Multimodala volymetriska Retinal Imaging av sneda Scanning Laser Oftalmoskopi (oSLO) och optisk koherenstomografi (OCT)
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att få ett stort synfält (FOV) tredimensionella (3D) fluorescens och OCT retinal bild med hjälp av en roman imaging multimodal plattform. Vi kommer att införa systeminställningarna, metoden för justering och de operativa protokoll. In vivo imaging kommer att demonstreras och representativa resultat kommer att tillhandahållas.
Abstract
Medan fluorescens imaging används ofta i oftalmologi, är ett stort synfält (FOV) tredimensionella (3D) fluorescens retinal bilden fortfarande en stor utmaning med den state-of-the-art retinal imaging villkoren eftersom de skulle kräva z-stapling till Kompilera en volymetrisk datamängd. Nyare optisk koherenstomografi (OCT) och OCT angiografi (OCTA) system övervinna dessa begränsningar för att ge tredimensionella (3D) anatomiska och vaskulär bilder, men hur dye-fri OCT kan inte visualisera läckaget vägledande av vaskulär dysfunktion. Det här protokollet beskriver en roman sned scanning laser Oftalmoskopi (oSLO) teknik som ger 3D volymetriska fluorescens retinal imaging. Inställningen av bildgivande systemet genererar den sneda skanning med en dove tail reglage och justerar den slutliga bildsystem vinkel att upptäcka fluorescerande tvärsnittsdata bilder. Systemet använder laser skanning metod, och därför kan en lätt inkorporering av OCT som en kompletterande volymetriska strukturella bildgivande modalitet. In vivo imaging på råtta näthinnan demonstreras här. Fluorescein lösning injiceras intravenöst för att producera volymetriska fluoresceinangiografi (vFA).
Introduction
Oftalmologi och vision science har stor nytta av moderna optiska bildteknik, eftersom näthinnan och kan lätt nås med ljus. Fluorescens retinal imaging är ett viktigt verktyg i diagnos och hantering av korioretinal vaskulära sjukdomar såsom diabetesretinopati (DR) och åldersrelaterad makuladegeneration (AMD), som båda är ledande orsakerna till blindhet i USA.
Det är dock fortfarande utmanande att förvärva ett stort synfält (FOV), tredimensionella (3D) retinal imaging med hjälp av fluorescens imaging. Fundus fotografi har inte funktionen djup-lösa och avvisar inte diffust ljus. Som ett resultat, minskar blandning av signaler från olika djup bildkvaliteten. Scanning laser Oftalmoskopi (SLO) och confocal SLO (cSLO) kan minska effekten av diffust ljus med hjälp av confocal Usenets1. Det är dock svårt för SLO eller cSLO att förvärva en 3D mänskliga retinal bilden på grund av gränsen för deras skärpedjupet. Adaptiv optik SLO (AOSLO) kan ge mycket bra upplösning och kontrast genom att korrigera för de wavefront avvikelser som infördes genom det mänskliga ögat. Dock skulle AOSLO fortfarande behöva z-stapling för volymetrisk imaging2. OCT angiografi (OCTA) system och optisk koherens tomografi (ULT)3 övervinna dessa begränsningar för att ge tredimensionella (3D) anatomiska och vaskulär bilder4,5,6, men dye-fri natur av oktober kan inte visualisera läckaget vägledande av vaskulär dysfunktion.
Det här protokollet beskriver en roman multimodal plattform för 3D volymetriska fluorescens retinal imaging, nämligen sned scanning laser Oftalmoskopi (oSLO). I detta imaging system, en sned skanning genereras av en dove tail reglage och en slutlig bildsystem justeras i vinkel att upptäcka fluorescens cross sectional bilder. Systemet använder laserscanning metoder, och dessa tekniker Tillåt lätt inkorporeringen med OCT som en kompletterande volymetriska strukturella bildgivande modalitet. Den aktuella resolutionen djup är ca 25 µm i råtta näthinnan och synfältet är 30°. I huvudsak oSLO tillåter en fluorescerande version av OCT och kan samtidigt kombineras med OCT och OCTA över en stor FOV.
I detta protokoll, kommer vi att beskriva inställningen av oSLO, metoden för justering och konstruktion, metoden i vivo Imaging av råtta näthinnan och de representativa resultat.
Protocol
Representative Results
Discussion
Här har vi beskrivit oSLO, en i vivo volymetriska fluorescerande retinal imaging teknik med en FOV över 30 °. Jämfört med oktober, en nuvarande standardbehandling imaging metod i oftalmologi, oSLO erbjuder en liknande 3D imaging förmåga ändå tillåter fluorescens kontrast som OCT inte är känslig för. Fördelen med oSLO är att det kräver endast en raster scan, och således ger en sömlös kombination av ULT, som ger två kompletterande tekniker för strukturella och fluorescerande volymetriska imagi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
BU-CTSI pilot medel är Evans Medical foundation finansiering från Boston Medical Center samt ett sub kontrakt från NIH 5R01CA183101 från, och bevilja 1UL1TR001430, BU-Joslin pilotprogram och 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).
