흐름이 향상된 초음파로 눈의 깊은 혈관 이미징
Summary
우리는 조영제를 사용하지 않고 눈에 입체 혈관 조영술을 생성하는 비 침습적 초음파 기술을 제시합니다.
Abstract
눈 안의 망막은 신체에서 가장 에너지를 많이 요구하는 조직 중 하나이므로 풍부한 혈액 공급으로 인한 높은 산소 전달이 필요합니다. 맥락막의 모세관 라미나는 망막의 외부 표면을 감싸고 대부분의 척추 동물 망막에서 산소의 지배적 인 원천입니다. 그러나이 혈관 침대는 고도로 광흡수성 망막 뒤에 위치하기 때문에 전통적인 광학 기술로 이미지화하기가 어렵습니다. 여기서 우리는 높은 시공간 해상도로 눈의 깊은 혈관 침대 (0.5-3cm)를 이미지화하기위한 후속 흐름 향상과 함께 고주파 초음파 기술을 설명합니다. 이 비 침습적 방법은 유핵화 된 적혈구 (비 포유류 및 태아 동물 모델)가있는 종에서 잘 작동합니다. 조영제를 사용하지 않고도 비침습적 입체 혈관조영술을 생성할 수 있으며, 도플러 기반 초음파 영상 기술보다 높은 감도를 갖는 혈류각과는 무관하다.
Introduction
척추 동물 망막의 높은 신진 대사는 두 가지 대조적 인 요구 사이의 본질적인 절충안을 부과합니다. 높은 혈류 속도와 혈관이없는 가벼운 경로. 관류 적혈구의 시각 장애를 피하기 위해, 모든 척추 동물의 망막은 광수용체 뒤의 모세 혈관 시트를 통해 산소와 영양분을 섭취합니다 (choriocapillaris1,2,3). 그러나, 이러한 영양소와 산소의 단일 공급원은 망막의 두께에 확산 제한을 부과한다4,5, 그래서 많은 시각 활성 종들은 이러한 대사적으로 활성인 장기에 추가적인 혈액 공급을 제공하기 위해 다양한 정교한 혈관 네트워크를 보유한다6. 이러한 혈관 층에는 포유류 및 일부 어류의 내부 망막층을 관류하는 혈관4,7,8,9,10, 많은 물고기, 파충류 및 조류에서 발견되는 망막의 내측(빛을 향한) 측면의 혈관 4,11,12,13, 및 어질의 역류 혈관 배열, 맥락막 레테가 포함된다. 미라빌레, 즉 초대기압 산소 분압14,15,16,17,18,19,20의 생성을 허용한다. 망막 영양소 공급을 위한 이러한 추가적인 비맥락막 경로가 우수한 시력의 대사 요건을 자극하는 데 필수적인 역할을 함에도 불구하고4, 이러한 혈관 구조의 입체 해부학은 잘 이해되지 않아 척추동물의 형태학적 진화에 대한 우리의 이해를 제한한다.
전통적으로 망막 혈액 공급은 안저 안과 검사와 같은 광학 기술을 사용하여 연구되어 왔습니다. 이 범주의 기술은 고해상도21에서 비맥락막 혈관 해부학에 대한 고처리량 비파괴 정보를 제공하므로 망막 혈관 구조의 이상에 대한 임상 진단에 쉽게 사용됩니다22. 그러나, 망막 색소 상피는 투과된 광을 흡수하고 이들 광학 기술에서 시야의 깊이를 제한하여, 조영제를 사용하지 않고 맥락막 구조 및 기능에 대한 감소된 정보를 제공한다21. 유사한 깊이 한계는 광학 간섭 단층 촬영 (OCT)에서 경험됩니다. 이 기술은 깊이 침투23의 기술적 비용으로 광파를 사용하여 고해상도 안저 혈관 조영술을 생성 할 수 있으며, 향상된 깊이 이미징 OCT는 망막 이미징 품질을 희생하여 맥락막을 시각화 할 수 있습니다24. 자기 공명 영상은 안과 및 OCT의 광학적 한계를 극복하고 낮은 해상도임에도 불구하고 망막의 혈관층을 매핑할 수 있습니다25. 조직학 및 미세 컴퓨터 단층 촬영 (μCT)은 광학 기술의 고해상도를 유지하고 전체 안구 혈관 형태학에 대한 정보를 제공하지만4 두 기술 모두 안구 샘플링이 필요하므로 클리닉이나 희귀하거나 멸종 위기에 처한 종에서는 불가능합니다. 이러한 확립 된 망막 영상 기술의 한계 중 일부를 극복하기 위해, 여기 연구는 마취 된 동물에 대한 초음파 프로토콜을 제시하며, 여기서 혈액 운동은 배아 및 심혈관 영상에 대해 이전에 설명 된 것과 유사한 기술을 적용하여 전체 눈에 걸쳐 일련의 동등한 간격의 이차원 초음파 스캔에 실리코로 매핑됩니다.26,27, 28 및 OCT 혈관 조영술29. 이 접근법은 조영제를 사용하지 않고 비 침습적 입체 심부 안구 혈관 조영술의 생성을 허용하고 종에 걸쳐 눈 내의 혈류 분포를 매핑하기위한 새로운 길을 열어줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
흐름이 강화된 초음파를 이용한 혈관 영상화는 눈의 혈관구조의 비침습적 영상화를 위한 새로운 방법을 제공하며, 이는 현재의 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공하지만 본질적인 한계를 가지고 있다. 흐름이 강화된 초음파의 주요 장점은 망막 색소 상피를 초과하는 피사계 심도를 갖는 안구 혈관조영술을 생성할 수 있다는 것인데, 이는 광학 기술에서 피사계 심도를 제한한다. 초음파 이미징에서…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 칼스버그 재단 (CF17-0778; CF18-0658), 룬드벡 재단 (R324-2019-1470; R346-2020-1210), Velux Foundations (00022458), 의학 발전을위한 A.P. Møller 재단, Marie Skłodowska-Curie 보조금 계약 (No. 754513)에 따른 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램 및 오르후스 대학 연구 재단.
Materials
| MS-222 | Sigma | E10521-50G | |
| Benzocaine | Sigma | E-1501 | |
| Propofol | B Braun | 12260470_0320 |
|
| Alfaxalon | Jurox | NA | |
| Isoflurane | Zoetis | 50019100 | |
| Ultrasound scanner | VisualSonics | Vevo 2100 |
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