Fundusfotografi som et praktisk værktøj til at studere Mikrovaskulære Responses hjertekarsygdomme Risikofaktorer epidemiologiske undersøgelser

Summary

Retinal billedanalyse er en diskret procedure til visualisering mikrocirkulationen. Virkningen af ​​hjertekarsygdomme risikofaktorer kan resultere i ændringer i nethindekar kalibre. Procedurerne for at erhverve fundus billeder og trin for beregningen af ​​fartøjets kalibre beskrives.

Abstract

Mikrocirkulationen består af blodkar med diametre under 150 um. Det udgør en stor del af kredsløbssygdomme og spiller en vigtig rolle i opretholdelsen af ​​hjerte-kar-sundhed. Nethinden er et væv som indre af øjet, og det er det eneste væv, der giver mulighed for en ikke-invasiv analyse af mikrovaskulaturen. I dag kan i høj kvalitet fundus billeder kan erhverves ved hjælp af digitale kameraer. Nethindebilleder kan opsamles i 5 minutter eller mindre, selv uden dilatation af eleverne. Denne diskret og hurtig procedure til visualisering mikrocirkulationen er attraktivt at anvende i epidemiologiske undersøgelser og til at overvåge hjerte-kar-sundhed fra en tidlig alder op til alderdommen.

Systemiske sygdomme, der påvirker cirkulationen kan resultere i progressive morfologiske ændringer i det retinale vaskulatur. For eksempel har ændringer i skibet kalibre i nethindens arterier og vener været forbundet med hypertension, atherosklerose, og øget risiko for slagtilfælde og myokardieinfarkt. Bredden fartøj er udledt ved hjælp af billedanalyse software og bredden af ​​de seks største arterier og vener er opsummeret i det centrale retinal arteriolær Equivalent (CRAE) og den centrale retinal Venular Equivalent (CRVE). Sidstnævnte funktioner er blevet påvist at være nyttigt at undersøge virkningen af ​​modificerbare livsstil og miljømæssige hjertekarsygdomme risikofaktorer.

Procedurerne for at erhverve fundus billeder og analysen skridt til at opnå CRAE og CRVE beskrives. Variationskoefficienter af gentagne målinger af CRAE og CRVE er mindre end 2% og inden-Rater pålidelighed er meget høj. Ved hjælp af en panelundersøgelse, den hurtige respons nethindekar kalibre til kortsigtede ændringer i partikulær luftforurening, en kendt risikofaktor for kardiovaskulær mortalitet og morbiditet, er rapporteret. Afslutningsvis er retinal imaging foreslået som en praktisk og instrumentel værktøj til epidemiologisk studies at studere mikrovaskulære svar på hjertekarsygdomme risikofaktorer.

Introduction

Mikrocirkulationen består af blodkar med diametre under 150 um og omfatter mindste modstand arterier, arterioler, kapillærer og vener. Disse skibe udgør en stor del af kredsløbssygdomme og spiller en vigtig rolle i opretholdelsen af ​​hjerte-kar-sundhed. Fartøjet diameter 150 um er en fysiologisk og en fysisk grænse. De reologiske egenskaber af fartøjer med en diameter på mindre end 150 um adskiller sig fra de store arterier. Desuden har de fleste af de autoregulatoriske modstand ændringer forekommer nedstrøms fra 150 um i kar, der udviser blodgennemstrømning autoregulering ^1. Mikrocirkulationen har to vigtige funktioner. Den primære funktion er at give cellerne med oxygen og metaboliske substrater for at matche væv efterspørgsel og dræne affaldsstoffer og kuldioxid. Ændringer i antallet af udvekslingsprogrammer fartøjer og mikrovaskulær strømningsmønstre reducerer effektiv udveksling overfladeareal og kan LEAd til suboptimal vævsperfusion og en manglende evne til at opfylde metaboliske efterspørgsel ^2. Endvidere hydrostatiske trykfald i det vaskulære seng og mikrocirkulationen spiller en rolle i reguleringen af den samlede perifere modstand ^3.

Nethinden er en lagdelt væv foring det indre af øjet. Dets vigtigste funktion er at konvertere det indkommende lys i en neural signal, der formeres yderligere til den visuelle cortex til behandling af visuel information. Funktionen af ​​nethinden er at se verden udenfor og alle de okulære strukturer, der er involveret i denne proces er optisk transparente. Dette gør retinavæv tilgængelige for ikke-invasiv billeddannelse af mikrovaskulaturen ^4. Retinal billeddannelse bliver brugt til at identificere sygdomme i øjet. For eksempel kan en avanceret form for maculadegeneration føre til synstab på grund af unormal vækst af blodkar ind i macula. Disse blodkar tendens til at være mere gennemtrængelige og underlagt bleeding, og lækage af blod og proteiner inden eller under nethinden. Sidstnævnte begivenheder er ansvarlige for uoprettelige skader på fotoreceptorer. Udvikling af glaukom korrelerer med en beskadigelse af ganglieceller og deres axoner. Effekten af denne proces fører til cupping af den optiske disk, der kan iagttages i nethindebilleder ^5. Diabetisk retinopati er forårsaget af hyperglykæmi, der fører til skade på de retinale karvæggene. Dette kan resultere i iskæmi, væksten af ​​nye blodkar og en ændring i det vaskulære geometriske netværk. Endvidere kan blod-retina-barrieren være underlagt sammenbrud, der forårsager lækage af forstørrede hyperpermeable kapillærer og aneurismer ^6.

Retinal mikrovaskulatur viser homologi med mikrovaskulære senge findes i hjerte, lunger og hjerne. ⁷ Det er fastslået, at systemiske sygdomme, der påvirker mikrocirkulationen i hjernen kan forårsage parallelle ændringer i nethinden. Arteriolær narrowing og forbedret arteriolær lys refleks af nethinden er forbundet med fartøjets abnormaliteter, hvid substans læsioner og lacunes der er forårsaget af cerebral lille karsygdom ^8. En signifikant sammenhæng blev opdaget mellem smallere retinale vener, en ændret retinal mikrovaskulær netværk og forekomsten af ​​Alzheimers sygdom. Det foreslås, at hjernen hos patienter har en ændret cerebral mikrokar, der også iagttages i nethinden ^9.

Evidens er også stigende om sammenhængen mellem retinale vaskulære ændringer og hjertesygdomme ^10,11. Forholdet mellem diameteren af retinale arterier og retinale vener (A / V) har vist sig at være et følsomt at afspejle hypertension og aterosklerose ^12. En forsnævring af arterierne og udvidelse af vener, hvilket fører til en nedsat A / V-forholdet, bekræfter risikoen for slagtilfælde og myokardieinfarkt ^13. Hypertension kan forårsage direkteretinaiskæmi og retinale infarkter, der bliver synlige som uldtotter og dybe retinale hvide pletter ^14. Serre og Sasongko nylig en oversigt over litteratur og de ​​konkluderede, at eksponeringen for livsstil og miljømæssige risikofaktorer (fx kost, fysisk aktivitet, rygning og luftforurening) kan fremkalde morfologiske ændringer i den retinale mikrovaskulære seng ^15. Vigtigere er sådanne ændringer i nethinden været forbundet med kardiovaskulære risikofaktorer, selv før de kliniske manifestationer af sygdomme ^16.

Signifikante stigninger i forekomsten af kardiovaskulær morbiditet og mortalitet er blevet tilskrevet til lang og kortfristede engagementer til partikler luftforurening ^17,18. Forskning viser, at partikler (PM), en vigtig del af luftforurening, bidrager til udviklingen af hjerte-kar-sygdom og inducerer kardiovaskulære hændelser ^19,20. En forringelse af funktionen afden mikrovaskulære sengen menes at spille en rolle i de observerede sammenslutninger. I denne henseende har en sammenhæng mellem udsættelse for luftforurening og arteriolær indsnævring i nethinden er blevet rapporteret af Adar og kolleger ^21. Retinal arteriolære kaliber var smallere og venular kaliber var bredere blandt 4607 deltagere i den multietniske Undersøgelse af Åreforkalkning (MESA), der levede i områder med øget på kort og lang tids udsættelse for PM _2.5 (fine partikler ≤ 2,5 um i diameter) ^21. Systemisk inflammation forårsaget af kronisk luftforurening eksponering kan resultere i bredere venular diametre ^22. Dette bekræfter de undersøgelser, der rapporterer virkninger af rygning på den retinale mikrovaskulære seng ^23. En nylig publikation rapporter om sammenhængen mellem kortvarig luftforurening eksponering og mikrovaskulære ændringer hos raske voksne (22-63 år), målt med retinal fundusfotografi ^24. En increaSE i PM ₁₀ (partikler ≤ 10 um i diameter) og BC (sort kulstof, en forbrænding biprodukt, der kan bruges som en proxy for trafik-relaterede dieseludstødning) blev associeret med et fald i arteriolær kaliber ^24,25.

I denne videnskabelige video protokol, er de procedurer, der beskrives til at indsamle fundus billeder af øjet, der udføres billedstabilisering analyse for at få arteriolære og venular fartøj kalibre, og til at beregne centrale retinal arteriolær Equivalent (CRAE) og Central Retinal Venular Equivalent (CRVE). Retinal billeddannelse er at få øget opmærksomhed, fordi nethinden er det eneste væv, der tillader en diskret analyse af mikrovaskulaturen og billeder kan indsamles fra tidlig alder op til alderdommen ^26,27. CRAE og CRVE synes at være følsomme parametre, som afspejler virkningen af ​​modificerbare livsstil og miljømæssige risikofaktorer for hjertekarsygdom faktorer på mikrovaskulaturen. I manuskriptet, repeterbarhedaf analysen fartøjet er påvist. Desuden er anvendeligheden af retinal mikrovaskulatur analyse i epidemiologiske undersøgelser vist ved at opsummere vores resultater er opnået i en gentagne forholdsregler design med fokus på virkningen af partikler luftforurening eksponering ^24.

Protocol

Den etiske bestyrelse Hasselt Universitet og Universitetshospital Antwerpen godkendt undersøgelserne. Deltagerne gav deres skriftligt informeret samtykke til at deltage. 1. Instrumentopsætning Fjern den sorte skaller beskyttelse fra det digitale retinal kamera og den vigtigste blok af enheden. Åbn batterirummet og læg batteriet i kameraet. Afbryd ikke ledning tilslutning af batteriet og hovedenheden. Skru kameraet på hovedenheden og forbinde de to ledninge…

Representative Results

Repeterbarhed CRAE og CRVE Bestemmelse Et panel af 61 personer mellem 22-56 år og fri for klinisk diagnosticerede hjertekarsygdomme blev rekrutteret til at studere teknisk repeterbarhed og intern Rater variabilitet Central retinal arteriolær Equivalent (CRAE) og Central Retinal Venular tilsvarende (CRVE) konstateringer. Fundus højre øje af hver enkelt blev fotograferet to gange inden for en periode på 5 minutter under anvendelse af en retinal kamera (figur 1 og 2)….

Discussion

Foreslås Retina billede analyse som et praktisk værktøj til at studere mikrovaskulære reaktioner i epidemiologiske undersøgelser. Når operatøren er erfaren, det tager mindre end 5 minutter til at tage et fundus billede. Endvidere kan denne diskret fremgangsmåde til visualisering mikrocirkulationen bruges til deltagere fra tidlig alder op til alderdommen.

Litteratur er stigende med hensyn til sammenhængen mellem morfologiske ændringer i det retinale karsystem (for eksempel æn…

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