面向糖网病的多波长自适应光学相干层析成像技术的研究

Diabetic retinopathy (DR) is a typical eye disease associated with fundus capillary network, which might lead to blindness. In early stage of diabetic retinopathy, it appears as mild ischemia and slight variation of the microcirculation in the eye. Due to the limitation of imaging resolution, it is difficult to be accurately diagnosed in early stage by current wildly used imaging tools in clinic. The proposed project aims at using the method of adaptive optics wavefront aberration detection, correction and analysis，to realize multi-wavelength adaptive optics optical coherence tomography three-dimensional cellular and functional imaging of capillaries and photoreceptor cone in living human eye. According to the optical absorption and scattering properties of retina and choroid blood vessel network and tissue at typical multi-wavelengths, the multi-wavelength imaging system is used to realize the functional imaging of human eye capillaries perfusion and oxygenation. Through imaging and quantitative measurement of diabetic retinopathy and healthy human eyes, the early features of surrogate biomarkers during development of the disease will be identified. On the basis of comparing the relative changes of different parameters, the surrogate biomarkers for early diagnosis of DR will be extracted and analyzed. Successful implementation of the project is of great importance to early diagnosis and treatment of this type of eye disease.

糖尿病性视网膜病变（糖网病）是一种典型的与眼底毛细血管网络相关且致盲的眼科疾病。其发病早期症状只表现为眼底轻微的缺血和微小血管变异。目前临床上普遍使用的成像工具受限于成像分辨率，很难在早期对其实现精确诊断。本项目旨在运用自适应光学的波前像差检测、矫正和像差分析等手段，实现多波长自适应光学相干层析成像系统对活体人眼的眼底毛细血管、光感受器视锥细胞进行三维细胞级的功能性成像。同时，根据视网膜和脉络膜毛细血管网络和生物组织对多个特定波长的吸收和散射特性，实现多波长成像系统对人眼毛细血管血流量和血氧进行功能性成像。通过对糖网病和健康人眼的成像和定量测量，确立多个生物标记参数在疾病发展过程中的早期特征；在比较不同生物标记参数早期相对变化的基础上，选取和分析有利于实现糖尿病性视网膜疾病早期诊断的生物标志参数。项目的成功实施对该眼病的早期精确诊断和治疗具有重要意义。

糖尿病性视网膜病变（糖网病）是与眼底毛细血管网络相关且致盲的眼科高发疾病。发病早期症状表现为眼底轻微缺血和血管局部结构异常。目前成像工具眼底相机的临床应用受限于成像分辨率，很难在早期实现糖网病的精确诊断；而视网膜荧光素眼底血管造影成像技术存在毒副作用，且成像深度不足，无法对病变区域进行全眼定位。本课题研究利用光学相干层析血管造影技术，融合自适应光学像差矫正技术，进行了成像系统的校准测量；实现了糖网病眼底无创无损、快速的高分辨率成像，对图像进行了处理分析，并实现了全眼眼前节到眼后节深度成像。.本课题开展了自适应光学相干层析成像系统研究，进行了系统的校准，研究像差矫正的方法；设计了一套用于眼部结构成像的同步变焦系统，开展基于谱域OCT的全眼成像研究；完成双树复小波变换在消除OCTA血管成像噪声中的应用研究，构建最优降噪模型，并基于深度学习算法进一步优化系统图像处理方法，以及对图像病变区域血管密度进行定量评估；同时定性分析脉络膜血管变化与黄斑病变的关联性。对健康人眼和糖网病人眼进行图像采集，初步形成糖网病血管病变数据库，对糖网病的早期精确诊断和治疗具有重要意义。.本项目转化成果OCT Velite C3000系列产品已取得二类医疗器械注册证（粤械注准20212161591）。项目执行期间，项目负责人已发表与本项目相关的论文6篇，其中作为第一作者发表论文1篇，作为通讯作者发表论文2篇，作为第一通讯作者发表论文1篇，作为其他作者发表论文2篇。项目负责人作为第一指导老师，指导项目“眼前节多功能多参数测量仪——眼睛角膜、虹膜、房角成像”获得第十五届挑战杯广东大学生课外学术科技作品竞赛“特等奖”。获得授权发明专利4件（非第一发明人），实用新型专利8件（其中为第一发明人5项）。培养毕业硕士研究生2名。本项目批准预算22.0000万元，支出18.2921万元，总剩余经费3.7079万元。