Takaisin Tulosta

Silmänpohjan kamerat, kuvaaminen ja kuvien arkistointi

Lisätietoa aiheesta
Heikki Lamminen
27.8.2014

Silmänpohjan kamerat

  • Silmänpohjan tutkimisessa tärkein tutkimusmenetelmä on silmänpohjakameralla otetun valokuvan visuaalinen tarkastelu diabeetikoiden seulonnassa.
  • Silmänpohjakamerat jaetaan mydriatic- ja nonmydriatic-kameroihin.
    • Nonmydriatic-kamerat ovat huomattavasti pienikokoisempia ja helppokäyttöisempiä, joten ne sopivat parhaiten seulontakäyttöön. Kamerasta käytetty nimitys on kuitenkin harhaanjohtava, sillä niitäkin käytettäessä potilaan mustuaiset tulee laajentaa.
    • Mydriatic-kamerat ovat haastavampia käyttää, mutta ne tarjoavat huomattavasti laajemman kuvakulman ja teknisesti paremman kuvan. Tämä tekee niistä tärkeitä työkaluja laajemman diagnostiikan tekemisessä.

Silmänpohjan kuvaaminen

  • Silmänpohjan rakenne on monikerroksinen. Eri kerroksia voidaan saada esille käyttämällä eri aallonpituuksia kuvaamisessa. Lyhytaaltoinen sininen valo jää lähelle pintaa, kun taas pidempiaaltoiset vihreä ja punainen valo etenevät syvemmälle.
  • Diabeetikkojen silmänpohjat kuvataan perinteisesti värikuvina tai vihreää suodinta käyttäen mustavalkoisiksi kuviksi. Jälkimmäisessä menetelmässä verisuonet erottuvat hyvin selvästi.
  • Kuvaamisessa voidaan käyttää apuaineita.
    • Fluoreseiiniangiografiassa potilaan verenkierrossa liikkuu väriaine, joka lähettää valoa, kun sitä valaistaan lyhytaaltoisella (sinisellä) valolla. Tämä korostaa veren näkymistä kuvissa, joten tekniikkaa voidaan käyttää apuna erilaisten verenkiertohäiriöiden tutkimisessa.
    • Kuva voidaan ottaa myös näkyvää valoa pidemmällä lähi-infrapunalla (ICG-angiografia). ICG-tutkimusta käytetään muun muassa silmänpohjan rappeuman diagnostiikassa.

Diabeettisen retinopatian diagnostiikka

  • Diagnostisissa tutkimuksissa eri menetelmien ominaisuuksia vertaillaan käyttämällä mahdollisimman hyvää vertailumenetelmää (golden standard). Diabeetikkojen seulontatutkimuksissa golden standardina on käytetty 30 asteen kameralla otettuja seitsemän kentän stereokuvia. Toinen käytetty referenssimenetelmä on oftalmologin suorittama biomikroskooppitutkimus. Nämä menetelmät eivät ole yhtä hyviä kuin esimerkiksi biopsiat, mutta ne ovat tällä hetkellä parhaat tarjolla olevat referenssit.
  • Tulevaisuudessa erilaiset automaattiset kuvantulkintajärjestelmät auttavat vähentämään seulontojen kuormittavuutta. Automaattiset järjestelmät eivät anna sataprosenttista diagnostista varmuutta, mutta niiden etuna on toistettavuus; tulkinta tehdään aina samoilla kriteereillä.
  • Tietokoneavusteiset menetelmät ovat kehittyneet vauhdilla viime vuosina «Ege BM, Hejlesen OK, Larsen OV ym. The relationshi...»1, ja niillä on saavutettu varsin hyviä tuloksia. Laajojen seulontojen järjestämisen kannalta automatiikan kehittyminen on olennainen kysymys.

Digitaalinen kuvantaminen

  • Kamerateknologia on digitalisoitunut erittäin nopeasti. Digitaalisuudesta on selviä hyötyjä, mutta myös teknologian erityispiirteet on syytä ymmärtää.
  • Kuvan resoluution kannalta olennaisinta on pienimpien kuvasta erottuvien yksityiskohtien koko. NHS:n suosituksen mukaan diabeetikkojen seulonnoissa silmänpohjakameran resoluution tulisi olla 10 viivaparia millimetrillä (pienin erottuva yksityiskohta on 50 mikrometriä). Tämä suositus on kuitenkin erittäin väljä; huomattavasti realistisempi lukema olisi 50 viivaparia millimetrille (pienin yksityiskohta 10 mikrometriä).
  • Digitaalisessa kuvassa lopullisen kuvan erottelukykyyn vaikuttaa kaksi asiaa: optiikan erottelukyky ja kuvan resoluutio (pikselimäärä). Yllä esitetty tiukempikaan vaatimus ei aseta kovin suuria vaatimuksia digitaalisen kuvan pikselimäärälle, arvio minimimäärästä on noin yksi megapikseli. Kaikki nykyään saatavilla olevat digitaalikamerat tarjoavat moninkertaisen pikselimäärän tähän nähden. Nykyisillä useiden megapikselien kameroilla kuvan tarkkuus rajoittuu optiikkaan, ei kameran kuvakennoon, joten kameran resoluutio ei ole ensisijainen valintakriteeri.
  • Digitaalikameralla otettu kuva on kameran rakenteesta johtuen aina värikuva, mutta kuvia voidaan kuvankäsittelyohjelmilla muokata punavapaiksi. Ainakaan subjektiivisesti arvioituna tulos ei ole yhtä hyvä kuin suotimen läpi otetussa mustavalkokuvassa, mutta kattavaa tutkimustietoa suotimen käytön ja digitaalisen kuvan jälkikäsittelyn diagnostisista eroista ei ole.
  • Digitaalisen kuvantamisen suurimpiin etuihin kuuluu kuvan välitön saatavuus. Jos kuva epäonnistuu jostain syystä tai kuvassa näkyy epäilyttäviä alueita silmänpohjassa, kuvaajan on helppo ottaa lisäkenttiä.

Digitaalisten kuvien arkistointi

  • Arkistoinnissa tulee aina tallettaa alkuperäinen käsittelemätön kuva. Kuvien taltioinnissa voidaan käyttää tavallisia muidenkin alojen käytössä olevia palvelimia, kunhan huolehditaan varmuuskopioiden ottamisesta. Varmuuskopioiden ja ylläpidon merkitystä ei voi korostaa liikaa.
  • Kuvien tallennusmuotona käytetään yleisesti JPEG-muotoa. JPEG ei välttämättä ole tehokkain tunnettu pakkaustapa, mutta se on ylivoimaisesti yleisin käytössä oleva valokuvien tallennusmuoto. Koska sitä käytetään hyvin laajasti tietotekniikassa, tiedostomuotoa tullaan katseluohjelmissa tukemaan pitkälle tulevaisuuteen.
  • Jo yksi korkearesoluutioinen digitaalinen kuva vie täysin pakkaamattomana (kompressoimattomana) huomattavan paljon tallennuskapasiteettia. Kuvan joustavan käsittelyn ja siirron takaamiseksi kuvaa voidaan pakata tiiviimpään muotoon. Valokuvissa käytetään häviöllisiä pakkausmenetelmiä, joissa alkuperäisen kuvan sisältämää merkityksetöntä informaatiota (kohinaa) vähennetään pakkausprosessissa. Kuvan koko pienentyy tyypillisesti murto-osaan alkuperäisestä.
  • Digitaalisten kuvien kompressoimisen tarve on tullut esiin lääketieteessä jo varsin varhain «Rabbani M, Jones PW. Image compression techniques ...»2. Samalla on kasvanut tarve selvittää hyväksyttävien kompressioiden muodot ja suuruudet, jotka ovat kliinisesti ja juridisesti hyväksyttävät eri erikoisaloilla. Häviöllisten kompressointimenetelmien käyttöön liittyvät kliiniset rajoitteet on myös tiedostettu, mutta aluetta on tutkittu varsin vähän, eikä kirjallisuuden perusteella voida antaa näyttöön perustuvia suosituksia silmänpohjan kuvien kompressiosuhteista. Sen tiedämme, että tietyn rajan jälkeen kompressiolla on vaikutusta kuvien tulkintojen sensitiivisyyteen «Newsom RS, Clover A, Costen MT ym. Effect of digit...»3.
  • Kompression astetta valittaessa joudutaan tekemään kompromissi tarvittavan diagnostisen laadun ja tallennettavan kuvan vievän tiedostokoon välillä. Kuvan resoluution tulisi olla niin hyvä kuin mahdollista, käytännössä kameran maksimiresoluutio. Resoluution kasvaessa näkyvien yksityiskohtien määrä ei juuri kasva optiikan rajoituksista johtuen, joten suurempia kuvia voidaan pakata enemmän. Karkeana yleistyksenä voidaan esittää, että silmänpohjakuvan tiedostokoon tulisi olla vähintään 500 kB. Tällöin esimerkiksi yhdelle cd-levylle mahtuu noin tuhat kuvaa.
  • Yllä esitetyt näkemykset sopivat puhtaaseen seulontakäyttöön, eikä niitä pidä sellaisenaan soveltaa tarkempaan diagnostiikkaan. Lisäksi kyse on kokemusperäisestä tiedosta, jota ei ole varmennettu tutkimuksilla.

Kirjallisuutta

  1. Ege BM, Hejlesen OK, Larsen OV ym. The relationship between age and colour content in fundus images. Acta Ophthalmol Scand 2002;80:485-9 «PMID: 12390158»PubMed
  2. Rabbani M, Jones PW. Image compression techniques for medical diagnostic imaging systems. J Digit Imaging 1991;4:65-78 «PMID: 2070005»PubMed
  3. Newsom RS, Clover A, Costen MT ym. Effect of digital image compression on screening for diabetic retinopathy. Br J Ophthalmol 2001;85:799-802 «PMID: 11423452»PubMed