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本文分以下几个部分进行探讨: 第一部分 超高分辨率OCT视网膜图像自动分层的方法学建立及其准确性评估 目的:建立对超高分辨率光学相干断层扫描仪(Ultra-high resolution opticalcoherence tomography,UHR-OCT)黄斑区视网膜图像自动分层的方法,并评估该方法的准确性以及测量结果的可重复性。 方法:本研究共纳入20例正常受试者(12男,8女,年龄24-32岁),利用自行搭建的超高分辨率OCT(分辨率为3μm)获取右眼水平和垂直方向的黄斑区视网膜图像,扫描长度为8mm。应用Matlab程序结合基于动态规划最短路径算法对视网膜各层结构进行自动探测,并进行定量分析。视网膜自动分层方法分析的结果与三位眼科人员采用Image J软件手动分析的结果进行比较,验证自动探测方法的准确性。UHR-OCT视网膜图像的采集过程分别有两位检查者完成,第一位检查者对每一位受试者拍摄两次,第二位检查者拍摄一次。第一位检查者采集的两次图像分析的结果用于重复性分析,第二位检查者采集的图像结果与第一位检查者相比,用于再现性分析。统计学方法包括配对t检验、相关系数(Intraclasscorrelation coefficients,ICC)和重复系数(Coefficients of repeatability,COR)等。 结果:利用基于动态规划的最短路径算法可以将超高分辨率OCT视网膜图像分为8层,分别为(1)视网膜神经纤维层;(2)视网膜神经节细胞层和内丛状层;(3)内核层;(4)外丛状层;(5)外核层;(6)光感受器细胞内层;(7)光感受器细胞外层;(8)视网膜色素上皮层。视网膜自动分层方法分析的结果与三位眼科人员手动分析结果平均值的差值从1.96μm到6.50μm,手动和自动分析结果比较差异无统计学意义(P>0.05)。视网膜自动分层方法分析的视网膜各层厚度和总厚度的重复性和再现性的ICC值均大于0.935,除外光感受器细胞内层(0.158~0.643); COR值均小于5.04%。 结论:应用视网膜自动分层方法可以将UHR-OCT黄斑区视网膜图像分为8层,各层视网膜厚度结果具有较好的准确性和可重复性。 第二部分 自动分层方法分析近视和青光眼患者视网膜细微结构的改变 目的:采用超高分辨率光学相干断层扫描仪(Ultra-high resolution opticalcoherence tomography,UHR-OCT)结合视网膜自动分层方法分析高度近视和青光眼患者视网膜细微结构的改变,提高疾病的临床诊断效能和对疾病的准确性分析。 方法:本研究共纳入近视受试者80例,其中包括低中度近视50例(等效球镜度范围-0.50D~-6.0D),高度近视组30例(等效球镜度<-6.0D)。原发性开角型青光眼65只眼(38例),其中早期青光眼(Humphrey视野计检查结果MD≥-6.0dB)35只眼,以及中晚期青光眼(Humphrey视野计检查结果MD<-6.0dB)30只眼,早期青光眼中视野检查结果正常组20只眼;高度近视合并青光眼患者20只眼;以及正常对照组50例。首先应用UHR-OCT采集所有受试者黄斑区水平和垂直方向的视网膜图像,以黄斑中心凹为中心进行拍摄,扫描长度为8mm。然后采用视网膜自动分层的方法将UHR-OCT采集的视网膜图像分为8层,并对各层进行定量分析。用Bennetts公式根据IOL-Master测量的眼轴长度对OCT图像的放大率进行矫正。测量和分析的范围是以黄斑中心凹为中心直径6mm的区域,首先以黄斑中心凹点为中心,将水平方向图像分为颞侧和鼻侧两部分,将垂直方向图像分为下方和上方两部分;根据距离黄斑中心凹的距离进行分区,分为中央区(直径1mm的区域)、旁中央区(直径1-3mm的区域)和周边区(直径3-6mm的区域),旁中央区和周边区又包括上方、鼻侧、下方和颞侧四个区域,并对各区数据进行统计和分析。采用方差分析(Analysis of variance,ANOVA)方法对不同程度的近视和青光眼患者的数据进行统计学分析;应用受试者工作特征曲线下面积(Area under the receiver operating characteristic curve,AUROC)评估各种指标对青光眼和高度近视合并青光眼患者的诊断效能。 结果:(1)高度近视OCT图像放大率矫正前后的视网膜厚度之间存在差异;图像放大率矫正后,高度近视与正常对照组相比,周边区域总的视网膜厚度变薄(P=0.016),黄斑中央区和旁中央区域视网膜总厚度不变。高度近视视网膜细微结构的改变主要表现为中央区光感受器细胞外层(Outer segment of photoreceptors,OS)增厚(P=0.009),旁中央区和周边区,除神经节细胞层和内丛状层(Ganglioncell layer and Inner plexiform layer,GCL+IPL)外,其余各层的视网膜厚度均发生改变,尤其是视网膜周边区域,表现为内核层(Inner nuclear layer,INL)、外核层(Outer nuclear layer,ONL)和OS层厚度变薄(P<0.05),以及光感受器内层(Inner segment of photoreceptors,IS)和视网膜色素上皮层(Retinal pigmentepithelium,RPE)厚度的增厚(P<0.05)。(2)早期青光眼患者与正常对照组比较,外核层(Outer nuclear layer,ONL)厚度增厚(P=0.004),IS层厚度变薄(P<0.001),其余各层及视网膜总厚度不变。中晚期青光眼与正常对照组相比,视网膜神经纤维层(Retinal nerve fiber layer,RNFL)、GCL+IPL、IS层和总的视网膜厚度变薄(P值均小于0.001),以及INL、外丛状层(Outer plexiform layer,OPL)和ONL的厚度增厚(P≤0.001),OS和RPE层厚度不变。旁中央区IS层的平均厚度对早期青光眼的诊断效能最高(AUROC=0.859),而对于中晚期青光眼,下方的RNFL厚度、周边区域的GCL+IPL厚度和下方旁中央区的IS层厚度的诊断效能最好,ROC曲线下面积分为1.000、0.927和0.919。旁中央区GCL+IPL的平均厚度与视野的相关性最强(r=0.790,P<0.001)。(3)高度近视合并青光眼与正常对照组相比,RNFL、GCL+IPL、IS层和视网膜总厚度变薄(P值均小于0.001),以及OPL、ONL和OS层的平均厚度增厚(P值分别为0.001、0.023和0.029)。其中诊断效能最好的为下方周边区域的RNFL厚度(AUROC=0.938),周边区域的GCL+IPL厚度(AUROC=0.938)和IS层的平均厚度(AUROC=0.966)。 结论:高度近视和青光眼患者视网膜细微结构均发生改变,两种疾病的视网膜细微结构改变不同,旁中央区域的IS层厚度变薄对早期青光眼的诊断效能最高,RNFL、GCL+IPL和IS层局部厚度变薄对高度近视合并青光眼患者具有较好的诊断效能。