北大团队研制全球首台12色眼底相机，能拍短视频科技日报记者张佳星“休息一

科技日报采访人员张佳星
“休息一会，睁开眼睛，盯住绿点，保持不动，好——”在北京同仁医院，一台来自看似平常的眼底相机正在为受试者检查。
“这台机器进行12个波长的图像采集。 ”参与相机设计的北京大学博士冯夕萌表示，在不同波长下，眼睛呈现不同样子，逐级成像，就能获得视网膜不同深度层次的信息。
综合信息进行分析，只需要短短几分钟，受试者眼球中血管里的血液黏稠度、血氧饱和度、血流搏动、氧代谢等27个指标一目了然。
“全球首台12色眼底相机获取的指标与可能正在发展的疾病息息相关。 ”3月17日，团队负责人、北京大学未来技术学院生物医学工程系教授任秋实告诉科技日报采访人员，在疾病的早期或超早期，机体结构还没发生明显变化时，会出现血流、血氧和代谢等方面的异常。
正所谓“见微知著，察于未萌” ，团队希望通过研制这台设备实现对眼球的“无死角”信息获取，进而把眼球变成可预知疾病的“水晶球” 。
12色光拍照，眼球不相同
眼睛是“窗口” 。平常人通过它获取外界的信息，医学工程学者则通过它获取体内的信息。
“已经应用的眼底相机，通过分析眼底彩照中的血管形态、动静脉直径以及比例、弯曲度等等，可以监测心脑血管疾病。 ”研发团队骨干、现已任职上海健康医学院医疗器械学院的周传清教授表示，眼睛是人体中唯一能够直接观察到的动脉血管的部位，传递出健康信号。
然而，只拍彩照远远满足不了医学诊断的要求。科学家们发现：如果把光拆分成单色光，获取的信息将成倍增加。
“500纳米的绿光中，血管中含氧血红蛋白与不含氧的血红蛋白，吸收基本一致，拍出的照片，能看到动静脉血管相似；但在605纳米的红光中，这两种蛋白的光吸收差异大，含氧血红蛋白反射的红光多，拍出的照片能明显看到动脉偏亮，而不含氧的血红蛋白吸收的红光多，因此静脉偏黑。 ”冯夕萌解释，现有设备无法给出动静脉在数据上的区别，一般靠医生经验判断。
为此，北京大学团队将470纳米到810纳米区间中的12色光源用于成像，一次拍出12张不同颜色的光的照片。

文章图片
多模态眼功能成像
不同波长优势不同。周传清解释：“红光或近红外光，它在生物组织当中穿透力较强，能拍到更深层的组织信息。而蓝光、绿光对浅层组织的成像会比较清晰。 ”
拆分白光， 12色眼底相机让不同波长的光各展所长。例如，红光可以对比视网膜更深的脉络膜层成像。冯夕萌说， “有些病变会出现在特定的深度，所以多波长可以实现不同深度的病灶的扫描。 ”
此外，设备的研发还需要与本能应激反应赛跑。 “我们的多光谱眼底照相技术能够在0.3秒以内快速完成拍照。 ”冯夕萌说，因为瞳孔0.3秒后会有明显收缩，阻挡足量的光进入。
平行激光束，能拍短视频
血管中的血液不是静止的，而是流淌的，因此，动态的数据对于疾病的诊断至关重要。
“新设备可以拍摄一个5秒的短视频，用的光源是激光。 ”冯夕萌说，激光光源能够开启拍摄的“运动模式” ，但是由于光路集中，就像舞台的聚光灯，只能拍到眼球的一部分。
为了使得视频能拍到整个眼球，团队创新设计了激光作为入射光的光路，不仅扩大了视野，还与12色相机的数据实现同步测量与评估，同时获得对视网膜结构性和功能性分析。