הדמיה וסקולרית עמוקה בעין עם אולטרסאונד משופר בזרימה

Summary

אנו מציגים טכניקת אולטרסאונד לא פולשנית ליצירת אנגיוגרפיות תלת מימדיות בעין ללא שימוש בחומרי ניגודיות.

Abstract

הרשתית בתוך העין היא אחת הרקמות התובעניות ביותר בגוף ולכן דורשת שיעורים גבוהים של אספקת חמצן מאספקת דם עשירה. הלמינה הנימית של הכורואיד קוים את פני השטח החיצוניים של הרשתית והוא המקור השולט של חמצן ברוב הרשתיות החוליות. עם זאת, מיטת כלי דם זו מאתגרת לתמונה עם טכניקות אופטיות מסורתיות בשל מיקומה מאחורי הרשתית סופגת האור. כאן אנו מתארים טכניקת אולטרסאונד בתדר גבוה עם שיפור זרימה עוקב למיטות כלי דם עמוקות תמונה (0.5-3 ס”מ) של העין עם רזולוציה מרחבית גבוהה. שיטה לא פולשנית זו פועלת היטב במינים עם תאי דם אדומים מגורענים (מודלים שאינם יונקים ובעלי חיים עובריים). זה מאפשר דור של אנגיוגרפיות תלת מימדיות לא פולשניות ללא שימוש בחומרי ניגודיות, והוא אינו תלוי בזוויות זרימת הדם עם רגישות גבוהה יותר מאשר טכניקות הדמיית אולטרסאונד מבוססות דופלר.

Introduction

חילוף החומרים הגבוה ברשתית החוליות מטיל טרייד-אוף מהותי בין שני צרכים מנוגדים; קצבי זרימת דם גבוהים ונתיב אור נטול כלי דם. כדי למנוע הפרעה חזותית של זלוף תאי דם אדומים, הרשתית של כל בעלי החוליות מקבלת חמצן וחומרים מזינים באמצעות גיליון של נימים מאחורי קולטני האור, choriocapillaris1,2,3. עם זאת, מקור יחיד זה של חומרים מזינים וחמצן מטיל מגבלה דיפוזיה לעובי של הרשתית ^4,5, כל כך הרבה מינים פעילים חזותית יש מגוון רחב של רשתות כלי דם משוכללים כדי לספק אספקת דם נוספת זה איבר פעיל מטבולית6. מיטות כלי דם אלה כוללות כלי דם המזיפים את שכבות הרשתית הפנימית ביונקים וכמה דגים4,7,8,9,10, כלי דם בצד הפנימי (הפונה לאור) של הרשתית הנמצאים בדגים רבים, זוחלים וציפורים4,11,12,13^, וסידורי כלי דם נגד של כורואיד הדגים, רט הכורואידית mirabile, המאפשרת ייצור של לחצים חלקיים חמצן סופר אטמוספרי14,15,16,16,17,18,19,20. למרות זאת, נתיבים לא-כרוידליים נוספים אלה לאספקת חומרים מזינים ברשתית ממלאים תפקיד חיוני בתדלוק הדרישות המטבוליות של ראייה ^מעולה4, האנטומיה התלת-ממדית של מבני כלי דם אלה מובנת היטב, ומגבילה את הבנתנו את האבולוציה המורפולוגית של העין החוליתנית.

באופן מסורתי, אספקת הדם ברשתית נחקרה באמצעות טכניקות אופטיות, כגון פונדוס עיניים. קטגוריה זו של טכניקות מספקת מידע לא הרסני בעל תפוקה גבוהה על אנטומיה של כלי דם שאינם כרוידיאליים ברזולוציה ^גבוהה21 ולכן משמשת בקלות לאבחון קליני של חריגות במבנה כלי ^{הרשתית22}. עם זאת, אפיתל הפיגמנט הרשתית סופג את האור המועבר ומגביל את עומק הראייה בטכניקות אופטיות אלה, ומספק מידע מופחת על מבנה ותפקוד choroidal ללא שימוש בחומר ^{ניגודיות21}. מגבלות עומק דומות מנוסות בטומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית (OCT). טכניקה זו יכולה ליצור אנגיוגרפיות fundus ברזולוציה גבוהה באמצעות גלי אור על חשבון טכני של חדירת ^עומק23, בעוד הדמיית עומק משופרת OCT יכול לדמיין את הכורואיד על חשבון איכות הדמיה ^{ברשתית24}. הדמיית תהודה מגנטית מתגברת על המגבלות האופטיות של עיניים ו- OCT ויכולה למפות שכבות כלי דם ברשתית, אם כי ברזולוציה ^נמוכה25. היסטולוגיה וטומוגרפיה מיקרו-מחשבתית (μCT) שומרות על הרזולוציה הגבוהה של הטכניקות האופטיות ומספקות מידע על מורפולוגיה של כלי דם ^{שלם-עין4}, אך שתי הטכניקות דורשות דגימת עיניים ולכן אינן אפשריות במרפאה או במינים נדירים או בסכנת הכחדה. כדי להתגבר על חלק מהמגבלות של טכניקות הדמיית רשתית מבוססות אלה, המחקר כאן מציג פרוטוקול אולטרסאונד על בעלי חיים מרדימים, שבו תנועת הדם ממופה בסיליקו על סדרה של סריקות אולטרסאונד דו מימדיות מרווחות באותה מידה המשתרעות על פני עין שלמה על ידי יישום טכניקה דומה כפי שתואר בעבר להדמיה עוברית ולב וכלי ^{דם26,27, 28} ובאנגיוגרפיה ^OCT29. גישה זו מאפשרת יצירת אנגיוגרפיות עיניים עמוקות תלת-ממדיות לא פולשניות ללא שימוש בחומר ניגודיות ופותחת אפיקים חדשים למיפוי התפלגות זרימת הדם בעין על פני מינים שונים.

Protocol

הפרוטוקול שלהלן בוצע באישור הפיקוח הדני לניסויים בבעלי חיים בתוך משרד המזון, החקלאות והדיג הדני, מינהל הווטרינריה והמזון הדני (היתר מספר 2016-15-0201-00835). 1. אמצעי הרדמה ואולטרסאונד להרדים את חיית המחקר.הערה: סוג ומינון של הרדמה מתאימה תלויים מאוד במינים. באופן כללי, הרדמה …

Representative Results

טכניקת האולטרסאונד המשופרת בזרימה כדי לדמות מיטות וסקולריות של העין יכולה להיות מיושמת במגוון מינים וכיום נעשה בה שימוש ב-46 מינים שונים של בעלי חוליות (איור 1, טבלה 1). נוכחותם של תאי דם אדומים מגורענים בחולייתנים שאינם בוגרים-יונקים מספקת ניגודיות חיובית של דם זור…

Discussion

הדמיה וסקולרית באמצעות אולטרסאונד משופר בזרימה מספקת שיטה חדשה להדמיה לא פולשנית של כלי הדם של העין המציעה מספר יתרונות על פני הטכניקות הנוכחיות אך יש לה מגבלות מהותיות. היתרון העיקרי של אולטרסאונד משופר זרימה הוא היכולת ליצור אנגיוגרפיות עינית עם עומק של שדה העולה על אפיתל הפיגמנט הרשת?…

Materials

MS-222	Sigma	E10521-50G
Benzocaine	Sigma	E-1501
Propofol	B Braun	12260470_0320
Alfaxalon	Jurox	NA
Isoflurane	Zoetis	50019100
Ultrasound scanner	VisualSonics	Vevo 2100