糖尿病視網(wǎng)膜病變以及所用的技術

1、糖尿病性視網(wǎng)膜病變糖尿病性視網(wǎng)膜病變（DR）是糖尿病性微血管病變中最重要的表現(xiàn)，是一種具有特異性改變的眼底病變，是糖尿病的嚴重并發(fā)證之一。臨床上根據(jù)是否出現(xiàn)視網(wǎng)膜新生血管為標志，將沒有視網(wǎng)膜新生血管形成的糖尿病性視網(wǎng)膜病變稱為非增殖性糖尿病性視網(wǎng)膜病變（NPDR）（或稱單純型或背景型），而將有視網(wǎng)膜新生血管形成的糖尿病性視網(wǎng)膜病變稱為增殖性糖尿病性視網(wǎng)膜病變（PDR）。糖尿病患者主要是胰島素激素及細胞代謝異常，引起眼組織、神經及血管微循環(huán)改變，造成眼的營養(yǎng)和視功能的損壞。微血管是指介于微小動脈和微小靜脈之間，管腔小于100150µm的微小血管及毛細血管網(wǎng)，是組織和血液進行物質交換的場

2、所。由于糖尿病患者血液成分的改變，而引起血管內皮細胞功能異常，使血-視網(wǎng)膜屏障受損。視網(wǎng)膜毛細血管內皮細胞色素上皮細胞間的聯(lián)合被破壞，造成小血管的滲漏。糖尿病患者微血管病變主要的發(fā)生在視網(wǎng)膜及腎臟，是致盲、腎功能衰竭及死亡的主要原因。視網(wǎng)膜毛細血管的病變表現(xiàn)微動脈瘤、出血斑點、硬性滲出、棉絨斑、靜脈串珠狀、視網(wǎng)膜內微訊管異常（IRMA），以及黃斑水腫等。廣泛缺血會引起視網(wǎng)膜或視盤的新生血管、視網(wǎng)膜前出血、體積血及牽拉性視網(wǎng)膜脫離?；颊哂袊乐氐囊暳φ系K。糖尿病可引起兩種類型視網(wǎng)膜病變，增殖性和非增殖性視網(wǎng)膜病變。糖尿病性視網(wǎng)膜病變是主要致盲眼病之一。在增殖性視網(wǎng)膜病變，視網(wǎng)膜損害刺激新生血管生長

3、。新生血管生長對視網(wǎng)膜有害無益，其可引起纖維增生，有時還可導致視網(wǎng)膜脫離。新生血管也可長入玻璃體或引起玻璃體出血。與非增殖性視網(wǎng)膜病變相比，增殖性視網(wǎng)膜病變對視力的危害性更大，其可導致嚴重視力下降甚至完全失明。臨床上，根據(jù)視網(wǎng)膜是否出現(xiàn)新生血管增殖，該病被分為兩個主要的發(fā)展階段，即非增殖期和增殖期病變。在非增殖期，患者視網(wǎng)膜會出現(xiàn)微血管瘤、出血斑、硬性滲出、棉絮斑等。由于血-視網(wǎng)膜屏障的破壞，血漿成分向視網(wǎng)膜組織滲漏，導致視網(wǎng)膜水腫，當水腫發(fā)生于黃斑部時，則引起中心視力下降。增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變最主要的眼底改變?yōu)樾律茉鲋臣跋鄳牟l(fā)癥，主要表現(xiàn)為增殖的新生血管沿視網(wǎng)膜表面生長或進入玻璃體

4、內形成增殖膜。當新生血管破裂時，可導致視網(wǎng)膜及玻璃體出血，增殖膜的收縮還可引起牽拉性視網(wǎng)膜脫離。如未給予及時治療，最終引起新生血管性青光眼，它是糖尿病的一種極為嚴重的眼部并發(fā)癥，除導致患者視力喪失外，還會引起持續(xù)的眼痛、頭痛、惡心、嘔吐等，給患者帶來極大痛苦。如果糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)展到了一定的程度，出現(xiàn)了黃斑水腫、視網(wǎng)膜新生血管或大面積的視網(wǎng)膜缺血，無論患者的視力是否受到了影響，都應當進行及時的激光治療，以盡可能阻止疾病的進一步惡化。進行視網(wǎng)膜激光光凝的目的在于破壞病理狀態(tài)下的視網(wǎng)膜組織，使其瘢痕化，讓視網(wǎng)膜耗氧量減少，使存留的正常視網(wǎng)膜組織缺氧狀態(tài)得到緩解。如果糖尿病患者的視網(wǎng)膜病變已經到了

5、中晚期，出現(xiàn)玻璃體積血，且積血長時間不吸收(一般觀察3個月)，玻璃體增殖，牽拉性視網(wǎng)膜脫離，那就必須行玻璃體切除手術，最大限度地保留殘存視力。由于糖尿病視網(wǎng)膜病變早期沒有明顯的癥狀，患者往往不會引起重視，而一旦出現(xiàn)視力下降去醫(yī)院就診時，大多已處于病變的中后期，治療效果已很差，甚至是不可治的狀況。因此，糖尿病患者要做到：(1)嚴格控制血糖，阻止或延緩視網(wǎng)膜病變的發(fā)展，降低視力損害;(2) 時刻保持警惕，定期做眼底檢查，做到早發(fā)現(xiàn)、早治療，避免晚期并發(fā)癥;(3)嚴重的糖尿病視網(wǎng)膜病變患者，手術治療雖無法根治，但可有效防止視力的進一步惡化。在日常生活中，我們時常會聽到或看到某些糖尿病患者眼睛視力下降

6、，甚至突然視力喪失，到醫(yī)院檢查后才知道自己得了糖尿病視網(wǎng)膜病變。糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病最為常見的眼部并發(fā)癥，它是在眼內視網(wǎng)膜組織中發(fā)生的滲漏性、閉塞性和增殖性的微血管病變。該病的發(fā)生發(fā)展與糖尿病類型及病程關系密切，型糖尿病患者病程7年以上約有50%發(fā)生，1725年者有90%發(fā)生;型糖尿病患者病程10年以內眼底基本正常，1015年約有26%患者發(fā)生糖尿病視網(wǎng)膜病變，1520年上升至43%，20年以上者發(fā)生率可達100%，若合并高血壓、高血脂，則發(fā)病率更高。紋理分析在遙感圖像、 X射線照片、細胞圖像判讀和處理方面有廣泛的應用。關于紋理，還沒有一個統(tǒng)一的數(shù)學模型。它起源于表征紡織品表面性

7、質的紋理概念，可以用來描述任何物質組成成分的排列情況，例如醫(yī)學上X 射線照片中的肺紋理、血管紋理、航天(或航空)地形照片中的巖性紋理等。圖像處理中的視覺紋理通常理解為某種基本模式（色調基元）的重復排列。因此描述一種紋理包括確定組成紋理的色調基元和確定色調基元間的相互關系。紋理是一種區(qū)域特性，因此與區(qū)域的大小和形狀有關。兩種紋理模式之間的邊界，可以通過觀察紋理度量是否發(fā)生顯著改變來確定。紋理是物體結構的反映，分析紋理可以得到圖像中物體的重要信息，是圖像分割、特征抽取和分類識別的重要手段。統(tǒng)計紋理分析尋找刻劃紋理的數(shù)字特征，用這些特征或同時結合其他非紋理特征對圖像中的區(qū)域（而不是單個像素）進行分類

8、。圖像局部區(qū)域的自相關函數(shù)、灰度共生矩陣、灰度游程以及灰度分布的各種統(tǒng)計量，是常用的數(shù)字紋理特征。如灰度共生矩陣用灰度的空間分布表征紋理。由于粗紋理的灰度分布隨距離的變化比細紋理緩慢得多，因此二者有完全不同的灰度共生矩陣。結構紋理分析研究組成紋理的基元和它們的排列規(guī)則。基元可以是一個像素的灰度、也可以是具有特定性質的連通的像素集合?；呐帕幸?guī)則常用樹文法來描述。數(shù)學形態(tài)學的數(shù)學基礎和所用語言是集合論，因此它具有完備的數(shù)學基礎，這為形態(tài)學用于圖像分析和處理、形態(tài)濾波器的特性分析和系統(tǒng)設計奠定了堅實的基礎。數(shù)學形態(tài)學的應用可以簡化圖像數(shù)據(jù)，保持它們基本的形狀特性，并除去不相干的結構。數(shù)學形態(tài)學的

9、算法具有天然的并行實現(xiàn)的結構， 實現(xiàn)了形態(tài)學分析和處理算法的并行，大大提高了圖像分析和處理的速度。數(shù)學形態(tài)學是由一組形態(tài)學的代數(shù)運算子組成的，它的基本運算有4個： 膨脹（或擴張）、腐蝕（或侵蝕）、開啟和閉合， 它們在二值圖像和灰度圖像中各有特點?；谶@些基本運算還可推導和組合成各種數(shù)學形態(tài)學實用算法，用它們可以進行圖像形狀和結構的分析及處理，包括圖像分割、特征抽取、邊緣檢測、 圖像濾波、圖像增強和恢復等。數(shù)學形態(tài)學方法利用一個稱作結構元素的“探針”收集圖像的信息，當探針在圖像中不斷移動時， 便可考察圖像各個部分之間的相互關系，從而了解圖像的結構特征。數(shù)學形態(tài)學基于探測的思想，與人的F

10、OA(Focus Of Attention)的視覺特點有類似之處。作為探針的結構元素，可直接攜帶知識（形態(tài)、大小、甚至加入灰度和色度信息）來探測、研究圖像的結構特點。數(shù)學形態(tài)學的基本思想及方法適用于與圖像處理有關的各個方面，如基于擊中/擊不中變換的目標識別，基于流域概念的圖像分割， 基于腐蝕和開運算的骨架抽取及圖像編碼壓縮，基于測地距離的圖像重建，基于形態(tài)學濾波器的顆粒分析等。迄今為止， 還沒有一種方法能像數(shù)學形態(tài)學那樣既有堅實的理論基礎，簡潔、 樸素、 統(tǒng)一的基本思想，又有如此廣泛的實用價值。有人稱數(shù)學形態(tài)學在理論上是嚴謹?shù)?，在基本觀念上卻是簡單和優(yōu)美的。數(shù)學形態(tài)學是一門建立在嚴格數(shù)學理論基

11、礎上的學科，其基本思想和方法對圖像處理的理論和技術產生了重大影響。事實上， 數(shù)學形態(tài)學已經構成一種新的圖像處理方法和理論，成為計算機數(shù)字圖像處理及分形理論的一個重要研究領域， 并且已經應用在多門學科的數(shù)字圖像分析和處理的過程中。這門學科在計算機文字識別， 計算機顯微圖像分析(如定量金相分析，顆粒分析)， 醫(yī)學圖像處理（例如細胞檢測、心臟的運動過程研究、 脊椎骨癌圖像自動數(shù)量描述），圖像編碼壓縮， 工業(yè)檢測(如食品檢驗和印刷電路自動檢測)，材料科學， 機器人視覺，汽車運動情況監(jiān)測等方面都取得了非常成功的應用。另外，數(shù)學形態(tài)學在指紋檢測、經濟地理、合成音樂和斷層X光照像等領域也有良好的應用前景。形態(tài)學方法已成為圖像應用領域工程技術人員的必備工具。目前，有關數(shù)學形態(tài)學的技術和應用正在不斷地研究和發(fā)展。小波變換（wavelet transform，WT）是一種新的變換分析方法，它繼承和發(fā)展了短時傅立葉變換局部化的思想，同時又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點，能夠提供一個隨頻率改變的“時間-頻率”窗口