ऑप्टिकल समेकन टोमोग्राफी का उपयोग करकृंतक मॉडल में ओकुलर रोग के विवो संरचनात्मक आकलन में
Summary
यहां, हम रेटिना अपघटन, ग्लूकोमा, मधुमेह रेटिनोपैथी और मायोपिया के मॉडल में विवो में रेटिना और ओकुलर संरचनाओं की कल्पना करने के लिए वर्णक्रमीय-डोमेन ऑप्टिकल समेकन टोमोग्राफी (एसडी-ओसीटी) के उपयोग का वर्णन करते हैं।
Abstract
स्पेक्ट्रल-डोमेन ऑप्टिकल समेकन टोमोग्राफी (एसडी-ओसीटी) विवो में रेटिना और ओकुलर संरचनाओं की कल्पना करने के लिए उपयोगी है। अनुसंधान में, एसडी-ओसीटी विभिन्न प्रकार के रेटिना और ओकुलर रोग और चोट मॉडल में परिवर्तन का मूल्यांकन और विशेषता करने के लिए एक मूल्यवान उपकरण है। प्रकाश प्रेरित रेटिना अपघटन मॉडल में, एसडी-ओसीटी का उपयोग समय के साथ फोटोरिसेप्टर परत के पतलेपन को ट्रैक करने के लिए किया जा सकता है। ग्लूकोमा मॉडल में, एसडी-ओसीटी का उपयोग रेटिना तंत्रिका फाइबर परत और कुल रेटिना मोटाई में कमी की निगरानी के लिए किया जा सकता है और ओकुलर उच्च रक्तचाप को प्रेरित करने के बाद ऑप्टिक तंत्रिका कपिंग का निरीक्षण करने के लिए किया जा सकता है। मधुमेह कृन्तकों में, एसडी-ओसीटी ने शोधकर्ताओं को कुल रेटिना मोटाई में कमी के साथ-साथ विशिष्ट रेटिना परतों की कम मोटाई का निरीक्षण करने में मदद की है, विशेष रूप से रोग की प्रगति के साथ रेटिना तंत्रिका फाइबर परत। मायोपिया के माउस मॉडल में, एसडी-ओसीटी का उपयोग अक्षीय मापदंडों का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है, जैसे अक्षीय लंबाई परिवर्तन। एसडी-ओसीटी के लाभों में ओकुलर संरचनाओं के विवो इमेजिंग, समय के साथ ओकुलर आयामों में परिवर्तन को मात्रात्मक रूप से ट्रैक करने की क्षमता और इसकी तेजी से स्कैनिंग गति और उच्च रिज़ॉल्यूशन शामिल हैं। यहां, हम एसडी-ओसीटी के तरीकों का विस्तार करते हैं और रेटिना अपघटन, ग्लूकोमा, मधुमेह रेटिनोपैथी और मायोपिया के मॉडल में हमारी प्रयोगशाला में इसके उपयोग के उदाहरण दिखाते हैं। विधियों में संज्ञाहरण, एसडी-ओसीटी इमेजिंग और मोटाई माप के लिए छवियों का प्रसंस्करण शामिल है।
Introduction
स्पेक्ट्रल-डोमेन ऑप्टिकल समेकन टोमोग्राफी (एसडी-ओसीटी) एक सटीक, उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग साधन है जो चिकित्सकों और शोधकर्ताओं को ओकुलर संरचनाओं की जांच करने की अनुमति देता है। यह इमेजिंग तकनीक माइक्रोमीटर स्केल 1,2 पर विवो में त्रि-आयामी रेटिना छवियों को पकड़ने के लिए इंटरफेरोमेट्री पर आधारित है। यह संरचनात्मक दोषों और / या रेटिना परतों और सबरेटिनल द्रव3 के पतलेपन जैसी पैथोलॉजिकल विशेषताओं की आसान पहचान और सटीकता के कारण दृष्टि अनुसंधान और क्लिनिक में सबसे अधिक बार इस्तेमाल किए जाने वाले इमेजिंग तौर-तरीकों में से एक बन गया है। दृष्टि से संबंधित विकारों के पशु मॉडल का उपयोग करके अनुसंधान में, एसडी-ओसीटी ने संरचना और कार्य और उनके हिस्टोपैथोलॉजिकलमूल के बीच संबंधों के आवश्यक गैर-आक्रामक विश्लेषण प्रदान किए हैं। इसके रिज़ॉल्यूशन के कारण (आंख5 में गहराई के आधार पर 2-3 माइक्रोन तक), एसडी-ओसीटी में रेटिना परत मोटाई में छोटे बदलावों का भी पता लगाने की क्षमता है। इस प्रकार का विश्लेषण रोग की प्रगति के लिए आवश्यक जानकारी प्रदान कर सकता है और दृष्टि से संबंधित विकारों के लिए न्यूरोप्रोटेक्टिव विधियों और उपचारों की प्रभावकारिता का आकलन कर सकता है।
एसडी-ओसीटी संरचना हिस्टोलॉजिकल रूप से जांचने के लिए एक गैर-आक्रामक विकल्प है, और दोनों को सहसंबद्ध दिखाया गयाहै। जबकि एसडी-ओसीटी सेलुलर रिज़ॉल्यूशन तक नहीं पहुंचता है, यह जानवरों में अनुदैर्ध्य अध्ययन की अनुमति देता है। यह फायदेमंद है क्योंकि रोग की प्रगति को समय के साथ व्यक्तिगत जानवरों में ट्रैक किया जा सकता है, जो विशिष्ट समय बिंदुओं पर जानवरों को इच्छामृत्यु करने के विपरीत है। जैसा कि इमेजिंग तकनीकों में सुधार जारी है, एसडी-ओसीटी तकनीक भी प्रगति करेगी, जो बढ़ी हुई छवि की गुणवत्ता के साथ-साथ रेटिना रक्त वाहिका समारोह जैसी जैविक प्रक्रियाओं का ठीक विस्तार से आकलन करने की क्षमता प्रदान करेगी। 1991 में इसके आगमन के बाद से, एसडी-ओसीटी तकनीक ने संकल्प, गति और संवेदनशीलता में भारी प्रगति देखीहै।
वर्तमान अध्ययन रेटिना अपघटन, ग्लूकोमा और मधुमेह रेटिनोपैथी के कृंतक मॉडल में रेटिना परतों में परिवर्तन को निर्धारित करने के लिए एक एसडी-ओसीटी प्रणाली का उपयोग करता है। यहां उपयोग की जाने वाली एसडी-ओसीटी प्रणाली एक फूरियर-डोमेन ओसीटी-सिस्टम है जो वास्तविक समय में गहराई से हल की गई छवियों को प्राप्त करने, संसाधित करने और संग्रहीत करने के लिए कम शक्ति, निकट-अवरक्त प्रकाश का उपयोग करती है। एसडी-ओसीटी प्रणाली ने 800 एनएम तरंग दैर्ध्य बैंड में गहराई-इमेजिंग क्षमता का विस्तार किया है, जो 8 मिमी गहराई और 4 μm रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है। फूरियर डोमेन डिटेक्शन में, ऊतक से बिखरे हुए प्रकाश और एक संदर्भ पथ के बीच हस्तक्षेप संकेत को फूरियर को बिखरे हुए तीव्रता 8 के अक्षीय स्कैन और / या अक्षीय गहराई प्रोफाइल बनाने के लिए रूपांतरितकिया जाता है। यहां अध्ययन के लिए, ओसीटी बीम को क्रमिक रूप से अक्षीय स्कैन प्राप्त करते समय वांछित रेटिना संरचना पर स्कैन किया जाता है। आमतौर पर, एक स्कैन पैटर्न रैखिक एक-आयामी स्कैन लाइनों (ए-स्कैन) के संग्रह के रूप में दो-आयामी ग्रिड (बी-स्कैन) प्राप्त करता है, जो एक रैस्टर स्कैन पैटर्न का उपयोग करके 2 डी क्रॉस-सेक्शनल छवियों के अनुरूप होता है। चूहों में मायोपिया पर केंद्रित अध्ययनों के लिए, इस प्रणाली का उपयोग ओकुलर संरचनाओं (जैसे, कॉर्निया मोटाई, लेंस मोटाई, विट्रियस चैंबर गहराई और अक्षीय लंबाई) के आयामों को मापने के लिए भी किया जाता है।
वर्तमान प्रणाली उपयोगकर्ताओं को अपने स्वयं के प्रोटोकॉल डिजाइन करने की अनुमति देती है, स्कैन बनाती है जिसे रुचि की ओकुलर संरचनाओं के आधार पर तैयार और चुना जा सकता है। इन उपयोगकर्ता परिभाषित प्रोटोकॉल में दिखाए गए प्रमुख स्कैन इस इमेजिंग तकनीक को उपयोगकर्ता के अनुकूल बनाते हैं। छवि विश्लेषण के लिए, हमने एक गणित मॉडलिंग कार्यक्रम में अनुकूलित प्रोग्रामिंग विकसित की है। एसडी-ओसीटी ओकुलर संरचनाओं में पैथोमोर्फोलॉजिकल परिवर्तनों को गैर-आक्रामक रूप से पहचानने और निर्धारित करने और दृष्टि से संबंधित रोग की प्रगति की निगरानी करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है।
Protocol
Representative Results
Discussion
विवो में ओकुलर संरचनाओं की उच्च रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग समय के साथ रेटिना और ओकुलर परिवर्तनों के आकलन की अनुमति देती है। इस प्रोटोकॉल में, एसडी-ओसीटी को रेटिना अपघटन, ग्लूकोमा, मधुमेह रेटिनोपैथी और मायोप?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को वेटरन्स अफेयर्स रिहैबिलिटेशन आर एंड डी सेवा कैरियर विकास पुरस्कार विभाग (सीडीए -1, आरएक्स 002111) द्वारा समर्थित किया गया था; सीडीए -2; आरएसए को आरएक्स002928, एमटीपी को मेरिट अवार्ड (आरएक्स002615) और रिसर्च करियर साइंटिस्ट अवार्ड (आरएक्स003134), एजेएफ को करियर डेवलपमेंट अवार्ड (सीडीए-2, आरएक्स002342), एमटीपी को ईवाई028859, एनईआई कोर ग्रांट पी30ईवाई006360, रिसर्च टू प्रिवेंट ब्लाइंडनेस और फाउंडेशन फाइटिंग ब्लाइंडनेस।
Materials
| 1% tropicamide | Sandoz | Sandoz #6131403550; NDC- 24208-585-59 | |
| 0.5% tetracaine | Alcon | NDC 0065-0741-12 | |
| AIM-RAS G3 120 V | Leica Bioptigen | 90-AIMRAS-G3-120 | Specialized platform to hold the OCT Scanner Head for mice |
| Celluvisc gel | REFRESH CELLUVISC | #4554; NDC-0023-4554-30 | |
| G3 18 mm Telecentric Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-18 | |
| G3 Mouse Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-M | |
| G3 Rat Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-R | |
| heating pad | Fabrication | 11-1130 | |
| InVivoVue software | Leica Bioptigen | Specialized software that pairs with the Leica Bioptigen SD-OCT system | |
| MATLAB | Mathworks | mathematical modeling program | |
| Mouse/Rat Kit | Leica Bioptigen | 90-KIT-M/R | Mouse/rat rodent alignment system |
| saline | ADDIPAK | 200-39 | |
| System Envisu R4300 VHR 120 V | Leica Bioptigen | 90-R4300-V1-120 | SD-OCT system |
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