Her beskriver vi bruken av spektral-domene optisk koherenstomografi (SD-OCT) for å visualisere retinale og okulære strukturer in vivo i modeller av retinal degenerasjon, glaukom, diabetisk retinopati og nærsynthet.
Spektral-domene optisk koherens tomografi (SD-OCT) er nyttig for å visualisere retinale og okulære strukturer in vivo. I forskning er SD-OCT et verdifullt verktøy for å evaluere og karakterisere endringer i en rekke retinale og okulære sykdoms- og skademodeller. I lysinduserte retinal degenerasjonsmodeller kan SD-OCT brukes til å spore tynning av fotoreceptorlaget over tid. I DrDeramus-modeller kan SD-OCT brukes til å overvåke redusert retinal nervefiberlag og total retinal tykkelse og å observere optisk nervekopping etter å ha indusert okulær hypertensjon. Hos diabetiske gnagere har SD-OCT hjulpet forskere med å observere redusert total retinal tykkelse, samt redusert tykkelse av spesifikke retinale lag, spesielt retinal nervefiberlaget med sykdomsprogresjon. I musemodeller av nærsynthet kan SD-OCT brukes til å evaluere aksiale parametere, for eksempel aksiale lengdeendringer. Fordeler med SD-OCT inkluderer in vivo-avbildning av okulære strukturer, evnen til kvantitativt å spore endringer i okulære dimensjoner over tid, og dens raske skannehastighet og høye oppløsning. Her beskriver vi metodene for SD-OCT og viser eksempler på bruk i vårt laboratorium i modeller av retinal degenerasjon, glaukom, diabetisk retinopati og nærsynthet. Metoder inkluderer anestesi, SD-OCT-avbildning og behandling av bildene for tykkelsesmålinger.
Spektral-domene optisk koherenstomografi (SD-OCT) er en presis, høyoppløselig bildebehandlingsmodalitet som gjør det mulig for klinikere og forskere å undersøke okulære strukturer ikke-invasivt. Denne avbildningsteknikken er basert på interferometri for å fange tredimensjonale retinale bilder in vivo på en mikrometerskala 1,2. Det har blitt en av de mest brukte bildebehandlingsmodalitetene i synsforskning og i klinikken på grunn av enkel påvisning og nøyaktighet av patologiske egenskaper som strukturelle defekter og / eller tynning av retinale lag og subretinalvæske3. I forskning ved hjelp av dyremodeller av synsrelaterte lidelser har SD-OCT gitt viktige ikke-invasive analyser av sammenhenger mellom struktur og funksjon og deres histopatologiske opprinnelse4. På grunn av oppløsningen (opptil 2-3 mikron, avhengig av dybden i øyet5), har SD-OCT evnen til å oppdage selv små endringer i retinallagtykkelsen. Denne typen analyse kan gi viktig informasjon for sykdomsprogresjon og vurdere effekten av nevrobeskyttende metoder og behandlinger for synsrelaterte lidelser.
SD-OCT er et ikke-invasivt alternativ til å undersøke struktur histologisk, og de to har vist seg å være korrelert6. Mens SD-OCT ikke når cellulær oppløsning, tillater det longitudinelle studier hos dyr. Dette er fordelaktig fordi sykdomsprogresjon kan spores hos individuelle dyr over tid i motsetning til å måtte avlive dyr på bestemte tidspunkter. Etter hvert som bildebehandlingsteknikkene fortsetter å forbedres, vil SD-OCT-teknologien også utvikle seg, noe som gir forbedret bildekvalitet, samt muligheten til å vurdere biologiske prosesser som retinal blodkarfunksjon i detalj. Selv siden adventen i 1991 har SD-OCT-teknologien sett store fremskritt innen oppløsning, hastighet og følsomhet7.
Denne studien benytter et SD-OCT-system for å kvantifisere endringer i retinale lag i gnagermodeller av retinal degenerasjon, glaukom og diabetisk retinopati. SD-OCT-systemet som brukes her er et Fourier-domene OCT-system som bruker laveffekt, nær-infrarødt lys for å anskaffe, behandle og lagre dybdeoppløste bilder i sanntid. SD-OCT-systemet har utvidet dybdeavbildningsevne i 800 nm bølgelengdebåndet, noe som gir 8 mm dybde og 4 μm oppløsning. I Fourier-domenedeteksjon blir interferenssignalet mellom spredt lys fra vevet og en referansebane Fourier transformert for å konstruere aksiale skanninger og/eller aksiale dybdeprofiler med spredt intensitet8. For studiene her skannes OCT-strålen over ønsket retinalstruktur mens man seriøst oppnår aksiale skanninger. Vanligvis får et skannemønster det todimensjonale rutenettet (B-skanninger) som en samling lineære endimensjonale skannelinjer (A-skanninger), som tilsvarer 2D-tverrsnittsbilder ved hjelp av et rasterskannemønster. For studier fokusert på nærsynthet hos mus, brukes dette systemet også til å måle dimensjoner av okulære strukturer (f.eks. Hornhindetykkelse, linsetykkelse, glasslegemedybde og aksial lengde).
Det nåværende systemet lar brukerne designe sine egne protokoller, lage skanninger som kan skreddersys og velges basert på de okulære strukturene av interesse. De viktigste skanningene i disse brukerdefinerte protokollene gjør denne bildebehandlingsteknikken brukervennlig. For bildeanalyser har vi utviklet tilpasset programmering i et matematisk modelleringsprogram. SD-OCT er et kraftig verktøy for ikke-invasivt å identifisere og kvantifisere patomorfologiske endringer i okulære strukturer og overvåke synsrelatert sykdomsprogresjon.
Høyoppløselig avbildning av okulære strukturer in vivo muliggjør vurdering av retinale og okulære endringer over tid. I denne protokollen ble SD-OCT vist å fange forskjeller i okulære strukturer in vivo i modeller av retinal degenerasjon, glaukom, diabetisk retinopati og nærsynthet.
Det mest kritiske aspektet ved utførelse av SD-OCT er å få et klart bilde av netthinnen eller annen okulær struktur av interesse. Det er viktig å ta deg tid til å sørge for at netthinnen er perfekt s…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av Department of Veterans Affairs Rehab R&D Service Career Development Awards (CDA-1, RX002111; CDA-2; RX002928) til RSA, Merit Award (RX002615) og Research Career Scientist Award (RX003134) til MTP, Career Development Award (CDA-2, RX002342) til AJF, EY028859 til MTP, NEI Core Grant P30EY006360, Research to Prevent Blindness, og Foundation Fighting Blindness.
1% tropicamide | Sandoz | Sandoz #6131403550; NDC- 24208-585-59 | |
0.5% tetracaine | Alcon | NDC 0065-0741-12 | |
AIM-RAS G3 120 V | Leica Bioptigen | 90-AIMRAS-G3-120 | Specialized platform to hold the OCT Scanner Head for mice |
Celluvisc gel | REFRESH CELLUVISC | #4554; NDC-0023-4554-30 | |
G3 18 mm Telecentric Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-18 | |
G3 Mouse Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-M | |
G3 Rat Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-R | |
heating pad | Fabrication | 11-1130 | |
InVivoVue software | Leica Bioptigen | Specialized software that pairs with the Leica Bioptigen SD-OCT system | |
MATLAB | Mathworks | mathematical modeling program | |
Mouse/Rat Kit | Leica Bioptigen | 90-KIT-M/R | Mouse/rat rodent alignment system |
saline | ADDIPAK | 200-39 | |
System Envisu R4300 VHR 120 V | Leica Bioptigen | 90-R4300-V1-120 | SD-OCT system |