【摘要】：視網(wǎng)膜血管最細(xì)小直徑約4~6μm。很多人體疾病(如糖尿病、高血壓等)會引起血液成分發(fā)生變化,從而導(dǎo)致視網(wǎng)膜微血管形態(tài)變化。因此,通過對視網(wǎng)膜微血管的成像觀察可以為疾病的早期診斷和健康篩查提供極具價(jià)值的信息。自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)能實(shí)時(shí)校正人眼像差,在瞳孔直徑6mm條件下分辨率可達(dá)3μm。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中常用的波前校正器是變形鏡,近年來,液晶波前校正器以其高分辨率、校正量大、體積小等優(yōu)勢被應(yīng)用在視網(wǎng)膜自適應(yīng)成像中。目前對視網(wǎng)膜微血管,尤其是對6μm左右的微血管成像質(zhì)量不好,不能滿足臨床診斷的要求。視網(wǎng)膜是一個(gè)具有多層膜結(jié)構(gòu)的組織,血管在視網(wǎng)膜內(nèi)的空間分布及其成像機(jī)制不同于視覺細(xì)胞。在對視網(wǎng)膜微血管成像時(shí)面臨一些問題,主要表現(xiàn)在微血管照明光焦面和成像焦面定位困難和微血管成像對比度低。為實(shí)現(xiàn)對視網(wǎng)膜微細(xì)血管的高對比度成像,本論文結(jié)合人眼光學(xué)特性,針對微血管焦面定位和提高微血管成像對比度進(jìn)行了研究。根據(jù)人眼的生理特性,利用位于眼前1m位置的視標(biāo)引導(dǎo)人眼屈光度的精確變化,消除了人眼的視調(diào)節(jié)誤差;利用位于眼前1m位置的視標(biāo)并配合夏克-哈特曼波前探測器的使用,將離焦像差PV值控制在0.1μm以內(nèi),實(shí)現(xiàn)了微血管照明光焦面的精確定位;提出了計(jì)算液晶自適應(yīng)成像系統(tǒng)軸向放大率的方法,針對具有不同眼軸長度的個(gè)體,能快速有效的計(jì)算出系統(tǒng)的放大率,從而,根據(jù)微血管的空間分布特點(diǎn),以視覺細(xì)胞層為參考基準(zhǔn),可快速的將成像相機(jī)移動到微血管成像焦面附近,實(shí)現(xiàn)了對微血管成像焦面的快速精確定位;另外,設(shè)計(jì)了1D視標(biāo)的遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對眼底橫向位置的精確定位。通過上述研究,為視網(wǎng)膜微血管的高分辨率成像奠定了基礎(chǔ)。分析了人眼等暈角與波長的關(guān)系,利用561nm光作為微血管成像光源時(shí),確定了微血管的成像視場為0.8°;設(shè)計(jì)了軸錐透鏡,利用軸錐透鏡組實(shí)現(xiàn)了對角膜的環(huán)形照明,解決了利用環(huán)形光闌實(shí)現(xiàn)環(huán)形照明時(shí)能量損失的問題,并實(shí)現(xiàn)了瞳孔處環(huán)形照明光大小的連續(xù)可調(diào),使其可適用于具有不同瞳孔大小的人眼;模擬了瞳孔橫向偏移對波前探測的影響,當(dāng)瞳孔橫向偏移量小于0.1mm時(shí),哈特曼上的光斑橫向偏移量小于1/6子孔徑大小,波前重構(gòu)后的殘差小于λ/14對波前探測的影響可忽略;結(jié)合血管焦面定位方法,設(shè)計(jì)了具有焦面定位功能的視網(wǎng)膜微血管液晶自適應(yīng)成像系統(tǒng),確定了808nm光進(jìn)行血管焦面及橫向位置精確定位,561nm光進(jìn)行高對比度成像的微血管成像方案,解決了血管焦面定位難的問題;利用搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了微血管成像實(shí)驗(yàn),獲得了視網(wǎng)膜微血管圖像。在實(shí)現(xiàn)了對微血管精確定位成像的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提高視網(wǎng)膜微血管的成像質(zhì)量,分析了影響視網(wǎng)膜微血管成像對比度的因素。定量分析了眼內(nèi)雜散光對視網(wǎng)膜成像質(zhì)量的影響,驗(yàn)證了利用偏振光和1D視標(biāo),并配合共焦小孔的使用,可在一定程度上減弱眼內(nèi)雜散光的影響;對微血管進(jìn)行消偏成像,消除了血管壁反射光的影響,增大了其與背景之間的灰度差別,使圖像對比度由原來的0.11提升到0.25,提高了約1.3倍。通過上述內(nèi)容的研究,解決了視網(wǎng)膜微血管焦面定位難的問題,并設(shè)計(jì)了具有焦面定位功能的視網(wǎng)膜微血管液晶自適應(yīng)光學(xué)成像系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對視網(wǎng)膜微血管的高分辨率成像。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O753.2;R770.4
【圖文】：

其內(nèi)側(cè)為玻璃體，外層為脈絡(luò)膜。視網(wǎng)膜是度約 250~500μm。但視網(wǎng)膜是一個(gè)極其復(fù)雜又精細(xì)的多層視網(wǎng)膜由外到內(nèi)分為 10 層：色素上皮層（Pigment Epithelium錐細(xì)胞層（Rod and Cone）、外界膜（Outer Limiting Membrater Nuclear Layer，ONL）、外叢壯層（Outer Plexiform Layer，er Nuclear Layer，INL）、內(nèi)叢壯層（Inner Plexiform Layer（Ganglion Cell Layer，GCL）、神經(jīng)纖維層（Nervr Fobe膜（Inner Limiting Membrane，ILM）。視網(wǎng)膜是人眼的感信號，又對光刺激進(jìn)行處理。含房水、晶狀體和玻璃體。房水起到維持眼壓和營養(yǎng)角膜主要的屈光介質(zhì)之一，具有調(diào)節(jié)人眼屈光度的作用；玻璃其由 98%的水與 2%的膠原和透明質(zhì)酸構(gòu)成，玻璃體具有性三個(gè)物理特點(diǎn)，主要是對晶狀體和視網(wǎng)膜等周圍組織起

圖 1.2 視網(wǎng)膜多層結(jié)構(gòu)示意圖視網(wǎng)膜的成像觀察，主要集中在對視覺細(xì)胞、神皮細(xì)胞的觀察。對視覺細(xì)胞的成像是目前國內(nèi)外，因其對近紅外光有較強(qiáng)的反射，因此易于觀察視覺細(xì)胞的。對視覺細(xì)胞成像主要是依靠其對光成像原理如圖 1.3 所示。照明光透過神經(jīng)纖維層射光包含視覺細(xì)胞層反射光、神經(jīng)纖維層反射光 位置處所示）。其中，反射光經(jīng)過血管時(shí)，會被.3 中 B 位置處所示），從而造成經(jīng)過血管處的光孔。當(dāng)成像相機(jī)對準(zhǔn)血管焦面時(shí)，其余層的反射的背底，而通過血管處的光由于被吸收而在相血管成像時(shí)，是在明亮的背底上形成血管暗影。射光，因此，在相機(jī)中觀察血管時(shí)，其表面會有一的研究中已被證實(shí)[7]。

圖 1.3 血管成像原理示意圖視網(wǎng)膜上的病態(tài)表征病以及全身性疾病都會在視網(wǎng)膜上有所表現(xiàn)，尤其是網(wǎng)膜色素變性、視網(wǎng)膜脫落、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、年齡膜病變、高血壓視網(wǎng)膜病變等疾病均在眼底視網(wǎng)膜人體唯一可在活體進(jìn)行無創(chuàng)觀察的血管。因此，對眼有重要的醫(yī)學(xué)意義。膜病變是糖尿病常見的眼底微血管并發(fā)癥之一[4]，其占第一位。目前，我國糖尿病的發(fā)病率持續(xù)增高，因也呈上升趨勢。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，到 2030 年，千萬。目前，中國的糖尿病發(fā)病率為 1%，但約 68尿病主要損害視網(wǎng)膜微細(xì)血管，其在臨床上的主要視網(wǎng)膜出血和有棉絮斑等[1]。如圖 1.4(a)(c)所示，(a

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2761381