Photographie fond comme un outil pratique pour étudier les réponses microvasculaires à des facteurs de risque de maladie cardiovasculaire dans les études épidémiologiques
Summary
Analyse de l'image de la rétine est une procédure discrète pour visualiser la microcirculation. L'impact des facteurs de risque de maladies cardio-vasculaires peut entraîner des changements de calibres des vaisseaux rétiniens. Les procédures pour l'acquisition des images du fond d'œil et les étapes pour calculer le navire calibres sont décrits.
Abstract
La microcirculation est constitué de vaisseaux sanguins avec des diamètres inférieurs à 150 um. Il représente une grande partie du système circulatoire et joue un rôle important dans le maintien de la santé cardiovasculaire. La rétine est un tissu qui tapisse l'intérieur de l'oeil et il est le seul tissu qui permet une analyse non-invasive de la microvascularisation. Aujourd'hui, les images de fond d'œil de haute qualité peuvent être obtenues par des caméras numériques. Images rétiniennes peuvent être collectées en 5 min ou moins, même sans dilatation des pupilles. Cette procédure discrète et rapide pour la visualisation de la microcirculation est intéressant d'appliquer dans les études épidémiologiques et de surveiller la santé cardiovasculaire de jeune âge jusqu'à la vieillesse.
Les maladies systémiques qui affectent la circulation peuvent entraîner des changements morphologiques progressistes dans le système vasculaire rétinien. Par exemple, des changements dans les calibres des vaisseaux des artères et veines rétiniennes ont été associés à l'hypertension, l'athérosclérosesclérose en plaques, et un risque accru d'accident vasculaire cérébral et d'infarctus du myocarde. Les largeurs de navires sont calculés à l'aide du logiciel d'analyse d'image et la largeur des six plus grandes artères et les veines sont résumés dans la centrale des artérioles rétiniennes équivalent (CRAE) et l'équivalent centrale de la rétine des veinules (CRVE). Les dernières caractéristiques ont été montrés utiles pour étudier l'impact du mode de vie modifiables et les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires de l'environnement.
Les procédures pour l'acquisition des images du fond d'œil et les étapes de l'analyse pour obtenir CRAE et CRVE sont décrits. Les coefficients de variation des mesures répétées de la CRAE et CRVE sont moins de 2% et intra-évaluateur fiabilité est très élevé. En utilisant une étude de panel, la réponse rapide des calibres des vaisseaux de la rétine à l'évolution à court terme de la pollution atmosphérique particulaire, un facteur de risque connu pour la mortalité et la morbidité cardiovasculaire, est rapporté. En conclusion, l'imagerie de la rétine est proposé comme un outil pratique et instrumentale pour studie épidémiologiques pour étudier les réponses microvasculaires à des facteurs de risque de maladies cardio-vasculaires.
Introduction
La microcirculation est constitué de vaisseaux sanguins avec des diamètres inférieurs à 150 um et comprend plus petites artères de résistance, artérioles, veinules et capillaires. Ces récipients constituent une grande partie du système circulatoire et jouent un rôle important dans le maintien de la santé cardiovasculaire. Le diamètre de la cuve de 150 um est physiologique et une limite physique. Les propriétés rhéologiques des vaisseaux d'un diamètre inférieur à 150 pm diffèrent des grosses artères. En outre, la plupart des changements de résistance autorégulation se produisent en aval de 150 um dans les lits vasculaires présentant le débit sanguin autorégulation 1. La microcirculation a deux fonctions importantes. La fonction principale est de fournir des cellules avec de l'oxygène et des substrats métaboliques pour répondre à la demande de tissus et de drainer les déchets et le dioxyde de carbone. Modifications dans le nombre de navires de change et les modèles de flux microvasculaire réduit la surface effective d'échange et peuvent Léad pour l'irrigation des tissus sous-optimale et une incapacité à répondre à la demande métabolique 2. En outre, la pression hydrostatique à l'intérieur de la chambre diminue et la microcirculation vasculaire joue un rôle dans la régulation de la résistance périphérique global 3.
La rétine est un tissu doublure stratifiée à l'intérieur de l'oeil. Sa principale fonction est de convertir la lumière incidente en un signal neuronal qui est encore propagée vers le cortex visuel de traitement d'information visuelle. La fonction de la rétine est de voir le monde extérieur et toutes les structures oculaires impliqués dans ce processus sont optiquement transparent. Cela rend le tissu rétinien accessible pour l'imagerie non-invasive de la microvascularisation 4. Imagerie rétinienne est utilisé pour identifier les maladies de l'oeil. Par exemple, une forme avancée de la dégénérescence maculaire peut entraîner une perte de la vision due à la croissance de vaisseaux sanguins anormaux dans la macula. Ces vaisseaux sanguins ont tendance à être plus perméable et soumis à bleeding et une fuite de sang et de protéines à l'intérieur ou au-dessous de la rétine. Les derniers événements sont responsables des dommages irréversibles aux photorécepteurs. Développement de glaucome est en corrélation avec un endommagement des cellules ganglionnaires et de leurs axones. L'effet de ce processus conduit à ventouses de disque optique, qui peut être observée dans les images de la rétine 5. La rétinopathie diabétique est causée par une hyperglycémie qui entraîne des dommages dans les parois des vaisseaux rétiniens. Ceci peut conduire à une ischémie, la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins et un changement dans le réseau géométrique vasculaire. En outre, la barrière hémato-rétinienne peut être soumis à une panne, provoquant la fuite des capillaires et des anévrismes 6 hyperpermeable dilatés.
Microvascularisation rétinienne montre une homologie avec les lits microvasculaires trouvés dans le cœur, les poumons et le cerveau 7. Il est établi que les maladies systémiques qui affectent la microcirculation du cerveau peuvent causer des changements parallèles dans la rétine. Artériolaire narrowing et le renforcement de la lumière artériolaire réflexe de la rétine est associée à des anomalies des vaisseaux, des lésions de la substance blanche et Lacunes qui sont causées par la maladie des petits vaisseaux cérébraux 8. Une relation significative a été découvert entre les veinules rétiniennes plus étroites, un réseau microvasculaire rétinienne altérée et l'apparition de la maladie d'Alzheimer. Il est suggéré que les cerveaux des patients ont une microvascularisation cérébrale altérée qui est également observable dans la rétine 9.
Apparaît également de plus sur la corrélation entre les changements vasculaires rétiniennes et coronaire 10,11 maladie cardiaque. Le rapport entre le diamètre des artères rétiniennes et des veines rétiniennes (A / V) a été établi pour être un proxy sensible pour refléter l'hypertension et l'athérosclérose 12. Un rétrécissement des artères et l'élargissement des veines, menant à un ratio diminué A / V, corrobore le risque d'accident vasculaire cérébral et d'infarctus du myocarde 13. L'hypertension peut causer directeischémie rétinienne et des infarctus rétiniens qui deviennent visibles sous forme de taches de laine de coton et des taches blanches rétiniennes profondes 14. Serre et Sasongko récemment résumé la littérature et ils ont conclu que l'exposition à la vie et facteurs de risque environnementaux (par exemple, l'alimentation, l'activité physique, le tabagisme et la pollution de l'air) peut induire des changements morphologiques dans le lit microvasculaire rétinienne 15. Surtout, de tels changements de la rétine ont été associés à des facteurs de risque cardiovasculaire, avant même que les manifestations cliniques des maladies 16.
Augmentation significative de l'incidence de la morbidité et de la mortalité cardio-vasculaire ont été attribués à long terme et l'exposition à court terme à des particules de la pollution atmosphérique 17,18. La recherche indique que les matières particulaires (PM), une fraction importante de la pollution de l'air, contribue au développement de maladies cardiovasculaires et induit des événements cardiovasculaires 19,20. Une altération de la fonction dele lit microvasculaire semble jouer un rôle dans les associations observées. À cet égard, une association entre l'exposition à la pollution de l'air et des artérioles rétrécissement de la rétine a été rapporté par Adar et ses collègues 21. Le calibre des artérioles de la rétine était plus étroite et le calibre des veinules était plus large parmi les 4607 participants de l'étude multi-ethnique de l'athérosclérose (MESA) qui vivaient dans les zones avec une augmentation à long et à court terme l'exposition aux PM 2,5 question (particules ≤ 2,5 um diamètre) 21. L'inflammation systémique causée par l'exposition à la pollution atmosphérique chronique peut entraîner des diamètres plus larges de veinules 22. Ceci corrobore les études qui rendent compte de l'impact du tabagisme sur le lit microvasculaire rétinienne 23. Une récente publication fait état sur l'association entre exposition à court terme de la pollution de l'air et des changements microvasculaires chez les adultes en bonne santé (22-63 ans) mesurées avec fond de la rétine la photographie 24. Un Increasoi dans PM (particules ≤ 10 m de diamètre) 10 et la Colombie-Britannique (noir de carbone, un sous-produit de combustion qui peut être utilisé comme un proxy pour échappement diesel liée à la circulation) a été associée à une diminution des artérioles de calibre 24,25.
Dans ce protocole vidéo scientifique, les procédures sont décrites pour recueillir fond d'œil images de l'œil, pour effectuer l'analyse d'image pour obtenir des artérioles et des vaisseaux veinulaire calibres, et de calculer centrale des artérioles rétiniennes équivalent (CRAE) et centrale de la rétine veinulaire équivalent (CRVE). Imagerie rétinienne gagne une attention accrue parce que la rétine est le seul tissu qui permet une analyse discrète de la microvascularisation et images peuvent être recueillies auprès de plus jeune âge jusqu'à l'âge de 26,27 ans. CRAE et CRVE semblent être des paramètres sensibles qui reflètent l'impact du mode de vie modifiables et facteurs de risque cardiovasculaire de la maladie de l'environnement sur la microvascularisation. Dans le manuscrit, la répétabilitéde l'analyse de la cuve est démontrée. En outre, l'applicabilité de l'analyse des microvaisseaux de la rétine dans les études épidémiologiques est représenté en résumant nos résultats obtenus dans un design à mesures répétées avec un accent sur l'impact de la pollution particulaire de l'air exposition 24.
Protocol
Representative Results
Discussion
Analyse d'image Retina est proposé comme un outil pratique pour étudier les réponses microvasculaires dans les études épidémiologiques. Lorsque l'opérateur est expérimenté, il prend moins de 5 minutes pour prendre une photo de fond. En outre, cette procédure discrète pour la visualisation de la microcirculation peut être utilisé pour les participants de jeune âge jusqu'à la vieillesse.
La littérature est en augmentation par rapport aux associations entre les…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les résultats concernant la réponse microvasculaire aux particules de la pollution atmosphérique sont reproduites avec la permission de Environmental Health Perspectives 24. Les données sur la qualité de météorologie et de l'air validées ont été aimablement fournies par l'Institut météorologique royal belge et l'Agence flamande de l'environnement. Le logiciel d'analyse de l'image rétinienne a été obtenu auprès du Dr. N. Ferrier (Madison School of Engineering et le fond Photo Reading Center, Département d'ophtalmologie et des sciences visuelles, Université de Wisconsin-Madison). Tijs Louwies et Eline Provost sont pris en charge grâce à une bourse VITO. Eline Provost est titulaire d'une bourse de recherche de l'aspirant du Fonds scientifique flamand. Tim S. Nawrot est titulaire d'un départ subvention du Conseil européen de la recherche.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Canon CR-2 nonmydriatic retinal camera | Hospithera (Brussels, Belgium) | http://www.usa.canon.com/cusa/healthcare/products/eyecare/digital_non_mydriatic_retinal_cameras/cr_2. Any other retinal camera with comparable resolution and specifications can be used for the analysis of the retinal microvasculature. Compatibility should be checked before starting a study. | |
| IVAN: Vessel Measurement Software | This software can be used without charge for scientific purpose. It can be obtained by contacting Dr. Nicola Ferrier (Madison School of Engineering and the Fundus Photograph Reading Center, Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin–Madison). http://directory.engr.wisc.edu/me/faculty/ferrier_nicola. Phone: (608) 265-8793, Fax: (608) 265-2316 or e-mail: ferrier@engr.wisc.edu |
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