Summary
Biz objektif konaklama manuel lens sedye kullanarak okuyan verimli bir yöntem mevcut. Objektif uzanan zonules çekerek fizyolojik konaklama lens kapsülü, böylece, bağlı iletişim kuralı taklit eder.
Abstract
Bu iletişim kuralı, fizyolojik konaklama biyomekanik maliyet-etkin ve pratik bir şekilde taklit için hedeftir. Konaklama silier vücut kasılması ve objektifin vizyon için gerekli kalinlasma sonuçlanan gevşeme zonule liflerinin yoluyla elde edilir. Burada, mevcut bir roman, basit yöntem konaklama lens kapsülü manuel lens sedye (MLS) üzerinden bağlı zonules gerilmesini tarafından çoğaltılır. Bu yöntem Radyal bir lens için tutarlı bir güç maruz elde germe izler ve accomodating, gergin olabilir sigara accomodating lensler için gergin olabilir lensler bir karşılaştırma sağlar. Önemlisi, sedye zonules doğrudan ve böylece sadece objektif, zonules ve silier vücut yerine tüm dünyada örnek gerektiren göz, sklera çiftler. Bu fark anlamlı bir tüm dünyada elde etmek göre yaklaşık % 62 donör kadavra lensler edinme maliyetini düşürebilir.
Introduction
Konaklama insan gözü tarafından dinamik olarak keskin odak uzak ya da yakın mesafelerde nesneleri görmek için onun kristal mercek şeklini ayarlamak için süreç olduğunu. Konaklama özünde biyomekanik bir süreçtir. Nöro uyarıcı bir kuvvet silier vücut üzerine ve objektif kapsül1,2çevresi eklemek zonule lifleri için silier kaslar üretmek. Farklı teoriler konaklama biyomekanik arkasında olmakla birlikte, en yaygın olarak kabul edilen Helmholtz hipotezdir. Göre objektif bir doğal gerilmiş durumda uzak nesneleri odak için en iyi lens en ince şeklinde karşılık gelen hipotezdir. Odağı daha yakın nesneleri değiştirmek için silier Kaslar sözleşme ve zonular lifleri rahat. Buna karşılık, objektif, anterior ve posteiror yüzey eğrilikleri artan kalınlaşır. Bu vizyon, bu nedenle, daha kısa bir odak uzaklığı1için gerekli olan Dioptrik güç artışa karşılık gelir.
Uyum yeteneği Presbiyopi adında bir koşulu ile zaman içinde güvenilir değil. Herkes 50 yaşında tarafından etkileyen, Presbiyopi dinamik olarak uzak mesafeler3kapatmak için odaktan değiştiremiyorsanız göz yapar. Presbiyopi mücadele etmek için geçerli düzeltici lensler ve Çift odaklı gözlüklerin gibi pasif yöntemlerdir. Kaç uçak yakın nesneleri odaklanmak için bir yetenek artırırken, böyle pasif tedaviler objektif4,5dinamik odak yeteneği geri yükleyemezsiniz. Presbiyopi verimli bir şekilde tedavi veya muhtemelen önlemek için konaklama daha iyi anlamak için devam eden bir gerek yoktur.
Objektif konaklama çalışmaya, cihazların bir dizi fenomen ex vivo4,6,7,8,9simülasyonu için geliştirilmiştir. İplik diskler ilk lens merkezkaç kuvvetler8üzerinden germe izlemek için tanıtıldı. Daha sadakatle fenomen çoğaltmak için objektif germe cihazlar yavaş yavaş tanıttı yenilikçi ve. Kullanarak bir objektif sedye, Mannlar ve ark. objektif lens güç ve Ekvator çapı9böyle birleştiriliyor süre karşılamak için gerekli güç ile karakterizedir. Objektif lens şekli silier vücut3,10,11,12yanıt eşit bir güç olarak azaltılmış bir değişiklik sonuçlanan yaş ile stiffens geçerli anlaşılmasıdır.
Geçerli objektif sedye kez ve elektronik ve programlanabilir germe fiyatlar, uygulama karmaşık bir kuruluma dahil tüm kadavra göz küresi6,7,10,13gerektirir. Bu gereksinim deneye göz başına üzerinde $500,00 başına maliyet artar ve örnek kullanılabilirliği azalır. Burada göz arka yaklaşık 200,00 $ toplamları gibi objektif konaklama düşük maliyetle eşlemek için bir yöntem mevcut. Süre bugün kullanılan birçok aygıt daha az gelişmiş teknik sonuçlar ödün vermeden daha maliyet etkin ve adoptable olduğunu. Bu yöntem şekil 1' de tasvir bir manuel lens sedye (MLS) etrafında merkezli ve benzersiz bir sıkma sistemi lens çapını genişletmek için zonular lifleri ve Radyal kıvırma yöntemi kullanır. Protokol fizyolojik doğruluğunu Bernal ve arkbulgular tarafından doğrulanır., kim hangi anterior ve posteiror zonular lifleri için objektif kapsül14bağlı yol okudu. Sadece objektif, zonule ve silier gövde gerektiren özel Ayakkabı Tasarım kullanarak, fizyolojik konaklama kopyalayan tarafından objektif biyomekanik araştırmayı amaçladık.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Aşağıdaki iletişim kuralları Maryland Üniversitesi Kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi gibi altında Kurumsal değerlendirme Komitesi kabul edilir. İletişim kurallarını federal, eyalet ve yerel standartlara ve Biyogüvenlik University of Maryland ilkesine göre bu kurallar yola çıktı.
1. göz örnek diseksiyon
-
Bir göz örnek yerel mezbaha veya doku bankasından edinin. Hemen tüm göz küre aldıysanız, objektif, ekli zonules ve camsı ayıklayın.
Not: aşağıda açıklanan belirli ayrıntıları domuz ve insan gözleri ilgilidir.- Dezenfekte Cerrahi makas ve forseps kullanarak, kesmek ve sklera çevreleyen tüm aşırı doku kaldırın.
- Sıkıca yan tarafında göz tutun ve jilet kullanarak, gözün kornea uzak 3 mm sol tarafındaki küçük bir kesi yapmak. Göz içinde Vitre ulaştınız için yeterince derin kesim yapmak.
- Makas kullanarak, dikkatle göz çevresi insizyon daha fazla kesin. Objektif delinme kaçının. Temsili resim Resim 2içindeAgösterilir.
- Gözün dış çevresi kesilmiş oldu kez forseps kullanarak göz posterior doku çıkarın. Objektif, zonules, silier beden ve ekli Vitre Forseps ile izole et. Bir temsili resim Şekil 2' deBgösterilir.
- Objektif düz MLS üzerinde yatıyordu makas ve forseps kullanarak aşırı Vitre kaldır.
Not: kornea nakli durumlarda cerrahi kornea düğme kullanılır ve dünyanın geri kalanı araştırma amaçlı kullanılabilir. Ancak, bu kısmi küre hala objektif sedye Kur doku hazırlanmasında kullanılan. Arka elde edilen yalnızca, yalnızca adım 1.1.4–1.1.5 gerçekleştirin.
- 30 dk için % 15 çamaşır suyu çözümündeki tüm makineleri sonrası diseksiyon dezenfekte.
2. deneme manuel Lens sedye Meclisi
- Orada kalır böylece ayakkabı girinti arka duvarına ve ayakkabı kendisi arasında bir 5 mm boşluk 10 mm ayakkabı dipleri ve karşılık gelen ayakkabı başında MLS alt plaka yerleştirin.
- Beraber tabakları dayama üst ve alt plaka hizalamak; aygıt şimdi uzatılmamış durumda.
- Tabakları plaka çalışması ve stoper vida alt plaka tarafında bulunan deliğe yerleştirin.
- Üsse doğru plaka kutu ilanı ve İngiliz anahtarını hizalanmış girintiler yerleştirin.
- Ayakkabı sözleşme ve ayakkabı özgün uzatılmamış konumuna döndürmek için geri saatin tersi yönde Döndür için durdurma vida ulaşıncaya kadar İngiliz anahtarını saat yönünde çevir.
3. Lens montajı
- 5 mm boşluk kalıntıları arasında ayakkabı girinti ve ayakkabı kendisini arka duvarına 10 mm ayakkabı tabanları MLS alt plaka içine ekleyin.
- Ayakkabı objektif Merkez delik destek veriyor eğri forseps kullanarak, ayıklanan objektif yüzünü alt plaka ortasına yerleştirin.
- Ayakkabı karşılık gelen üst yerine, yalnızca zonules ve camsı kırpma oturtun. Görsel olarak objektif merkezli olarak kalmasını sağlamak alt plaka üzerinde mümkün olduğunca.
- 2.3-2.4 adımları yineleyin.
4. Lens ölçümü
- Videolar ve resimler germe işlemi yakalamak için bir görüntüleme sistemi aparatı hemen üstüne yerleştirin. Post-processing doğru boyut ve ölçek görüntüleri için resim çerçeve içinde bir cetvel eklediğinizden emin olun.
Not: Herhangi bir uygun görüntüleme sistemi bu adım için yeterlidir; Burada kullanıyoruz bir 12 megapiksel, autofocusing smartphone örnekten bir ayak. - Sıkıca henüz sorunsuz, İngiliz anahtarı yönünde objektif germek için döndürün. Şekil 3 uzatılmamış ve gergin Devlet Temsilcisi görüntüleri gösterir.
- Gergin objektif fotoğrafçılık sonra anahtarı örnek istirahat durumuna geri yüklemek için saat yönünün tersi yönde döndür.
Not: Ölçüm lens lensin su kaybı en aza indirmek için zamanında gerçekleştirilir zorunludur. - Açıkça objektif nihai dinlenme durumunu fotoğraf.
5. veri analizi
- ImageJ için resim yükleme ve şekil 4Agösterildiği gibi objektif en az 40 puan çevresi için "nokta" özelliğini kullanın. Seçili her noktasında verim için "Analiz" → "Tedbir" seçeneğini kullanın.
- (Yazılım örneğin MATLAB kullanarak) konumu Puan bir RADIUS ve şekil 4Bgösterildiği gibi uygun ki verim için uygun. Piksel yarıçapı ve hata fotoğraflandı cetvel kullanarak ölçümleri dönüştürün.
- Eşleştirilmiş iki kuyruklu t-bireysel bir objektif önce ve sonra MLS germe karşılaştırmak için sınama gerçekleştirin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Domuz gözler, Presbiyopi4,15, germe objektif ile çalışmak için ortak bir örnek elde edilen, (n = 10) yerel bir mezbaha ve bu iletişim kuralı konaklama yetenek lenslerin gözlemlemek için kullanıldı. Şekil 5 A önce ve sonra MLS germe domuz objektif karşılaştırmasını gösterir. Gergin zaman objektif RADIUS bir ortalama 0,19 ± 0,07 mm artış oldu (p < 0.001), özgün RADIUS üzerinden 4,2 ± %1,62 artış equating. Konaklama objektif esneklik ile ilişkilidir, bu nedenle, uzatılmamış ve gergin konum arasındaki Radyal fark yetenek karşılamak için öneririz. Tutarlı bir artış ile anlaşma benzer çalışmalar16,17olan sonrası germe, objektif yarıçap içinde bulduk. Tutarlılık ve nispeten düşük sapma daha fazla çalışma içinde bizim protokol doğrular.
Bu iletişim kuralı accomodating ve unaccommodating lensler karşılaştırma için izin verir. Uzatılmamış durumuna büyük Radyal farkı karşılamak için daha büyük bir yetenek gösterir. Daha fazla iletişim kuralı doğrulamak için biz insan konaklama yetenekleri yaş bir fonksiyonu olarak gözlenen. 21 yaşındaki bir çocuk ve bir 60 yıl-yaşlı insan gözü (Ulusal hastalık araştırma değişim, Philadelphia, PA) test ettik. Sonuçlar, şekil 5' teB, gösterildiği gibi yaş ile uyum yeteneği bir düşüş göstermiştir. 21 yaşındaki objektif RADIUS tarafından 0.22 ± 0.13 mm yada 5.2 0.0059 ± 0,099 mm veya %0.14 artış 60 yaşındaki lens için karşılaştırıldığında germe üzerine % arttı. Bu insan lensler giderek devri3ile uyum yeteneği kaybetmek gösterilmiştir. Bu sonuçlar gergin ve uzatılmamış RADIUS konaklama yetenek kaybı gösteren 21 yaşındaki lens göre 60 yaş objektif arasında daha küçük fark gösterdi. Uzatmak için bir azalma yeteneği gösteren büyük insan yaş8,18,20bir fonksiyonu olarak konaklama benzer çalışmalar ile anlaşma camdır.
Resim 1 : Manuel lens sedye şematik. MLS ayakkabı, plaka durum, üst plaka ve alt plaka dahil olmak üzere, (A) monte bileşenleri. (B) temsilcisi diyagramı Radyal örneğe bağlı ayakkabı. (C) hangi (resimde değil) zonules bağlı ve gergin Clamped ayakkabı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Temsilcisi görüntüleri disseksiyonu Protokolü'nün. (A) göz örnek toplanan ve ilk insizyon boyunca dünya yaklaşık 3 mm kornea üzerinden yapılacaktır. (B) onun çevresi göz dünya düzgün kesilmiş oldu. (C) arka sklera tamamen Küre. ayrılmış (D) objektif, Vitre, zonules ve silier vücut dünyanın gelen izole edilmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : MLS üzerinden uzatılmamış ve gergin lens temsilcisi görüntü. (A)objektif, wrenching uzatılmamış konumunda önce cihazın içinde düzenlenmektedir. Lens uzun konumunu gerilir gibi (B) cihazın Radyal anahtarı ile döndü. Ölçek çubuğu 10 mm. = Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : Veri analiz objektif örnekleri temsilcisi görüntülerden. (A) seçili 50 puan ImageJ yazılımını kullanarak objektif örnek çevresi seçildi. (B) hesaplanan RADIUS 37.4955 piksel ve uygun ki-kare değerinin 0.77636 piksel. Bu sonuçlar objektif lens değişecek ve piksel fotoğraflandı cetvel kullanarak Metrik birimler dönüştürülmesi gerekir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : Lens RADIUS önce ve sonra manuel lens sedye ile germe. (A) uzatılmamış ve gergin yarıçapı 10 domuz lenslerin MLS için tabi. (B) temsilcisi grafiği iki insan lensler, 21 yaşındayken ve 60 yıl-yaşlı, önce ve manuel lens germe sonra ölçülen yarıçapı. Hata çubukları hem de bölüm (A) ve (B) çevre lens uygun olarak bildirilen hata temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sedye için örnek çift objektif konaklama yeteneği bir çift parçalı sıkma mekanizması kullanarak okuyan bir doğru ve verimli şekilde sağlamak için yeni bir yöntem tasarladılar. Konaklama sırasında objektif rahatlatır ve rahatlama zonular lifleri1,2,4,19yanıt olarak çapı azalır. Yöntem sıkma ve zonular iplik gerginlik kontrol bu olgu üzerinde odaklanır. Bu nedenle, doğru bir şekilde fizyolojik objektif konaklama benzetimini yapmak için ayakkabı içinde zonules kelepçe için kritik bakım alınması gerekir. Uygun sıkma emin olmak için objektif bağlı en az Vitre ile düz alt ayakkabı Merkezi karşı dinlenmelisin. Ek süre wrenching eşit Radyal germe objektif çevresi gerçekleştirilir sağlamak için özen gösterilmelidir. Objektif uzanan nonequivalent görünüyorsa veya zonules kelepçeler müstakil hale, örnek mümkünse bağlanması gerekir.
Benzer lens germe iletişim kuralları şu anda konaklama ile Presbiyopi4,6,7,9,12çalışmaya uygulanıyor. Ancak, bu iletişim kuralları genellikle karmaşık ve pahalı, karmaşık makine ve yazılım programlama gerektiren vardır. Ayrıca, bu teknikleri tüm göz örnekleri üzerinde $500,00 başına daha fazla yaygınlaşmasının azalır deneme adlı gerektirir. Bizim iletişim kuralı fizibilite sistem ve örnek durumu yalnızca örnek bir kısmını kılarak uzanan bir manuel lens ile makine programlama değiştirerek artar. Göz maliyetleri önemli ölçüde daha az 250,00 $ deneme, gerekli arka. Ancak, bizim iletişim kuralıyla ilişkili bazı sınırlamalar vardır. Daha önce belirtildiği gibi objektif veya eşit olmayan zonule gerilim kayma bir uygulanamaz germe içinde sonuçlanacaktır. Ayrıca, wrenching yük değil ölçülür ve bu nedenle unclamping veya zonules yırtılma önlemek için kullanıcı tutarlılığını dayanır. Zonules gözyaşı olsaydı, MLS ayakkabı yeterince kelepçe mümkün olmaz gibi örnek atılmalıdır. Gelecekteki çabalar fizyolojik alaka ve tutarlılık sağlamak için uygulanan kuvvet miktarının üzerinde durulacak. Ayrıca, protokol durdurma vida ile durdu kadar artış için germe içerir. Uzanan bu nedenle, değiştirilemez veya örnekleri arasında çeşitli ve daha ziyade ikili tamamen gergin ya da uzatılmamış durumunu görüntüler.
Koşul şu anda kaçınılmaz ve tedavi edilemez olduğundan önlenmesi veya yenilikleri presbiyopi tedavisi oküler araştırma, bir odak noktası var. Ancak, konaklama ve Presbiyopi biyomekanik tam olarak anlaşılmış değildir. Daha az örnek malzeme, aygıt inşaat ve zaman gerektiren süre konaklama sırasında germe objektif doğru bir simülasyonu için sunulan Protokolü sağlar. Kullanılabilirliği artırma tarafından yöntemi gözlemlemek ve objektif konaklama biyomekanik çalışma daha fazla laboratuarlar için sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
AB Bioniko Consulting LLC hissedarıdır.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Manual Lens Stretcher | Bioniko | MLS | Different animal species will require different shoe sizes |
| Porcine Eye Samples | George G. Ruppersberger; slaughterhouse | N/A | Whole eyeballs were obtained |
| Human Eye Samples | The National Disease Research Interchange | N/A | Posterior poles without corneas were ordered |
| Dissecting Scissors (5 1/2'' Straight) | Electron Microsopy Sciences | 72960 | |
| Tissue Forceps (4 1/2'') | Electron Microsopy Sciences | 72960 | |
| iPhone 6s | Apple | N/A | Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work |
| Sodium Hypochorite | Clorox | Clorox Regular-Bleach | Any disinfectant will work |
References
- Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).
- Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, D. J. The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate. Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).
- Glasser, A., Campbell, C. W. Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age. Vision Res. 38 (2), 209-229 (1998).
- Reilly, M. A., Hamilton, P. D., Perry, G., Ravi, N. Comparison of the behavior and natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher. Exp Eye Res. 88, 483-494 (2009).
- Langenbucher, A., Huber, S., Nguyen, N. X., Seitz, B., Gusek-Schneider, G. C., Küchle, M. Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens. J Cataract Refract Surg. 29 (4), 677-685 (2003).
- Ehrmann, K., Ho, A., Parel, J. Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates. Clin Exp Optom. 91 (4), 411 (2008).
- Pinilla Cortés, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926 (2015).
- Fisher, R. F. The elastic constants of the human lens. J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).
- Eppig, T., et al. Biomechanical eye model and measurement setup for investigating accommodating intraocular lenses. Z Med Ohys. 23 (2), 144-152 (2013).
- Manns, F., Parel,, et al. Response of Human and Monkey Lenses in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (7), 3260 (2007).
- Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy. Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).
- Besner, S., Scarcelli, G., Pineda, R., Yun, S. -H. In Vivo Brillouin Analysis of the Aging Crystalline Lens. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (13), 5093 (2016).
- Cortes, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926-2932 (2015).
- Bernal, A., Parel, J. -M., Manns, F. Evidence for Posterior Zonular Fiber Attachment on the Anterior Hyaloid Membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (11), 4708 (2006).
- Kammel, R., Ackermann, R., Mai, T., Damm, C., Nolte, S. Pig Lenses in a Lens Stretcher. Optom Vis Sci. 89 (6), 908-915 (2012).
- Hahn, J., et al. Measurement of Ex Vivo Porcine Lens Shape During Simulated Accommodation, Before and After fs-Laser Treatment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).
- D'Antin, J. C., Cortes, L. P., Montenegro, G. A., Barraquer, R. I., Michael, R. Evaluation of a portable manual stretching device to simulate accommodation. Acta Ophthalmol. 93 (255), (2015).
- Pierscionek, B. Age-related response of human lenses to stretching forces. Exp Eye Res. 60 (3), 325-332 (1995).
- Marussich, L., et al. Measurement of Crystalline Lens Volume During Accommodation in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (8), 4239 (2015).
- Martinez-Enriquez, E., Pérez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo. Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).
