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成像|來，給視網膜拍張更清晰的“動圖”

信息功能進行研究技術分析視網膜成像光譜納米模態周傳清

人們感知世界 ， 80%的信息是通過眼睛獲得的 。 有趣的是 ， 對眼睛里的神經和血管進行觀察分析 ， 不僅能診斷眼睛的病變 ， 還能發現某些全身性的重大疾病 。 有臨床研究顯示 ， 高血壓、腦卒中、冠心病、神經退行性病變、糖尿病和腎病等多種慢病發病 ， 都能從眼底視網膜的狀態中找到“蛛絲馬跡” 。 因此 ， 視網膜被稱為疾病早期篩查和輔助診斷的天然“窗口” 。

成像|來，給視網膜拍張更清晰的“動圖”
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對視網膜進行更清晰的觀察 ， 開展更多維度的評估 ， 是醫學影像學領域的研究熱點 。 經過6年技術攻關 ， 北京大學信息與工程科學部副主任、深圳灣實驗室生物醫學工程研究所任秋實教授團隊開發出“無創檢測眼神經與視網膜動態氧代謝功能的多模態眼功能成像新技術” ， 為更加全面地評估視網膜微循環特征提供了工具 。 最近 ， 團隊的部分研究論文發表在國際生物醫學光子學期刊《生物光子學雜志》上 。
01
更全面評估微循環特征
視網膜是人體中唯一可以直接觀察的微循環系統 ， 弄清楚視網膜的結構與功能 ， 對于疾病的篩查、診斷以及預后具有重要的指導意義 。
“我們完成的工作 ， 主要解決了3個方面的關鍵問題 。 首先 ， 多模態成像技術可以更全面地反映視網膜微循環狀況 ， 比如血管形態、血流速度、氧代謝等 。 第二 ， 瞳孔的對光、縮放以及眼球的運動過程 ， 是神經系統疾病研究的重點問題 。 新系統不僅可以觀測現象 ， 還能進行定量的參數分析和統計 。 第三 ， 檢測設備體積小、可移動 ， 便于在社區、基層開展篩查工作 。 ”研究團隊核心成員、深圳灣實驗室生物醫學工程研究所研究員周傳清博士介紹 。
多模態是這一系統最大的亮點 。 現有的成像儀器往往是單模態 ， 也就是說 ， 成像系統之間相互獨立 ， 只能對視網膜局部的神經和血管功能進行分析 ， 難以實現同步測量與評估 。 而多模態成像分析技術 ， 可以實現視網膜多光譜成像、眼底彩色合成圖像、視網膜血管直徑測量、視網膜血氧飽和度測量、視網膜及脈絡膜血流灌注成像、視網膜血流搏動分析等 。
“具體來說 ， 我們是通過將多光譜成像技術與激光散斑成像技術融合 ， 并結合眼動分析與瞳孔檢測技術 ， 來實現這一系列功能的 。 ”周傳清介紹 ， 多光譜成像技術不僅可以評估視網膜血氧飽和度 ， 而且可以實現不同層次下的視網膜結構成像 ， 更好地進行病灶評估 。
舉個例子 ， 血氧飽和度是視網膜功能的重要評估指標之一 。 研究人員發現 ， 含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白對550納米光譜的吸收幾乎相同 ， 而對600納米光譜的吸收差異較大 。 基于這一原理 ， 研究人員利用550納米和600納米多光譜圖像 ， 繪制出視網膜血管的血氧飽和度分布圖 。
“在圖像中 ， 越接近于紅色的部分血氧飽和度越高 ， 越接近于藍色則血氧飽和度越低 ， 這樣方便眼科醫生直觀判讀 。 我們也將470納米、550納米、600納米多光譜圖像進行了彩色合成 ， 合成后的波長可根據醫生需求進行設置 ， 可以更加直觀地標識出相關病灶 。 ”周傳清說 。
再比如 ， 為病灶的診斷提供參考需要12個波長多光譜影像結果 。 而波長多 ， 就可以觀察到不同深度下的視網膜的結構狀況 ， 不僅有助于分析視網膜不同分層的結構信息 ， 而且對于分析視網膜微循環組織成分 ， 也具有潛在價值 。
此外 ， 激光散斑成像技術也有重要功能 。 它可以獲得無創、大視野的視網膜灌注成像信息 ， 為視網膜供血及血流動力學分析提供有效信息 。 一個重要應用是 ， 通過激光散斑成像技術 ， 可以繪制出視網膜血液流速搏動與心臟跳動的關系曲線 。