光学相干断层视网膜图像特征与糖网病变的关系研究(2)
表4 PRP组眼睛亮斑各特征统计结果 34
1 绪论
1.1 光学相干断层视网膜图像相关背景介绍
光学相干断层( optical coherence tomography, OCT)是一种新的生物组织成像技术。由于该技术能够提供微米级的成像模式[1]，并且具有无接触、无侵害的优点而被广泛运用于医学领域，特别是在眼科方面的成功运用，这对于眼科疾病的诊断和治疗起到了重要的作用。目前出现的频域光学相干断层技术（SD-OCT）在轴向分辨率上已经达到3-7um，可以清楚的显示10层视网膜结构[2]，这给医生诊断病变区域提供了极大方便。鉴于SD-OCT扫描速度快、成像分辨率高、信噪比高的优点[3]][4]，该技术已经慢慢代替其它技术而成为主要的成像手段。
图1.1是人的眼底图像，它是由眼底相机拍摄得到的，能够展现眼底的主要构造。常见的视网膜疾病通常与视觉神经头(Optic Nerve Head, ONH)和黄斑中央凹(Macula)有着密切的联系。黄斑是人眼感受外部光线和成像的重要区域[5][6]，在图1.1中表现为位于玻璃体靠后位置的一块较暗区域，其中心我们称之为黄斑中央凹。该部位对光线较敏感，一旦受到损伤，便会影响人的视力，严重的可导致失明。最常见的黄斑区域疾病是老年黄斑性变性(age-related macular degeneration, AMD)[7]，患者眼底视网膜常伴有血管渗出，且出现很多新生血管，这些症状往往会破坏黄斑，造成人眼视力的下降或丧失。
图1.1 眼底图像示例，Fovea表示黄斑中央凹，Optic Nerve 表示视觉神经头
本论文中研究的图像均为对黄斑区域成像所得的OCT图像，其分辨率为512*1024*128，对应的实际体数据大小为6mm*2mm*6mm。图1.2表示SD-OCT图像的结构及其在眼底图像中的大致位置。
图1.2 黄斑中央凹附近成像示意图
1.2 SD-OCT分层结构介绍
从组织切片层面上，视网膜可以分为10层。OCT成像主要是利用视网膜各层组织对光不同的反射率的特点来获得层次分明的图像的。不过，单单从OCT图像上看，可能个别层之间并不能清楚的辨别。图1.3给出了一幅视网膜10层结构的示意图。
图1.3 视网膜10层结构示意图
上图中带有数字加名称缩写标注的为各层的边界，其中1号边界为內界膜，6号边界为外界膜，其他边界由表1.1中的各层构成。各层结构的完整命名如表1.1所示。
表1.1 视网膜10层结构详细名称
英文简称 英文全称 中文名称
NFL Nerve fiber layer 神经纤文层
GCL Ganglion cell layer 神经节细胞层
IPL Inner plexiform layer 内丛状层
INL Inner nuclear layer 内核层
OPL Outer plexiform layer 外丛状层
ONL Outer nuclear layer 外核层
IS Photoreceptor inner segment 感光细胞层内节
OS Photoreceptor outer segment 感光细胞层外节
RPE Retinal pigment epithelium 神经色素上皮层
Choroid choroid 脉络膜
SD-OCT 图像各层结构的清晰展示为医生诊断视网膜疾病提供了很好的参照。不过，由于一只眼睛就对应128帧图像，其数据比较庞大，人工分层和提取某些特征难免会浪费较多时间和精力，而且，每个医生的医学背景和经验不同，分析结果主观性较大。所以，自动高效地分层和提取特征将显得十分重要，当然这也是一个比较艰难的问题亟待去研究和解决。