Denne artikel beskriver en metode til måling af retinal vaskulatur reaktivitet in vivo med mennesker ved hjælp af en gas vejrtrækning provokation teknik til at levere vasoaktive stimuli mens erhverve retinale billeder.
Den vaskulære forsyning til nethinden har vist sig dynamisk at tilpasse sig gennem vasokonstriktion og vasodilation for at imødekomme de metaboliske krav i nethinden. Denne proces, benævnt retinal vaskulær reaktivitet (RVR), er medieret af neurovaskulær kobling, som er nedsat meget tidligt i retinale vaskulære sygdomme som diabetisk retinopati. Derfor kan en klinisk gennemførlig metode til vurdering af vaskulær funktion være af betydelig interesse i både forskning og kliniske miljøer. For nylig, in vivo billeddannelse af retinal vaskulatur på kapillær niveau er blevet muliggjort af FDA godkendelse af optisk sammenhæng tomografi angiografi (OCTA), en noninvasive, minimal risiko og farveløs angiografi metode med kapillær niveau opløsning. Samtidig har flere efterforskere påvist fysiologiske og patologiske ændringer i RVR. Metoden i dette manuskript er designet til at undersøge RVR ved hjælp af OCTA uden behov for ændringer af de kliniske billedbehandlingsprocedurer eller -udstyr. Det viser realtid serkogning af nethinden og retinal vaskulatur under eksponering for hypercaponiske eller hyperoxiske forhold. Eksamen er let udføres med to medarbejdere på under 30 min med minimal emne ubehag eller risiko. Denne metode kan tilpasses andre oftalmologiske billeddannelsesanordninger, og applikationerne kan variere afhængigt af sammensætningen af gasblandingen og patientpopulationen. En styrke af denne metode er, at det giver mulighed for en undersøgelse af retinal vaskulær funktion på kapillær niveau hos mennesker in vivo. Begrænsninger af denne metode er i vid udstrækning dem af OCTA og andre retinale billeddannelse metoder, herunder billeddannelse artefakter og et begrænset dynamisk område. Resultaterne fra metoden er OCT og OCTA billeder af nethinden. Disse billeder er modtagelige for enhver analyse, der er mulig på kommercielt tilgængelige OCT eller OCTA enheder. Den generelle metode, dog, kan tilpasses til enhver form for oftalmologiske billeddannelse.
Den metaboliske efterspørgsel af nethinden er afhængig af en tilstrækkelig og konstant forsyning af ilt fra et velreguleret system af arterioler, kapillærer og venuler1. Flere undersøgelser har vist, at funktionen af større kaliber menneskelige retinale fartøjer kan vurderes in vivo med forskellige fysiologiske2,3,,4,5 og farmakologiske6,7 stimuli. Desuden er unormal funktion af dette vaskulære system almindelig i retinale vaskulære sygdomme såsom diabetisk retinopati, hvor retinal vaskulær reaktivitet (RVR) har vist sig at være svækket selv i sin tidligste stadier8,9 gennem både gas provokation9 og flimrende lys eksperimenter5,10,11. Retinale vaskulære risikofaktorer såsom rygning er også blevet korreleret med nedsat RVR12 og retinal blodgennemstrømning13. Disse fund er vigtige, da de kliniske symptomer på retinal vaskulær sygdom forekommer relativt sent i sygdomsprocessen, og dokumenterede tidlige kliniske sygdomsmarkører mangler14. Således kan vurdering RVR give nyttige foranstaltninger af vaskulær integritet til tidlig vurdering af abnormiteter, der kan indlede eller forværre retinale degenerative sygdomme.
Tidligere RVR eksperimenter har normalt påberåbt sig enheder såsom en laser blod flowmeter9 eller fundus kameraer udstyret med særlige filtre15 for retinal billede erhvervelse. Men disse teknologier er optimeret til større diameter fartøjer såsom arterioler16 og venuler15, som ikke er, hvor gas, mikronæringsstoffer og molekylær udveksling forekomme. En nyere undersøgelse var i stand til at kvantificere RVR af kapillærer ved hjælp af adaptive optik imaging17, men på trods af den forbedrede rumlige opløsning, disse billeder har en mindre felt størrelse og er ikke FDA godkendt til klinisk brug18.
Den seneste fremkomsten af optisk sammenhæng tomografi angiografi (OCTA) har givet en FDA godkendt, noninvasive og farveløs angiografisk metode til vurdering af kapillær niveau ændringer i humane patienter og forsøgspersoner in vivo. OCTA er bredt accepteret i klinisk praksis som et effektivt redskab til vurdering af svækkelse i kapillær perfusion i retinale vaskulære sygdomme som diabetisk retinopati19, retinal venøs okklusioner20, vaskulitis21 og mange andre22. OCTA giver derfor en glimrende mulighed for evaluering af kapillær niveau ændringer, som kan have betydelige rumlige og tidsmæssige heterogenitet23 samt patologiske ændringer, i en klinisk indstilling. Vores gruppe for nylig vist, at OCTA kan bruges til at kvantificere reaktionsevne af retinale fartøjer på kapillær niveau2 til fysiologiske ændringer i inspireret ilt, som er en retinal vasokonstriktive stimulus16,,24,og kuldioxid, som er en retinal vasodilatoriske stimulus3,5.
Målet med denne artikel er at beskrive en protokol, der vil gøre det muligt for læseren at vurdere retinal vaskulær reaktivitet af de mindre arterioler og kapillær seng ved hjælp af OCTA. Metoderne er tilpasset fra dem, der præsenteres i Lu et al.25, der beskrev målingen af cerebrovaskulær reaktivitet med magnetisk resonansbilleddannelse. Selv om de nuværende metoder blev udviklet og anvendt under OCTA billeddannelse2, de gælder for andre retinale imaging enheder med relativt enkle og indlysende ændringer.
Den netop beskrevne metode er den komplette protokol for et gasvejrtrækningsprovokationseksperiment, der gør det muligt at måle et forsøgsmotivs RVR i et kontrolleret miljø på bestemte tidspunkter uden ændringer af OCTA-billedbehandlingsanordningen og minimal ubehag eller risiko for forsøgspersonen. Denne opsætning er beskrevet på en måde, der giver mulighed for nemme ændringer, der passer til forskerens behov. Det kan rumme yderligere slanger til at passe forskellige klinik værelser og visse elementer såso…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, Research Grants fra Carl Zeiss Meditec Inc (Dublin, CA) og Ubegrænset Institut Finansiering fra Forskning for at forhindre blindhed (New York, NY).
5% CO2 gas [5% CO2, 21% O2, 74% N2] (Compressed) | Institution Dependent (Praxair) | ||
Bacdown Disinfectant Detergent | Decon Labs | 8001 | https://deconlabs.com/products/disinfectant-bdd/ |
Clean-Bor Tubes (35 mm Inner Diameter) | Vacumed | 1011-108 | http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&skuid=1197 |
Cuff adapter for Douglas bag filling | Vacumed | 22254 | http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&prodid=343 |
Douglas bag (200-liter capacity) | Harvard Apparatus | 500942 | https://www.harvardapparatus.com/douglas-bag.html |
Elbow Joint (Inner Diameter 19mm/ Outer Diameter 22 mm), Modified in House | |||
Fingertip Pulse Oximeter (Pro-Series) | CMS | CMS 500DL | https://www.walmart.com/ip/Pro-Series-CMS-500DL-Fingertip-Pulse-Oximeter-Blood-Oxygen-Saturation-Monitor-with-silicon-cover-batteries-and-lanyard/479049154 |
Gas Delivery Tube (22 mm Inner Diameter) Modified in House | |||
Gas filling tube (1/8" for compressed gas) | |||
Hydrogen Peroxide Cleaner Disinfectant Wipes | Clorox Healthcare | 30824 | https://www.cloroxpro.com/products/clorox-healthcare/hydrogen-peroxide-cleaner-disinfectants/?gclid=EAIaIQobChMIk-KG4vi15QIVcRh9Ch0NNwLPEAAYASAAEgJIa_D_BwE&gclsrc=aw.ds |
Lubricant Eye Drops | Refresh | Refresh Plus | https://www.refreshbrand.com/Products/refresh-plus |
Manual Directional Control Valves: Three-Way T-Shape Stopcock Type (Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm) | Hans Rudolph | 2100C Series | www.rudolphkc.com |
Medical O2 (Compressed) | Institution Dependent | ||
Mouth piece (Silicone, Model #9061) | Hans Rudolph | 602076 | www.rudolphkc.com |
OCTA Imaging Device (PLEX Elite 9000) | Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USA | https://www.zeiss.com/meditec/int/product-portfolio/optical-coherence-tomography-devices/plex-elite-9000-swept-source-oct.html | |
Phenylephrine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP 2.5% | Paragon Bioteck, Inc | NDC 42702-102-15 | https://paragonbioteck.com/products/diagnostics/phenylephrine-hydrochloride-ophthalmic-solution-usp-2-5/ |
Plastic Nose Clip Sterile Foam CS100 | Sklar Sterile | 96-2951 | https://www.sklarcorp.com/disposables/plastic/plastic-nose-clip-sterile-foam-box-of-100.html |
Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP .5% | Bausch + Lomb | NDC 24208-730-06 | https://www.bausch.com/ecp/our-products/rx-pharmaceuticals/generics |
Regulator (tank dependent- 5% CO2: Fisherbrand Mulitstage Gas Cylinder Regulators) | Genstar Technologies Company | 10575150 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575150?keyword=true |
Regulator (tank dependent- Oxygen: Fisherbrand Multistage Gas Cylinder Regulators) | Genstar Technologies Company | 10575145 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575145?keyword=true |
Rubber Tubing (Inner diameter 19 mm, Outer diameter 27 mm), Made in House | |||
Sealing tape- Parafilm Wrap (2" Wide) | Cole Parmer | PM992 | https://www.coleparmer.com/i/parafilm-pm992-wrap-2-wide-250-ft-roll/0672050?PubID=VV&persist=True&ip=no&gclid=EAIaIQobChMInY3vqomz5QIVfyCtBh1VSg64EAAYASAAEgJ9n_D_BwE |
Sterile Alcohol Prep Pads | Medline | MDS090670 | https://www.medline.com/product/Sterile-Alcohol-Prep-Pads/Swab-Pads/Z05-PF03816 |
Tropicamide Ophthalmic Solution, USP 1% | Akorn | NDC 17478-102-12 | http://www.akorn.com/prod_detail.php?ndc=17478-102-12 |
Tubing Adapter, Made in House | |||
Two-way non-rebreathing valve (2600 Series- Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm) | Hans Rudolph | 2600 Series, UM-112078 | www.rudolphkc.com |