智能手机眼底摄影

摘要

眼底摄影通常需要专用的眼底相机，但这类设备并非在所有临床环境中都具备。 本文介绍一种使用智能手机摄像头和常规高正度手持间接检眼镜镜片记录眼底图像的简单方法。

摘要

智能手机眼底摄影是一种利用智能手机摄像头和常规手持间接检眼镜镜片获取眼底图像的简单技术。当需要对视神经、视网膜及视网膜血管进行图像记录，但缺乏专业眼底照相机时，该技术显得尤为不可或缺。该技术的主要优势在于智能手机的广泛 普及性，使得在以往无法实现的多种场景下，均可对黄斑和视神经的改变进行影像记录。遵循本文详述的明确定义的操作步骤，例如正确对齐手机摄像头、手持镜片与患者瞳孔，是获得清晰视网膜图像、避免干扰性光线反射和像差的关键。本文将首先回顾间接检眼镜和眼底摄影的光学原理，随后逐步讲解如何使用智能手机拍摄高质量的视网膜图像。

引言

眼底摄影是记录眼底病变的标准方法。传统上，眼底摄影在临床环境中使用眼底照相机进行。然而，在许多情况下，例如急诊室或住院病房，可能需要记录视网膜改变，但这些场所通常不具备眼底照相机。安装在间接检眼镜上或手持式的接触式和非接触式眼底相机是记录视网膜图像的替代方法，但由于设备可及性差且成本高昂，大多数眼科诊疗机构日常难以使用。配备高分辨率摄像头的智能手机正越来越多地用于眼科的前节段和视网膜成像。^1，2

在智能手机视网膜成像中，智能手机相机的同轴闪光灯与一个手持高正屈光度镜片共同构成一个类似于间接检眼镜的光学系统，能够记录高分辨率的数字视网膜图像（图1）^3,4,5,6,7。用于此类视网膜摄影的智能手机适配器已由多家公司商业化生产³，并且有公开的教育视频可用于教学如何使用智能手机及这些产品获取视网膜图像。然而，智能手机视网膜摄影并不一定需要此类适配器。本文旨在介绍如何使用眼科诊所中 readily available 的智能手机和工具，记录出高质量的视网膜图像。

随着智能手机的普及以及远程医疗的发展，眼科医生和视光师可采用该方法在急诊室环境和远程医疗会诊中记录视网膜病变。此外，医疗保健提供者在发展中国家以及灾难救援行动中的医疗援助营地也可能发现该方法具有实用价值 。与任何新技术一样，掌握智能手机视网膜摄影技术需要实践。⁸ 下述方案将详细说明智能手机摄影的具体步骤。该技术的光学原理将在下一节中讨论。最后将探讨图像分辨率、视野范围以及患者隐私与保密性等技术和操作方面的限制因素。

方案

确保方案中的眼底摄影遵循各机构的相关指南 人类研究伦理委员会

注意：智能手机视网膜成像与传统的间接检眼镜检查一样，应在散瞳后进行。强大的智能手机闪光灯对于获得清晰的眼底图像至关重要，尤其是在存在轻度至中度屈光介质混浊的情况下。在对患者进行检查前，务必先在模型眼或同伴身上练习该方法。患者的配合是获得高质量智能手机眼底摄影的关键。

1. 智能手机视网膜成像

1. 向患者解释操作流程并取得其同意。说明该过程可能需要 1 - 2 分钟，涉及将强光照射入眼睛。
2. 使用散瞳剂滴眼液（如 2.5% 去氧肾上腺素和 1% 托吡卡胺滴眼液）联合滴眼，使患者瞳孔散大（每种滴眼液各一滴，间隔 2 - 3 分钟，滴入待检查眼内）。等待 15 - 20 分钟，直至瞳孔充分散大。
3. 在患者面前坐在舒适的椅子上，与患者相距 30 - 60 cm，并保持大致相同高度（图 2）。
4. 嘱患者用另一只眼注视远处目标。
5. 将智能手机相机设置为视频模式。
6. 打开相机的闪光灯。
7. 在调暗房间光线后，按下智能手机上的录像按钮，开始连续录像。
8. 用拇指和食指将 +20 屈光度（D）或任何其他间接检眼镜镜片置于患者眼前。用中指和无名指固定手部和镜片，并协助撑开眼睑。
9. 将相机置于距镜片 10 - 35 cm 处。使相机沿患者的瞳孔轴线对准。将光线对准瞳孔，寻找视网膜反光。通过镜片将光线投射到视网膜上，并持续录像。
10. 在录像过程中，移动相机和镜片以获得清晰对焦且无明显光线反射的图像。前后调整手持镜片与患者眼睛之间的距离，以获得清晰的视网膜图像，并使其充满整个镜片区域。
    注意：根据我们的经验，镜片应保持在距眼睛 3 - 5 cm 处（与间接检眼镜检查时相比，此距离略远离角膜表面）。
11. 通过调整相机和镜片的位置，尽量消除不必要的光线反射。在寻找视网膜图像时丢失视野，表明相机及其闪光灯未与手持镜片和瞳孔对齐。保持相机、手持镜片和患者瞳孔三者对齐需要练习。
12. 持续录像，直至获得无明显光线反射和像差的兴趣区域良好视野。
13. 停止录像，并让患者放松坐好。
14. 回放所录制的视频，直到在手持镜片区域内出现良好的视网膜图像。暂停视频，并截取该图像画面（图 3）。
15. 放大截图，并再次截取以获得更大的视网膜图像（图 3）。与间接检眼镜所见图像类似，此图像为倒像。

结果

使用智能手机摄像头进行眼底成像的光学原理与使用间接检眼镜检查视网膜相似（图1）⁹。在间接检眼镜中，一束光线被投射到患者的视网膜上，从视网膜反射的光线通过一个手持的+15至+30 D的透镜汇聚成一个真实的空中实像（图1）。观察者看到的是一个位于手持透镜前方2至4 cm处的倒立实像，其具体位置取决于透镜的屈光度。使用智能手机时，手机摄像头的闪光灯替代了间接检眼镜的光源，而智能手机摄像头则用于记录空中实像，取代人眼的观察功能。传统的眼底相机也是基于相同的光学原理设计的，其胶片或数字传感器阵列被放置在空中实像形成的位置。

智能手机的便携性使其视网膜成像成为急诊室、远程医疗咨询和视网膜疾病筛查项目的有前景的技术。两张代表性图像（图4 和 图5）分别在急诊室和医院病房会诊环境中采集。

图1：间接检眼镜与智能手机眼底摄影的光学原理。
示意图展示了间接检眼镜的观察系统（A）以及使用智能手机进行眼底摄影的系统（B）。请点击此处查看此图的放大版本。

图2：智能手机眼底摄影时检查者与患者的体位。
检查者坐在患者前方并稍偏向一侧，一手持智能手机，另一手持手持透镜，透镜与手机相距约一个手臂长度。请点击此处查看该图的放大版本。

图3：使用智能手机拍摄的正常黄斑和视神经图像。 请点击此处查看此图的放大版本。

图4：使用智能手机拍摄的非增殖性糖尿病视网膜病变图像。
注意火焰状、点状和斑片状视网膜出血。请点击此处查看此图的放大版本。

图5：使用智能手机成像的非动脉炎性前部缺血性视神经病变。
请注意，此图像中视盘边缘模糊。请点击此处查看该图的放大版本。

讨论

智能手机拍摄的眼底图像质量可与眼底相机拍摄的图像质量相媲美。在一项针对智能手机与眼底相机所拍摄眼底图像的对比研究中，经设盲的评审者未发现两者之间存在显著差异。^8,10 在同一项研究中，由经验更丰富的检查者拍摄的眼底图像质量高于初级检查者所拍摄的图像质量。⁸

智能手机眼底摄影在初学阶段可能看似一项具有挑战性的技术。然而，如同其他任何检查技术一样，掌握该技术需要不断练习，随着时间推移，智能手机视网膜成像操作将逐渐变得常规化。一个特殊难点在于智能手机摄像头及其屏幕的位置关系：大多数智能手机的摄像头位于手机角落，而用于观察和对焦图像的屏幕则位于手机中央。初学者应重点掌握拍摄手与持镜手之间的协调，以及手机、手持透镜和瞳孔轴线之间的正确对齐。

大多数智能手机相机设置中无法调节手电筒的亮度。然而，可以通过在光源上覆盖半透明的粘性胶带以降低光照强度。此外，一些拍摄界面应用程序可能有助于调节相机闪光灯的亮度。目前有多种智能手机应用程序可供使用，能够调节曝光、对焦以及闪光灯亮度。⁴ 尽管这些功能并非智能手机眼底摄影的绝对必要条件，但检查者可能会发现这些拍摄或图像采集界面有助于提高图像质量。

视野范围随手持间接检眼镜镜片的屈光度而变化。较低屈光度的镜片（如+15 D或+20 D镜片）提供更小的视野范围，但放大倍数更高。

在使用个人相机记录健康信息时，根据1996年《健康保险可携性和责任法案》（HIPAA）、1998年《数据保护法》以及1990年《健康记录获取法》，保护个人数据的机密性是一个关键问题。我们在本机构的电子病历（EMR）应用程序中拍摄静态视网膜图像，该程序允许记录和传输患者保密图像。使用专用相机、加密手机以及符合HIPAA标准的电子邮件服务，在许多机构中是保护患者隐私的强制性要求。

智能手机眼底摄影是一种安全的技术。Kim et al. 的研究表明，iPhone 4 相机闪光灯的亮度比传统间接检眼镜光源低10倍。¹¹ 尽管这可能在成像过程中为患者带来更高的舒适度，但在存在中度至显著介质混浊的情况下，会限制图像的清晰度。在同一项研究中，智能手机光源的光强水平低于国际标准化组织（ISO 15004-2.2）规定的热危害限值的150倍，低于光化学危害限值的240倍。尽管其他智能手机型号的光强度和能量尚未被测量，但推测其仍远低于危害限值。¹¹

尽管使用智能手机获取的视网膜图像可与眼底相机拍摄的图像相媲美^8,10，但要获得高分辨率的智能手机视网膜图像，仍需要经验丰富的检查者、充分散大的瞳孔、透明的眼内介质以及患者的良好配合。此外，智能手机眼底图像的视野通常有限，生成广角拼接图像可能较为耗时。尽管如此，智能手机眼底摄影仍是一种独特、简便且经济的技术，可在许多以往无法进行视网膜成像的临床环境中实现视网膜病变的图像记录。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
智能手机
高倍手持透镜（+20 D）
1% 托吡卡胺
2.5% 去氧肾上腺素