Multimodale volumetrische Retinal Imaging door schuine scannen Laser Ophthalmoscopy (oSLO) en optische coherentie tomografie (OCT)
Summary
Hier presenteren we een protocol om een groot beeldveld (FOV) driedimensionale (3D) fluorescentie en OCT retinale beeld met behulp van een roman imaging multimodale platform. We introduceren de systeeminstellingen, de methode van de aanpassing en de operationele protocollen. In vivo imaging zal worden aangetoond, en representatieve resultaten zal worden verstrekt.
Abstract
Hoewel fluorescentie imaging wijd in de oogheelkunde gebruikt wordt, is een groot beeldveld (FOV) driedimensionale (3D) fluorescentie retinale beeld nog steeds een grote uitdaging met de state-of-the-art retinal imaging modaliteiten, omdat zij z-stapelen te vereisen zou het compileren van een volumetrische dataset. Nieuwere optische coherentie tomografie (OCT) en OCT angiografie (OCTA) systemen overwinnen deze beperkingen om driedimensionale (3D) anatomische en vasculaire beelden, maar de kleurstof-vrije aard van LGO kan niet visualiseren lekkage indicatieve van vasculaire dysfunctie. Dit protocol beschrijft een roman oblique laser ophthalmoscopy (oSLO) techniek waarmee 3D volumetrische fluorescentie retinale imaging te scannen. De installatie van de imaging systeem genereert de schuine scannen door de schuifregelaar van een duif staart en Hiermee lijnt u de definitieve imaging systeem onder een hoek met fluorescerende transversale afbeeldingen detecteren. Het systeem maakt gebruik van de laser methode voor het scannen, en daarom, een gemakkelijke integratie van LGO wordt toegestaan als een aanvullende structurele volumetrische imaging modaliteit. In vivo imaging op rat netvlies is hier gedemonstreerd. Fluoresceïne oplossing is intraveneus geïnjecteerd om het produceren van volumetrische fluoresceïne-angiografie (vFA).
Introduction
Oogheelkunde en visie wetenschap veel baat hebben bij de moderne optische beeldvormingstechnieken, want het netvlies zijn gemakkelijk toegankelijk met licht. Fluorescentie retinale imaging is een essentieel instrument in de diagnose en het beheer van chorioretinal en vaatziekten zoals diabetische retinopathie (DR) en leeftijdsgebonden Macula Degeneratie (AMD), die beide zijn belangrijkste oorzaken van blindheid in de Verenigde Staten.
Het is echter nog steeds uitdagend te verwerven van een groot beeldveld (FOV), driedimensionale (3D) retinal imaging met behulp van fluorescentie imaging. Fundus fotografie hoeft niet het vermogen diepte-oplossen en doet niet verwerpen diffuus licht. Dientengevolge, vermindert het mengen van de signalen van verschillende diepte de beeldkwaliteit. Scan laser ophthalmoscopy (SLO) en confocal SLO (cSLO) kan het effect van diffuus licht met behulp van de confocal gating1verminderen. Het is echter moeilijk voor SLO of cSLO te verwerven van een 3D-menselijke netvlies beeld als gevolg van de limiet van hun diepte van de focus. Adaptieve optiek SLO (AOSLO) bieden uitstekende resolutie en contrast door te corrigeren voor de afwijkingen van de wavefront geïntroduceerd door het menselijk oog. AOSLO zou nog moeten echter z-stapelen voor volumetrische imaging2. Optische coherentie tomografie (OCT)3 en OCT angiografie (OCTA) systemen overwinnen deze beperkingen om te voorzien in driedimensionale (3D) afbeeldingen van de anatomische en vasculaire4,5,6, maar de kleurstof-vrije natuur van LGO kan niet visualiseren lekkage indicatieve van vasculaire dysfunctie.
Dit protocol beschrijft een roman multimodale platform voor 3D volumetrische fluorescentie retinal imaging, namelijk scanning schuine laser ophthalmoscopy (oSLO). Een schuine scannen wordt gegenereerd door een dove-staart-schuifregelaar in dit imaging systeem, en een definitieve imaging systeem in een hoek met het detecteren van fluorescentie cross-sectionele beelden wordt uitgelijnd. Het systeem maakt gebruik van laser scannen van methoden, en deze technieken laat gemakkelijke integratie met OCT als een aanvullende structurele volumetrische imaging modaliteit. De huidige diepte resolutie is ongeveer 25 µm in het netvlies van de rat en het gezichtsveld is 30°. In wezen, de oSLO kunt een fluorescerende versie van LGO en gelijktijdig kunnen worden gecombineerd met LGO en OCTA over een grote FOV.
In dit protocol beschrijven we de installatie van het oSLO, de methode van uitlijning en de bouw, de methode van in vivo imaging van rat netvlies en de representatieve resultaten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wij hebben hier, oSLO, een in vivo volumetrische fluorescerende retinal imaging techniek met een FOV van meer dan 30 ° beschreven. In vergelijking met de LGO, een huidige standaard van zorg imaging methode in oogheelkunde, oSLO biedt een soortgelijke 3D-imaging vermogen nog kunt fluorescentie contrast dat OCT is niet gevoelig voor. Het voordeel van oSLO is dat het vereist slechts één raster scan, en dus kan de naadloze combinatie van LGO, twee complementaire technieken te voorzien van structurele en fluoresce…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Financiering afkomstig is van de medische Evans Stichting financiering uit Boston Medical Center evenals een sub-contract van NIH 5R01CA183101, BU-CTSI piloot verlenen 1UL1TR001430, BU-Joslin proefprogramma en BU-CTSI KL2TR001411.
Materials
| Supercontinuum Laser Source | NKT Photonics | SuperK EXTREME EXU-OCT6 | |
| Dichroic Mirror (DM1) | Thorlabs | DMLP650R | |
| Dichroic Mirror (DM2) | Chroma | ZT514/1064rpc | |
| Dichroic Mirror (DM3) | Thorlabs | DMLP900R | |
| Single Mode Fiber (SMF 1) | Thorlabs | P3-460B-FC-2 | |
| Single Mode Fiber (SMF 2) | Thorlabs | P3-780A-FC-2 | |
| Optic Fiber Coupler | Thorlabs | TW850R5A2 | |
| 1:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-100-A×2 | |
| 3:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-150-A×2 | |
| 3:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-50-A×2 | |
| 1:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-100-A×2 | |
| Galvo Mirrors (GM1,GM2) | Thorlabs | GVS201×2 | |
| De-sacn Galvo Mirrors (GM3) | Thorlabs | GVS011 | |
| Objective Lens | Olympus | UplanSApo 20×/0.75 | |
| Final imaging system | Olympus | UplanFL N 10×/0.3 | |
| Final imaging system | Computar | 12-36mm/1:2.8 | |
| Camera | PCO | Pco.pixelfly usb | |
| Filter | Thorlabs | FEL0800 | |
| Mounted Continuously Variable ND Filter | Thorlabs | NDC-50C-4M-A | |
| Line Scan Camera | Thorlabs | SPL2048-140K | |
| Analog Output Board (AO1) | National Instrument | PCI-6731 | |
| Analog Output Board (AO2) | National Instrument | PCIe-6351 | |
| Long pass filter | Thorlabs | FEL0800 |
Referências
- Webb, R. H., Hughes, G. W., Delori, F. C. Confocal scanning laser ophthalmoscope. Applied Optics. 26 (8), 1492-1499 (1987).
- Roorda, A., et al. Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy. Optics Express. 10 (9), 405-412 (2002).
- Huang, D., et al. Optical coherence tomography. Science. 254 (5035), 1178-1181 (1991).
- de Carlo, T. E., Romano, A., Waheed, N. K., Duker, J. S. A review of optical coherence tomography angiography (OCTA). International Journal of Retina and Vitreous. 1 (1), 5 (2015).
- Jia, Y., et al. Quantitative Optical Coherence Tomography Angiography of Choroidal Neovascularization in Age-Related Macular Degeneration. Ophthalmology. 121 (7), 1435-1444 (2014).
- Chen, C. -. L., Wang, R. K. Optical coherence tomography based angiography [Invited]. Biomedical Optics Express. 8 (2), 1056-1082 (2017).
- Yi, J., Chen, S. Y., Shu, X., Fawzi, A. A., Zhang, H. F. Human retinal imaging using visible-light optical coherence tomography guided by scanning laser ophthalmoscopy. Biomedical Optics Express. 6 (10), 3701-3713 (2015).
- Zhang, X. Y., et al. Dual-band spectral-domain optical coherence tomography for in vivo imaging the spectral contrasts of the retinal nerve fiber layer. Optics Express. 19 (20), 19653-19667 (2011).
- Delori, F. C., Webb, R. H., Sliney, D. H. Maximum permissible exposures for ocular safety (ANSI 2000), with emphasis on ophthalmic devices. Journal of the Optical Society of America a-Optics Image Science and Vision. 24 (5), 1250-1265 (2007).
- Zhang, L., et al. Volumetric fluorescence retinal imaging in vivo over a 30-degree field of view by oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO). Biomedical Optics Express. 9 (1), 25-40 (2018).
