Denne artikkelen beskriver en metode for måling av retinal vaskulatur reaktivitet in vivo med menneskelige personer ved hjelp av en gass puste provokasjon teknikk for å levere vasoaktive stimuli mens du anskaffenetthinne bilder.
Den vaskulære tilførselen til netthinnen har vist seg å dynamisk tilpasse seg gjennom vasokonstriksjon og vasodilatasjon for å imøtekomme de metabolske kravene til netthinnen. Denne prosessen, referert til som retinal vaskulær reaktivitet (RVR), medieres av nevrovaskulær kobling, som er svekket veldig tidlig i retinal vaskulære sykdommer som diabetisk retinopati. Derfor kan en klinisk mulig metode for å vurdere vaskulær funksjon være av betydelig interesse for både forskning og kliniske miljøer. Nylig, in vivo imaging av retinal vaskulatur på kapillærnivå har blitt gjort mulig ved FDA godkjenning av optisk koherens tomografi angiografi (OCTA), en ikke-invasiv, minimal risiko og dyeless angiografi metode med kapillær nivå oppløsning. Samtidig har fysiologiske og patologiske forandringer i RVR blitt vist av flere etterforskere. Metoden som vises i dette manuskriptet er utformet for å undersøke RVR ved hjelp av OCTA uten behov for endringer i kliniske bildeprosedyrer eller enhet. Det demonstrerer sanntidsavbildning av netthinnen og retinal vaskulaturen under eksponering for hyperkapnisk eller hyperoktiske forhold. Eksamen utføres enkelt med to personer på under 30 minutter med minimalt ubehag eller risiko. Denne metoden kan tilpasses andre oftalmiske bildeenheter, og applikasjonene kan variere avhengig av sammensetningen av gassblandingen og pasientpopulasjonen. En styrke av denne metoden er at det tillater en undersøkelse av retinal vaskulær funksjon på kapillærnivå hos mennesker in vivo. Begrensninger av denne metoden er i stor grad de av OCTA og andre retinal imaging metoder inkludert bildeartefakter og et begrenset dynamisk område. Resultatene fra metoden er OCT- og OCTA-bilder av netthinnen. Disse bildene er mottagelige for enhver analyse som er mulig på kommersielt tilgjengelige OCT- eller OCTA-enheter. Den generelle metoden kan imidlertid tilpasses enhver form for oftalmisk avbildning.
Den metabolske etterspørselen av netthinnen er avhengig av en tilstrekkelig og konstant tilførsel av oksygen gitt av et godt regulert system av arterioler, kapillærer og venules1. Flere studier har vist at funksjonen til større kaliber menneskelige retinal fartøy kan vurderes in vivo med ulike fysiologiske2,3,4,5 og farmakologisk6,7 stimuli. I tillegg er unormal funksjon av dette vaskulære systemet vanlig i retinal vaskulære sykdommer som diabetisk retinopati der retinal vaskulær reaktivitet (RVR) har vist seg å være fortenuated selv i sine tidligste stadier8,9 gjennom både gass provokasjon9 og flimrende lyseksperimenter5,10,11. Retinal vaskulære risikofaktorer som røyking har også vært korrelert med nedsatt RVR12 og retinal blodstrøm13. Disse funnene er viktige siden de kliniske symptomene på retinal vaskulær sykdom oppstår relativt sent i sykdomsprosessen og bevist tidlig kliniske markører for sykdom mangler14. Dermed kan vurdering av RVR gi nyttige tiltak for vaskulær integritet for tidlig vurdering av abnormiteter som kan initiere eller forverre retinale degenerative sykdommer.
Tidligere RVR eksperimenter har vanligvis stolt på enheter som en laser blodstrømmeter 9 eller fundus kameraer utstyrt med spesielle filtre15 for retinal bilde oppkjøp. Disse teknologiene er imidlertid optimalisert for større diameter fartøy som arterioler16 og venules15, som ikke er der gass, mikronæringsstoff og molekylær utveksling oppstår. En nyere studie var i stand til å kvantifisere RVR av kapillærer ved hjelp av adaptiv optikk imaging17, men til tross for forbedret romlig oppløsning, disse bildene har en mindre feltstørrelse og er ikke FDA godkjent for klinisk bruk18.
Den nylige bruk av optisk sammenheng tomografi angiografi (OCTA) har gitt en FDA godkjent, ikke-invasiv og fargeløs angiografisk metode for å vurdere kapillær nivå endringer i menneskelige pasienter og forsøkspersoner i vivo. OCTA er allment akseptert i klinisk praksis som et effektivt verktøy for å vurdere svekkelse i kapillær perfusjon i retinal vaskulære sykdommer som diabetisk retinopati19, retinal venøse okklusjoner20, vaskulitt21 og mange andre22. OCTA gir derfor en utmerket mulighet for evaluering av endringer i kapillærnivå, som kan ha betydelig romlig og temporal heterogenitet23 samt patologiske endringer, i en klinisk setting. Vår gruppe viste nylig at OCTA kan brukes til å kvantifisere responsen til retinale kar på kapillærnivå2 til fysiologiske endringer i inspirert oksygen, som er en retinal vasokonstriktiv stimulans16,,24og karbondioksid, som er en retinal vasodilattory stimulus3,5.
Målet med denne artikkelen er å beskrive en protokoll som vil tillate leseren å vurdere retinal vaskulær reaktivitet av de mindre arterioler og kapillær seng ved hjelp av OCTA. Metodene er tilpasset fra de som presenteres i Lu et al.25 som beskrev målingen av cerebrovaskulær reaktivitet med magnetisk resonansavbildning. Selv om dagens metoder ble utviklet og brukt under OCTA imaging2, gjelder de for andre retinal bildeenheter med relativt enkle og åpenbare modifikasjoner.
Metodikken som nettopp er beskrevet er den komplette protokollen for et gasspusteprovokasjonseksperiment som gjør det mulig å måle et motivs RVR i et kontrollert miljø på bestemte tidspunkter uten endringer i OCTA-bildeenheten og minimalt ubehag eller risiko for motivet. Dette oppsettet er beskrevet på en måte som gjør det mulig for enkle modifikasjoner for å passe til forskernes behov. Det kan romme ekstra rør for å passe forskjellige klinikkrom og visse elementer som in-house rør eller albueledd kan utelate…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, Research Grants fra Carl Zeiss Meditec Inc (Dublin, CA) og Unrestricted Department Funding fra Research to Prevent Blindness (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 |