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第一部分 视网膜微血管网图像的二值化及测量重复性研究目的:光学相干断层扫描视网膜血流成像(OCTA)是近年来眼底成像领域发展的新技术,在传统光学相干断层扫描仪(OCT)的基础上,OCTA系统可探测视网膜血流信号,最终重建视网膜微血管网的血流图像。目前已有较多商业化OCTA机器应用于眼科临床实践,但其在图像的分割和血流计算方面仍存在不足之处。本研究拟对OCTA图像进行二值化提取血管网结构,用于量化分析,并评估该方法的可重复性。方法:针对OCTA图像的二值化提取,我们通过MATLAB平台创建基于阈值分割的多策略综合的血管网图像识别软件。为评估该量化软件测量的可重复性,选取血流密度(VPD)做为测量指标,通过计算组内相关系数(ICC)和重复性系数来评估重复测量的一致性。结果:经MATLAB平台创建的软件处理OCTA图像后,可在正常OCTA图像和具有眼底疾病的OCTA图像中提取出浅层和深层视网膜血管网状结构的二值化图像。基于二值化图像所获取的浅层和深层VPD与OCTA系统自带软件提供的相同参数具有较高的相关性(P值均<0.001)。正常眼底和具有眼底疾病的OCTA图像测量的同一测量者的ICC在0.978-0.993之间,不同测量者的ICC在0.939-0.982之间,均说明具有较高的测量一致性。结论:多策略组合的阈值分割方法可较好的从正常眼底或具有眼底疾病的OCTA原图中提取视网膜毛细血管网的二值化图像,提取方法具有较高的可重复性。第二部分 基于OCTA的视网膜微血管多重分形量化分析在不同程度DR中的应用目的:利用多重分形几何学参数对OCTA图像中的黄斑微血管结构进行量化,评估其与各期糖尿病视网膜病变(DR)严重程度的相关性。方法:回顾性研究。回顾性浏览本中心2017年1月至2017年12月在本中心就诊的糖尿病视网膜病变病例,入组患者均曾行OCTA,眼底血管荧光素钠造影、眼底照相等检查。3 × 3 mm范围的OCTA图像用于量化分析,通过阈值分割、Hessian血管提取等组合方法提取浅层、深层黄斑血流的二值化图像。利用分形几何学中的多重分形维数、空隙度等方法分析血流二值化图像,计算多重分形维数谱中的相关参数和空隙度指数。结果:共94例(143眼)DR患者及35例(35眼)年龄、性别匹配的正常对照入组,其中轻度非增生性糖尿病视网膜病变(NPDR)26眼,中度NPDR有30眼,重度NPDR有62眼,PDR为25眼。多重分形维数参数与空隙度在各期DR组均出现有统计学意义的改变,尤其是在深层毛细血管网。多变量回归分析模型显示各多重分形维数参数、空隙度等改变与疾病的严重程度具有显著相关性。结论:分形几何学方法可有效的评估DR中黄斑区微血管病变的严重程度,可作为疾病进展监测的可靠指标。第三部分 不同OCTA参数检测糖尿病患者早期视网膜微血管损害的对比研究目的:在第二部分研究中,我们利用OCTA二值化图像的分形几何分析可应用于各期DR中视网膜血管损伤程度的量化评估。但在早期DR时,甚至是眼底照相未见明显DR改变时,到底哪种OCTA血管参数可最有效地检测出糖尿病导致的微血管损伤尚未清楚。因此,该部分主要分析各OCTA参数,如无灌注区、血管密度及形态学指标在早期检测DR微血管损伤中的价值。方法:回顾性浏览本中心66位2型DM病人及35位健康对照人群的病例资料。所有入组对象均曾行黄斑区3 × 3 mm OCTA扫描。OCTA系统默认的浅层与深层视网膜微血管图像用于量化分析。系统自带的PAR功能可自动去除深层毛细血管网图像中的伪影血管。无灌注参数选取FAZ面积、FAZ周长、FAZ非圆指数、及中心凹外无灌注区(EAA)面积来描述视网膜缺血情况,血管参数则基于二值化图像是否经过骨架化处理分为两类指标:基于二值化图像计算血流密度(VPD)和分形维数(FD);基于骨架化二值图像计算血管长密度(VLD)、骨架化分形维数(sFD)和血管迂曲度。根据二值化图像、骨架化图像可进一步计算血管直径指数(VDI)。ROC曲线下面积(AUC)来评估各OCTA参数的诊断DR能力。结果:66位DM患者中,34名患者无明显DR(noDR),剩余32名具有轻度DR。在糖尿病组中,可见深层毛细血管网VDI较正常组显著增加(P<0.001),而浅层毛细血管网VDI未见显著性改变。与正常组相比,各OCTA无灌注参数、血管密度参数在DR组的浅层、深层毛血管网均显著性改变(P<0.05);在DM组中,仅有深层毛细血管网的VLD与sFD出现显著性下降(P<0.05)。相较于二值化图像、骨架化处理后的OCTA图像所得血管密度、分形维数等参数具有更高的AUC诊断早期DR。结论:基于骨架化OCTA图像所得的VLD、sFD可较早的反映出糖尿病导致的早期视网膜微血管损伤,可作为更好的诊断早期DR的敏感指标。