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本文主要从以下几个部分展开论述:
第一部分 基于自适应光学成像系统建立自动细胞计数的方法以及探究视网膜色素变性病人视锥细胞结构分布的特点
目的:应用自适应光学(Adaptive Optics,AO)成像系统,建立一种有效的自动测量视锥细胞密度的方法,探究视网膜色素变性(Retinitis Pigmentosa,RP)病人中视锥细胞结构的改变以及分布的特点。
方法:本研究实验一纳入正常受试者52例,52只眼;实验二纳入RP病人20例,37只眼。利用AO成像系统对受试者眼底的九个方位进行图像拍摄,将单张图合成为视网膜中心凹10°范围的蒙太奇图像。利用Matlab进行图像处理后,自动识别并记录视锥细胞的结构和位置。主要分为总环区、5个同心圆环(C1-C5)和四个象限分别进行比较。重复性测试在间隔一年2次随访的23个健康人群中完成。RP病人根据椭球体区(Ellipsoid Zone,EZ)宽度的不同分为中度组和重度组。研究中使用ANOVA检验比较了三组间视锥细胞密度的差异,利用Spearman相关性检验测试了视锥密度改变与EZ和视力的关系。
结果:正常人群中随着偏心率的增加,视锥细胞密度逐渐降低。利用自动算法评估视锥细胞密度测量的可重复性,平均可重复性的差异结果为1986个/mm2,重复率为90.22%。和正常组相比,中度RP病人组的视锥细胞密度仅在C2和C3环减少(P<0.05),重度RP病人组的细胞密度在每个象限均有所减少(P<0.001)。两组RP病人的视锥细胞密度减少量在C2环最大,分别是-14.6%和-36.6%。部分RP病人(10只眼,27%)的AO图像中观察到类似视网膜色素上皮样六边形结构。在RP病人组,EZ的宽度和总环区平均视锥细胞密度显著性相关(r=0.74,P<0.001);总环区平均视锥细胞密度和视力显著性相关(r=-0.52,P=0.002)。
结论:本研究利用AO成像系统对RP和健康受试者进行黄斑中心凹10°范围的图像采集、分析。基于自动计数算法对AO图像进行分区分析,建立正常人视锥细胞密度的分区数据库,同时探究了不同严重程度的RP病人的视锥细胞密度分布,发现视锥细胞密度显著减少。表明AO成像技术对RP疾病进展的研究以及对未来的治疗评估有着重要意义。
第二部分 实验利用高分辨成像系统探究视网膜色变性病人中视锥细胞和毛细血管密度空间结构的关系
目的:利用自适应光学成像技术(AO)及光学相干断层扫描血流成像术(OCTA)评估视网膜色素变性(RP)病人黄斑区视锥细胞密度及血管网络的改变。
方法:本研究共收集20名RP病人。所有的病人均经过完整的临床检查包括最佳较正视力、裂隙灯眼底检查、彩照。利用AO camera和RTVue XR Angio-OCT,分别获得黄斑中心凹3mm×3mm范围内的AO图像和微毛细血管图像。从获得Angio图像中分析浅层毛细血管丛(Superficial Capillary Plexus,SVP)、深层毛细血管丛(Deep Capillary Plexus,DVP)的毛细血管密度。对AO图像利用自定义算法进行空间结构上相同的区域分区,计算平均视锥细胞密度。
结果:与正常组比较,视网膜深、浅层的毛细血管密度在中度RP病人组(ANOVA,P<0.05)和重度RP病人组(ANOVA,P<0.001)均有明显减少。另外,在中度RP病人组中,血管密度的减少量在浅层(-14.55%)比在深层(-9.73%)要多;在重度RP病人组中,血管密度的减少量在深层(-25.1%)比在浅层(-14.95%)的要多。将在同一空间区域的视锥细胞和毛细血管进行相关性分析后发现,视锥细胞密度和毛细血管密度的改变存在相关性,但仅存在深层结构。另外,我们将血管图像进行分环后和视锥细胞的密度进行匹配比较,发现均是呈逐渐减少的趋势。
结论:随着偏心率的增加,RP病人的毛细血管密度呈现逐渐递减的趋势,并且在浅层和深层均有所减少。在同一空间区域的视锥细胞密度的减少和毛细血管密度的改变存在相关性,但仅存在深层的结构中。我们的发现表明利用高分辨的成像工具能更好的了解RP疾病的发病机制,对疾病的进展和未来治疗提供了有效的评价手段。
第一部分 基于自适应光学成像系统建立自动细胞计数的方法以及探究视网膜色素变性病人视锥细胞结构分布的特点
目的:应用自适应光学(Adaptive Optics,AO)成像系统,建立一种有效的自动测量视锥细胞密度的方法,探究视网膜色素变性(Retinitis Pigmentosa,RP)病人中视锥细胞结构的改变以及分布的特点。
方法:本研究实验一纳入正常受试者52例,52只眼;实验二纳入RP病人20例,37只眼。利用AO成像系统对受试者眼底的九个方位进行图像拍摄,将单张图合成为视网膜中心凹10°范围的蒙太奇图像。利用Matlab进行图像处理后,自动识别并记录视锥细胞的结构和位置。主要分为总环区、5个同心圆环(C1-C5)和四个象限分别进行比较。重复性测试在间隔一年2次随访的23个健康人群中完成。RP病人根据椭球体区(Ellipsoid Zone,EZ)宽度的不同分为中度组和重度组。研究中使用ANOVA检验比较了三组间视锥细胞密度的差异,利用Spearman相关性检验测试了视锥密度改变与EZ和视力的关系。
结果:正常人群中随着偏心率的增加,视锥细胞密度逐渐降低。利用自动算法评估视锥细胞密度测量的可重复性,平均可重复性的差异结果为1986个/mm2,重复率为90.22%。和正常组相比,中度RP病人组的视锥细胞密度仅在C2和C3环减少(P<0.05),重度RP病人组的细胞密度在每个象限均有所减少(P<0.001)。两组RP病人的视锥细胞密度减少量在C2环最大,分别是-14.6%和-36.6%。部分RP病人(10只眼,27%)的AO图像中观察到类似视网膜色素上皮样六边形结构。在RP病人组,EZ的宽度和总环区平均视锥细胞密度显著性相关(r=0.74,P<0.001);总环区平均视锥细胞密度和视力显著性相关(r=-0.52,P=0.002)。
结论:本研究利用AO成像系统对RP和健康受试者进行黄斑中心凹10°范围的图像采集、分析。基于自动计数算法对AO图像进行分区分析,建立正常人视锥细胞密度的分区数据库,同时探究了不同严重程度的RP病人的视锥细胞密度分布,发现视锥细胞密度显著减少。表明AO成像技术对RP疾病进展的研究以及对未来的治疗评估有着重要意义。
第二部分 实验利用高分辨成像系统探究视网膜色变性病人中视锥细胞和毛细血管密度空间结构的关系
目的:利用自适应光学成像技术(AO)及光学相干断层扫描血流成像术(OCTA)评估视网膜色素变性(RP)病人黄斑区视锥细胞密度及血管网络的改变。
方法:本研究共收集20名RP病人。所有的病人均经过完整的临床检查包括最佳较正视力、裂隙灯眼底检查、彩照。利用AO camera和RTVue XR Angio-OCT,分别获得黄斑中心凹3mm×3mm范围内的AO图像和微毛细血管图像。从获得Angio图像中分析浅层毛细血管丛(Superficial Capillary Plexus,SVP)、深层毛细血管丛(Deep Capillary Plexus,DVP)的毛细血管密度。对AO图像利用自定义算法进行空间结构上相同的区域分区,计算平均视锥细胞密度。
结果:与正常组比较,视网膜深、浅层的毛细血管密度在中度RP病人组(ANOVA,P<0.05)和重度RP病人组(ANOVA,P<0.001)均有明显减少。另外,在中度RP病人组中,血管密度的减少量在浅层(-14.55%)比在深层(-9.73%)要多;在重度RP病人组中,血管密度的减少量在深层(-25.1%)比在浅层(-14.95%)的要多。将在同一空间区域的视锥细胞和毛细血管进行相关性分析后发现,视锥细胞密度和毛细血管密度的改变存在相关性,但仅存在深层结构。另外,我们将血管图像进行分环后和视锥细胞的密度进行匹配比较,发现均是呈逐渐减少的趋势。
结论:随着偏心率的增加,RP病人的毛细血管密度呈现逐渐递减的趋势,并且在浅层和深层均有所减少。在同一空间区域的视锥细胞密度的减少和毛细血管密度的改变存在相关性,但仅存在深层的结构中。我们的发现表明利用高分辨的成像工具能更好的了解RP疾病的发病机制,对疾病的进展和未来治疗提供了有效的评价手段。