In-vivo-Strukturbewertungen von Augenerkrankungen in Nagetiermodellen mittels optischer Kohärenztomographie

Die optische Kohärenztomographie im Spektralbereich ist ein wertvolles Werkzeug für die Abbildung von Augenstrukturen in vivo und für die Verfolgung von Veränderungen der Augenabmessungen im Laufe der Zeit in einer Vielzahl von Modellen für Augenerkrankungen. Wir verwenden SDOCT, um die Netzhautdicke in Modellen der Netzhautdegeneration bei diabetischer Retinopathie, die Netzhautdicke und das Schröpfen in einem Glaukommodell und die axiale Länge in einem Myopiemodell zu messen. Die SDOCT-Technik ist einfach, aber Übung ist entscheidend, um gute Bilder zu erhalten.

Und das Experimentieren mit verschiedenen Protokollen ist wichtig, um festzustellen, welches Protokoll am besten zu den jeweiligen Forschungsanforderungen passt. Das Verfahren wird von Andrew Feola, einem leitenden Prüfarzt des Zentrums für visuelle und neurokognitive Rehabilitation, demonstriert. Beginnen Sie mit dem Öffnen der optischen Kohärenztomographie-Software im Spektralbereich und geben Sie die Informationen zur Aufnahmestudie und zum Behandlungsarm ein.

Klicken Sie auf der Registerkarte Patientenuntersuchung auf Testuntersucher und wählen Sie den Namen des Untersuchers aus. Klicken Sie auf Studienname, um die Studie zu definieren, und öffnen Sie die Registerkarte Studie, um eine neue Studie hinzuzufügen oder die Behandlungen in einer vorhandenen Studie zu ändern. Klicken Sie rechts neben Behandlungsarm auswählen, um einen Behandlungsarm auszuwählen.

Um einen neuen Zeitpunkt für eine gesamte Gruppe hinzuzufügen, klicken Sie auf Patient hinzufügen. Geben Sie im Fenster die ID-Nummer, den Vor- und Nachnamen ein. Wählen Sie das Geschlecht des Patienten und das Geburtsdatum aus.

Um die einzelnen Ratten hinzuzufügen, klicken Sie auf Prüfung hinzufügen. Um die Ratten zu identifizieren, klicken Sie auf eine Prüfung und dann auf Prüfung bearbeiten. Geben Sie die ID-Nummer in das Feld Notizen eingeben ein und klicken Sie auf Änderungen speichern.

Bringen Sie als Nächstes das richtige Objektiv am Gerät an. Wählen Sie die entsprechende Konfiguration in der Software aus und wählen Sie die zugehörige Position des Referenzarms. Doppelklicken Sie auf der Registerkarte Patientenuntersuchung auf die markierte Untersuchung, um zur Registerkarte Bildgebung zu gelangen und mit der Bildgebung zu beginnen.

Um ein voreingestelltes Scanprotokoll zu laden, klicken Sie auf Protokoll aus der Liste auswählen. Wählen Sie für Rattenmodelle für Glaukom und diabetische Retinopathie eine Voreinstellung, die aus zwei OD und zwei OS für das rechte bzw. linke Auge besteht. Nachdem Sie die anästhesierte Ratte in ein Nagetierausrichtungssystem gelegt haben, tragen Sie Gleitmittel auf die Augen des Tieres auf.

Verwenden Sie kurz vor der Bildgebung ein sanftes Tuch, um überschüssige Kochsalzlösung abzuleiten, und verwenden Sie zwei Rotationsbewegungen des Nagetierausrichtungssystems, um die Ratte so zu positionieren, dass der Blick horizontal ist und die Achse der optischen Kohärenztomographie-Linse nach unten gerichtet ist. Verwenden Sie den Freilaufmodus, um die Netzhaut für die Datenerfassung auszurichten. Verwenden Sie dann den Zielmodus für eine kontinuierliche Anzeige sowohl der horizontalen als auch der vertikalen B-Scans in Echtzeit.

Bewegen Sie den Scankopf näher an das Auge, bis die Netzhaut sichtbar ist, und verwenden Sie das Nagetierausrichtungssystem, um die Position des Tieres anzupassen, bis der Sehnervenkopf in der Mitte sichtbar ist. Stellen Sie den horizontalen Scan horizontal und den vertikalen Scan vertikal ein. Passen Sie den Arbeitsabstand so an, dass das Netzhautbild flach und nicht gekrümmt ist, und passen Sie die Position des Referenzarms so an, dass das Bild am oberen Rand des Anzeigefensters bleibt.

Definieren Sie für die Netzhautbildgebung von Modellen für Glaukom, Netzhautdegeneration und diabetische Retinopathie einen drei x drei Millimeter großen Scan, der aus 1.000 A-Scans x 100 B-Scans und 1 wiederholtem B-Scan für die Mittelwertbildung besteht. Zentrieren Sie den Sehnerv in der horizontalen und vertikalen Achse, so dass sich der Volumenscan in der Mitte gerade entlang der nasalen, temporalen und oberen, unteren Achse befindet. Klicken Sie auf Schnappschuss, um ein Foto aufzunehmen, und klicken Sie auf Speichern, um das Bild zu speichern.

Erhalten Sie einen radialen Scan, der am Sehnervenkopf zentriert ist, d.h. 1.000 A Scans x 4 B Scans x 20 wiederholte B Scans. Und verwenden Sie die wiederholten B-Scans, um die Bildschärfe des Auges oder der Netzhaut zu verbessern und die Interpretation der Augenregionen oder Schichten der Netzhaut während der Datenanalyse zu erleichtern. Speichern Sie dann das Bild und wiederholen Sie den Scan für das kontralaterale Auge.

Für die Nachbearbeitung der Bilder öffnen Sie die entsprechende Software für die mathematische Modellierung. Wählen Sie für die Bearbeitung der Netzhaut die zu ladenden optischen Kohärenztomographie-Scans aus und klicken Sie, um das Zentrum des Sehnervenkopfes zu definieren. Das Programm generiert vertikale Linien, die die Abstände auf beiden Seiten des Sehnervenkopfes definieren.

In der Netzhaut der Ratte befinden sich diese Linien 0,5 und 1,2 Millimeter von der Mitte des Sehnervenkopfes entfernt, wobei insgesamt vier vertikale Linien die nasale, temporale und untere, obere Achse des Auges darstellen, abhängig vom aktuell analysierten radialen B-Scan. Entlang jeder Linie wird die retinale Nervenfaserschicht, die innere plexiforme Schicht, die innere Kernschicht, die äußere plexiforme Schicht, die äußere Kernschicht, die äußere Grenzmembran, die inneren und äußeren Segmente, das retinale Pigmentepithel und die gesamte Netzhautdicke abgegrenzt. Wenn alle Layer abgegrenzt wurden, exportieren Sie die Messungen zur Datenanalyse in eine Tabelle.

Repräsentative Bilder der optischen Kohärenztomographie des Spektralbereichs zeigen eine dünnere äußere Kernschicht, die die Photorezeptorzellkörper in der Netzhaut von lichtinduzierten BALB/c-Mäusen mit lichtinduzierter Netzhautdegeneration enthält, im Vergleich zu ungeschädigten Kontrollmäusen. Nach Quantifizierung der Dicke der Netzhautschicht wird ein signifikanter Unterschied zwischen ungeschädigten und lichtinduzierten Mäusen mit Netzhautdegeneration für die Gesamtdicke der Netzhaut, die Dicke der äußeren Kernschicht und die Dicke des inneren und äußeren Segments beobachtet. Im okulären Hypertoniemodell wird ein deutlicher Umbau am Sehnervenkopf beobachtet, einschließlich einer Schröpfung des Sehnervs nach acht Wochen.

Die Quantifizierung der Schichtdicke der retinalen Nervenfaser nach acht Wochen okulärer Hypertonie zeigt eine signifikante Ausdünnung im Vergleich zu den Ausgangsmessungen. Die Bildgebung der Netzhaut aus einem diabetischen Rattenmodell und Wistar-Kontrolltieren zeigt, dass im Alter von sechs Wochen die retinale Nervenfaserschicht und die Gesamtdicke der Netzhaut bei diabetischen Ratten im Vergleich zu Wistar-Ratten in der peripheren Netzhaut reduziert sind, wobei die größten Unterschiede im unteren und temporalen Quadranten der Netzhaut beobachtet wurden. Die axiale Länge des Auges in einem Mausmodell für Myopie ist sichtbar länger als die bei Wildtyp-Augen im Alter von 84 Tagen.

Diese myopen Augendaten stammen von einer Maus, der ein Uhrengen fehlt, was darauf hindeutet, dass Uhrengene zur Entwicklung von Myopie beitragen. Die Messung von Augenstrukturen mit SDOCT kann in Verbindung mit anderen Assays wie dem Elektroretinogramm und der optomotorischen Reaktion verwendet werden, um subtile Veränderungen im Laufe der Zeit in vielen Modellen von Augenerkrankungen zu erkennen.