共焦激光眼底造影及其在眼科的应用

  仪器网 ·  2012-07-15 08:58  ·  39714 次点击
许多眼科疾病都伴随有眼底的改变,如老年性黄斑变性、糖尿病视网膜病变、眼内肿瘤、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、原田病等,眼底荧光血管造影(FundusFluoresceinAngiography,FFA)和吲哚青绿血管造影(IndocyanineGreenAngiography,ICGA)是检查和记录视网膜、脉络膜血管状况的重要诊断技术。现代眼底荧光血管造影技术在20世纪60年代就开始应用于临床,而吲哚青绿血管造影技术在90年代中期才开始应用。获得准确、清晰的眼底造影图像对眼底疾病的诊断及指导治疗都具有重要的意义。共焦激光眼底造影机是采用共焦激光技术,由电子计算机及其分析处理软件控制的进行眼底血管造影的系统。利用它可同时或分别获得视网膜和脉络膜的血管造影图像,通过电子计算机软件的分析、处理,得到高清晰度、高分辨率的反应眼底血管状况的造影图像。
1仪器组成
共焦激光眼底造影机由系统硬件和计算机处理软件两部分组成。其中硬件由激光摄像头(内置半导体激光器)、固体激光器、稳压电源盒、液晶触控屏、脚踏开关和电子计算机数字化系统及外设(内置图像抓帧卡、数据输入输出卡、激光打印机、CD/DVD刻录机等)。此外该系统还包括一套眼科综合处理软件。
1.1激光摄像头及固体激光器
激光摄像头及固体激光是该设备的重要组成部分,内置半导体激光器、扫描系统及图像系统。它通过电缆与电脑相连,通过光导纤维与固体激光器相连,激光器为固体激光器,可发射波长为488nm、波长为795nm、830nm的三种不同波长的激光。图像系统接受到眼底的图像数据,直接传输到电子计算机内进行处理。
1.2电子计算机数字化系统及外设
用于控制共焦激光的光学部分,通过液晶触控屏选择各种数据及参数,对外置固体激光器及激光摄像头内置半导体激光器进行控制,使之产生的激光聚焦在眼底,并接收激光摄像头扫描到的图像数据,通过计算机内置的抓帧卡对得到的眼底造影图像进行选择并储存,并对这些进行显示、存储、分析,然后通过外设的激光打印机输出眼底图像报告,并可通过CD/DVD刻录机或外置移动硬盘对图像数据进行备份存储。
1.3眼科综合处理软件
软件安装于计算机的硬盘上,包括获取软件和分析软件。它具有数据库存储、图像获取、图像处理、图像对比、分析结果打印及图像存档功能。对激光摄像机取得的图像数据进行处理,并选择最佳造影图像。
2工作原理
眼底造影的基本原理是将作为造影剂的荧光物质静脉注射,当荧光物质通过血液循环到达眼底血管时,用适合激发该荧光物质的光照射眼底,眼底血管里的荧光物质受到激发而发射一种特定波长的荧光,造影机将这种荧光记录下来就得到眼底血管的图像。
共焦激光眼底造影机采用共焦激光扫描系统,适用于荧光素钠和吲哚青绿的数字化血管造影。荧光素钠和吲哚青绿可同步造影,亦可单独造影。为获取数字化的共焦图像,需一个特定波长的激光束去激发荧光素钠造影染料,而光束的焦点必须位于视网膜上。激光束周期性地扫描视网膜,得到视网膜的二维图像,视网膜上每一点经过激光激发染料发出的光都被一个灵敏的探测器所接收。在共焦光学系统中,非焦平面上的光在到达探测器之前就被滤掉,该滤光器可有效接收激发反射光,从而得到高对比度的图像。此外(尤其在吲哚青绿造影中),在用户的操作下用共焦光学系统可随着扫
描深度一层一层地增加,从而获得三维图像,可与激光扫描图像相比较。
共焦激光眼底造影机可发射三种不同波长的激光:对于荧光素钠造影,固体激光器发出波长为488nm的激光(蓝光),用来激发荧光素钠染料。激光器内部有一个500nm的滤光片来区分刺激激光和激发荧光。不使用该滤光片的同波长激光用来做无赤光眼底像。对于吲垛青绿造影,半导体激光器发出波长为795nm的激光用来激发吲哚青绿染料,激光器内部有一个810nm的滤光片来分开刺激激光和激发荧光。半导体激光器发出的波长为830nm的激光用来做红外光普通眼底像。
此系统有多个图像获取模式可供选择:单独的FA造影,单独的ICGA造影,FA和ICGA同步造影等。在同步造影中,每幅图像的任一条扫描线都被扫描两次,在第一次扫描中,FA蓝光刺激并接收其激发荧光;第二次扫描时ICGA激光刺激并接收其激发荧光。在每个获取模式中,得到的图像都有时间显示,并可以获得连续图像和深度扫描图像(一层一层的,三维的)。这些图像均为数字化图像,分辨率范围自384×384到1536×1536像素。它们先被保存在内存中,然后再保存到硬盘中。镜头有两种可选,对应的图像获取视角范围为:15×15°、20×20°、30×30°和25×25°、35×35°、55×55°。此外,还有一个附加广角镜可选,一次成像150°。
3在眼科的应用
共焦激光眼底造影机可用于各种脉络膜、色素上皮疾患及葡萄膜炎、某些视网膜疾患的诊断及鉴别诊断。主要用于以下眼底病。
3.1老年黄斑变性(AMD)
ICGA对AMD的诊断与治疗有重要价值,由于黄斑区色素上皮、叶黄素和快速的荧光素渗漏或因局部出血、浊性渗出液的遮挡,眼底荧光血管造影(FFA)常不能显示视网膜下新生血管膜(SRNVM)的全部大小,采用ICGA易早期发现AMD早期隐蔽的SRNVM,能很好地显示新生血管与脉络膜组织的关系。Frank等对193名病人共做220例同步造影,这些病人包括AMD伴有隐匿性或典型的脉络膜新生血管(CNV)。在造影全过程中,FFA与ICGA同步造影给出高对比度的各阶段的图像,因而准确地显示两种造影图的相互关系和两种造影剂在视网膜和脉络膜中循环的比较。Ruth等对12例有视网膜色素上皮(RPE)
撕裂的患者用共焦激光扫描系统同时进行ICGA和FFA的检查,在ICGA中:卷曲的RPE下有11只眼(92%)可见清晰的CNV,其中5只眼为点状,6只眼为斑片状,与之相比,FFA以晚期荧光渗漏作为隐匿性CNV的标志有9只眼可见,但无清晰边界,可见在RPE撕裂中显示CNV的图像ICGA优于FFA,ICGA可作为指导激光治疗的重要工具。
3.2糖尿病视网膜病变
糖尿病视网膜病变(DiabeticRetinopathy,DR)研究不多,借助于ICG血管造影可研究三个问题:(1)糖尿病性脉络膜病变;(2)DR的病理过程;(3)全视网膜光凝对增殖性糖尿病视网膜病变的影响。ICG血管造影在大部分的增殖性糖尿病视网膜病变和1/2的背景型糖尿病视网膜病变可见脉络膜充盈不规则或迟缓,90%以上的增殖期糖尿病性视网膜病变可见脉络膜的高渗漏。激光斑处脉络膜毛细血管闭塞。在屈光间欠清的病例,ICGA可帮助大致了解视网膜微血管瘤和视网膜毛细血管无灌注区的情况及视网膜新生血管部位和形态。
3.3眼内肿瘤
欧杰雄等应用共焦激光眼底造影机观察脉络膜骨瘤一例,发现FFA显示瘤体于晚期出现不同程度强荧光染色,瘤体组织对脉络膜血管荧光的遮挡使ICGA显示瘤体弱荧光。
3.4中心性浆液性脉络膜视网膜病变
刘晓玲等观察70例中心性浆液性脉络膜视网膜病变患者,在ICGA早期可见脉络膜的充盈迟缓、充盈不均及早期快速的高渗漏,有RPE脱离、色素脱失、萎缩等。
3.5原田病
李玉涛等观察26例原田病,其ICGA显示早期异常暗的背景荧光,脉络膜灌注不良,脉络膜血管及涡静脉扩张,中周及后极部斑片状弱荧光,晚期可见斑片状强荧光。
3.6其它眼病的研究
如急性后极部多发性鳞状色素上皮病变(APMPPE)、Best’s黄斑变性、血管栓塞性眼病、视网膜色素变性、多发性易消失白点综合症、组织胞浆性眼病及近视眼底改变等。
4设备特点
4.1极低曝光量
激发荧光素发出荧光需要一个比较窄的波长,因此使用激光进行激发的效率最高,共焦血管造影
的视网膜曝光只有传统光学照相机曝光量的1%。该设备采用固体激光488nm和半导体激光795nm,由单模的光纤进行传送,光纤直径分别为4μm和8μm。发射的荧光波长分别在500~700nm(FFA)和810nm以上(ICGA)被记录下来。30°视角时488nm固体激光对视网膜辐射为0.2mW/cm2,半导体激光为1.6mW/cm2,这两个值都大大低于美国国家标准和其他国际标准的限制辐射量。
4.2高质量造影图像
高分辨率和高对比度造影图像并不完全由象素数量决定,该设备高质量造影图像主要是由其独有的共焦激光成像技术所决定。一激光束聚焦在视网膜上一点,然后返回探测器,形成二维的图像。通过扫描镜,激光束必须以垂直于光轴的方向进行二维的扫描。在探测器前,加一个小光栏(针孔),限制视网膜反射的光线进入探测器,只允许聚焦在光栏的光速通过,到达探测器,这是共焦特性。这种逐个象素点对点记录的造影图像,远远超过传统眼底相机的造影图像——即使传统相机分辨率为1000×1000pixel以上。因此与非共焦图像比较,共焦图像更清晰。本设备的光学屈光度补偿为-34~43°。
4.3同步造影功能
共焦激光眼底造影机可进行FFA和ICGA同步造影,并且使得在低光照度水平下能获得高对比度的数字图像。与分别使用两种造影剂的连续造影相比,FFA/ICGA同步造影有以下几个优点:首先,耗时少,因为两种造影同时完成,病人只需注射一次;其次,两种造影得到的图像同时同步在同一监视器上显示。和单种造影剂做出的结果相比,同步造影的解释分析更加清楚容易。已有研究证实,使用同步造影与单独使用FFA或单独使用ICGA相比,没有增加任何副作用,是十分安全的检查方式。
4.4动态造影
共焦激光眼底造影机可以提供动态造影图像,FFA或ICGA速度高至每秒16幅图像。在FFA早期充盈阶段,快速动态图像十分重要。在ICGA中,动态造影能够更好地发现CNV的滋养血管和视网膜血管瘤样增生(retinalangiomatousproliferation,RAP)/视网膜-脉络膜血管吻合(RCA),对于临床的诊断及治疗有非常重要的指导作用。4.5高质量的早期和晚期造影图像共焦激光眼底造影机采用共焦光学的设计,有效地阻止非共焦面组织发出的光线,可以获得高对比度的图像。高敏感度的探测器,特别适合于晚期图像摄取和分析,不需要二次注射造影剂。
4.6自发荧光
由于共焦激光眼底造影机采用激光作为扫描光源,其物理特性使得其可激发并记录视网膜色素上皮(retinalpigmentepithelium,RPE)细胞中脂褐质产生的微弱荧光。这种荧光并非由荧光素钠受激发产生,称之为自发荧光(autofluorescence,AF)。自发荧光采用FFA模式,但是不需注射任何造影剂,使用488nm波长激光获取高质量的自发荧光图像。自从HRA应用自发荧光模式以来,为视网膜疾病的诊断提供新的方法。
共焦激光眼底造影机作为唯一的共焦激光同步血管造影系统,其极低的曝光量、高对比度和高分辨率的造影图像,独有的同步造影,已成为临床最有力的诊断手段之一。打破传统检查方式,非创伤性的检查——自发荧光和红外成像,又为眼底病医生提供新的检查方式。
5展望
作为一种较新的激光眼底扫描技术的应用,共焦激光眼底造影机是一种多功能的视网膜、脉络膜血管造影系统。通过该设备的应用,可得到高分辨率、高清晰度的荧光血管造影图像,特别是可得到清晰的早期片和末期片。与传统的眼底照像机相比,造影速度较快,分析处理软件功能强大。其造影角度已经由早先的最大30°增加到55°,并且有一次成像150°广角镜可选。随着技术的日益完善,认识的不断提高,共焦激光眼底造影机在眼科领域内的应用将越来越广泛。
来源:《现代仪器》,转载请注明出处-仪器信息网(www.cncal.com)

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