亮点综述：高信噪比和高对比度的眼底成像技术
亮点综述：高信噪比和高对比度的眼底成像技术
共聚焦激光扫描检眼镜（CSLO）是眼科疾病诊断的金标准，也是研究热点。本文详细总结了CSLO在超广角眼底成像方面和高分辨率眼底成像方面的实现原理和技术发展，分析了目前仍面临的挑战，并做出展望。
在20世纪80年代，Webb等人提出了共聚焦激光扫描检眼镜。凭借着高信噪比和高对比度的特点，CSLO对眼底的成像质量要远超于以往的眼底成像技术，使其能够在临床眼底成像方面占据明显的优势地位。
眼睛有2个极限指标，一是最大的可成像视场角为180°，二是眼底最小的组织结构为单个感光细胞。针对这两个指标，CSLO的技术发展朝向两个方向：1)超广角眼底成像，追求实现180°全视野的成像视场，一次性检查到整个眼底，避免眼底疾病的漏诊和误诊；2)细胞级高分辨率眼底成像，追求看清眼底中视网膜最基本的结构单元“感光细胞”，在早期便发现眼底病变。这两方面技术的实现，能为致盲疾病的诊断和研究提供详尽的影像方法，长期以来都是CSLO的研究热点和发展趋势。
超广角眼底成像技术
早期实现超广角眼底成像会借助特殊设计的角膜接触镜，因和人眼直接接触会给患者造成极大的不适，已经慢慢被淘汰。目前的商用超广角CSLO不与人眼接触，有着患者舒适度高、操作简单等优点，已经在临床上广泛使用。
实现超广角眼底成像主要有两种方式：一种以微清医疗集团的产品CRO-PLUS为代表，针对眼底曲面设计光学系统，确保成像时视网膜与探测器共轭，同时缩短工作距离增大光束的扫描角度，从而达到扩大成像视场的目的；另一种是欧堡医疗集团的产品Optos使用椭球镜的方式，如图1所示，将CSLO和椭球镜相结合，把人眼瞳孔固定在椭球镜的一个焦点F2处，激光从另一个焦点F1射向椭球镜，经过椭球镜反射便会经过瞳孔进入眼睛。这种设计极大地增大了光束扫描的角度，在无散瞳的情况下便能实现200°视场（眼内角，对应的可视角度为133°）的单次眼底成像，这也使得Optos是目前世界上单次成像视场最大的超广角检眼镜。CRO-PLUS和Optos的眼底彩照成像如图2所示。
图1 Optos超广角CSLO原理
图2(a)CRO-PLUS 165°眼底彩照 (b)Optos 200°眼底彩照
目前的超广角眼底成像存在着许多缺点，例如将三维立体球面的视网膜成像到二维平面图像会造成周边出现不同程度的失真、眼内图像对比度不均匀等问题，但随着技术的进一步开发，这些缺点正在逐渐被克服，超广角眼底成像也会更多、更好地应用在临床眼底检查中。
高分辨率眼底成像技术
随着眼底成像视场越来越大，对精细分辨病灶的需求也越来越高。然而，人眼不是一个完美的光学系统，人眼的波前像差限制着CSLO的横向分辨率，使其无法达到细胞级高分辨率。
自适应光学(AO)技术的引入完美校正了人眼波前像差，与CSLO结合成自适应光学共聚焦激光扫描检眼镜(AOSLO)，单细胞级分辨率的眼底成像得以实现。如图3所示，通用AO眼底成像系统的基本工作流程：先用参考平行光束照射波前传感器确定参考基准，再用一束激光入射到眼底形成一个光点作为信标导星，眼底反射回来的信标光束携带着人眼像差的信息进入波前传感器完成对人眼像差的测量，然后传递给波前控制器，经过波前控制器解算复原得到需要校正波前的电压信号，再传递给波前校正器，实现对人眼像差的闭环校正，像差校正后的成像光束再被探测器接收，从而实现高分辨率的眼底成像。
图3通用AO眼底成像系统
经过了二十余年的技术改进，AOSLO已经发展出许多种不同的成像模式，包括分裂探测成像、逆行成像、荧光成像、偏振成像等，成像对象也从感光细胞拓展到其他眼底结构，如视网膜血管、亨利纤维层、色素上表皮细胞等，如图4所示。不仅如此，AOSLO还具备功能性成像的能力，如视锥细胞的分类、视网膜血管血流量分析，测量血氧饱和度等。
图4 AOSLO对各类视网膜组织结构的成像结果。（A）视锥细胞；（B）视网膜毛细血管（C）颞侧的神经纤维；（D）垂直细束状结构为亨利纤维，背景较大的横向倾斜束状结构为神经纤维；（F）小鼠神经节细胞；（G）猕猴神经节细胞；（H）筛孔板
但受人眼像差非等晕性的影响，AOSLO的高分辨率眼底成像视场一直被限制在1°~2°之间。未来，进一步扩大AOSLO的高分辨率眼底成像视场会是推动高分辨率眼底成像技术进入临床应用的重要发展方向。
总结与展望
共聚焦激光扫描检眼镜在过去四十多年得到了显著的发展，不仅推动人眼眼底成像相关的研究向更大成像视场和更精细成像分辨率的方向发展，还为人们提供了对各类眼底疾病新的认识，同时还揭示了许多新的科学发现。随着技术的不断发展，共聚焦激光扫描检眼镜将会更加深入地应用于临床应用和科学研究，揭示各类眼底疾病的发病机制以及视觉产生与视网膜结构之间的联系，提高患者治疗的准确性和有效性。
本文原文来自《激光与光电子学进展》