光學(xué)相干斷層掃描血管造影（OCTA）是一種新興的非侵入式成像技術(shù)，近年來已逐漸成為眼底相關(guān)疾病診斷的有效工具。相比于常見的眼底彩照（圖1.A），OCTA（圖1.B-D），可觀察到毛細血管級別的微血管細節(jié)，尤其是對分布在黃斑中央凹周不同深度的微血管系統(tǒng)可進行相對較高分辨率的成像，這包括了淺層血管復(fù)合體（superficial vascular complex, SVC）和深層血管復(fù)合體（deep vascular complex, DVC）,見圖1.B-C。觀察和量化這些不同深度的微血管形態(tài)結(jié)構(gòu)有助于臨床醫(yī)生對許多眼科疾病的診斷。最近一些研究表明，OCTA圖像中的微血管形態(tài)改變除了與常見的眼科疾病相關(guān)之外，還與阿爾茨海默氏?。ˋD）等神經(jīng)退行性疾病相關(guān)。因此，眼科檢查有望成為觀測神經(jīng)退行性疾病發(fā)展的新途徑。

目前在醫(yī)學(xué)圖像及計算機視覺領(lǐng)域，尚未有公開的帶有專家標(biāo)注的OCTA血管分割數(shù)據(jù)集。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬慈溪醫(yī)工所的趙一天團隊，與英國利物浦大學(xué)及國內(nèi)多家科研及臨床機構(gòu)合作，建立了目前領(lǐng)域內(nèi)首個眼科OCTA血管分割數(shù)據(jù)集（ROSE）。該數(shù)據(jù)集包含了視網(wǎng)膜微血管網(wǎng)絡(luò)的精確手工標(biāo)注（含中心線標(biāo)注和像素級標(biāo)注）以促進該領(lǐng)域的相關(guān)研究。ROSE數(shù)據(jù)集共包含了229張OCTA圖像，包括了SVC、DVC以及內(nèi)層視網(wǎng)膜血管叢（SVC+DVC）的en face圖像。這批數(shù)據(jù)分別由RTVue XR Avanti SD-OCT系統(tǒng)（美國Optovue公司）和Heidelberg Spectralis OCT2系統(tǒng)（德國海德堡公司）采集，掃描區(qū)域為以黃斑中央凹為中心的3×3mm2的區(qū)域。資深圖像專家和臨床醫(yī)生制定統(tǒng)一的手工標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)，并共同完成了兩種不同類型的血管標(biāo)注：中心線級標(biāo)注和像素級標(biāo)注（如圖2）。

此外，研究人員還提出了一種由粗到細的雙階段血管分割網(wǎng)絡(luò)OCTA-Net（如圖3），用于OCTA中的血管分割提取，旨在分別檢測粗細不同尺寸的血管。首先，在粗分割階段中采用了以ResNeSt為骨干網(wǎng)絡(luò)的編碼-解碼網(wǎng)絡(luò)作為基于多分支的粗分割（SCS）模塊，用于生成血管的初步置信度圖。然后，在細分割階段中，基于多分支的細化分割（SRS）模塊根據(jù)原圖和粗分割階段的初步結(jié)果自適應(yīng)地生成聚合系數(shù)，用于對細小血管的預(yù)測結(jié)果進行優(yōu)化，以獲得更準(zhǔn)確的整體分割結(jié)果。實驗結(jié)果表明，該方法明顯優(yōu)于其他方法，尤其是在提取高噪聲和低可見度的毛細血管方面的能力。

值得一提的是，ROSE數(shù)據(jù)集內(nèi)包含了健康組和患病組數(shù)據(jù)（AD、黃斑疾?。?，通過在OCTA-Net分割的結(jié)果上進行分形維數(shù)分析（Fractal dimension analysis）發(fā)現(xiàn)，AD與健康組之間存在顯著差異，表明神經(jīng)退行性疾病可能引起了視網(wǎng)膜微血管的結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化，亦或視網(wǎng)膜微血管結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化側(cè)面反映出了神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展進程。該數(shù)據(jù)庫和相關(guān)實驗結(jié)果近期發(fā)表在國際期刊IEEE Transactions on Medical Imaging。

圖1（A）眼底彩照，綠框為黃斑區(qū)域；（B-D）不同深度的OCTA圖像

圖2 ROSE中三種血管造影圖及兩類血管標(biāo)注示例

圖3 OCTA-Net框架圖