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《Scientific Reports》
眼部血管系统的可视化在临床眼科中具有重要意义，因为眼循环异常往往是眼部疾病的早期征兆。这项研究展示了一种新的方法，通过结合光声显微成像系统和随机样本一致算法（RANSAC），实现了前眼血管的层层分离和定量评估，尤其是对角膜新生血管和深层血管的变化进行了精确追踪。在小鼠眼球碱/酸烧伤模型中，该研究成功将表面血管分离并分别对角膜新生血管和脉络膜/视网膜血管进行了定量评估。这一方法为眼科疾病的诊断和监测提供了更准确的工具，有望未来应用于人眼的研究。
该研究由韩国浦项科技大学的 Chulhong Kim 教授及其团队发表于《Scientific Reports》。
研究重点
眼部血管可视化在眼科诊断中至关重要，因为眼部缺血和生成新生血管是许多眼部疾病的早期症状。目前，裂隙灯显微镜用于评估这类疾病，但当血管系统伴有不透明的疤痕组织时，成像效果会大打折扣。荧光血管造影也常用于眼部血管成像，但注射所需的造影剂会造成疼痛并产生潜在的并发症。
光声显微镜（OAM）是一种新兴的成像技术，OAM 可以根据血红蛋白本身固有的光学吸光度提供眼部血管图像，避免了外源性造影剂的副作用。但当眼球曲面上的眼血管被其他血管遮挡或出血时，如何观察目标血管是一个问题。
Kim 教授及其团队针对这一问题提出了一种评估眼部血管系统的新方法：结合光学分辨率光声显微镜 （OR-OAM）和基于随机样本一致性的表面估计算法（RANSAC）以得到基于表面的 OAM 深度编码图像。利用这种基于表面的 OAM 深度编码图像，成功地分割了小鼠眼睛碱/酸烧伤后角膜新生血管，并量化了新生血管的面积。此外，实验证实该方法可以识别被其它血管和出血覆盖的深部血管的变化。最后，组织学验证与 OAM 成像结果吻合良好。随着算法的进一步发展，该方法将有助于扩大 OAM 在眼科的应用。
图1. 小鼠眼球前段常规 OAM 深度编码图像和基于表面的 OAM 深度编码图像。
图1比较了常规 OAM 深度编码图像和基于表面的 OAM 深度编码图像并展示了分层眼部血管的可视化过程。结果证明基于表面的 OAM 深度编码图像使得眼部血管的深度层次更加清晰直观，特别是能够区分表面和深层的血管分布。
图2. 小鼠眼球碱烧伤后不同时间点的基于表面的 OAM 深度编码图像及角膜新生血管的定量分析。
在对小鼠眼球进行碱烧伤后，烧伤会在与虹膜血管不同的层上诱导角膜新生血管的形成。由于水肿和其它的影响，从照片中无法确认新生血管的准确位置，相比之下，即使在水肿和浑浊区域，OAM 也能看到血管，并且通过基于表面的 OAM 深度编码图像能够跟踪同一层的血管，从而进一步对新生血管的生长状况进行观察和量化。可以发现，新生血管从角膜边缘开始，逐渐向角膜中心生长。
图3. 小鼠眼球经酸烧伤或碱烧伤后基于表面的 OAM 深度编码图像及小鼠眼部深层血管 OAM 图像。
图3显示了酸烧伤和碱烧伤后眼部的水肿和出血情况，可以发现碱烧伤的反应较为严重，出血和组织损伤更加明显。通过表面血管隔离技术，对烧伤后小鼠眼部的深层血管进行了更精确的分离和成像。结果清晰显示了酸烧伤和碱烧伤对深层血管的影响，直观的展示出碱烧伤对深层血管的损伤要远大于酸烧伤，组织切片也证实了这一点。这一结果突出了 OAM 成像技术结合本研究的 RANSAC 算法在无创评估深层眼部血管中的应用优势和潜力。
论文信息：
In Vivo Photoacoustic Imaging of Anterior Ocular Vasculature: A Random Sample Consensus Approach
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41598-017-04334-z
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