一張眼底照 病情早知道

“休息一會(huì)兒，睜開(kāi)眼睛，盯住綠點(diǎn)，保持不動(dòng)，好！”3月17日，一臺(tái)來(lái)自看似平常的眼底相機(jī)正在北京同仁醫(yī)院為受試者檢查。

“這臺(tái)機(jī)器可進(jìn)行12個(gè)波長(zhǎng)的圖像采集。”參與相機(jī)設(shè)計(jì)的北京大學(xué)博士馮夕萌表示，在不同波長(zhǎng)下，眼睛呈現(xiàn)不同樣子，逐級(jí)成像，能獲得視網(wǎng)膜不同層次的信息。綜合信息進(jìn)行分析，只需要短短幾分鐘，受試者眼球中血管里的血液黏稠度、血氧飽和度、血流搏動(dòng)、氧代謝等27個(gè)指標(biāo)一目了然。

“這是全球首臺(tái)12色眼底相機(jī)，它獲取的指標(biāo)能預(yù)警正在發(fā)展的疾病。” 該研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系教授任秋實(shí)告訴科技日?qǐng)?bào)記者，在疾病的早期或超早期，機(jī)體結(jié)構(gòu)還沒(méi)發(fā)生明顯變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)血流、血氧和代謝等方面的異常。

正所謂“見(jiàn)微知著，察于未萌”，團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)研制這臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)眼球的 “無(wú)死角”信息獲取，進(jìn)而把眼球變成可預(yù)知疾病的“水晶球”。

12色光拍照，增加信息量

眼睛是“窗口”。平常人通過(guò)它獲取外界的信息，醫(yī)學(xué)工程學(xué)者則通過(guò)它獲取體內(nèi)的信息。

“已經(jīng)應(yīng)用的眼底相機(jī)，通過(guò)分析眼底彩照中的血管形態(tài)、動(dòng)靜脈直徑以及比例、彎曲度等等，可以監(jiān)測(cè)心腦血管疾病。” 研發(fā)團(tuán)隊(duì)骨干、現(xiàn)已任職上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院的周傳清教授表示，但只拍彩照滿足不了醫(yī)學(xué)診斷的要求。如果把光拆分成單色光，獲取的信息將成倍增加。

例如，在605納米的紅光中，含氧血紅蛋白反射的紅光多，拍出的照片能明顯看到動(dòng)脈偏亮，而不含氧的血紅蛋白吸收的紅光多，因此靜脈偏黑。此前的設(shè)備無(wú)法呈現(xiàn)這樣的區(qū)別，一般靠醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)判斷。

北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)將470納米到810納米區(qū)間中的12色光源用于成像，一次拍出12張不同顏色的光的照片。

不同波長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)不同。周傳清解釋：“紅光或近紅外光，它在生物組織當(dāng)中穿透力較強(qiáng)，能拍到更深層的組織信息。而藍(lán)光、綠光對(duì)淺層組織的成像會(huì)比較清晰。”

平行激光束，能拍短視頻

血管中的血液是流淌的。“新設(shè)備可以用激光拍攝一個(gè)5秒的短視頻。”馮夕萌說(shuō)，研發(fā)的困難來(lái)自激光本身光路集中的特點(diǎn)，會(huì)像舞臺(tái)的聚光燈只拍到眼球的一部分。

為了突破視野小的難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了激光作為入射光的光路，不僅擴(kuò)大了視野，還與12色相機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量與評(píng)估，同時(shí)獲得對(duì)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)性和功能性分析。

通過(guò)短視頻的分析，能夠得到一系列動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，如流速、搏動(dòng)、血流灌注、氧代謝等。

但對(duì)于醫(yī)生來(lái)說(shuō)，知道血液的流速又有什么用呢？“進(jìn)行醫(yī)療器械的創(chuàng)制需要緊密聯(lián)系臨床，為臨床服務(wù)。”任秋實(shí)表示，醫(yī)工結(jié)合需要多學(xué)科交叉，理工科不僅要懂得醫(yī)學(xué)語(yǔ)言，還要在儀器設(shè)備上呈現(xiàn)醫(yī)學(xué)語(yǔ)言。

團(tuán)隊(duì)加入信息科學(xué)算法將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)獒t(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。“設(shè)備要給醫(yī)生提供他懂的答案。例如，動(dòng)靜脈之間的含氧量差值就是氧代謝數(shù)據(jù)，結(jié)合血液流速、搏動(dòng)速度，就可以測(cè)算心腦血管的年輕與否、健康程度。”馮夕萌說(shuō)，通過(guò)數(shù)據(jù)的分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微循環(huán)的覆蓋式分析。

什么時(shí)候能用上？

“目前，設(shè)備已經(jīng)通過(guò)了權(quán)威部門(mén)的醫(yī)療器械檢測(cè)，在安全性和設(shè)備性能方面獲得了官方認(rèn)可。” 周傳清介紹，預(yù)臨床試驗(yàn)已經(jīng)在全國(guó)多地開(kāi)展，預(yù)計(jì)兩三年內(nèi)能夠推動(dòng)該儀器進(jìn)入社區(qū)作為疾病的篩查設(shè)備。

據(jù)介紹，由于該眼底相機(jī)操作簡(jiǎn)便，兩眼檢查10分鐘內(nèi)便可完成，數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行分析后，半小時(shí)內(nèi)可出結(jié)果，其使用范圍不局限于醫(yī)院，也可在社區(qū)用于廣泛的篩查，建立疾病診斷和發(fā)現(xiàn)的“瞭望哨”。

“設(shè)備特別適合大規(guī)模人群的篩查。”周傳清介紹，團(tuán)隊(duì)還與各大醫(yī)院的眼科、神經(jīng)內(nèi)科、心內(nèi)科以及腎內(nèi)科等合作，進(jìn)行大樣本臨床基礎(chǔ)研究，以探求“水晶球”中的景象與疾病間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)。 

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