血氧饱和度|来，给视网膜拍张更清晰的“动图” 药店|西安|网上购药|结算|疫情

人们感知世界，80%的信息是通过眼睛获得的。有趣的是，对眼睛里的神经和血管进行观察分析，不仅能诊断眼睛的病变，还能发现某些全身性的重大疾病。有临床研究显示，高血压、脑卒中、冠心病、神经退行性病变、糖尿病和肾病等多种慢病发病，都能从眼底视网膜的状态中找到“蛛丝马迹”。因此，视网膜被称为疾病早期筛查和辅助诊断的天然“窗口”。

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对视网膜进行更清晰的观察，开展更多维度的评估，是医学影像学领域的研究热点。经过6年技术攻关，北京大学信息与工程科学部副主任、深圳湾实验室生物医学工程研究所任秋实教授团队开发出“无创检测眼神经与视网膜动态氧代谢功能的多模态眼功能成像新技术”，为更加全面地评估视网膜微循环特征提供了工具。最近，团队的部分研究论文发表在国际生物医学光子学期刊《生物光子学杂志》上。
01
更全面评估微循环特征
视网膜是人体中唯一可以直接观察的微循环系统，弄清楚视网膜的结构与功能，对于疾病的筛查、诊断以及预后具有重要的指导意义。
“我们完成的工作，主要解决了3个方面的关键问题。首先，多模态成像技术可以更全面地反映视网膜微循环状况，比如血管形态、血流速度、氧代谢等。第二，瞳孔的对光、缩放以及眼球的运动过程，是神经系统疾病研究的重点问题。新系统不仅可以观测现象，还能进行定量的参数分析和统计。第三，检测设备体积小、可移动，便于在社区、基层开展筛查工作。”研究团队核心成员、深圳湾实验室生物医学工程研究所研究员周传清博士介绍。
多模态是这一系统最大的亮点。现有的成像仪器往往是单模态，也就是说，成像系统之间相互独立，只能对视网膜局部的神经和血管功能进行分析，难以实现同步测量与评估。而多模态成像分析技术，可以实现视网膜多光谱成像、眼底彩色合成图像、视网膜血管直径测量、视网膜血氧饱和度测量、视网膜及脉络膜血流灌注成像、视网膜血流搏动分析等。
“具体来说，我们是通过将多光谱成像技术与激光散斑成像技术融合，并结合眼动分析与瞳孔检测技术，来实现这一系列功能的。”周传清介绍，多光谱成像技术不仅可以评估视网膜血氧饱和度，而且可以实现不同层次下的视网膜结构成像，更好地进行病灶评估。
举个例子，血氧饱和度是视网膜功能的重要评估指标之一。研究人员发现，含氧血红蛋白和去氧血红蛋白对550纳米光谱的吸收几乎相同，而对600纳米光谱的吸收差异较大。基于这一原理，研究人员利用550纳米和600纳米多光谱图像，绘制出视网膜血管的血氧饱和度分布图。
“在图像中，越接近于红色的部分血氧饱和度越高，越接近于蓝色则血氧饱和度越低，这样方便眼科医生直观判读。我们也将470纳米、550纳米、600纳米多光谱图像进行了彩色合成，合成后的波长可根据医生需求进行设置，可以更加直观地标识出相关病灶。”周传清说。
再比如，为病灶的诊断提供参考需要12个波长多光谱影像结果。而波长多，就可以观察到不同深度下的视网膜的结构状况，不仅有助于分析视网膜不同分层的结构信息，而且对于分析视网膜微循环组织成分，也具有潜在价值。
此外，激光散斑成像技术也有重要功能。它可以获得无创、大视野的视网膜灌注成像信息，为视网膜供血及血流动力学分析提供有效信息。一个重要应用是，通过激光散斑成像技术，可以绘制出视网膜血液流速搏动与心脏跳动的关系曲线。
“随着心脏跳动，视网膜血液流速呈现出周期性的加快与减慢。绘制出两者的关系曲线，在检测到视网膜血液流速时，就可以评估受测试者的心率、收缩期时间、舒张期时间以及心脏泵血功能等信息，对于受试者的血管弹性、血流动力学等也提供了有价值的分析信息。”周传清介绍。
02
医工结合推动技术进步
周传清介绍，多模态技术实现起来是有一些难点的。首先，工程技术人员要对硬件设备进行优化设计，把各个功能集成组装在一个轻便、小巧的机器上。其次，从临床医生使用的角度来说，要实现智能化操作，如自动对焦、一键实现数据采集。特别是，速度要快。目前，多光谱影像采集时间仅为1秒，激光散斑影像采集时间为5秒，这对于未来开展大规模筛查非常重要。此外，对于视网膜结构和功能的分析，要通过数据进行定量描述，并实现参数提取，为临床应用、大数据挖掘、人工智能技术研发等打好基础。
这些难点需要工程技术人员与临床医生紧密合作，一一破解。“这项研究进行了6年，前期主要是确定技术方向，工程技术人员研发影像装备关键核心器件，并进行整机集成。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、心内科和肾内科等科室的大样本临床研究，对疾病的筛查、诊断以及预后展开更加全面的研究。”周传清介绍。
如何推进医工结合？“研发一种先进技术，很多时候要多听临床专家的意见，找到临床未被满足的需求，通过工程技术去实现。而要让研究成果最终应用于临床，一定要有多学科团队深度合作，还要跟产业界沟通，从市场端角度出发，探讨性价比、功能增减等细节。”周传清表示，“多方沟通、取长补短，是一个漫长的过程。”
任秋实也表示，研究团队要注重将教学、科研、人才培养、科研成果转化相结合，与产业化及临床应用单位密切合作。
“研究一种智能化的多模态视觉功能检查技术设备，结合大数据与人工智能技术，对致盲性眼病和其他慢病进行预警、筛查与监测，实现重大慢病管理的前移，对节省医疗资源、维护人民健康都具有重要的意义。”任秋实说。
文：健康报采访人员王潇雨
编辑：管仲瑶
【 血氧饱和度|来，给视网膜拍张更清晰的“动图”】审核：徐秉楠闫龑