CN109691976A - 基于眼底脉动信号评估rnfl完整度的方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法及检测装置。所述检测方法成像过程友好，无创无损，耗时短，成像分辨率高，为观察青光眼患者视网膜神经节细胞的变化、轴突损伤程度甚至是视力预后的分析提供了新的思路，便于快速而精准分析病情。本发明的装置便于推广，有望产业化，成为医护人员在眼科的标准诊断工具。

Description

基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法及检测装置
技术领域
本发明涉及视网膜神经纤维层检测技术，具体涉及一种基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法及检测装置。
背景技术
青光眼(Glaucoma)现阶段已经成为全球是不可避免盲的首要原因，其发病机制尚不完全清楚。已知检测视网膜神经纤维层(Retinal nerve fiber layer，RNFL)缺损情况是目前诊断青光眼发展程度的有效方法，且RNFL缺失先于青光眼视野缺失，因此在青光眼患病早期进行精准的评估显得尤为重要。
传统的测量往往从RNFL厚度的异常变化入手，但导致RNFL厚度变化的原因依旧存在很大争议。
另外一种认知就是，视杆细胞(Rod cells)和视锥细胞(Cone cells)产生的神经脉动信号是由视网膜神经节细胞(Retinal ganglion cells，RGC)接收传递到RNFL上，而这种脉动信号可能导致了青光眼的轴突损伤和RNFL缺失，最终导致眼底变形和视野大幅缺失。因此，基于上述认知，申请人提出了一种基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，以便寻找更有效的青光眼早期损害的证据。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法及检测装置。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，包括以下步骤：
获取视网膜脉动图像信号；
剔除无序的组织伪影信号，得到真实的脉动信号；
通过图像处理技术，将得到的真实脉动信号还原为图像，从而评估RNFL的完整度。
进一步地，上述方法在″获取视网膜脉动图像信号″步骤之前，还包含″对获取的视网膜脉动图像信号的可靠性进行检验″的步骤。
进一步地，上述″对获取视网膜脉动图像信号的可靠性进行检验″包括，
获取黄斑中心凹的周边区域的图像信号，基于该图像信号对比确定获取到的视网膜图像信号的可靠性。
进一步地，上述″剔除无序的组织伪影信号″步骤，还包括″获取RNFL附近的组织图像信号作为参考，以补偿组织伪影信号″的步骤。
本发明的另一方面，还提供了基于上述方法的一种检测装置，所述装置包括：
成像***，用于获取视网膜脉动图像信号；
处理模块，利用上述基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，对所获取的脉动图像信号进行处理，得到RNFL完整度信息。
进一步地，上述成像***的扫描速度为＞50khz A-line；***灵敏度＞20dB；成像范围＞3mm×3mm。
进一步地，上述成像***包括：
光源，用于提供低相干光；
分光设备，将所述低相干光一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉***；同时接收由干涉***反射回来的光束，将其提供给探测器；
干涉***，用于收集第一直线光束聚焦至固定反射镜后，向后散射的部分光束作为参考光，及第二直线光束经过扫描装置聚焦至待测样品后，向后散射的部分光束作为样品光；参考光和样品光由于光程差而发生干涉；所述扫描装置，包括准直透镜，快速扫描振镜和慢速扫描振镜，所述第二直线光束经准直透镜形成平行光，然后依次经过快速扫描振镜和慢速扫描振镜，然后聚焦至待测样品；
探测器，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉光信号，并将光信号转换为电信号；
图像处理模块，对探测器采集到的电信号进行处理，实现被测样品图像的重建。
进一步地，上述光源为中心波长500-1400nm、半高全宽(Full width halfmaximum，FWHM)带宽为30nm-60nm的宽带光源。
进一步地，上述分光设备为光纤耦合器，所述光纤耦合器和所述光源之间还设有环形器。
进一步地，上述探测器为高速光谱仪。
本发明的有益效果是：本发明的基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，成像过程友好，无创无损，耗时短，成像分辨率高，提供视网膜组织可能在视神经***(Opticnerve head，ONH)处及周围发生变形的证据，为观察青光眼患者视网膜神经节细胞的变化、轴突损伤程度甚至是视力预后的分析提供了新的思路，便于快速而精准分析病情。本发明的装置便于推广，有望产业化，成为医护人员在眼科的标准诊断工具。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明实施例的基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法流程图一；
图2是本发明实施例的基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法流程图二；
图3是本发明实施例的基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法流程图三；
图4是本发明实施例的基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的装置示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
参考图1，一种基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，包括以下步骤：
S1、获取视网膜脉动图像信号。
采用现有的眼底检测技术，可以获取到视网膜脉动信号，如光学相干层析成像技术(OCT)等。
S2、剔除无序的组织伪影信号，得到真实的脉动信号。
真实的血管脉动信号是能够反映血管的实际位置与血管血流速度等信息的，可表示为(I为信号强度，为信号相位，携带相位信息)；而伪影信号是由于多次散射光造成的，其反映血管的位置往往在真实位置的偏下方，反映的速度信息是每次散射速度的矢量和。其结果可用下列方程表示，其中j表示成像光的j次散射，n为多次散射次数：
根据表示方法可以看出，真实信号可以反映真实血管参数，因此这部分信号应该是有序的。而组织伪影信号的散射系数以及其他的因素影响较大，其结果应该是无序的、杂乱的。当我们在分析采集到的脉动图像信号时，如果识别的信号是有序的则是真实信号，如果是杂乱的则属于伪影信号，从而将之剔除，提取真实信号。
S3、通过图像处理技术，将得到的真实脉动信号还原为图像，从而评估RNFL的完整度。
RNFL的病变会引起眼底血管脉动的异常，根据得到的图像判定出异常信号的多少，便可以评估出视网膜神经纤维层的完整情况，推测出其损伤程度，从而对青光眼的早期诊断提供依据。
参考图2，本发明的又一基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，包括以下步骤：
S1、获取视网膜脉动图像信号。
S12、对获取的视网膜脉动图像信号的可靠性进行检验。
在处理数据前对数据可靠性进行分析，避免误采，使得检测更准确。具体地，可以通过获取黄斑中心凹的周边区域的图像信号，基于该图像信号对比确定获取到的视网膜图像信号的可靠性。
S2、剔除无序的组织伪影信号，得到真实的脉动动态参数信号。
S3、通过图像处理技术，将得到的真实脉动信号还原为图像，从而评估RNFL的完整度。
参考图3，本发明的又一基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，包括以下步骤：
S1、获取视网膜脉动图像信号。
S12、获取黄斑中心凹的周边区域的图像信号，基于该图像信号，对获取的视网膜脉动图像信号的可靠性进行检验。
S2、获取RNFL附近的组织图像信号作为参考，以补偿组织伪影信号；同时剔除无序的组织伪影信号，得到真实的脉动信号。
S3、通过图像处理技术，将得到的真实脉动信号还原为图像，从而评估RNFL的完整度。
本发明的另一方面，还提供了基于上述方法的一种检测装置，该检测装置包括成像***，用于获取视网膜脉动图像信号；处理模块，利用上述基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，对所获取的脉动图像信号进行处理，得到RNFL完整度信息。为了更好的获取视网膜脉动信号，优选地，成像***的扫描速度为＞50khz A-line；***灵敏度＞20dB；成像范围＞3mm×3mm。
在一实施例中，成像***包括光源，分光设备，干涉***，探测器和图像处理模块。
其中光源，用于提供低相干光；可以是宽带光源，优选地，光源为中心波长500-1400nm、半高全宽(Full width half maximum，FWHM)带宽为30nm-60nm的宽带光源；如中心波长为600nm，FWHM带宽为30nm；中心波长为800nm，FWHM带宽为40nm；中心波长为900nm，FWHM带宽为45nm；中心波长为1200nm，FWHM带宽为50nm等。
分光设备，将低相干光一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉***；同时接收由干涉***反射回来的光束，将其提供给探测器。对于宽带光源，通常采用光纤耦合器进行分光。
干涉***，用于收集第一直线光束聚焦至固定反射镜后，向后散射的部分光束作为参考光，及第二直线光束经过扫描装置聚焦至待测样品后，向后散射的部分光束作为样品光；参考光和样品光由于光程差而发生干涉；其中，扫描装置，包括准直透镜，快速扫描振镜和慢速扫描振镜，第二直线光束经准直透镜形成平行光，然后依次经过快速扫描振镜和慢速扫描振镜，然后聚焦至待测样品进行扫描成像。
探测器，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉光信号，并将光信号转换为电信号，可以是各种光电探测设备，如光谱仪等。
图像处理模块，对探测器采集到的电信号进行处理，实现被测样品图像的重建。
参考图4，在一实施例中，检测装置的成像***，包括光源1，光源为中心波长为1050nm、FWHM带宽为40nm的超辐射宽带光源；其发出的光经环形器2后进入一2×2的光纤耦合器3然后一分为二，得到第一直线光束和第二直线光束，进入干涉***，其中第一直线光束聚焦至固定反射镜4后反射回来，形成参考光；第二直线光束穿过准直透镜5，经快速扫描振镜6、慢速扫描振镜7扫描，然后经过聚焦透镜8和接目镜9聚焦，对待测样品即眼底进行扫描，然后向后反射形成样品光。参考光和样品光向后散射的信号光在光纤耦合器3汇合，同时由于光程差发生干涉。***采用高速光谱仪10作为探测器来接收信号、转换信号；该高速光谱仪10包括有准直器101、光栅102、透镜103及CCD照相机104。最后在经过计算机11图像软件处理，得到图样。为了保证光束偏振态一致，在各光路上还设有偏振器12。
进一步地，便于调试，还设有一可见光激光器13，以方便在可见光条件下，进行设备调试，增强可视性。
该成像***可提供500khz A-line的扫描速度，在空气中能达到的轴向分辨率为7μm，实现95dB的***灵敏度，其成像范围能达到4mm×4mm。同时，***对眼底组织运动的敏感性可以达到0.3nm的分辨率，这足以测量RNFL的微小运动。
同时在采用该检测设备进行检测时，在对RNFL脉动成像之前，首先会利用***对黄斑中心凹的周边区域拍摄眼底图像，检测***在结构性成像和功能性成像的可行性。
综上，本发明的基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，成像过程友好，无创无损，耗时短，成像分辨率高，提供视网膜组织可能在ONH处及周围发生变形的证据，为观察青光眼患者视网膜神经节细胞的变化、轴突损伤程度甚至是视力预后的分析提供了新的思路，便于快速而精准分析病情。本发明的装置便于推广，有望产业化，成为医护人员在眼科的标准诊断工具。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取视网膜脉动图像信号；
剔除无序的组织伪影信号，得到真实的脉动信号；
通过图像处理技术，将得到的真实脉动信号还原为图像，从而评估RNFL的完整度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在″获取视网膜脉动图像信号″步骤之前，还包含″对获取的视网膜脉动图像信号的可靠性进行检验″的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述″对获取视网膜脉动图像信号的可靠性进行检验″包括，
获取黄斑中心凹的周边区域的图像信号，基于该图像信号对比确定获取到的视网膜图像信号的可靠性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的″剔除无序的组织伪影信号″步骤，还包括″获取RNFL附近的组织图像信号作为参考，以补偿组织伪影信号″的步骤。
5.基于眼底脉动信号评估RNFL完整度的检测装置，其特征在于，所述装置包括：
成像***，用于获取视网膜脉动图像信号；
处理模块，对所获取的脉动图像信号进行处理，得到RNFL完整度信息。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述成像***的扫描速度＞50khz A-line；***灵敏度＞20dB；成像范围＞3mm×3mm。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于：所述成像***包括：
光源，用于提供低相干光；
分光设备，将所述低相干光一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉***；同时接收由干涉***反射回来的光束，将其提供给探测器；
干涉***，用于收集第一直线光束聚焦至固定反射镜后，向后散射的部分光束作为参考光，及第二直线光束经过扫描装置聚焦至待测样品后，向后散射的部分光束作为样品光；参考光和样品光由于光程差而发生干涉；所述扫描装置，包括准直透镜，快速扫描振镜和慢速扫描振镜，所述第二直线光束经准直透镜形成平行光，然后依次经过快速扫描振镜和慢速扫描振镜，然后聚焦至待测样品；
探测器，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉光信号，并将光信号转换为电信号；
图像处理模块，对探测器采集到的电信号进行处理，实现被测样品图像的重建。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：所述光源为中心波长为500-1400nm、半高全宽带宽为30nm-60nm的宽带光源。
9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：所述分光设备为光纤耦合器，所述光纤耦合器和所述光源之间还设有环形器。
10.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：所述探测器为高速光谱仪。
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