Name: Multimodal d’imagerie rétinienne volumétrique Oblique à balayage Laser ophtalmologique (oSLO) et la tomographie en cohérence optique (OCT) (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-04T14:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 22 s
Description: Découvrez l'imagerie rétinienne volumétrique multimodale combinant oSLO et OCT pour visualiser les capillaires rétiniens en 3D. Cette technique permet d'évaluer la barrière hémato-rétinienne et de diagnostiquer la rétinopathie diabétique.

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Financement est assuré par le financement de la Fondation Evans Medical du centre médical de Boston, mais aussi un contrat de sous-traitance de NIH 5R01CA183101, pilote de BU-ILEC grant 1UL1TR001430, BU-Joslin programme pilote et BU-ILEC KL2TR001411.

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par l’utilisation Comité (ACUC) du centre médical de Boston et animalier.
1. Configuration du système
<ol><li>Système d’oSLO<ol>
<li>Utiliser une source de laser de supercontinuum comme la source de laser de système.<ol>
<li>Séparer la gamme de lumière visible (450-650 nm) des longueurs d’onde plus élevée (650-2000 nm) par un miroir dichroïque (DM1). Élargir le spectre d’une paire de prismes dispersion après la poutre, en passant par un séparateur de faisceau de polarisation (PBS).</li>
			<li>Placer une fente pour sélectionner la plage de longueur d’onde d’excitation (475-495 nm). Utiliser un miroir réfléchissant pour refléter le faisceau filtré à la paire de prisme et puis coupler la lumière dans une fibre monomode (SMF 1).</li>
			<li>Utiliser un spectromètre pour confirmer la sélection de longueur d’onde à la sortie de la fibre monomode.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Raccorder la fibre monomode à deux coupleurs en cascade fibre optique tel qu’illustré à la Figure 2. On le port fibre de sortie du deuxième coupleur fibre de livre la lumière sur le système d’oSLO.</li>
		<li>Collimater le laser tout d’abord dans le système d’oSLO.<ol>
<li>Faire dévier le laser par un miroir de galvanomètre (GM1). Relais le laser sur un second miroir galvanomètre (GM2) par un système de télescope de 1:1 et plus loin à la pupille de le œil par un système de télescope de 3:1.</li>
			<li>Installer un miroir dichroïque (DM2) au sein du système de 3:1 télescope afin de refléter les signaux de fluorescence.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Monter le système de télescope de 3:1 et le miroir dichroïque (DM2) sur un curseur personnalisé Colombe de queue pour compenser l’axe optique et créer l’oblique illumination de numérisation tel qu’illustré à la Figure 3. Un pied à coulisse permet de contrôler précisément la longueur d’offset comme vous le souhaitez.</li>
		<li>Chemin optique d’imagerie de fluorescence.<ol>
<li>Tenir compte de la fluorescence par le miroir dichroïque et relais vers le troisième miroir galvanomètre de numériser le balayage lent.</li>
			<li>Relais de la lumière à un objectif d’imagerie par un autre système du télescope de 1:1. Installer l’optique ci-dessus sur une étape de traduction. Remarque : Deux étapes de traduction supplémentaires sont installés sous le troisième miroir de galvanomètre (GM3) pour fournir la redondance dans les degrés de liberté pour l’optimisation de l’imagerie.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Monter un système d’imagerie final sur une scène qui possède trois degrés de liberté (deux axes de translation et rotation). Utiliser une caméra plane pour capturer les images de coupe transversale de fluorescence.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Système de tomographie à cohérence optique<ol>
<li>Utiliser la même source de laser de supercontinuum comme la source du système laser.<ol>
<li>Séparer le proche infrarouge (NIR) (650 à 900 nm) de la lumière restante (650-2000 nm) par un autre miroir dichroïque (DM3). Utilisez un filtre passe longue pour limiter la bande passante à 800-900 nm. Coupler le faisceau dans une fibre monomode (SMF 2).</li>
		</ol>
</li>
		<li>Raccorder la fibre monomode à l’autre port d’entrée des deux dispositifs en cascade de fibre optique à combiner avec l’excitation d’oSLO bleu. Diriger la lumière de la deuxième voie de sortie de la deuxième coupleur fibre sur le bras de référence OCT, qui dispose d’un filtre de densité neutre variable (VNDF), plaques de compensation de dispersion et d’un miroir réfléchissant. NOTE : La lumière rentrait le bras de référence et le œil se recombine à la deuxième coupleur fibre optique et est livré au spectromètre OCT de recueillir le signal.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Acquisition de données<ol>
<li>Utiliser un logiciel de système acquisition données écrit dans LabVIEW et modification du protocole balayage OCTA7,8,9,10. Pour chaque B-scan, un cycle d’utilisation de 80 % ont vu la dent avec 500 marches est sortie par une carte de sorties analogiques (AO1) pour contrôler le x' miroir de balayage rapide, GM2.</li>
		<li>Déclencher la caméra de balayage de ligne à chaque étape afin d’acquérir des données pour l’OCT uniquement lorsque le miroir est à l’avant en direction de numérisation. Définir la durée d’exposition pour la caméra de balayage ligne être 17 µs.</li>
		<li>Pour acquérir le signal de l’OCTA, recommencez la mesure 5 fois au même endroit B-scan.</li>
		<li>Fixer le taux de sortie AO à 100 kHz et le taux d’a-line OCT à 50 kHz. Contrôler le y' lent miroir de balayage, GM1, par une forme d’onde rampe. Synchroniser le miroir de balayage, GM3, avec GM1 de numériser le balayage lent.</li>
		<li>Déclencher la caméra plane par une autre carte de sorties analogiques (AO2) pour capturer une image fluorescente à chaque y' emplacement. Récolte de la taille d’imagerie ou bin les pixels voisins pour augmenter la vitesse et la sensibilité comme vous le souhaitez.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. alignement du système
<ol><li>Ajuster la fente dans la source de lumière oSLO pour sélectionner la longueur d’onde d’excitation bleu. Utiliser un spectromètre pour surveiller le domaine spectral à environ 475-490 nm.</li>
	<li>Ajustez le curseur de Mont de queue de colombe pour décaler l’axe optique de ~ 5 mm. Cela se traduira par un décalage par rapport à l’élève de rat de ~1.7 mm, ayant pour résultat un angle oblique de ~ 15° sur la rétine.</li>
	<li>Ajuster le positionnement de l’optique de détection de fluorescence par la même 5 mm.</li>
	<li>Ajuster la fluorescence finale d’imagerie système pour être ~ 30°.</li>
	<li>Mesurer la puissance optique à l’aide d’un wattmètre. Assurez-vous que la puissance d’excitation oSLO bleu est ≤0, 2 mW et l’OCT laser puissance ≤0.8 mW, ce qui ne causera pas de dommages de la rétine. Remarque : Selon la norme ANSI, l’exposition maximale permissive (MPE) à la rétine est au niveau du ~ 2mW7,8 , dans la gamme de lumière visible. Selon la formule de Delori et al. 9, l’erreur maximale tolérée pour la lumière infrarouge proche est environ deux fois plus élevée que la lumière visible, à environ 4 mW.</li>
</ol>3. in Vivo une expérimentation animale
<ol><li>Transférer un rat Long Evans mâle de 12 semaines dans la chambre de l’induction. Anesthésier le rat à l’isoflurane de 4,5 % en oxygène pendant 10 minutes avec un débit de 2 L/min par un vaporisateur isoflurane.<ol>
<li>Confirmer la profondeur de l’anesthésie, comme déterminé par l’absence du réflexe de retrait pendant une pincée interdigitale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Après l’induction, placez le rat sur un support de 5 axes (x, y, traductions de z, lacet et tangage). Fournir de la chaleur supplémentaire par utilisation d’une platine chauffante, couverture de l’eau chaude ou autre méthode appropriée dans une expérience prolongée en circulation. Maintenir l’anesthésie à 1,5 % d’isofluorane avec un débit de 2 litres/minutes au cours de la partie restante de l’expérience. Quand ne pas utiliser une chambre à induction avec échappement actif, la chambre d’induction doit être placée sur une table backdraft ou encastré ou sous un tuba pour piéger l’isoflurane.</li>
	<li>Dilater la pupille avec 1 % Tropicamide solution ophtalmique pendant 2 minutes. Appliquer 0,5 % HCl Tétracaïne solution ophtalmique sur oeil de rat pour anesthésie locale supplémentaire, si nécessaire. Gardez le œil bien hydratée avec des larmes artificielles commerciales au moins une fois par minute au cours de l’expérience.</li>
	<li>Injecter la fluorescéine sel (10 % p/p) ou FITC (10 % p/p) diluée dans du sérum physiologique stérile (0,1 à 0,3 mL) par l’intermédiaire de la veine caudale avec 1 mL d’une seringue et une 29G aiguille.</li>
	<li>Allumez la source de laser. Placer un filtre de densité neutre pour atténuer l’excitation lumineuse bleue lors de l’alignement. Mesurer la puissance de la lumière d’OCT à être ~0.8 mW et la lumière bleue < 0,01 mW pour éviter la formation de cataractes.</li>
	<li>Démarrer le mode de numérisation et de l’alignement du galvanomètre. Régler la hauteur de la boule d’oeil pour faire un laser stationnaire spot sur la cornée. Ajuster la position des yeux rat pour rendre le bord de la pupille à peu près perpendiculaire au laser et compenser le laser au pôle apical de le œil à tout ~1.5 mm.</li>
	<li>Plus loin ajuster le titulaire de l’animaux images OCT jusqu'à une qualité optimale. Au x ' direction de numérisation rapide, s’assurer que l’image coupe transversale de la B-scan apparaît plate. Lors du passage à l’o ' lent balayage direction, assurez-vous que l’image de B-scan coupe transversale apparaît inclinée, en raison de la numérisation oblique.</li>
	<li>Enlever le filtre de densité neutre à l’excitation lumineuse bleue et surveiller l’alimentation de la caméra en temps réel. Image de fluorescent sectionnelle croisée doit apparaître montrant les vaisseaux sanguins qui apparaissent dans différentes profondeurs.<ol>
<li>Régler la netteté de la fluorescence finale d’imagerie afin de parvenir à la mise au point optimale. Permettent un réglage de la position de le œil dans le plan latéral pour atteindre une qualité d’image optimale oSLO.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Après la mise en conformité, commencent à acquérir simultanément OCTA et angiographie à la fluorescéine volumétrique (vFA).</li>
	<li>Construire les images volumétriques pour les OCTA et oSLO par Matlab. Les algorithmes sont décrites en détail10. Générer vasculatures rétiniennes résolue en profondeur en segmentation d’image.</li>
	<li>À l’issue de l’imagerie, éteindre le laser, libérer l’animal et appliquer une pommade ophtalmique sur les yeux et puis placer l’animal dans une zone de récupération.</li>
	<li>N’abandonnez pas l’animal jusqu'à ce qu’il a repris connaissance suffisante pour maintenir le décubitus sternal ou selon la politique de l’établissement.</li>
</ol>

<ol><li>Webb, R. H., Hughes, G. W., Delori, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Confocal+scanning+laser+ophthalmoscope%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Confocal scanning laser ophthalmoscope.</a> Applied Optics. 26 (8), 1492-1499 (1987).</li>
<li>Roorda, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+optics+scanning+laser+ophthalmoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy.</a> Optics Express. 10 (9), 405-412 (2002).</li>
<li>Huang, D., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4638169/">Optical coherence tomography.</a> Science. 254 (5035), 1178-1181 (1991).</li>
<li>de Carlo, T. E., Romano, A., Waheed, N. K., Duker, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+optical+coherence+tomography+angiography+%28OCTA%29%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Retina+and+Vitreous%22%5BJournal%5D)">A review of optical coherence tomography angiography (OCTA).</a> International Journal of Retina and Vitreous. 1 (1), 5(2015).</li>
<li>Jia, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Optical+Coherence+Tomography+Angiography+of+Choroidal+Neovascularization+in+Age-Related+Macular+Degeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Quantitative Optical Coherence Tomography Angiography of Choroidal Neovascularization in Age-Related Macular Degeneration.</a> Ophthalmology. 121 (7), 1435-1444 (2014).</li>
<li>Chen, C. -L., Wang, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+coherence+tomography+based+angiography+%5BInvited%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Optical coherence tomography based angiography [Invited].</a> Biomedical Optics Express. 8 (2), 1056-1082 (2017).</li>
<li>Yi, J., Chen, S. Y., Shu, X., Fawzi, A. A., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+retinal+imaging+using+visible-light+optical+coherence+tomography+guided+by+scanning+laser+ophthalmoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Human retinal imaging using visible-light optical coherence tomography guided by scanning laser ophthalmoscopy.</a> Biomedical Optics Express. 6 (10), 3701-3713 (2015).</li>
<li>Zhang, X. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-band+spectral-domain+optical+coherence+tomography+for+in+vivo+imaging+the+spectral+contrasts+of+the+retinal+nerve+fiber+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Dual-band spectral-domain optical coherence tomography for in vivo imaging the spectral contrasts of the retinal nerve fiber layer.</a> Optics Express. 19 (20), 19653-19667 (2011).</li>
<li>Delori, F. C., Webb, R. H., Sliney, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maximum+permissible+exposures+for+ocular+safety+%28ANSI+2000%29%2C+with+emphasis+on+ophthalmic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Optical+Society+of+America+a-Optics+Image+Science+and+Vision%22%5BJournal%5D)">Maximum permissible exposures for ocular safety (ANSI 2000), with emphasis on ophthalmic devices.</a> Journal of the Optical Society of America a-Optics Image Science and Vision. 24 (5), 1250-1265 (2007).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+fluorescence+retinal+imaging+in+vivo+over+a+30-degree+field+of+view+by+oblique+scanning+laser+ophthalmoscopy+%28oSLO%29%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Volumetric fluorescence retinal imaging in vivo over a 30-degree field of view by oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO).</a> Biomedical Optics Express. 9 (1), 25-40 (2018).</li>
</ol>

ji Yi est titulaire d’un brevet en instance pour oSLO. Autres auteurs ne déclarent aucun intérêts financiers concurrents.

Ici, nous avons décrit à oSLO, une en vivo volumétrique fluorescent d’imagerie rétinienne technique avec un FOV de plus de 30 °. Par rapport à octobre, un standard actuel méthode en ophtalmologie, d’imagerie oSLO offre un capacité d’imagerie en 3D similaires mais permet de contraste de fluorescence qui OCT n’est pas sensible aux. L’avantage d’oSLO est qu’elle nécessite qu’une seule méthode raster et permet ainsi la combinaison transparente de PTOM, prévoyant deux techniques complémentaires imagerie volumétrique ...

Ophtalmologie et vision science bénéficier grandement les techniques modernes d’imagerie optiques, étant donné que la rétine est facilement accessible avec la lumière. Imagerie rétinienne de fluorescence est un outil essentiel dans le diagnostic et la gestion de Chorio-rétinienne de maladies vasculaires comme la rétinopathie diabétique (RD) et de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), qui sont causes principales de cécité aux Etats-Unis.
Toutefois, il est toujours difficile d’acquérir un grand champ de vision (FOV), en trois dimensions rétinienne (3D), imagerie par imagerie de fluorescence. La photographie du fond de œil n’a pas la capacité de résolution de profondeur et ne rejette pas la lumière diffuse. Ainsi, le mélange des signaux provenant de différente profondeur réduit la qualité de l’image. Balayage ophtalmoscopie laser (SLO) et confocale SLO (cSLO) ne peut réduire l’effet de lumière diffuse à l’aide de gating confocal1. Toutefois, il est difficile pour SLO ou cSLO d’acquérir une image 3D de rétine humaine en raison de la limite de leur profondeur de champ. Optique adaptative SLO (AOSLO) permettent une superbe résolution et un contraste en corrigeant les aberrations de wavefront introduite par le œil humain. Toutefois, AOSLO aurait encore besoin z d’empilage pour imagerie volumétrique2. Systèmes de l’angiographie (OCTA) de OCT et de tomographie par cohérence optique3 surmonter ces restrictions afin de fournir en trois dimensions (3D) des images anatomiques et vasculaire4,5,6, mais la nature sans colorant d’OCT ne peut pas visualiser fuite indicative de dysfonction vasculaire.
Ce protocole décrit une nouvelle plate-forme multimodale pour rétinienne de fluorescence volumétrique 3D imaging, nommément oblique de balayage laser ophtalmologique (oSLO). Dans ce système d’imagerie, une oblique de la numérisation est générée par un curseur de queue de colombe, et un système d’imagerie final est aligné dans un angle pour détecter la fluorescence Croix images sectionnelles. Le système utilise des méthodes de balayage laser, et ces techniques permettent une intégration facile avec OCT comme volumétrique modalité d’imagerie structurelle complémentaire. La résolution actuelle de profondeur est d’environ 25 µm dans la rétine de rat et le champ de vision est de 30°. Essentiellement, l’oSLO permet une version fluorescente de OCT et peut être associé simultanément OCT et OCTA sur un grand champ de vision.
Dans ce protocole, nous allons décrire l’installation de l’oSLO, la méthode d’alignement et de la construction, la méthode de l’imagerie in vivo de la rétine de rat et les résultats représentatifs.

<table><tbody><tr><td>Source laser supercontinuum</td><td>NKT Photonics</td><td>SuperK EXTREME EXU-OCT6</td><td></td></tr><tr><td>Miroir dichroïque (DM1)</td><td>Thorlabs</td><td>DMLP650R</td><td></td></tr><tr><td>Miroir dichroïque (DM2)</td><td>Chroma</td><td>ZT514/1064RPC</td><td></td></tr><tr><td>Miroir dichroïque (DM3)</td><td>Thorlabs</td><td>DMLP900R</td><td></td></tr><tr><td>Fibre monomode (SMF 1)</td><td>Thorlabs</td><td>P3-460B-FC-2</td><td></td></tr><tr><td>Fibre monomode (SMF 2)</td><td>Thorlabs</td><td>P3-780A-FC-2</td><td></td></tr><tr><td>Coupleur de fibre optique</td><td>Thorlabs</td><td>TW850R5A2</td><td></td></tr><tr><td>Système télescopique 1:1</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-100-A&times ; </td><td></td>2</tr><tr><td>Système de télescope 3:1</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-150-A& fois ; </td><td></td>2</tr><tr><td>Système de télescope 3:1</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-50-A&times ; </td><td></td>2</tr><tr><td>Miroirs Galvo (GM1,GM2)</td><td>Thorlabs</td><td>GVS201& fois ; </td><td></td>2</tr><tr><td>De-sacn Galvo Mirrors (GM3)</td><td>Thorlabs</td><td>GVS011</td><td></td></tr><tr><td>Objectif Objectif</td><td>Olympus</td><td>UplanSApo 20&times ;/0.75</td><td></td></tr><tr><td>Système d’imagerie finale</td><td>Olympus</td><td>UplanFL N 10&times ;/0.3</td><td></td></tr><tr><td>Système d’imagerie finale</td><td>Computar</td><td>12-36mm/1:2.8</td><td></td></tr><tr><td>Appareil photo</td><td>PCO</td><td>Pco.pixelfly usb</td><td></td></tr><tr><td>Filtre</td><td>Thorlabs</td><td>FEL0800</td><td></td></tr><tr><td>Filtre ND à variation continue</td><td>monté Thorlabs</td><td>Caméra à</td> balayage linéaire Thorlabs SPL2048-140K <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> (<tr><td>AO1)Carte de sortie analogique</td> <td>PCI-6731</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>(AO2)</td><td>National Instrument</td><td>PCIe-6351</td><td></td></tr><tr><td>Filtre passe-long</td><td>Thorlabs</td><td>FEL0800</td><td></td></tr></tbody></table>

multimodal d’imagerie rétinienne volumétrique oblique à balayage laser ophtalmologique (oslo) et la tomographie en cohérence optique (oct)

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

Alors que l’imagerie de fluorescence est largement utilisée en ophtalmologie, une image rétinienne en trois dimensions (3D) fluorescence du grand champ de vision (FOV) est toujours un grand défi avec la rétine state-of-the-art modalités d’imagerie car il leur faudrait z un empilement de Compiler un ensemble de données volumétrique. Plus récente tomographie à cohérence optique (OCT) et systèmes d’angiographie (OCTA) OCT surmonter ces restrictions afin de fournir des images vasculaires et anatomiques en trois dimensions (3D), mais la nature sans colorant, octobre ne peut pas visualiser la fuite indicative de vasculaire dysfonction. Ce protocole décrit une oblique roman analyse technique de laser ophtalmologique (oSLO) qui fournit l’imagerie rétinienne fluorescence volumétrique 3D. Le programme d’installation du système d’imagerie génère l’oblique le balayage par un curseur de queue de colombe et aligne le système d’imagerie final à un angle pour détecter les images fluorescentes en coupe transversale. Le système utilise la méthode de balayage au laser et par conséquent, permet une intégration facile des OCT comme volumétrique modalité d’imagerie structurelle complémentaire. L’imagerie in vivo sur la rétine de rat est démontré ici. Solution de fluorescéine est injectée par voie intraveineuse pour produire l’angiographie à la fluorescéine volumétrique (vFA).

Figure 4 a montre une image de OCT transversale de la rétine de rat. Figure 4 b -4 c montrent les mêmes images rétiniennes transversales de vFA OCTA et oSLO acquis en même temps. L’oSLO permet transversale FA analogue à l’OCT B-scan. En comparaison de l’OCTA, l’image coupe transversale d’oSLO vFA identifie clairement les vaisseaux dans la couche de fibres nerveuses (NFL) et de la couche de cellules de ganglion (G...

Nous présentons ici un protocole pour obtenir un grand champ de vision (FOV) en trois dimensions (3D) fluorescence et l’image rétinienne OCT en utilisant une nouvelle plate-forme multimodale d’imagerie. Nous allons introduire la configuration du système, la méthode de l’alignement et les protocoles opérationnels. L’imagerie in vivo sera démontrée, et recevront les résultats représentatifs.

Multimodal d’imagerie rétinienne volumétrique Oblique à balayage Laser ophtalmologique (oSLO) et la tomographie en cohérence optique (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’ophtalmologie et de l’imagerie rétinienne. Tels que l’imagerie et la quantification de la perturbation de la barrière hémato-rétinienne et des fonctions capillaires rétiniennes. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet d’obtenir un large champ de vision, une imagerie rétinienne tridimensionnelle multi-contrastée en utilisant un laser à balayage oblique en un seul balayage matriciel.Les implications de cette technique s’étendent au diagnostic de la rétinopathie diabétique et d’autres maladies pré-rétiniennes. Parce que oSLO peut obtenir des images à fort contraste de la microvascularisation rétinienne, jusqu’aux capillaires uniques en 3D. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de l’imagerie rétinienne, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes d’imagerie utilisant des lentilles d’objectif conventionnelles.Comme l’imagerie in vivo du cortex de la souris. Une source laser super-continuum est utilisée comme source laser système pour l’ophtalmoscopie laser à balayage oblique, ou configuration oSLO. La gamme de la lumière visible est séparée de la gamme des longueurs d’onde supérieures par le premier miroir dichroïque.Le spectre lumineux est élargi à l’aide d’une paire de prismes dispersifs, après que le faisceau ait traversé un séparateur de faisceau de polarisation. Une fente est utilisée pour sélectionner la gamme de longueurs d’onde d’excitation. Et un miroir réfléchissant réfléchit le faisceau filtré vers la paire de prismes pour coupler la lumière dans une fibre monomode.Un spectromètre est utilisé pour confirmer la sélection de la longueur d’onde à la sortie de la fibre monomode. La fibre monomode est connectée à deux coupleurs de fibre optique en cascade. L’un des ports de sortie de fibre du deuxième coupleur de fibre fournit la lumière au système oSLO.Pour collimater le laser dans le système oSLO, le laser est dévié par un miroir galvanométrique. Un système de télescope à un relaie le laser à un deuxième miroir de galvanomètre, et un système de télescope à trois à un relaie ensuite le laser à la pupille de l’œil. Un miroir dichroïque à l’intérieur du système de télescope à trois contre un réfléchit les signaux fluorescents.Le système de télescope trois en un et le miroir dichroïque sont montés sur un curseur en queue d’aronde personnalisé pour décaler l’axe optique et créer l’éclairage à balayage oblique. L’éclairage oblique permet l’imagerie par fluorescence volumétrique sans avoir besoin d’avoir un sectionnement. En décalant le laser, un faisceau oblique est focalisé sur la rétine, puis la détection oblique peut capturer une image de fluorescence tomographique le long du trajet du faisceau oblique.Pour créer le chemin optique d’imagerie de fluorescence, la fluorescence est réfléchie par le miroir dichroïque et relayée au troisième miroir galvanométrique. La lumière fluorescente est ensuite relayée à une lentille d’objectif d’imagerie par un autre système de télescope individuel. Deux étages de translation supplémentaires sont installés sous le troisième miroir galvanométrique pour assurer la redondance dans les degrés de liberté afin d’optimiser l’image.Le système d’imagerie final est monté sur une platine dotée de trois degrés de liberté. Rotation, et deux axes de translation. Une caméra plane est utilisée pour capturer les images de fluorescence en coupe transversale.Un autre miroir dichroïque sépare la gamme infrarouge arrière de la lumière restante. Un filtre passe-long est utilisé pour limiter davantage la bande passante à 800 à 900 nanomètres. Couplez le faisceau dans une fibre monomode.La fibre monomode est connectée à l’autre port d’entrée des deux coupleurs de fibre optique en cascade pour se combiner avec l’excitation oSLO bleue. La lumière du deuxième port de sortie du deuxième coupleur de fibre est dirigée vers le bras de référence OCT. Qui a des plaques de compensation de dispersion, un filtre à densité neutre variable et un miroir réfléchissant.Le retour de lumière du bras de référence et de l’œil se recombine au niveau du second coupleur de fibre optique, et est délivré au spectromètre OCT pour collecter le signal. Utilisez un logiciel de système d’acquisition de données écrit en Labview et modifié à partir du protocole de balayage OCTA. Pour chaque b-scan, une dent de scie à cycle de service de 80 % avec 500 pas est émise par une carte de sortie analogique pour contrôler le miroir de balayage rapide x-prime.Déclenchez la caméra à balayage linéaire à chaque étape pour acquérir des données pour l’OCT, uniquement lorsque le miroir est dans le sens du balayage avant. Réglez le temps d’exposition de la caméra à balayage linéaire sur 17 microsecondes. Pour acquérir le signal OCTA, répétez la mesure cinq fois au même emplacement de balayage b.Réglez le débit de sortie AO à 100 kilohertz et le débit OCT A-line à 50 kilohertz. Contrôlez le miroir à balayage lent y-prime, GM1, par une forme d’onde rampante. Synchronisez le miroir de débalayage, GM3, avec GM1 pour annuler le balayage lent.Déclenchez la caméra planaire à l’aide d’une autre carte de sortie analogique pour capturer une image fluorescente à chaque emplacement y-prime. Recadrez la taille de l’image ou regroupez les pixels voisins pour augmenter la vitesse et la sensibilité comme vous le souhaitez. Commencez par confirmer un niveau approprié d’anesthésie chez le rat par l’absence de réflexe de retrait lors d’un pincement intradigital.Après l’induction de l’anesthésie, placez le rat sur un support. Installez un cône nasal pour maintenir l’anesthésie pendant le reste de l’expérience. Appliquez une solution ophtalmique de chlorhydrate de tétracaïne 5 sur l’œil du rat pour une anesthésie locale.Dilater ensuite la pupille avec une solution ophtalmique de tropicamide à 1 %. Après deux minutes de dilatation, utilisez une seringue d’un millilitre et une aiguille de calibre 29 pour injecter 10 % de fluorescéine ou 10 % de FITC diluée dans une solution saline par la veine de la queue. Allumez ensuite la source laser et placez un filtre à densité neutre pour atténuer l’excitation de la lumière bleue pendant l’alignement.Mesurez la puissance de la lumière bleue, en vous assurant qu’elle est inférieure à 10 microwatts. Passez ensuite à la lumière de tomographie par cohérence optique, en veillant à ce qu’elle soit proche de 8 milliwatts. Allumez l’alimentation du miroir du galvanomètre, qui est utilisé pour contrôler la direction du laser.Ajustez la hauteur du globe oculaire pour faire un point laser fixe sur la cornée. Ajustez la position de l’œil pour que le bord de la pupille soit à peu près perpendiculaire au laser. Et décalez le laser à environ 1,5 millimètre du centre apical de l’œil.Ajustez davantage le support d’animal jusqu’à ce que les images de tomographie par cohérence optique atteignent une qualité optimale. Dans le sens de balayage rapide x-prime, assurez-vous que l’image b-scan en coupe transversale apparaît à plat. Lorsque vous passez à la direction de balayage lent y-prime, assurez-vous que l’image de balayage B en coupe transversale apparaît inclinée en raison du balayage oblique.Retirez le filtre à densité neutre pour l’excitation de la lumière bleue. Et surveillez le flux en temps réel de la caméra. Une image fluorescente en coupe transversale devrait apparaître, montrant des vaisseaux sanguins à différentes profondeurs.Ajustez la mise au point du système d’imagerie de fluorescence final pour atteindre la mise au point optimale. Et effectuez des ajustements précis de la position de l’œil dans le plan latéral pour obtenir une qualité d’image optimale d’ophtalmoscopie laser à balayage oblique. Après l’alignement, commencez à acquérir simultanément une angiographie par tomographie par cohérence optique et une angiographie volumétrique à la fluorescéine.Cette image montre une image de tomographie par cohérence optique en coupe transversale de la rétine d’un rat. Il s’agit d’une angiographie par tomographie par cohérence optique, ou image OCTA, de la même région. Et une ophtalmoscopie laser à balayage oblique et une angiographie volumétrique à la fluorescéine image, une angiographie à la fluorescéine en coupe transversale, ou oSLO-VFA.Analogue à la tomographie par cohérence optique b-scan. Par rapport à l’OCTA, l’ophtalmoscopie laser à balayage oblique et l’angiographie volumétrique à la fluorescéine identifient clairement les capillaires de la couche plexiforme externe. La couche superficielle de la rétine est représentée ici sur une image OCTA.Des artefacts sous forme de bandes verticales sont visibles dans l’image. oSLO-VFA évite les artefacts de mouvement en utilisant le contraste d’émission de fluorescence. À l’intérieur de la couche intermédiaire rétinienne, les vaisseaux plongeant verticalement sont clairement indiqués sur l’image oSLO FA.Mais cela n’apparaît pas dans l’OCTA. Lors de cette procédure, il est important d’éviter l’exposition continue au laser sur l’œil pendant plus de deux minutes. Évitez le dessèchement de la cornée et laissez l’œil se reposer au moins 30 secondes entre les coupes d’imagerie en bloquant la lumière.Suite à cette procédure, d’autres méthodes telles que l’imagerie de souris génétiquement modifiées pour exprimer des protéines de fluorescence peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires. Comme la façon dont des types spécifiques de cellules rétiniennes peuvent changer, et le fait de tirer des variables observées avec des maladies connues.

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