Name: اختبار الضغط الآلي لعدسة العين (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 19 s
Description: تعلم اختبار الضغط الآلي لعدسة العين لقياس معامل المرونة الفعال في دراسات الميكانيكا الحيوية للعين. يوفر هذا البروتوكول طريقة موضوعية قابلة للتكرار لفهم تصلب العدسة المرتبط بالشيخوخة.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

بدعم من منحة المعاهد الوطنية للصحة R01 EY035278 (MR).

تم الحصول على عيون الخنازير من مسلخ محلي. لم تكن هناك حاجة إلى موافقات اللجنة الأخلاقية.
1. تشريح العدسة (الشكل 1)
<ol><li>قم بإزالة جميع الأنسجة المحيطة من عيون الخنازير واللحم الزائد من الصلبة ، حتى يبقى العصب البصري فقط. استخدم ملقط منحني ومقص تشريح صغير لإكمال هذه العملية. استخدم العصب كمرساة لتثبيت العين أثناء التشريح.</li>
	<li>باستخدام مشرط ، قم بعمل قطع محيطي قصير عند الحافة ، ثم آخر عند خط الاستواء. ملاحظة: يتم تنفيذ هذه الخطوة بهذا الترتيب لتجنب إتلاف العدسة والكبسولة.</li>
	<li>أدخل مقصا دقيقا في الجرح عند الحافة وقم بإزالة القرنية عن طريق رفع القرنية بملقط ناعم غير حاد أثناء القطع حول محيط القرنية.</li>
	<li>قم بإزالة القزحية عن طريق الرفع باستخدام ملقط ذو رأس حاد وقطعها بمقص صغير.</li>
	<li>أدخل مقص التشريح في القطع الاستوائي ، ثم قصه محيطيا حول خط الاستواء بالكامل حتى يتم تقسيم الصلبة.</li>
	<li>بمجرد اكتمال القطع ، قم بإزالة الجزء الخلفي من الصلبة. قم بإزالة الجسم الزجاجي برفق بالملقط ، مع ترك الحد الأدنى من البقايا لتجنب إتلاف العدسة. إذا لزم الأمر ، قم بقطع الخلط الزجاجي إكليليا للسماح للخلف بالانسحاب بعيدا عن العدسة والجزء الأمامي.</li>
	<li>قم بعمل قطع خط الطول من خلال الصلبة من الأمام إلى الخلف باستخدام المقص المجهري.</li>
	<li>بدءا من قطع خط الطول الجديد عبر الصلبة ، استخدم المقص المجهري لقطع المناطق بعيدا عن العدسة. باستخدام وزن العدسة أو حافة طبق التشريح ، قم بتمديد المناطق برفق عند سحب العدسة والصلبة بعيدا قليلا ، مما يسمح للمقص الصغير بالقطع بين العدسة والجسم الهدبي ، من خلال المناطق ، وحول محيط العدسة. سيؤدي ذلك إلى عزل العدسة دون إتلاف كبسولة العدسة إذا تم القيام به بشكل صحيح.</li>
	<li>إذا رغبت في ذلك ، قم بإزالة الكبسولة باستخدام ملقط لثقب الكبسولة عند خط الاستواء ، ثم قشر الكبسولة باستخدام ملقطين.</li>
	<li>ضع العدسة في محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS). افحص العدسة بصريا بحثا عن أي تلف قبل الاختبار الميكانيكي.</li>
</ol>2. ضغط العدسة مع / بدون كبسولة عدسة (الشكل 2)
ملاحظة: يتم التحكم في جميع الخطوات هنا باستثناء الخطوتين 2.1 و 2.4 بواسطة الكمبيوتر.
<ol><li>الحصول على أو بناء جهاز ضغط لوحة متوازية يحتوي على خلية تحميل بسعة 50 جراما مع القدرة على قياس الإزاحة بترتيب 1 ميكرومتر.</li>
	<li>قم ببرمجة المرحلة الآلية وتحميل الخلية لتنفيذ نظام التحميل الموضح أدناه (على سبيل المثال ، الملف التكميلي 1).</li>
	<li>املأ صندوقا مربعا تقريبا بحجم 1 5/8 بوصة × 1 5/8 بوصة باستخدام PBS وضعه على منصة الضغط.</li>
	<li>اخفض اللوحة العلوية لتتلامس مع اللوحة السفلية لتحديد الحد الأدنى للحركة وارتفاع الفجوة المطلق.</li>
	<li>ارفع اللوحة العلوية بمقدار ~ 15 مم.</li>
	<li>ضع العدسة في المربع، مع الحرص على أن يكون المستوى الاستوائي أفقيا.</li>
	<li>قم بخفض اللوحة العلوية بالقرب من السطح العلوي للعدسة ولكن ليس ملامسا له.</li>
	<li>ابدأ الحركة لتحريك اللوحة العلوية عند ملامستها للعدسة ، باستخدام ردود فعل القوة مع حد تلامس يبلغ 3 مللي نيوتن.</li>
	<li>ابدأ تسجيل البيانات عند تحديد التلامس ، ووقت التسجيل ، وموضع اللوحة العلوية بالنسبة للوحة السفلية ، والقوة عند 500 هرتز.</li>
	<li>قم بتطبيق تحميل التكييف المسبق حيث يتم ضغط العدسة بنسبة 2.5٪ من ارتفاعها الأولي ثلاث مرات ، ثم 5٪ ثلاث مرات ، ثم 7.5٪ ثلاث مرات بمعدل 1٪ / ثانية.</li>
	<li>امسك موضع اللوحة العلوية ثابتا لمدة 1 دقيقة بعد التكييف المسبق.</li>
	<li>قم بتطبيق ضغط بنسبة 15٪ بمعدل 1٪ / ثانية ، متبوعا بالتفريغ بنفس المعدل.</li>
	<li>استمر في حركة التفريغ حتى تنتقل اللوحة العلوية بنسبة 2٪ إضافية من سمك العدسة التي تم تفريغها بعيدا عن اللوحة السفلية لضمان فك التصاق العدسة من اللوحة العلوية.</li>
</ol>3. تقدير معامل العدسة
<ol><li>قم بتقدير سمك العدسة بناء على فجوة الجهاز عند نقطة التلامس. بدلا من ذلك ، استخدم تحليل الصورة لقياس سمك الصورة التي تم التقاطها قبل الاختبار.</li>
	<li>احسب معامل المرونة E باستخدام نموذج هيرتز لضغط كرة بين ألواح متوازية (المعادلة [1] ؛ الملف التكميلي 2). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66040/66040eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) حيث R هو نصف قطر الانحناء عند نقطة التلامس (يفترض أنه يساوي نصف سمك العدسة) ؛ F هي قوة الضغط التي أبلغت عنها خلية الحمل ؛ <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66040/66040eq02.jpg" style="margin: auto;"> هي نسبة بواسون (يفترض أنها تساوي 0.5 المقابلة لمادة غير قابلة للانضغاط) ؛ و u هو النهج الهابط للمرحلة العليا من نقطة الاتصال. لاحظ أن معامل المرونة ونسبة بواسون هما خواص مادية تشير على التوالي إلى الصلابة الجوهرية للعدسة والانضغاطية النسبية للعدسة. ملاحظة: تهمل هذه الطريقة أي دور لكبسولة العدسة ولكنها تأخذ في الاعتبار تقريبا حجم العدسة ، مما يسمح بالمقارنة بين الأنواع.</li>
</ol>

التوصيف الميكانيكي الحيوي لعدسة العين الخنازير مع الضغط الآلي

<ol><li>Gullstrand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Helmholtz%27s+treatise+on+physiological+optics.+translated+edn%5BTitle%5D)+AND+%22The+Optical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Helmholtz's treatise on physiological optics. translated edn.</a> The Optical Society of America. , Rochester, N.Y. (1924).</li>
<li>Helmholtz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uber+die+akkommodation+des+auges%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Uber die akkommodation des auges.</a> Arch Ophthalmol. 1, 1-74 (1855).</li>
<li>Burd, H. J., Wilde, G. S., Judge, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+spinning+lens+test+to+determine+the+stiffness+of+the+human+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">An improved spinning lens test to determine the stiffness of the human lens.</a> Exp Eye Res. 92 (1), 28-39 (2011).</li>
<li>Reilly, M. A., Martius, P., Kumar, S., Burd, H. J., Stachs, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+response+of+the+porcine+lens+to+a+spinning+test%5BTitle%5D)+AND+%22Z+Med+Phys%22%5BJournal%5D)">The mechanical response of the porcine lens to a spinning test.</a> Z Med Phys. 26 (2), 127-135 (2016).</li>
<li>Fisher, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+elastic+constants+of+the+human+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The elastic constants of the human lens.</a> J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).</li>
<li>Erpelding, T. N., Hollman, K. W., O'Donnell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatially+mapping+the+elastic+properties+of+the+lens+using+bubble-based+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Ultrasonics+Symp%22%5BJournal%5D)">Spatially mapping the elastic properties of the lens using bubble-based acoustic radiation force.</a> IEEE Ultrasonics Symp. 1, 613-616 (2005).</li>
<li>Erpelding, T. N., Hollman, K. W., O'Donnell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+age-related+elasticity+changes+in+porcine+lenses+using+bubble-based+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Mapping age-related elasticity changes in porcine lenses using bubble-based acoustic radiation force.</a> Exp Eye Res. 84 (2), 332-341 (2007).</li>
<li>Yoon, S., Aglyamov, S., Karpiouk, A., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high+pulse+repetition+frequency+ultrasound+system+for+the+ex+vivo+measurement+of+mechanical+properties+of+crystalline+lenses+with+laser-induced+microbubbles+interrogated+by+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">A high pulse repetition frequency ultrasound system for the ex vivo measurement of mechanical properties of crystalline lenses with laser-induced microbubbles interrogated by acoustic radiation force.</a> Phys Med Biol. 57 (15), 4871-4884 (2012).</li>
<li>Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+age-related+stiffening+in+the+crystalline+lens+by+Brillouin+optical+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy.</a> Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).</li>
<li>Weeber, H. A., Gabriele, E., Wolfgang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffness+gradient+in+the+crystalline+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Graefes+Arch+Clin+Exp+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Stiffness gradient in the crystalline lens.</a> Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 245 (9), 1357-1366 (2007).</li>
<li>Reilly, M. A., Ravi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microindentation+of+the+young+porcine+ocular+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Microindentation of the young porcine ocular lens.</a> J Biomech Eng. 131 (4), 044502(2009).</li>
<li>Gu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Connexin+50+and+AQP0+are+essential+in+maintaining+organization+and+integrity+of+lens+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Connexin 50 and AQP0 are essential in maintaining organization and integrity of lens fibers.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 60 (12), 4021-4032 (2019).</li>
<li>Sharma, P. K., Busscher, H. J., Terwee, T., Koopmans, S. A., van Kooten, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+on+the+viscoelastic+properties+of+human+and+animal+lenses%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">A comparative study on the viscoelastic properties of human and animal lenses.</a> Exp Eye Res. 93 (5), 681-688 (2011).</li>
<li>Cheng, C., Gokhin, D. S., Nowak, R. B., Fowler, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+application+of+glass+coverslips+to+assess+the+compressive+stiffness+of+the+mouse+lens%3A+strain+and+morphometric+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Sequential application of glass coverslips to assess the compressive stiffness of the mouse lens: strain and morphometric analyses.</a> J Vis Exp. (111), e53986(2016).</li>
<li>Baradia, H., Negin, N., Adrian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+lens+stiffness+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Mouse lens stiffness measurements.</a> Exp Eye Res. 91 (2), 300-307 (2010).</li>
<li>Reilly, M. A., Cleaver, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inverse+elastographic+method+for+analyzing+the+ocular+lens+compression+test%5BTitle%5D)+AND+%22J+Innov+Opt+Health+Sci%22%5BJournal%5D)">Inverse elastographic method for analyzing the ocular lens compression test.</a> J Innov Opt Health Sci. 10 (06), 1742009(2017).</li>
<li>Hahn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+ex+vivo+porcine+lens+shape+during+simulated+accommodation%2C+before+and+after+fs-laser+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Measurement of ex vivo porcine lens shape during simulated accommodation, before and after fs-laser treatment.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).</li>
<li>Parreno, J., Cheng, C., Nowak, R. B., Fowler, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+mechanical+strain+on+mouse+eye+lens+capsule+and+cellular+microstructure%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biol+Cell%22%5BJournal%5D)">The effects of mechanical strain on mouse eye lens capsule and cellular microstructure.</a> Mol Biol Cell. 29 (16), 1963-1974 (2018).</li>
<li>Yoon, S., Aglyamov, S., Karpiouk, A., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+properties+of+ex+vivo+bovine+and+porcine+crystalline+lenses%3A+age-related+changes+and+location-dependent+variations%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">The mechanical properties of ex vivo bovine and porcine crystalline lenses: age-related changes and location-dependent variations.</a> Ultrasound Med Biol. 39 (6), 1120-1127 (2013).</li>
<li>Reilly, M. A., Hamilton, P., Gavin, P., Nathan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+behavior+of+natural+and+refilled+porcine+lenses+in+a+robotic+lens+stretcher%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of the behavior of natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher.</a> Exp Eye Res. 88 (3), 483-494 (2009).</li>
<li>Mekonnen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+lens+capsule+significantly+affects+the+viscoelastic+properties+of+the+lens+as+quantified+by+optical+coherence+elastography%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">The lens capsule significantly affects the viscoelastic properties of the lens as quantified by optical coherence elastography.</a> Front Bioeng Biotechnol. 11, 1134086(2023).</li>
<li>Wilde, G. S., Burd, H. J., Judge, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+modulus+data+for+the+human+lens+determined+from+a+spinning+lens+test%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Shear modulus data for the human lens determined from a spinning lens test.</a> Exp Eye Res. 97 (1), 36-48 (2012).</li>
</ol>

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.

ضغط العدسة هو طريقة متعددة الاستخدامات لتقدير صلابة العدسة. تسمح الإجراءات الموضحة أعلاه بإجراء مقارنة بين العدسات من الأنواع المختلفة والأحجام المختلفة. يتم تطبيع جميع التشوهات مقابل حجم العدسة ، وحساب معامل المرونة يمثل تقريبا حجم العدسة. المعامل الفعال أعلى بكثير من المعامل الذي تم الإبلاغ عنه سابقا لعدسة الخنازير4،7،11،19 ، على الأقل جزئيا بسبب استخدام السماكة بدلا من نصف قطر الانحناء: نصف قطر الانحناء القطبي لعدسة الخنازير أكبر بكثير من نصف سمك20.
التحليل البسيط (أي استخدام نموذج هيرتز) المقدم هنا له العديد من القيود الرئيسية. أولا ، لا يفسر وجود كبسولة العدسة. لقد ثبت أن وجود الكبسولة قد يغير بشكل كبير الخصائص الميكانيكية الحيوية للعدسة16,21. لذلك ، من الأفضل تطبيق هذه الطريقة على العدسات المفككة. هذا مهم بشكل خاص عند مقارنة الأنواع في الحالات التي قد يكون فيها للكبسولة سماكات مختلفة بشكل كبير أو خصائص ميكانيكية حيوية. تفترض هذه الطريقة أيضا أن العدسة متجانسة ميكانيكيا ؛ لقد أظهرنا نحن وآخرون سابقا أن هذا ليس هو الحال بشكل عام بالنسبة للعدسات الخنازير أو البشرية4،5،6،10،11،22. وبالتالي ، من الأفضل اعتبار قيمة معامل المرونة المحسوبة كمعامل فعال ، والذي يفترض أنه مرتبط بالمتوسط الحجمي للمعامل المتغير مكانيا داخل العدسة. يفترض نموذج هيرتز أن العدسة مرنة خطيا ، في حين أنه من المعروف أنها مرنة لزجة. وبالتالي ، فإن التحليل البسيط المقترح هنا غير قادر على توفير معلومات تتعلق بمرونة لزوجة العدسة. وقد أظهرت الأعمال السابقة أيضا أن طريقة ومدة تخزين العدسة قبل الاختبار يمكن أن تغير خصائص العدسة4 ؛ لذلك تم اختبار جميع عدسات الخنازير فور تشريحها عند وصولها إلى المختبر.
يرجع الاختلاف في قياسات إزاحة القوة إلى الضوضاء الصادرة عن مضخم خلية الحمل: إزالة الكبسولة تجعل قياسات القوة أقل بكثير ، وبالتالي فإن نسبة الإشارة إلى الضوضاء أقل. تتضمن الافتراضات المستخدمة في اشتقاق نموذج هيرتز بشكل مهم أن الكرة مادة متجانسة. ومن ثم، فإن معامل المرونة الفعال يحدد بطريقة ما متوسط قابلية تشوه العدسة وكبسولتها عند وجود الكبسولة. هذا يجعل المقارنات بين الأنواع وبين الأعمار صعبة بشكل خاص لأن عدسة الخنازير تحتوي على كبسولة ~ 60 ميكرومتر ، في حين أن الفأر أو العدسة البشرية لديها كبسولة في نطاق سمك 5-15 ميكرومتر. قد يختلف معامل مرونة الكبسولة أيضا باختلاف الأنواع والعمر ، على الرغم من أن هذه التبعيات غير معروفة. وبالتالي ، في حين أنه من الممكن الحصول على ملاءمة أقل ضوضاء مع الكبسولة ، فإن المقارنة مربكة بطبيعتها بسبب وجود الكبسولة - وهذا هو السبب في أننا نوصي بإجراء الاختبار بدون الكبسولة.
وأخيرا، حسب معامل الفعالية بافتراض أن نصف قطر التكور يساوي نصف سمك العدسة. هذا صحيح فقط بالنسبة للعدسة الكروية. عدسة الخنازير لا كروية بشكل كبير ، وبالتالي فإن قيم المعامل الفعالة أعلى بكثير مما ستكون عليه إذا تم استخدام نصف قطر الانحناء بدلا من ذلك. يمكن التغلب على هذا الافتراض الأخير عن طريق قياس نصف قطر الانحناء ، على الرغم من أن هذا يمكن أن يكون معقدا بالنسبة للسطح السفلي الذي يكون دائما مسطحا بسبب ملامسته للوحة السفلية. كما أنه أقل أهمية بالنسبة للعدسات الكروية مثل عدسات الفئران. والأفضل من ذلك هو استخدام تحليل العناصر المحدودة العكسية للتأكد من الخواص الميكانيكية للعدسة16.

العدسة هي العضو الشفاف والمرن الموجود في العين والذي يسمح لها بالتركيز على مسافات مختلفة عن طريق تغيير قوتها الانكسارية. تعرف هذه القدرة باسم الإقامة. يتم تغيير قوة الانكسار بسبب تقلص واسترخاء العضلات الهدبية. عندما تنقبض العضلة الهدبية ، تتكاثف العدسة وتتحرك للأمام ، مما يزيد من قوتها الانكسارية 1,2. تسمح الزيادة في قوة الانكسار للعدسة بالتركيز على الأشياء القريبة. مع تقدم البشر في العمر ، تصبح العدسة أكثر صلابة وتفقد هذه القدرة على الاستيعاب تدريجيا. تعرف هذه الحالة باسم طول النظر الشيخوخي. لا تزال آلية التصلب غير معروفة ، على الأقل جزئيا بسبب الصعوبات المرتبطة بالتوصيف الميكانيكي الحيوي للعدسة.
تم استخدام مجموعة متنوعة من الطرق لتقدير صلابة العدسة والخصائص الميكانيكية الحيوية. وتشمل هذه غزل العدسة3،4،5 ، والطرق الصوتية6،7،8 ، والطرق البصرية مثل المجهر Brillouin9 ، والمسافة البادئة10،11 ، والضغط12،13. الضغط هو الأسلوب التجريبي الأكثر سهولة حيث يمكن إجراؤه باستخدام أجهزة بسيطة (على سبيل المثال ، أغطية زجاجية14,15) أو مرحلة آلية واحدة. لقد أوضحنا سابقا كيف يمكن تقدير الخواص الميكانيكية الحيوية للعدسة بدقة من اختبار الضغط16. هذه العملية صعبة تقنيا وتتطلب برامج متخصصة لا يمكن الوصول إليها بسهولة لباحثي العدسات المهتمين بقياسات الصلابة النسبية. لذلك ، في هذه الدراسة ، نركز على الطرق التي يمكن الوصول إليها لتقدير معامل المرونة للعدسة مع حساب حجم العدسة. معامل المرونة هو خاصية مادية جوهرية تتعلق بقابليتها للتشوه: معامل المرونة العالي يتوافق مع مادة أكثر صلابة.
الاختبار نفسه هو اختبار ضغط لوحة متوازية وبالتالي يمكن إجراؤه على أنظمة اختبار ميكانيكية تجارية مناسبة. هنا ، تم إنشاء أداة مخصصة تتكون من محرك ، ومرحلة خطية ، ووحدة تحكم في الحركة ، وخلية تحميل ، ومكبر للصوت. تم التحكم فيها باستخدام برامج مخصصة تسجل أيضا الوقت والموضع والحمل على فترات منتظمة. عدسات الخنازير لا تستوعب ولكن يمكن الوصول إليها بسهولة وغير مكلفة17. تم تطوير الطريقة التالية لضغط عدسة العين بشكل تدريجي وتحديد معامل مرونتها. يمكن تكرار هذه الطريقة بسهولة وستكون مفيدة في دراسة تصلب العدسة.

<table><tbody><tr><td>ملقط منحني متوسط النقطة للأغراض العامة</td><td>Fisherbrand</td><td>16-100-110</td><td></td></tr><tr><td>مكتبات Galil COM</td> التحكم في <td>الحركة</td><td></td><td></td>Galil</tr><tr><td>مقبض مشرط عالي الدقة &nbsp;</td><td>Fisherbrand</td><td>12-000-164</td><td></td></tr><tr><td>المرحلة الخطية</td><td>McMaster-Carr</td><td>6734K4 0.125 "</td><td></td></tr><tr><td>خلية التحميل</td><td>FUTEK</td><td>LSB200-FSH03869</td><td></td></tr><tr><td>مضخم خلية الحمل</td><td>FUTEK</td><td>IAA300-FSH03931</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>The Mathworks، Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>التصميم الجراحي للمسبار المجهري&nbsp;</td><td></td><td>22-079-740</td><td></td></tr><tr><td>مقص دقيق ذاتي الفتح مصغر &nbsp ؛</td><td>Excelta&nbsp;</td><td>63042-004</td><td></td></tr><tr><td>تحكم الحركة</td><td>جليل التحكم في الحركة</td><td>DMC-31012</td><td></td></tr><tr><td>محرك</td><td>الجليل التحكم</td><td>في الحركة BLM-N23-50-1000-B</td><td></td></tr><tr><td>ثني دماني مستقيم&nbsp;</td><td>العلوم الجميلة&nbsp;</td><td>NC9247203</td><td>الفولاذ المقاوم للصدأ ، 14 سم & nbsp ؛</td></tr></tbody></table>

اختبار الضغط الآلي لعدسة العين

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

الخصائص الميكانيكية الحيوية لعدسة العين ضرورية لوظيفتها كعنصر بصري متغير الطاقة. تتغير هذه الخصائص بشكل كبير مع تقدم العمر في العدسة البشرية ، مما يؤدي إلى فقدان الرؤية القريبة التي تسمى طول النظر الشيخوخي. ومع ذلك ، لا تزال آليات هذه التغييرات غير معروفة. يوفر ضغط العدسة طريقة بسيطة نسبيا لتقييم الصلابة الميكانيكية الحيوية للعدسة بالمعنى النوعي ، وعندما يقترن بالتقنيات التحليلية المناسبة ، يمكن أن يساعد في تحديد الخصائص الميكانيكية الحيوية. تم إجراء مجموعة متنوعة من اختبارات ضغط العدسة حتى الآن ، بما في ذلك كل من اليدوية والآلية ، ولكن هذه الطرق تطبق بشكل غير متسق الجوانب الرئيسية للاختبارات الميكانيكية الحيوية مثل التكييف المسبق ومعدلات التحميل والوقت بين القياسات. تصف هذه الورقة اختبار ضغط العدسة المؤتمت بالكامل حيث تتم مزامنة مرحلة آلية مع كاميرا لالتقاط قوة العدسة وإزاحة وشكلها عبر بروتوكول تحميل مبرمج مسبقا. يمكن بعد ذلك حساب معامل المرونة المميز من هذه البيانات. بينما هو موضح هنا باستخدام عدسات الخنازير ، فإن النهج مناسب لضغط العدسات من أي نوع.

تم ضغط ست عدسات خنزير ، أولا مع سلامة الكبسولة ، ثم بعد إزالة الكبسولة بعناية. كانت قيم السمك 7.65 ± 0.43 مم للعدسات المغلفة و 6.69 ± 0.29 مم للعدسات المفككة (متوسط ± الانحراف المعياري). يظهر سجل تحميل نموذجي في الشكل 3. كانت منحنيات إزاحة القوة الناتجة مناسبة تماما لنموذج هيرتز (أي أن لها قوة تتناسب مع الإزاحة المرفوعة إلى قوة 1.5 ؛ الشكل 4). كان هذا صحيحا بالنسبة لكل من العدسات المغلفة والمفككة.
تم ضغط العدسات أولا بنسبة 15٪ من سمكها الفارغ بكبسولة سليمة ، ثم بعد إزالة الكبسولة. ثبت سابقا أن الضغط المحوري بنسبة 15٪ من السماكة الأولية لا يسبب تلفا لخيوط العدسة18. أدى إزالة الكبسولة إلى انخفاض كبير في معامل المرونة الفعال (n = 6 ؛ p = 0.0138 ؛ الشكل 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig01.jpg"> الشكل 1: تقنية التشريح. أ: تزال الأنسجة خارج العين. (ب) يقطع الحافة المحيطية. (ج) يقطع المحيط عند خط الاستواء. د: تزال القرنية. ه: تزال القزحية. (F) تنقسم العين إلى قسمين عند خط الاستواء، ثم (G) تتم إزالة الجسم الزجاجي، تاركة (H) حلقة حلقية تحتوي على العدسة والجسم الهدبي والمناطق التي لا تزال متصلة بالصلبة. (I) يتم إجراء قطع خط الطول من خلال الصلبة إلى (J) إتاحة الوصول إلى المناطق ، (K) التي يتم قطعها تاركة (L) العدسة المغلفة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig02.jpg"> الشكل 2: جهاز اختبار الانضغاط. أ: صورة تخطيطية، و(ب) صورة لجهاز ضغط العدسة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig03.jpg"> الشكل 3: تاريخ التحميل التطبيقي لعدسة خنزير مغلفة. أعلى: تاريخ النزوح. أسفل: تاريخ القوة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig03large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig04.jpg"> الشكل 4: بيانات إزاحة القوة النموذجية المزودة بنموذج هرتز. على اليسار: بيانات لعدسة خنزير مغلفة. على اليمين: بيانات الضغط لنفس العدسة بعد إزالة الكبسولة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig04large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig05.jpg"> الشكل 5: مخطط صندوقي وشارب لعدسة خنزير مغلفة ومفككة لوحدات مرنة فعالة. كان المعامل الفعال للعدسات المغلفة أعلى بكثير من العدسات المفككة (p = 0.013) ، مما يشير إلى أن وجود الكبسولة يمكن أن يغير بشكل كبير الصلابة الفعالة للعدسة. البيانات هي لست عدسات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig05large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
الملف التكميلي 1: تطبيق MATLAB للتحكم في جهاز ضغط العدسة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/Supplemental%20Coding%20Files%201.zip" target="_blank">الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.</a>
الملف التكميلي 2: وظيفة MATLAB لتقدير معامل المرونة من بيانات ضغط القوة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/HertzModulus.zip" target="_blank">الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.</a>

نقدم طريقة آلية لتوصيف معامل المرونة الفعال لعدسة العين باستخدام اختبار الضغط.

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically ...

نحن نحاول أن نفهم كيف يفقد الناس رؤيتهم القريبة مع تقدم العمر. نحن نعلم أن هذا يرجع جزئيا إلى تغير في تصلب العدسة ، لكننا ما زلنا لا نعرف سبب تصلب العدسة مع تقدمنا في العمر. تعتمد الطرق التجريبية الحالية على الطرق الخام لتحميل العدسة ، مثل وضع زلات غطاء المجهر على العدسة.هذه الطرق مملة وتفتقر إلى الضوابط المناسبة لمعدل التحميل. لقد قررنا أن شكل العدسة هو المحرك الأساسي لطول النظر الشيخوخي ، ونعلم أن الشكل مدفوع بشكل أساسي بمعلمات ميكانيكية حيوية. يقدم هذا البروتوكول طريقة موضوعية تماما وقابلة للتكرار لقياس صلابة العدسة.تسمح لنا الأتمتة بالتحكم في معدل التحميل ، وهو معلمة رئيسية عند توصيف مادة لزجة مرنة ، مثل العدسة. لدينا الآن بروتوكول موضوعي قابل للتكرار لقياس الخواص الميكانيكية الحيوية للعدسة. سيسمح لنا ذلك بتوصيف دقيق لكيفية تصلب العدسة مع تقدم العمر ، وكذلك كيفية تعديل بروتينات معينة للخصائص الميكانيكية الحيوية للعدسة.

automated-compression-testing-of-the-ocular-lens

Research

JoVE Journal

Bioengineering

الهندسة الحيوية

تربيقية شبكه (TM) الهجرة إلى الفضاء قناة شليم يمكن الناجم عن ارتفاع الضغط الحاد مقياس ضغط شرايين العين، والتي لاحظها مجال الطيفي التماسك البصري التصوير المقطعي. والهدف من هذه الطريقة هو لقياس استجابة المظهرية الجهاز تدفق يعيشون على ارتفاع الضغط الحاد في الأنسجة الحية في الموقع.

استجابة الشبكة التربيقية إلى الارتفاع الضغط في العين البشرية المعيشة

النماذج الحالية في المختبر لتقييم العدسات اللاصقة (CLS) وغيرها من التطبيقات ذات الصلة العين هي محدودة للغاية. منصة العين عرض تحاكي تدفق الفسيولوجية المسيل للدموع، وحجم المسيل للدموع، والتعرض للهواء وارتداء الميكانيكية. هذا النظام هو تنوعا للغاية ويمكن تطبيقها على مختلف في المختبر يحلل مع CLS.

تطوير<em&gt; في المختبر</em&gt; بصري منصة لاختبار العدسات اللاصقة

ترتبط الزيادات المرتبطة بالعمر في تصلب عدسة العين بطول النظر الشيخوخي. يصف هذا البروتوكول طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لقياس صلابة عدسة الماوس. تصبح عدسات الماوس ، مثل العدسات البشرية ، أكثر صلابة مع تقدم العمر. هذه الطريقة دقيقة ويمكن تكييفها مع العدسات من الكبيرة.

التطبيق التتابعي من coverslips الزجاج لتقييم الضاغطة تصلب العدسة الفأر: الانفعال والمظهرية تحليلات

نقدم وسيلة فعالة لدراسة السكن العدسة باستخدام عدسة يدوية نقالة. بروتوكول يقلد متصلة السكن الفسيولوجية عن طريق سحب زونوليس حول كبسولة العدسة، وبالتالي تمتد العدسة.

محاكاة ميكانيكا عدسة السكن عن طريق عدسة يدوية نقالة

تصف هذه الدراسة الطرق الاصطناعية لإنهاء أمينوبروبيل بوليديميثيلسيلوكسانيس والبوليمرات الإسهامية بوليديميثيل الميثيل-فينيل-siloxane-لبنة واللدائن الناعمة على أساس polysiloxane اليوريا (PSU). يقدم تطبيق حدات الدعم البرنامجي كاستيعاب عدسة العين. كما يتم وصف أسلوب تقييم سيتوتوكسيسيتي في المختبر .

توليف اللدائن اليوريا Polysiloxane لينة لتطبيق العدسة اللاصقة

نحن نقدم بروتوكول استخدام تطبيق الهاتف الذكي لإجراء اختبار Hirschberg لقياس اختلال العين الواضح والمتقطع (strabismus) في ظل ظروف التثبيت القريبة والبعيدة.

استخدام تطبيق اختبار Hirschberg الآلي لتقييم محاذاة العين

قد تستمر إصابات العين المفتوحة في العالم دون علاج لعدة أيام في السيناريوهات الريفية أو ذات الصلة بالجيش ، مما يؤدي إلى العمى. هناك حاجة إلى العلاجات لتقليل فقدان البصر. هنا، ونحن بالتفصيل ثقافة الجهاز نموذج إصابة الكرة الأرضية المفتوحة. مع هذا النموذج، يمكن تقييم العلاجات المحتملة لتحقيق الاستقرار في هذه الإصابات بشكل صحيح.

الجزء الأمامي منصة ثقافة الجهاز لتتبع إصابات الكرة الأرضية المفتوحة والأداء العلاجي

يوضح البحث الحالي طريقة لفحص حدة البصر الديناميكية (DVA) بدقة في الأشخاص الذين يعانون من قصر النظر مع تصحيح النظارات. أشار المزيد من التحليل إلى أنه كلما اقتربت حالة الانكسار من emmetropia ، كان DVA مجهر مصحح بالنظارات أفضل عند 40 و 80 درجة في الثانية.

حدة البصر الديناميكية ثنائية العينين في مرضى قصر النظر المصحح بالنظارات

تحديد معدل النقل من الاكسيوبيوتك والمواد النانوية عبر المشيمة باستخدام<em&gt; خارج الحي</em&gt; الإنسان المشيمة الإرواء الموديل

الهدف من هذا البروتوكول هو بناء مكافئ للبشرة ثلاثية الأبعاد بسماكة كاملة، والتي تشبه البشرة الطبيعية. باستخدام جهاز الجرح الآلي المصمم خصيصا ، يمكن إنشاء جروح دقيقة وقابلة للتكرار تحت الحفاظ على العقم.

جيل من سمك ثلاثي الأبعاد الجلد كامل أي ما يعادل واصابة الآلي

تعلم اختبار الضغط الآلي لعدسة العين لقياس معامل المرونة الفعال في دراسات الميكانيكا الحيوية للعين. يوفر هذا البروتوكول طريقة موضوعية قابلة للتكرار لفهم تصلب العدسة المرتبط بالشيخوخة.

اختبار الضغط الآلي لعدسة العين

استكشف المزيد من الفيديوهات