人類大腦獲得外界信息80%以上是通過眼睛感知的，因此眼健康對保證人們的生活質(zhì)量至關(guān)重要。同時，人眼還是觀察腦認知、人體代謝、人體微循環(huán)與心腦血管狀態(tài)的天然窗口，多種重大慢病可能并發(fā)或繼發(fā)眼病。臨床研究還證實，眼底病變具有高血壓、腦卒中、冠心病、神經(jīng)退行性病變、糖尿病和腎病等多種慢病的標志性特征，可以作為疾病早期篩查和輔助診斷的判斷標準。因此，研究一種智能化的多模態(tài)視覺功能檢查技術(shù)設(shè)備，結(jié)合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，對致盲性眼病和其它慢病進行預(yù)警、篩查與監(jiān)測，實現(xiàn)重大慢病管理的前移，對節(jié)省醫(yī)療資源、推進人民健康都具有重要的意義。

近日，北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院/深圳灣實驗室任秋實團隊提出了一項無創(chuàng)檢測眼神經(jīng)與視網(wǎng)膜動態(tài)氧代謝功能的多模態(tài)眼功能成像新技術(shù)，部分研究成果形成論文"Functional Imaging of Human Retina Using Integrated Multispectral and Laser Speckle Contrast Imaging"發(fā)表在國際生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)權(quán)威期刊Journal of Biophotonics上。

視網(wǎng)膜是人體中唯一可以直接觀察的微循環(huán)系統(tǒng)，也是人體中氧氣消耗最高的器官之一。視網(wǎng)膜微循環(huán)的結(jié)構(gòu)與功能性分析信息對疾病的篩查、診斷以及預(yù)后具有重要的指導(dǎo)意義。隨著光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，視網(wǎng)膜微循環(huán)的評估也從結(jié)構(gòu)性分析逐漸轉(zhuǎn)為功能性分析。視網(wǎng)膜多光譜成像技術(shù)不僅可以評估視網(wǎng)膜血氧飽和度，而且可以實現(xiàn)不同層次下的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)成像，更好地進行病灶評估。另一方面，通過激光散斑成像技術(shù)可獲得無創(chuàng)、大視野的視網(wǎng)膜灌注成像信息，為視網(wǎng)膜供血及血流動力學(xué)分析提供了有效信息。然而現(xiàn)有的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)與功能成像儀器相互獨立，難以實現(xiàn)同步測量與評估，極大限制了視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)與功能性分析。任秋實教授團隊將多光譜成像技術(shù)與激光散斑成像技術(shù)有機融合，并結(jié)合眼動分析與瞳孔檢測技術(shù)，提出了一種新型的多模態(tài)眼功能成像分析技術(shù)（圖1所示），可實現(xiàn)視網(wǎng)膜多光譜成像、眼底彩色合成圖像、視網(wǎng)膜血管直徑測量、視網(wǎng)膜血氧飽和度測量、視網(wǎng)膜及脈絡(luò)膜血流灌注成像、視網(wǎng)膜血流搏動分析、視網(wǎng)膜氧代謝動力學(xué)等結(jié)構(gòu)性與功能性信息，為更加全面地評估視網(wǎng)膜微循環(huán)特征提供了強有力的工具。

本系統(tǒng)采用自動對焦技術(shù)，一鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，多光譜影像采集時間為1s，激光散斑影像采集時間為5s。圖2(a)展示了6波長多光譜影像結(jié)果（圖像中白字標識了對應(yīng)的波長），隨著波長的增加可以觀察到不同深度下的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)信息，對于病灶的診斷具有參考意義。此外，本系統(tǒng)提供了可擴展的光源接口，可以進一步擴展至12波長，不僅有助于視網(wǎng)膜不同分層的結(jié)構(gòu)信息分析，而且對于視網(wǎng)膜微循環(huán)組織成分分析也具有潛在價值?？紤]到眼科醫(yī)生的讀圖習(xí)慣，本技術(shù)將470 nm、550 nm 和 600 nm多光譜圖像進行了彩色合成，如圖2(b)所示，合成所采用的波長可根據(jù)醫(yī)生需求個性化設(shè)置，通過彩色信息可以更加直觀地標識出相關(guān)病灶。血氧飽和度（血液中氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白的含量百分比）是評估供氧情況的重要手段之一，在550nm波長下，氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白的吸收能力近似相等；在600nm波長下，氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白的吸收能力相差較大。基于這一原理，本研究通過550nm和600nm多光譜圖像對視網(wǎng)膜血氧飽和度展開分析，如圖2(c)，圖像中越接近于紅色代表越高的血氧飽和度；越接近于藍色代表越低的血氧飽和度。圖2(d)展示了受試者視網(wǎng)膜與脈絡(luò)膜的平均血流灌注圖像，圖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。圖2(e)展示了視網(wǎng)膜血液流速隨心臟跳動所變化的搏動曲線，通過搏動曲線的分析不僅可以評估心率、收縮期時間、舒張期時間等信息而且對于血管彈性、血流動力學(xué)分析具有潛在價值。最后圖2(f)展示了不同時刻下視網(wǎng)膜血液流速分布圖，隨著心臟跳動，視網(wǎng)膜血液流速也呈現(xiàn)出周期性的增加與下降。圖像中白字標識了不同的時刻，越接近于紅色代表越高的血液流速；越接近于藍色代表越低的血液流速。(生物谷Bioon.com）