 第十九章‧眼底照相及圖像分析方法 /
眼底照相機光學系統及操作步驟，數位化圖像軟體分析及臨床應用，注意事項。
第一節概述
眼底照相機（fundus camera）是用來觀察和記錄眼底狀況的眼科醫療光學儀器，它能夠將眼底圖像以黑白或彩色照片的形式記錄和保存下來，它的光學設計是基於Gullstrand無反光間接檢眼鏡的光學原理，能夠直接拍攝視網膜，眼科醫生可以通過眼底的照片來診斷和治療眼科的疾病。
一、 眼底照相機的結構
眼底本身是不發光的，自然界中各種光線進入眼球後，雖然能照亮眼底，但光線很弱，不足以用來觀察眼底，更不能照相。由於人眼角膜的反射光相對眼底反射光亮得多，干擾了對眼底的觀察，因此眼底照相機必須包括一個能用較強的光照亮眼底的照明系統和一個能避開人眼角膜上強烈反射光對底片影響的成像系統。一個完整的眼底照相機光學系統由照相系統、照明系統和觀察系統三部分組成。
（一） 照相系統
一般的照相系統只要有攝影物鏡和成像底片即可，而眼底照相機的照相系統則要包括接目物鏡、成像物鏡和底片三個部分，即在眼底照相機中，攝影物鏡被分成了兩部分——靠近人眼的接目物鏡和靠近底片的成像物鏡。其原因是被檢眼可能存在屈光不正，而且差別往往很大。進入照相機的光線可能是平行光（正常眼），也可能是會聚光（近視眼）或發散光（遠視眼），只用一組物鏡往往難以適應不同的物件。另一方面，?了提高照相質量，要求採用共軸照明系統，?此也要求將攝影物鏡分成兩部分。接目物鏡既是照相系統的一部分，也是照明系統的一部分。
（二） 照明系統
由於眼底本身是黑暗的，並不發光，因此要用一個外部的光源進行照明。眼底照相機有兩個光源，第一個是鎢絲燈，用在對焦時作眼底照明，光源類型與其他間接檢眼鏡相同；第二個是閃光燈，用以在瞬間增加眼底照明至一定強度而進行拍攝。
與普通的照明系統相比，除了要求照明均勻、柔和、顯色好、有足夠的光強度之外，對眼底照相機照明系統最突出的要求是能減少因照明而引起的雜散光和重影，要能避免角膜的反射光直接進入照相系統。從照明系統與照相系統的光軸是否同軸的角度，可以把眼底照相機中的照明系統分成分離式和共軸式兩種照明形式。其中在共軸式照明方式下，接目物鏡既是照明系統的一部分又是照相系統的組成部分，這種光學系統可以較好地避開反射光和雜散光，因而被廣泛採用。
（三） 觀察系統
觀察系統類似于普通相機的觀察取景系統，它的作用是：
1供醫生觀察眼底作一般檢查用;
2供醫生尋找病變區和照相範圍;
3供醫生調焦之用。
正視眼的眼底位於該眼光學系統的焦點上，因此對觀察者來說，正視被測眼的眼底在無窮遠處，這樣任何一種眼底鏡都得解決好兩個相互聯繫的複雜問題，即照明和觀察。這可以用以下兩種辦法來解決：? 使用由Goldmann的接觸鏡來消除眼的屈光力，將眼底調整到近焦位置，用顯微鏡觀察；? 比較常用的方法就是採用望遠系統觀察眼底，眼底照相機就是依照該原理研製的。任何眼底照相機都需要兩個共軛的光學系統，即照明系統和觀察系統，從眼底出來的光線是進入眼內光線的一小部分，所以要小心避開照明光路的反射以免干擾觀察系統。在眼底照相機的光學設計中，照明系統的出瞳和觀察系統的入瞳均成像在患者瞳孔區，這樣的設計能保證角膜和晶狀體的反射光不會進入觀察系統。
圖19-1眼底照相機眼底照相機的工作程式由兩個條件決定：? 光源的像和照相光圈的像必須與被檢眼的瞳孔共軛；? 眼底的像必須同膠片平面共軛。前者可經過調整眼和照相機的位置來完成；後者即指能否使像聚焦在膠片上，由患者的屈光狀態決定，可通過附加鏡片來完成。
二、 眼底照相機的分類
1傳統的眼底照相機即使用膠捲的普通眼底照相機，拍攝的膠捲需沖洗成照片後再進行診斷分析，一般不能通過電腦系統進行圖像分析。
2數位化眼底照相機一般採用200萬圖元以上的數碼照相機，才能獲得高清晰度的眼底圖像。數碼照相機通過與眼底照相機的專用介面相連接，拍攝所需要的眼底圖像，再通過資料線傳送至電腦系統後進行圖像分析處理、保存及列印等（圖19-1）。
3熒光造影的眼底照相機用於檢查眼底血管迴圈的眼底照相機，是將熒光素鈉快速注入靜脈，再通過眼底照相機觀察熒光素的分佈特點來判斷血管的流通。詳見本書第十四、十五章。
4不同視野大小的眼底照相機目前大多數眼底照相機的視野?30°，即至少可以攝取視盤的鼻側至黃斑的顳側部分，拍攝的像大小是真實像的25倍。現代的廣角眼底照相機視野可以達到45°以上，甚至140°以上。普通30°眼底照相機具有較小的照明環，它可以拍攝較小瞳孔直徑的患者，而廣角的照相機的內置照明環很大，拍攝小瞳孔的眼底比較困難。
5免散瞳眼底照相機眼底照相機通常需要瞳孔直徑?4～5mm來照明或拍攝眼底圖像，由於強光攝影會使瞳孔縮小，因此需要散瞳獲得大瞳孔直徑，尤其是廣角照相機。?了減少散瞳的麻煩，一些廠家設計了小瞳眼底攝影系統，主要是提供低強度照明的紅外光作?聚焦照明光源，這樣的光源不被受檢眼所見，因此不會引起反射性縮瞳。而該系統的閃光系統是可見光，由於閃光系統速度很快，在拍攝瞬間，受檢眼無法作出相應的縮瞳反應，這就是小瞳眼底照相機的原理。但是有些被測者，如老年人，其瞳孔在正常情況下小於3 ｍｍ，無法使用小瞳眼底照相，即使可拍攝，照片也比較模糊。在閃光燈閃爍之後所?生的延緩性反射性縮瞳會影響同側眼連續拍攝或對側眼拍攝。
6新型眼底照相機Panoramic200掃描鐳射眼底鏡是一種全景數碼攝像設備，能從視網膜的遠周邊部位自動抓取圖片資訊。眼底鏡採用雙焦點橢面鏡裝置，利用從一個焦點反射的光線必然通過另一個共軛焦點的原理，把鐳射掃描頭和被檢眼分別置於兩個焦點上，這樣便在眼內形成一個虛擬掃描中心，如同將掃描裝置置於眼內，一次可以對視網膜進行200°掃描，達80%視網膜面積，從視網膜反射回的鐳射能量投射到橢圓鏡面，通過同一掃描系統傳入彩色探頭轉換成頻率後，再通過圖像抓幀卡轉變成高解析度的彩色數位圖像。掃描頭使用紅色和綠色鐳射同時掃描視網膜不同深度的組織，以辨別不同性質的疾病。綠鐳射波長532 nm，掃描視網膜色素上皮以內的各層;紅鐳射波長633 nm，能夠穿透視網膜色素上皮層到達脈絡膜，從而獲得較深組織的資訊。圖片可以在電腦顯示幕上顯示，並可以應用電腦軟體進行定位、放大、縮小和測量大小。因可拍攝200度視野的眼底，無需散瞳，故比較適合眼底疾病的篩檢（圖19-2、圖19-3和彩圖35）。
圖19-2Panoramic200掃描鐳射眼底鏡
圖19-3眼底鏡視角示意圖
第二節操作技術
大部分眼底照相機操作方法基本大同小異，下面以Canon CR6-45NM型的免散瞳數碼眼底照相機（圖19-4）?例，簡述眼底照相機的具體操作步驟、拍攝技巧和注意事項。
圖19-4Canon CR6-45NM眼底照相機
一、 操作步驟
1調整患者及儀器的高度和位置，使雙眼外眥角與頜托上兩側的標記等高。
2操作手柄並找到一個最適當的位置使眼睛影像出現在同心圓中央，通過前後上下移動手柄使分離的瞳孔環上下對齊（圖19-5）。
圖19-5使眼睛影像出現在同心圓中央
3對準後將外眼部切換到內眼部（圖19-6）。
4可以使用內部可移動固視點讓患者注視，找出黃斑部或視盤的位置（圖19-7）。
圖19-6外眼部切換到內眼部按鍵圖19-7內部固視點旋鈕圖19-8使內眼部兩小點在圓內
圖19-9調整內眼部的焦點至最清楚
5微調手柄至看到內眼部的兩小點在圓內（圖19-8）。
6微調相機右側壁的調焦旋鈕，使內眼部的焦點至最清楚（圖19-9）。
7最後按下按鍵，即可完成拍照。
二、 拍攝技巧和注意事項
1建議最好在安靜和乾淨的暗室環境中進行檢查。
2如光線比較暗，可以調整燈泡的亮度（圖19-10）。
3如果瞳孔太小，拍攝困難，可以使用小瞳功能，將旋鈕轉至on位置（圖19-11）。
圖19-10調整燈泡亮度
圖19-11將旋鈕轉至on位置
4當高度近視或遠視度數不在-12D~+15D之間，可以用患者屈光補償鈕來補償度數（圖19-12）。
圖19-12用屈光補償鈕來補償度數5當拍攝圖像不清晰時，在排除患者本身因素、對焦及相機設置等所引起的拍攝問題之外，還需考慮相機鏡頭是否乾淨，如不乾淨需用擦鏡紙包裹棉棒沿順時針方向輕擦。
第三節參數分析及臨床應用
一、 數位化圖像分析
1圖像測量定位技術現在的眼底數位圖像處理系統可以對從眼底照相機傳輸到電腦上的眼底照片進行圖像處理，不同廠商的眼底照相機所用的軟體系統也不同，但基本功能差不多，都可以對圖像上病變區大小進行測量、定位，並且可以進行放大、縮小、銳化、調整等處理，這些分析方法進一步提高了眼科疾病的診斷水平和效率。
第三節參數分析及臨床應用2圖像融合技術即對照片進行快速拼圖融像的技術，其目的是使得多幅圖像的空間幾何位置能夠匹配起來並且視覺化。通過對多幅圖像或者多種模式圖像的資訊綜合獲取，彌補資訊不準確和不完整的缺陷，增加信息量，使得臨床診斷和治療更加全面和精確。圖像融合技術對青光眼、眼底病的診斷有重要價值，還可以診斷某些疾病的發展過程、預後和療效。
眼底圖像融合，分?兩個關鍵步驟:圖像配准和視覺化。其中配准系指在兩幅圖像中尋找一種幾何變換使一幅圖像盡可能準確地與另一幅圖像重合。視覺化系指根據臨床醫生的實際觀察需要，將經過幾何對位元、配准的圖像清楚地顯示出來，便於臨床病例對比、隨診和療效評估。
眼底圖像融合軟體還能使隨訪的多幅立體眼底照片實現自動配准並且能夠互動式閃爍，便於青光眼的確診；避免了許多人?誤差，使之具有很好的可靠性、穩定性、可重復性和精確性，具有廣泛的研究和使用價值。
3圖像灰度處理技術採用無赤光眼底攝像技術進行視網膜神經纖維層（RNFL）檢查是早期發現青光眼視神經損害的重要手段，但照片沖洗難度大，對部分患者難以顯示清晰的RNFL圖像。採用高分辨眼底數碼照相機系統拍攝，可利用Photoshop等圖像處理軟體對RNFL圖像進行分析處理。RNFL影像清晰者，能觀察到羽毛狀的細節，採用灰度線性拉伸法，通過增加影像灰度的反差，提高了圖像的視覺效果。屈光間質混濁患者成像清晰度下降，在電腦圖像處理中通過提高灰度閾值（灰度閾值下的圖元變黑），使視盤周圍鼻側或顳側的影像置成黑色，RNFL的分佈形態即可顯示出來，提高了青光眼的早期診斷水平。
二、 臨床應用
眼底圖像在眼科是一個客觀、標準的診斷方法，隨著數位化及圖像軟體分析技術的迅速發展，其在眼科疾病診斷、療效評估等方面具有非常重要的臨床意義。
1內科疾病患者眼底篩檢應用數位化眼底照相機系統可以即時獲取眼底彩色照片，使用方便快速，故適用於糖尿病、高血壓等易引起眼底病變的內科疾病患者的監測和篩檢，提高眼底疾病的早期檢出率，也可用于正常人群的眼科體檢（彩圖36、彩圖37）。
2常見眼底病的輔助診斷現代眼底照相系統拍攝範圍大，捕捉的圖像清晰，故在形態學上對視網膜、脈絡膜和視神經等的疾病的診斷和研究起了較大的輔助作用，可輔助確診視網膜色素變性、視網膜脫離、中心性漿液性視網膜病變和眼內腫瘤等大部分眼底疾病（彩圖38）。
3青光眼診斷眼底視神經監測方法之一，立體眼底照相機聯合電腦圖像分析的眼底視盤照相測量技術，對於青光眼患者的隨訪非常重要，可以利用照相測量技術對視盤病理體征進行定量描述。視杯大小以及形態、盤沿的寬窄程度、視網膜神經纖維層的缺損、視盤血管突然缺血的範圍等體征，都能通過普通攝片發現並記錄；攝片記錄重復性強，便於前後比較，有利於病情隨訪。根據彩色立體眼底圖像來判斷視盤的變化，根據無赤光眼底圖像來判斷眼底視神經纖維層的變化，可確定青光眼的進程。圖像?色改變對視盤的杯和盤沿以及眼底視神經纖維層丟失的診斷有指導意義。
4療效評估及動態觀察眼底圖片對療效評估和動態觀察病情變化以及患者的隨訪起著非常重要的作用。眼科醫生可以在各種眼底疾病的治療（如鐳射治療）前後行眼底照相以進行療效評估，對比圖片清楚、形象、直觀，而且可以作?疾病診斷和療效的客觀依據。如彩圖39?糖尿病視網膜病變藥物治療前後的療效對比。
思考題
1眼底照相機的結構和原理是什??
2試述新型的眼底照相機Panoramic200的拍攝原理和特點。
3試述數位化軟體分析方法在眼底照相機上的應用。
4眼底照相機在眼科臨床上的應用和意義是什?？
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