基于可视化Scheimpflug技术的角膜生物力学研究及软件系统开发
Investigation of Corneal Biomechanics and Development of Corresponding Software System Based on Corneal Visualization Scheimpfiug Technology
由于在青光眼、圆锥角膜等眼科疾病和屈光手术的研究中的重要作用,基于可视化Scheimpflug技术(Corneal visualization scheimpfiug technology,简称Corvis ST)的角膜生物力学参数逐渐成为眼科领域的一个研究热点,但是现有的角膜生物力学研究缺乏系统分析,也忽略了气冲印压下角膜厚度本身的变化.基于此,本文重点研究了角膜厚度变化并通过科学分组融合,系统地分析了现有角膜生物力学参数在眼科疾病中的应用.本文首先借助于高轴向分辨率的图像处理方法,首次发现随着Corvis ST气冲印压下中央角膜厚度(CCT)存在变化,故而我们提出了两个量化CCT变化的新参数:中央角膜厚度相对变化率(RCCCT)和中央角膜厚度变化速率(ROCCCT),并在正常角膜和圆锥角膜数据上进行统计分析,发现这两个参数在正常角膜和圆锥角膜之间具有显著性差异.且圆锥角膜的RCCCT大于正常角膜;而圆锥角膜的ROCCCT小于正常角膜.RCCCT和ROCCCT有望为圆锥角膜疾病的诊断和治疗提供依据.进而,本文从现有的角膜生物力学参数中筛选出29个具有代表性的参数(包括RCCCT和ROCCCT)进行科学分组:几何形态组、运动组和动力组,通过显著性差异检验、多重共线性检验和逻辑回归分析,筛选和融合出了一组角膜生物力学参数优化组(包括ROCCCT、最大压陷幅度等八个参数),其在正常角膜和圆锥角膜的实验数据(正常角膜91例,圆锥角膜67例)分类中,AUC达到了0.997,灵敏度达到了100%,特异性达到了98.5%,准确率达到了99.3%.该参数组有望成为临床中圆锥角膜疾病筛查的重要依据.最后,本文设计了一个基于MATLAB平台的角膜生物力学测试图形界面交互系统,可实现角膜边界自动提取、50个角膜生物力学参数的提取和参数3D显示等功能.综上所述,本文主要内容可以分为三个部分:第一部分是提出了两个新的与角膜厚度变化相关的参数;第二个部分是通过统计分析建立了角膜状态分类的优化参数组;第三部分为设计了一个软件系统,该系统能自动提取角膜生物力学参数和3D显示.
- 作者：
- 石文秀
- 学位授予单位：
- 深圳大学
- 专业名称：
- 生物医学工程(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 周永进；王从知
- 中图分类号：
- TP391.41；R318.01；R772.2
- 关键词：
- Corvis ST；角膜生物力学参数；角膜厚度变化；圆锥角膜；图像处理
- Corvis ST; Corneal biomechanical parameters; Change of central corneal thickness; Keratoconus; Image Processing;