利用光学相干断层扫描对啮齿类动物模型中眼部疾病的体内结构评估

光谱域光学相干断层扫描是一种用于活体成像眼部结构以及在多种眼病模型中追踪眼部尺寸变化的重要工具。我们利用 SDOCT 测量糖尿病视网膜病变视网膜变性模型中的视网膜厚度、青光眼模型中的视网膜厚度和杯状凹陷，以及近视模型中的眼轴长度。SDOCT 技术操作简便，但获得高质量图像的关键在于熟练的操作经验。

针对不同实验方案进行尝试，对于确定哪种方案最符合各项研究需求至关重要。本次操作演示由视觉与神经认知康复中心的首席研究员 Andrew Feola 进行。首先打开谱域光学相干断层扫描软件，并输入采集研究及治疗分组信息。

在“患者检查”标签页下，点击测试检查员并选择检查员姓名。点击研究名称以定义研究，并打开研究标签页以添加新研究或修改现有研究中的治疗方案。点击“选择治疗组”右侧以选择治疗组。

要为整个组添加一个新的时间点，请点击“添加患者”。在窗口中输入患者的编号、姓名和姓氏，选择患者的性别及出生日期。

要添加每只大鼠，请点击“添加检测”。要识别大鼠，请点击某项检测，然后点击“编辑检测”。在“输入备注”框中输入编号，然后点击“保存更改”。

接下来，将合适的镜头安装到设备上。在软件中选择相应的配置，并调节至对应的参考臂位置。在“患者检查”选项卡中，双击高亮显示的检查项目，进入“成像”选项卡并开始成像。

要加载预设扫描程序，请点击列表中的“选择程序”。对于青光眼和糖尿病视网膜病变的大鼠模型，请选择包含两个OD和两个OS的预设程序，分别用于右眼和左眼的扫描。将麻醉后的大鼠放入啮齿类动物定位系统中，随后在动物的眼睛上涂抹润滑剂。

成像前，使用精细擦拭纸吸去多余的生理盐水，并通过啮齿类动物定位系统的两次旋转操作，调整大鼠位置，使其视线水平，并沿光学相干断层扫描镜头的轴线方向向下注视。使用“自由运行”模式对视网膜进行定位以准备数据采集，然后使用“瞄准”模式实时连续显示水平和垂直B扫描图像。

将扫描头移近眼睛，直至视网膜可见，并使用啮齿类动物对准系统调整动物位置，直至视神经头位于视野中央。使水平扫描方向保持水平，垂直扫描方向保持垂直。调节工作距离，使视网膜图像平坦而不弯曲，并调节参考臂位置，使图像保持在显示窗口的上方附近。

对于青光眼、视网膜变性及糖尿病视网膜病变模型的视网膜成像，定义一个3毫米×3毫米的体积扫描，包含1,000次A扫描、100次B扫描以及1次重复B扫描用于平均处理。将视神经置于水平轴和垂直轴的中心，使体积扫描沿鼻侧、颞侧、上方和下方轴线居中对齐。单击“Snapshot”拍摄图像，再单击“Save”保存图像。

获取以视神经乳头为中心的径向扫描，扫描参数为1,000次A扫描 × 4次B扫描 × 20次重复B扫描。利用重复的B扫描增强眼或视网膜图像的清晰度，以利于在数据分析过程中对眼部区域或视网膜各层进行判读。然后保存图像，并对对侧眼重复相同扫描。

对于图像的后期处理，请打开相应的数学建模软件程序。在处理视网膜时，选择要加载的光学相干断层扫描图像，然后单击以定义视神经乳头中心。程序将生成垂直线，用以标示视神经乳头两侧的距离。

在大鼠视网膜中，这些线分别位于视神经乳头中心点0.5和1.2毫米处，共四条垂直线，代表眼睛的鼻侧、颞侧、下方和上方轴向，具体取决于当前分析的径向B扫描图像。沿每条线，勾画出视网膜神经纤维层、内丛状层、内核层、外丛状层、外核层、外界膜、内节和外节、视网膜色素上皮层以及总视网膜厚度。当所有层次均被勾画完成后，将测量数据导出至电子表格以进行数据分析。

代表性谱域光学相干断层扫描图像显示，在光诱导视网膜变性的BALB/c小鼠中，外核层较薄，该层包含视网膜感光细胞的胞体，而未受损对照小鼠则无此现象。在定量分析视网膜各层厚度后，发现未受损小鼠与光诱导视网膜变性小鼠在总视网膜厚度、外核层厚度以及内节与外节厚度之间存在显著差异。在眼高压模型中，视神经乳头处出现明显的结构重塑，包括八周后出现的视神经凹陷。

在眼压升高八周后，视网膜神经纤维层厚度的定量结果显示，与基线测量值相比显著变薄。对糖尿病大鼠模型和Wistar对照动物的视网膜成像显示，在六周龄时，糖尿病大鼠的周边视网膜神经纤维层厚度及总视网膜厚度均低于Wistar大鼠，其中以下方和颞侧象限的差异最为明显。在84日龄时，近视小鼠模型的眼轴长度明显长于野生型眼睛。

这种近视眼数据来自一只缺乏时钟基因的小鼠，表明时钟基因在近视发展过程中发挥作用。利用谱域光学相干断层扫描（SDOCT）对眼部结构进行测量，可与其他检测方法（如视网膜电图和视动反应）结合使用，以在多种眼病模型中随时间推移检测细微变化。