Summary

Simulación de la mecánica del alojamiento de la lente a través de una camilla de lente Manual

Published: February 23, 2018
doi:

Summary

Presentamos un método eficiente de estudiar lente alojamiento utilizando una camilla manual de la lente. Los imitadores de protocolo fisiológico alojamiento tirando los zonules conectado alrededor de la cápsula de la lente, de tal modo, que estira la lente.

Abstract

El objetivo de este protocolo es imitar la biomecánica fisiológica alojamiento de una manera costo-eficiente y práctica. Alojamiento se consigue mediante la contracción del cuerpo ciliar y la relajación de las fibras de la zónula, que da como resultado el engrosamiento de la lente necesaria para la visión cercana. Aquí, presentamos una novela, un método simple en el cual se replica alojamiento por tensar los zonules conectados a la cápsula de la lente a través de una camilla de lente manual (MLS). Este método controla el estiramiento radial mediante una lente cuando se somete a una fuerza constante y permite una comparación de acomodar los lentes, que se pueden estirar, no acomodar los lentes, que no puede ser estirada. Lo importante, las parejas de camilla a los zonules directamente y no a la esclera del ojo, así requiriendo solamente la lente, zonules y del cuerpo ciliar en lugar de la muestra del mundo entero. Esta diferencia puede disminuir significativamente el costo de adquirir lentes de donantes cadáver por aproximadamente 62% en comparación a adquirir un mundo entero.

Introduction

El alojamiento es el proceso por el cual el ojo humano es capaz de ajustar dinámicamente la forma de su cristalino para ver objetos a distancias lejanas o cercanas en foco agudo. Es un proceso intrínsecamente biomecánico. Al estímulo de nervios, los músculos ciliares producen una fuerza sobre el cuerpo ciliar y las fibras de la zónula que se adhieren a la circunferencia de la lente cápsula1,2. Si bien existen diversas teorías detrás de la biomecánica del alojamiento, la más ampliamente aceptada es la hipótesis de Helmholtz. Según la hipótesis, la lente es en estado natural se extendía, correspondiente a la forma más fina de la lente que es óptima para el enfoque de objetos lejanos. Para cambiar el enfoque para objetos más cercanos, los músculos ciliares se contraen y se relajan las fibras zonulares. A su vez, la lente se espese, aumentando las curvaturas de la superficie anteriores y posteriores. Esto corresponde a un aumento de potencia dióptrica necesaria para cerca de visión, por lo tanto, un más corto longitud focal1.

La capacidad de acomodar se compromete con el tiempo a través de una condición llamada presbicia. Que afectan a todo el mundo por los 50 años, presbicia hace que el ojo no puede dinámicamente cambiar el enfoque de lejos a cerrar distancias3. Para combatir la presbicia, los métodos actuales son pasivos incluyendo bifocales y lentes correctivos. Aumentando la capacidad de enfocar objetos cercanos en pocos planos, tales tratamientos pasivos no pueden restaurar la capacidad de enfoque dinámico de la lente4,5. Para tratar la presbicia eficientemente, o posiblemente evitar que, hay una constante necesidad de entender mejor alojamiento.

Para estudiar el establecimiento de objetivo, ha desarrollado una serie de dispositivos para simular el fenómeno ex vivo4,6,7,8,9. Hace girar los discos primero fueron introducidos para controlar el estiramiento de la lente a través de fuerzas centrífugas8. Para reproducir más fielmente el fenómeno, dispositivos de estiramiento objetivo poco a poco se introdujo e innovados. Usando una lente camilla, Manns et al. caracteriza la fuerza requerida para acomodar la lente mientras la correlación de tal energía objetivo y diámetro ecuatorial9. Comprensión actual es que la lente endurece con la edad, lo que resulta en un cambio menor en forma de lente en respuesta a una fuerza igual de cuerpo ciliar3,10,11,12.

Camillas de lente actual a menudo implican una configuración compleja, aplicación electrónica y programables tipos de estiramientos y requiere el cadáver entero globo ocular6,7,10,13. Este requisito aumenta el coste del experimento a más de $500,00 por ojo y disminuye la disponibilidad de la muestra. Aquí presentamos un método para replicar lente alojamiento a bajo costo como el ojo posterior total alrededor de $200,00. Mientras menos sofisticado que muchos de los dispositivos utilizados en la actualidad, la técnica es mucho más rentable y adoptables sin comprometer resultados. Este método se centra en una camilla de lente manual (MLS) representada en la figura 1y utiliza un sistema único de sujeción en las fibras zonulares y un método de torsión radial para ampliar el diámetro de la lente. La precisión fisiológica del protocolo es validada por los resultados de Bernal et al., que estudió la vía por la que las fibras zonulares anteriores y posteriores están conectadas a la cápsula de lente14. Usando el diseño de los zapatos personalizados que sólo requieren el lente, la zónula y cuerpo ciliar, se intentó estudiar biomecánica lente replicando alojamiento fisiológica.

Protocol

Se aceptan los siguientes protocolos bajo cuidado de Animal institucional de la Universidad de Maryland y Comisión de uso así como la Junta de revisión institucional. Los protocolos siguen las normas federales, estatales y locales, y las directrices establecidas por la política de la Universidad de Maryland sobre bioseguridad. 1. disección de ojo muestra Obtener una muestra ojo banco tejido o matadero local. Si se obtiene un globo de todo ojo, extraiga inmediatamente la…

Representative Results

Ojos de cerdo, una muestra común para estudiar la presbicia mediante lentes que se extiende de4,15, se obtuvieron (n = 10) de un matadero local y el presente Protocolo fue utilizado para observar la capacidad de alojamiento de las lentes. Figura 5 A muestra la comparación de la lente porcina antes y después de que se extiende a través de la MLS. Hubo un promedio 0.19 ± 0,07 mm au…

Discussion

Hemos ideado un novedoso método para proporcionar una forma precisa y eficiente de estudiar la capacidad de alojamiento de la lente mediante la utilización de un mecanismo de sujeción de dos piezas para acoplar la camilla a la muestra. Alojamiento, la lente se relaja y disminuye el diámetro en respuesta a la relajación de las fibras zonulares1,2,4,19. El método se centra en este fenómeno…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Materials

Manual Lens Stretcher Bioniko MLS Different animal species will require different shoe sizes
Porcine Eye Samples George G. Ruppersberger; slaughterhouse N/A Whole eyeballs were obtained
Human Eye Samples The National Disease Research Interchange N/A Posterior poles without corneas were ordered
Dissecting Scissors (5 1/2'' Straight) Electron Microsopy Sciences 72960
Tissue Forceps (4 1/2'') Electron Microsopy Sciences 72960
iPhone 6s Apple N/A Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work
Sodium Hypochorite Clorox Clorox Regular-Bleach Any disinfectant will work

Referenzen

  1. Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).
  2. Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, D. J. The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate. Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).
  3. Glasser, A., Campbell, C. W. Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age. Vision Res. 38 (2), 209-229 (1998).
  4. Reilly, M. A., Hamilton, P. D., Perry, G., Ravi, N. Comparison of the behavior and natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher. Exp Eye Res. 88, 483-494 (2009).
  5. Langenbucher, A., Huber, S., Nguyen, N. X., Seitz, B., Gusek-Schneider, G. C., Küchle, M. Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens. J Cataract Refract Surg. 29 (4), 677-685 (2003).
  6. Ehrmann, K., Ho, A., Parel, J. Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates. Clin Exp Optom. 91 (4), 411 (2008).
  7. Pinilla Cortés, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926 (2015).
  8. Fisher, R. F. The elastic constants of the human lens. J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).
  9. Eppig, T., et al. Biomechanical eye model and measurement setup for investigating accommodating intraocular lenses. Z Med Ohys. 23 (2), 144-152 (2013).
  10. Manns, F., Parel, , et al. Response of Human and Monkey Lenses in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (7), 3260 (2007).
  11. Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy. Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).
  12. Besner, S., Scarcelli, G., Pineda, R., Yun, S. -. H. In Vivo Brillouin Analysis of the Aging Crystalline Lens. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (13), 5093 (2016).
  13. Cortes, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926-2932 (2015).
  14. Bernal, A., Parel, J. -. M., Manns, F. Evidence for Posterior Zonular Fiber Attachment on the Anterior Hyaloid Membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (11), 4708 (2006).
  15. Kammel, R., Ackermann, R., Mai, T., Damm, C., Nolte, S. Pig Lenses in a Lens Stretcher. Optom Vis Sci. 89 (6), 908-915 (2012).
  16. Hahn, J., et al. Measurement of Ex Vivo Porcine Lens Shape During Simulated Accommodation, Before and After fs-Laser Treatment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).
  17. D’Antin, J. C., Cortes, L. P., Montenegro, G. A., Barraquer, R. I., Michael, R. Evaluation of a portable manual stretching device to simulate accommodation. Acta Ophthalmol. 93 (255), (2015).
  18. Pierscionek, B. Age-related response of human lenses to stretching forces. Exp Eye Res. 60 (3), 325-332 (1995).
  19. Marussich, L., et al. Measurement of Crystalline Lens Volume During Accommodation in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (8), 4239 (2015).
  20. Martinez-Enriquez, E., Pérez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo. Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).

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Diesen Artikel zitieren
Webb, J. N., Dong, C., Bernal, A., Scarcelli, G. Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher. J. Vis. Exp. (132), e57162, doi:10.3791/57162 (2018).

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