Multimodale Volumetrische Retinal Imaging von schrägen Scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO) und optische Kohärenztomografie (OCT)
Summary
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um ein großes Sichtfeld (FOV) dreidimensionale (3D) Fluoreszenz und OCT Netzhautbild mithilfe eine neuartige bildgebende multimodale Plattform abrufen. Wir werden das System-Setup, die Methode der Ausrichtung und der operativen Protokolle vorstellen. In-Vivo Bildgebung werden demonstriert und repräsentative Ergebnisse zur Verfügung gestellt werden.
Abstract
Während Fluoreszenz-Bildgebung in der Augenheilkunde weit verbreitet ist, ist ein großes Sichtfeld (FOV) dreidimensionale (3D) Fluoreszenz Netzhautbild nach wie vor eine große Herausforderung mit der State-of-the-Art-Retinal bildgebende Modalitäten, weil sie Z-Stapeln, erfordern würde Kompilieren Sie eine Volumetrische Dataset. Neuere optische Kohärenztomografie (OCT) und OCT angiographiesysteme (OCTA) überwinden diese Einschränkungen um dreidimensionale (3D) anatomische und vaskuläre Bilder liefern, aber die Farbstoff-freie Art der OCT kann nicht auslaufen bezeichnend für vaskuläre visualisieren Dysfunktion. Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige schräge scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO) Technik, die 3D Volumetrische Fluoreszenz retinale Bildgebung. Das Setup von dem abbildenden System generiert die schräge Abtastung durch eine Taube Schweif Schieberegler und richtet die endgültige imaging-System in einem Winkel, fluoreszierende Schnittbilder zu erkennen. Das System nutzt die Laser-scanning-Methode und ermöglicht daher eine einfache Einbindung von OCT als ergänzende volumetrischen strukturellen bildgebenden Modalität. In-Vivo Bildgebung auf Ratte Netzhaut wird hier gezeigt. Fluorescein Lösung wird intravenös injiziert, um Volumetrische Fluorescein Angiographie (vFA) zu produzieren.
Introduction
Augenheilkunde und Vision Wissenschaft profitieren von der modernen optischen bildgebenden Verfahren, da die Netzhaut mit Licht leicht erreicht werden kann. Fluoreszenz retinale Bildgebung ist ein wichtiges Instrument bei der Diagnose und Behandlung von Gefäßerkrankungen chorioretinalen wie Diabetische Retinopathie (DR) und Altersbedingte Makula-Degeneration (AMD), die Ursachen von Blindheit in den Vereinigten Staaten führen.
Jedoch ist es immer noch schwierig, ein großes Sichtfeld (FOV), dreidimensionale (3D) Retinal imaging mit Fluoreszenz-Bildgebung zu erwerben. Fundus-Fotografie verfügt nicht über die Tiefe-Lösung von Fähigkeit und diffuses Licht nicht ablehnen. Die Vermischung von Signalen unterschiedlicher Tiefe reduziert dadurch die Bildqualität. Scanning Laser Ophthalmoskopie (SLO) und konfokale SLO (cSLO) kann die Wirkung von diffusem Licht mithilfe konfokale gating1reduzieren. Es ist jedoch schwierig für SLO oder cSLO eine menschliche Netzhaut 3D-Bild aufgrund der Begrenzung der Schärfentiefe zu erwerben. Adaptiver Optik SLO (AOSLO) bieten hervorragende Auflösung und Kontrast korrigieren der Wavefront Aberrationen durch das menschliche Auge eingeführt. Jedoch müsste AOSLO Z-Stapeln für Volumetrische Bildverarbeitung2. Optische Kohärenz Tomographie (OCT)3 und OCT angiographiesysteme (OCTA) überwinden diese Einschränkungen um dreidimensionale (3D) anatomische und vaskuläre Bilder4,5,6, sondern die Farbstoff-freie Natur bieten Oktober kann nicht auslaufen bezeichnend für vaskuläre Dysfunktion visualisieren.
Dieses Protokoll beschreibt eine neuartigen multimodale Plattform für 3D Volumetrische Fluoreszenz Retinal imaging, nämlich schräg scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO). In diese imaging-System eine schräge Abtastung entsteht durch eine Taube Schweif Schieberegler und eine endgültige imaging-System orientiert sich in einem Winkel zur Fluoreszenz Kreuz Schnittbilder zu erkennen. Das System nutzt Laser-scanning-Methoden, und diese Techniken ermöglichen einfache Einbindung mit OCT als ergänzende volumetrischen strukturellen bildgebenden Modalität. Die aktuelle Tiefe Auflösung beträgt etwa 25 µm in der Ratte Netzhaut und das Sichtfeld beträgt 30°. Im Wesentlichen der oSLO ermöglicht eine fluoreszierende Version Okt. und sind gleichzeitig mit OCT kombinierbar und OCTA über einem großen FOV.
In diesem Protokoll werden wir das Setup des oSLO, die Methode der Ausrichtung und den Bau, die Methode der in-Vivo Bildgebung der Ratte Netzhaut und die repräsentativen Ergebnisse beschreiben.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier haben wir beschrieben, oSLO, eine in Vivo Volumetrische fluoreszierende Retinal imaging Technik mit einem FOV über 30°. Im Vergleich zu OCT, eines aktuellen Behandlungsstandards bildgebendes Verfahren in der Augenheilkunde, oSLO bietet eine ähnliche 3D imaging-Funktion doch erlaubt Fluoreszenz-Kontrast, der OAT nicht anfällig ist. Der Vorteil von oSLO ist, dass es nur einen rasterscan erfordert und die nahtlose Kombination von OCT erlaubt, die zwei sich ergänzende Techniken für Struktur- und fluoreszi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Finanzierung ist von Evans medizinische Stiftung Fördermittel aus Boston Medical Center sowie einen Untervertrag von NIH 5R01CA183101, BU-CTSI Pilot gewähren, 1UL1TR001430, BU-Joslin pilot-Programm und BU-CTSI KL2TR001411.
Materials
| Supercontinuum Laser Source | NKT Photonics | SuperK EXTREME EXU-OCT6 | |
| Dichroic Mirror (DM1) | Thorlabs | DMLP650R | |
| Dichroic Mirror (DM2) | Chroma | ZT514/1064rpc | |
| Dichroic Mirror (DM3) | Thorlabs | DMLP900R | |
| Single Mode Fiber (SMF 1) | Thorlabs | P3-460B-FC-2 | |
| Single Mode Fiber (SMF 2) | Thorlabs | P3-780A-FC-2 | |
| Optic Fiber Coupler | Thorlabs | TW850R5A2 | |
| 1:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-100-A×2 | |
| 3:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-150-A×2 | |
| 3:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-50-A×2 | |
| 1:1 Telescope System | Thorlabs | AC254-100-A×2 | |
| Galvo Mirrors (GM1,GM2) | Thorlabs | GVS201×2 | |
| De-sacn Galvo Mirrors (GM3) | Thorlabs | GVS011 | |
| Objective Lens | Olympus | UplanSApo 20×/0.75 | |
| Final imaging system | Olympus | UplanFL N 10×/0.3 | |
| Final imaging system | Computar | 12-36mm/1:2.8 | |
| Camera | PCO | Pco.pixelfly usb | |
| Filter | Thorlabs | FEL0800 | |
| Mounted Continuously Variable ND Filter | Thorlabs | NDC-50C-4M-A | |
| Line Scan Camera | Thorlabs | SPL2048-140K | |
| Analog Output Board (AO1) | National Instrument | PCI-6731 | |
| Analog Output Board (AO2) | National Instrument | PCIe-6351 | |
| Long pass filter | Thorlabs | FEL0800 |
References
- Webb, R. H., Hughes, G. W., Delori, F. C. Confocal scanning laser ophthalmoscope. Applied Optics. 26 (8), 1492-1499 (1987).
- Roorda, A., et al. Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy. Optics Express. 10 (9), 405-412 (2002).
- Huang, D., et al. Optical coherence tomography. Science. 254 (5035), 1178-1181 (1991).
- de Carlo, T. E., Romano, A., Waheed, N. K., Duker, J. S. A review of optical coherence tomography angiography (OCTA). International Journal of Retina and Vitreous. 1 (1), 5 (2015).
- Jia, Y., et al. Quantitative Optical Coherence Tomography Angiography of Choroidal Neovascularization in Age-Related Macular Degeneration. Ophthalmology. 121 (7), 1435-1444 (2014).
- Chen, C. -. L., Wang, R. K. Optical coherence tomography based angiography [Invited]. Biomedical Optics Express. 8 (2), 1056-1082 (2017).
- Yi, J., Chen, S. Y., Shu, X., Fawzi, A. A., Zhang, H. F. Human retinal imaging using visible-light optical coherence tomography guided by scanning laser ophthalmoscopy. Biomedical Optics Express. 6 (10), 3701-3713 (2015).
- Zhang, X. Y., et al. Dual-band spectral-domain optical coherence tomography for in vivo imaging the spectral contrasts of the retinal nerve fiber layer. Optics Express. 19 (20), 19653-19667 (2011).
- Delori, F. C., Webb, R. H., Sliney, D. H. Maximum permissible exposures for ocular safety (ANSI 2000), with emphasis on ophthalmic devices. Journal of the Optical Society of America a-Optics Image Science and Vision. 24 (5), 1250-1265 (2007).
- Zhang, L., et al. Volumetric fluorescence retinal imaging in vivo over a 30-degree field of view by oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO). Biomedical Optics Express. 9 (1), 25-40 (2018).
