تصوير قاع العين كأداة ملائمة لدراسة الردود الأوعية الدموية الدقيقة في عوامل الخطر مرض القلب والأوعية الدموية في الدراسات الوبائية
Summary
تحليل الصور في شبكية العين هو إجراء غير مزعجة لتصور دوران الأوعية الدقيقة. تأثير عوامل خطر الاصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في الكوادر سفينة الشبكية. إجراءات الحصول على صور لقاع العين والخطوات لحساب السفينة موصوفة الكوادر.
Abstract
يتكون دوران الأوعية الدقيقة للأوعية الدموية بأقطار أقل من 150 ميكرون. انها تشكل جزء كبير من الدورة الدموية، ويلعب دورا هاما في الحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية. شبكية العين هي الأنسجة التي خطوط داخل العين وهذا هو النسيج الوحيد الذي يسمح للتحليل غير الغازية من الأوعية الدموية الدقيقة. في الوقت الحاضر، صور قاع عالية الجودة يمكن الحصول عليها باستخدام الكاميرات الرقمية. صور الشبكية يمكن جمعها في 5 دقائق أو أقل، حتى من دون توسع من التلاميذ. هذا الإجراء غير مزعجة وسريع لتصور دوران الأوعية الدقيقة جذابة للتطبيق في الدراسات الوبائية ورصد صحة القلب والأوعية الدموية من سن مبكرة حتى سن الشيخوخة.
يمكن الأمراض الجهازية التي تؤثر على الدورة الدموية يؤدي إلى تغيرات شكلية التقدمية في الأوعية الدموية في شبكية العين. على سبيل المثال، ارتبطت التغيرات في الكوادر سفينة الشرايين والأوردة الشبكية مع ارتفاع ضغط الدم، atheroالتصلب، وزيادة خطر السكتة الدماغية واحتشاء عضلة القلب. وتستمد بعرض سفينة باستخدام برنامج تحليل الصور وعرض من أكبر ستة الشرايين والأوردة وتتلخص في وسط الشبكية تصلب في حكمهم (بطلة) وتعادل الوسطى الشبكية Venular (CRVE). وقد ثبت أن هذا الأخير يتميز بأنه من المفيد دراسة تأثير نمط الحياة وعوامل الخطر القابلة للتعديل مرض القلب والأوعية الدموية البيئية.
إجراءات الحصول على صور لقاع العين وتحليل الخطوات للحصول على وصفها بطلة وCRVE. معامل التغير تدابير المتكررة بطلة وCRVE هي أقل من 2٪ وداخل التصنيفات موثوقية عالية جدا. عن طريق دراسة لوحة، والاستجابة السريعة من الكوادر سفينة الشبكية للتغيرات قصيرة الأجل في تلوث الهواء بالجزيئات، وهو عامل الخطر المعروفة لمعدلات الوفيات والمراضة القلب والأوعية الدموية، وتفيد التقارير. في الختام، يقترح تصوير شبكية العين كأداة مريحة ومفيدة توثيق التراث الحضارى والوبائيةق لدراسة الاستجابات الاوعية الدموية الدقيقة لعوامل خطر الاصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.
Introduction
يتكون دوران الأوعية الدقيقة للأوعية الدموية بأقطار أقل من 150 ميكرون ويشمل أصغر الشرايين المقاومة، الشرايين، الشعيرات الدموية، والأوردة. هذه السفن تشكل جزء كبير من الدورة الدموية وتلعب دورا هاما في الحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية. قطر السفينة من 150 ميكرون هو الفسيولوجية وحد البدني. خصائص الريولوجية السفن التي يبلغ قطرها أقل من 150 ميكرون تختلف من الشرايين الكبيرة. وعلاوة على ذلك، فإن معظم التغييرات المقاومة autoregulatory تحدث المصب من 150 ميكرون في سرير واظهار الأوعية الدموية تدفق الدم تنظيم ذاتي 1. دوران الأوعية الدقيقة لديه وظيفتين هامتين. وتتمثل المهمة الرئيسية هي توفير الخلايا مع الأكسجين وركائز التمثيل الغذائي من أجل تطابق الأنسجة والطلب لاستنزاف النفايات وثاني أكسيد الكربون. تغييرات في عدد السفن الصرف وأنماط تدفق الاوعية الدموية الدقيقة يقلل من مساحة سطح فعالة والصرف قد لياد لنضح الأنسجة الأمثل والفشل في تلبية الطلب الأيض 2. علاوة على ذلك، انخفاض الضغط الهيدروستاتيكي داخل السرير الأوعية الدموية ودوران الأوعية الدقيقة يلعب دورا في تنظيم المقاومة الطرفية الكلية 3.
شبكية العين هي الطبقات الأنسجة المبطنة لداخل العين. وظيفتها الرئيسية هي تحويل الضوء الوارد إلى إشارة العصبية التي يتم نشر أيضا على القشرة البصرية لمعالجة المعلومات البصرية. وظيفة شبكية العين هو أن نرى العالم الخارجي وجميع الهياكل العين تشارك في هذه العملية شفافة بصريا. هذا يجعل أنسجة الشبكية الوصول للتصوير غير الغازية من الأوعية الدموية الدقيقة 4. يتم استخدام تصوير الشبكية لتحديد أمراض العين. على سبيل المثال، يمكن أن حالات متقدمة من الضمور البقعي يؤدي إلى فقدان البصر بسبب الشاذ نمو الأوعية الدموية في البقعة. هذه الأوعية الدموية تميل إلى أن تكون أكثر نفاذا وتخضع لتنزفز وتسريب الدم والبروتينات داخل أو تحت شبكية العين. الأحداث الأخيرة هي المسؤولة عن أضرار لا رجعة فيها إلى خلايا مستقبلة للضوء. تطوير زرق يرتبط مع إتلاف خلايا العقدة والمحاور الخاصة بهم. تأثير هذه العملية يؤدي إلى الحجامة من القرص البصري، والتي يمكن ملاحظتها في صور الشبكية 5. يحدث اعتلال الشبكية السكري من ارتفاع السكر في الدم الذي يؤدي إلى تلف في جدران الأوعية الشبكية. هذا يمكن أن يؤدي إلى نقص التروية، ونمو أوعية دموية جديدة وتغيير في شبكة هندسية الأوعية الدموية. وعلاوة على ذلك، قد يكون حاجز الدم في شبكية العين عرضة للانهيار، مما تسبب في تسرب الشعيرات الدموية وتمدد الأوعية الدموية المتوسعة 6 hyperpermeable.
يظهر الأوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين التماثل مع سرير الاوعية الدموية الدقيقة الموجودة في القلب والرئتين والدماغ 7. ثبت أن الأمراض الجهازية التي تؤثر على دوران الأوعية الدقيقة في الدماغ يمكن أن تسبب تغيرات موازية في شبكية العين. تصلب غويرتبط rrowing وتعزيز المنعكس تصلب ضوء من شبكية العين مع شذوذ السفينة، والآفات المادة البيضاء وlacunes التي تنتج عن أمراض الأوعية الدماغية الصغيرة 8. تم اكتشاف وجود علاقة ذات دلالة إحصائية بين الأوردة الشبكية أضيق، وهي شبكة الاوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين المتغيرة وحدوث مرض الزهايمر. يقترح أن أدمغة المرضى لها الأوعية الدموية الدقيقة في الدماغ غيرت هذا هو أيضا ملاحظتها في شبكية العين 9.
الأدلة تتزايد أيضا حول العلاقة بين التغيرات الأوعية الدموية في شبكية العين وأمراض القلب التاجية 10،11. وقد تبين النسبة بين قطر الشرايين والأوردة الشبكية الشبكية (A / V) ليكون وكيل حساسية لارتفاع ضغط الدم وتصلب الشرايين تعكس 12. وتضييق الشرايين وتوسيع الأوردة، مما يؤدي إلى نسبة A / V انخفض، يؤكد وخطر السكتة الدماغية واحتشاء عضلة القلب 13. ارتفاع ضغط الدم يمكن أن يسبب المباشرنقص تروية الشبكية وعوائق الشبكية التي تصبح مرئية على شكل بقع القطن والصوف وبقع بيضاء الشبكية العميقة 14. تلخيص سيري وساسونجكو مؤخرا الأدب وأنها خلصت إلى أن التعرض لنمط الحياة وعوامل المخاطر البيئية (مثل النظام الغذائي، والنشاط البدني، والتدخين، وتلوث الهواء) يمكن أن تحدث تغيرات شكلية في السرير الاوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين 15. الأهم من ذلك، وقد ارتبطت هذه التغيرات الشبكية مع عوامل الخطر القلبية الوعائية، حتى قبل المظاهر السريرية للأمراض 16.
وقد عزا زيادات كبيرة في حالات الاعتلال والوفيات القلبية الوعائية إلى التعرض الطويل والمدى القصير إلى الجسيمات تلوث الهواء 17،18. تشير البحوث إلى أن الجسيمات (PM)، وهو جزء مهم من تلوث الهواء، ويسهم في تطور مرض القلب والأوعية الدموية ويدفع أحداث القلب والأوعية الدموية 19،20. وجود ضعف وظيفةويعتقد السرير الاوعية الدموية الدقيقة للعب دور في الجمعيات ملاحظتها. وفي هذا الصدد، تم الإبلاغ عن وجود ارتباط بين التعرض لتلوث الهواء وتصلب وتضييق في شبكية العين بواسطة أدار وزملاؤه 21. كان تصلب عيار شبكية العين أضيق وكان العيار venular أوسع بين 4607 مشاركا من دراسة متعددة العرقية من تصلب الشرايين (MESA) التي كانت تعيش في المناطق مع زيادة طويلة وقصيرة الأجل التعرض لPM المسألة 2.5 (الجسيمات ≤ 2.5 ميكرون في قطر) 21. التهاب النظامية الناجمة عن التعرض المزمن تلوث الهواء قد يؤدي إلى أوسع أقطار venular 22. صحه هذه الدراسات أن يقدم تقريرا عن تأثير التدخين على السرير الاوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين 23. ونشر التقارير الأخيرة حول العلاقة بين المدى القصير التعرض تلوث الهواء والتغيرات في الاوعية الدموية الدقيقة البالغين الأصحاء (22-63 عاما) قياس مع التصوير قاع شبكية العين 24. وincreaفي حد ذاته PM (الجسيمات ≤ 10 ميكرون في القطر) و10 قبل الميلاد (الكربون الأسود، والاحتراق من قبل المنتج التي يمكن استخدامها كبديل للالمتعلقة بالمرور عادم الديزل) كان مرتبطا مع انخفاض في تصلب عيار 24،25.
في هذا البروتوكول الفيديو العلمي، ووصف الإجراءات لجمع الصور من قاع العين، لأداء تحليل الصور من الحصول على وتصلب الأوعية venular الكوادر، والوسطى لحساب الشبكية تصلب في حكمهم (بطلة) ووسط الشبكية Venular ما يعادلها (CRVE). تصوير شبكية العين تكتسب مزيدا من الاهتمام لأن شبكية العين هي الأنسجة الوحيدة التي يسمح للتحليل غير مزعجة من الأوعية الدموية الدقيقة والصور يمكن جمعها من سن مبكرة حتى الشيخوخة 26،27. وتظهر بطلة CRVE أن تكون المعلمات الحساسة التي تعكس تأثير نمط الحياة وعوامل الخطر القابلة للتعديل مرض القلب والأوعية الدموية البيئية على الأوعية الدموية الدقيقة. في المخطوطة، والتكرارالتحليل السفينة ويتجلى. وعلاوة على ذلك، يظهر مدى انطباق تحليل الأوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين في الدراسات الوبائية من خلال تلخيص النتائج التي تم الحصول عليها لدينا في تصميم تدابير المتكررة مع التركيز على تأثير الجسيمات التعرض تلوث الهواء 24.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويقترح تحليل الصور الشبكية كأداة ملائمة لدراسة الاستجابات الاوعية الدموية الدقيقة في الدراسات الوبائية. عندما تتوافر لديها الخبرة المشغل، فإنه يأخذ أقل من 5 دقائق لالتقاط صورة قاع. وعلاوة على ذلك، هذا الإجراء غير مزعجة لتصور دوران الأوعية الدقيقة يمكن استخدامها…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وترد نتائج عن استجابة الاوعية الدموية الدقيقة لتلوث الهواء الجسيمات بإذن من منظورات الصحة البيئية 24. كانت بيانات نوعية الهواء والأرصاد الجوية المقدمة يرجى التحقق من صحتها من قبل المعهد الملكي البلجيكي للأرصاد الجوية ووكالة البيئة الفلمنكية. تم الحصول على الشبكية برامج تحليل الصور من الدكتور N. فيرير (مدرسة ماديسون الهندسة وتصوير قاع العين مركز القراءة، قسم طب العيون والعلوم البصرية في جامعة ويسكونسن ماديسون). معتمدة اللاعب Tijs Louwies وإلين نائب مدير الجامعة مع زمالة VITO. إلين نائب مدير الجامعة حاصل على زمالة بحثية المريد لصندوق العلمي الفلمنكية. تيم S. Nawrot هو حائز على منحة انطلاق مجلس البحوث الأوروبي.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Canon CR-2 nonmydriatic retinal camera | Hospithera (Brussels, Belgium) | http://www.usa.canon.com/cusa/healthcare/products/eyecare/digital_non_mydriatic_retinal_cameras/cr_2. Any other retinal camera with comparable resolution and specifications can be used for the analysis of the retinal microvasculature. Compatibility should be checked before starting a study. | |
| IVAN: Vessel Measurement Software | This software can be used without charge for scientific purpose. It can be obtained by contacting Dr. Nicola Ferrier (Madison School of Engineering and the Fundus Photograph Reading Center, Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin–Madison). http://directory.engr.wisc.edu/me/faculty/ferrier_nicola. Phone: (608) 265-8793, Fax: (608) 265-2316 or e-mail: ferrier@engr.wisc.edu |
References
- Clough, G., Cracowski, J. L. Spotlight Issue: Microcirculation-From a Clinical Perspective. Microcirculation. 19, 1-4 (2012).
- Tsai, A. G., Johnson, P. C., Intaglietta, M. Oxygen gradients in the microcirculation. Physiological Reviews. 83, 933-963 (2003).
- Safar, M. E., Lacolley, P. Disturbance of macro- and microcirculation: relations with pulse pressure and cardiac organ damage. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 293, (2007).
- Abramoff, M. D., Garvin, M. K., Sonka, M. Retinal imaging and image analysis. IEEE reviews in biomedical engineering. 3, 169-208 (2010).
- Tielsch, J. M., et al. A population-based evaluation of glaucoma screening-the Baltimore eye survey. American Journal of Epidemiology. 134, 1102-1110 (1991).
- Ciulla, T. A., Amador, A. G., Zinman, B. Diabetic retinopathy and diabetic macular edema – Pathophysiology, screening, and novel therapies. Diabetes Care. 26, 2653-2664 (2003).
- De Silva, D. A., et al. Associations of retinal microvascular signs and intracranial large artery disease. Stroke. 42, 812-814 (2011).
- Liew, G., et al. Differing associations of white matter lesions and lacunar infarction with retinal microvascular signs. International journal of stroke : official journal of the International Stroke Society. , (2012).
- Cheung, C. Y., et al. Microvascular network alterations in the retina of patients with Alzheimer's disease. Alzheimer's & dementia : the journal of the Alzheimer's Association. 10, 135-142 (2014).
- Liew, G., Wang, J. J., Mitchell, P., Wong, T. Y. Retinal Vascular Imaging A New Tool in Microvascular Disease Research. Circulation-Cardiovascular Imaging. 1, 156-161 (2008).
- McGeechan, K., Liew, G., Wong, T. Y. Are retinal examinations useful in assessing cardiovascular risk. Am J Hypertens. 21, 847 (2008).
- McClintic, B. R., McClintic, J. I., Bisognano, J. D., Block, R. C. The relationship between retinal microvascular abnormalities and coronary heart disease: a review. The American Journal of Medicine. 123, (2010).
- Hubbard, L. D., et al. Methods for evaluation of retinal microvascular abnormalities associated with hypertension/sclerosis in the atherosclerosis risk in communities study. Ophthalmology. 106, 2269-2280 (1999).
- Niemeijer, M., van Ginneken, B., Russell, S. R., Suttorp-Schulten, M. S. A., Abramoff, M. D. Automated detection and differentiation of drusen, exudates, and cotton-wool spots in digital color fundus photographs for diabetic retinopathy diagnosis. Investigative ophthalmology & visual science. 48, 2260-2267 (2007).
- Serre, K., Sasongko, M. B. Modifiable Lifestyle and Environmental Risk Factors Affecting the Retinal Microcirculation. Microcirculation. 19, 29-36 (2012).
- Sun, C., Wang, J. J., Mackey, D. A., Wong, T. Y. Retinal Vascular Caliber: Systemic, Environmental, and Genetic Associations. Survey of Ophthalmology. 54, 74-95 (2009).
- Nawrot, T. S., et al. Stronger associations between daily mortality and fine particulate air pollution in summer than in winter: evidence from a heavily polluted region in western Europe. Journal of Epidemiology and Community Health. 61, 146-149 (2007).
- Zanobetti, A., et al. The temporal pattern of respiratory and heart disease mortality in response to air pollution. Environmental Health Perspectives. 111, 1188-1193 (2003).
- Brook, R. D., et al. Particulate Matter Air Pollution and Cardiovascular Disease An Update to the Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 121, 2331-2378 (2010).
- Nawrot, T. S., Perez, L., Kunzli, N., Munters, E., Nemery, B. Public health importance of triggers of myocardial infarction: a comparative risk assessment. Lancet. 377, 732-740 (2011).
- Adar, S. D., Plos Medicine, M. E. S. A. ). .., et al. Air Pollution and the Microvasculature: A Cross-Sectional Assessment of In Vivo Retinal Images in the Population-Based Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis. Plos Medicine. 7, (2010).
- Klein, R., Klein, B. E., Knudtson, M. D., Wong, T. Y., Tsai, M. Y. Are inflammatory factors related to retinal vessel caliber? The Beaver Dam Eye Study. Archives of ophthalmology. 124, 87-94 (2006).
- Harris, B., et al. The association of systemic microvascular changes with lung function and lung density: a cross-sectional study. PloS one. 7, (2012).
- Louwies, T., Panis, L. I., Kicinski, M., De Boever, P., Nawrot, T. S. Retinal Microvascular Responses to Short-Term Changes in Particulate Air Pollution in Healthy Adults. Environmental Health Perspectives. 121, 1011-1016 (2013).
- Barrett, J. R. Particulate Matter and Cardiovascular Disease Researchers Turn an Eye toward Microvascular Changes. Environmental Health Perspectives. 121, (2013).
- Gopinath, B., et al. Is quality of diet associated with the microvasculature? An analysis of diet quality and retinal vascular calibre in older adults. The British journal of nutrition. 110, 739-746 (2013).
- Kandasamy, Y., Smith, R., Wright, I. M. Relationship between the retinal microvasculature and renal volume in low-birth-weight babies. American journal of perinatology. 30, 477-481 (2013).
- Knudtson, M. D., et al. Revised formulas for summarizing retinal vessel diameters. Current Eye Research. 27, 143-149 (2003).
- Shrout, P. E., Fleiss, J. L. Intraclass correlations: uses in assessing rater reliability. Psychological bulletin. 86, 420-428 (1979).
- Landis, J. R., Koch, G. G. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics. 33, 159-174 (1977).
- McCanna, C. D., et al. Variability of measurement of retinal vessel diameters. Ophthalmic epidemiology. 20, 392-401 (2013).
- Cheung, N., et al. Arterial compliance and retinal vascular caliber in cerebrovascular disease. Annals of Neurology. 62, 618-624 (2007).
- Wong, T. Y., et al. Retinal microvascular abnormalities and incident stroke: the atherosclerosis risk in communities study. Lancet. 358, 1134-1140 (2001).
- Wong, T. Y., et al. Retinal arteriolar narrowing and risk of coronary heart disease in men and women – The atherosclerosis risk in communities study. Jama-Journal of the American Medical Association. 287, 1153-1159 (2002).
- Wong, T. Y., et al. The prevalence and risk factors of retinal microvascular abnormalities in older persons – The cardiovascular health study. Ophthalmology. 110, 658-666 (2003).
- Hoffmann, B., et al. Chronic Residential Exposure to Particulate Matter Air Pollution and Systemic Inflammatory Markers. Environmental Health Perspectives. 117, 1302-1308 (2009).
- Hingorani, A. D., et al. Acute systemic inflammation impairs endothelium-dependent dilatation in humans. Circulation. 102, 994-999 (2000).
- Huang, A. L., Vita, J. A. Effects of systemic inflammation on endothelium-dependent vasodilation. Trends in Cardiovascular Medicine. 16, 15-20 (2006).
- Nguyen, T. T., et al. Flicker light-induced retinal vasodilation in diabetes and diabetic retinopathy. Diabetes Care. 32, 2075-2080 (2009).
- Nurkiewicz, T. R., Porter, D. W., Barger, M., Castranova, V., Boegehold, M. A. Particulate matter exposure impairs systemic microvascular endothelium-dependent dilation. Environmental Health Perspectives. 112, 1299-1306 (2004).
- Nurkiewicz, T. R., et al. Systemic microvascular dysfunction and inflammation after pulmonary particulate matter exposure. Environmental Health Perspectives. 114, 412-419 (2006).
- Barath, S., et al. Impaired vascular function after exposure to diesel exhaust generated at urban transient running conditions. Particle and Fibre Toxicology. 7, (2010).
- Tornqvist, H., et al. Persistent endothelial dysfunction in humans after diesel exhaust inhalation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 176, 395-400 (2007).
