 acquires data indicating at least one of the structures and diseases (in this embodiment, the fundus blood vessels, which are one of the structures) of the test eye from which the ophthalmic image 30 was captured as training data for output (S2). As described above, the training data for output in this embodiment is blood vessel images 40A, 40B indicating at least one of the arteries and veins in the ophthalmic image 30.

次いで、CPU3は、機械学習アルゴリズムによって、訓練データセットを用いた数学モデルの訓練を実行する(S3)。機械学習アルゴリズムとしては、例えば、ニューラルネットワーク、ランダムフォレスト、ブースティング、サポートベクターマシン(SVM)等が一般的に知られている。 Next, the CPU 3 uses a machine learning algorithm to train the mathematical model using the training data set (S3). Commonly known machine learning algorithms include neural networks, random forests, boosting, and support vector machines (SVMs).

ニューラルネットワークは、生物の神経細胞ネットワークの挙動を模倣する手法である。ニューラルネットワークには、例えば、フィードフォワード(順伝播型)ニューラルネットワーク、RBFネットワーク(放射基底関数)、スパイキングニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワーク、再帰型ニューラルネットワーク(リカレントニューラルネット、フィードバックニューラルネット等)、確率的ニューラルネット(ボルツマンマシン、ベイシアンネットワーク等)等がある。 Neural networks are a technique that mimics the behavior of biological neural networks. Examples of neural networks include feedforward neural networks, RBF networks (radial basis functions), spiking neural networks, convolutional neural networks, recurrent neural networks (recurrent neural networks, feedback neural networks, etc.), and probabilistic neural networks (Boltzmann machines, Bayesian networks, etc.).

ランダムフォレストは、ランダムサンプリングされた訓練データに基づいて学習を行って、多数の決定木を生成する方法である。ランダムフォレストを用いる場合、予め識別器として学習しておいた複数の決定木の分岐を辿り、各決定木から得られる結果の平均(あるいは多数決)を取る。 Random forest is a method of generating a large number of decision trees by learning from randomly sampled training data. When using random forest, the branches of multiple decision trees that have been trained in advance as classifiers are traced, and the average (or majority vote) of the results obtained from each decision tree is taken.

ブースティングは、複数の弱識別器を組み合わせることで強識別器を生成する手法である。単純で弱い識別器を逐次的に学習させることで、強識別器を構築する。 Boosting is a technique for generating a strong classifier by combining multiple weak classifiers. A strong classifier is constructed by sequentially training simple weak classifiers.

SVMは、線形入力素子を利用して2クラスのパターン識別器を構成する手法である。SVMは、例えば、訓練データから、各データ点との距離が最大となるマージン最大化超平面を求めるという基準(超平面分離定理)で、線形入力素子のパラメータを学習する。 SVM is a technique for constructing a two-class pattern classifier using linear input elements. For example, SVM learns the parameters of the linear input elements based on the criterion (hyperplane separation theorem) of finding a margin-maximizing hyperplane that maximizes the distance from each data point from the training data.

数学モデルは、例えば、入力データ(本実施形態では、訓練用眼科画像と同様の眼科画像のデータ)と、出力データ(本実施形態では、眼底血管に関する解析結果のデータ)の関係を予測するためのデータ構造を指す。数学モデルは、訓練データセットを用いて訓練されることで構築される。前述したように、訓練データセットは、入力用訓練データと出力用訓練データのセットである。例えば、訓練によって、各入力と出力の相関データ(例えば、重み)が更新される。 The mathematical model refers to, for example, a data structure for predicting the relationship between input data (in this embodiment, data of an ophthalmological image similar to the training ophthalmological image) and output data (in this embodiment, data of the analysis results related to the fundus blood vessels). The mathematical model is constructed by training using a training dataset. As described above, the training dataset is a set of input training data and output training data. For example, correlation data (e.g., weights) between each input and output is updated through training.

本実施形態では、機械学習アルゴリズムとして多層型のニューラルネットワークが用いられている。ニューラルネットワークは、データを入力するための入力層と、予測したい解析結果のデータを生成するための出力層と、入力層と出力層の間の1つ以上の隠れ層を含む。各層には、複数のノード(ユニットとも言われる)が配置される。詳細には、本実施形態では、多層型ニューラルネットワークの一種である畳み込みニューラルネットワーク(CNN)が用いられている。 In this embodiment, a multi-layered neural network is used as the machine learning algorithm. The neural network includes an input layer for inputting data, an output layer for generating data of the analysis result to be predicted, and one or more hidden layers between the input layer and the output layer. A plurality of nodes (also called units) are arranged in each layer. In detail, in this embodiment, a convolutional neural network (CNN), which is a type of multi-layered neural network, is used.

なお、他の機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。例えば、競合する2つのニューラルネットワークを利用する敵対的生成ネットワーク(Generative adversarial networks:GAN)が、機械学習アルゴリズムとして採用されてもよい。 Note that other machine learning algorithms may be used. For example, generative adversarial networks (GAN), which utilize two competing neural networks, may be employed as the machine learning algorithm.

数学モデルの構築が完了するまで(S4:NO)、S1~S3の処理が繰り返される。数学モデルの構築が完了すると(S4:YES)、数学モデル構築処理は終了する。構築された数学モデルを実現させるプログラムおよびデータは、眼科画像処理装置21(他の実施形態では、眼科画像撮影装置11B)に組み込まれる。 The processes of S1 to S3 are repeated until construction of the mathematical model is completed (S4: NO). When construction of the mathematical model is completed (S4: YES), the mathematical model construction process ends. The program and data that realize the constructed mathematical model are incorporated into the ophthalmic image processing device 21 (in another embodiment, the ophthalmic image capturing device 11B).

(確信度と解析適正度の相関)
図4および図5を参照して、数学モデルによって実行される眼科画像の解析の確信度と、眼科画像の解析適正度の関係について説明する。確信度は、数学モデルを用いて行われる予測の確からしさの度合いを示す。前述したように、確信度は、解析の確実性の高さであってもよいし、確実性の低さ(不確実性)の逆数等であってもよい。従って、例えば「確実性が高い」の用語は、「不確実性が低い」の用語と同義である。
(Correlation between confidence and analytical adequacy)
4 and 5, the relationship between the degree of certainty of the analysis of an ophthalmic image performed by a mathematical model and the appropriateness of the analysis of the ophthalmic image will be described. The degree of certainty indicates the degree of likelihood of a prediction made using a mathematical model. As described above, the degree of certainty may be the degree of certainty of the analysis, or may be the inverse of the degree of certainty (uncertainty), etc. Thus, for example, the term "high certainty" is synonymous with the term "low uncertainty".

前述したように、本実施形態で使用される数学モデルは、眼科画像に対する解析結果として、眼科画像中の組織を識別するための確率分布を出力する。数学モデルの出力に対し、各画素でエントロピーを計算することで、各画素の確実性または不確実性の分布を示す確信度マップが得られる。つまり、確信度マップは、眼科画像を構成する各画素に対して数学モデルによって実行された解析の、確信度の分布を示す情報と表現できる。下記では、眼科画像の画像領域内の各画素における確信度の平均値と、眼科画像の解析適正度の関係について考察を行う。 As described above, the mathematical model used in this embodiment outputs a probability distribution for identifying tissues in an ophthalmic image as the analysis result for the ophthalmic image. By calculating the entropy for each pixel for the output of the mathematical model, a confidence map showing the distribution of the certainty or uncertainty for each pixel is obtained. In other words, the confidence map can be expressed as information showing the distribution of confidence for the analysis performed by the mathematical model for each pixel constituting the ophthalmic image. Below, we consider the relationship between the average confidence for each pixel in the image area of the ophthalmic image and the suitability of the analysis of the ophthalmic image.

眼科画像の解析対象としての適正度には、眼科画像の画質だけでなく、画質以外の要因も影響し得る。従って、眼科画像の特定のパラメータのみ(例えば画質のみ)に基づいて、眼科画像の解析適正度を判定しても、高い精度は得られ難い。また、前述したように、眼科画像の解析適正度を判定するための数学モデルを構築することは、非現実的である。従って、眼科画像の解析適正度を、より容易且つ適切に判定できることが望ましい。 The suitability of an ophthalmic image as an analysis subject may be affected not only by the image quality of the ophthalmic image, but also by factors other than image quality. Therefore, it is difficult to obtain high accuracy by determining the analysis suitability of an ophthalmic image based only on a specific parameter of the ophthalmic image (for example, only image quality). Furthermore, as described above, it is unrealistic to construct a mathematical model for determining the analysis suitability of an ophthalmic image. Therefore, it is desirable to be able to more easily and appropriately determine the analysis suitability of an ophthalmic image.

ここで、本願発明の発明者は、数学モデルによって実行される眼科画像の解析の確信度と、眼科画像の解析適正度の相関に着目した。つまり、数学モデルでは、訓練に用いられた眼科画像(例えば、図2に示す眼科画像30)に近似する眼科画像が入力されると、眼科画像の解析の確信度が高くなる傾向がある。一方で、訓練に用いられた眼科画像に近似しない眼科画像が数学モデルに入力されると、眼科画像の解析の確信度が低くなる傾向がある。ここで、眼科画像の解析を行う数学モデルを構築する場合、解析適正度が高い眼科画像が数学モデルの訓練に用いられやすい。従って、解析適正度が高い眼科画像が解析対象として数学モデルに入力されると、解析の確信度は高くなり易い。よって、各々の眼科画像の解析適正度と確信度の相関は高くなる。 Here, the inventor of the present invention focused on the correlation between the confidence of the analysis of an ophthalmic image performed by a mathematical model and the analysis suitability of the ophthalmic image. In other words, in a mathematical model, when an ophthalmic image that is similar to an ophthalmic image used for training (for example, ophthalmic image 30 shown in FIG. 2) is input, the confidence of the analysis of the ophthalmic image tends to be high. On the other hand, when an ophthalmic image that is not similar to the ophthalmic image used for training is input to the mathematical model, the confidence of the analysis of the ophthalmic image tends to be low. Here, when constructing a mathematical model that analyzes ophthalmic images, ophthalmic images with high analysis suitability are likely to be used for training the mathematical model. Therefore, when an ophthalmic image with high analysis suitability is input to the mathematical model as an analysis target, the confidence of the analysis is likely to be high. Therefore, the correlation between the analysis suitability and the confidence of each ophthalmic image is high.

図4は、複数の眼科画像に対して数学モデルによる解析(本実施形態では眼底血管の解析)を実行した場合の、確信度情報と頻度の関係を示すグラフである。詳細には、図4における横軸は、確信度情報の一種である不確実性(Uncertainty)を示す。詳細には、図4における不確実性は、眼科画像を構成する各画素のうち、眼底血管組織である確率の方が高いと解析された複数の画素(本実施形態では、「(動脈である確率+静脈である確率)>背景である確率」となった複数の画素)についての不確実性の平均値である。また、図4における縦軸は、不確実性毎の眼科画像の数(頻度)を示す。図5は、図4に示す解析において確信度(確実性の高さ)が下位15位以内となった眼科画像を列挙した図である。 Figure 4 is a graph showing the relationship between certainty information and frequency when a mathematical model analysis (in this embodiment, fundus blood vessel analysis) is performed on multiple ophthalmological images. In detail, the horizontal axis in Figure 4 shows uncertainty, which is a type of certainty information. In detail, the uncertainty in Figure 4 is the average value of the uncertainty for multiple pixels that are analyzed to have a higher probability of being fundus blood vessel tissue among the pixels that make up the ophthalmological image (multiple pixels for which "(probability of being an artery + probability of being a vein) > probability of being background" in this embodiment). Also, the vertical axis in Figure 4 shows the number (frequency) of ophthalmological images for each uncertainty. Figure 5 is a diagram listing ophthalmological images that were ranked within the bottom 15 in terms of certainty (level of certainty) in the analysis shown in Figure 4.

図4に示すように、複数の眼科画像に対する解析を行った結果、不確実性が約0.3~約0.8となる範囲に頻度のピークが表れた。ピークに含まれる眼科画像を確認すると、いずれも解析に適した画像であった。一方で、図5に例示するように、解析の不確実性が高かった眼科画像(つまり、解析の確実性が低かった眼科画像)を確認すると、いずれの眼科画像も、画質の不良および疾患の写り込み等の種々の影響で解析に適していない画像であった。 As shown in Figure 4, the analysis of multiple ophthalmological images revealed a frequency peak in the range of uncertainty from approximately 0.3 to approximately 0.8. When checking the ophthalmological images included in the peak, all of them were suitable for analysis. On the other hand, when checking the ophthalmological images with high analytical uncertainty (i.e., ophthalmological images with low analytical certainty), as shown in the example in Figure 5, all of them were unsuitable for analysis due to various influences such as poor image quality and the inclusion of diseases.

以上のように、数学モデルによって実行される眼科画像の解析の確信度と、眼科画像の解析適正度の相関は高くなる。従って、本実施形態では、眼科画像に対して数学モデルによって実行された解析の確信度情報に基づいて、眼科画像の解析適正度が判定される。その結果、種々の要素が影響する解析適正度が、適切に判定される。例えば、図4を参照すると、解析が適切に行われるか否かを適切に区分け可能な不確実性の閾値として、約1.0(例えば、約0.9~約1.1)を用いることで、眼科画像が解析に適しているか否かを判定することも可能である。 As described above, the degree of certainty of the analysis of an ophthalmic image performed by a mathematical model is highly correlated with the suitability of the analysis of the ophthalmic image. Therefore, in this embodiment, the suitability of the analysis of the ophthalmic image is determined based on the degree of certainty information of the analysis performed on the ophthalmic image by a mathematical model. As a result, the suitability of the analysis, which is influenced by various factors, is appropriately determined. For example, referring to FIG. 4, it is also possible to determine whether an ophthalmic image is suitable for analysis by using about 1.0 (e.g., about 0.9 to about 1.1) as an uncertainty threshold that can appropriately distinguish whether the analysis is performed appropriately.

(解析適正度判定処理)
図6を参照して、眼科画像処理装置21が実行する解析適正度判定処理について説明する。図6に例示する解析適正度判定処理は、記憶装置24に記憶された眼科画像処理プログラムに従って、眼科画像処理装置21のCPU23によって実行される。
(Analysis suitability determination process)
An analysis appropriateness determination process executed by the ophthalmological image-processing device 21 will be described with reference to Fig. 6. The analysis appropriateness determination process illustrated in Fig. 6 is executed by the CPU 23 of the ophthalmological image-processing device 21 in accordance with an ophthalmological image processing program stored in the storage device 24.

まず、CPU23は、眼科画像撮影装置(本実施形態では眼底カメラ)11Bによって撮影された被検眼の眼科画像を取得する(S1)。S1で取得される眼科画像は、数学モデルを訓練する際に入力用訓練データとして使用された眼科画像30(図2参照)と同じ種類の画像(つまり、同種の眼科画像撮影装置によって撮影された画像)である。 First, the CPU 23 acquires an ophthalmic image of the subject's eye captured by an ophthalmic image capturing device (a fundus camera in this embodiment) 11B (S1). The ophthalmic image acquired in S1 is the same type of image (i.e., an image captured by the same type of ophthalmic image capturing device) as the ophthalmic image 30 (see FIG. 2) used as input training data when training the mathematical model.

次いで、CPU23は、機械学習アルゴリズムによって訓練された数学モデルに、S1で取得した眼科画像を入力する(S2)。前述したように、数学モデルは、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行する。詳細には、本実施形態の数学モデルは、眼科画像中の組織を識別するための確率分布を出力する。本実施形態では、数学モデルは、被検眼の眼底血管の解析(本実施形態における第1の解析)を実行する。 Then, the CPU 23 inputs the ophthalmic image acquired in S1 to the mathematical model trained by the machine learning algorithm (S2). As described above, the mathematical model performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of the test eye shown in the input ophthalmic image. In detail, the mathematical model of this embodiment outputs a probability distribution for identifying tissue in the ophthalmic image. In this embodiment, the mathematical model performs an analysis of the fundus blood vessels of the test eye (the first analysis in this embodiment).

CPU23は、解析に付随する確信度情報を取得する(S3)。確信度情報は、数学モデルによって出力された確率分布に基づいて得られる。前述したように、本実施形態では、各画素の確実性または不確実性の分布を示す確信度マップの、特定の領域における平均値が、確信度情報として算出される。次いで、CPU23は、S3で取得した確信度情報が条件を満たすか否かを判断する(S4)。一例として、本実施形態では、CPU23は、画像領域内の特定の領域における確信度(確実性の高さ)の平均値が閾値以上であるか否かを判断する(または、不確実性の平均値が閾値以下であるか否かを判断する)ことで、確信度情報が条件を満たすか否かを判断する。閾値は、眼科画像に対する解析が適正に行われるか否かを適切に区分け可能な値に設定されている。 The CPU 23 acquires certainty information associated with the analysis (S3). The certainty information is obtained based on the probability distribution output by the mathematical model. As described above, in this embodiment, the average value in a specific region of the certainty map showing the distribution of certainty or uncertainty of each pixel is calculated as the certainty information. Next, the CPU 23 judges whether the certainty information acquired in S3 satisfies a condition (S4). As an example, in this embodiment, the CPU 23 judges whether the average value of the certainty (level of certainty) in a specific region within the image region is equal to or greater than a threshold (or judges whether the average value of uncertainty is equal to or less than a threshold) to thereby judge whether the certainty information satisfies a condition. The threshold is set to a value that can appropriately distinguish whether the analysis of the ophthalmic image is performed appropriately.

なお、本実施形態のS4では、S1で取得された眼科画像の画像領域全体のうち、一部の注目領域内の確信度情報(本実施形態では、注目領域内の確信度の平均値)に基づいて、眼科画像の解析適正度が判定される。その結果、解析に必要な注目領域内の確信度情報のみが参照されるので、解析適正度の判定精度が向上する。詳細には、本実施形態では、数学モデルによって特定の組織(眼底血管組織)である確率の方が高いと解析された画素(「(動脈である確率+静脈である確率)>背景である確率」となった画素)からなる領域が、注目領域とされる。その結果、解析が容易な領域(本実施形態では、血管が存在しない背景領域)が除外された状態で、領域内の確信度の平均値が算出されるので、解析適正度と確信度の平均値の相関がさらに高くなる。ただし、画像領域内の任意の領域に注目領域が設定されてもよい。また、画像領域内の一部の任意の領域であり、且つ、特定の組織である確率の方が高いと解析された領域が、注目領域とされてもよい。この場合、解析適正度の判定精度はさらに向上する。また、眼科画像の画像領域全体の確信度情報が参照されてもよい。 In addition, in S4 of the present embodiment, the analysis suitability of the ophthalmic image is determined based on the certainty information in a part of the attention area (in this embodiment, the average value of the certainty in the attention area) of the entire image area of the ophthalmic image acquired in S1. As a result, only the certainty information in the attention area necessary for the analysis is referenced, so the accuracy of the determination of the analysis suitability is improved. In detail, in this embodiment, the attention area is set to a region consisting of pixels analyzed by a mathematical model to have a higher probability of being a specific tissue (fundus vascular tissue) (pixels where "(probability of being an artery + probability of being a vein) > probability of being background"). As a result, the correlation between the analysis suitability and the average value of the certainty is further increased, since the average value of the certainty in the region is calculated while excluding an area that is easy to analyze (in this embodiment, the background area where no blood vessels exist). However, the attention area may be set to any area in the image area. Also, an arbitrary area in a part of the image area that is analyzed to have a higher probability of being a specific tissue may be set to the attention area. In this case, the accuracy of the determination of the analysis suitability is further improved. Also, the certainty information of the entire image area of the ophthalmic image may be referenced.

S1で取得された眼科画像についての確信度情報が条件を満たす場合(S4:YES)、CPU23は、S1で取得された眼科画像の解析適正度は良好と判定し、眼科画像に対する第2の解析を実行する(S7)。つまり、CPU23は、S2において数学モデルによって実行される第1の解析よりも後に、S4における解析適正度の判定結果に応じて、眼科画像に対する第2の解析を実行する(S7)。従って、解析適正度が高い眼科画像に対して、第2の解析が適切に実行される。 If the certainty information about the ophthalmic image acquired in S1 satisfies the condition (S4: YES), the CPU 23 determines that the analysis suitability of the ophthalmic image acquired in S1 is good, and executes a second analysis on the ophthalmic image (S7). That is, the CPU 23 executes a second analysis on the ophthalmic image according to the determination result of the analysis suitability in S4 after the first analysis executed by the mathematical model in S2 (S7). Therefore, the second analysis is executed appropriately on the ophthalmic image with a high analysis suitability.

なお、本実施形態では、S2において数学モデルによって実行される第1の解析の対象組織と、S7において実行される第2の解析の対象組織は同一である。この場合、第2の解析における解析適正度は、第2の解析の対象組織と同一の組織に対して第1の解析が実行されることで判定される。従って、第1の解析の対象と第2の解析の対象が異なる場合に比べて、より高い精度で眼科画像の解析適正度が判定される。 In this embodiment, the target tissue of the first analysis performed by the mathematical model in S2 is the same as the target tissue of the second analysis performed in S7. In this case, the analysis suitability of the second analysis is determined by performing the first analysis on the same tissue as the target tissue of the second analysis. Therefore, the analysis suitability of the ophthalmic image is determined with higher accuracy than when the target of the first analysis is different from the target of the second analysis.

一例として、本実施形態では、第1の解析の内容(眼底血管組織の解析)と、第2の解析(被検者の動脈硬化の程度、血圧、および年齢の少なくともいずれかの解析)は異なる。ただし、第2の解析を実行する場合、第1の解析の内容と第2の解析の内容は、同じであってもよい。 As an example, in this embodiment, the content of the first analysis (analysis of fundus vascular tissue) is different from the second analysis (analysis of at least one of the subject's degree of arteriosclerosis, blood pressure, and age). However, when the second analysis is performed, the content of the first analysis and the content of the second analysis may be the same.

確信度情報が条件を満たさない場合(つまり、眼科画像の解析適正度が良好でないと判定された場合)には(S4:NO)、CPU23は、S1で取得した眼科画像を解析対象から除外する(S8)。 If the certainty information does not satisfy the condition (i.e., if the analysis suitability of the ophthalmological image is determined to be poor) (S4: NO), the CPU 23 excludes the ophthalmological image acquired in S1 from the analysis target (S8).

なお、眼科画像の解析適正度を判定するための具体的な方法を変更することも可能である。例えば、CPU23は、眼科画像の解析適正度が良好であるか否かを二段階で判定せずに、多段階で(例えば、解析適正度を示すスコアを生成することで)判定してもよい。また、CPU23は、画像領域全体における複数の注目領域の各々の確信度情報に基づいて、眼科画像の解析適正度を別々に判定してもよい。CPU23は、解析適正度が高い領域に対する第2の解析を行い、解析適正度が低い領域に対する第2の解析は省略してもよい。 It is also possible to change the specific method for determining the analysis suitability of an ophthalmic image. For example, the CPU 23 may determine whether the analysis suitability of an ophthalmic image is good or not in multiple stages (for example, by generating a score indicating the analysis suitability) instead of determining in two stages. The CPU 23 may also determine the analysis suitability of an ophthalmic image separately based on the confidence information of each of a plurality of attention areas in the entire image area. The CPU 23 may perform a second analysis on areas with high analysis suitability and omit the second analysis on areas with low analysis suitability.

また、前述したように、眼科画像撮影装置11が眼科画像の解析適正度を判定することも可能である。この場合、眼科画像撮影装置11が実行するプログラムには、数学モデル構築装置1によって構築された数学モデルを実現させるプログラムが含まれる。以下では、眼科画像撮影装置11が眼科画像の解析適正度を判定するための第1撮影制御処理~第3撮影制御処理について説明を行う。 As described above, the ophthalmic image capturing device 11 can also determine the analysis suitability of the ophthalmic image. In this case, the program executed by the ophthalmic image capturing device 11 includes a program for realizing the mathematical model constructed by the mathematical model construction device 1. Below, the first to third shooting control processes for the ophthalmic image capturing device 11 to determine the analysis suitability of the ophthalmic image are described.

(第1撮影制御処理)
図7を参照して、第1変形例の眼科画像撮影装置11が実行する第1撮影制御処理について説明する。まず、CPU13は、眼科画像撮影部16によって被検眼の眼科画像を撮影し、データを取得する(S11)。CPU13は、機械学習アルゴリズムによって訓練された数学モデルに、S11で撮影された眼科画像を入力する(S12)。また、CPU13は、解析に付随する確信度情報を取得する(S13)。
(First photography control process)
The first imaging control process executed by the ophthalmic image capturing device 11 of the first modified example will be described with reference to Fig. 7. First, the CPU 13 captures an ophthalmic image of the subject's eye using the ophthalmic image capturing unit 16 and acquires data (S11). The CPU 13 inputs the ophthalmic image captured in S11 to a mathematical model trained by a machine learning algorithm (S12). The CPU 13 also acquires confidence factor information associated with the analysis (S13).

CPU13は、S13において取得された確信度情報に基づいて、S11で撮影された眼科画像の解析適正度を判定する(S14)。前述したように、解析適正度は2段階で判定されてもよいし、多段階で判定されてもよい。次いで、CPU13は、S14で行った解析適正度の判定結果を報知する(S15)。その結果、ユーザは、撮影された眼科画像の解析適正度を適切に把握することができる。 Based on the confidence information acquired in S13, the CPU 13 determines the analysis suitability of the ophthalmic image captured in S11 (S14). As described above, the analysis suitability may be determined in two stages or in multiple stages. Next, the CPU 13 notifies the user of the result of the analysis suitability determination performed in S14 (S15). As a result, the user can properly grasp the analysis suitability of the captured ophthalmic image.

また、CPU13は、S14で判定された解析適正度が条件を満たすか否か(もしくは、S13で取得された確信度情報が条件を満たすか否か)を判断する(S16)。解析適正度が条件を満たさない場合(例えば、画像領域内の確信度の平均値が閾値未満である場合)には(S16:NO)、処理はS11へ戻り、被検眼の再撮影が行われる。その結果、解析に適した眼科画像が撮影される可能性が向上する。解析適正度が条件を満たす場合(例えば、確信度の平均値が閾値以上である場合)には(S16:YES)、処理はそのまま終了する。 The CPU 13 also determines whether the analysis suitability determined in S14 satisfies the condition (or whether the certainty information acquired in S13 satisfies the condition) (S16). If the analysis suitability does not satisfy the condition (for example, if the average certainty in the image area is less than the threshold) (S16: NO), the process returns to S11 and the subject's eye is photographed again. As a result, the possibility of capturing an ophthalmic image suitable for analysis is improved. If the analysis suitability satisfies the condition (for example, if the average certainty is equal to or greater than the threshold) (S16: YES), the process ends.

(第2撮影制御処理)
図8を参照して、第2変形例の眼科画像撮影装置11が実行する第2撮影制御処理について説明する。なお、第2撮影制御処理を実行する眼科画像撮影装置11は、同一の被検眼の組織について、仮の眼科画像である観察用眼科画像と、正式な解析対象とされる解析用眼科画像の両方を撮影することができる。一例として、第2変形例の眼科画像撮影装置11は、赤外線カメラによって被検眼の眼底の観察用眼科画像を連続して撮影すると共に、可視光によって眼底の解析用眼科画像を撮影することができる。
(Second photography control process)
The second imaging control process executed by the ophthalmic imaging device 11 of the second modified example will be described with reference to Fig. 8. The ophthalmic imaging device 11 executing the second imaging control process can capture both an observation ophthalmic image, which is a provisional ophthalmic image, and an analysis ophthalmic image, which is a formal analysis target, for the tissue of the same subject eye. As an example, the ophthalmic imaging device 11 of the second modified example can continuously capture observation ophthalmic images of the fundus of the subject eye using an infrared camera, and can also capture analysis ophthalmic images of the fundus using visible light.

図8に示すように、CPU13は、眼科画像撮影部16によって被検眼の観察用眼科画像を撮影し、データを取得する(S21)。CPU13は、機械学習アルゴリズムによって訓練された数学モデルに、S21で撮影された観察用眼科画像を入力する(S22)。また、CPU13は、解析に付随する確信度情報を取得する(S23)。 As shown in FIG. 8, the CPU 13 captures an ophthalmic image for observation of the subject's eye using the ophthalmic image capturing unit 16, and acquires the data (S21). The CPU 13 inputs the ophthalmic image for observation captured in S21 into a mathematical model trained by a machine learning algorithm (S22). The CPU 13 also acquires confidence level information associated with the analysis (S23).

次いで、CPU13は、S21で撮影された観察用眼科画像の解析適正度が条件を満たすか否か(もしくは、S23で取得された確信度情報が条件を満たすか否か)を判断する(S24)。観察用眼科画像の解析適正度が条件を満たさない場合(例えば、画像領域内の確信度の平均値が閾値未満である場合)には(S24:NO)、解析に適した眼科画像を撮影する条件が整っていない可能性が高い。従って、処理はS21へ戻り、S21~S24の処理が繰り返される。観察用眼科画像の解析適正度が条件を満たす場合(S24:YES)、CPU13は、眼科画像撮影部16によって被検眼の解析用眼科画像を撮影する(S25)。その結果、解析に適した眼科画像を撮影する条件が満たされたタイミングで、解析用眼科画像が適切に撮影される。 Next, the CPU 13 determines whether the analysis suitability of the observation ophthalmic image captured in S21 satisfies the condition (or whether the certainty information acquired in S23 satisfies the condition) (S24). If the analysis suitability of the observation ophthalmic image does not satisfy the condition (for example, if the average value of the certainty in the image area is less than a threshold value) (S24: NO), it is highly likely that the conditions for capturing an ophthalmic image suitable for analysis are not met. Therefore, the process returns to S21, and the processes of S21 to S24 are repeated. If the analysis suitability of the observation ophthalmic image satisfies the condition (S24: YES), the CPU 13 captures an analysis ophthalmic image of the subject's eye using the ophthalmic image capturing unit 16 (S25). As a result, the analysis ophthalmic image is appropriately captured at the timing when the conditions for capturing an ophthalmic image suitable for analysis are satisfied.

(第3撮影制御処理)
図9を参照して、第3変形例の眼科画像撮影装置11が実行する第3撮影制御処理について説明する。なお、第3撮影制御処理を実行する眼科画像撮影装置11は、同一の被検眼の同一の部位を連続して撮影し、撮影された複数の眼科画像を加算平均処理することで、加算平均画像を取得することができる。一般的に、加算平均処理に用いられる眼科画像の数が増加する程、加算平均画像の解析適正度は高くなり易い。一例として、第3変形例の眼科画像撮影装置11は、上記実施形態で例示した眼底カメラとは異なり、被検眼の組織の画像(例えば、眼底組織の断層画像等)を撮影することが可能なOCT装置である。
(Third photography control process)
The third photographing control process executed by the ophthalmic image capturing device 11 of the third modified example will be described with reference to FIG. 9. The ophthalmic image capturing device 11 executing the third photographing control process can continuously capture the same part of the same subject's eye and perform averaging of the captured ophthalmic images to obtain an averaged image. In general, the more the number of ophthalmic images used in the averaging process increases, the higher the analysis suitability of the averaged image tends to be. As an example, the ophthalmic image capturing device 11 of the third modified example is an OCT device capable of capturing images of the tissue of the subject's eye (e.g., tomographic images of the fundus tissue, etc.), unlike the fundus camera exemplified in the above embodiment.

図9に示すように、CPU13は、眼科画像撮影部16によって被検眼の所定部位の眼科画像を撮影し、データを取得する(S31)。次いで、CPU13は、同一の所定部位について撮影された複数の眼科画像を加算平均処理することで、加算平均画像を取得する(S32)。CPU13は、機械学習アルゴリズムによって訓練された数学モデルに、S32で取得された加算平均画像を入力する(S33)。また、CPU13は、解析に付随する確信度情報を取得する(S34)。 As shown in FIG. 9, the CPU 13 captures an ophthalmic image of a specific part of the subject's eye using the ophthalmic image capturing unit 16, and acquires the data (S31). Next, the CPU 13 acquires an average image by averaging multiple ophthalmic images captured of the same specific part (S32). The CPU 13 inputs the average image acquired in S32 to a mathematical model trained by a machine learning algorithm (S33). The CPU 13 also acquires confidence level information associated with the analysis (S34).

次いで、CPU13は、S32で取得された加算平均画像の解析適正度が条件を満たすか否か(もしくは、S34で取得された確信度情報が条件を満たすか否か)を判断する(S35)。加算平均画像の解析適正度が条件を満たさない場合(例えば、画像領域内の確信度の平均値が閾値未満である場合)には(S35:NO)、解析に適した加算平均画像は未だに得られていない可能性が高い。従って、処理はS31へ戻り、S31~S35の処理が繰り返される。加算平均画像の解析適正度が条件を満たす場合(S35:YES)、最新の加算平均画像が解析用の画像として記憶されて(S36)、加算平均処理は終了する。その結果、解析に適した加算平均画像が適切に取得(撮影)される。 Next, the CPU 13 determines whether the analysis suitability of the averaged image acquired in S32 satisfies the condition (or whether the certainty information acquired in S34 satisfies the condition) (S35). If the analysis suitability of the averaged image does not satisfy the condition (for example, if the average certainty in the image area is less than a threshold value) (S35: NO), it is highly likely that an averaged image suitable for analysis has not yet been obtained. Therefore, the process returns to S31, and the processes of S31 to S35 are repeated. If the analysis suitability of the averaged image satisfies the condition (S35: YES), the latest averaged image is stored as an image for analysis (S36), and the averaged process ends. As a result, an averaged image suitable for analysis is appropriately acquired (captured).

上記実施形態および変形例で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態および変形例で例示された技術を変更することも可能である。例えば、上記実施形態および変形例で例示された複数の技術のうちの一部のみを実行することも可能である。また、上記実施形態および変形例の各々で例示した技術を組み合わせて実行することも可能である。 The techniques disclosed in the above embodiments and modifications are merely examples. Therefore, it is possible to modify the techniques exemplified in the above embodiments and modifications. For example, it is possible to implement only some of the techniques exemplified in the above embodiments and modifications. It is also possible to implement a combination of the techniques exemplified in each of the above embodiments and modifications.

なお、図6のS1、図7のS11、図8のS21、および図9のS31で眼科画像を取得する処理は、「画像取得ステップ」の一例である。図7のS11、図8のS21、および図9のS31で眼科画像を撮影する処理は、「画像撮影ステップ」の一例である。図6のS2、図7のS12、図8のS22、および図9のS33で眼科画像を数学モデルに入力する処理は、「画像入力ステップ」の一例である。図6のS3、図7のS13、図8のS23、および図9のS34で確信度情報を取得する処理は、「確信度情報取得ステップ」の一例である。図6のS4、図7のS14,S16、図8のS24、および図9のS35で解析適正度を判定する処理は、「判定ステップ」の一例である。図7のS13で判定結果を報知する処理は、「報知ステップ」の一例である。図7のS16において、解析適正度が条件を満たさなかった場合に再撮影を実行する処理は、「再撮影ステップ」の一例である。図9のS32で加算平均画像を取得する処理は、「加算平均ステップ」の一例である。 The processes of acquiring ophthalmic images in S1 of FIG. 6, S11 of FIG. 7, S21 of FIG. 8, and S31 of FIG. 9 are examples of "image acquisition steps". The processes of photographing ophthalmic images in S11 of FIG. 7, S21 of FIG. 8, and S31 of FIG. 9 are examples of "image photographing steps". The processes of inputting ophthalmic images into a mathematical model in S2 of FIG. 6, S12 of FIG. 7, S22 of FIG. 8, and S33 of FIG. 9 are examples of "image input steps". The processes of acquiring confidence information in S3 of FIG. 6, S13 of FIG. 7, S23 of FIG. 8, and S34 of FIG. 9 are examples of "confidence information acquisition steps". The processes of judging the analysis suitability in S4 of FIG. 6, S14 and S16 of FIG. 7, S24 of FIG. 8, and S35 of FIG. 9 are examples of "judging steps". The process of notifying the judgment result in S13 of FIG. 7 is an example of "notifying steps". In S16 of FIG. 7, the process of performing re-imaging when the analysis suitability does not satisfy the conditions is an example of a "re-imaging step." The process of acquiring an arithmetic average image in S32 of FIG. 9 is an example of an "arithmetic average step."

11A,11B 眼科画像撮影装置
13A,13B CPU
14A,14B 記憶装置
16A,16B 眼科画像撮影部
21 眼科画像処理装置
23 CPU
24 記憶装置
30 眼科画像
40A,40B 血管画像
11A, 11B Ophthalmic image capturing device 13A, 13B CPU
14A, 14B Storage device 16A, 16B Ophthalmic image photographing unit 21 Ophthalmic image processing device 23 CPU
24 Storage device 30 Ophthalmological image 40A, 40B Blood vessel image

Claims (7)

被検眼の組織の画像である眼科画像を処理する眼科画像処理装置であって、
前記眼科画像処理装置の制御部は、
眼科画像撮影装置によって撮影された眼科画像を取得する画像取得ステップと、
機械学習アルゴリズムによって訓練されており、且つ、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行することで、前記眼科画像に写る前記特定の構造および疾患の少なくともいずれかを検出するための複数のクラスの各々を確率変数とする確率分布を出力する数学モデルに、前記眼科画像を入力する画像入力ステップと、
入力された前記眼科画像に対して前記数学モデルによって実行された前記解析の確実性の高さである確信度を示す確信度情報を、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて取得する確信度情報取得ステップと、
取得した前記確信度情報に基づいて、前記眼科画像の解析対象としての適正度を判定する判定ステップと、
を実行することを特徴とする眼科画像処理装置。
An ophthalmic image processing device that processes an ophthalmic image which is an image of tissue of a subject's eye,
The control unit of the ophthalmologic image processing device
an image acquiring step of acquiring an ophthalmic image captured by an ophthalmic image capturing device;
an image input step of inputting an ophthalmic image into a mathematical model that is trained by a machine learning algorithm and that performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of a test eye shown in the input ophthalmic image, thereby outputting a probability distribution in which each of a plurality of classes is a random variable for detecting at least one of the specific structure and the disease shown in the ophthalmic image;
a confidence level information acquisition step of acquiring confidence level information indicating a confidence level of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image based on the probability distribution output by the mathematical model;
a determining step of determining suitability of the ophthalmologic image as an analysis target based on the acquired certainty information;
13. An ophthalmologic image processing apparatus comprising:
請求項1に記載の眼科画像処理装置であって、
前記画像入力ステップで前記眼科画像が入力される前記数学モデルは、前記眼科画像中の組織を識別するための確率分布を出力し、
前記確信度情報は、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて得られることを特徴とする眼科画像処理装置。
2. The ophthalmologic image processing device according to claim 1,
the mathematical model to which the ophthalmic image is input in the image input step outputs a probability distribution for identifying tissues in the ophthalmic image;
The ophthalmologic image processing apparatus according to claim 1, wherein the certainty information is obtained based on the probability distribution output by the mathematical model.
請求項1または2に記載の眼科画像処理装置であって、
前記画像入力ステップにおいて前記眼科画像が入力される前記数学モデルが実行する第1の解析よりも後に、前記判定ステップにおける判定結果に応じて、前記眼科画像に対する第2の解析を実行する解析ステップをさらに実行することを特徴とする眼科画像処理装置。
3. The ophthalmologic image processing device according to claim 1,
An ophthalmological image processing device characterized in that, after the first analysis performed by the mathematical model to which the ophthalmological image is input in the image input step, an analysis step is further performed to perform a second analysis on the ophthalmological image depending on the judgment result in the judgment step.
請求項3に記載の眼科画像処理装置であって、
前記第1の解析の対象となる組織と、前記第2の解析の対象となる組織が同一であることを特徴とする眼科画像処理装置。
4. The ophthalmologic image processing device according to claim 3,
13. An ophthalmologic image processing apparatus, wherein the tissue that is the subject of said first analysis is the same as the tissue that is the subject of said second analysis.
請求項1から4のいずれかに記載の眼科画像処理装置であって、
前記制御部は、
前記判定ステップにおいて、前記数学モデルに入力された前記眼科画像についての前記確信度情報が条件を満たさない場合に、前記眼科画像を解析対象から除外することを特徴とする眼科画像処理装置。
5. An ophthalmologic image processing apparatus according to claim 1,
The control unit is
2. An ophthalmologic image processing apparatus comprising: an ophthalmologic image processing device, comprising: an ophthalmologic image processing device configured to process an ophthalmologic image including a plurality of ophthalmologic images;
被検眼の組織の画像である眼科画像を処理する眼科画像処理装置によって実行される眼科画像処理プログラムであって、
前記眼科画像処理プログラムが前記眼科画像処理装置の制御部によって実行されることで、
眼科画像撮影装置によって撮影された眼科画像を取得する画像取得ステップと、
機械学習アルゴリズムによって訓練されており、且つ、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行することで、前記眼科画像に写る前記特定の構造および疾患の少なくともいずれかを検出するための複数のクラスの各々を確率変数とする確率分布を出力する数学モデルに、前記眼科画像を入力する画像入力ステップと、
入力された前記眼科画像に対して前記数学モデルによって実行された前記解析の確実性の高さである確信度を示す確信度情報を、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて取得する確信度情報取得ステップと、
取得した前記確信度情報に基づいて、前記眼科画像の解析対象としての適正度を判定する判定ステップと、
を前記眼科画像処理装置に実行させることを特徴とする眼科画像処理プログラム。
An ophthalmic image processing program executed by an ophthalmic image processing device for processing an ophthalmic image which is an image of tissue of a subject's eye,
The ophthalmologic image processing program is executed by a control unit of the ophthalmologic image processing device,
an image acquiring step of acquiring an ophthalmic image captured by an ophthalmic image capturing device;
an image input step of inputting an ophthalmic image into a mathematical model that is trained by a machine learning algorithm and that performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of a test eye shown in the input ophthalmic image, thereby outputting a probability distribution in which each of a plurality of classes is a random variable for detecting at least one of the specific structure and the disease shown in the ophthalmic image;
a confidence level information acquisition step of acquiring confidence level information indicating a confidence level of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image based on the probability distribution output by the mathematical model;
a determining step of determining suitability of the ophthalmologic image as an analysis target based on the acquired certainty information;
An ophthalmologic image processing program causing the ophthalmologic image processing device to execute the above-mentioned.
被検眼の組織の画像である眼科画像を撮影する眼科画像撮影部と、
装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記眼科画像撮影部によって眼科画像を撮影する画像撮影ステップと、
機械学習アルゴリズムによって訓練されており、且つ、入力された眼科画像に写る被検眼の特定の構造および疾患の少なくともいずれかに対する解析を実行することで、前記眼科画像に写る前記特定の構造および疾患の少なくともいずれかを検出するための複数のクラスの各々を確率変数とする確率分布を出力する数学モデルに、前記眼科画像を入力する画像入力ステップと、
入力された前記眼科画像に対して前記数学モデルによって実行された前記解析の確実性の高さである確信度を示す確信度情報を、前記数学モデルによって出力された前記確率分布に基づいて取得する確信度情報取得ステップと、
取得した前記確信度情報に基づいて、前記眼科画像の解析対象としての適正度を判定する判定ステップと、
を実行することを特徴とする眼科画像撮影装置。
an ophthalmic image capturing unit that captures an ophthalmic image, which is an image of tissue of a subject's eye;
A control unit for controlling the operation of the device;
Equipped with
The control unit is
an image capturing step of capturing an ophthalmologic image by the ophthalmologic image capturing unit;
an image input step of inputting an ophthalmic image into a mathematical model that is trained by a machine learning algorithm and that performs an analysis of at least one of a specific structure and a disease of a test eye shown in the input ophthalmic image, thereby outputting a probability distribution in which each of a plurality of classes is a random variable for detecting at least one of the specific structure and the disease shown in the ophthalmic image;
a confidence level information acquisition step of acquiring confidence level information indicating a confidence level of the analysis performed by the mathematical model on the input ophthalmic image based on the probability distribution output by the mathematical model;
a determining step of determining suitability of the ophthalmologic image as an analysis target based on the acquired certainty information;
An ophthalmologic imaging apparatus comprising:
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