视网膜新生血管

视网膜新生血管（共8篇）

视网膜新生血管 篇1

糖尿病视网膜病变 (DR) 是最主要的致盲眼病之一, 其有效治疗是眼科基础研究和临床亟待解决的课题。因此, 开展对DR发病机制方面的实验研究具有重要意义。内皮细胞受体酪氨酸激酶 (Endothelial cell receptor tyrosine kinases, PTKs) 是血管生成的最重要的介质之一, 目前已有许多研究证实, Eph/Ephrin作为RTKs亚族中最大的一支, 其家族中的Eph B4/Ephrin B2 信号通道对于细胞的迁移、粘附和增生起着定位作用。在早产儿增殖性视网膜病变和激光诱导的视网膜脉络膜新生血管等类似于PDR病理改变的动物模型中, 均检测到Eph B4/Ephrin B2 信号通道的激活及s Eph B4 在体外和活体中抑制脉络膜新生血管作用明显, 且其可在体外通过抑制PDGF介导RPE细胞的黏附、增殖和迁移[1,2]。

同时, 最新研究也表明s Eph B4 在高浓度状态下对活体组织无毒性损害且其玻璃体、视网膜穿透能力强, 为s Eph B4 可能会成为新一类的治疗DR等一系列增殖性玻璃体视网膜病变提供了有利的理论支持。本文旨在通过长期DR兔眼模型, 研究s Eph B4 对PDR中视网膜新生血管和玻璃体增殖的抑制的作用机理, 现报道如下。

1 材料与方法

1.1 主要仪器FFA、OCT、明暗电生眼仪、全血分析、系统显微镜及图像分析系统 (Zeiss LSM510META Imager 21;Zeiss Laser Module Zeiss公司) 、全自动PCR扩增仪 (Icycler BIO–RAD公司) 、高速台式离心机 (5417C型, Eppendorf公司) 、真空离心系统 (Speed Vac plus SC110A和Universal Vacuum system UVS400 SAVANT公司) 、无菌超净工作台 (Class Ⅱ B2 型, NUAIRE公司) 、凝胶数字成像系统 (Universal Hood Ⅱ型, BIO-RAD公司) 、凝胶电泳系统 (Power Pac 200 型, BIO-RAD公司) 等。

1.2 方法 (1) 糖尿病兔模型建立:选用8~10 周的雄性兔4 只, 麻醉后予5% 四氧嘧啶150 mg/kg耳缘静脉注射, 注射前不需禁食。麻醉恢复后予高糖高脂饮食, 并在4、8 和12 h皮下注射5% GS 10 m L, 注射四氧嘧啶后每12 小时测一次血糖直至1 周得到每只兔的血糖变化曲线。对于血糖持续低于300 mg/d L的实验对象于1 周时予第2 次5% 四氧嘧啶100 mg/kg静脉注射, 注射后只需持续监测血糖, 不需做特殊处理。对于连续3 次晨间血糖高于350 mg/d L的实验对象根据血糖升高程度予胰岛素皮下注射, 采耳中央动脉血1 次/ 周及尿液24 h/ 次。距试验开始1 个月时, 若试验对象持续血糖>300 mg/d L且血液及尿液中出现糖基蛋白、尿素氮、尿糖、尿蛋白升高及电解质紊乱, 则表明糖尿病兔模型建立。之后改为检测血糖1 次/ 周和耳中央动脉1 次/ 月, 采血及尿液。 (2) 兔眼DR模型:糖尿病兔模型发展到7~8 个月时, 兔视网膜血管出现扭曲和扩张, 10 个月左右出现荧光渗漏。糖尿病兔模型发展到6 个月后进行1 次/ 月FFA、OCT、眼压及明暗电生理检查。12 个月时将所有双眼FFA出现荧光渗漏的兔选为实验对象, 至此, 兔眼DR模型成功建立。 (3) 分组进行玻璃体腔内s Eph B4 不同剂量多次注射, 将所有DR兔的右眼作为药物干预眼给予s Eph B4 50 μL玻璃体腔内注入, s Eph B4 的剂量依次为1000、465、160、80 μg。左眼作为对照眼, 予生理盐水50 μL玻璃体腔注入。此干预治疗持续6 个月, 注射1 次/ 月。 (4) 视网膜、玻璃体增殖膜及眼球各部位样本收集, 在干预对照实验结束时将兔麻醉下予巴比妥酸盐100 mg/kg静脉内注射致死后, 进行眼球摘除并实行: (1) 全视网膜完整取样:沿角巩缘360° 去除角膜, 小心去除晶体, 将眼球从4 个象限蝴蝶状剪开, 并用4%多聚甲醛 (PFA) 固定45 min后, 清除玻璃体, PBS清洗3 次, 10 min/ 次, 显微镜下完整取出视网膜平铺放置于OCT包埋剂中包埋, 干冰凝固后保存于-80 ℃, 实验时取出, 用冰冻切片机以5 μm厚度切片。 (2) 玻璃体增殖膜, 视网膜取样:用上述方法固定组织后, 显微镜下取出带有玻璃体增殖膜的视网膜脱水后, 放置于OCT中包埋, 凝固, -80 ℃储存, 切片。

1.3 统计学处理使用PEMS 3.1 统计软件及Microsoft excel 2007 软件进行分析, 计量资料采用 (±s) 表示, 比较采用t检验, 以P<0.05 为有差异有统计学意义。

2 结果

糖尿病兔模型FFA的渗漏减轻, 正常组兔的OCT (122.15±7.24) μm, 而糖尿病模型的OCT变厚, 干预后逐渐变薄并与剂量的增加呈负相关, 剂量越大, OCT测量的视网膜厚度越薄越接近正常厚度。ERG是客观有效放映视网膜功能变化的一个敏感指标, 正常兔眼的ERG的a A值为 (79.39±11.23) , 糖尿病兔模型ERG的a A值随着剂量的增加逐渐降低, 干预后逐渐接近正常值, 并与剂量成正相关, 见表1。

3 讨论

长期的高血糖、多元醇、肌醇代谢异常会导致血液流变学改变, 氧化应激、炎症/ 免疫系统活化, 细胞因子/ 生长因子表达或活性改变, 以致视网膜血管内皮损伤, 毛细血管内皮细胞开始增殖, 血管渗漏、闭塞, 缺氧的网膜组织释放出血管增殖物质, 促使新生血管形成, 进而导致出血、机化, 而发生增殖性病变, 并造成极其严重的不良后果[3]。一系列研究证实, PTKs是血管生成的最重要的介质之一, 包括血管内皮生长因子 (Vascular endothelial growth factor, VEGF) 受体、血管生成素 (angiopoietin, Tie) 受体和红细胞生成素诱导的肝细胞 (erythropoietin-producing hepatocellular, Eph) 受体。Eph受体与它的Ephrin配体一起组成了PTKs亚族中最大的一支, 有14 个受体和8 个配体。这个家族基于序列同源性粘附于Ephrin配体, 再细分为Eph A和Eph B两组[2]。Eph/Ephrin调控着不同系列的细胞功能, 如细胞迁移、增殖和黏附, 他们对于脉管系统的发展也有着重要的影响[4]。已有实验表明, 视网膜内皮细胞表达Ephrin B2, 一个细胞外域的Eph B4 受体的可溶性单体形式 (s Eph B4) , 可以竞争性抑制受体激活, 从而在总体上阻断内皮细胞功能和视网膜脉络膜的新生血管[5]。同时, 基于Eph B4/Ephrin B2 在调节细胞黏附、生长和迁移中起着重要作用, 目前也有体外实验证实, Ephrin B2和Ephb4 表达在人类视网膜色素上皮细胞和增殖性玻璃体视网膜病变膜内的细胞上。s Eph B4 可抑制血小板衍生生长因子介导RPE细胞内的Eph B4 和Ephrin B2 磷酸化, 从而抑制RPE细胞的迁移、黏附和增殖[6]。本项目拟采用经典的类似于DR晚期PVR的兔眼模型, 首次针对s Eph B4 在DR活体中抑制玻璃体增殖进行系统研究。结果显示, 糖尿病兔模型OCT是变厚的, 干预后逐渐变薄并与剂量的增加呈负相关, 剂量越大, OCT测量的视网膜厚度越薄越接近正常厚度。ERG是客观有效放映视网膜功能变化的一个敏感指标, 正常兔眼的ERG的a A值为 (79.39±11.23) , 糖尿病兔模型ERG的a A值随着剂量的增加逐渐降低, 干预后逐渐接近正常值, 并与剂量成正相关。最新动物研究显示, 浓缩状态下的s Eph B4 对于兔眼无毒性作用, 实验组与对照组的兔眼眼内压, 明暗电生理和组织病理学等方面比较差异均无统计学意义 (P>0.05) , 且药物动力学研究展示s Eph B4 在视网膜和脉络膜中的平均存留时间明显优于传统的抗VEGF药[7,8,9,10]。但由于DR患眼中的微环境及各类因子已较正常眼发生了巨大的变化, 所以对于s Eph B4 在DR眼中的安全性及药物动力学方面有待进一步研究。

综上所述, 通过对s Eph B4 抑制DR视网膜新生血管的研究, 证实s Eph B4 在活体中具有抑制RPE细胞黏附、增殖、迁移的作用, 对一系列增殖性视网膜病变的临床药物研究具有指导性意义[11,12,13,14,15]。

摘要：目的:探讨s Eph B4抑制视网膜新生血管和玻璃体增殖的作用。方法:建立长期DR兔眼模型, 将所有DR兔的右眼作为药物干预眼, 给予sEphB4 50μL玻璃体腔内注入, s Eph B4的剂量依次为1000、465、160、80μg。左眼作为对照眼, 给予生理盐水50μL玻璃体腔注入。此干预治疗持续6个月, 注射1次/月。比较两组OCT及明暗ERG干预前后的变化。结果:糖尿病兔模型FFA的渗漏减轻, 糖尿病模型的OCT变厚, 干预后逐渐变薄并与剂量的增加呈负相关, 剂量越大OCT测量的视网膜厚度越薄越接近正常厚度。糖尿病兔模型ERG的a A值随着剂量的增加逐渐降低, 干预后逐渐接近正常值, 并与剂量成正相关。结论:s Eph B4可以抑制糖尿病视网膜病变兔模型的视网膜水肿, 以及改善视网膜功能。

关键词：sEphB4抑制,视网膜,新生血管,玻璃体增殖

视网膜新生血管 篇2

[关键词] 视网膜 微血管 内皮细胞 细胞培养

许多视网膜疾病如糖尿病性视网膜病变、年龄相关性黄斑变性等均与视网膜血管病理性改变密切相关。随着对视网膜血管性疾病的研究深入发现视网膜血管内皮细胞是血管病变过程中的关键细胞。通过体外分离培养视网膜血管内皮细胞获得大量完整、纯度高的内皮细胞，从而对其进行形态、结构、生理功能和病理变化等方面的观察，为视网膜血管性疾病研究提供体外模型。本实验综合国内外几种方法，以人视网膜为材料，探索简便、有效的人视网膜微血管内皮细胞的培养方法。现报告如下：

1 材料与方法

1.1 材料

0.1%Ⅱ型胶原酶（Sigma公司，美国）、胎牛血清(Gibco公司，美国) 、DMEM培养液(Gibco公司，美国)、含0.02%EDTA的0.25%胰酶(Gibco公司，美国)、纤维连接蛋白（Sigma公司，美国）、内皮细胞生长因子ECGF(Sigma公司，美国) 、Percoll分离液（Gibco公司，美国）、肝素（Sigma公司，美国）、PBS（Sigma公司，美国）、培养瓶、培养皿、眼科器械、匀浆器、吸管、离心管、细胞筛、第Ⅷ因子相关抗原抗体(北京中杉金桥生物技术有限公司)，完全培养液：DMEM培养液+15%FBS+90ug/ml肝素+0.1ug/L的ECGF，培养瓶：培养前1天用10ug/cm2纤维连接蛋白包被。

1.2 方法

1.2.1 人视网膜微血管内皮细胞的分离与原代培养

原代细胞培养使用的眼球为角膜移植后残留的供体眼球。无菌操作，浸入酒精中消毒2遍，转入DMEM培养液中。距角膜缘后3mm穿刺，剪去眼前节，娩出玻璃体，吸取DMEM培养液将视网膜神经层吹起吸出，将视网膜置于DMEM培养液中洗涤2-3次，去除色素组织并夹出较大的血管，再将视网膜转入另一培养皿中剪碎后匀浆，将匀浆液过两层细胞标准筛（先过220um，后过86um），将第2层细胞筛翻转后用DMEM培养液充分冲洗，收集洗脱液后离心（1000r/min，10min），弃上清后加入3倍体积的0.1%胶原酶吹打均匀后移入离心管中在37℃200r/min摇床上消化60min，离心（1000r/min，10min），弃上清，用DMEM培养液悬浮细胞，将Percoll分离液加入DMEM培养液中，以20000r/min离心30min制备连续密度梯度，吸取上述细胞悬液2ml小心加入25ml离心管顶层分离介质面上，离心（1000r/min，10min），用注射器针头吸取所需的细胞层(第2层)，以添加ECGF的完全培养液悬浮细胞，接种于包被有10ug/cm2纤维连接蛋白的培养瓶内，将培养瓶置于5%CO2、37℃培养箱内培养细胞。24 h内严禁移动培养瓶。培养2d后首次换液，以后每2d换液1次，保持ECGF的浓度。换液前相差倒置显微镜下观察视网膜血管内皮细胞，标记杂细胞位置，用细胞刮去除杂细胞。

1.2.2 人视网膜微血管内皮细胞的传代培养

当原代细胞融合80％以上后，开始传代培养。吸去培养液，用PBS清洗1～2次；加入0.25%胰蛋白酶与0.02 EDTA混合消化液，室温下消化，在相差显微镜下观察，当铺路石样细胞开始变圆收缩，细胞间隙变大时，倒出消化液；以含15%FBS的完全培养液终止消化，反复吹打瓶壁上细胞，脱壁后形成细胞悬液，按1：2的比例进行传代，接种于纤维连接蛋白包被的培养瓶中。传代后每2～3 d换液1次。

1.2.3 人视网膜微血管内皮细胞的鉴定

(1)形态学：在相差倒置显微镜下观察视网膜血管内皮细胞形态特征、生长特性及与微血管碎片的距离，并运用目镜网格器计数法观察记录培养瓶中混杂的其他细胞，每瓶选择3个视野，实验各重复3次。(2)Ⅷ因子相关抗原免疫组化检查：以0.5×105/L的细胞密度接种2mL细胞悬液接种于预先置有20mm×20mm盖玻片的六孔板中，并置于37℃的培养箱中培养24h至细胞爬满玻片后取出，PBS漂洗细胞2次，以4%多聚甲醛固定20min；PBS冲洗3次，免疫细胞化学染色二步法检测Ⅷ因子相关抗原。阴性对照：一抗用PBS代替。显微镜下观察、采集图像。

2 结果

2.1 视网膜血管内皮细胞形态学特点

经过分离纯化后接种于培养瓶的视网膜血管内皮中混杂有许多杂细胞，如红细胞、胶质细胞、周细胞等。24h后可见有血管内皮细胞贴壁，呈扁平梭形；5-7d细胞分裂、克隆样生长，形成细胞集落，呈类圆形、多边形形状；12d左右细胞融合呈铺路石样，单层生长，铺满瓶底，可见接触抑制现象。

2.2 视网膜血管内皮细胞免疫组织化学鉴定

视网膜血管内皮细胞经第Ⅷ因子相关抗原抗体染色，即胞浆中有棕色着色，98%以上细胞呈阳性染色。阴性对照组无着色。

3 讨论

视网膜血管内皮细胞的分离和培养在认识视网膜血管性疾病的病理生理等过程中发挥了重要作用。视网膜微血管内皮的培养由于取材困难，培养的细胞不易纯化，一直是视网膜细胞培养中的难点。

3.1 视网膜微血管内皮细胞的分离

取材过程中，要采用新鲜的人眼，并保证操作过程绝对无菌，尽量去除视网膜上的视网膜色素上皮细胞，并夹除可见的大血管。视网膜微血管段的分离和内皮细胞的获取、纯化作为视网膜血管内皮细胞培养中的关键步骤，对微血管段的分离程度要求较高，因此我们采用剪碎匀浆分离法获得视网膜微血管段。在匀浆器的选择上，注意玻璃杵与管壁应有一定的间隙，匀浆物与匀浆液的比例控制在1：1左右，研磨次数不宜太多，以免微血管段过度破碎。将组织分离后得到的匀浆液进行过滤和离心。用220um及86um的细胞筛可分别筛去未分离的血管段组织和一些较大的细胞以及血细胞等比血管内皮细胞小的细胞及一些碎片，得到较为纯净的微血管段。我们采用0.1g/L胶原酶在37℃200r/min摇床上消化60min，能够将视网膜间质消化获得单细胞悬液并保持较好的细胞活性。

3.2 视网膜微血管内皮细胞的贴壁和纯化

我们使用纤维连接蛋白包被的培养瓶能够有效地促进内皮细胞贴壁，同时抑制其他混杂细胞贴壁生长[1]。在培养液的选择上，我们配制了添加有15g/LFBS、90ug/ml肝素、0.1ug/L ECGF的内皮细胞培养基，形成只利于内皮细胞生长的选择性培养环境，使内皮细胞进一步得到纯化[2]。周细胞与内皮细胞的分离是纯化技术的难点，我们采用密度梯度离心和物理刮除等方法去除周细胞。Percol1分离液是一种外面被聚乙酰胺吡咯烷酮包被的硅胶颗粒，它无毒、无刺激性，对细胞无吸附作用，产生的渗透压很小，因此在全部密度范围保持等张。Percoll在离心过程中会自然形成密度梯度，内皮细胞和周细胞因其密度不同而在分离液中处于不同的层面。从而将提高内皮细胞纯度[3]。原代培养3-5d后，一些混杂的细胞常常分区成片的生长，可以利用内皮细胞呈独特的铺路石样形态单层生长，而周细胞呈长梭状的可重叠生长，在培养瓶底部标记后用细胞刮匙刮除杂细胞，从而获得较纯的内皮细胞[4]。此外，在传代过程中，采用含0.02%EDTA的0.25%胰酶可使周细胞较内皮细胞更先松动，利用该特点可以除去部分周细胞。

综上所述，我们认为使用纤维连接蛋白包被培养瓶及添加肝素和内皮细胞生长因子的培养基，并结合物理刮除、密度梯度离心法等可以成功获得高纯度的视网膜血管内皮细胞，为体外研究视网膜血管相关疾病奠定了基础。

参考文献

[1] Schor AM,Schor SL.The isolation and colture of endothelial cells and pericytes from the bovine retinal microvasculature: a comparative study with large vessel vascular cells. Microvase Res,1986,32(1):21-38.

[2] Lin C,Mctough R,Aswad B,et al.Hypoxin induces HIF-1,alpha and VEGF expression in chondrosarcoma cells and chondrocytes[J]. J Orthop Res, 2004, 22(4): 1175-1181.

[3] ZhouB,Oka JA,SinghA,et a1.Purificationand subunit characterization of the rat liver endocytic hyaluronan receptor[J]. J Biol Chem,1999,26,274(48): 33831- 33834．

视网膜新生血管 篇3

患者男, 33岁, 因左眼痛伴头痛2天来诊。眼部检查:左眼视力为眼前数指 (CF/BE) , 右眼视力0.06, 双眼视力不能矫正。左眼结膜混合性充血, 角膜毛玻璃样改变, 前房轴深约2.0 m m, 积血深约1.5 m m, 瞳孔圆, 直径约4.0mm, 无对光反射, 虹膜布满新生血管, 房角粘连全闭, 见新生血管长入, 全晶体呈白色皮质混浊, 内部结构看不清。非接触眼压计 (NCT) 测量眼压:3次眼压值分别为60.0、6 0.0、6 1.0 m m H g, 平均6 0.3 m m H g。右眼角膜透明, 前房轴深3.0mm, 瞳孔圆, 直径3.0mm, 对光反射灵敏, 全晶体呈白色皮质混浊, 内部结构看不清。眼压值分别为1 3.0、1 5.0、1 4.0 m m H g, 平均1 4.0 m m H g。双眼球震颤。B超检查:双眼玻璃体内混浊伴机化, 与视盘头及鼻侧网膜粘连。诊断为左眼新生血管性青光眼, 双眼先天性白内障, 双眼玻璃体积血?入院后予以布林佐胺、毛果芸香碱、马来酸噻吗洛尔、曲伏前列腺素等滴眼液滴眼, 以及乙酰唑胺片、甘露醇针等协同降眼压1周后, 左眼眼压仍波动于40~50mmHg之间。手术切除双眼晶状体后, 见双侧眼底自视盘颞侧缘各一淡红色隆起的视网膜皱襞, 呈条带状, 水平位连接至颞侧锯齿缘, 视网膜中央动脉爬行其上;左眼皱襞上见点状出血机化灶, 伴黄斑缺失。左眼另予以手术切除玻璃体, 行全视网膜光凝后眼压正常。住院时间20天。出院前左眼视力为眼前数指, 3次眼压值平均19.0mmHg;右眼视力0.08, 眼压平均值16.0mmHg。出院1个月后复查, 左眼视力仍为眼前数指, 眼压平均值19.5mmHg;右眼视力0.0 8, 眼压平均值1 5.3 m m H g。

2 讨论

先天性视网膜皱襞是一种少见的家族遗传性先天性视网膜发育异常, 为视杯发育异常所致。临床表现为单眼或双眼发生, 视力不佳, 常有眼球震颤和斜视, 可伴发小角膜、黄斑异位、视网膜结构不良等, 目前无有效治疗方法[1]。新生血管性青光眼是由于虹膜表面和前房角新生血管形成, 致使房角粘连堵塞, 引起眼压升高, 常见病因为视网膜静脉堵塞、糖尿病视网膜病变等视网膜缺血性疾病[2]。本例患者左眼因先天性视网膜皱襞, 视网膜长期缺血缺氧, 出现出血机化, 新生血管增生, 波及虹膜和房角, 致使房角粘连堵塞后房水循环障碍, 引起眼压升高, 继发青光眼。

此病例患有先天性视网膜皱襞伴新生血管性青光眼, 经使用药物控制眼压无效, 必须手术处理。滤过手术若因瘢痕阻止滤枕的形成, 需行瓣植入术[2], 但仍易复发。故目前对于新生血管性青光眼治疗方法早期予以全视网膜光凝术, 术后联合使用药物以控制眼压为主, 晚期以缓解患者疼痛为主。结合本例患者病情, 行全视网膜光凝术后眼压可控制在正常范围, 且能保留部分视力, 效果良好。笔者认为, 对于新生血管性青光眼需早发现、早处理, 尽早行全视网膜光凝术, 防止病情进一步恶化。

参考文献

[1]刘家琦, 李凤鸣.实用眼科学[M].2版.北京:人民卫生出版社, 2002:539.

视网膜新生血管 篇4

关键词：新生血管性青光眼,青光眼阀联合全视网膜光凝,围术期,护理

新生血管性青光眼是患眼中虹膜上存在着新生血管, 有着较强破坏性, 并有着较高的失明率。由于纤维血管组织在房角增生, 容易使周边虹膜前粘连关闭、小梁网阻塞。已有文献表明, 青光眼阀联合全视网膜光凝治疗有着显著疗效[1,2]。但由于术后常发生其他并发症, 影响患眼的康复。因此, 实施围术期护理显得至关重要。为了探讨青光眼阀联合全视网膜光凝治疗新生血管性青光眼围术期护理及效果, 本研究特选取48例新生血管性青光眼病人作为此次研究对象。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2011年1月—2014年1月收治的48例新生血管性青光眼病人的临床资料进行回顾性分析。均给予青光眼阀联合全视网膜光凝治疗, 所有病人均了解研究相关情况, 并签署知情同意书, 自愿参与研究。男29例, 女19例, 年龄42.12岁~76.52岁 (56.52岁±11.42岁) ;眼压29 mmHg~59mmHg (42.12mmHg±2.69mmHg) ;发病原因:视网膜中央静脉阻塞13例, 糖尿病视网膜病变11例, 视网膜中央动脉阻塞9例, 视网膜静脉周围炎6例, 其他9例。

1.2 治疗方法

两组病人均给予青光眼阀联合全视网膜光凝治疗, 表面麻醉后, 常规球结膜下浸润麻醉;并打开颞侧球结膜, 以角巩膜缘为基底的浅层巩膜瓣, 并修剪引流管到适合的长度, 将引流阀置于巩膜表面, 缝合引流管及巩膜瓣、结膜切口。手术完成后行全视网膜光凝, 除了视盘周围1PD与黄斑部分外, 其余均给予光凝。

1.3 护理方法

1.3.1 术前护理

①心理护理:良好的心理状态是促进病情恢复的重要保证。由于新生血管性青光眼眼压持续升高, 且伴随有眼胀及其眼痛, 加上降眼压效果不明显, 在经济及精神上承受较大压力, 往往产生焦虑、抑郁及紧张等不良心理, 影响治疗效果。此时, 护理人员应与病人多沟通、交流, 在交谈中了解病人所需及所想, 并向病人详细介绍新生血管性青光眼的相关知识, 列举治疗成功病例, 进而增强治疗信心, 消除病人的焦虑、紧张及恐惧等不良心理。②病情观察:手术前每日行裂隙灯检查, 监测眼压, 充分了解病人眼部炎症反应、病人视力及其滤过泡等实际病情;若病人出现头痛、恶心、呕吐及胀痛等问题, 应立即上报给临床医生, 并加以处理;全面监测病人血糖、血压等情况, 及时给予对症治疗。③术前准备:做好常规检查, 使病人保持手术最佳状态, 并在手术早晨常规冲洗泪道, 若有必要给予20%甘露醇250mL静脉输注, 进而减轻病人恐惧心理。

1.3.2 术后护理

①一般护理:帮助病人平卧, 确保术眼敷料的干燥性, 并观察创口及眼部分泌物;确保大小便的通畅性;将常用物品定位放置, 并在活动空间不设障碍物, 以免病人跌倒或损伤。并加强巡视, 若发现问题及时解决;术后1周观察病人眼压的波动性, 若出现一过性眼压升高的问题, 应报告医生做相应处理;查看术眼有无感染、渗血及出血等情况。②激光光凝治疗护理:采用激光治疗前, 护理人员应与激光治疗室约定治疗的时间, 并给病人充分散瞳及表面麻醉时间, 并嘱咐病人应平稳呼吸, 不能转动眼球, 若有疼痛则立即告知医生;手术当日不适宜剧烈运动, 禁止挤揉术眼。③并发症护理:早期浅前房是较为常见的并发症, 大多是由于引流管周围的渗漏及脉络膜脱离所引起的;一过性高眼压则与引流盘周围纤维组织增生相关。因此, 在术后应注意确保引流管通畅, 切忌按压切口, 在按摩时禁止用力太大, 以病人忍受而宜。一旦发生以上并发症, 则应告知临床医生, 并采取相应的治疗策略, 加强监护。④出院指导:对病人进行指导, 嘱咐保持生活规律性;初期适当进行轻度活动;视病情恢复情况, 适当增加活动量;保持愉快心情, 利于病情恢复;养成定时排便习惯, 保持大便通畅, 防止便秘。若出现不良反应, 如眼压过高 (患侧头痛、胀痛) , 应及时就医。⑤生活护理:新生血管性青光眼病人合理饮用食物能够起到促进作用, 保证病人摄入高蛋白、高维生素的食物, 并确保摄入足够的热量, 多食用易消化且富有营养的食物, 进而增强体质。坚持少食多餐的原则, 最大限度减少肠道负担, 禁忌辛辣等物, 少吃生姜、生葱、过热、过油腻且粗纤食物。严格控制饮水量, 一次饮水不超过300mL, 不宜饮用浓咖啡, 衣领不宜过紧等。

1.4 观察指标

观察并记录两组病人的临床疗效及其并发症。

1.5 手术疗效评定

手术后1周, 根据Topouzis提出的判定标准, 将其分为完全成功、部分成功、手术失败。完全成功:术后不服用抗青光眼药物, 病人的眼压控制在6mmHg~21 mmHg;部分成功:术后肥用抗青光眼药物, 眼压控制在6 mmHg~21 mmHg;手术失败:术后服用抗青光眼药物, 且眼压超过21mmHg。

2 结果

48例新生血管性青光眼病人中完全成功29例, 占60.42%, 部分成功16例, 占33.33%, 手术失败3例, 占6.25%。术后并发症发生情况:1例引流管堵塞, 1例前房形成, 给予对症处理后, 恢复正常。总并发症发生2例, 占4.17%。

3 讨论

新生血管性青光眼是眼科较为难治的眼病, 在房角部位形成纤维血管膜, 使得眼压升高。临床中已证实引流阀植入联合全视网膜光凝治疗的疗效确切, 可恢复病人视力, 并改善预后。但在接受手术治疗前, 均需要给予长时间的药物治疗。这样一来, 长期的药物治疗往往使病人产生焦虑、恐惧及烦躁心理, 进一步影响病情恢复[3,4]。因此, 手术前护理人员需要对每位病人实际病情进行评估, 并耐心回答病人所提出的问题, 做好相应的心理护理、病情观察及术前准备, 消除病人不良情绪, 以积极的心态接受手术, 进而提高病人在治疗过程中的配合。手术完成后还应帮助病人做好术后护理, 包括一般护理、术眼护理及其并发症护理, 减少并发症的发生, 提高手术成功率[5]。对于出院病人应做好出院指导, 并加强随访, 嘱咐病人一旦有不良反应, 则及时就诊。在本次研究中, 48例病人实施围术期护理, 手术完全成功率为60.42%, 并发症发生率4.17%。由此表明:围术期实施全面护理可有效改善预后, 降低并发症发生率, 促进病人早日康复。

参考文献

[1]高荣萍, 李华萍.青光眼引流阀植入联合全视网膜光凝治疗新生血管性青光眼的护理[J].护士进修杂志, 2011, 26 (4) :320-321.

[2]王俊琴, 郑利民, 罗立勤, 等.青光眼引流阀植入联合全视网膜光凝治疗新生血管性青光眼的护理[J].中外健康文摘, 2013 (40) :12-13.

[3]佘兮.青光眼引流阀治疗新生血管性青光眼患者的围手术期护理[J].护理实践与研究, 2012, 9 (3) :50-51.

[4]王丹, 王淑霞, 楚建设, 等.青光眼引流阀植入联合视网膜激光光凝术治疗新生血管性青光眼的疗效观察[J].吉林医学, 2014 (19) :4272-4273.

霜样树枝状视网膜血管炎1例 篇5

霜样树枝状视网膜血管炎是一种伴有全葡萄膜炎的临床非常少见的严重血管炎, Ito等[1]于1976年首次报道了此病, 包头医学院第一附属医院发现1例, 报道如下。

1 病例资料

患者女性22岁, 因发热、恶心伴呕吐一周于2010年6月2日就诊于包头医学院第一附属医院神经内科, 血常规检查各项指标均正常;脑脊液检查:白细胞计数增高, 淋巴细胞百分数增高, 中性粒细胞百分数减少, 大量淋巴细胞及破碎细胞, 脑脊液蛋白增高。诊断为病毒性脑膜炎。予全身抗病毒治疗。半月后全身症状好转, 因双眼视物不清就诊我科。眼部检查:视力右眼0.4, 左眼0.3, 双眼前节正常, 散瞳后检查, 玻璃体清, 眼底视盘边清色正, 视网膜静脉粗细不均, 视网膜静脉管壁自后极部至周边呈霜样白鞘形成, 视网膜水肿, 中周部网膜可见散在点片状出血。荧光素眼底血管造影 (FFA) 检查:视盘毛细血管扩张、渗漏, 晚期强荧光;视网膜静脉管径不均匀, 呈节段状改变, 荧光素渗漏明显, 晚期血管壁着染, 黄斑区荧光素积存。诊断:双眼霜样树枝状视网膜血管炎。治疗:转入我科, 常规口服抗病毒的同时, 予口服泼尼松60mg, 每晨8时顿服;双眼球后注射甲基强的松龙各20mg, 每周1次, 共2次。2周后炎症控制逐渐减量。患者治疗3d后视力明显提高, 视网膜血管霜样白鞘部分消退, 1个月后视网膜血管白鞘及出血已不能查见, 双眼裸眼视力1.0。FFA示, 晚期视盘荧光积存, 视网膜周边静脉血管部分着染, 无渗漏。见图1和图2。

2 讨论

霜样树枝状视网膜血管炎为一种病因不明的双眼急性视网膜血管周围炎症, 多为6～29岁的年轻健康者, 部分患者偶有感冒的病史。其临床特点包括视网膜严重白鞘像树枝一样的霜样分支;动静脉均受累, 但以静脉受累为主;双眼发病, 视力下降, 如病变累及黄斑则视力下降明显;多伴有视网膜水肿、视乳头充血或视盘水肿, 可伴有视网膜出血, 渗出性视网膜脱离, 约2/3患者可有前葡萄膜炎。典型的霜样树枝状视网膜血管炎患者眼底血管荧光造影显示广泛视网膜血管渗漏, 黄斑囊样水肿, 视盘染色, 出血遮蔽荧光, 毛细血管无灌注等。本病对糖皮质激素反应迅速[2]。本例患者体征及眼底血管荧光造影检查符合上述表现, 但是我科就诊时间相对晚, 未见早期眼前节表现。本患者病毒性脑膜炎诊断明确, 因此我们同时给予抗病毒和糖皮质激素治疗, 取得了很好的效果。笔者认为本病可能是一种由于免疫功能低下、病毒感染等引起的免疫反应。本例患者在最初发病时由于全身症状重, 掩盖了眼部的病情, 到眼科就诊时其眼底表现较重。这就提醒临床工作者在工作中要全面系统的认识疾病, 以免遗漏疾病的诊治。对于霜样树枝状视网膜血管炎的患者, 早期发现, 及时治疗, 可以缩短病程, 减轻患者压力。

参考文献

[1]Ito Y, Nakmano M, Kyo N.Frosted branch angiitis[J].Jap J ClinOphthalmol, 1976, 30 (8) :797-780.

视网膜新生血管 篇6

传统的血管分割方法有: 基于多阈值视网膜血管分割[1]、KCN聚类血管检测[2]、形态学为基础技术的分割血管[3,4]、基于h-maxima变换和多阈值方法检测血管[5]、有限元的二值水平集视网膜血管分割[6]、边缘增强和目标分类血管分割[7]、多尺度血管增强滤波[8]、基于边缘信息血管分割[9,10]和区域目标信息的血管分割[11—13]等。然而这些血管分割方法,大部分对图像进行预处理或是消除噪声点时,均是以损耗精度为代价[1—5]; 多尺度血管增强滤波[8]利用形态学算子或阈值消除噪声,严重损失分割精度; 而Guo在文献[6]中采用水平集方法,利用图像固有的数据信息,使分割曲线较好地接近目标边缘,但该方法也存在不足。因为水平集对初始化较为敏感,一个较差的视网膜血管图像初始化,它会导致分割精度丢失。

针对以上方法的不足,本文提出一种能够准确分割视网膜血管的方法。该方法结合Hessian矩阵对线状、管状目标敏感的几何特性和局部能量拟合水平集模型的优点。首先初步估计视网膜图像中可能存在的血管,然后引进局部能量拟合水平集模型,以及新的正则化项和面积约束项,最后利用视网膜血管图像局部数据信息,使得分割曲线较为精确的逼近真实血管边缘。

1 视网膜血管图像分割原理

1. 1 图像预处理

由于光照不均匀、血管中心及周围的反射,使得真彩色眼底图像中血管与周围背景对比度低且存在噪声,增加了血管分割难度。虽然现有很多图像去噪算法,但在图像去噪的同时会一定程度上模糊图像,造成最后分割精度丢失。而剥离视网膜真彩色眼底图像三个通道( R、G、B) ,可以得知,除红色、蓝色通道血管图像与背景对比度且包含较多的噪声[14]之外,绿色通道血管与背景有很好的对比度。因此,为了得到较好的目标分割效果,本文选择绿色通道图像作为预分割图像。

1. 2 血管图像的初步估计

文献[8]中提出多尺度血管增强滤波,该算法利用Hessian矩阵二阶偏导的几何特性,即特征值和特征向量描述图像中的血管和线状物等。本文使用它和响应函数初步估计视网膜图像中存在的血管,作为水平集分割视网膜血管的初始化。这里先定义本文中的Hessian矩阵:

式( 1) 中,L( x,y,t) = G( x,y,t) I'( x,y) ,为高斯函数,I'( x,y) 为原图像,I( x,y) 绿色通道灰度图像。Lxx、Lxy、Lyy是经过高斯卷积后的视网膜图像在x和y方向的二阶偏导和混合偏导,

Hessian矩阵特征值 λ1和 λ2用于描述视网膜图像中的血管和线状物。这里同时使用一个滤波响应函数,估计视网膜可能存在的血管。

式( 2) 中,称为脊评分( ridgeness score) ,即Hessian矩阵的特征值比率,β、c为尺寸参数。S为Hessian矩阵的Frobenius范数:

由于视网膜图像中血管宽度尺寸从几个像素到几十像素,为了能够最大限度估计出可能存在的血管,使用多尺度Hessian矩阵血管检测是必须的,因此就得到不同尺度下的响应函数值,本文取

式中 σ 为尺度参数。

运用Hessian矩阵特性和响应函数初步估计视网膜图像中的血管,如下面图1 所示,图像尺寸1 168 × 1 752。( a) 、( b) 分别为视网膜绿色通道图像和血管估计结果,( c) 为( b) 取阈值0. 001 时的二值图像。

Hsssian矩阵的几何特性能很好的描述管状、线状结构,因此视网膜眼底图像中的线状结构被误估计为血管,如图1( c) 。同时视网膜图像强度不均匀,导致某些地方的血管响应值v( σ) 小于非血管线状结构响应值,设置一个较大的阈值,也很难消除非血管线状结构带来的噪声干扰,如图2 第二行分割图像结果。

针对Hessian矩阵的几何特性与响应函数估计视网膜眼底图像血管的不足,进一步引入水平集算法。把视网膜血管图像初步估计结果作为水平集算法的初始化,再充分利用视网膜血管图像局部数据信息,以及添加正则化项和面积约束项,通过水平集演化,消除血管初步估计中存在的噪声,并使演化曲线充分地接近视网膜血管边缘,确保视网膜血管分割精度。

1. 3 视网膜血管分割

1. 3. 1 分割血管的局部数据能量拟合模型

Li在文献[16]中提出可伸缩区域能量拟合( region-scalable fit- ting ,RSF) 模型,该算法充分利用图像局部信息,成功解决图像强度不均匀时目标的分割。根据视网膜眼底图像是一个强度分布不均匀的图像,引入RSF水平集算法,对视网膜血管图像初步估计结果作进一步分割。

RSF具有局部数据能量拟合性质。在视网膜眼底图像血管分割中,把图像划分为血管和背景两个区域,即 Ωi,i = 1,2 。它通过两个函数fi( x) ,i = 1,2 拟合轮廓线C内、外部区域 Ω1和 Ω2的图像强度值,成功的把血管和背景分割开。局部性质由高斯核函数Kσ( x - y) 加以限制,高斯核函数定义如式( 4) 。

式( 4) 中,σ 是一个大于零的尺寸参数。

对应的局部数据拟合能量函数 εx定义如下:

式( 5) 中,λ1和 λ2是两个正常数,f1( x) 和f2( x) 为Ω1和 Ω2区域图像强度值的拟合函数。当指定一个以x点为中心的局部区域 ω,I( y) 能够有效地参与到以该点为中心的局部区域数据能量拟合中,以此划分血管与背景。这里可通过尺寸参数 σ 调节局部数据能量拟合区域大小,因此局部数据能量拟合式( 5) 被称作轮廓C在指定点x处的可伸缩区域能量拟合( RSF) 。

给定一个中心点x ,只有当曲线轮廓C精确的位于目标边界时,且拟合能量值f1( x) 和f2( x) 最佳逼近轮廓曲线C两侧图像强度时,拟合能量 εx才能取最小。为了找到目标边界,需要在图像全域 Ω 寻找使拟合能量 εx最小化轮廓曲线C。而要使轮廓曲线C变得平滑和消除一些局部最小值,增加曲线长度惩罚项|C|是必须的,于是拟合能量函数方程( 5) 转化为下式( 6) 。

1. 3. 2 能量拟合函数的水平集化

曲线轮廓C能够通过Lipschitz零水平集函数表示。设置水平集函数在轮廓曲线C的内部为负值,外部取正值。设H是一个Heaviside函数,实际中,通过光滑的函数逼近Heaviside函数,Hε的一阶导数是Dirac delta函数 δε。

于是,数据能量拟合函数 ε[C,f1( x) ,f2( x) ]的水平集化表示如式( 9) 。

在式( 9) 中,,分别表示属于轮廓曲线内部和外部区域。

水平集在演化中会逐渐偏移预先定义的符号距离,从而丢失稳定性和精度。因此,为了取得好的分割精度,维持水平集在演化中符号距离性质是必须的。同时考虑降低时间开销,在这里引进一个在水平集函数演化过程中自动维持符号距离性质的方案。根据文献[15],水平集正则化项定义如下:

在充分考虑视网膜眼底图像特征的基础上,为加快能量函数收敛,降低时间开销,提高血管分割效率,这里引入面积约束项。在使用梯度下降流求解能量函数值最小化中,取面积项权重系数为正,会最小化分割目标面积; 即演化曲线会尽可能的接近视网膜血管边缘,同时面积项的收缩性质加快轮廓曲线C演化。面积约束项定义如下:

于是,针对Hessian矩阵的几何特性和响应函数v( s) 初步估计的血管图像,采用水平集模型进一步分割血管的能量函数表达式如下:

式( 12) 中,μ 和 γ 是一个正常数,代表正则化项和面积约束项在水平集演化过程中的权重。

1. 3. 3 能量函的解析

通过能量函数式( 12) 可以解出在全域内满足能量最小化的轮廓曲线,即分割出视网膜眼底图像中的血管。

为求解能量函数最小值,首先固定水平集函数,运用变分法最小化能量函数式( 12 ) ,于是可求得f1( x) 和f2( x) 。

然后再固定f1( x) 和f2( x) ,使用标准的梯度下降法,使含有变量的能量函数被最小,则可得出满足能量函数被最小的水平集的梯度下降流表达式:

式( 14) 中,的导数,同时e1和e2的函数表示为如下:

在标准梯度下降流方程式( 14) 中,第一、二、三、四项分别为数据拟合项、水平集正则化、长度惩罚项、面积约束项。数据项利用视网膜眼底图像血管周围局部数据信息,克服图像强度分布不均匀的性质,使水平集在演化过程中,零水平轮廓线能自动的朝血管边界靠拢,分割出血管图像; 长度惩罚项使轮廓曲线在水平集演化过程中尽量的光滑; 面积约束项可以最小化分割的视网膜血管面积,使轮廓曲线充分逼近真实血管边缘,以及加快能量函数的收敛,降低分管分割的时间开销。正则化项使水平集在演化过程中逐渐逼近符号距离性质,保证最后血管的分割精度,且不必周期性地重新初始化水平集。

2 实验与分析

实验PC配置为Intel Core ( TM) i7-3770 CPU3. 4 GHz,8 GB内存,Win7 操作系统。实验数据来至于HRF数据库,均为2 336 × 3 504 像素的高分辨率眼底真彩色图像。预处理过程中采用双三次内插,把绿色通道图像转化为1 168 × 1 752 像素的视网膜图像。水平集演化参数参考文献[16]中的取值和具体应用对象,以便获得最佳的分割结果和较强的鲁棒性。这里选择时间步长t = 0. 1 ,长度项惩罚系数 β = 7 ,面积约束项系数 γ = 3. 5 ,正则化项系数 μ = 1 ,高斯核函数系数 σ = 3 ,高斯核尺寸[13,13],λ1= λ2= 1。

图2 首先展示HRF数据库中某一张视网膜眼底图像的血管分割结果,图像尺寸1 168 × 1 752。

图2 第一行( a) 为原始图像,( b) 、( c) 分别是原始图( a) 中红色方框标记的区域。第二、三行的图( d) 和( g) 为对应Hessian矩阵与响应函数对视网膜血管初步估计结果,并分别使用阈值0. 005 和形态学算子去噪后的图像。第四行图( j) 为进一步采用文献[15]中距离正则化水平集演化( distance regularized level set evolution ,DRLSE ) 模型分割结果。第五行图( m) 是本文方法分割结果。( e) 、( h) 、( k) 、( n) 对应图( b) ,( f) 、( i) 、( l) 、( o) 对应图2( c) ,即它们是图像( d) 、( g) 、( j) 、( m) 长红色方框部分( 对应于图( a) 红色方框部分) ,分割结果的局部细节显示。从图2 第二、三行图像可知,阈值和形态学去噪很难消除图像中非血管噪声,且严重损耗真实血管分割精和得不到真实血管边缘,分割出的血管图像在细小血管部分存在大量断裂,即不连续,且难以解决Hessian矩阵和响应函数初步估计血管时造成的相邻血管相连问题。而从图( k) 和( l) 知DRLSE虽然很好地去除图像噪声,一定程度保证了细小血管部分的连续,但它对细小血管分割不足。而从第五行图像( m) 、( n) 和( o) 可知,文本方法不但能很好去除图像中非血管噪声,同时成功解决血管相邻太近造成分割出的血管图像相连问题,以及细小血管部分的连续性,分割曲线能靠近真实血管边缘。可见本文方法在视网膜血管分割上具有较大的优越性。

图3 进一步展示有无面积约束项的视网膜眼底图像分管分割结果,以及和专家的手动分割进行对比,图像尺寸1 168 × 1 752。

图3( a) 使用本文算法,但能量函数中无面积约束项,为消除非血管噪声( 特别是黄斑部分) ,需150次迭代才能获得满意的血管分割结果。( b) 为本文算法,但有面积约束项,只需60 次迭代就能获得满意的血管分割结果。还需特别指出的是,无面积约束项时,为尽可能消除非血管噪声且分割曲线尽可能接近真实血管边缘,长度惩罚的权重系数 β =16 ,而有面积约束项时,长度惩罚项权重系数 β =7 。长度惩罚项权重系数过大,会导致分割曲线过于刚硬,很难凹陷,在某些局部地方难以接近真实血管边缘。由此可见,添加面积约束项不仅能大幅度降低分割时间开销,还能使分割曲线更加逼近真实血管边缘。

针对本文算法获得视网膜血管,进一步使用视网膜血管图像掩膜,去掉血管图像周围的非血管噪声干扰,就可得到图3( c) 所示的结果。图3( d) 为某位专家的手动分割结果。从图3( c) 和图3( d) 对比可知,本文的方法具有较高的分割精度。

通过对视网膜血管的分割提取,可以对糖尿病和青光眼等症状做出诊断。下面展示使用本文方法对HRF数据库中糖尿病患者和青光眼患者视网膜眼底图像的血管分割结果,图像尺1 168 × 1 752。

糖尿病患者的病情越重,他的视网膜出现病变块数量越多,如图4( a) 所示,视网膜图像中出现大量的白色和黑色病变块。这无疑是对分割视网膜眼底图像的血管造成巨大挑战,但从图4( c) 与图4( d) 对比可知本文算法依然具有较高的分割精度。

图5( a) 是一位青光眼患者的视网膜眼底图像,青光眼疾病会造成视网膜浑浊,导致血管与背景对比度下降,特别是细小血管部分。但从图5( c) 和图5( d) 对比可知,本文算法依然能较大程度上分割出视网膜眼底图像中的细小血管。

下面进一步使用HRF数据库中视网膜眼底图像,采用本文算法分割血管,并作定量分析,同时与DRLSE算法和经典的Hessian矩阵结合响应函数并阈值去噪后的结果作对比( 这里称为多尺度血管提取,MSVE) 。这里先定义如下几个参数:

真阳性( TP) : 正确识别血管像素为血管像素的数目。

真阴性( TN) : 正确识别非血管像素为非血管像素的数目。

假阳性( FP) : 错误识别非血管像素为血管像素的数目。

假阴性FN) : 错误识别血管像素为非血管像素的数目。

基于以上参数,且参考文献[17],本文从敏感度( Sensitivity) 、假阳性率( FPF) 、特异性( Specificity) 、准确率( Accuracy) 上比较各个算法可行性。其定义如下:

依据视网膜眼底图像血管提取规则,敏感度、精度、特异性、准确率越高且假阳性率越低说明分割算法的可行性越好。由表1 可知,DRLSE算法优于MSVE算法,而本文算法又优于DRLSE算法。其中本文算法与DRLSE算法相比可知,敏感度高出3. 97 个百分点,精度高出0. 98 个百分点,特异性高出0. 06 个百分点,准确率高出0. 57 个百分点,而假阳性率要低0. 06 个百分点。敏感度是正确识别血管像素为血管像素,敏感度应尽可能的高,由此可见本文算法在视网膜眼底图像的血管分割上具有较强可行性。

4 结论

视网膜新生血管 篇7

由于视网膜血管在眼底视网膜血管病变的分析和心脑血管疾病诊断中具有重要意义, 多年来一直受到研究人员的高度重视。正常情况下, 其结构跟形态一直处于稳定的状态。然而高血压、糖尿病及冠状动脉硬化等严重危害人类身体健康的心脑血管疾病则会引起眼底视网膜血管直径和弯曲程度等结构的变化。但是由于视网膜里血管结构复杂, 通过肉眼进行检测会导致误诊现象时有发生, 因此研究科学有效的分割方法对眼底视网膜图像进行血管提取即已成为目前研究界的焦点课题之一。

目前视网膜血管分割常用的方法主要有:基于匹配滤波[1]、基于形态学[2]以及基于有监督学习[3,4]的血管分割算法。虽然现有的方法可以较好地分割视网膜血管, 但是同样存在一定的问题而有待改进, 比如分割得到血管边界不够精确和低对比度血管分割的结果不够理想。本文则是将B-样条Ribbon Snake模型改进之后对视网膜血管进行分割, 又通过设计适用于视网膜血管分割的宽度能量和区域能量, 达到分割低对比度血管目的, 并且分割得到的血管边界光滑、精确。

1 视网膜图像的预处理

对于彩色视网膜图像, 其红色通道上的图像过饱和, 蓝色通道上的图像对比度过低, 而绿色通道图像对比度最好, 血管组织同背景差异最为明显, 故本文选择绿色通道分量作为后续处理的对象。

由于眼底视网膜图像拍摄受到眼底相机性能和眼球运动等影响, 视网膜图像不可避免地将存在亮度不均和系统噪声等问题。针对图像亮度不均, 本文先对眼底视网膜图像采取大尺度中值滤波进行过平滑, 估计出图像的背景亮度, 再在原图基础上减去图像背景亮度来实现亮度的均衡化[5]。考虑到双边滤波器[6,7]在去除图像噪声的同时, 还能更进一步地保护血管边缘和细节, 因此研究采用双边滤波器对亮度均衡化后的血管图像进行去噪。预处理结果如图1所示。

从图1可以明显看出, 亮度均衡化的图像 (c) 与原始图像 (a) 相比, 亮度更加均衡, 而经过双边滤波后的图像 (d) 在去除了噪声的同时, 也较好地保留了血管边界与细节。

2 视网膜血管中心线的提取

接下来, 本文将在预处理之后的图像上, 实现对视网膜血管中心线的提取。考虑到视网膜血管是一种屋脊边缘, 其灰度截面轮廓呈高斯分布, 研究将利用方向线检测算子[8]来提取视网膜中心线。本文在不同的方向对视网膜血管中心线进行检测, 并将得到的结果融合形成完整的视网膜血管中心线。在此, 可将在方向θ上检测到的中心线称为θ-方向线, 而将检测θ-方向线的检测算子称为θ-方向线检测算子。

将视网膜图像定义为I (x, y) , 不失一般性, 先在水平方向即0°方向上进行检测。将该图像沿着0°方向进行尺度为δs的Gaussian滤波, 并将一维Gaussian的一阶导数和二阶导数分别与图像做卷积即可得到图像垂直于检测线方向上的一阶导数和二阶导数。具体计算过程可作如下表述:

其中, “*”是卷积运算符, “T”是转置运算符;H10°=Gδs* (G'δd) T和H20°=Gδs* (G″δd) T称为水平线方向检测算子, 也称为0°-方向线检测算子。I'0°中数值为零的点即为水平方向线上的点, I″0°数值大小反映的是方向线强度。可将其用数学公式表示为:

进一步考虑L'0° (x, y) 的正负:正数表示是谷边缘, 负数则表示是峰边缘。因为本文数据库中所有的视网膜血管亮度均低于背景亮度, 因此都是谷边缘, 据此可以去掉L'0° (x, y) 中所有的峰边缘。经过检验判断后的公式如下:

在实际提取中, 由于背景中噪音的存在, 血管方向线中会夹杂强度比其低得多的干扰线, 这里可以通过设定阈值将干扰线从L20° (x, y) 中去掉, 从而得到水平方向线的二值图像L0°。

再将水平方向线检测算子H10°和H20°旋转角度θ得到θ-方向线检测算子Hθ1与Hθ2, 又通过运用与水平方向类似的方法推导得到θ-方向线的二值图像Lθ。最后将所有方向上的血管方向线分量用公式综合在一起, 即可得到最终的视网膜中心线, 记作L, 而L的公式表达则如下:

其中, “∨”是一个逻辑与运算。

本文中从0°到180°之间设计了12个方向线检测算子 (每隔15°设置一个方向线检测算子) 用于提取视网膜血管方向线, 图2中 (a) ~ (d) 显示了0°-, 45°-, 90°-和135°-方向线检测算子对图 (a) 进行中心线提取的结果。 (e) 是综合所有方向上血管方向线得到的结果, 参照图1 (d) 可以看出此方法能够将眼底视网膜血管中绝大多数中心线正确地提取出来。

3 视网膜血管边界的定位

基于上述成果, 本节将在提取出视网膜血管中心线的基础上, 利用Snake模型[9]来定位中心线两边的血管边界。考虑到传统的Snake模型只对一条轮廓曲线进行演化, 不能很好地完成对视网膜血管边界的有效定位。为此, 本文即采用文献[10]提出的Ribbon Snake模型, 并对其加以改进来完成对血管边界的精确定位。Ribbon Snake模型最初是用于分割航空遥感图像中道路等目标, 但由于视网膜图像中的血管具有跟遥感图像中的道路相似的性质, 本文则对Ribbon Snake实施了一定的改进, 使其适合于血管边界的提取。

如图3 (a) 所示, Ribbon Snake通过在传统Snake模型中加入宽度约束, 其轮廓曲线参数化可定义为:

其中, (x (s, t) , y (s, t) ) 是中心线位置的坐标, w (s, t) 是Ribbon Snake宽度的一半, n (s, t) 是 (x, y) 处的法向量, 中心线和宽度定义了Ribbon的左右两边, v1 (s, t) 和vr (s, t) 。▽I (v1 (s, t) ) 和▽I (vr (s, t) ) 则表示左右边界梯度向量。

为了更加光滑和高效地表示Ribbon Snake中的轮廓线, 本文进一步采用B样条来参数化表示Ribbon Snake[11], 如图3所示。由于曲线的平滑约束已经隐含在B-样条曲线的定义里, 因此, 在设计能量函数时, 可以去除显式的曲线平滑约束。同时, B样条曲线由控制点决定, 调整局部控制点只会引起相应局部曲线的变化, 方便实现对模型的局部控制, 分割得到的血管边界也将更加精确与光滑, 后文中如不做特别说明, Ribbon Snake都表示采用B样条参数化的Ribbon Snake。

考虑到血管具有复杂的结构特性, 并不能保证其两条边界是关于检测出的中心线严格对称, 而在原始Ribbon Snake模型中也只有一个宽度约束, 这对血管边界的定位必将太过严格。另外, 视网膜图像中单条血管的宽度变化幅度较小, 原始Ribbon Snake模型也没有对血管宽度变化进行约束, 而且对具有低对比度的血管更难以进行有效处理。针对原始Ribbon Snake模型在视网膜血管分割中存在的这三点问题, 本文受文献[12]的启发, 设计了以下能量来驱动Ribbon左右两边的演化, 直至最终收敛, 进而完成对血管边界的提取。

首先, 为了解决中心线到血管两边宽度不一致的问题, 设计了双边Ribbon模型, 如图3 (b) 所示。其中, w1 (s, t) 表示中心点到左边界的宽度, wr (s, t) 表示中心点到右边界的宽度。

对于本文分割的视网膜图像, 血管的亮度比背景亮度要低, 所以左、右边界的梯度向量在Ribbon的单位法向量n (s, t) 上的投影分别为正值和负值。相应的Ribbon Snake的外部能量即可表示为:

其中, ·为点积符号。

对于眼底视网膜血管来说, 每个血管的宽度变化很小, 但是不论在经典Snake模型的内部能量中还是B-样条参数化曲线的过程中都只约束了血管边界光滑度, 却未对视网膜血管宽度变化进行约束, 所以为了防止血管宽度变化过大, 现给出血管宽度能量Ewidth定义如下:

眼底视网膜图像中存在大量的低对比度血管。对于这些血管, 由于边缘模糊, 梯度变化相对较小, 为此根据图像梯度得到的图像力Eimage对视网膜血管进行分割的效果并不理想。本文将增加一个新的外部能量Eregion, 定义如下:

其中, Rv和R'v分别指在血管内和血管外的所有像素点。相应的I-Rv (x, y) 和I-R'v (x, y) 即分别表示为血管内和血管外像素点的平均灰度。只有轮廓线在血管边界处Eregion (v) 才会达到最大值, 从而达到分割较模糊血管的目的。

综上所述, 本文改进后B-样条Ribbon Snake的内部能量与外部能量可将分别如下所示:

4 实验结果及分析

本文将在DRIVE[13]视网膜图像公开库上对本文的算法进行性能分析, 并将测试结果同现有算法进行对比分析。同时, 选择敏感度、特异度和准确率三个统计量评价指标来评价分割算法的性能优劣。表1就是本文的方法与其他不同方法在DRIVE数据库测试集上分割结果的比较。

在表1列举的分割方法中, Chaudhuri[1]等人是利用二维高斯匹配滤波器来分割视网膜血管, Martínez-Pérez[14]等人则采用尺度空间和区域增长的方法进行血管的分割, 而Jiang[15]等人即是运用自适应阈值分割算法对视网膜血管进行分割。从表1中的三个评价指标上来看, 本文方法在敏感度和准确率上均已远高于其他三种算法。

为了更加直观地将本文方法与现有方法分割效果进行比较, 图4给出了不同算法的分割结果。

图4中, (a) 图是原始彩色视网膜图像, (b) 图是 (a) 图的专家手工分割结果。由图4可以看出:本文方法分割出血管比其他方法得到的血管光滑且边界定位更加准确, 同时对低对比度血管也具有更为良好的分割效果。综上所述, 本文提出了基于改进B-样条Ribbon Snake的视网膜血管分割方法, 其实验结果理想, 完全可以对视网膜血管进行精细、有效地分割。

5 结束语

视网膜新生血管 篇8

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集我院近4年来行眼底荧光血管造影诊断为中浆患者323例 (358眼) , 其中男286例311眼, 女37例47眼, 年龄范围在25岁~61岁, 单眼发病288例, 双眼发病35例, 视力范围在0.05~1.5.

1.2 诊断依据

症状:自觉不同程度视力下降, 视物模糊, 视物变形、变小、变暗, 色觉改变。有些病例发病前有感冒、过度劳累、情绪波动等诱发因素。

眼底表现:典型病例可见黄斑区1~3 PD的盘状浆液性视网膜浅脱离区, 相应视网膜下有灰黄色小点, 在病程后期或恢复期更明显, 可伴有视网膜色素上皮 (RPE) 脱离或色素紊乱, 中心凹光反射消失或弥散。一些复发或病程长的病例, 眼底病变可十分广泛, 主要表现为RPE广泛色素变动, 或大小不等的RPE萎缩区, 有少数病例尤其伴有RPE萎缩带者可伴下方周边渗出性视网膜脱离[1]。

造影表现: (1) 渗漏点型:均是在造影的静脉期后出现, 墨渍弥散型、喷出型呈冒烟状或蘑菇烟云状。不典型渗漏点表现:有的是RPE窗样缺损状高荧光。 (2) 局限区RPE渗漏染色。 (3) 浆液性RPE脱离。 (4) 上述各型单独或伴发RPE萎缩带。 (5) 造影未见渗漏, 推测可能RPE屏障功能尚未明显损害, 不足以渗漏荧光素或已恢复, 渗漏点已封闭[2]。

1.3 检查方法

眼底荧光造影前详细询问病史, 排除药物过敏史、严重高血压、心肝肾功能异常、脑梗死等疾病。本组病例均采用日本NIKON-NF505型眼底造影机及威尔康图像处理系统对患者进行检查。

2 结果

2.1 造影所见

急性初发型:造影静脉期可见后极部一个或多个荧光素渗漏点的有162眼, 随时间的延长, 渗漏点迅速扩大, 其中墨渍状扩大116眼, 喷射样扩散46眼, 伴有神经上皮脱离者29眼。

慢性迁延型:造影表现为后期荧光着色及微小的渗漏点边缘模糊38眼。

反复发作型:造影表现为黄斑区典型荧光素渗漏有39眼, 其中墨渍状扩大28眼, 喷射样扩大的9眼, 伴有神经上皮脱离5眼。

恢复期:造影表现为色素上皮脱失透见荧光, 其形状始终不变有119眼。

2.2 患者视力损害与病变部位或荧光素渗漏位置的关系

358眼视力在0.05~1.5之间, 其中48眼 (13.4%) 视力<0.5, 264眼视力在0.5~1.0之间 (73.7%) , 46眼 (12.8%) 视力>1.0.荧光素渗漏点多位于黄斑区无血管拱环周边, 160眼占44.69%;其次为无血管拱环外, 128眼占35.75%;少数邻近黄斑中心凹, 70眼占19.54%.

3 讨论

中浆是由于RPE功能损害形成以黄斑部及附近视网膜神经上皮局限性浆液性脱离为特征的常见黄斑部病变, 多见于20岁~45岁青壮年, 男女比例约5~10∶1, 90%以上单眼发病, 左右眼无差别, 本组病例发病年龄平均为40.8岁, 男女比例为5.8∶1.中浆发病机制尚不明确, 多与精神紧张、情绪异常、感冒、过度疲劳、烟酒刺激等有关, 使黄斑部脉络膜毛细血管发生渗透性改变。皮质激素过高及交感性作用对中浆的发病起到关键性作用[1]。中浆是一种自限性疾病, 大多数患者在3个月~6个月可自愈, 视力预后较好, 但有复发倾向, 多次反复复发后可在后极部形成广泛的色素上皮继发性改变, 导致永久性视力损害。

中浆患者常见临床表现有视物模糊、变形、变小、变暗、黄视等, 因黄斑部渗出性水肿, 使视网膜圆锥细胞的间隙增加及排列不规则, 导致患者视物变小变形。首次发病患者在造影检查中可表现为墨渍状或灶烟样扩散。一般认为发病初期漏出液黏稠度低, 色素上皮层透过性强, 多表现为喷射样扩散;反之, 发病时间较久, 渗漏液黏稠度较高, 多表现为墨渍状扩散。有学者把这种现象解释为因脉络膜与视网膜下间隙的温差所造成的液体对流现象, 荧光素在静脉早期通过色素上皮缺损处, 出现一个或多个针尖样渗漏点, 该渗漏点迅速扩大, 像冒烟样向上喷出, 犹如一缕灶烟上升至空中。当烟柱到达视网膜脱离的最上缘时, 顶端折向两侧, 呈雨伞样或蘑菇状, 但脉络膜与视网膜均为眼底深部组织, 保持着恒定的温度, 无法解释两者间温差的来源。Shimizu通过试验发现不管患者头部处于直位还是横位, 荧光素渗漏均向上扩散, 故推测积存于视网膜下的液体, 时间久后, 因水分被组织吸收, 积液的比重增加, 而新渗漏的液体相对比较轻, 所以向上扩散[2]。至于水分通过何种途径被吸收, 可能是由视网膜血管吸收。本文在造影过程中有典型渗漏205眼中, 大多因发病时间长, 反复发作, 病变较重所致。临床上见到发病不久, 眼底损害较典型, 但是造影检查未发现荧光渗漏点, 应隔一段时间后再次做造影以免漏诊。大约有20%病例, 眼底检查虽有神经上皮层浆液性脱离, 但造影却无荧光素渗漏, 这种病例如造影前给大量饮水或静脉滴注等渗溶液 (水负荷试验) , 则可提高荧光素渗漏的阳性率[3]。神经上皮积液消失后, 造影检查不能见到荧光素渗漏, 但可透见荧光, 这提示色素上皮有损害。本病可以复发, 但复发时往往出现新的渗漏点, 很少在原有渗漏部位上重复渗漏。造影在中浆中的应用, 不仅可了解RPE的损害程度, 并可明确渗漏程度、渗漏点的多少及分布情况, 尤其重要的是造影可明确渗漏点的位置, 对激光封闭渗漏点起到明确的定位作用, 在临床上对了解其发病机制和指导治疗及对治疗的评价具有特别重要的意义。

中浆患者视力的影响主要与病变部位及轻重、渗漏点位置、病程、反复发作等有关。造影可清晰显示渗漏点的位置, 渗漏点位于黄斑中心凹周围, 尤其在无血管拱环内, 对患者的视力影响较大, 离黄斑中心凹越远, 患者视力越好。

摘要：目的探讨中心性浆液性脉络膜视网膜病变 (中浆) 影响患者视力的相关因素。方法对323例 (358眼) 中浆图像进行相关分析。结果中浆患者造影能清晰显示荧光渗漏点, 358眼中典型荧光渗漏216眼。患者视力与荧光渗漏点位置呈正相关。结论造影能显示中浆对视网膜色素上皮 (RPE) 的影响程度, 明确荧光渗漏情况、部位及渗漏点数, 对诊断及治疗方法的选择具有重要的指导意义。患者视力与荧光渗漏点或病变部位呈正相关。

关键词：中心性浆液性脉络膜视网膜病变 (中浆) ,眼底荧光血管造影,病变部位或荧光渗漏,视力

参考文献

[1]梁树今, 等.眼底荧光血管造影释义 (上册) [M].石家庄:河北人民出版社, 1984:135-136.

[2]张承芬.眼底病学[M].北京:人民卫生出版社, 1998:288-290.