Article de méthode

Mesure des caroténoïdes à Perifovea à l'aide du réflectomètre pigmentaire maculaire

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DOI :

10.3791/60429

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29 janvier 2020

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

Dans cet article

Résumé

Nous présentons un protocole pour déterminer les niveaux du pigment maculaire global, de la lutéine, et de la densité optique de zéaxanthine dans les régions centrales et parafoveals de la rétine. Le protocole comprend un nouveau système de voie réglable utilisé pour mesurer la densité optique des pigments maculaires dans l'excentricité foveineuse.

Résumé

Le réflectomètre de pigment maculaire (MPR) mesure objectivement la densité optique de pigment maculaire global (MPOD) et fournit en outre la densité optique de lutéine (L-OD) et la densité optique de zéaxanthine (Z-OD) dans le 1 degré central du fovea. Une modification de la technique a été développée pour évaluer la densité caroténoïde in vivo excentrique à la fovea. Un système de voie réglable avec des feux ROUGES de LED a été placé 6.1 m loin du participant pour faciliter la fixation oculaire. Les lumières ont été espacées convenablement pour créer des incréments de 1 degré de disparité rétinienne pendant les mesures de réflectométrie. Toutes les mesures de réflectométrie ont été obtenues avec la dilatation pupillaire. La valeur moyenne MPR-MPOD pour la mesure centrale était de 0,593 (SD 0,161) avec un rapport L-OD/Z-OD de 1:2.61. La valeur MPR-MPOD à 1 degré était de 0,248 et la valeur moyenne MPR-MPOD à 2 degrés dans la région parafoveal était de 0,143. Le rapport L-OD à Z-OD à 1 degré et 2 degrés au centre était de 1,38:1.0 et 2.08:1.0, respectivement. Les résultats démontrent que les mesures de MPOD obtenues en utilisant la diminution de MPR en fonction de l'excentricité rétinienne et qu'il y a une concentration plus élevée de zéaxanthine centralement comparée à la lutéine. Le rapport L-OD à Z-OD change avec l'excentricité foveineuse, avec deux fois plus de lutéine que de zéaxanthine à 2 degrés au centre. Notre technique fournit avec succès une méthode in vivo rapide pour la mesure de la densité optique de pigment maculaire à diverses excentricités foveineales. Les résultats concordent avec les mesures de distribution de la densité carotenoïde xanthophyll in vivo et in vitro publiées antérieurement.

Introduction

La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) est l'une des principales causes de cécité et représente 8,7 % de la cécité dans le monde1. Les facteurs de risque associés à la DMLA comprennent l'augmentation de l'âge, le sexe féminin, le tabagisme, la couleur de l'iris clair, le déséquilibre lipidique, l'exposition à vie au soleil et aux rayons ultraviolets, des niveaux systémiquement inférieurs d'antioxydants, une densité optique de pigment maculaire inférieur (MPOD), la génétique et la race2. Parmi ceux-ci, les facteurs de risque modifiables sont le sevrage tabagique, la supplémentation orale des antioxydants et les caroténoïdes. Les caroténoïdes sont des pigments naturels présents dans les plantes et les micro-organismes, et sont des antioxydants efficaces3. Ils sont produits par des organismes photosynthétiques; les humains obtiennent des caroténoïdes de leur régime3,4. Les pigments maculaires sont composés de trois caroténoïdes : la lutéine, la zéaxanthine et la méso-zéaxanthine4. Les xanthophylls lutéine et zéaxanthine5 se trouvent dans la rétine, en particulier la macula, et donner à la fovea sa couleur jaune6. Des concentrations plus élevées de xanthophylls sont observées dans les axones des photorécepteurs et les couches plexiformes internes de la rétine5,7. La prise de caroténoïdes, comme la lutéine et la zéaxanthine, augmente le niveau de pigment maculaire. La lutéine et la zéaxanthine sont obtenues à partir de l'apport alimentaire ou avec la supplémentation en nutriments, tandis que la méso-zéaxanthine est tout simplement un sous-produit du métabolisme de la lutéine3,7,8. Les concentrations de lutéine et de zéaxanthine diffèrent dans les différentes régions de la rétine. Centralement, dans la fovea, la concentration de zéaxanthine est supérieure à celle de la lutéine, avec un rapport de 2,3:19,10. La concentration de caroténoïdes diminue de 100 fois par mm dans la périphérie foveineuse, où la lutéine est plus répandue que la zéaxanthine, avec un rapport de 2,4:19,10.

La présence de xanthophylls dans la rétine protège les circuits rétiniens, en particulier dans la fovea et la macula, et est critique pour la vision centrale. Les xanthophylls protègent la rétine par deux mécanismes possibles : 1) filtrant la lumière bleue et 2) diminuant le stress oxydatif5,11,12,13. La lumière bleue se disperse le plus dans la rétine et des niveaux plus élevés de pigment maculaire absorbent centralement la lumière dispersée, améliorant ainsi la vision. En outre, la partie bleue du spectre visible est composée de hautes énergies, de courtes longueurs d'onde qui peuvent entraîner la production de quantités excessives d'espèces réactives d'oxygène dans la rétine. Par conséquent, on pense que les caroténoïdes réduisent le fardeau oxydatif sur la macula en agissant comme antioxydants dans la rétine intérieure et le complexe épithélial de pigment rétinien de photorécepteur en étanchant ces radicaux libres5,12,13,14.

La mesure des caroténoïdes rétiniens a de plus grandes implications dans la santé systémique. Un essai récent a montré que la thérapie caroténoïde améliore la fonction rétinienne chez les diabétiques sans aucune altération des niveaux de glucose sanguin15. Les niveaux de densité caroténoïde dans la rétine sont également fortement corrélés avec les niveaux dans le cerveau16. Les niveaux de caroténoïde peuvent être cruciaux dans les années de développement17,18, et les niveaux dans le déclin du cerveau avec l'âge19. Les niveaux de MPOD sont liés à la neuroprotection et l'efficacité neuronale chez les enfants et les personnes âgées20,21. Il est donc nécessaire de mesurer le MPOD et ses caractéristiques cliniquement. Cela jouera un rôle dans le diagnostic, la gestion et le traitement de diverses affections oculaires et systémiques7,15,16,17,18,19,20,21.

Les technologies actuelles de mesure DU MPOD disponibles dans le commerce sont des photomètres hétérochromatiques (HFP), qui sont basés sur des tests psychophysiques. Ceux-ci mesurent un patch de 1 degré sur le fovea, qui s'élève à un cercle de diamètre de 0,30 mm22. Bien que ces types d'appareils se soient avérés fiables, ils sont limités par leur nature subjective, prennent du temps à utiliser et sont incapables de distinguer les quantités individuelles de xanthophylls qui forment le MPOD13,22,23,24. Le réflectomètre pigmentaire maculaire (voir Tableau des matériaux), également appelé réflectomètre (voir figure 1), aborde ces limitations en mesurant objectivement le MPOD et ses composants individuels de lutéine et de zéaxanthine (xanthophylls)25. Le réflectomètre utilise une source d'halogène de quartz filtrée ET collimated UV/IR pour envoyer un faisceau lumineux contrôlé à la rétine (voir la figureschématique 2 ) et les filtres internes absorbent la majeure partie du rayonnement produit. Par conséquent, il y a peu ou pas de risque d'exposition aux rayonnements pour le participant. Les différents chromophores et structures dans l'œil humain et les modèles d'absorption et de réflectance correspondants sont bien décrits dans la littérature26,27,28. L'analyse de la lumière réfléchie traitée par le spectromètre interne permet l'isolement quantitatif et la mesure des densités optiques de lutéine et de zéaxanthine (L-OD, Z-OD) avec le MPOD global. Le troisième méso-zéaxanthine caroténoïde rétinien est spectaltine indiscernable de la zéaxanthine et donc le Z-OD représente une combinaison des deux caroténoïdes29. Les travaux antérieurs ont montré que la réflectométrie était fiable lors de la mesure du L-OD central, de la Z-OD et du MPOD25,29.

Le but de la présente étude est de créer une technique qui peut être utilisée pour produire des estimations in vivo des niveaux de zéaxanthine et de lutéine dans les régions rétiniennes foveales et parafovealchez-elles chez l'homme. D'autres objectifs sont de comparer les résultats aux résultats de laboratoire et d'histologie précédemment publiés14,29. L'approche développée et décrite dans ce manuscrit et son utilisation aux côtés de la réfététométrie pour mesurer le MPOD perifoveal est nouvelle. Cette technique peut être utilisée avec n'importe quelle unité de réflectométrie existante sans modification majeure pour mesurer les niveaux rétiniens des caroténoïdes individuels, tels que L-OD et Z-OD, à divers endroits fovel et parafoveal.

L'étude présentée dans ce manuscrit comprend huit participants âgés de 22 à 29 ans. Nos méthodes comprennent d'abord la réalisation d'un examen ophtalmique de routine pour s'assurer que les participants à l'étude répondent aux critères d'inclusion. Après avoir obtenu le consentement éclairé, chaque participant à l'étude a subi les quatre tests suivants : 1) un dispositif de photomètre à scintillement hétérocrose hétérocromatique disponible dans le commerce a été utilisé pour obtenir une mesure centrale du MPOD; 2) un dispositif de réflectomètre a été utilisé pour obtenir deux mesures centrales ; 3) utilisant le même dispositif de réflectomètre en conjonction avec le système périphérique de voie, mesures des niveaux de caroténoïde à une excentricité de 1 degré, qui est un cercle de 0.30 millimètres de diamètre, a été centrée à 0.30 millimètres du fovea central ; 4) utilisant le même configuration, des niveaux de caroténoïde à une excentricité de 2 degrés, un cercle de 0.30 millimètres de diamètre placé au bord de la fovea (une région parafoveal), ont été également mesurés.

Les mesures de MPR ont été exécutées après dilatation de l'élève de chaque participant avec des gouttes ophtalmiques de 1% de tropicamide. On sait que la dilatation pupillaire n'est pas nécessaire pour obtenir des valeurs MPOD en utilisant la réflectométrie, mais elle peut améliorer la répétabilité des mesures L-OD et Z-OD25,29. Cela est peut-être dû au fait que les mesures obtenues à partir de la rétine à l'aide du réflectomètre avaient un meilleur rapport signal-bruit lorsque les pupilles étaient dilatées. Pour les mesures de réflectométrie périphériques précises et stables, les participants ont utilisé des cibles de fixation qui ont été placées à l'infini optique30,31.

Nous avons obtenu des mesures de réflectomètre pour 30 s et jeté les 10 premiers s de données. Cette procédure présente deux avantages : 1) la source du signal est lumineuse et permet aux yeux de s'adapter et de s'adapter à la tâche; et 2) plus important encore, le pigment photorécepteur blanchit pendant les 10 premiers s. Par conséquent, l'élimination des 10 premiers s de mesure permet un signal plus stable et précis29. Nous avons effectué deux fois des tests de réfététométrie dans la présente étude, après quoi nous avons fait la moyenne des mesures pour obtenir des valeurs moyennes de MPOD, de L-OD et de Z-OD et le rapport z-OD/L-OD pour chaque participant.

Protocole

Tous les sujets ont été recrutés sur un seul site, l'Université occidentale des sciences de la santé. L'étude a été approuvée par le comité d'examen institutionnel de l'Université occidentale des sciences de la santé, à Pomona, en Californie, aux États-Unis, et menée conformément aux principes de la Déclaration d'Helsinki. Avant la participation, tous les participants ont reçu une explication détaillée de l'étude et ont signé un formulaire de consentement éclairé avant toute évaluation ophtalmique standard.

1. Recrutement de participants

  1. Inclure les participants qui sont âgés d'au moins 18 ans et qui ont une acuité visuelle de 20/40 ou mieux.
  2. Inclure les participants présentant des conditions cliniquement insignifiantes comme des cataractes, du drusen isolé, un détachement vitré postérieur, un drusen familial en périphérie et des affections rétiniennes périphériques, comme la dégénérescence du treillis ou des défauts épithéliales pigmentaires rétiniens. Assurez-vous que les participants ont une jumelle normale et qu'ils n'ont pas la suppression32.
  3. Accomplir cela par l'administration d'un test de suppression32. Il s'agit d'une étape cruciale car en l'absence de jumelles normales, les participants ne seront pas en mesure de reconnaître simultanément la cible de fixation et la mesure de la source lumineuse et confirmeraient ainsi l'emplacement approprié de la mesure dans les régions fovea et parafoveal.
  4. Exclure tous les participants de moins de 18 ans, avec une acuité visuelle pire que 20/40, avec des dommages rétiniens dans la région de la macula (partie centrale de la rétine), le glaucome, la rétinopathie diabétique, l'hémorragie, la cataracte sévère, ou opacités vitreuses empêchant l'imagerie ophtalmique ou des mesures MPR.
  5. Exclure les participants qui ne sont pas en mesure d'effectuer les mesures à l'aide de la photométrie ou de la réflectométrie hétérochromatique, ceux pour lesquels les appareils sont incapables de fournir des valeurs MPOD, ou ceux qui ont une suppression oculaire.

2. Création du système de voie périphérique (Figure 3)

  1. Obtenir une voie glissée avec un rail en aluminium d'environ 1 m (3,5 pieds) de long qui contient une entaille creuse avec de l'espace pour une voie glissée, comme une bande de temps de porte.
  2. Montez la voie à 6,1 m (20 pieds) du sujet assis au MPR pour les mesures de réflectométrie à effectuer. Assurez-vous que la voie est à 1,5 m du sol pour être à la même hauteur que l'œil du participant pendant la mesure de réflectométrie.
  3. Montez trois feux LED télécommandés de 1 cm x 1 cm sur la voie glissée de sorte que les centres des lumières soient espacés les uns des autres à 10,7 cm.
    REMARQUE : Les 10,7 cm signifient chaque degré et ont été déterminés parce que chaque lumière LED est à 6,1 m du participant. La distance de 6,1 m (20 pieds) est la distance minimale pour obtenir une véritable infinité optique, mais si un système de voie est créé à une distance plus éloignée, la distance entre chaque lumière LED changerait et une nouvelle distance devrait être calculée trigonométrique. (Voir tableau 1). Si moins de 6 m sont utilisés, la dilatation pupillaire est conseillée pour minimiser l'hébergement oculaire.

3. Mesures à l'aide d'un photomètre hetrochromatique

REMARQUE : Cette étape est destinée à la collecte de données supplémentaires et n'est pas essentielle pour les mesures périphériques à l'aide du réflectomètre.

  1. Instiller des larmes artificielles dans les deux yeux, demander au participant de cligner des yeux à quelques reprises, et patcher l'œil qui n'est pas testé.
  2. Expliquez la procédure au participant.
  3. Demandez au participant de regarder la cible de fixation centrale du photomètre hétérochromatique clignotant visible à travers l'oculaire et d'appuyer sur le clicker chaque fois qu'il observe la cible vacillante. Assurez-vous que la cible de fixation clignote au total cinq fois pour déterminer le seuil initial.
  4. Afficher les résultats du seuil initial et rappeler au participant de cliquer sur le bouton chaque fois que la cible de fixation centrale clignote pendant que le test se poursuit pendant 45 s à 1 min.
  5. Un graphique et une valeur MPOD apparaîtront sur le moniteur de contrôle ainsi qu'un indice de fiabilité. Assurez-vous que « acceptable » est affiché sur l'index de fiabilité. Répétez le test si les résultats indiquent « limite » ou « inacceptable » jusqu'à ce qu'un indice de fiabilité « acceptable » soit obtenu.
  6. Cliquez sur la flèche verte suivante qui apparaît sur le moniteur de contrôle une fois que le participant a terminé le test pour enregistrer les résultats.

4. Procédure de mesure centrale à l'aide du réflectomètre

REMARQUE : Les étapes suivantes mèneront à la mesure des caroténoïdes individuels. Ceci est effectué à l'aide du réflectomètre. Les mesures centrales n'ont pas besoin d'être effectuées pour mesurer les mesures périphériques avec le réflectomètre. Cependant, les mesures centrales sont importantes pour une utilisation clinique.

  1. Entrez les informations du participant dans le logiciel de réflecteur.
  2. Cliquez sur l'onglet Run Eye Test.
  3. Calibration blanche
    REMARQUE : Il s'agit d'une étape charnière dans l'étalonnage du spectromètre à l'intérieur du dispositif de réflectomètre à l'échantillon blanc de spectre complet. Ceci est effectué une fois par jour lorsque l'appareil est activé par le technicien. Un participant n'est pas nécessaire pour cette étape.
    1. Cliquez sur le bouton blanc à côté de Calibrate.
    2. Insérez le tube d'étalonnage blanc sur le réflectomètre après que le message demandant à l'utilisateur d'insérer le « tube d'étalonnage blanc » est affiché sur l'écran.
    3. Cliquez OK une fois que le tube d'étalonnage blanc est inséré pour commencer l'étalonnage blanc. Assurez-vous que le bouton Noir à côté de Calibrate a été activé après l'apparition du message White Calibration Successful à l'écran.
  4. Calibration noire
    1. Instillez une goutte de larmes artificielles dans les yeux du participant et demandez-lui de placer son menton sur le repose-menton.
    2. Demandez au participant de placer son œil près de la tasse pour les yeux. À l'aide du joystick, placez doucement le système pour que la coupe des yeux appuie contre l'orbite du participant et bloque la lumière de la pièce du système.
    3. Cliquez sur le bouton Noir pour sélectionner Calibrate et aligner le système sur l'élève du participant. Un alignement approprié est atteint lorsque la pupille est centrée dans le cercle affiché sur le moniteur d'écran tactile.
    4. Demandez au participant d'ajuster le bouton rotatif à l'avant du système pour obtenir une cible claire.
    5. Cliquez sur OK une fois que le participant a correctement ajusté le système à sa vision. Le système effectuera automatiquement une séquence d'étalonnage noire. Une fois l'étalonnage noir terminé avec succès, les boutons Œil gauche et œil droit seront activés, et un message de réussite de calibrage noir apparaîtra à l'écran.
  5. Début de la mesure
    1. Cliquez sur le bouton Oeil gauche ou œil droit sur l'écran en fonction de l'œil mesuré.
    2. Assurez-vous que le système affiche le message Aligner le système à l'œil du sujet. Assurez-vous que le système est aligné sur l'élève du participant. Utilisez le joystick pour faire de beaux ajustements.
    3. Cliquez sur le bouton OK sur l'écran pour démarrer la mesure MPOD. Le temps de mesure est de 30 s. Un minimum de 10 s est nécessaire pour obtenir les paramètres/résultats. Une minuterie de compte à rebours apparaîtra en haut de l'écran affichant combien de temps il reste pour la mesure. Demandez au participant de regarder la lumière de fixation et encouragez-le à ne cligner des yeux que lorsque cela est nécessaire.
    4. Utilisez le joystick pendant la mesure pour vous assurer que le système reste en harmonie avec la pupille du participant.
    5. Assurez-vous que le système affiche un message indiquant la mesure réussie une fois la mesure terminée.
    6. Cliquez sur le bouton OK pour terminer.
    7. Répétez les étapes 4.4-4.6.6 pour tester l'autre œil si nécessaire. L'ensemble du processus prend environ 2 à 3 min.
      REMARQUE: Pour répéter la mesure sur le même œil attendre au moins 30 s puis répéter les étapes 4.6-4.6.6.

5. Technique de mesure périphérique à l'aide du réflectomètre (Figure 3)

REMARQUE : L'oeil non testé fixera sur une cible permettant le placement du stimulus à diverses excentricités du fovea de l'oeil examiné. Cette méthodologie nécessite une binocularité normale pour permettre un positionnement correct de l'œil dans lequel la densité optique du pigment maculaire est mesurée.

  1. Inputez les informations des participants dans le logiciel de réfréflectométrie.
  2. Cliquez sur l'onglet Run Eye Test.
  3. Étalonnage périphérique de la voie
    1. Une fois l'étalonnage blanc et noir effectué, appuyez sur le bouton Oeil gauche ou œil droit sur l'écran en fonction de l'œil à mesurer.
    2. Le système affichera un message Aligner le système à l'œil du sujet. Assurez-vous que le système est aligné sur l'élève du participant. Utilisez le joystick pour faire de beaux ajustements.
    3. Allumez la lumière LED sur le système de voie qui est la plus éloignée du participant. À ce moment,, le participant devrait être en mesure de voir à la fois la lumière de l'intérieur du réflectomètre avec leur œil droit et la lumière ROUGE LED avec leur gauche.
    4. Demandez au participant d'ordonner à l'observateur formé d'ajuster la trajectoire périphérique jusqu'à ce qu'il puisse superposer les deux stimuli au mieux de ses capacités.
      REMARQUE : Il peut y avoir une variabilité entre les participants quant à la mesure dans laquelle leur « point d'étalonnage » superposé est dû à des différences anatomiques.
  4. Début de la mesure
    1. Éteignez la lumière LED et allumez la lumière LED suivante (à gauche) pour effectuer la mesure excentrique suivante de 1 degré. Expliquez au participant qu'il doit regarder la nouvelle lumière ROUGE LED tout au long de la mesure.
    2. Cliquez sur le bouton OK sur l'écran pour démarrer la mesure MPOD. Le temps de mesure est de 30 s. Une minuterie de compte à rebours apparaîtra en haut de l'écran affichant combien de temps il reste pour la mesure. Demandez au participant de regarder la lumière LED rouge appropriée et encouragez-le à ne cligner des yeux que lorsque cela est nécessaire.
    3. Utilisez le joystick pendant la mesure pour vous assurer que le système reste en harmonie avec la pupille du participant.
    4. Assurez-vous que le système affiche un message indiquant la mesure réussie une fois la mesure terminée.
    5. Cliquez sur le bouton OK pour terminer.
    6. Répétez les étapes 5.3.1-5.4.5 pour reprendre une mesure.
      REMARQUE: L'ensemble du processus prend environ 2 à 3 min. Deux mesures sont recommandées pour chaque degré pour permettre la comparaison. Pour répéter les mesures à une excentricité rétinienne différente, changer la séparation de degré dans l'étape 4.8.

6. Analyse (figure 4)

  1. Faire une copie du fichier à analyser.
    REMARQUE : Le fichier analysé a été généré par étapes 4.6.6 et 5.4.5. Cette étape n'est pas essentielle mais permet diverses analyses effectuées sans altérer les données d'origine.
  2. Ouvrez le logiciel de réflectométrie sur le bureau.
  3. Cliquez sur Importer sur le côté gauche de l'application et choisissez le fichier copié à ouvrir.
  4. Cliquez sur Modifier sous l'onglet Enregistrement sujet. Une nouvelle fenêtre s'ouvrira. Cela aidera à obtenir des données à partir de l'intervalle de temps souhaité.
  5. Déplacez la barre de diapositives inférieure de 0 à 10 pour éliminer les 10 premiers s de mesure.
    REMARQUE : La barre de diapositives doit être lue de 10 à 30. Ces barres de diapositives peuvent se déplacer vers le haut ou vers le bas pour choisir l'intervalle de temps souhaité à analyser. (voir Figure 4).
  6. Cliquez sur le bouton Sortie sur le côté gauche de cette fenêtre. Une fenêtre d'avertissement apparaîtra. Sélectionnez OK pour confirmer les coupures d'intervalle.
  7. Cliquez sur Launch Analyzer en bas à gauche du programme (voir Tableau des matériaux). Une nouvelle fenêtre s'ouvrira.
  8. Cliquez sur Best Fit au bas de la page. Cela permettra de remplir la première ensemble de données, y compris L-OD et Z-OD.
  9. Enregistrez les données.
  10. Cliquez sur Réinitialisez pour sélectionner une autre option d'analyse.
  11. Sélectionnez Macular Pigment dans les options du modèle récepteur.
  12. Cliquez sur Best Fit pour remplir la deuxième ensemble de données, y compris MPOD.
  13. Cliquez sur Enregistrer la solution pour enregistrer cet intervalle.

Résultats

Cette étude a inclus huit participants âgés de 22 à 29 ans. Le tableau 1 décrit comment calculer la distance pour obtenir chaque degré d'excentricité du centre de la macula. Le tableau 2 fournit les données démographiques des participants. L'échantillon de l'étude comprend un nombre égal d'hommes et de femmes ayant une grande diversité ethnoraciale. Le tableau 3 montre les résultats moyens du MPOD obtenus par les deux appareils et L-OD et Z-OD de tous les participants impliqués dans l'étude à diverses excentricités. Le MPOD moyen et l'écart standard obtenus par le photomètre hétérochromatique de scintillement et la technique de réflectométrie étaient 0.480 (SD 0.14) et 0.593 (SD 0.161) respectivement. Il y avait une excellente corrélation entre la mesure de MPOD obtenue en utilisant les techniques avec le coefficient de corrélation de personne r - 0,92 (p lt ; 0,001). Le Z-OD était plus grand au centre par rapport au L-OD mesuré dans la région foveale. Le ratio L-OD/Z-OD était de 1:2,61. Le Z-OD a diminué en fonction de l'excentricité au centre de la fovea. À 1 degré du fovea central, la concentration de Z-OD mesurée par la réflectométrie a diminué de manière significative, avec une augmentation de L-OD. Le rapport L-OD/Z-OD à 1 degré de fixation centrale était de 1,38:1.0. Dans la région parafoveal à 2 degrés de la fixation centrale la lutéine est devenue le caroténoïde prédominant et le rapport L-OD à Z-OD était 2.08:1.0. Les tableaux 4, 5et 6 montrent les données obtenues des huit sujets. En examinant les tableaux, il est évident qu'il existe une variabilité interindividuelle significative des valeurs L-OD, Z-OD et MPOD, ce qui indique que les limites physiologiques de la normalité peuvent être grandes.

figure-results-1
Figure 1 : réflecmètre pigmentaire maculaire. Réflectomètre pigmentaire maculaire utilisé dans cette expérience. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

figure-results-2
Figure 2 : Schéma opérationnel du réflectomètre pigmentaire maculaire. Diagramme des schémas opérationnels internes du dispositif MPR. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

figure-results-3
Figure 3 : Système de voie de mesure périphérique. (A) Le réflectomètre de pigment maculaire avec le système périphérique de voie 6.1 m loin. (B) Le système de voie avec un chercheur pointant à la lumière LED de 0 degré. (C) L'ensemble du système tel qu'il apparaîtrait lorsque le participant est testé. (D) Le système de voie avec la lumière LED de 1 degré allumée. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

figure-results-4
Figure 4 : Fenêtre montrant les barres de diapositives utilisées pour modifier les mesures à l'heure désirée. Les barres de diapositives utilisées pour modifier le délai souhaité. L'image montre les 10 premiers s étant supprimés. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Distance d'essai [m]3456.178910
Distance entre les lumières [m]0.0520.070.0870.1070.1220.140.1570.175

Tableau 1 : Séparation entre les feux de fixation à différentes distances de la cible. La distance entre les lumières est la valeur pour x dans cette équation:
figure-results-5
où d est la distance d'essai.

ObjetÂgeSexeEthnicitéCourse
300227FHispaniqueCaucasien/Plus d'une race
300328FHispaniqueAucun
300426FPas hispaniqueAfro-américain
300524MHispaniqueAsiatique/Plus d'une course
300627MPas hispaniqueAsiatique
300725FPas hispaniqueAfro-américain
300929MHispaniqueCaucasien/Plus d'une race
301022MPas hispaniqueAsiatique

Tableau 2 : Démographie des participants à l'étude. Le tableau montre l'âge, le sexe et l'origine ethnique des participants testés. L'âge moyen des participants était de 26 ans. Il y avait un rapport 1:1 entre les hommes et les femmes. L'origine ethnique auto-identifiée des participants comprenait 50 % d'Hispaniques et environ 37,5 % d'Asiatiques ou de plus d'une race.

Moyenne L-ODMoyenne Z-ODMPOD moyen-réfététométrieRatio Moyenne Z-LPhotomémétrie moyen-Flicker MPOD
Centrale0.2470.4250.5932.61:10.48
Périphérique 1 deg0.4020.1220.2481:1.38Non disponible
Périphérique 2 deg0.3660.030.1431:2.08Non disponible

Tableau 3 : Valeurs moyennes des caroténoïdes à diverses excentricités. Le tableau montre les résultats en moyenne des huit participants à l'étude. SD pour la moyenne centrale L-OD (0.188) et moyenne centrale Z-OD (0.142). SD pour le MPOD central moyen de MPR (0.161) et SD pour LE MPOD central moyen du réflectomètre (0.14). SD pour L-OD moyen à 1 degré périphérique (0.224) et Z-OD moyen à 1 degré périphérique (0.122). SD pour MPOD moyen de MPR à périphérique 1 degré (0.248). SD pour L-OD moyen à 2 degrés périphériques (0.366) et SD pour Z-OD moyen à 2 degrés périphériques (0.030). SD pour MPOD moyen de MPR à périphérique 2 degrés (0.143).

ParticipantL-ODZ-OD (en)MPOD (EN)Z-L RatioDéputés
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

Tableau 4 : Mesures individuelles de densité optique caroténoïde obtenues à la fixation centrale. Le tableau montre les mesures obtenues à la fixation centrale pour les huit participants.

ParticipantL-ODZ-OD (en)MPOD (EN)Z-L Ratio
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

Tableau 5 : Mesures individuelles de densité optique caroténoïde obtenues à 1 degré de fixation centrale. Le tableau montre les mesures obtenues à 1 degré de fixation centrale pour les huit participants.

ParticipantL-ODZ-OD (en)MPOD (EN)Z-L Ratio
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

Tableau 6 : Mesures individuelles de densité optique caroténoïde obtenues à 2 degrés de la fixation centrale. Le tableau montre les mesures obtenues à 2 degrés de la fixation centrale pour les huit participants.

Discussion

Notre étude illustre la technique et la méthodologie pour effectuer des mesures in vivo de MPOD à diverses régions foveal et parafoveal utilisant un dispositif de réflectomètre. Nous avons développé et calibré un système périphérique de voie pour obtenir des mesures à 1 degré et 2 degrés de la fixation centrale. Les résultats de notre étude montrent que le MPOD, le L-OD et le Z-OD peuvent être mesurés dans diverses régions foveales et parafoveales à l'aide de ce protocole à l'infini optique. Le protocole pourrait être adapté pour des distances plus courtes lorsque de longues salles ne sont pas disponibles dans une clinique. Dans ce cas, cependant, la dilatation pupillaire sera nécessaire pour contrôler l'hébergement actif (voir le tableau 1).

Il y a deux étapes critiques lors de l'exécution de cette expérience : 1) l'étalonnage de 0 degré et 2) l'étalonnage noir. Lors de l'utilisation du système de voie périphérique pour mesurer le MPOD et ses constituants hors centre, la fixation externe pour l'étalonnage de 0 degré ou la mesure foveineuse est de la plus haute importance. Si le participant dont l'œil est mesuré ne comprend pas cette procédure ou ne peut pas effectuer les étapes nécessaires, les mesures seront compromises et erronées. L'étalonnage noir est également critique car il permet au MPR d'établir une mesure de base du spectromètre lorsqu'il n'y a pas de lumière, que l'appareil compare ensuite à toutes les valeurs obtenues à partir du sujet. Par conséquent, l'étalonnage noir est un must pour chaque participant.

Les résultats de notre étude indiquent que les niveaux centraux de MPOD correspondent aux données des études expérimentales et histologiques publiéesprécédentes 7,10,14. En outre, nous avons constaté que les niveaux pour le déclin de MPOD avec l'excentricité rétinienne croissante, avec des valeurs de MPOD étant plus grandes au foveal comparé à la région parafoveal. Les niveaux de lutéine et de zéaxanthine varient également à différents endroits rétiniens avec les rapports de lutéine et de zéaxanthine changeant en fonction de l'excentricité. Nous avons trouvé des ratios lïd et Z-OD centraux de 1:2.6, qui ont changé à 2.08:1 à 2 degrés de fixation centrale. Ceci est compatible avec les rapports des études précédentes10,29. Nous avons constaté que les niveaux de lutéine et de zéaxanthine ont montré la variation interindividuelle considérable. Les expériences antérieures en laboratoire in vivo n'ont évalué que trois sujets et il y a peu d'information dans ce domaine29. Si la variation interindividuelle significative des niveaux des caroténoïdes est correcte, alors ceci soutiendrait la nécessité d'obtenir des mesures de base des caroténoïdes et de adapter des suppléments individuels. D'autres recherches seront nécessaires pour confirmer cette constatation d'une variabilité interindividuelle élevée des niveaux de lutéine et de zéaxanthine chez les personnes en bonne santé. Des publications antérieures et des travaux avec ce dispositif MPR montrent que des mesures répétables peuvent être obtenues pour le MPOD dans des conditions pupilles non dilatés et dilatées, bien que la répétabilité des mesures L-OD et Z-OD ait été améliorée lorsque les élèves étaient dilatés25. Dans la présente étude, nous avons effectué toutes les mesures de MPR avec des pupilles dilatées. Étant donné que les niveaux de caroténoïdes sont plus faibles à la périphérie foveale et la région parafoveal, il peut être essentiel de dilater la pupille pour une résistance constante du signal et des mesures périphériques fiables.

Nous avons essayé différentes méthodes, et finalement développé et testé notre système de piste. Il s'est avéré être le moyen le plus efficace pour obtenir des résultats fiables. Le système a été mis à l'essai en examinant trois participants plusieurs fois pour voir si des résultats similaires pouvaient être atteints à chaque tentative. Il s'agissait notamment de mesurer les participants à trois reprises sur une période de deux mois. D'autres méthodes tentées ont inclus la modification de l'oculaire de réflectométrie en créant une couverture avec des fentes prédécoupées à 0, 1, et 2 degrés outre du centre. Cette technique s'est avérée inefficace parce que les fentes étaient trop proches l'une de l'autre pour qu'un sujet se distingue adéquatement.

Il y a plusieurs limites dans cette étude. L'étude exige que les sujets aient une jumelle normale. Cela garantit que le sujet sera en mesure de fixer sur la cible pendant que l'autre œil est mesuré. Les sujets qui ne satisfont pas à ce critère ne seront pas en mesure de se conformer aux instructions, ne fixeront pas correctement tout en engageant le stimulus, et ne peuvent pas être mesurés avec succès en utilisant cette technique. Le système de voie était fiable, mais ses limites pourraient être abordées dans de futures études. Le protocole pourrait être amélioré en ayant intégré des feux de fixation LED rouges avec une partie d'un système d'optomètre Badal dans le cadre du réflectomètre. Cela permettrait au participant de fixer à l'excentricité désirée avec l'œil étant mesuré avec l'accommodement approprié de la lentille.

À l'heure actuelle, il n'existe pas d'autres techniques pour mesurer in vivo L-OD et Z-OD. Cependant, d'autres dispositifs qui mesurent le MPOD existent. L'un de ces dispositifs est le photomètre hétérochromatique de scintillement utilisé dans cette étude. Le photomètre heterochromatic scintilleur utilise une méthode psychophysique de test et ne peut pas déterminer les valeurs individuelles de lutéine et de zéaxanthine. Les mesures centrales de MPOD obtenues à l'aide d'un photomètre hétérochromatique de scintillement étaient en moyenne 0,11 inférieures à celles obtenues par le dispositif MPR avec un écart standard de 0,16. La mesure DEPj obtenue à l'aide des deux techniques avait une excellente corrélation comme indiqué précédemment25.

Bien que l'étude actuelle ait une petite taille d'échantillon, son but était de prouver le concept que des mesures périphériques de la densité optique de zéaxanthine et de lutéine peuvent être obtenues à l'aide d'un dispositif de réfététométrie. À notre connaissance, d'autres études in vivo ont eu des tailles d'échantillon sensiblement plus petites que l'échantillon utilisé dans cette étude. Par conséquent, nous sommes confiants que nos résultats démontrent que la densité caroténoïde in vivo peut être mesurée à la foveola, à la périphérie foveineuse et à la région parafoveal à l'aide d'un réflectomètre. Notre étude jette davantage de lumière sur la façon dont les niveaux de zéaxanthine et de lutéine sont distribués dans les régions maculaires centrales et périphériques dans la rétine humaine. Parce que nous avons trouvé une variation remarquable des valeurs parmi nos participants à l'étude, de plus grandes études in vivo et in vitro sont nécessaires pour mieux comprendre la répartition de la lutéine et de la zéaxanthine, les niveaux et les ratios au sein de la population générale.

Déclarations de divulgation

Le Dr Pinakin Davey est consultant pour ZeaVision et le Dr Dennis Gierhart est un employé, directeur scientifique ZeaVision fabricant de dispositif MPR. D'autres auteurs ne signalent aucun conflit.

Remerciements

Nous remercions le WesternU College of Optometry et le programme de maîtrise en sciences médicales de WesternU pour leur aide et leur soutien. Nous remercions également ZeaVision pour son généreux soutien et son financement.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Seuil de sous-porte argenté de 1 1/4 po x 36 poFrost King LLC77578013947Toute bande ajustable pouvant être montée sur un mur suffira.
Ruban isolant noir3M Company054007-00053Utilisé pour ajuster la lumière de fixation afin de créer une région de 1 cm sur 1 cm.
Lumières LED avec télécommandeElfeland LLCELFELANDhoasupic1295Toute petite lumière LED de fixation rouge avec télécommande qui peut être montée sur un rail suffira.
Réflectomètre à pigment maculaireZeavision LLCN/APrototype non disponible à la vente.
Spectromateur de pigment maculaire Quantifeye 2Zeavision LLCNuméro de catalogue N/AModèle uniquement disponible chez Zeavision LLC.
Ultra Gel Control 4g Super GlueHenkel AG & Entreprise1405419Utilisé pour fixer les lumières LED sur rail, mais tout adhésif puissant suffira.
Logiciel de réflectométrie propriétaire de Zeavision, natif du réflectomètre de pigment maculaireZeavision LLCN/ALe logiciel et l’algorithme sont la propriété de Zeavision LLC.

Références

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