许多眼部疾病涉及眼睛后部不同区域的结构和功能的变化，也称为“眼底”。例如，在年龄相关性黄斑变性中，称为玻璃膜疣的荧光色素和微小的淡黄色沉积物在视网膜下积聚，称为神经节细胞的神经元变性是青光眼的一个决定性特征。有趣的是，眼底的变化不仅限于与视力相关的疾病。某些神经系统疾病，如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症，会导致视网膜神经和血流发生变化。
一般来说，眼科护理专业人员依靠彩色成像和计算机断层扫描技术来诊断眼部疾病。然而，在过去的几十年里，科学家们发现，与疾病相关的眼底变化也会改变其光谱反射率和发射率的轮廓。换句话说，光在不同频率下与特定视网膜结构相互作用的方式可以提供重要的诊断信息，以补充标准成像方法。
因此，眼底反射或发射的光的光谱分析工具和技术稳步获得关注。不幸的是，尽管已经提出了许多不同的方法，但它们仍然受到重要的局限性。一个常见的问题是，大多数基于光谱学的方法只能在眼底的大区域进行测量，这阻碍了它们检测小视网膜结构中精细光谱变化的能力。另一方面，可以进行局部光谱测量的技术需要固定患者，这可能非常乏味和不舒服。
为了解决这些问题，由阿尔伯塔大学的Dominic Sauvageau教授领导的加拿大Zilia公司的研究小组开发了一种更灵活的眼底靶向光谱系统。在他们发表在《生物医学光学杂志》(JBO)上的研究中，他们提出了设计背后的基本原理，并通过一系列综合实验展示了其潜力。
所提出的系统具有一些关键功能，使其成为现有系统更通用、更灵活的替代方案。整个设备具有一系列光学元件，基本上允许进出眼底的三种不同光路共存而不会相互阻碍。更具体地说，照明 LED、彩色相机和光谱仪可以同时使用，以提供连续的彩色成像和光谱测量。
此外，该设备的光谱仪部分将 LED 聚焦到眼底的一小块区域，并且可以使用简单的机械致动器来调整该区域的位置，以旋转为相机和光谱仪供电的分束器。Sauvageau强调说：“用户可以选择一个目标并将其移动到正在成像的眼底区域内的任何位置，而无需重新对齐或改变注视目标，同时持续接收目标采样区域的光谱信息。此功能可以很容易地从非常特定的解剖结构(例如视神经、视网膜、血液渗漏或脂肪沉积物或任何类型的病变)进行光谱测量。值得注意的是，该系统还可用于通过调整照明光源进行荧光测量，从而扩展了其检测更多种类生物标志物的适用性。
研究团队通过体外和体内实验证实了其系统的能力和性能。体外实验涉及以网格状图案瞄准参考目标中的彩色区域，并对模拟黄斑、血管、异物和视神经的眼睛模型进行光谱测量。另一方面，对 8 名健康受试者的视网膜进行了体内测量，这些受试者在视神经和中央凹旁区域的光谱分布上表现出差异。
综上所述，这项研究的结果突出了拟议设计的诸多优点，并可能为更好的眼部疾病诊断方案铺平道路。“靶向眼光谱有可能评估与疾病进展相关的不同发色团和荧光团的存在，例如血红蛋白、氧合血红蛋白、黑色素和脂褐素，”Sauvageau评论道。“这可能会为我们诊断和治疗眼部疾病的方式打开大门，靶向眼光谱学可能在未来几年成为眼科护理中越来越重要的工具。
