眼底视杯与视盘面积的图像分析方法
【摘要】 目的 研究青光眼或者眼底病变的进程，定量分析眼底图像中视杯、视盘面积的处理方法。方法 取12张用日本NIDEK3DX/NM型眼底照相机拍摄的眼底图片，利用计算机图像分析技术，使用Visual C++编程实现对视杯与视盘面积的测量。以视盘面积测量为例:由同一个人对同一张眼底照片反复测量15次视盘面积与实际面积比较。对12张眼底照片由5名不同的操作者测量视盘面积并对测量值之间做比较。结果 由同一个人对同一张眼底照片测量视盘面积与实际面积比较，15次的视盘面积平均值为3.983mm 2 ，实际视盘面积3.97mm 2 ，差异为0.35%，P=0.086两组之间差异无显性。对12张眼底照片由5名操作者测量视盘面积的平均值为3.123mm 2 、3.137mm 2 、3.125mm 2 、3.132mm 2 、3.136mm 2 ，F=0，P=1，五组之间差异无显著性。结论 本方法处理的结果可视性好，操作简单，实用性强，计算一张眼底片只需要1～2min，有很好的重复性和准确性。
, 百拇医药
关键词 眼底图像 图像分析 重复性 准确性
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)16-2434-02
Fundus image processing method of optic cup and optic disc
Liu Aizhen，XuLiang，Wang Xiaobing，et al.
Beijing Institute of Ophthalmology，Beijing Tongren Hospital，Beijing100005.
【Abstract】 Objective To investigate quantitative analysis about fundus image processing method of optic cup and optic disc.Methods The optic disc areas in twelve images taken by NIDEK3DX/NM fundus camera were meaˉsured by our own designed method.The optic disc area was calculated by this method and compared to the actual area.The areas of twelve images were compared among five different operators.Results The optic disc averaged area was3.983mm 2 and the actual area was3.97mm 2 .No significant difference was found between the two groups(P=0.086).The optic disc areas in twelve images were analyzed by five operators and the averaged areas were3.123mm 2 ，3.137mm 2 ，3.125mm 2 ，3.132mm 2 and3.136mm 2 .There was no significant difference among five operators(F=0，P=1).Conclusion This fundus image processing method of optic cup and optic disc has the character of repetition and veracity.
, 百拇医药
Key words fundus images image processing repetition veracity
在医学研究中，经常需要对图像进行分析处理。对眼底图像视杯、视盘面积定量分析，可以研究青光眼或眼底病变的进程 [1，2] 。针对眼底图像的特点和特定的临床要求，本文总结处理此类图像的方法，使用VisualC++编程，实现并且对该方法的准确性和可靠性进行研究。
1 材料和方法
1.1 材料 首都医科大学附属北京同仁医院青光眼眼底立体照相室的眼底片，用日本NIDEK3DX/NM型眼底照相机拍摄，底片的放大倍数是2.6倍。随机抽取12张眼底底片，用Polaroid SprintScan4000扫描仪，取分辨率为800dpi，长宽均为400pix的图像存为.bmp文件。
1.2 图像的定量方法 自行编程的关键点在于怎样处理不规则的视杯和视盘、如何算出视杯和视盘的面积以及每隔10度不同的半径。结合临床要求和眼底图像的特点，主要处理如下:先取眼底视乳头动脉血管穿出点A 0 (x 0 ，y 0 )，再选取视盘边缘点A 1 (x 1 ，y 1 )，A 2 (x 2 ，y 2 )…A n (x n ，y n )共n+1个点，求出视盘边缘点与动脉血管穿出点的角度和距离，分别为θ i 和r i ，其中1≤i≤n(3≤n≤20)。先对角度按照从大到小进行排序，计算封闭曲线函数为r(θ)=r i +(r i+1 -r i )((θ-θ i )/(θ i+1 -θ i ))。共求出360个r(θ)，将其所有累加和即为视杯面积或者视盘面积。如此即可满足临床要求。
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1.3 单位面积的像
素数 取一张实际测量视盘面积为3.14mm 2 的眼底照片，在所编制的程序中得出所占用的像素数。由此计算出1mm 2 的像素数。根据此数值，将所有测量面积的像素数转换为实际的面积(mm 2 )。
1.4 本方法的准确性及重复性检验 评价一种方法主要看其准确性和重复性。本研究所建立的方法解决了定量分析眼底图像中视杯、视盘面积和半径的问题。以视盘面积测量为例，说明该程序的重复性和准确性:由同一个人对同一张眼底照片反复测量15次视盘面积与实际面积比较，见表1。采用t检验来表明是否差异具有显著性，检验准确性。对12张眼底照片由5名不同的操作者测量视盘面积并且测量值之间做比较，见表2，采用方差分析方法，以P<0.05为差异具有显著性，检验重复性。利用SPSS10.0进行统计分析。
2 结果
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见表1。
表1 实际视盘面积与图像分析视盘面积的比较
由同一个人对同一张眼底照片测量视盘面积与实际面积比较，15次的视盘面积平均值为3.983mm 2 ，实际视盘面积3.97mm 2 ，差异为0.35%，P=0.086两组之间差异无显著性，说明此方法准确且重复性好。对12张眼底照片由5名操作者测量视盘面积的均值为3.123mm 2 、3.137mm 2 、3.125mm 2 、3.132mm 2 、3.136mm 2 ，F=0，P=1，五组之间比较差异无显著性，说明此方重复性好且容易操作。
3 讨论
3.1 本方法的特点 (1)由于眼底像摄取，受瞳孔大小、屈光间质(如角膜斑翳、白内障、玻璃体混浊等)以及照相技术(如聚焦不准确或曝光不足)的影响，曝光很难均匀而且每次拍照情况很难重复，人的识别能力可以补偿眼底图像的 一些差异。本方法正是利用这一点加上适合临床的方法，准确地对眼底图像进行分析。(2)本方法有很好的准确性和重复性。(3)处理的结果可视性好，操作简单，实用性强，计算一张眼底图像只需要1～2min，适合临床应用。
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表2 不同操作者测量视盘面积的比较
3.2 本方法的影响因素 经常从事眼底图像分析的医生和偶尔分析眼底图像的医生对视杯、视盘的勾画不同，会影响测量结果的重复性。质量差的眼底图像由于背景噪声过多，而影响测量结果的准确性。
3.3 本方法的临床意义 眼底视杯、视盘以及视网膜神经纤维层的改变是判断青光眼损害的唯一客观指标 [3] 。本方法可以对眼底图像中的视杯、视盘面积做定量分析，可以研究青光眼或其他眼底病变的进程，观察治疗的效果，为临床医生提供了一种客观快速准确的方法。
参考文献
1 徐亮.重视青光眼的视神经和视功能检测.中华眼科杂志，2000，36(6):405-409.
2 徐亮，杨桦，李杨，等.对青光眼盘沿及视网膜神经纤维层监视的评价.眼科，1997，6(1):20-22.
3 徐亮，杨桦，李杨，等.青光眼的动态观察及损害形式.中华眼科杂志，1993，29(2):67-69.
(编辑曲 全)
作者单位:100005北京首都医科大学附属北京同仁医院北京眼科研究所
100050北京中国药品生物制品检定所医疗器械检测中心, 百拇医药(刘爱珍)
, 百拇医药
关键词 眼底图像 图像分析 重复性 准确性
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)16-2434-02
Fundus image processing method of optic cup and optic disc
Liu Aizhen，XuLiang，Wang Xiaobing，et al.
Beijing Institute of Ophthalmology，Beijing Tongren Hospital，Beijing100005.
【Abstract】 Objective To investigate quantitative analysis about fundus image processing method of optic cup and optic disc.Methods The optic disc areas in twelve images taken by NIDEK3DX/NM fundus camera were meaˉsured by our own designed method.The optic disc area was calculated by this method and compared to the actual area.The areas of twelve images were compared among five different operators.Results The optic disc averaged area was3.983mm 2 and the actual area was3.97mm 2 .No significant difference was found between the two groups(P=0.086).The optic disc areas in twelve images were analyzed by five operators and the averaged areas were3.123mm 2 ，3.137mm 2 ，3.125mm 2 ，3.132mm 2 and3.136mm 2 .There was no significant difference among five operators(F=0，P=1).Conclusion This fundus image processing method of optic cup and optic disc has the character of repetition and veracity.
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Key words fundus images image processing repetition veracity
在医学研究中，经常需要对图像进行分析处理。对眼底图像视杯、视盘面积定量分析，可以研究青光眼或眼底病变的进程 [1，2] 。针对眼底图像的特点和特定的临床要求，本文总结处理此类图像的方法，使用VisualC++编程，实现并且对该方法的准确性和可靠性进行研究。
1 材料和方法
1.1 材料 首都医科大学附属北京同仁医院青光眼眼底立体照相室的眼底片，用日本NIDEK3DX/NM型眼底照相机拍摄，底片的放大倍数是2.6倍。随机抽取12张眼底底片，用Polaroid SprintScan4000扫描仪，取分辨率为800dpi，长宽均为400pix的图像存为.bmp文件。
1.2 图像的定量方法 自行编程的关键点在于怎样处理不规则的视杯和视盘、如何算出视杯和视盘的面积以及每隔10度不同的半径。结合临床要求和眼底图像的特点，主要处理如下:先取眼底视乳头动脉血管穿出点A 0 (x 0 ，y 0 )，再选取视盘边缘点A 1 (x 1 ，y 1 )，A 2 (x 2 ，y 2 )…A n (x n ，y n )共n+1个点，求出视盘边缘点与动脉血管穿出点的角度和距离，分别为θ i 和r i ，其中1≤i≤n(3≤n≤20)。先对角度按照从大到小进行排序，计算封闭曲线函数为r(θ)=r i +(r i+1 -r i )((θ-θ i )/(θ i+1 -θ i ))。共求出360个r(θ)，将其所有累加和即为视杯面积或者视盘面积。如此即可满足临床要求。
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1.3 单位面积的像
素数 取一张实际测量视盘面积为3.14mm 2 的眼底照片，在所编制的程序中得出所占用的像素数。由此计算出1mm 2 的像素数。根据此数值，将所有测量面积的像素数转换为实际的面积(mm 2 )。
1.4 本方法的准确性及重复性检验 评价一种方法主要看其准确性和重复性。本研究所建立的方法解决了定量分析眼底图像中视杯、视盘面积和半径的问题。以视盘面积测量为例，说明该程序的重复性和准确性:由同一个人对同一张眼底照片反复测量15次视盘面积与实际面积比较，见表1。采用t检验来表明是否差异具有显著性，检验准确性。对12张眼底照片由5名不同的操作者测量视盘面积并且测量值之间做比较，见表2，采用方差分析方法，以P<0.05为差异具有显著性，检验重复性。利用SPSS10.0进行统计分析。
2 结果
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见表1。
表1 实际视盘面积与图像分析视盘面积的比较
由同一个人对同一张眼底照片测量视盘面积与实际面积比较，15次的视盘面积平均值为3.983mm 2 ，实际视盘面积3.97mm 2 ，差异为0.35%，P=0.086两组之间差异无显著性，说明此方法准确且重复性好。对12张眼底照片由5名操作者测量视盘面积的均值为3.123mm 2 、3.137mm 2 、3.125mm 2 、3.132mm 2 、3.136mm 2 ，F=0，P=1，五组之间比较差异无显著性，说明此方重复性好且容易操作。
3 讨论
3.1 本方法的特点 (1)由于眼底像摄取，受瞳孔大小、屈光间质(如角膜斑翳、白内障、玻璃体混浊等)以及照相技术(如聚焦不准确或曝光不足)的影响，曝光很难均匀而且每次拍照情况很难重复，人的识别能力可以补偿眼底图像的 一些差异。本方法正是利用这一点加上适合临床的方法，准确地对眼底图像进行分析。(2)本方法有很好的准确性和重复性。(3)处理的结果可视性好，操作简单，实用性强，计算一张眼底图像只需要1～2min，适合临床应用。
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表2 不同操作者测量视盘面积的比较
3.2 本方法的影响因素 经常从事眼底图像分析的医生和偶尔分析眼底图像的医生对视杯、视盘的勾画不同，会影响测量结果的重复性。质量差的眼底图像由于背景噪声过多，而影响测量结果的准确性。
3.3 本方法的临床意义 眼底视杯、视盘以及视网膜神经纤维层的改变是判断青光眼损害的唯一客观指标 [3] 。本方法可以对眼底图像中的视杯、视盘面积做定量分析，可以研究青光眼或其他眼底病变的进程，观察治疗的效果，为临床医生提供了一种客观快速准确的方法。
参考文献
1 徐亮.重视青光眼的视神经和视功能检测.中华眼科杂志，2000，36(6):405-409.
2 徐亮，杨桦，李杨，等.对青光眼盘沿及视网膜神经纤维层监视的评价.眼科，1997，6(1):20-22.
3 徐亮，杨桦，李杨，等.青光眼的动态观察及损害形式.中华眼科杂志，1993，29(2):67-69.
(编辑曲 全)
作者单位:100005北京首都医科大学附属北京同仁医院北京眼科研究所
100050北京中国药品生物制品检定所医疗器械检测中心, 百拇医药(刘爱珍)