从小鼠荧光血管造影图像中测量视网膜血管直径
2023年5月19日
小鼠视网膜血管系统在研究血管模式形成机制方面具有重要意义。本方案通过荧光血管造影眼底图像，自动测量距视盘固定距离处的小鼠视网膜血管直径。
本方案提供了一种简便且可靠的方法，用于自动测量因基因突变或视网膜疾病而麻醉小鼠的视网膜血管直径。该技术的主要优势在于，此处定制编写的MATLAB程序具有实用性、易于操作、方便且可靠。视网膜血管直径的变化通常发生在诸如视网膜色素变性（RP）及其他视网膜血管性疾病等退行性疾病中。
小鼠模型有助于了解治疗效果及其对视网膜血管的影响。该方法可能具有潜在应用价值，可作为可量化的临床指标，用于追踪眼部血管疾病的发展进程，并监测潜在治疗方法的效果。首先，用荧光素工作液准备注射器，对麻醉动物进行腹腔注射，并在角膜表面滴加一滴2%甲基纤维素凝胶。
然后将动物放置在成像系统的定位台上。调整视网膜成像眼底相机镜头，使其直接且轻柔地接触小鼠的角膜，并微调对位，使视神经乳头位于视野中央。随后切换至眼底相机的绿色荧光通道，聚焦于视网膜血管并采集图像。
在荧光素注射后选择合适的时间点拍摄图像，以确定最佳时间点并观察荧光素眼底图像。首先，打开 MATLAB 程序。然后下载并保存眼底直径。
m 代码。接下来，打开眼底图像分析文件夹，将眼底直径.m代码拖放到分析文件夹中。
将一张FFA图像拖放到图像分析文件夹中。在MATLAB程序中，双击代码文件以激活它，然后选择运行选项。
将弹出一个用于选择图像的菜单。选择图像后，屏幕上将出现一个用于设置分析参数的菜单。在弹出菜单中设置分析参数，然后点击“确定”。首先选择视盘的中心，然后选择视盘的边缘。
分析将在后台进行，分析结果将显示在屏幕上。该表格包含每条血管的均值、标准差和标准误数值。保存此表格。
然后保存设置好平均厚度的图像。打开包含已保存文件的分析文件夹，随后打开已保存的图像。打开已保存的表格，复制其中的数值，并粘贴到 Excel 文件中。
荧光素注射后，获取了对照小鼠和 MITFMI-VGA9/突变型小鼠的图像，并以视盘中心为起点，顺时针方向测量至血管末端的最短距离。野生型和突变型小鼠的平均血管直径随血管序号的变化关系得以确定。需要牢记的最重要事项是眼底相机的定位以及眼底图像中视盘的居中对准。
除了该技术外，还可采用分子生物学技术来探索新药、诊断眼部不同的血管疾病，并进一步了解视网膜血管系统的功能。
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概述
本方案提供了一种可靠的方法，用于自动测量麻醉小鼠视网膜血管的直径，这对于理解视网膜疾病至关重要。该技术利用定制的MATLAB程序分析荧光血管造影眼底图像。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 眼科学
- 血管生物学
背景
- 小鼠视网膜血管系统对于研究血管模式形成具有重要意义。
- 视网膜血管直径的变化与退行性疾病相关。
- 该方法可作为监测血管紊乱的可量化临床指标。
- 来自小鼠模型的研究见解有助于评估治疗效果。
研究目的
- 用于测量具有基因突变或视网膜疾病的 小鼠 的视网膜血管直径。
- 为研究人员提供一种实用且可靠的方法。
- 用于监测视网膜血管病变的进展。
使用的方法
- 向麻醉小鼠腹腔内注射荧光素工作液。
- 将2%甲基纤维素凝胶涂抹于角膜表面。
- 使用定制的MATLAB程序进行图像分析。
- 分析荧光血管造影眼底图像以测量血管直径。
主要结果
- 该方案可实现对视网膜血管直径的精确测量。
- 操作简便，便于研究人员使用。
- 在监测视网膜疾病治疗效果方面具有潜在应用价值。
- 有助于深入了解基因突变对视网膜血管系统的影响。
结论
- 该方法是研究视网膜血管变化的有力工具。
- 它有助于加深对视网膜疾病及其治疗方法的理解。
- 未来的应用可能包括对视网膜疾病的临床监测。
常见问题
行业重要性概述
在小鼠模型中自动测量视网膜血管直径，可实现对与基因突变和视网膜疾病相关的血管变化进行定量评估。该技术通过提供标准化、可重复的血管参数，支持对疾病进展和治疗效果的评价，从而推动早期发现和转化研究。将自动图像分析整合到临床前工作流程中，可提高预测的可信度，并为眼科药物研发中的风险调整型项目决策提供依据。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 能够对转基因小鼠模型中的血管表型进行客观定量分析。
- 支持对参与视网膜血管病变的靶点进行功能验证。
- 通过将基因突变与可测量的血管表型结果相关联，有助于揭示其作用机制并降低研发风险。
- 为视网膜疾病机制的假设驱动型研究提供标准化的评估终点。
筛选与检测方法开发
- 提供可重复的定量血管直径测量，用于实验标准化。
- 建立经过验证的成像与分析工作流程，支持后续化合物筛选。
- 可在多种遗传背景和干预条件下实现可扩展性与平台重复利用。
- 支持对靶向视网膜血管系统的候选治疗药物进行可靠评估。
转化与临床前研究
- 将临床前血管指标与疾病相关终点对齐，以实现转化研究的连续性。
- 实现在体监测治疗效果和疾病进展。
- 基于定量血管读数支持经风险校正的推进决策。
- 促进临床前研究中分子与影像生物标志物的整合。
流程与工作流整合
这种自动化的图像分析方法适用于从早期发现到临床前研究的连续过程，为眼科研究中从基因靶点验证到转化生物标志物开发提供了桥梁。
- 发现生物学：通过量化遗传或药物干预引起的血管变化，支持假设验证和通路阐明。
- 筛选：提供即用型、可重复的血管直径检测结果，用于化合物评估。
- 分析：生成血管直径的定量数据表，包括均值、标准差和标准误，支持可靠的统计学比较。
- 转化研究：将临床前成像终点与视网膜血管健康的临床标志物相对应。
- 企业级复用：提供基于 MATLAB 的可重复使用分析平台，可适配多种视网膜疾病模型。
运营与企业影响
- 科学价值：提高视网膜疾病模型的预测可信度，降低机制上的不确定性。
- 操作价值：标准化并自动化血管测量，提升实验的可重复性和通量。
- 战略价值：基于定量血管终点指标，支持对眼科项目进行科学的推进/终止决策，实现资本高效的研发推进。
- 项目组合影响：支持根据定量血管终点指标，对靶点和治疗候选物进行风险调整后的优先级排序。
实施注意事项
- 需要具备视网膜成像和基于 MATLAB 的图像分析的专业知识。
- 依赖于商用眼底相机和荧光成像基础设施的可用性。
- 需要跨团队对成像方案和分析参数进行标准化。
- 针对不同小鼠品系或视网膜疾病模型可能需要进行方法调整。
- 图像质量和视盘居中程度对获得可靠的测量结果至关重要。
