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Abstract
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신경과학

光コヘレンス断層撮影解剖学によるレチナル血管反応性

Published: March 26, 2020
doi:
10.3791/60948
, ,
1Department of Ophthalmology,USC Roski Eye Institute, 2USC Ginsberg Institute for Biomedical Therapeutics,Keck School of Medicine of the University of Southern California

Summary

本稿では、ガス呼吸挑発技術を用いてヒト被験者と共に生体内での筋血管系反応性を測定し、画像を取得しながら血管刺激を行う方法について説明する。

Abstract

このレチナへの血管供給は、血管収縮および血管拡張を通じて動的に適応し、その代謝要求に対応することが示されている。網膜血管反応性(RVR)と呼ばれるこのプロセスは、神経血管結合によって媒介され、これは糖尿病性網膜症などの網膜血管疾患において非常に早く損なわれる。したがって、血管機能を評価する臨床的に実行可能な方法は、研究および臨床現場の両方に有意な関心を持つ可能性がある。近年、毛細管レベルでの眼血管構造のインビボイメージングは、非侵襲的で最小限のリスクと毛細管レベル分解能を有する無侵襲的リスクおよび色無血管造影法である光学コヘレンス断層造影血管造影(OCTA)のFDA承認により可能になっている。同時に、RVRの生理学的および病理学的変化は、いくつかの研究者によって示されている。この原稿に示されている方法は臨床画像のプロシージャまたは装置への変更のための必要性なしでOCTAを使用してRVRを調査するように設計されている。これは、過カプニックまたは高OXOX性条件への暴露中に、レチナおよびレチナル血管系のリアルタイムイメージングを示す。試験は、被験者の不快感やリスクを最小限に抑えて、30分以内に2人の人員で簡単に行われます。この方法は、他の眼科画像装置に適応可能であり、用途は、混合ガスおよび患者集団の組成に基づいて変化し得る。この方法の強みは、生体内のヒト被験者における毛細血管レベルにおける血管機能の筋機能の調査を可能にすることです。この方法の制限は、主に、OCTAおよびイメージングアーティファクトおよび制限されたダイナミックレンジを含む他のレチン学的イメージング方法のものである。この方法から得られた結果は、10月およびOCTA画像のレティナである。これらの画像は、市販のOCTまたはOCTAデバイスで可能な分析に適しています。しかしながら、一般的な方法は、眼科画像の任意の形態に適合させることができる。

Introduction

このレチナの代謝需要は、細動脈、毛細血管および小胞1の十分に調節されたシステムによって提供される酸素の適切かつ一定の供給に依存している。いくつかの研究は、より大口径のヒトの眼科の機能は、様々な生理学的22、3、4、53,4,5および薬理学的66、77刺激で生体内で評価することができることを実証した。また、この血管系の異常機能は、網膜血管反応性(RVR)が初期段階でも減衰することが示されている糖尿病網膜網膜症などの網膜網膜症における異常な機能が8、9、9かついずれもガス挑発9とちらつき光実験55、10、1110,11の両方を通して減少することが示されている。喫煙などの血管のレチンタル危険因子も、障害のあるRVR12および腎血流13と相関している。これらの知見は、疾患プロセスの比較的遅れて後期に起こる疾患の臨床症状および疾患の証明された早期臨床マーカーが14を欠いているため重要である。したがって、RVRを評価することは、レチン性疾患を開始または悪化させる可能性のある異常の早期評価に対する血管完全性の有用な尺度を提供することができる。

以前のRVR実験は、通常、レーザ血流計9や眼管カメラなどの装置に依存しており、眼下画像取得用に特殊フィルタ15を搭載していた。しかし、これらの技術は、ガス、微量栄養素および分子交換が起こる場所ではない動脈16および小胞15のような大口径の血管のために最適化されている。より最近の研究では、適応光学画像17を用いて毛細血管のRVRを定量化することができたが、空間分解能が向上したにもかかわらず、これらの画像はフィールドサイズが小さく、臨床使用に対してFDAが承認されていない18。

近年の光学コヘレンス断層撮影血管造影(OCTA)の出現により、ヒト患者および生体内の被験者における毛細血管レベルの変化を評価するFDA承認、非侵襲的、染色レス血管造影法が提供された。OCTAは、糖尿病性網膜症19などの網膜血管疾患における毛細血管灌流の障害を評価するための有効なツールとして臨床現場で広く受け入れられている、網膜静脈閉塞20、血管炎21および他の多くの22。したがって、OCTAは、臨床現場で重要な空間的および時間的異質性23ならびに病理学的変化を有することができる毛細管レベル変化の評価に優れた機会を提供する。3,我々のグループは最近、OCTAが毛細管レベル2のレチナル血管の応答性を、腎血管収縮刺激である216、24、および二酸化炭素である、内毛管レベル2の生理学的変化に定量化できることを実証16,24した。

本稿の目的は、読者がOCTAを用いて小さな細動脈および毛細血管床の陰部血管反応性を評価することを可能にするプロトコルを記述することです。この方法は、磁気共鳴画像法による脳血管反応性の測定について説明したLu et al.25で提示されたものから適応される。本手法は、OCTAイメージング2の間に開発され使用されたが、比較的単純で明白な修正を伴う他の画像診断装置に適用可能である。

Protocol

この研究は、南カリフォルニア大学機関審査委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言の原則に従った. ガス非再呼吸装置の設定 図1:非再呼吸装置の図。完全なセットアップは、その機能とそれらが独立して処理される頻度に応じて3つの別々のユニッ…

Representative Results

この実験からの出力は、パルスオキシメータから取られた手動測定値、ガス暴露またはOCTAスキャンのために記録されたタイミングと生のOCTA画像データで構成されています。OCTA 画像は、OCT B スキャンと、各 B スキャンに関連付けられた非相関信号で構成されます。データパラメータは、デバイスの仕様によって与えられます。中心波長1040~1060nmのスイープソースレーザープラットフォームOCTA…

Discussion

前述の方法論は、OCTA撮像装置に変更を加えず、被検者に対する不快感やリスクを最小限に抑え、特定の時点で被検者のRVRを制御された環境で測定することを可能にするガス呼吸挑発実験の完全なプロトコルである。この設定は研究者のニーズに合わせて簡単に変更を可能にする方法で説明されています。それは別の医院の部屋に合うために追加の管を収容することができ、そのような社内の…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、NIH K08EY027006、R01EY030564、UH3NS100614、カール・ツァイス・メディテック社(ダブリン、CA)からの研究助成金、失明防止のための研究からの無制限部門資金(ニューヨーク、ニューヨーク)によって支援されました。

Materials

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
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Kushner-Lenhoff, S., Ashimatey, B. S., Kashani, A. H. Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography. J. Vis. Exp. (157), e60948, doi:10.3791/60948 (2020).
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