Artículo de método

Medición de carotenoides en Perifovea utilizando el reflectómetro de pigmento macular

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DOI:

10.3791/60429

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29 de enero de 2020

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1College of Optometry, Western University of Health Sciences, 2ZeaVision LLC

En este artículo

Resumen

Presentamos un protocolo para determinar los niveles de pigmento macular general, luteína, y densidad óptica de zeaxantina en las regiones centrales y parafoveales de la retina. El protocolo incluye un novedoso sistema de orugas ajustable utilizado para medir la densidad óptica del pigmento macular en la excentricidad foveal.

Resumen

El reflectómetro de pigmento súbditos maculares (MPR) mide objetivamente la densidad óptica del pigmento macular (MPOD) y proporciona además la densidad óptica de luteína (L-OD) y la densidad óptica de zeaxantina (Z-OD) en el centro de 1 grado de la fóvea. Se desarrolló una modificación de la técnica para evaluar la densidad carotenoide in vivo excéntrica a la fóvea. Un sistema de orugas ajustable con luces LED rojas se colocó a 6,1 m del participante para facilitar la fijación ocular. Las luces se espaciaron adecuadamente para crear incrementos de disparidad de retina de 1 grado durante las mediciones de reflectometría. Todas las mediciones de reflectometría se obtuvieron con dilatación pupilar. El valor medio de MPR-MPOD para la medición central fue de 0,593 (SD 0,161) con una relación L-OD a Z-OD de 1:2.61. El valor MPR-MPOD en 1 grado fue de 0,248 y el valor medio de MPR-MPOD a 2 grados en la región parafoveal fue de 0,143. La relación L-OD a Z-OD a 1 grado y 2 grados fuera del centro fue de 1,38:1,0 y 2,08:1,0, respectivamente. Los resultados demuestran que las mediciones de MPOD obtenidas utilizando la disminución de MPR en función de la excentricidad de la retina y que hay una mayor concentración de zeaxantina centralmente en comparación con la luteína. La relación L-OD a Z-OD cambia con excentricidad foveal, con dos veces más luteína que zeaxantina a 2 grados fuera del centro. Nuestra técnica proporciona con éxito un método rápido in vivo para la medición de la densidad óptica del pigmento macular en varias excentricidades foveales. Los resultados coinciden con las mediciones de distribución de la densidad de la densidad de la xantofilaides publicadas previamente e in vitro.

Introducción

La degeneración macular relacionada con la edad (AMD) es una de las principales causas de ceguera y representa el 8,7% de la ceguera en todo el mundo1. Los factores de riesgo asociados con la DMAE incluyen el aumento de la edad, el sexo femenino, el tabaquismo, el color del iris ligero, el desequilibrio lipídico, la exposición de por vida a la luz solar y las radiaciones ultravioletas, los niveles sistémicamente inferiores de antioxidantes, la menor densidad óptica del pigmento macular (MPOD), la genética y la raza2. De estos, factores de riesgo modificables son dejar de fumar, suplementación oral de antioxidantes, y carotenoides. Los carotenoides son pigmentos naturales que se encuentran en plantas y microorganismos, y son antioxidantes eficientes3. Son producidos por organismos fotosintéticos; los seres humanos obtienen carotenoides de su dieta3,4. Los pigmentos maculares se componen de tres carotenoides: luteína, zeaxantina y mesozeaxantina4. La luteína xantofilas y la zeaxantina5 se encuentran en la retina, específicamente la mácula, y dan a la fóvea su color amarillo6. Se observan concentraciones más altas de xantofilas en los axónicos de los fotorreceptores y las capas plexiformes internas de la retina5,7. La ingesta de carotenoides, como la luteína y la zeaxantina, aumenta el nivel de pigmento macular. Luteína y zeaxantina se obtienen de la ingesta dietética o con suplementos de nutrientes, mientras que la meso-zeaxantina es simplemente un subproducto del metabolismo de la luteína3,7,8. Las concentraciones de luteína y zeaxantina difieren en las diversas regiones de la retina. Centralmente, en la fóvea, la concentración de zeaxantina es mayor que la de la luteína, con una proporción de 2.3:19,10. La concentración de carotenoides disminuye 100 veces por mm en la periferia foveal, donde la luteína es más frecuente que la zeaxantina, con una proporción de 2.4:19,10.

La presencia de xantofilas en la retina protege los circuitos de la retina, especialmente en la fóvea y la mácula, y es fundamental para la visión central. Las xantofilas protegen la retina por dos mecanismos posibles: 1) filtrando la luz azul y 2) disminuyendo la tensión oxidativa5,11,12,13. La luz azul esparce más en la retina y los niveles más altos de pigmento macular absorben centralmente la luz dispersa, mejorando así la visión. Además, la parte azul del espectro visible se compone de alta energía, longitudes de onda cortas que pueden resultar en la producción de cantidades excesivas de especies reactivas de oxígeno en la retina. Por lo tanto, se cree que los carotenoides reducen la carga oxidativa sobre la mácula actuando como antioxidantes en laretina interna y el complejo epitelial pigmental de la retina fotorreceptor al poner estos radicales libres5,12,13,14.

La medición de los carotenoides de la retina tiene implicaciones mayores en la salud sistémica. Un ensayo reciente demostró que la terapia carotenoides mejora la función de la retina en diabéticos sin ninguna alteración a los niveles de glucosa en sangre15. Los niveles de densidad de carotenoides en la retina también están fuertemente correlacionados con los niveles en el cerebro16. Los niveles de carotenoides pueden ser cruciales en los años de desarrollo17,18, y los niveles en el deterioro del cerebro con la edad19. Los niveles de MPOD están relacionados con la neuroprotección y la eficiencia neuronal tanto en niños como en ancianos20,21. Por lo tanto, es necesario medir el MPOD y sus características clínicamente. Esto desempeñará un papel en el diagnóstico, manejo y tratamiento de diversas afecciones oculares y sistémicas7,15,16,17,18,19,20,21.

Las tecnologías de medición MPOD disponibles comercialmente actualmente son fotómetros parpadeantes heterocromáticos (HFP), que se basan en pruebas psicofísicas. Estos miden un parche de 1 grado en la fóvea, que equivale a un círculo de 0,30 mm de diámetro22. Si bien se ha demostrado que estos tipos de dispositivos son fiables, están limitados por su naturaleza subjetiva, consumen mucho tiempo de uso y son incapaces de distinguir las cantidades individuales de xantofilas que forman MPOD13,22,23,24. El reflectómetro del pigmento macular (véase La Tabla de Materiales),también conocido como reflectómetro (véase la Figura 1),aborda estas limitaciones midiendo objetivamente el MPOD y sus componentes individuales de luteína y zeaxantina (xantofilas)25. El reflectómetro utiliza una fuente halógena de cuarzo filtrada y colimada filtrada por UV/IR para enviar un haz de luz controlado a la retina (ver Figura2 del esquema) y los filtros internos absorben la mayor parte de la radiación producida. Por lo tanto, hay poco o ningún riesgo de exposición a la radiación para el participante. Los diversos cromóforos y estructuras en el ojo humano y los patrones de absorción y reflectancia correspondientes están bien descritos en la literatura26,27,28. El análisis de la luz reflejada procesada por el espectrómetro interno permite el aislamiento cuantitativo y la medición de las densidades ópticas de luteína y zeaxantina (L-OD, Z-OD) junto con el MPOD general. El tercer carotenoides de la retina meso-zeaxantina es espectralmente indistinguible de la zeaxantina y por lo tanto el Z-OD representa una combinación de ambos carotenoides29. El trabajo previo ha demostrado que la reflectometría es fiable al medir L-OD central, Z-OD y MPOD25,29.

El propósito del estudio actual es crear una técnica que se puede utilizar para producir estimaciones in vivo de los niveles de zeaxantina y luteína en las regiones de retina foveal y parafoveal en los seres humanos. Otros objetivos son comparar los hallazgos con los resultados publicados anteriormente en laboratorio e histología14,29. El enfoque desarrollado y descrito en este manuscrito y su utilización junto con la reflectometría para medir el MPOD perifoveal es novedoso. Esta técnica se puede utilizar con cualquier unidad de reflectometría existente sin modificaciones importantes para medir los niveles de retina de los carotenoides individuales, como L-OD y Z-OD, en varios lugares lúvelos y parafoveales.

El estudio presentado en este manuscrito incluye ocho participantes que van desde los 22-29 años de edad. Nuestros métodos incluyen primero la realización de un examen oftálmico de rutina para asegurar que los participantes del estudio cumplan con los criterios de inclusión. Después de obtener el consentimiento informado, cada participante del estudio se sometió a las siguientes cuatro pruebas: 1) se utilizó un dispositivo fotómetro de parpadeo heterocromático disponible comercialmente para obtener una medición central de MPOD; 2) se utilizó un dispositivo reflectómetro para obtener dos mediciones centrales; 3) utilizando el mismo dispositivo reflectómetro junto con el sistema de orugas periféricas, las mediciones de los niveles de carotenoides a una excentricidad de 1 grado, es decir, un círculo de 0,30 mm de diámetro, se centraron en 0,30 mm de la fóvea central; 4) utilizando la misma configuración, los niveles de carotenoides a una excentricidad de 2 grados, también se midió un círculo de 0,30 mm de diámetro colocado en el borde de la fóvea (una región parafoveal).

Las mediciones de MPR se realizaron después de dilatar la pupila de cada participante con 1% de gotas oftálmmicas de tropicamida. Se sabe que la dilatación pupilar no es necesaria para obtener valores MPOD utilizando reflectometría, pero puede mejorar la repetibilidad de las mediciones L-OD y Z-OD25,29. Esto es posiblemente debido al hecho de que las mediciones obtenidas de la retina utilizando el reflectómetro tenían una mejor relación señal-ruido cuando las pupilas se dilataron. Para las mediciones de reflectometría periférica precisas y estables, los participantes utilizaron objetivos de fijación que se colocaron en infinito óptico30,31.

Obtuvimos mediciones del reflectómetro para 30 s y descartamos los primeros 10 s de datos. Este procedimiento tiene dos ventajas: 1) la fuente de señal es brillante y permite que los ojos se adapten y se ajusten a la tarea; y 2) lo más importante, el pigmento fotorreceptor blanquea durante los primeros 10 s. Por lo tanto, la eliminación de los primeros 10 s de medición permite una señal más estable y precisa29. Realizamos todas las pruebas de reflectometría dos veces en el presente estudio, después de lo cual promedimos las mediciones para obtener valores medios de MPOD, L-OD y Z-OD y la relación de Z-OD/ L-OD para cada participante.

Protocolo

Todos los temas fueron reclutados en un solo sitio, la Western University of Health Sciences. El estudio fue aprobado por la junta de revisión institucional de la Western University of Health Sciences, Pomona, California, EE. UU., y realizado de acuerdo con los principios de la Declaración de Helsinki. Antes de la participación, todos los participantes recibieron una explicación detallada del estudio y firmaron un formulario de consentimiento informado antes de que se llevara a cabo cualquier evaluación oftálmica estándar.

1. Reclutamiento de participantes

  1. Incluya participantes que tengan al menos 18 años de edad y tengan una agudeza visual de 20/40 o más.
  2. Incluya a los participantes con condiciones clínicamente insignificantes como cataratas, drusa aislada, desprendimiento vítreo posterior, drusa familiar en periferia y afecciones de retina periféricas, como degeneración de celosía o defectos epiteliales del pigmento de la retina. Asegúrese de que los participantes tengan binocularidad normal y de que no tengan supresión32.
  3. Logre esto mediante la administración de una prueba de supresión32. Este es un paso crucial porque en ausencia de binocularidad normal, los participantes no podrán reconocer el objetivo de fijación y la medición de la fuente de luz simultáneamente y así confirmaría la ubicación adecuada de la medición en las regiones de fóvea y parafoveal.
  4. Excluya a todos los participantes menores de 18 años de edad, con una agudeza visual inferior a 20/40, con daño en la retina en la región de la mácula (parte central de la retina), glaucoma, retinopatía diabética, hemorragia, cataratas graves o ocluciones vítreas que impidan la toma de imágenes oftálmicas o mediciones de MPR.
  5. Excluya a los participantes que no puedan realizar las mediciones utilizando fotometría de parpadeo heterocromático o reflectometría, aquellos para los que los dispositivos no pueden proporcionar valores MPOD, o aquellos con supresión ocular.

2. Creación del sistema de vía periférica(Figura 3)

  1. Obtenga una pista deslizable con un riel de aluminio de aproximadamente 1 m (3,5 pies) de largo que contenga una sangría hueca con espacio para una pista deslizable, como una tira de tiempo de la puerta.
  2. Monte la pista a 6,1 m (20 pies) del sujeto sentado en el MPR para realizar las mediciones de reflectometría. Asegúrese de que la pista esté a 1,5 m del suelo para estar a la misma altura que el ojo del participante durante la medición de la reflectometría.
  3. Monte tres luces LED de control remoto de 1 cm x 1 cm en la pista deslizable para que los centros de las luces estén espaciados a 10,7 cm de distancia entre sí.
    NOTA: Los 10,7 cm logran cada grado y se determinaron porque cada luz LED está a 6,1 m del participante. La distancia de 6,1 m (20 pies) es la distancia mínima para obtener un infinito óptico verdadero, pero si se crea un sistema de orugas a una distancia adicional, la distancia entre cada luz LED cambiaría y una nueva distancia tendría que calcularse trigonométricamente. (Véase el Cuadro 1). Si se utilizan menos de 6 m, se recomienda la dilatación pupilar para minimizar el alojamiento ocular.

3. Mediciones utilizando un fotómetro heterocromático parpadeante

NOTA: Este paso es para la recopilación de datos adicionales y no es esencial para las mediciones periféricas utilizando el reflectómetro.

  1. Inculcar lágrimas artificiales en ambos ojos, pedir al participante que parpadee un par de veces y parchear el ojo que no se está probando.
  2. Explique el procedimiento al participante.
  3. Indique al participante que mire el objetivo de fijación central del fotómetro de parpadeo heterocromático visible a través del ocular y que presione el clicker cada vez que observe el parpadeo del objetivo. Asegúrese de que el objetivo de fijación parpadee un total de cinco veces para determinar el umbral inicial.
  4. Vea los resultados del umbral inicial y recuerde al participante que haga clic en el botón cada vez que el objetivo de fijación central parpadea mientras la prueba continúa durante 45 s a 1 min.
  5. Un gráfico y un valor MPOD aparecerán en el monitor de control junto con un índice de confiabilidad. Asegúrese de que se muestra "aceptable" en el índice de confiabilidad. Repita la prueba si los resultados indican "borderline" o "inaceptable" hasta que se obtenga un índice de confiabilidad "aceptable".
  6. Haga clic en la siguiente flecha verde que aparece en el monitor de control una vez que el participante haya terminado la prueba para guardar los resultados.

4. Procedimiento de medición central utilizando el reflectómetro

NOTA: Los pasos posteriores conducirán a la medición de carotenoides individuales. Esto se realiza utilizando el reflectómetro. No es necesario realizar las mediciones centrales para medir las mediciones periféricas con el reflectómetro. Sin embargo, las mediciones centrales son importantes para el uso clínico.

  1. Introduzca la información del participante en el software del reflectómetro.
  2. Haga clic en la pestaña Ejecutar prueba ocular.
  3. Calibración de blancos
    NOTA: Este es un paso crucial en la calibración del espectrómetro dentro del dispositivo reflectómetro a muestra blanca de espectro completo. Esto se realiza una vez al día cuando el técnico enciende el dispositivo. No se necesita un participante para este paso.
    1. Haga clic en el botón Blanco situado junto a Calibrar.
    2. Inserte el tubo de calibración blanco en el reflectómetro después de que el mensaje que indique al usuario que inserte el "tubo de calibración blanco" que se muestra en la pantalla.
    3. Haga clic en Aceptar una vez insertado el tubo de calibración blanco para iniciar la calibración blanca. Asegúrese de que el botón Negro junto a Calibrar se haya activado después de que aparezca el mensaje Calibración blanca correcta en la pantalla.
  4. Calibración de negro
    1. Inculcar una gota de lágrimas artificiales en los ojos del participante y hacer que coloquen su barbilla sobre el reposamentón.
    2. Indique al participante que coloque el ojo cerca de la copa del ojo. Con el joystick, coloque suavemente el sistema para que el ocular presione contra la toma del ojo del participante y bloquee la luz de la habitación del sistema.
    3. Haga clic en el botón Negro para seleccionar Calibrar y alinear el sistema con la pupila del participante. La alineación adecuada se logra cuando la pupila está centrada en el círculo que se muestra en el monitor de la pantalla táctil.
    4. Indique al participante que ajuste la perilla giratoria en la parte delantera del sistema para obtener un objetivo claro.
    5. Haga clic en Aceptar una vez que el participante haya ajustado correctamente el sistema a su visión. El sistema llevará a cabo automáticamente una secuencia de calibración negra. Una vez que la calibración de negro se haya completado correctamente, se activarán los botones Ojo izquierdo y Ojo derecho, y aparecerá un mensaje de calibración de negro correcto en la pantalla.
  5. Inicio de la medición
    1. Haga clic en el botón Ojo izquierdo o Ojo derecho en la pantalla dependiendo del ojo que se esté midiendo.
    2. Asegúrese de que el sistema muestra el mensaje Alinear sistema con el ojo del sujeto. Asegúrese de que el sistema esté alineado con la pupila del participante. Utilice el joystick para realizar ajustes finos.
    3. Haga clic en el botón Aceptar de la pantalla para iniciar la medición MPOD. El tiempo de medición es de 30 s. Se necesita un mínimo de 10 s para obtener los parámetros/resultados. Aparecerá un temporizador de cuenta atrás en la parte superior de la pantalla que muestra cuánto tiempo queda para la medición. Pida al participante que mire la luz de fijación y anímelos a parpadear solo cuando sea necesario.
    4. Utilice el joystick durante la medición para asegurarse de que el sistema se mantiene alineado con la pupila del participante.
    5. Asegúrese de que el sistema muestra un mensaje que indica Medición correcta una vez completada la medición.
    6. Haga clic en el botón Aceptar para finalizar.
    7. Repita los pasos 4.4–4.6.6 para analizar el otro ojo si es necesario. Todo el proceso tarda entre 2 y 3 minutos.
      NOTA: Para repetir la medición en el mismo ojo espere al menos 30 s y repita los pasos 4.6–4.6.6.

5. Técnica de medición periférica utilizando reflectómetro(Figura 3)

NOTA: El ojo no probado se fijará en un objetivo que permite la colocación del estímulo en varias excentricidades de la fóvea del ojo probado. Esta metodología requiere binocularidad normal para permitir un posicionamiento correcto del ojo en el que se mide la densidad óptica del pigmento macular.

  1. Introduzca la información de los participantes en el software de reflectometría.
  2. Haga clic en la pestaña Ejecutar prueba ocular.
  3. Calibración de vía periférica
    1. Después de realizar la calibración en blanco y negro, pulse el botón Ojo izquierdo o Ojo derecho en la pantalla en función del ojo que se va a medir.
    2. El sistema mostrará un mensaje Alinear sistema con el ojo del sujeto. Asegúrese de que el sistema esté alineado con la pupila del participante. Utilice el joystick para realizar ajustes finos.
    3. Encienda la luz LED en el sistema de orugas que está más lejos hacia el participante. En este momento, el participante debe ser capaz de ver tanto la luz desde el interior del reflectómetro con su ojo derecho y la luz LED roja con su izquierda.
    4. Instruya al participante que dirija al observador entrenado para que ajuste la vía periférica hasta que pueda nitifimar ambos estímulos al máximo de su capacidad.
      NOTA: Puede haber variabilidad entre los participantes en cuanto a la altura de su "punto de calibración" superpuesto debido a diferencias anatómicas.
  4. Inicio de la medición
    1. Apague la luz LED y encienda la siguiente luz LED (a la izquierda) para llevar a cabo la siguiente medición excéntrica de 1 grado. Explique al participante que necesita mirar la nueva luz LED roja durante toda la medición.
    2. Haga clic en el botón Aceptar de la pantalla para iniciar la medición MPOD. El tiempo de medición es de 30 s. Aparecerá un temporizador de cuenta atrás en la parte superior de la pantalla que muestra cuánto tiempo queda para la medición. Pida al participante que mire la luz LED roja apropiada y anímelos a parpadear solo cuando sea necesario.
    3. Utilice el joystick durante la medición para asegurarse de que el sistema se mantiene alineado con la pupila del participante.
    4. Asegúrese de que el sistema muestra un mensaje que indica Medición correcta una vez completada la medición.
    5. Haga clic en el botón Aceptar para finalizar.
    6. Repita los pasos 5.3.1–5.4.5 para volver a tomar una medida.
      NOTA: Todo el proceso tarda entre 2 y 3 minutos. Se recomiendan dos mediciones para cada grado para permitir la comparación. Para repetir mediciones en una excentricidad de la retina diferente, cambie la separación de grados en el paso 4.8.

6. Análisis (Figura 4)

  1. Haga una copia del archivo que se va a analizar.
    NOTA: El archivo analizado se generó en los pasos 4.6.6 y 5.4.5. Este paso no es esencial, pero permite varios análisis realizados sin alterar los datos originales.
  2. Abra el software de reflectometría en el escritorio.
  3. Haga clic en Importar en el lado izquierdo de la aplicación y elija el archivo copiado que desea abrir.
  4. Haga clic en Editar en la pestaña Registro de asunto. Se abrirá una nueva ventana. Esto ayudará a obtener datos del intervalo de tiempo deseado.
  5. Mueva la barra deslizante inferior hacia arriba de 0 a 10 para eliminar los primeros 10 s de medición.
    NOTA: La barra deslizante debe leer 10–30. Estas barras deslizantes pueden moverse hacia arriba o hacia abajo para elegir el intervalo de tiempo deseado para analizar. (véase la Figura 4).
  6. Haga clic en el botón Salir en el lado izquierdo de esta ventana. Aparecerá una ventana de advertencia. Seleccione Aceptar para confirmar los cortes de intervalo.
  7. Haga clic en Iniciar analizador en la parte inferior izquierda del programa (consulte Tabla de materiales). Se abrirá una nueva ventana.
  8. Haga clic en Mejor ajuste en la parte inferior de la página. Esto rellenará el primer conjunto de datos, incluidos L-OD y Z-OD.
  9. Registre los datos.
  10. Haga clic en Restablecer para seleccionar otra opción de análisis.
  11. Seleccione Pigmento macular en las opciones Modelo de receptor.
  12. Haga clic en Ajuste óptimo para rellenar el segundo conjunto de datos, incluido MPOD.
  13. Haga clic en Guardar solución para guardar este intervalo.

Resultados

Este estudio incluyó a ocho participantes que van desde los 22 a 29 años de edad. La Tabla 1 describe cómo calcular la distancia para obtener cada grado de excentricidad desde el centro de la mácula. La Tabla 2 proporciona la demografía de los participantes. La muestra de estudio incluye un número igual de machos y hembras con una amplia variedad de diversidad etno-racial. La Tabla 3 muestra los resultados medios de MPOD obtenidos tanto por los dispositivos como por L-OD y Z-OD de todos los participantes involucrados en el estudio en diversas excentricidades. La media de MPOD y la desviación estándar obtenida por el fotómetro de parpadeo heterocromático y la técnica de reflectometría fue de 0,480 (SD 0,14) y 0,593 (SD 0,161) respectivamente. Hubo una excelente correlación entre la medición MPOD obtenida utilizando las técnicas con el coeficiente de correlación Persona r a 0,92 (p < 0,001). El Z-OD era más grande centralmente en comparación con el L-OD medido en la región foveal. La relación L-OD a Z-OD en el centro fue de 1:2.61. El Z-OD disminuyó en función de la excentricidad en el centro de la fóvea. A 1 grado de la fóvea central la concentración de Z-OD medida por reflectometría disminuyó significativamente, con un aumento en la L-OD. La relación L-OD a Z-OD a 1 grado de fijación central fue de 1.38:1.0. En la región parafoveal a 2 grados de la fijación central, la luteína se convirtió en el carotenoides predominante y la relación L-OD a Z-OD fue de 2.08:1.0. Las Tablas 4, 5y 6 muestran los datos obtenidos de los ocho sujetos. Examinando las tablas, es obvio que hay una variabilidad interindividual significativa de los valores L-OD, Z-OD y MPOD, lo que indica que los límites fisiológicos de la normalidad pueden ser grandes.

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Figura 1: Reflectómetro de pigmento macular. Reflectómetro de pigmento macular utilizado en este experimento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 2: Esquema operativo del reflectómetro del pigmento macular. Diagrama de los esquemas operativos internos del dispositivo MPR. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 3: Sistema de vía de medición periférica. (A) El reflectómetro de pigmento macular con el sistema de orugas periférica s6,1 m de distancia. (B) El sistema de orugas con un investigador apuntando a la luz LED de 0 grados. ( C) Todo el sistema tal como aparecería cuando el participante está siendo probado. (D) El sistema de orugas con la luz LED de 1 grado encendida. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 4: Ventana que muestra las barras de diapositivas utilizadas para editar las mediciones al tiempo deseado. Las barras deslizantes utilizadas para editar el marco de tiempo deseado. La imagen muestra los primeros 10 s que se están eliminando. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Distancia de prueba [m]3456.178910
Distancia entre luces [m]0.0520.070.0870.1070.1220.140.1570.175

Tabla 1: Separación entre luces de fijación a varias distancias del objetivo. La distancia entre las luces es el valor de x en esta ecuación:
figure-results-5
donde d es la distancia de prueba.

AsuntoEdadGéneroorigen étnicoCarrera
300227FHispanaCaucásico/Más de una carrera
300328FHispanaNinguno
300426FNo hispanoAfroamericano
300524MHispanaAsiática/Más de una carrera
300627MNo hispanoAsiático
300725FNo hispanoAfroamericano
300929MHispanaCaucásico/Más de una carrera
301022MNo hispanoAsiático

Tabla 2: Demografía de los participantes del estudio. La tabla muestra la edad, el sexo y la etnia de los participantes evaluados. La edad media de los participantes fue de 26 años. Había una proporción de 1:1 entre hombres y mujeres. La etnia autoidentificada de los participantes incluía 50% hispanos y alrededor del 37,5% de la raza asiática o más de una raza.

L-OD medioZ-OD medioMPOD de reflectometría mediaRelación Media Z-LFotometría de parpadeo medio MPOD
Central0.2470.4250.5932.61:10.48
Periférico 1 deg0.4020.1220.2481:1.38No disponible
Periférico 2 deg0.3660.030.1431:2.08No disponible

Tabla 3: Valores medios de los carotenoides en diversas excentricidades. La tabla muestra los resultados medios de los ocho participantes en el estudio. SD para L-OD central media (0.188) y Z-OD central media (0.142). SD para MPOD central media de MPR (0.161) y SD para MPOD central media del reflectómetro (0,14). SD para L-OD medio en periférico de 1 grado (0,224) y Z-OD medio en periférico 1 grado (0,122). SD para MPOD medio de MPR a periférico 1 grado (0.248). SD para L-OD medio a periférico 2 grados (0.366) y SD para Z-OD medio a periférico 2 grados (0.030). SD para MPOD medio de MPR a periférico 2 grados (0.143).

ParticipanteL-ODZ-ODMPODRelación Z-LMps
30020.5250.4090.6690.7780.58
30030.5660.4150.65250.7330.48
30040.16150.2910.4371.7930.437
30050.1210.4140.5553.4320.555
30060.1480.7240.8884.8920.888
30070.0740.3890.5365.2570.536
30090.1970.260.3611.320.361
30100.1830.4960.6422.710.642

Tabla 4: Mediciones individuales de densidad óptica carotenoides obtenidas en la fijación central. La tabla muestra las medidas obtenidas en la fijación central para los ocho participantes.

ParticipanteL-ODZ-ODMPODRelación Z-L
30020.32500.0120
30030.3850.080.1660.208
30040.1210.2530.3922.091
30050.701500.1190
30060.3620.2860.450.79
30070.1040.2650.3912.548
30090.58900.1830
30100.6260.0940.2730.15

Tabla 5: Mediciones individuales de densidad óptica de carotenoides obtenidas a 1 grado de la fijación central. La tabla muestra las mediciones obtenidas a 1 grado de la fijación central para los ocho participantes.

ParticipanteL-ODZ-ODMPODRelación Z-L
30020.14600.0430
30030.35100.0660
30040.0630.0770.1691.222
30050.1890.0170.0670.09
30060.90200.2910
30070.040.0990.2012.475
30090.7180.0460.2320.064
30100.51800.0760

Tabla 6: Mediciones individuales de densidad óptica de carotenoides obtenidas a 2 grados a partir de la fijación central. La tabla muestra las mediciones obtenidas a 2 grados de la fijación central para los ocho participantes.

Discusión

Nuestro estudio ilustra la técnica y metodología para realizar mediciones in vivo de MPOD en varias regiones foveales y parafoveales utilizando un dispositivo reflectómetro. Desarrollamos y calibramos un sistema de orugas periféricas para obtener mediciones a 1 grado y 2 grados de la fijación central. Los resultados de nuestro estudio muestran que MPOD, L-OD y Z-OD se pueden medir en varias regiones lúveles y parafoveales utilizando este protocolo en el infinito óptico. El protocolo podría adaptarse para distancias más cortas cuando no hay habitaciones largas disponibles en una clínica. En ese caso, sin embargo, será necesaria la dilatación pupilar para controlar el alojamiento activo (véase el cuadro 1).

Hay dos pasos críticos al realizar este experimento: 1) la calibración de 0 grados y 2) la calibración negra. Cuando se utiliza el sistema de vía periférica para medir MPOD y sus componentes fuera del centro, la fijación externa para la calibración de 0 grados o la medición del foveal es de suma importancia. Si el participante cuyo ojo se mide no entiende este procedimiento o no puede realizar los pasos necesarios, las mediciones se verán comprometidas y erróneas. La calibración negra también es crítica porque permite que el MPR establezca una medición del espectrómetro de línea base cuando no hay luz presente, que el dispositivo entonces compara con todos los valores obtenidos del sujeto. Por lo tanto, la calibración negra es una necesidad para cada participante.

Los resultados de nuestro estudio indican que los niveles centrales de MPOD coinciden con los datos de estudios experimentales e histológicos publicados anteriormente7,10,14. Además, encontramos que los niveles de MPOD disminuyen con el aumento de la excentricidad de la retina, con los valores de MPOD siendo mayores en el foveal en comparación con la región parafoveal. Los niveles de luteína y zeaxantina también varían en diferentes lugares de la retina con las relaciones de luteína y zeaxantina cambiando en función de la excentricidad. Encontramos relaciones L-OD y Z-OD centrales de 1:2.6, que cambiaron a 2.08:1 a 2 grados de fijación central. Esto es coherente con los informes de estudios anteriores10,29. Encontramos que los niveles de luteína y zeaxantina mostraron una variación interindividual considerable. Los experimentos de laboratorio in vivo anteriores han evaluado sólo tres sujetos y hay información limitada en esta área29. Si la variación interindividual significativa de los niveles de carotenoides es correcta, entonces esto apoyaría la necesidad de obtener medidas de referencia de carotenoides y adaptar suplementos individuales. Se necesitarán más investigaciones para confirmar este hallazgo de alta variabilidad interindividual de los niveles de luteína y zeaxantina en individuos sanos. Las publicaciones previas y el trabajo con este dispositivo MPR muestran que se pueden obtener mediciones repetibles para MPOD tanto en condiciones pupilares no dilatadas como dilatadas, aunque la repetibilidad de las mediciones de L-OD y Z-OD mejoró cuando las pupilas se dilataron25. En el presente estudio, realizamos todas las mediciones de MPR con pupilas dilatadas. Dado que los niveles de carotenoides son más bajos en la periferia foveal y la región parafoveal, puede ser esencial dilatar la pupila para una intensidad de señal constante y mediciones periféricas confiables.

Probamos varios métodos, y en última instancia desarrollamos y probamos nuestro sistema de orugas. Demostró ser la forma más eficaz de lograr resultados fiables. El sistema se probó examinando a tres participantes varias veces para ver si se podían lograr resultados similares con cada intento. Esto incluyó la medición de los participantes en tres ocasiones separadas durante un período de dos meses. Otros métodos intentados incluían la modificación del ocular de reflectometría mediante la creación de una cubierta con aberturas precortadas a 0, 1 y 2 grados fuera del centro. Esta técnica resultó ineficaz porque las rendijas estaban demasiado juntas para que un sujeto se distinguiera adecuadamente.

Hay varias limitaciones en este estudio. El estudio requiere que los sujetos tengan binocularidad normal. Esto garantiza que el sujeto será capaz de fijarse en el objetivo mientras se mide el otro ojo. Los sujetos que no cumplan con este criterio no podrán cumplir con las instrucciones, no se fijarán adecuadamente mientras participan en el estímulo y no se pueden medir con éxito utilizando esta técnica. El sistema de orugas es fiable, pero sus limitaciones pueden abordarse en futuros estudios. El protocolo podría mejorarse al tener luces de fijación LED rojas incorporadas con parte de un sistema de optómetro Badal como parte del reflectómetro. Esto permitiría al participante fijarse en la excentricidad deseada con el ojo que se mide con el alojamiento adecuado de la lente.

En la actualidad, no existen técnicas alternativas para medir in vivo L-OD y Z-OD. Sin embargo, existen dispositivos alternativos que miden MPOD. Uno de estos dispositivos es el fotómetro de parpadeo heterocromático utilizado en este estudio. El fotómetro de parpadeo heterocromático emplea un método psicofísico de prueba y no puede determinar valores individuales de luteína y zeaxantina. Las mediciones MPOD centrales obtenidas mediante un fotómetro de parpadeo heterocromático fueron un promedio de 0,11 inferiores a las obtenidas por el dispositivo MPR con una desviación estándar de 0,16. La medición MPOD obtenida utilizando ambas técnicas tenía una excelente correlación como se informó anteriormente25.

Aunque el estudio actual tiene un pequeño tamaño de muestra, su propósito era probar el concepto de que las mediciones periféricas de zeaxantina y densidad óptica de luteína se pueden obtener utilizando un dispositivo de reflectometría. Hasta nuestro conocimiento, otros estudios in vivo han tenido tamaños de muestra significativamente más pequeños que la muestra utilizada en este estudio. Por lo tanto, estamos seguros de que nuestros resultados demuestran que la densidad de carotenoides in vivo se puede medir en la fovéla, la periferia foveal y la región parafoveal utilizando un reflectómetro. Nuestro estudio arroja más luz sobre cómo se distribuyen los niveles de zeaxantina y luteína en las regiones maculares centrales y periféricas dentro de la retina humana. Debido a que encontramos una variación notable de los valores entre nuestros participantes del estudio, se necesitan estudios más grandes tanto in vivo como in vitro para entender mejor la distribución de luteína y zeaxantina, niveles y proporciones dentro de la población general.

Divulgaciones

El Dr. Pinakin Davey es consultor de ZeaVision y el Dr. Dennis Gierhart es un empleado, director científico del fabricante de dispositivos MPR ZeaVision. Otros autores no informan de conflictos.

Agradecimientos

Agradecemos a WesternU College of Optometry y al programa Master of Science in Medical Sciences en WesternU por su asistencia y apoyo. También agradecemos a ZeaVision por su generoso apoyo y financiación.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
1-1/4 pulgadas x 36 pulgadas Plata debajo del umbral de la puertaFrost King LLC 77578013947Cualquier tira ajustable que se pueda montar en una pared será suficiente.
Cinta aislante negra3M Company054007-00053Se utiliza para ajustar la luz de fijación para crear una región de 1 cm por 1 cm.
Luces LED con mando a distanciaElfeland LLCELFELANDhoasupic1295Cualquier pequeña luz LED de fijación roja con mando a distancia que se pueda montar en la pista será suficiente.
Reflectómetro de pigmento macularZeavision LLCN/APrototipo no disponible para la venta.
Espectróptero de pigmento macular Quantifeye 2Zeavision LLCNúmero de catálogo N/AÚnico modelo disponible en Zeavision LLC.
Ultra Gel Control 4g Super PegamentoHenkel AG & Empresa1405419Se utiliza para fijar las luces LED a la pista, pero cualquier adhesivo fuerte será suficiente.
Software de reflectometría patentado por Zeavision, nativo del reflectómetro de pigmento macularZeavision LLCN/AEl software y el algoritmo son propiedad de Zeavision LLC.

Referencias

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