Fundus Fotografia come un comodo strumento per studiare le risposte microvascolari a malattie cardiovascolari Fattori di rischio in studi epidemiologici
Summary
Analisi di immagine retinica è una procedura discreto per la visualizzazione del microcircolo. L'impatto dei fattori di rischio di malattia cardiovascolare può portare a cambiamenti di calibro dei vasi retinici. Le procedure per acquisire le immagini del fondo oculare e la procedura per il calcolo della nave calibri sono descritti.
Abstract
La microcircolazione è costituito da vasi con diametro inferiore a 150 micron. Esso costituisce gran parte del sistema circolatorio e svolge un ruolo importante nel mantenimento della salute cardiovascolare. La retina è un tessuto che riveste l'interno dell'occhio ed è l'unico tessuto che permette una analisi non invasiva del microcircolo. Al giorno d'oggi, le immagini del fundus di alta qualità possono essere acquisite con fotocamere digitali. Immagini retiniche possono essere raccolti in 5 minuti o meno, anche senza dilatazione delle pupille. Questa procedura non invadente e veloce per la visualizzazione del microcircolo è attraente da applicare in studi epidemiologici e per monitorare la salute cardiovascolare da tenera età fino alla vecchiaia.
Malattie sistemiche che colpiscono la circolazione può portare a cambiamenti morfologici progressivi nel sistema vascolare della retina. Ad esempio, cambiamenti nei calibri dei vasi delle arterie e delle vene retiniche sono stati associati con ipertensione, atherosclerosi, e aumento del rischio di ictus e infarto del miocardio. Le larghezze delle navi siano derivati dall'uso di software di analisi delle immagini e la larghezza delle sei maggiori arterie e le vene sono riassunti nella Central Retinal arteriolare Equivalente (CRAE) e l'equivalente Central Retinal venulare (CRVE). Le ultime caratteristiche hanno dimostrato utile per studiare l'impatto dello stile di vita modificabili e fattori di rischio di malattia cardiovascolare ambientali.
Le procedure per acquisire le immagini del fondo oculare e le fasi di analisi per ottenere CRAE e CRVE sono descritti. Coefficienti di variazione di misure ripetute di CRAE e CRVE sono meno del 2% ed entro-rater affidabilità è molto alta. Utilizzando uno studio panel, la rapida risposta dei calibri dei vasi retinici di modifiche a breve termine particolato atmosferico, un noto fattore di rischio per mortalità e morbilità cardiovascolare, viene segnalato. In conclusione, l'imaging della retina si propone come uno strumento comodo e strumentale per Studi epidemiologicis per studiare le risposte microvascolari a fattori di rischio di malattia cardiovascolare.
Introduction
La microcircolazione è costituito da vasi con diametro inferiore a 150 micron e comprende piccole arterie di resistenza, arteriole, capillari, venule e. Questi vasi costituiscono una grande parte del sistema circolatorio e svolgono un ruolo importante nel mantenimento della salute cardiovascolare. Il diametro del vaso di 150 micron è una fisiologica e un limite fisico. Le proprietà reologiche dei vasi con un diametro inferiore a 150 micron differiscono dalle grandi arterie. Inoltre, la maggior parte delle variazioni di resistenza di autoregolazione si verificano a valle di 150 micron di letti vascolari espositrici sangue flusso autoregolazione 1. Il microcircolo ha due funzioni importanti. La funzione primaria è quella di fornire cellule con l'ossigeno e substrati metabolici al fine di soddisfare la domanda dei tessuti e per drenare i prodotti di scarto e anidride carbonica. Alterazioni nel numero di navi di scambio e gli schemi di flusso microvascolare riduce la superficie di scambio efficace e possono LEAd per perfusione tissutale ottimale e un fallimento per soddisfare la domanda metabolica 2. Inoltre, la pressione idrostatica scende all'interno del letto vascolare e la microcircolazione svolge un ruolo nella regolazione della resistenza periferica totale 3.
La retina è un tessuto a strati fodera l'interno dell'occhio. La sua funzione principale è quella di convertire la luce in ingresso in un segnale neurale che è ulteriormente propagato alla corteccia visiva per l'elaborazione di informazioni visive. La funzione della retina è vedere il mondo esterno e tutte le strutture oculari coinvolte in questo processo sono otticamente trasparente. Questo rende il tessuto retinico accessibile per l'imaging non invasiva del microcircolo 4. Imaging della retina viene utilizzato per identificare le malattie degli occhi. Ad esempio, una forma avanzata di degenerazione maculare può portare alla perdita della vista a causa della crescita anormale dei vasi sanguigni nella macula. Questi vasi sanguigni tendono ad essere più permeabili e soggetti a bleedinge fuoriuscita di sangue e proteine all'interno o al di sotto della retina. Questi ultimi eventi sono responsabili per i danni irreversibili ai fotorecettori. Sviluppo di glaucoma correla con un danneggiamento delle cellule gangliari e dei loro assoni. L'effetto di questo processo porta alla coppa del disco ottico, che può essere osservata nelle immagini retiniche 5. La retinopatia diabetica è causata da iperglicemia che porta a danneggiare le pareti dei vasi retinici. Ciò può causare ischemia, la crescita di nuovi vasi sanguigni e un cambiamento nella rete geometrica vascolare. Inoltre, la barriera emato-retinica può essere soggetto a rottura, causando perdite di capillari dilatati e hyperpermeable aneurismi 6.
Microcircolo della retina mostra omologia con i letti microvascolari presenti nel cuore, i polmoni e il cervello 7. Si è stabilito che le malattie sistemiche che colpiscono la microcircolazione del cervello può causare cambiamenti paralleli nella retina. Arteriolare narrowing e una maggiore luce arteriolare riflesso della retina è associato con anomalie dei vasi, lesioni della sostanza bianca e lacunes che sono causati da malattia cerebrale piccolo vascello 8. Una relazione significativa è stata scoperta tra stretti venule retiniche, una rete microvascolare retina alterata e l'insorgenza della malattia di Alzheimer. Si suggerisce che il cervello di pazienti hanno un microcircolo cerebrale alterata che è anche osservabile nella retina 9.
La prova è in aumento anche in merito alla correlazione tra cambiamenti vascolari retiniche e coronarica 10,11 malattie cardiache. Il rapporto tra il diametro delle arterie retiniche e delle vene retiniche (A / V) ha dimostrato di essere un proxy sensibile per riflettere ipertensione e aterosclerosi 12. Un restringimento delle arterie e allargamento delle vene, portando ad un rapporto A / V diminuito, corrobora il rischio di ictus e infarto del miocardio 13. L'ipertensione può causare direttoischemia retinica e infarti retiniche che diventano visibili come macule e profondi della retina macchie bianche 14. Serre e Sasongko recentemente riassunti della letteratura e hanno concluso che l'esposizione a stile di vita e fattori di rischio ambientale (ad esempio, la dieta, l'attività fisica, il fumo e inquinamento atmosferico) può indurre cambiamenti morfologici del letto microvascolare retina 15. È importante sottolineare che tali alterazioni retiniche sono stati associati con fattori di rischio cardiovascolare, anche prima che le manifestazioni cliniche delle malattie 16.
Aumenti significativi nell'incidenza di morbilità e mortalità cardiovascolare sono stati attribuiti e lungo e le esposizioni a breve termine al particolato atmosferico 17,18. La ricerca indica che il particolato (PM), una importante frazione di inquinamento dell'aria, contribuisce allo sviluppo di malattie cardiovascolari e induce eventi cardiovascolari 19,20. Una perdita di valore della funzione diil letto microvascolare è pensato di svolgere un ruolo nelle associazioni osservate. A questo proposito, un'associazione tra l'esposizione all'inquinamento atmosferico e restringimento arteriolare nella retina è stato segnalato da Adar e colleghi 21. Il calibro arteriolare retinico era stretto e calibro venulare era più largo tra i 4607 partecipanti del Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) che vivevano in zone con una maggiore esposizione a breve e lungo termine per la materia PM 2,5 (particolato ≤ 2,5 micron di diametro) 21. Infiammazione sistemica causata da esposizione cronica all'inquinamento atmosferico può causare più ampi diametri venulari 22. Questo avvalora gli studi che riportano l'impatto del fumo sul letto microvascolare retina 23. Un recente report di pubblicazione sulla associazione tra esposizione a breve termine all'inquinamento atmosferico e cambiamenti microvascolari in adulti sani (22-63 anni di età), misurati con fundus retinico fotografia 24. Un IncreaSE in PM (particolato ≤ 10 micron di diametro), 10 e BC (nero di carbonio, una combustione sottoprodotto che può essere utilizzato come proxy per il gas di scarico diesel legati al traffico) è stato associato con una diminuzione in arteriolare calibro 24,25.
In questo protocollo video scientifico, le procedure sono descritte per raccogliere le immagini del fundus dell'occhio, effettuare analisi delle immagini per ottenere arteriolare e venulare calibri dei vasi, e per calcolare Central Retinal arteriolare Equivalente (CRAE) e centrale della retina venulare Equivalente (CRVE). Imaging della retina sta guadagnando una maggiore attenzione perché la retina è l'unico tessuto che permette l'analisi discreta del microcircolo e immagini possono essere raccolti dalla più tenera età fino alla vecchiaia 26,27. CRAE e CRVE sembrano essere i parametri sensibili che riflettono l'impatto dello stile di vita modificabili e ambientali fattori di rischio cardiovascolare sul microcircolo. Nel manoscritto, la ripetibilitàdel vaso di analisi è dimostrata. Inoltre, l'applicabilità dell'analisi microcircolo retinico in studi epidemiologici è indicato riassumendo i nostri risultati ottenuti in un design-misure ripetute con una particolare attenzione per l'impatto del particolato atmosferico di esposizione 24.
Protocol
Representative Results
Discussion
Analisi delle immagini Retina si propone come uno strumento utile per lo studio delle risposte microvascolari in studi epidemiologici. Quando l'operatore è vissuto, ci vogliono meno di 5 minuti per scattare una foto fundus. Inoltre, questa procedura non invadente per la visualizzazione del microcircolo può essere utilizzato per i partecipanti provenienti da tenera età fino alla vecchiaia.
La letteratura è in aumento rispetto alle associazioni tra i cambiamenti morfologici nel s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
I risultati sulla risposta microvascolare al particolato atmosferico sono riprodotte con l'autorizzazione di Environmental Health Perspectives 24. I dati meteorologici e di qualità dell'aria convalidati sono stati gentilmente forniti da The Royal Meteorological Institute belga e l'Agenzia per l'ambiente fiammingo. Il software di analisi dell'immagine retinica è stato ottenuto da Dr. N. Ferrier (Madison Facoltà di Ingegneria e del Fundus Photograph Reading Center, Dipartimento di Oftalmologia e Scienze Visive, Università del Wisconsin-Madison). Tijs Louwies e Eline Provost sono supportati con una borsa di studio VITO. Eline Provost detiene una ricerca comunione aspirante del Fondo Scientifico fiammingo. Tim S. Nawrot è titolare di una borsa di studio iniziale del Consiglio europeo della ricerca.
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 |
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