中华眼科杂志 2000年第6期第36卷 青光眼
作者：徐亮 陈英杰 杨桦
单位：北京市眼科研究所，首都医科大学附属北京同仁医院眼科 100005
关键词：青光眼；视网膜；神经纤维层；计算机图像处理
【摘要】 目的 视网膜神经纤维层（retinal nerve fiber layer，RNFL）的检测是青光眼早期诊断的重要手段，但照片冲洗难度大，部分患者难以显示清晰的RNFL图像，为此进行RNFL的数码摄影及模糊影像图像处理的研究。方法 采用Nikon眼底摄像机，连接高分辨Kodak数码摄像机。图像处理采用Photoshop软件。对首都医科大学附属北京同仁医院眼科105例青光眼患者，32例白内障患者，29例视网膜色素上皮层缺失患者的RNFL图像进行分析。采用阈值分割法观察RNFL的大体分布形态，在视盘鼻、颞侧的影像置黑时，观察颞上、颞下处RNFL白色反光的强度。结果 正常人RNFL在颞上、颞下、鼻上、鼻下处厚，分布形态像蝴蝶的翅膀。青光眼患者视神经早期损伤是以颞上、颞下的RNFL束丢失为特点，使对称的蝶状分布形态改变。但视网膜色素上皮颜色明显变浅或脉络膜缺损者，仍不能评价RNFL的分布。结论 采用RNFL的数码眼底摄像技术为计算机图像处理提供了必要条件，免除了复杂的暗房工作。此方法不要求看到RNFL的清晰细节，仅分析不同区域RNFL反光的情况，适用于屈光间质混浊所致模糊影像的分析，但对色素上皮及脉络膜缺失者无效。
Digital photography and blurred image processing of retinal nerve fiber layer in glaucoma
XU Liang, CHEN Yingjie, YANG Hua.
(Beijing Institute of Ophthalmology, Capital University of Medical Science, Beijing 100005, China)
【Abstract】 Objective Red-free photographs are effective in detecting retinal nerve fiber layer (RNFL). The reasons why it is not used by most clinics are difficulty in laborious developing and blurred image evaluating. To account for getting real-time image and blurred image evaluating, the digital photography and computerized image processing are used. Methods RNFL photographs were taken by Nikon Fundus Camera connected with a high resolution digital camera (Kodak) and a green filter. As usual it is necessary to see the texture of RNFL in evaluating its image, but blurred images due to media opacities greatly lose their resolution. The way we used no focus on seeing the texture of RNFL, but on evaluating the distribution pattern of RNFL. RNFL images have more white reflex in temporal superior, temporal inferior, nasal superior and nasal inferior sections around optic disc according to the thickness of RNFL. Threshold segmentation was used, we shift a threshold bar to the position until the nasal or temporal section around optic disc is black with the software Photoshop. Results In the normal RNFL image, the white reflex was of butterfly pattern, i.e., the temporal superior and temporal inferior sections around optic disc were white. In cases with glaucoma, the characteristic of early damage of optic nerve was the loss of RNFL at the temporal superior and temporal inferior part of the retina, thus the normal butterfly pattern was changed, the temporal superior or/and temporal inferior sections were black. With this method it is more effective to evaluate RNFL. However, in cases with retinal pigment epithelium faint in color and in cases with choroidal defect, it is still difficult to evaluate the distribution of RNFL. Conclusions It is an easy and effective way to detect glaucomatous damage with the digital photography and RNFL pattern evaluation.
【Key words】 Glaucoma； Retina； Nerve fiber layer； Computerized image procedure
采用无赤光眼底摄像技术进行视网膜神经纤维层（retinal nerve fiber layer, RNFL）检查，是早期发现青光眼视神经损害的重要手段［1-3］，但此方法始终未能普遍推广。其主要原因：（1）照片冲洗和曝光难度大；（2）约15％的患者由于屈光间质混浊、视网膜色素上皮颜色变浅，用此方法难以显示清晰的RNFL图像；(3)观察RNFL图像需要具有一定的临床经验，其标准难以确定［4］。针对上述3个问题，我们利用高分辨数码眼底摄像机拍摄RNFL图像，能即刻在计算机屏幕上显示RNFL影像，通过计算机图像处理技术还可随意调整影像的视觉效果，增强影像的反差。在实践中我们还摸索出RNFL影像不清者的图像处理法，使难以评价的RNFL影像明显减少。现将其方法及原理介绍如下。
资料与方法
一、研究对象
检测首都医科大学附属北京同仁医院眼科门诊166例患者。（1）青光眼105例，青光眼的诊断参照全国青光眼学组制定的标准，进行眼压、自动视野、立体眼底及RNFL摄像检查；（2）屈光间质混浊32例，主要为白内障患者，眼底镜检查可辨别视盘和血管，眼压正常，视野检查无青光眼局限性缺损；（3）视网膜色素上皮层减少或缺失者29例，主要为高度近视眼患者，眼压正常，视盘无青光眼性病理凹陷。
二、检查方法
RNFL眼底摄像采用日本Nikon NF505眼底摄像机，通过专用接口，连接高分辨率、低照度的美国Kodak DCS420数码摄像机，其图像分辨率为1 600×1 400象素，而一般摄像机的分辨率只有300余条线。眼底摄像机内插入绿色栅滤光片。计算机图像处理采用Photoshop软件。RNFL图像通过21英寸高分辨监视器显示，处理后的图像通过Lexmark激光打印机打印，该打印机的分辨率达1 200 dpi/英寸，打印图像的质量及制作成本均明显优于照片的冲洗，而且患者当时就能得到检测结果。
RNFL影像清晰者，能观察到羽毛状的细节，采用灰度线性拉伸法，通过增加影像灰度的反差，提高了图像的视觉效果。图1显示了清晰、正常的RNFL影像。
三、处理RNFL模糊影像的原理
RNFL影像不清的原因：（1）视网膜色素上皮颜色变浅或缺失，如近视眼患者明显的豹纹状眼底，或脉络膜萎缩斑，由于起反衬作用的视网膜色素上皮缺失，不能显示RNFL，图像处理无意义。⑵屈光间质混浊，如白内障患者的屈光间质混浊，造成RNFL图像的分辨率明显降低，见不到RNFL羽毛点状细节，因而难以评估。由于任何计算机图像处理方法均不能提高图像的分辨率，为此，我们将注意力放在RNFL的大体形态分布上，也就是放弃细节分析，注重总体形态观察。RNFL的分布特点：视盘周围颞上、颞下处RNFL最厚，鼻上、鼻下处RNFL厚度次之，所以正常的RNFL分布形态像蝴蝶的翅膀。众所周知，青光眼视神经的早期损伤是以颞上、颞下的RNFL束丢失为特点。RNFL越厚在影像中反射的亮度越高，RNFL越薄其影像越暗，在屈光间质混浊时，成像的清晰度下降，但这种特征性的反射分布仍存在。由于青光眼鼻、颞侧RNFL最后丢失，正常人视盘鼻、颞侧RNFL也最薄，我们将此处作为图像处理阈值分割的基准。在计算机图像处理中，通过提高灰度阈值（灰度阈值下的象素变黑），使视盘周围鼻侧或颞侧的影像置成黑色，RNFL的分布形态即可显示出来。正常的RNFL分布应该呈蝶状（图1，2），视盘颞上、颞下处RNFL反光束最强、最长，鼻上、鼻下处RNFL反光次之。
结果
一、白内障患者RNFL的分布形态
尽管见不到白内障患者RNFL的羽毛状细节，但是其RNFL呈明显的蝶型分布。视盘颞上、颞下处RNFL反光束最强、最长，鼻上、鼻下处RNFL反光次之。白内障明显时，图像更模糊，由于混浊间质的光散射作用，白色反光不呈4束，而呈上、下2束（图3，4）。对明显屈光间质混浊、眼底不能显示视网膜血管者，用此方法分析无效。
二、青光眼患者
青光眼患者RNFL的分布形态改变，如颞上和/或颞下处束状反光区缺失，提示有RNFL缺损，尽管此影像见不到RNFL的羽毛状细节。图5，6为颞下方RNFL缺损者，通过阈值分割法，其缺损显示更明显。图7，8为弥漫性RNFL缺损且图像模糊者。图5为难以评估者，图6显示用阈值分割法后，视盘鼻、颞侧尚未置黑，上、下方已无白色反光，由此不难推断是弥漫性RNFL缺损者。
三、高度近视眼患者
对视网膜色素上皮颜色变浅者，用本方法检测较立体镜下观察RNFL有效。因为无赤光眼底摄像比彩色照像能更好地显示RNFL状况，可通过阈值分割法制定观察标准。对视网膜色素上皮层缺失及脉络膜缺损者，能见到豹纹状脉络膜血管或白色巩膜，但观察不到RNFL的分布形态。对此类患者我们应用视神经分析仪（nerve fiber analyzer，NFA）及光学相干断层成像术（optic coherence tomography ，OCT）进行检测（图9～11），这两种仪器是目前最新的激光RNFL厚度测量仪。前者利用偏振光延迟计量技术，后者应用激光B超扫描原理，但是均不能有效测量RNFL。NFA得到的是增强的伪信号，OCT得到的是明显衰减的伪信号。
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