光コヒーレンストモグラフィーを用いたげっ歯類モデルにおける眼疾患のin vivo構造評価
Summary
ここでは、スペクトル領域光干渉断層撮影(SD-OCT)を用いて、網膜変性、緑内障、糖尿病性網膜症、近視のモデルにおいて、in vivoで網膜および眼の構造を可視化する方法について説明します。
Abstract
スペクトル領域光干渉断層撮影法(SD-OCT)は、生体内の網膜および眼の構造を視覚化するのに有用である。 研究において、SD-OCTは、さまざまな網膜および眼の疾患および損傷モデルの変化を評価および特徴付けるための貴重なツールです。光誘発網膜変性モデルでは、SD-OCTを使用して、感光体層の経時的な薄層化を追跡できます。緑内障モデルでは、SD-OCTを使用して、網膜神経線維層の減少と網膜総厚さを監視し、高眼圧症を誘発した後の視神経カッピングを観察することができます。糖尿病性げっ歯類において、SD-OCTは、研究者が網膜の総厚さの減少と、特定の網膜層、特に疾患の進行に伴う網膜神経線維層の厚さの減少を観察するのに役立ちました。近視のマウスモデルでは、SD-OCTを使用して、軸方向の長さの変化などの軸方向パラメータを評価できます。SD-OCTの利点には、眼の構造のin vivoイメージング、経時的な眼の寸法の変化を定量的に追跡する能力、およびその高速スキャン速度と高解像度が含まれます。本稿では、SD-OCTの手法を詳述し、網膜変性症、緑内障、糖尿病性網膜症、近視のモデルにおけるSD-OCTの使用例を示す。方法には、麻酔、SD-OCTイメージング、および厚さ測定のための画像の処理が含まれます。
Introduction
スペクトル領域光干渉断層撮影(SD-OCT)は、臨床医や研究者が眼の構造を非侵襲的に検査できるようにする、正確で高解像度のイメージングモダリティです。このイメージング技術は、マイクロメートルスケールでin vivoで3次元網膜画像をキャプチャする干渉法に基づいています1,2。これは、網膜層や網膜下液の構造的欠陥や菲薄化などの病理学的特徴を簡単に検出して精度が高いため、視力研究や診療所で最も頻繁に使用されるイメージングモダリティの1つになっています3。SD-OCTは、視覚関連疾患の動物モデルを用いた研究において、構造と機能の関係とその病理組織学的起源に関する重要な非侵襲的解析を提供してきました4。SD-OCTは、その解像度(眼の深さに応じて最大2〜3ミクロン)により5、網膜層の厚さのわずかな変化も検出できます。このタイプの分析は、疾患の進行に不可欠な情報を提供し、視覚関連障害に対する神経保護法と治療の有効性を評価することができます。
SD-OCTは、組織学的に構造を調べるための非侵襲的な代替手段であり、2つは相関していることが示されています6。SD-OCTは細胞分解能に達しませんが、動物での縦断的研究を可能にします。これは、特定の時点で動物を安楽死させる必要とは対照的に、個々の動物で時間の経過とともに病気の進行を追跡できるため、有利です。イメージング技術が進歩し続けるにつれて、SD-OCT技術も進歩し、画質が向上し、網膜血管機能などの生物学的プロセスを詳細に評価できるようになります。1991年の登場以来、SD-OCTテクノロジーは解像度、速度、感度が大幅に向上しています7。
本研究では、SD-OCTシステムを利用して、網膜変性、緑内障、糖尿病性網膜症のげっ歯類モデルにおける網膜層の変化を定量化します。ここで使用するSD-OCTシステムは、低電力の近赤外光を利用して深度分解画像をリアルタイムで取得、処理、保存するフーリエ領域OCTシステムです。SD-OCTシステムは、800nmの波長帯域で拡張された深度イメージング機能を備えており、8mmの深さと4μmの解像度を提供します。フーリエ領域検出では、組織からの散乱光と基準経路との間の干渉信号がフーリエ変換され、散乱強度8の軸方向スキャンおよび/または軸方向深さプロファイルが構築されます。ここでの研究では、OCTビームを目的の網膜構造上でスキャンし、軸方向スキャンを連続的に取得します。通常、スキャンパターンは、ラスタースキャンパターンを使用して2D断面画像に対応する線形1次元スキャンライン(A-スキャン)の集合として2次元グリッド(B-スキャン)を取得します。マウスの近視に焦点を当てた研究では、このシステムは眼の構造の寸法(角膜の厚さ、レンズの厚さ、硝子体の深さ、軸方向の長さなど)の測定にも使用されます。
現在のシステムでは、ユーザーは独自のプロトコルを設計し、関心のある眼の構造に基づいて調整および選択できるスキャンを作成できます。これらのユーザー定義プロトコルに搭載されている主要なスキャンにより、このイメージング技術はユーザーフレンドリーになります。画像解析のために、我々は数学モデリングプログラムでカスタマイズされたプログラミングを開発しました。SD-OCTは、眼の構造における病理学的形態学的変化を非侵襲的に特定および定量化し、視覚関連疾患の進行を監視するための強力なツールです。
Protocol
Representative Results
Discussion
in vivoでの眼構造の高解像度イメージングにより、経時的な網膜および眼の変化の評価が可能になります。このプロトコルでは、SD-OCTは、網膜変性症、緑内障、糖尿病性網膜症、および近視のモデルでin vivoで眼構造の違いを捉えることが実証されました。
SD-OCTを実行する際の最も重要な側面は、網膜または他の関心のある眼構造の鮮明な画像を取得することです。網膜が…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、退役軍人省リハビリテーションR&Dサービスキャリア開発賞(CDA-1、RX002111;CDA-2;RX002928)をRSAに、MTPに功労賞(RX002615)および研究キャリアサイエンティスト賞(RX003134)、AJFにキャリア開発賞(CDA-2、RX002342)、MTPにEY028859、NEIコアグラントP30EY006360、失明を予防するための研究、および失明と戦う財団。
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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