快節(jié)奏的生活，各種電子產(chǎn)品的廣泛使用，以及人口老齡化等原因，使眼底疾病患者不斷增加，如何守護人類的“心靈之窗”成為國民健康重要問題。眼底組織結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜，在治療上具有一定的困難，在眼科手術(shù)中，眼組織中的血流灌注信息是外科醫(yī)生判定患者當(dāng)下眼組織生理功能、病理狀態(tài)和術(shù)后并發(fā)癥的重要依據(jù)。

      例如，在白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)或玻璃體切除術(shù)等眼科手術(shù)中，患者的眼內(nèi)一般會產(chǎn)生急性眼內(nèi)壓波動，當(dāng)眼內(nèi)壓的變化超出眼底血管的代償能力時，可能導(dǎo)致血管受損，增加術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。然而，術(shù)中常用的工具手術(shù)顯微鏡難以實現(xiàn)毛細(xì)血管水平血流灌注的可視化、量化。

　　光學(xué)相干層析成像(OCT)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸、非侵入、高分辨的結(jié)構(gòu)成像，作為其功能拓展的光學(xué)相干血流造影(OCTA)技術(shù)可進一步提供無外源標(biāo)記、高分辨(毛細(xì)血管水平)的三維血流灌注結(jié)果。結(jié)合了OCT和OCTA技術(shù)的手術(shù)顯微鏡擴展了深度方向上的可視化維度，可以獲取必要的術(shù)中深度信息，有望提升手術(shù)的成功率。

　　這一系統(tǒng)，有助于預(yù)測術(shù)后效果

　　浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點實驗室李鵬副教授團隊發(fā)展了一種集成手術(shù)顯微鏡的術(shù)中光學(xué)相干血流造影系統(tǒng)(iOCTA)，以實現(xiàn)術(shù)中眼底視網(wǎng)膜血流灌注的動態(tài)監(jiān)測。該系統(tǒng)在商用手術(shù)顯微鏡的基礎(chǔ)上，設(shè)計了簡捷可靠的光機結(jié)構(gòu)，在保持手術(shù)顯微鏡在軸向上的人體工程學(xué)設(shè)計的同時，實現(xiàn)了OCT模塊與手術(shù)顯微鏡模塊的同步聚焦。本實驗所涉及的iOCTA系統(tǒng)主要分為OCT模塊和手術(shù)顯微鏡模塊，其整體光路結(jié)構(gòu)和實物搭建如圖1所示。

　　圖1 集成手術(shù)顯微鏡的iOCTA系統(tǒng)。(a)系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)示意圖，Lens 2為眼底觀察系統(tǒng)的非接觸鏡;(b)樣品臂和實驗動物，其中1：掃描振鏡，2：擴束透鏡組，3：顯微鏡-OCT光路耦合件，4：用于安裝手術(shù)顯微鏡主體的支撐裝置，5：面陣相機(Camera 2)，6：手術(shù)顯微鏡主體，7：眼底觀察系統(tǒng)(包括調(diào)節(jié)裝置和非接觸鏡)，8：實驗兔眼;9：可調(diào)位移臺

　　基于上述系統(tǒng)，本文控制振鏡掃描范圍以獲取三維OCT體數(shù)據(jù)(Z-X-Y)，對應(yīng)兔眼視網(wǎng)膜組織上的成像范圍約為2.6 mm×3 mm×3 mm。其中，每個B-frame在快掃描(X)方向包含400 A-line，在每個位置連續(xù)獲取3個B-frame，在慢掃描(Y)方向共采樣400個位置，總采集時間約為4.8 s。

　　為了驗證iOCTA系統(tǒng)生成術(shù)中血流成像結(jié)果的可行性，實施了眼科手術(shù)模擬實驗，即通過人為改變兔眼眼內(nèi)壓來模擬白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)或玻璃體切除術(shù)中的眼內(nèi)壓波動，并在實驗中全程使用該iOCTA系統(tǒng)實時監(jiān)測。系統(tǒng)采用基于逆信噪比和復(fù)值退相關(guān)的光學(xué)相干血流運動造影(ID-OCTA)算法，在ID空間沿靜態(tài)信號分布的3σ邊界處設(shè)置分類線，剔除靜態(tài)周圍組織，保留動態(tài)血流區(qū)域，實現(xiàn)了活體、無創(chuàng)、無接觸、無標(biāo)記、毛細(xì)血管水平的三維血流灌注成像。

      利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了活體兔眼的術(shù)中眼底血流灌注成像，該成像過程分為三個階段：施加灌注前(階段I)，術(shù)中眼內(nèi)壓急性增加并保持60 mmHg(階段II)，術(shù)中眼內(nèi)壓急性降低并保持初始的正常值(階段III)。通過定性(圖2)和定量分析(圖3)縱向揭示了血流灌注隨眼內(nèi)壓的時空動態(tài)演變過程，發(fā)現(xiàn)階段II的急性高眼壓將導(dǎo)致血流灌注密度值在短時間內(nèi)降低至基線值的20%以下，相對血流密度變化趨勢在各代表性時間點與兔眼視網(wǎng)膜血流灌注的en-face圖像逐一對應(yīng)。所研制的iOCTA技術(shù)有望實現(xiàn)眼科手中眼底血流灌注的實時監(jiān)測，有助于外科醫(yī)生客觀評價手術(shù)過程和預(yù)測術(shù)后效果。

　　圖2 術(shù)中兔眼視網(wǎng)膜血流灌注隨眼內(nèi)壓的動態(tài)變化

　　圖3 術(shù)中兔眼視網(wǎng)膜相對血流密度隨眼內(nèi)壓動態(tài)變化的量化結(jié)果(三只兔眼的平均結(jié)果)

　　總結(jié)與展望

　　利用該iOCTA系統(tǒng)實現(xiàn)了活體兔眼眼科模擬手術(shù)中的眼底血流灌注成像，并通過定量的縱向分析揭示了血流灌注隨眼內(nèi)壓的時空動態(tài)演變過程。所獲結(jié)果表明，該iOCTA系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)術(shù)中眼底血流狀態(tài)的高分辨監(jiān)測，有助于外科醫(yī)生客觀評價手術(shù)過程和預(yù)測術(shù)后效果，可廣泛應(yīng)用于眼科臨床手術(shù)。在后續(xù)工作中，團隊將從成像實時性、實用性等方面進一步改進iOCTA系統(tǒng)，開展iOCTA的臨床應(yīng)用研究，結(jié)合眼底激光治療等手術(shù)進行眼底血流實時監(jiān)測，研究術(shù)中眼底血流灌注狀態(tài)和術(shù)后并發(fā)癥的關(guān)聯(lián)機制，改善手術(shù)操作。

　　參考文獻： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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