2015年2月14日
本文介绍了用于观察金属表层视网膜固定钉及视网膜假体邻近眼部组织的组织学技术。
带有硬质金属部件的视网膜假体与传统的组织学处理流程不兼容。本文介绍了一种用于评估固定在视网膜表面并由金属T形片固定的视网膜植入物邻近眼部组织健康状况的技术。该方法首先根据配套视频中描述的方案对眼球进行成核和固定,然后解剖获取包含植入物及视网膜T形片的组织样本。第二步是逐步对组织样本进行脱水,随后采用两步包埋法将样本以理想方向包埋于环氧树脂中。接下来,将最终的树脂块安装至特制夹具中,并逐步研磨,直至在理想层面暴露出穿过植入物及其周围眼组织的横截面。
最后一步是对暴露的组织进行表面染色,然后使用高倍解剖显微镜成像并拍照,以观察植入假体邻近区域的细胞结构。根据需要,这些步骤可重复多次。最终获得一系列穿过组织样本的横截面图像,包括原位植入物,可用于优化器械或手术的设计,并有助于评估特定假体的安全性。
与传统的基于刀片切割的组织学方法相比,该技术的主要优势在于,包括金属部件在内的植入心脏的物体可在手术过程中保留在原位,从而能够实现对植入物与组织界面的可视化观察。该方法可解答视网膜假体领域中的关键问题,例如评估植入式视网膜假体附近脆弱眼组织的结构完整性。在按照配套的 JoVE 视频所述完成眼球摘除和固定后,观察植入物及其固定于眼球外部的位置。
使用15度刀片,进行环形角膜切口,并移除角膜瓣以暴露眼球内部。注意,晶状体已在之前的晶状体切除术和玻璃体切除术中被移除,这是该视网膜上植入物手术过程的一部分。
然后进行消毒,插入虹膜及晶状体残留的Z纤维,以暴露后房内的视网膜上植入物及原位金属T。根据所使用的植入物及正在进行的研究,可在进一步解剖前移除不必要的组件。在本示例中,所评估的视网膜上电极阵列包含一个原型密封结构,其内含金刚石电极和电子元件,封装于一个贴合型硅胶载体中。
仔细解剖包含缝合钉及周围组织的样本,并保持所需的取向。使用精细解剖剪从眼球后部切取包含巩膜、脉络膜和视网膜的全层条状组织。在此处,使用手术刀通过精细解剖小心地取出钻石电极封装。
保留植入物的硅胶主体、视网膜固定钉以及铂金导线的残留部分。取样时应获得固定钉的纵向横截面,以显示与固定钉相邻的所有视网膜层次。然后将样品放回70%乙醇中。
在三天内通过逐步增加乙醇浓度的方式对样品进行脱水。首先,将样品在70%乙醇中脱水两次,每次两小时。接着,将样品在80%乙醇中脱水两次,每次两小时,然后第二天过夜,在90%乙醇中脱水两次,每次两小时。随后,将样品在100%乙醇中脱水两次,每次两小时,并再次过夜。
最后,用100%丙酮脱水处理样品,每次两小时,共两次。将样品从丙酮中取出,在室温下自然风干,并在光学显微镜下观察。软组织中的液体被去除后,会导致细胞塌陷和收缩。
在样品开始卷曲和塌陷之前,立即将其转移至环氧树脂中。何时发生组织卷曲和塌陷需通过经验来判断。为了将样品包埋于透明环氧树脂中,需将眼组织浸入适当可密封容器中的液化环氧树脂内。
将环氧树脂在真空腔中轻轻脱气,并在室温下静置过夜使其固化。使用带锯和刮刀通过修整固化后的环氧树脂块和样品,使样品以所需的方向包埋;将含有眼组织的修整后样品块置于新鲜液化的环氧树脂中,确保钉子的长轴与模具底部平行。使用少量瞬干胶将修整后的样品固定在样品 holder 底部。
将液态环氧树脂填充至样品 holder 中,如前所述进行脱气处理,然后静置过夜使其固化。接着将树脂嵌入研磨样品 holder 中,在开启水流的条件下,使用碳化硅砂纸以 230 至 250 转/分钟的手动速度对样品进行研磨。染色时,将研磨后的表面浸入甲苯蓝染液中 3 至 5 分钟,或直至染色显现。
用自来水冲洗样品后,使用较高倍率的解剖显微镜对样本的切面进行成像。为了观察视网膜的细胞层,可在环氧树脂顶部靠近样本上方的位置滴加一滴蒸馏水,以减少空气与环氧树脂界面处的衍射现象。
使用光纤鹅颈灯源照射样品。每次研磨去除预设厚度的样品后,重复进行研磨和成像步骤。样品台可实现的最小精确且可重复的研磨增量为 20 微米。
此过程逐步重复,直至在所需深度暴露出穿过植入物及周围眼组织的横截面。图中显示了在研磨过程中的不同阶段,紧邻钛金属视网膜固定钉的视网膜组织的示例图像。这些图像展示了固定钉纵向穿过眼球、穿透巩膜并邻接硅胶的切面,以及经甲苯胺蓝染色和未染色的视网膜组织。
在低倍和高倍镜下,硅油两侧均可观察到非人为因素导致的视网膜脱离和皱褶。缝合钉的杆部可见嵌入硅油中,其头部已穿透视网膜和巩膜。此处可以明显看到,在未染色的视网膜上,硅油两侧均存在非人为因素导致的视网膜脱离,且在低倍和高倍镜下均可观察到。
该示例显示,在固定钉附近存在视网膜结构紊乱,并因倾斜插入角度导致一侧视网膜受压。在进行此操作时,必须注意仔细包埋、定位和修整样本,以确保最终磨出的表面位于期望的平面上。此外,应在每个研磨阶段采集多张照片,因为今日无法恢复已研磨的样本。
该方法可用于研究视网膜假体的组织学特征,也可应用于其他使用硬质植入部件的系统中,以可视化装置与组织界面的情况,例如深部脑刺激植入物、血管支架或骨科假体。
本文介绍了用于观察金属表层视网膜钉及视网膜假体邻近眼部组织的组织学技术。这些方法可评估视网膜植入物对眼部健康的影响,克服了传统组织学处理方法的局限性。
对视网膜假体周围眼部组织进行可靠的组织病理学分析,在临床前研发阶段对降低设备安全风险和指导设计至关重要。该技术可直接可视化观察植入物与组织的界面,克服了传统组织学方法在处理硬质金属组件时的局限性。该方法有助于提高对设备生物相容性的预测可信度,并为视网膜植入物产品的风险评估及推进决策提供依据。
该方法可整合到临床前评估流程中,连接视网膜假体的早期发现、装置优化以及转化安全性评估。