【導讀】在臨床眼科中使用Coaxlink技術(shù)，可以克服全息激光多普勒成像裝置實(shí)時(shí)觀(guān)察眼底血管的局限性。血流檢測在許多眼部疾病的診斷中起著(zhù)核心作用。例如年齡相關(guān)性黃斑變性、青光眼、糖尿病性視網(wǎng)膜病變等可導致永久性視力喪失的眼部疾病。
在臨床眼科中使用Coaxlink技術(shù)，可以克服全息激光多普勒成像裝置實(shí)時(shí)觀(guān)察眼底血管的局限性。血流檢測在許多眼部疾病的診斷中起著(zhù)核心作用。例如年齡相關(guān)性黃斑變性、青光眼、糖尿病性視網(wǎng)膜病變等可導致永久性視力喪失的眼部疾病。
測量眼部血流量的動(dòng)機是研究血管化在疾病發(fā)展中的作用：及早發(fā)現疾病，在視力喪失之前阻止疾病進(jìn)展；以及評估管理治療的效率。采用CoaXPress圖像傳輸標準的超高速數碼相機問(wèn)世后，實(shí)現了數字圖像采集與高頻激光多普勒測量的兼容。它為視網(wǎng)膜血管血流的無(wú)創(chuàng )成像提供了非凡的性能和圖像質(zhì)量。
眼部血流成像的目標是：以高空間分辨率顯示血管；量化所有血管中的血流（cm/s 或 μl/min）；以高時(shí)間分辨率測量變化。
在這個(gè)實(shí)施示例中，一臺高速、先進(jìn)的高分辨率相機捕捉到了眼底血管的細節及其動(dòng)態(tài)變化，并可顯示出心跳的節奏。 形態(tài)和時(shí)間細節對于實(shí)時(shí)重建原位血管及其可能病變的精確全息圖像非常重要。
相機制造商在提高傳感器圖像質(zhì)量和直接數據傳輸速度方面取得了巨大進(jìn)步，能夠以前所未有的分辨率和數據速率流式傳輸圖像。隨著(zhù)光學(xué)傳感器的尺寸不斷得到改善，速度不斷得到提高，現在使用AMETEK旗下Vision Research公司的Phantom S710相機可以每秒20,000幀以上的幀率捕捉512x512像素（12位）的圖像。
Phantom S710 高速攝像機為機器視覺(jué)應用提供高達7 Gpx/s (87.5 Gbps)的數據吞吐量，它借助 VEO 710 高速攝像機的性能和極高的幀速率、通過(guò)CXP6協(xié)議來(lái)實(shí)現機器視覺(jué)應用。Euresys為特定相機（例如Phantom S710）提供示例程序，用戶(hù)可以在此基礎上進(jìn)行適用性修改以支持更多的高速相機。
此前的相機方案已經(jīng)可以存儲同樣吞吐量水平的數據，但只支持在檢查完成以后進(jìn)行下載和分析。但如今的研究人員和從業(yè)者需要能夠實(shí)時(shí)采集、顯示和分析數據，以便能夠立即用于解決現實(shí)問(wèn)題。
此外，隨著(zhù)圖形處理器(GPU)的出現，信號處理能力隨之大大提高。在這種情況下，在相機和處理器之間高速實(shí)時(shí)傳輸數字數據就成為一大關(guān)鍵因素。 GPU 直接傳輸消除了不必要的系統內存拷貝工作，降低了 CPU 開(kāi)銷(xiāo)，減少了延遲，從而顯著(zhù)改善了應用程序的數據傳輸時(shí)間。
要實(shí)現這種數字數據傳輸能力，取決于該方案的這兩個(gè)參數：最高連接速度和并行連接數量，同時(shí)還需要保證數據完整性和時(shí)序穩定性。于是，我們選擇了CoaXPress工業(yè)視覺(jué)標準。這是因為該標準能夠在不丟失任何信息的情況下以極高的速度實(shí)時(shí)傳輸圖像。 另外，Euresys提供的C2C-Link能實(shí)現同一PC或遠程PC中一個(gè)或多個(gè)Coaxlink卡相連的多臺相機的同步。 可以通過(guò)PC內C2C-Link帶狀電纜進(jìn)行這種同步連接（同步同一臺PC中的多個(gè)板卡）
正是考慮到這一點(diǎn)，Langevin Institute與巴黎Quinze-Vingt醫院合作，選擇將EURESYS的Coaxlink Octo卡與Phantom S710相機結合使用。該卡提供8個(gè)CoaXPress CXP-6連接器 (5,000 MB/s)，可用來(lái)設計新型臨床全息多普勒成像裝置，成像裝置的圖像采集和渲染軟件由HolovibesDigital Holography Foundation開(kāi)發(fā)。
EURESYS Coaxlink Octo采集卡與CoaXPress標準兼容。與EURESYS Coaxlink系列的所有型號一樣，當同一臺計算機上安裝了兩張或更多的采集卡時(shí)，可以同步運行。無(wú)論傳輸的圖像多大，它們都能保證Phantom S710相機發(fā)揮最大傳輸能力。
它在同一臺電腦中成對使用，以達到Phantom S710相機通過(guò)它的16路CoaXPress CXP-6通信端口提供的幀率。 這兩張EURESYS Coaxlink Octo卡管理同步的采集數據，實(shí)時(shí)重建單個(gè)全局圖像，通過(guò)直接訪(fǎng)問(wèn)內存（直接內存訪(fǎng)問(wèn) - DMA）， Coaxlink Octo圖像采集卡還包括Memento調試工具，可記錄與相機、圖像采集卡、驅動(dòng)程序和應用程序相關(guān)的事件的準確日志。通過(guò)上下文信息和邏輯分析器視圖，它為所有流數據提供了時(shí)間戳事件的精確日志。該工具提供接近1微秒的精度，使其成為解決時(shí)間問(wèn)題（如識別電纜、觸發(fā)和緩沖問(wèn)題）的理想選擇。
在這個(gè)過(guò)程中，Holovibes應用程序可以實(shí)時(shí)處理采集的激光干涉圖，以極小的延遲構建并顯示高質(zhì)量的全息激光多普勒圖像。Coaxlink技術(shù)造就了這一前所未有的性能，標志著(zhù)超快全息多普勒激光在眼科成像領(lǐng)域邁出了重要一步。與磁共振成像(MRI)、計算機斷層掃描(CT)和超聲波成像等其他醫學(xué)成像技術(shù)一樣，基于高速數字計算的圖像渲染技術(shù)在取得這些改進(jìn)后，診斷領(lǐng)域勢必會(huì )帶來(lái)重大進(jìn)展。
臨床全息多普勒成像裝置 (左圖) R記錄的干涉圖 (中間圖), 通過(guò)數字計算構建的全息多普勒圖像 (右圖)
Phantom S710和Coaxlink Octo圖像采集卡的組合在眼科成像和許多其他應用中提供了無(wú)與倫比的性能。測試可以在當前可用的相機和圖像采集卡所需的一半時(shí)間內完成，大大減少了患者的不適感和測試成本。
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