睑板腺区域的客观图像分析外文翻译资料

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译文

睑板腺区域的客观图像分析

Reiko Arita，^1,2,3 Jun Suehiro，⁴ Tsuyoshi Haraguchi，⁴ Rika Shirakawa，² Hideaki Tokoro，⁴

摘要

目标 使用新开发的非侵入性meibography软件客观评估睑板腺区域。

方法 研究42名患者的80只眼睑没有睑板腺损失 (meiboscore=0), 57名患者的眼睑105只眼睑，睑板腺面积减少不到三分之一 (meiboscore=1), 11例患者的13个眼睑，睑板腺面积减少三分之一到三分之二(meiboscore=2)并且还有 20名患者的14个眼睑，睑板腺面积减少三分之二(meiboscore=3)。 盖子边框是自动确定的。该软件评估了亮度的分布，并通过增强对比度和降低图像噪声，自动区分睑板腺区域。该软件计算了所有受试者的总睑板腺面积相对于总分析面积的比率。还评估了软件的可重复性。

结果 meiboscore为0的患者的睑板腺面积与上/下眼睑总分析面积的平均比例为51.4plusmn;5.7％/ 54.7plusmn;5.4％，meiboscore为1的患者比例为47.7plusmn;6.0％/ 51.5plusmn;5.4％，meiboscore为2的患者比例为32.0plusmn;4.4％/ 37.2plusmn;3.5％和meiboscore为3的患者比例为16.7plusmn;6.4％/ 19.5plusmn;5.8％。

结论 使用开发的软件客观评估睑板腺区域。 该系统可用于客观评估治疗对睑板腺功能障碍的影响。

介绍 从睑板腺分泌的睑板腺油在泪膜表面形成脂质层，防止过度蒸发。¹ 睑板腺功能障碍（MGD）是睑板腺的慢性弥漫性异常，通常以末端导管阻塞和/或腺体分泌的定性/定量变化为特征。 它可能导致泪膜改变，眼睛刺激症状，临床表现为炎症和眼表疾病。² 阻塞性MGD是脂质层缺乏和蒸发性干眼症的主要原因，^3–6并且经常导致泪膜不稳定，眼表上皮损伤，慢性睑缘炎和隐形眼镜不耐受。

Meibography是一种通过从皮肤侧面翻转外翻眼睑来观察它们的轮廓，从而产生睑板腺形态特征信息的技术。^12–15 我们最近开发了一种非接触式红外（IR）meibography技术，允许非接触式观察结构睑板腺，对患者没有任何不适。¹⁶虽然传统的meibography难以应用于上眼睑，但非接触式meibography可以观察包含下眼睑和上眼睑的广泛区域¹⁶ 最近，Pult和Riede-Pult描述了一种带有红外电荷耦合器件（CCD）摄像机的便携式非接触式meibography设备，¹⁷我们开发了一种带红外LED灯的移动笔形微型摄影设备¹⁸提供非接触式meibography的仪器现已在世界上一些地区上市。 一个是用于裂隙灯的TOPCON BG-4M，它是一个带有外部红外CCD的红外照明系统。Meibom Pen是一种移动笔形的meibography设备（Japan Focus Corporation，Tokyo，Japan），其他包括Eye Top Topographer，Sirius Scheimp fl ug Camera和Cobra Fundus Camera（CSO and bon Optic VerttiebsgmbH）和OCULUS Keratograph 5M（Oculus） ，韦茨拉尔，德国）。 这些多功能眼科仪器使用其内置红外摄像头进行睑板造影。 在OCULUS软件中，从业者必须手动标记感兴趣的区域。 OCULUS软件能够增强图像的对比度，并根据二维图像生成标记区域的三维模拟，但没有三维显示。CSO和bon Optic共同开发了meibography设备，结果使用了上述仪器和Phoenix软件（CSO和bon Optic VerttiebsgmbH）。该软件在拍摄图像时提供对比度增强，并提供计算机化的分级系统。 以前的研究使用主观评分量表，^{16 19–21}Pult和Nichols量表用于确定其重复性。²⁰ Pult等²⁰报道，观察者内和观察者间的协议率显示出主观评分的局限性。在最近关于睑板腺损失的计算机化测量的研究中，^{17 20–24}使用图像编辑软件Image J（National Institute of Health; http://imagej.nih.gov/ij）分析图像。但是，该软件的用户必须识别图像上的腺体区域。 不同的检查者可能以不同的方式绘制腺体区域，导致观察者间的变异。 Koh等人²⁵首先应用原始算法自动分析meibography图像以识别睑板腺，并基于平均弧长和平均熵显示健康和不健康图像之间的明显区别。然而，他们测量睑板腺损失的方法是间接方法。

本研究的目的是建立一个客观和自动的系统来测量睑板腺面积，并比较睑板腺区域的自动计算结果与我们的主观评分^{16 26–33}

方法

主题124名研究对象包括东京大学和伊藤诊所诊断为阻塞性MGD的36名患者和88名正常志愿者（72名男性和52名女性;平均值plusmn;SD，年龄38.1plusmn;14.4岁，范围20-80）。 受试者的特征如表1所示.MGD的诊断基于眼部症状的存在，眼睑边缘异常（不规则的睑缘，血管充血，堵塞的睑板腺肿瘤和粘膜皮肤交界处的前后位置替代）即使在数字压力很大的情况下，也会出现糟糕的meibum表达。研究对象包括在视觉检查图像时没有睑板腺损失的42名研究对象的80只眼睑 (meiboscore=0), 57名睑板腺面积患者的104只眼睑损失不到总面积的三分之一(meiboscore=1), 11名睑板腺患者的26只睑板腺面积减少的眼睑面积占总面积的三分之二到三分之二 (meiboscore=2) ，14名睑板腺面积患者的23只眼睑面积减少超过总面积的三分之二(meiboscore=3)。排除标准包括眼部过敏，隐形眼镜佩戴，连续眼药水使用，眼科手术史以及可能干扰泪膜生成或功能的全身或眼部疾病。眼睛表现出过多的睑板脂质分泌的患者也被排除在外。 排除了无法自动分析的图像。图像的排除标准包括焦点图像和图像，其中包括除眼睑及其周围组织之外的其他内容。

研究规划 使用下面描述的非侵入性meibography系统进行Meibography，并使用下述软件分析图像。使用该软件检测睑板腺的形状和睑板腺区域的自动定量分析，单个分析仪（JS）计算了相对于总分析区域的上眼睑和下眼睑相对于meiboscores和睑板腺区域的睑板腺区域的像素数。在对主观和数字分级进行图像分析时，分析器被掩盖参与者是否为MGD呈阳性或阴性。

设备 该非侵入性体内摄影系统包括一个裂隙灯（SL-D7，Topcon，东京，日本），配备BG-4M和0.5英寸CCD相机（XC-EI-50，索尼，东京，日本），外部监视器 和录音设备。使用IR光源用该系统获得图像。该meibography系统允许容易地观察上眼睑和下眼睑中的睑板腺结构，而不会引起患者的不适。CCD相机的分辨率为30万像素，以640times;480像素的灰度图像进行数字化处理。

开发睑板腺区域自动定量分析软件

分析预处理

我们首先将Wallis滤波器应用于原始的meibography图像（图1A，2A和3A），以强调低对比度区域（图1B，2B和3B）。

图像1 21岁女性上眼睑meiboscore 0预处理分析。进一步的处理如图4和7所示。(A) 原始图像。(B) 将Wallis滤镜应用于原始图像。(C) 将高斯滤波器应用于（B）。 (D) 预处理图像。

图像2 分析46岁男性上眼睑meiboscore 2的预处理。进一步的处理如图5和8所示。(A) 原始图像。(B) 将Wallis滤镜应用于原始图像。（C）将高斯滤波器应用于（B）。(D) Pre预处理图像。

接下来，应用高斯滤波器（9times;9）处理来降低噪声（图1C，2C和3C）。 然后，我们从标准化的原始图像中减去图像1C，2C和3C，并用高斯滤波器（39times;39）处理得到的图像。为了进一步降低对比度不一致性，我们将相同的图像处理步骤（即，Wallis滤波器，然后是图像减法）应用

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