צילום קרקעית העין ככלי נוח ללמוד תגובות כלי הדם לגורמי סיכון קרדיווסקולריים מחלות באפידמיולוגיים לימודים

סיכום

ניתוח תמונה ברשתית הוא הליך לא פולשני המאפשר הדמיה זרימת הדם. ההשפעה של גורמי סיכון למחל לב וכלי דם יכולה לגרום לשינויים של קליבר כלי רשתית. הנהלים לרכוש תמונות הפונדוס וצעדים לחישוב הכלי בקליבר מתוארים.

תקציר

זרימת הדם מורכבת מכלי דם בקטרים ​​פחות 150 מיקרומטר מ. זה מפצה על חלק גדול של מערכת הדם וממלא תפקיד חשוב בשמירה על בריאות לב וכלי דם. הרשתית היא רקמה כי קווים הפנימיים של העין וזה הרקמה היחידה שמאפשרת ניתוח לא פולשני על נימי הדם הזעירה. כיום, ניתן לרכוש תמונות הפונדוס באיכות גבוהה תוך שימוש במצלמות דיגיטליות. ניתן לאסוף תמונות רשתית ב5 דקות או פחות, גם ללא הרחבה של התלמידים. הליך לא פולשני ומהיר זה לדמיין את זרימת הדם הוא אטרקטיבי ליישם במחקרים אפידמיולוגיים ולעקוב אחר בריאות לב וכלי דם מגיל מוקדם, עד לזקנה.

מחלות מערכתיות המשפיעות על זרימת הדם יכולה לגרום לשינויים מורפולוגיים מתקדמים בכלי הדם ברשתית. לדוגמא, שינויים בקליבר הכלי של עורקים וורידים ברשתית היו קשורים עם יתר לחץ דם, atheroטרשת, וסיכון מוגבר לשבץ ואוטם שריר לב. רוחב הכלי נגזרים באמצעות תוכנת ניתוח תמונה והרוחב של שישה עורקים הגדולים וורידים מסוכמים במרכז הרשתית arteriolar שווה הערך (Crae) ושווה הערך המרכזי רשתית Venular (CRVE). התכונות האחרונות הוכחו שימושיות ללמוד את ההשפעה של אורח חיים לשינוי וגורמי סיכון למחל לב וכלי דם סביבתיים.

הנהלים לרכוש תמונות הפונדוס וצעדים הניתוח כדי להשיג Crae וCRVE מתוארים. מקדמים שונים של מדידות חוזרות של Crae וCRVE הם פחות מ -2% ובתוך-מדרג האמינות היא גבוהה מאוד. באמצעות מחקר פנל, התגובה המהירה של קליבר כלי רשתית לשינויים קצר טווח בזיהום אוויר חלקיקים, גורם סיכון ידוע לתמותה ותחלואה לב וכלי דם, הוא דיווח. לסיכום, הדמיה רשתית מוצע ככלי נוח וסייע לstudie אפידמיולוגייםים ללמוד את תגובות כלי דם לגורמי סיכון למחל לב וכלי דם.

מבוא

זרימת הדם מורכב מכלי דם בקטרים ​​פחות מ -150 מיקרומטר וכולל עורקים הקטנים ביותר התנגדות, arterioles, נימים, וvenules. כלים אלה מרכיבים את חלק גדול של מערכת הדם וממלא תפקיד חשוב בשמירה על בריאות לב וכלי דם. קוטר הכלי 150 מיקרומטר של הוא פיסיולוגי ומגבלה פיזית. מאפייני rheological של כלי עם קוטר פחות מ -150 מיקרומטר שונים מעורקים גדולים. יתר על כן, רוב שינויי התנגדות autoregulatory להתרחש במורד הזרם 150 מיקרומטר במיטות כלי דם מציגות זרימת autoregulation דם ^1. יש זרימת הדם שני תפקידים חשובים. התפקיד העיקרי הוא לספק תאים עם חמצן ומצעים מטבולים כדי להתאים ביקוש רקמה ולנקז פסולת ופחמן דו חמצני. שינויים במספר כלי חליפין וזרימת כלי דם הדפוסים מקטינים את שטח פן חליפין האפקטיבי, ועלולים לאהד לזלוף רקמה תת האופטימלי ואי עמיד בדרישה המטבולית ^2. יתר על כן, הלחץ ההידרוסטטי טיפות בתוך מיטת כלי הדם וזרימת הדם משחק תפקיד בויסות ההתנגדות ההיקפית הכוללת ^3.

הרשתית היא רקמה שכבתית המצפה את הפנים של העין. הפונקציה העיקרית שלו היא להמיר את האור הנכנס לאות עצבי שמופץ בהמשך לקליפת המוח הראייתית לעיבוד מידע חזותי. הפונקציה של הרשתית היא לראות את העולם שבחוץ ואת כל המבנים עיני המעורבים בתהליך הזה הם שקופים אופטי. זה הופך את רקמת הרשתית נגישה עבור הדמיה בלתי פולשנית של נימי הדם הזעיר ^4. הדמיה של רשתית נמצאת בשימוש כדי לזהות מחלות של העין. לדוגמא, צורה מתקדמת של ניוון מקולרי יכולה להוביל לאובדן ראייה בגלל צמיחת כלי דם לא תקינה למקולה. כלי דם אלה נוטים להיות יותר חדירים ובכפוף למחורבןg ודליפה של דם וחלבונים בתוך או מתחת לרשתית. האירועים האחרונים הם אחראים לנזק בלתי הפיך לקולטני האור. פיתוח של גלאוקומה בקורלציה עם מזיק של תאי הגנגליון והאקסונים שלהם. ההשפעה של תהליך זה מובילה לכוסות רוח של הדיסק האופטי, אשר ניתן לצפות בתמונות ברשתית ^5. רטינופתיה סוכרתית נגרמת על ידי היפרגליקמיה שמובילה לניזק בדפנות כלי הרשתית. זה יכול לגרום לאיסכמיה, הצמיחה של כלי דם חדשים ושינוי ברשת הגיאומטרית של כלי הדם. יתר על כן, את מחסום הדם ברשתית עשוי להיות כפוף להתמוטטות, וגרם לדליפה של נימי hyperpermeable מורחבות ופרצות ^6.

microvasculature רשתית מציגה הומולוגיה עם כלי דם המיטות שנמצאו בלב, הריאות, והמוח ^7. הוא קבע כי מחלות מערכתיות המשפיעות על זרימת הדם במוח יכולות לגרום לשינויים מקבילים ברשתית. Arteriolar narrowing ורפלקס arteriolar אור המשופר של הרשתית קשור עם מומי כלי, נגעים בחומר לבנים וlacunes שנגרמים על ידי מחלת כלי קטנים מוחין ^8. מערכת יחסים משמעותיות שגילו נעות בין venules הצר רשתית, רשת כלי דם ברשתית שינה ואת המופע של מחלת אלצהיימר. הוא הציע כי יש לי מוחם של חולי microvasculature מוחית שעברה שינוי שהוא גם נצפים ברשתית ^9.

ראיות היא גם גדלו על המתאם בין שינויים בכלי הדם ברשתית ^ו10,11 מחלת לב כלילית. היחס בין הקוטר של עורקי רשתית וורידים ברשתית (A / V) הוכח להיות proxy רגיש כדי לשקף יתר לחץ דם וטרשת עורק ^12. היצרות של העורקים וההתרחבות של הוורידים, שהובילה ליחס A / V ירד, מאששת סיכון לשבץ ולאוטם שריר לב ^13. יתר לחץ דם יכול לגרום לישיראיסכמיה של רשתית ואוטמים ברשתית, אשר הופכים בולט כמו כתמי צמר גפן וכתמים לבנים ברשתית עמוקה ^14. Serre וSasongko לאחרונה סיכמו את הספרות, והם הגיעו למסקנה כי חשיפה לגורמי אורח חיים וסיכון סביבתי (למשל, תזונה, פעילות גופנית, עישון, וזיהום אוויר) יכולה לגרום לשינויים מורפולוגיים במיטת כלי דם ברשתית ^15. חשוב לציין, שינויים ברשתית כגון נקשרו עם גורמי סיכון למחל לב, עוד לפני ביטויים קליניים של מחלות ^16.

עליות משמעותיות בהיארעות של תחלואה ותמותה קרדיווסקולרית יוחסו לזמן ארוכות וחשיפות לטווח קצר לחומר חלקיקי זיהום אוויר ^17,18. מחקר מצביע על כך שחומר חלקיקים (PM), חלק חשוב של זיהום אוויר, תורם להתפתחות של מחלות לב וכלי דם וגורם לאירועי לב וכלי דם ^19,20. ירידת ערך של הפונקציה שלהוא חשב מיטת כלי הדם לשחק תפקיד בעמותות שנצפו. מבחינה זו, קשר בין חשיפה לזיהום האוויר וarteriolar צמצום ברשתית כבר דווח על ידי אדר ועמיתים ^21. קליבר arteriolar הרשתית היה צר וקליבר venular היה רחב יותר בקרב 4607 משתתפי המחקר רב האתני של טרשת עורקים (MESA) שמתגוררים באזורים עם חשיפה ארוכה גדלו וטווח קצר לעניין _2.5 (חלקיקים PM ≤ 2.5 מיקרומטר ב קוטר) ^21. דלקת מערכתית הנגרמת על ידי חשיפה לזיהום אוויר כרוני עלולה לגרום לקטרי venular רחבים יותר ^22. זה מאשש מחקרים בם דווחו ההשפעה של עישון על מיטת כלי הדם ברשתית ^23. דיווחי פרסום אחרונים על הקשר בין חשיפה לזיהום אוויר לטווח הקצר ושינויי כלי דם במבוגרים בריאים (22-63 שנים) נמדדו עם צילום קרקעית רשתית ^24. Increase ב( חומר חלקיקים ≤ 10 מיקרומטר קוטר) PM ₁₀ ולפנה"ס (פחמן שחור, בעירת תוצר לוואי שיכול לשמש כמדד לפליטת דיזל הקשורות לתנועה) הייתה קשור עם ירידה ברמת arteriolar ^24,25.

בסרטון פרוטוקול מדעי זו, הנהלים מתוארים לאסוף תמונות הפונדוס של העין, כדי לבצע ניתוח תמונה להשיג בקליבר arteriolar וכלי venular, וכדי לחשב מרכזי הרשתית arteriolar שווה ערך (Crae) ושווה ערך המרכזי רשתית Venular (CRVE). הדמיה רשתית היא צוברת תשומת לב מוגברת בגלל הרשתית היא הרקמה היחידה המאפשרת ניתוח לא פולשני על נימי הדם הזעיר ותמונות ניתן לאסוף מגיל הצעיר עד גיל ישן ^26,27. מופיעים Crae וCRVE להיות פרמטרים רגישים המשקפים את ההשפעה של אורח חיים לשינוי וגורמי סיכון למחל לב וכלי דם סביבתיים על נימי הדם הזעיר. בכתב היד, הדירותניתוח הכלי בא לידי ביטוי. יתר על כן, תחולתו של ניתוח microvasculature רשתית במחקרים אפידמיולוגיים מוצגת על ידי המסכם את הממצאים שלנו שהושגו בעיצוב חוזר ונשנה-אמצעים עם דגש על ההשפעה של חשיפה לזיהום אוויר חלקיקים ^24.

פרוטוקול

מועצת האתיקה של אוניברסיטת האסל ובית החולים האוניברסיטאי של אנטוורפן אישרו את הלימודים. משתתפים נתנו בכתב ההסכמה מהדעת שלהם להשתתף.

.1 התקנת מכשיר

1. הסר את פגזי הגנה השחורים הגיעו מהמצלמה הדיגיטלית הרשתית והגוש העיקרי של היחידה.
2. פתח את תא הסוללות ולמקם את הסוללה במצלמה. אין לנתק את החוט שמחבר את הסוללה והיחידה הראשית.
3. לדפוק את המצלמה על גבי היחידה הראשית ולחבר את שני החוטים. חבר את היחידה הראשית לרשת החשמל ולמחשב עם כבלי USB המצורפים.
4. התחל ביחידה הראשית על ידי מעבר על כפתור הפעלה / כיבוי ל" על ". להפעיל את המצלמה על ידי מעבר על כפתור הפעלה / כיבוי ל" על ".
5. הפעל את המחשב. זה ימנע שגיאות חיבור בין היחידה הראשית ואת המחשב.

צילום .2 לכידה

1. התחל Imagi הרשתיתng בקרת תוכנה (ולמלא את הסיסמה הנדרשת). התוכנה היא חלק מהמצלמה הדיגיטלית הרשתית (ראה טבלת חומרים לקישור).
2. התחל את המחקר על ידי לחיצה על הסמל "הלימוד" בחלק השמאלי העליון של המסך. למטופל חדש, למלא את כל הפרטים כגון זיהוי מטופל, שם מטופל, תאריך לידה, וכו 'אם המטופל כבר נמצא במערכת, למלא את "תעודת זהות המטופל" ולהשתמש "רשימת היסטורית חיפוש". לחץ לחיצה כפולה על שמו של החולה כדי להתחיל את המחקר.
3. שאל את המטופל לקחת מושב לפני המצלמה, למקם את סנטרו / שלה על שאר הסנטר והמצח נגד שאר המצח ו" לנעול "את הראש כדי לצלם.
4. בקש מהמטופל להסתכל ישר לתוך העדשה של המצלמה. העבר את המצלמה במישור האופקי (XY) לעין ימין או שמאל.
5. השתמש בשאר הסנטר למצב את הקרנית של המטופל בתוך שני המעגלים המופיעים על צג המצלמה. לכוונןעל ידי שימוש בגלגל על ​​מוט ההיגוי.
6. העבר את המצלמה קדימה, אחורה, והצידה במטוס XY על מנת למצב את תלמידו של החולה בתוך העיגולים. ודא התלמיד יוצר מעגל רציף. בעשותם כך, איריס של המטופל תהיה להתפצל לשני חלקים.
7. השתמש "ההדק האחורי" בג'ויסטיק כדי לעבור מהקרנית אל הרשתית. בשלב זה, המטופל צריך להתבונן אור ירוק. שאל את המטופל להסתכל על האור הירוק.
8. למקד את המצלמה על ידי יישור שני קווים שצצים כאשר הגלגל בבסיס מוט ההיגוי מופעל. לסובב את הגלגל עד ששני הקווים יוצרים קו רציף.
9. השתמש באור הירוק למקום עין במצב האופטימלי לצילום. במידת הצורך, להעביר את האור באמצעות לחצני חצים בצד ימין של המצלמה. מקם את האור הירוק באופן שבו הדיסק האופטי מרוכז בתצוגת המצלמה.
10. חיפוש עבור 2 כתמים לבנים שהופיעו לאחר switching לרשתית (בשלב 2.7). כדי למצוא את הנקודות, להעביר את היחידה במישור XY. הכתמים נראים ככתם מטושטש. הזז את היחידה קדימה או אחורה עד כתמים מטושטשים הופכים לכתמים בהירים, לבנים. הבהיר ועגול הכתמים, באיכות טובה יותר של התמונה היא. מקם את הנקודות עד ששניהם נראים לעין. השתמש בגלגל הקטן בג'ויסטיק כדי להביא את הנקודות לאמצע תצוגת המצלמה.
11. ודא ששני קווים (משלב 2.8) יוצרים קו רציף. הדיסק האופטי מרוכז בתצוגת המצלמה, והוא מוקף בשני כתמים בהירים, לבנים. קח את התמונה ברשתית על ידי ירי על הכפתור בחלק העליון של הג'ויסטיק.
12. שמור את התמונה על ידי לחיצה על הכפתור "המחקר השלם" בפינה הימנית התחתונה של מסך המחשב. סיימתי ללמוד באופן אוטומטי לשמור את התמונות במפה ולסגור את המחקר.

.3 ניתוח צילום רשתית

1. לקבוע את יחס קנה המידה על ידי שקילת משקל הגuring המרחק בין המרכז של המקולה (גומה) ומרכז הדיסק האופטי (כתם עיוור). מבחינת אנטומית המרחק הזה נקבע להיות 4,500 מיקרומטר או 2.5x הקוטר של הדיסק האופטי, עם האחרון להיות כ 1,800 מיקרומטר. להבטיח את המרחק נמדד בפיקסלים. לחשב את יחס קנה המידה על ידי חלוקת 4,500 על ידי המרחק (בפיקסלים) בין מקולה והכתם העיוור.
2. פתח את תוכנת ניתוח כלי הרשתית "איוון".
   הערה: התוכנה נוצרה באוניברסיטת ויסקונסין במדיסון. מידע מפורט על שימושו של איוון לקוח מהמדריך.
3. מלא את יחס קנה המידה ולהמשיך דרך התצורה.
4. ודא כי שלוש טבעות צהובות מופיעות על התמונה ברשתית. יחס קנה המידה קובע את הרדיוס של המעגל הפנימי וסוגר את הדיסק האופטי. ודא שהנקודה של הטבעת הפנימית באמצע היא בנקודה של הדיסק האופטי באמצע. אם זה לא המקרה, להתאים אתמיקומו של המעגל על ​​ידי שימוש במקשי הסמן. הרדיוסים של המעגלים האמצעיים וחיצוניים הם 2x ופי 3 יותר גדול מהרדיוס של המעגל הפנימי, בהתאמה. בדרך זו, אזורי A ו B נוצרים במרחק קבוע מהדיסק האופטי.
5. בדוק שיש לו את התמונה ברשתית הדיסק האופטי במרכז התצלום. הדבר מבטיח מיקוד חד של התמונה באזור B וזה יקל על תהליך הדירוג (איור 4 א).
6. שים לב שהתוכנה מזהה באופן אוטומטי את כלי הדם ומקצה הכלים האלה כvenules (איור 4).
7. להבחין בין כלי arterioles וvenules מבוסס על הבדלים פיסיולוגיים. Arterioles תצוין באדום וvenules בכחול (איור 4C). השתמש בהנחיות הבאות כדי לזהות כל כלי שיט:
   1. לקבוע את צבע הכלי. יש לי arterioles צבע אדום כתום בהיר עם השתקפות אור מרכזית חזקה. יש לי ורידים כהים סגולצבע -אדומות עם מעט או ללא רפלקס אור מרכזי.
   2. לקבוע את מהלכו של כלי השיט. Arterioles נוטה להיות ישר וחלק במתווה; הם יותר רגילים בשני נתיב וקו מתאר. Venules הוא בדרך כלל יותר מפותל, ועוד לא סדירים בקווי מתאר וקוטר. Venules הם רחבים יותר בקוטר בשוליים הדיסק מאשר arterioles המקבילה.
   3. זהה את כלי השיט על ידי התבוננות בביאורו של כלי השיט שקדמו. באופן עקרוני, arterioles חלופי עם venules. לכן, אם ורדיד ייחודי נמדד, הכלי הבא הוא סיכוי גבוה יותר להיות עורקיק.
   4. הגדר את תבנית המעבר. ככלל, arterioles לא לחצות arterioles וvenules לא לחצות venules. אם כלי שיט של זהות לא ידועה חוצה סניף ורידים בתוך או דיסטלי לאזור ב ', ולאחר מכן את הכלי ידוע הוא עורקיק. אם הוא חוצה סניף arteriolar בתוך או דיסטלי לאזור ב ', אז זה רדיד.
   5. לזהות סניפים קטנים יותר על ידי התחקות אותם proximally להם מסתעפים מכלי הורה, את זהותו של אשר עשויה להיות ברורה משני הקווים המנחים הראשונים. השתמש בזוויות בין כלי להבדיל מעברים והסתעפויות.
      הערה: מעברים לעתים קרובות כמעט בניצב (90 °) או, אם שני כלי זולגים במקביל, את הזווית של המעבר עשויה להיות רדודה מאוד (פחות מ 30 מעלות). הסתעפויות הן בדרך כלל קצת פחות בניצב (עם הזווית בין שני הסניפים מ30 מעלות ל45 °).
   6. בחר באורך המלא של כלי השיט באזור לדירוג. ודא כי סטיית התקן של הכלי שנבחר, אינה עולה על הערך של 10. סטיות תקן קטנות יותר מצביעה על מדידה טובה.
8. השתמש בכלי התוכנה כדי לבחור כלים שלא נבחרו על ידי התוכנה עצמה. אותם הכללים חלים על הכלים האלה כלכולים נבחרו באופן אוטומטי על ידי התוכנה.
9. לקבוע מרכזי רשתית arteriolar ושווה ערך Venular (CraeוCRVE) באופן אוטומטי באיוון.
10. לחשב את Crae וCRVE מכלי בת הסתעפות שלהם בהתאמה שימוש בנוסחות מתוקנות של פאר והאברד ^28.
    הערה: מערכת היחסים בין גזעים וענפים, עם נגזרים באופן אמפירי מקדמי הסתעפות, ניתן בבעקבות שתי נוסחות משוערות שווה כלי. IVAN משתמש שישה arterioles וvenules הגדולים ביותר לחישוב Crae וCRVE. נוסחות מיושמות בהליך חוזר ונשנה ישדך שש arterioles הגדולה ביותר (או venules) עד שווה ערך כלי arteriolar המרכזי (או venular) מתקבל.
    Arterioles: (1)
    Venules: (2)
    שם w _1, w _2, וW הם הרוחב של הסניף הצר, סניף הרחב יותר, ותא מטען ההורה, בהתאמה.
    הערה: תניח that בצילום רשתית שש arterioles הגדולה ביותר הן רחבה 120, 110, 100, 90, 80, ו70 מיקרומטר. שים 120 ו70 לתוך המשוואה (1), כמו גם 110 ו80, ו100 ו90. לאחר איטרציה הראשונה יש שלושה ערכים: 122.2, 120.0, ו118.4. בצע איטרציה הבאה על ידי זיווג 122.2 ו118.4, מניב 149.8. לשאת מעל המספר האמצעי (120.0) לאיטרציה הסופית. זוג 149.8 ו120.0 להניב 168.7 לCrae.

תוצאות

הדירות של קביעת Crae וCRVE

פנל של 61 אנשים בין 22-56 שנים ישנות וחופשיים ממחלות לב וכלי דם שאובחנו קליני גויס ללימוד הדירות טכניות והשתנות בתוך-המדרג של מרכז הרשתית arteriolar שווה ערך (Crae) ושווה ערך המרכזי רשתית Venular קביעות (CRVE). קרקעית העין של עין ימין של כל פרט הצטלמה פעמיים בתוך פרק זמן של 5 דקות באמצעות מצלמה ברשתית (איורים 1 ו -2). הליך זה נעשה על 4 ימים רצופים, בערך בא...

דיון

ניתוח תמונת רשתית מוצע ככלי נוח ללימוד תגובות כלי דם במחקרים אפידמיולוגיים. כאשר המפעיל הוא מנוסה, זה לוקח פחות מ 5 דקות כדי לצלם תמונה הפונדוס. יתר על כן, הליך לא פולשני זה לדמיין את זרימת הדם יכול לשמש למשתתפים מגיל מוקדם, עד לזקנה.

הספרות היא הגדלת ביחס לקשרים בין שינויים מורפולוגיים בכלי הדם ברשתית (לדוגמא שינוי בקליבר כלי, דגם גיאומטרי, וכו ') ואת אורח חיים לשינוי וסביבתי גורמי סיכון ^15,16.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
מצלמת רשתית לא-מידריאטית Canon CR-2	Hospithera (בריסל, בלגיה)http://www.usa.canon.com/cusa/healthcare/products/eyecare/digital_non_mydriatic_retinal_cameras/cr_2		. ניתן להשתמש בכל מצלמת רשתית אחרת עם רזולוציה ומפרטים דומים לניתוח המיקרו-כלי דם ברשתית. תאימות צריכה  להיבדק לפני תחילת המחקר.
IVAN: תוכנת			ניתן להשתמש בתוכנה זו ללא תשלום למטרות מדעיות. ניתן להשיג אותו על ידי יצירת קשר עם ד"ר ניקולה פרייר (בית הספר להנדסה של מדיסון ומרכז Fundus Photograph Reading , המחלקה לרפואת עיניים ומדעי הראייה, אוניברסיטת ויסקונסין– מדיסון). http://directory.engr.wisc.edu/me/faculty/ferrier_nicola. טלפון: (608) 265-8793, פקס: (608) 265-2316 או דוא"ל: ferrier@engr.wisc.edu

מדידת כלי שיט