一種基于眼底照相機(jī)的視網(wǎng)膜血氧飽和度測量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種血氧飽和度測量的方法，特別是針對視網(wǎng)膜動靜脈血管中血液的 血氧飽和度測量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多眼科疾病和全身性疾病，如青光眼、視網(wǎng)膜色素變性、老年性黃斑變性、高血 壓、糖尿病、多發(fā)性硬化等，都存在著不同程度的眼底視網(wǎng)膜組織的缺血缺氧。隨著病情的 加重，會出現(xiàn)視網(wǎng)膜神經(jīng)層的萎縮、視網(wǎng)膜組織的滲出、水腫和出血等病理表現(xiàn)而嚴(yán)重影響 視力。如果臨床上能早期監(jiān)測視網(wǎng)膜組織的血氧飽和度和血氧利用度，將對這些疾病的早 期診斷和治療都有重要的幫助。
[0003] 目前臨床上測量血氧飽和度的方法有化學(xué)法和光學(xué)法兩種?；瘜W(xué)法是利用對氧敏 感的陰陽電極，在有氧的溶液環(huán)境中發(fā)生氧化還原反應(yīng)并產(chǎn)生電流的原理，從而測量該溶 液中的氧分壓。臨床中使用的血氣分析儀就是利用光學(xué)法原理直接測量血液中的氧分壓。 該方法準(zhǔn)確性較高，但需要抽取人體大動脈血（如股動脈），是一種有創(chuàng)的檢查方法，且測 量結(jié)果易受血液標(biāo)本的保存方法和保存時間的影響。光學(xué)法是根據(jù)氧合和去氧血紅蛋白對 不同波長光線的光吸收量不同的原理而間接分析血液中血氧飽和度。臨床上使用的指套式 血氧測量儀就是利用該原理。它常用于測量人體手指、耳垂、腳趾等部位的末梢動脈的血氧 飽和度。它是一種無創(chuàng)、可實時監(jiān)測且使用簡便的方法。但易受檢測部位皮膚等組織的透 光性影響。
[0004] 以上兩種臨床上常用的血氧測量方法反映的是人體大動脈血液或者是末梢循環(huán) 血液中的血氧濃度，并非我們希望直接檢測的目標(biāo)組織的血氧飽和度，更無法了解該目標(biāo) 組織的實際血氧利用能力。
[0005] 視網(wǎng)膜血管是人體中唯一可以直接被肉眼觀察到的血管。通過眼底鏡或者眼底照 相機(jī)，視網(wǎng)膜動脈和視網(wǎng)膜靜脈均可以直接被光線照射而被觀察。因此，眼底視網(wǎng)膜組織將 是非常理想的進(jìn)行動靜脈血氧濃度和血氧利用度研究的組織。
[0006] 現(xiàn)有的商品化的眼底照相機(jī)已經(jīng)可以獲得廣角的、非常清晰的眼底視網(wǎng)膜血管圖 像。部分商品化的眼底照相機(jī)還擁有可進(jìn)行功能擴(kuò)展的光學(xué)旁側(cè)孔，非常有利于我們進(jìn)行 改裝后進(jìn)行視網(wǎng)膜血管血氧分析測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種基于眼底照相機(jī)的視網(wǎng)膜血氧飽和度測量的方法，該方 法通過對現(xiàn)有眼底照相機(jī)設(shè)備進(jìn)行簡單改裝而可實現(xiàn)。
[0008] 本發(fā)明方法的所需的裝置包括：
[0009] 1、帶有旁側(cè)孔的商品化的眼底照相機(jī)，所述的眼底照相機(jī)自帶閃光包含波長在 380nm~780nm范圍的可見光；
[0010] 2、50 : 50 分光計；
[0011] 3、兩套濾光裝置，所述的濾光裝置為濾光玻璃，通過特定波長的光線；
[0012] 4、兩套圖像采集裝置，所述的圖像采集裝置為像素大于2000萬的高分辨率數(shù)碼 相機(jī)；
[0013] 5、數(shù)據(jù)分析裝置，所述的數(shù)據(jù)分析裝置為可以進(jìn)行圖像分析計算機(jī)。
[0014] 具體測量視網(wǎng)膜血氧飽和度的方法的步驟如下：
[0015] 步驟1 :應(yīng)用帶有旁側(cè)孔的眼底照相機(jī)對受測者進(jìn)行眼底拍照；
[0016] 步驟2:設(shè)置在眼底照相機(jī)旁側(cè)孔光路中的50 : 50分光計將由眼底反射來的光 線平均分成兩路；
[0017] 步驟3 :分光后的兩路光線經(jīng)過設(shè)置在分光光路中的濾光裝置后，分別僅通過對 氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白敏感波長和不敏感波長的光線；
[0018] 所述的對氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白敏感光線的波長為440nm、600nm、605nm 或660nm，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白對該敏感波長光線有著明顯不同的吸收率；
[0019] 所述的對氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白不敏感光線的波長為506nm、548nm、569nm 或586nm，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白對該波長光線的吸收率幾乎相同；
[0020] 步驟4 :將所述的敏感光線和不敏感光線的單波長眼底圖像分別曝光于所述的兩 套圖像采集裝置，獲得兩張不同波長光照下的眼底數(shù)碼圖像；
[0021] 步驟5 :將兩張不同波長光照下的眼底數(shù)碼圖像輸入數(shù)據(jù)分析裝置，獲得圖像中 任意位置的像素光強(qiáng)度值；數(shù)據(jù)分析裝置采用圖像分析程序即可以實現(xiàn)圖像中任意位置的 像素光強(qiáng)度值，該技術(shù)為成熟的現(xiàn)有技術(shù)；
[0022] 眼底圖像中，在需要分析的視網(wǎng)膜血管內(nèi)和該視網(wǎng)膜血管旁分別選取n(n = 5~ 15)個點，獲得該視網(wǎng)膜血管內(nèi)的像素光強(qiáng)度值I，以及該視網(wǎng)膜血管旁旁各點的像素光強(qiáng) 度平均值I。，用下式即可得到該視網(wǎng)膜血管的光密度0D(0ptical densities):
[0023]
【主權(quán)項】
1. 一種基于眼底照相機(jī)的視網(wǎng)膜血氧飽和度測量的方法，其特征在于該方法所需的裝 置包括： (1) 帶有旁側(cè)孔的商品化的眼底照相機(jī)，所述的眼底照相機(jī)自帶閃光包含波長在 380nm~780nm范圍的可見光； (2) 50 : 50分光計； (3) 兩套濾光裝置，所述的濾光裝置為濾光玻璃，通過特定波長的光線； (4) 兩套圖像采集裝置，所述的圖像采集裝置為像素大于2000萬的高分辨率數(shù)碼相 機(jī)； (5) 數(shù)據(jù)分析裝置，所述的數(shù)據(jù)分析裝置為可以進(jìn)行圖像分析計算機(jī)； 具體測量視網(wǎng)膜血氧飽和度的方法的步驟如下： 步驟1 :應(yīng)用帶有旁側(cè)孔的眼底照相機(jī)對受測者進(jìn)行眼底拍照； 步驟2:設(shè)置在眼底照相機(jī)旁側(cè)孔光路中的50 : 50分光計將由眼底反射來的光線平 均分成兩路； 步驟3 :分光后的兩路光線經(jīng)過設(shè)置在分光光路中的濾光裝置后，分別僅通過對氧合 血紅蛋白和去氧血紅蛋白敏感波長和不敏感波長的光線； 步驟4 :將所述的敏感光線和不敏感光線的單波長眼底圖像分別曝光于所述的兩套圖 像采集裝置，獲得兩張不同波長光照下的眼底數(shù)碼圖像； 步驟5 :將兩張不同波長光照下的眼底數(shù)碼圖像輸入數(shù)據(jù)分析裝置，數(shù)據(jù)分析裝置通 過圖像分析，獲得圖像中任意位置的像素光強(qiáng)度值； 眼底圖像中，在需要分析的視網(wǎng)膜血管內(nèi)和該視網(wǎng)膜血管旁分別選取η個點，η = 5~ 15,獲得該視網(wǎng)膜血管內(nèi)的像素光強(qiáng)度值I，以及該視網(wǎng)膜血管旁各點的像素光強(qiáng)度平均值 1〇,用下式即可得到該視網(wǎng)膜血管的光密度OD :
采用上述方法，在敏感光線和不敏感光線的單波長眼底圖像中，分別得出相同血管區(qū) 的光密度，即ODttsaei和OD，通過下式得到光密度比值ODR :
根據(jù)Lambert-Beer定律，光密度比值與血氧飽和度SO2存在直線相關(guān)性，則血氧飽和 度SO2為： SO2 = a+b X ODR (3) 公式（3)中的a和b為常數(shù)，通過對已知血氧飽和度的血管的光密度分析即可獲得。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于眼底照相機(jī)的視網(wǎng)膜血氧飽和度測量的方法，其特征 在于： 所述的對氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白敏感光線的波長為440nm、600nm、605nm或 660nm，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白對該敏感波長光線有著明顯不同的吸收率； 所述的對氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白不敏感光線的波長為506nm、548nm、569nm或 586nm，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白對該波長光線的吸收率幾乎相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于眼底照相機(jī)的視網(wǎng)膜血氧飽和度測量的方法?，F(xiàn)有方法存在各種不足。本發(fā)明方法以現(xiàn)有眼底照相機(jī)為平臺進(jìn)行改裝，加裝50∶50分光儀，將眼底反射光線平均一分為二，濾光后分別僅通過對氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白敏感波長和不敏感波長的光線，并曝光于兩架高分辨率數(shù)碼相機(jī)，獲得在同一光源光照強(qiáng)度、不同波長光線條件下的兩幅視網(wǎng)膜圖像。通過對兩幅視網(wǎng)膜數(shù)碼圖像的分析和數(shù)據(jù)處理得到視網(wǎng)膜圖像中動脈血管內(nèi)、靜脈血管內(nèi)和血管旁視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層圖像像素點的光強(qiáng)值，通過分析血管圖像中的光強(qiáng)值得出視網(wǎng)膜血管中氧合血紅蛋白的比例，即血氧飽和度。本發(fā)明方法操作簡單、無創(chuàng)，可以同時得出視網(wǎng)膜動脈和靜脈血氧飽和度。
【IPC分類】A61B5-1455, A61B3-14
【公開號】CN104856691
【申請?zhí)枴緾N201410059972
【發(fā)明人】謝亞男
【申請人】謝亞男
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月21日