استخراج رگ های خونی از تصاویر آنژیوگرافی شبکیه و به دست آوردن سرعت خون در سرخرگ‏ها

رتینوپاتی دیابتی جزء خطرناک ترین و شایع ترین بیماری های سیستم بینایی انسان به شمار می آید. علت بیماری رتینوپاتی دیابتی افزایش میزان سطح گلوکز در خون است. طبق آمار منتشرشده، خطر ابتلا به نابینایی در افراد دیابتی حدود 25 برابر بیشتر از افراد سالم است. در گذشته تصور می شد که تغییرات ساختاری در سطح شبکیه چشم اولین نشانه ی ایجاد رتینوپاتی دیابتی می باشد. با این وجود تحقیقات اخیر نشان می دهد که تغییرات سرعت خون در شبکیه یکی از علائم رتینوپاتی دیابتی است که قبل از ایجاد تغییرات ساختاری در سطح شبکیه به وجود می آید . در این پایان نامه الگوریتمی برای محاسبه ی سرعت فلوی خون درشریان های شبکیه با استفاده از ویدئوی آنژیوگرافی ارائه می شود. در روش پیشنهادی ابتدا فریم های ویدئوی آنژیوگرافی به منظور استخراج رگ ها مورد پردازش قرار می گیرند. بدین منظور با اعمال فیلتر گابور کانتراست فریم ها افزایش می یابد و پس از آن با استفاده از روش های آستانه گذاری آماری ناحیه ای و همچنین روش دسته بند ماشین های بردار پشتیبان رگ های شبکیه استخراج می شوند. سپس با انتخاب چند نقطه از شریان مورد نظر به محاسبه سرعت فلوی خون در آن می پردازیم. یکی از موانع تعیین سرعت فلوی خون در شریان ها، دنبال کردن ماده فلورسنت درخشان در شریان های شبکیه می باشد. چون در آنژیوگرافی چشم بر خلاف آنژیوگرافی قلب ماده فلورسنت درخشان به طور یکنواخت در رگ ها پیشروی نمی کند. در آنژیوگرافی چشم، شدت روشنایی رگ ها دارای دو مولفه است. یک مولفه مربوط به پیشروی ماده ی درخشان فلورسنت و مولفه ی دیگر مربوط به روشن شدن همزمان کل رگ ناشی از ماده ی درخشان فلورسنت می باشد. این در ردیابی ماده ی درخشان فلورسنت ایجاد مشکل می کند. این مشکل با تبدیل منحنی روشنایی-زمان به منحنی روشنایی نسبی- زمان و حذف تغییرات شدت نور حل می شود. در نهایت با پردازش منحنی روشنایی نسبی-زمان و مقایسه ی منحنی های مربوط به نقاط متوالی انتخاب شده، سرعت متوسط برای قطعه رگ مذکور محاسبه می شود. در انتها میانگین سرعت متوسط فلوی خون در شریان های اصلی شبکیه تا شاخه دوم را حساب کرده و انحراف معیار مقادیر به دست آمده برای هر داده را حساب می کنیم. با وجود اینکه الگوریتم های استخراج رگ برای داده های فلورسنت آنژیوگرافی طراحی شده اند، در الگوریتم استخراج رگ مبتنی بر پنجره دقت به دست آمده برای استخراج رگ بر روی پایگاه داده فاندس drive تقریبا 95% و در روش ماشین های بردار پشتیبان تقریبأ 91.8% به دست آمد. برای انجام این تحقیق از چهارده ویدیوی فلورسنت آنژیوگرافی بیمارستان چشم فارابی تهران استفاده شد. با توجه به مقادیر سرعت اندازه گیری شده به وضوح مشاهده می شود که مقادیر سرعت در افراد مبتلا به رتینوپاتی غیرپرولیفراتیو خفیف از فرد سالم بیشتر می باشد. همچنین با مشاهده پرونده افراد مورد آزمایش دیده می شود که میانگین سن ، جنسیت، قد، وزن، استعمال دخانیات تأثیری در میانگین سرعت فلوی خون این افراد ندارد.