北大科研团队提出一种多模态眼功能成像新技术

本系统采用自动对焦技术，一键实现数据采集，多光谱影像采集时间为1s，激光散斑影像采集时间为5s。图2(a)展示了6波长多光谱影像结果（图像中白字标识了对应的波长），随着波长的增加可以观察到不同深度下的视网膜结构信息，对于病灶的诊断具有参考意义。此外，本系统提供了可扩展的光源接口，可以进一步扩展至12波长，不仅有助于视网膜不同分层的结构信息分析，而且对于视网膜微循环组织成分分析也具有潜在价值。考虑到眼科医生的读图习惯，本技术将470 nm、550 nm 和 600 nm多光谱图像进行了彩色合成，如图2(b)所示，合成所采用的波长可根据医生需求个性化设置，通过彩色信息可以更加直观地标识出相关病灶。血氧饱和度（血液中氧合血红蛋白与还原血红蛋白的含量百分比）是评估供氧情况的重要手段之一，在550nm波长下，氧合血红蛋白与还原血红蛋白的吸收能力近似相等；在600nm波长下，氧合血红蛋白与还原血红蛋白的吸收能力相差较大。基于这一原理，本研究通过550nm和600nm多光谱图像对视网膜血氧饱和度展开分析，如图2(c)，图像中越接近于红色代表越高的血氧饱和度；越接近于蓝色代表越低的血氧饱和度。图2(d)展示了受试者视网膜与脉络膜的平均血流灌注图像，图像中越接近于白色代表越高的血液流速；越接近于黑色代表越低的血液流速。图2(e)展示了视网膜血液流速随心脏跳动所变化的搏动曲线，通过搏动曲线的分析不仅可以评估心率、收缩期时间、舒张期时间等信息而且对于血管弹性、血流动力学分析具有潜在价值。最后图2(f)展示了不同时刻下视网膜血液流速分布图，随着心脏跳动，视网膜血液流速也呈现出周期性的增加与下降。图像中白字标识了不同的时刻，越接近于红色代表越高的血液流速；越接近于蓝色代表越低的血液流速。

图2.视网膜结构和功能成像结果。(a)多光谱图像，图像中白色文字为对应波长； (b)彩色眼底合成图像，通过470 nm, 550 nm 和 600 nm合成； (c)由550nm和600nm图像计算的视网膜血氧饱和度分布图，蓝色环形区域用于计算视网膜平均血氧饱和度；（d）平均血流灌注图像，图像中显示了视网膜和脉络膜血管；(e) 视网膜微循环搏动波形 (f) 不同时刻下血流灌注图像。缩写：SO2 血氧饱和度；LSC 激光散斑衬比值（1/ LSC2与血液流速正相关）

任秋实团队多年来致力于多模态眼功能成像的技术开发，团队将持续深入地对本技术进行研究和优化升级。该团队目前正和各大医院合作开展多模态眼功能成像分析技术在眼科、神经内科、心内科以及肾内科等的大样本临床研究，预期将对疾病的筛查、诊断以及预后展开更加全面的研究，让心灵之窗为健康护航。

该研究得到了国家生物医学成像设备基金、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、深圳科技计划深圳南山创新与业务发展基金的经费支持。