[发明专利]一种基于主动轮廓和能量约束的筛板前表面深度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于主动轮廓和能量约束的筛板前表面深度测量方法，该方法采用基于k均值聚类和主动轮廓的Bruch膜开口点测定方法和基于能量约束的筛板前表面分割方法，首先将k均值聚类的聚类图作为C‑V主动轮廓模型的初始轮廓，提取出轮廓中的Bruch膜开口点，再根据开口点的位置得到筛板前表面分割的感兴趣区域，使用能量约束方法分割出筛板前表面，最后根据两个步骤的结构测量出筛板前表面深度。该方法所得结果优于现有的方法，并与专家手工标定结果相一致，能够解决专家在临床诊断时需要手动标定测量筛板前表面深度的费时费力的问题，对青光眼的早期筛查和临床诊断具有积极意义。

技术领域

本发明属于图像识别技术领域，涉及一种基于主动轮廓和能量约束的筛板前表面深度测量方法。

背景技术

青光眼是世界第二大致盲疾病，它通过对人视乳头周围的视神经节细胞轴突的破坏，导致人的视野缺失。由于青光眼的不可逆性，对青光眼的早检测、早发现和早治疗能够减缓疾病发展的进程。但因为青光眼的发病机制尚未完全明确，因此对青光眼的风险因素的研究仍然是目前的热点问题。

视神经筛板(lamina cribrosa)位于巩膜，是视网膜神经节细胞轴突穿出眼睛的位置，呈筛状结构，负责对视网膜神经节细胞轴突提供营养和结构支持，并有助于保持眼内和眼外之间的压力梯度。筛板的解剖学结构如下：大约1.2-1.5万个视网膜神经节细胞轴突聚集在视乳头，通过视神经管的内部(即Bruch's膜开口)和外部(即巩膜)部分离开眼睛。视神经是中枢神经系统的一部分，外面包有由三层脑膜延续而来的三层被膜(硬脑膜、蛛网膜、软脑膜)，硬脑膜下腔和蛛网膜下腔也随之延续到视神经周围，蛛网膜下腔充满脑脊液。在巩膜后孔处，巩膜组织前1/3形成薄层纤维隔，隔板内有很多筛孔允许视网膜神经节细胞轴突穿行，后2/3与硬脑膜相接。研究表明筛板与青光眼最大的风险因素——眼内压存在一定关系，在青光眼的发病过程中通常会伴随着眼内压的升高，而眼内压的升高同时会造成筛板的向后移位和弯曲变形等。王宁利等人提出视神经节细胞轴突损伤与跨筛板压力差(眼内压与脑内压之差)有关，而在这种压力差之下筛板也会表现出向后移位的特征。

光学相干断层扫描技术(Optic Coherence Tomography,OCT)技术在眼科的临床应用不过二十年，其技术创新迅速，现已经成为眼科临床最重要的检查之一。该技术通过对组织发射相干光，回收组织的反射光与散射光，并与时间的延迟相结合，可以获取到组织的二维断层信息或整体视网膜三维图像的信息。除了实时监测，无创等优点外，OCT最重要的特点是其分辨率高，并且观察到的细微结构为横截面结构，符合病理学的常规观察习惯，为眼科研究者的活体视网膜形态研究提供技术支持。OCT的工作过程如下：由低相干光源发出的低相干光线，由干涉仪分成两束光线，一束进入探测光路，直接入射眼内，被眼内不同组织的界面发射回来，用以提供眼内各种组织的厚度与距离信息；另一束进入参照光路，由已知空间距离的参照镜反射回来。两束光在光纤偶联器中整合为一，由于发射到参照镜的来回距离和发射到眼内给定结构的距离精确匹配，故产生干涉现象，被光敏探测器探测到。调解后的信号输入计算机进行运算，得到被测物体的光学相干断层图像。由于眼内组织具有不同的深度和空间结构，所以两束光线之间会产生时间差，这种时间差叫做光学延迟时间。把探测器所计算出的时间差利用低相干光涉度量学原理，可获得组织反射的信息。获取到这些信息后，由计算机计算出一维的扫描图像信息，通常为二维图像中的一列。