基于可编程高光谱成像的无标记眼底血管造影技术：突破早期诊断瓶颈的创新方法

针对传统眼底成像技术对比度不足或依赖侵入性造影剂的问题，研究人员开发了一种基于可编程高光谱成像的无标记光学眼底血管造影方法。该方法通过特定光谱编码照明实现视网膜血管的高对比度单次成像，避免了传统光谱技术需全波段采集的冗余操作，在模型眼和离体猪眼实验中显著提升血管成像对比度，为眼底疾病早期精准诊断提供新工具。

　　

视网膜作为人体唯一可无创观察的深层血管网络，其异常与多种眼病和全身性疾病（如高血压、糖尿病）密切相关。然而，传统眼底成像技术面临两大困境：一是彩色眼底照相（分辨率约10 μm）因对比度不足难以清晰显示毛细血管等细微结构；二是被视为金标准的眼底荧光素血管造影（FFA）需注射荧光素染料，可能引发并发症。尽管光学相干断层扫描血管成像（OCTA）和光声成像等新兴技术提供了无标记解决方案，但分别存在视野局限、扫描耗时长等问题。更关键的是，传统光谱眼底成像需采集三维光谱数据立方体（3D spectral data cube），导致数据冗余和处理延迟，严重制约临床转化。

针对这些挑战，中国的研究团队开发了基于可编程高光谱成像的无标记光学眼底血管造影技术。该技术通过自研可编程光源生成光谱编码照明，在单次成像中直接捕获血管高对比度图像，省去了传统方法全波段采集和后续数值波长选择的步骤。研究采用模型眼和离体猪眼验证，论文发表在《Optics》期刊。

关键技术包括：1）自研可编程光源系统生成优化的光谱编码照明；2）基于主成分分析-线性判别分析（PCA-LDA）算法预先确定最佳光谱波段；3）单次成像获取血管对比度最大化图像；4）通过灰度差异定量评估成像性能。

【材料与方法】
系统设计通过可编程光源照射眼底，其光谱编码由PCA-LDA算法根据先验高光谱图像优化，仅保留能最大化血管与周围组织差异的关键波段。相比传统光谱成像需采集400-1000 nm全波段数据，该方法直接聚焦于最具诊断价值的特征波段。

【结果与讨论】
在模型眼实验中，窄带、白光灰度、彩色眼底图像与光谱编码图像的对比显示，后者血管对比度提升3倍以上。离体猪眼验证进一步证实，该方法能清晰显示传统成像难以捕捉的毛细血管网。特别值得注意的是，该方法避免了OCTA的运动伪影问题，且单次成像速度显著优于需扫描的光声成像。

【结论】
该研究将光谱后处理算法融入光学成像过程，开创性地实现了"计算成像一体化"。相比传统技术，其优势体现在三方面：1）临床实用性——无需造影剂且单次成像；2）效率革新——省去3D光谱数据采集和复杂后处理；3）诊断潜力——610-780 nm波段在前期研究中已显示对青光眼检测的优越性能（准确率0.9008）。这种兼具高对比度、高时效性的无标记成像技术，为糖尿病视网膜病变等疾病的早期筛查提供了突破性的解决方案。