Name: בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 19 s
Description: חקור שיטה אוטומטית לבדיקת דחיסת עדשת העין לחקר הביומכניקה של הזדקנות העין. שיטה זו מאפשרת מדידה אובייקטיבית וחוזרת של מודול האלסטיות היעיל בעדשה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

נתמך על ידי מענק R01 EY035278 של המכונים הלאומיים לבריאות (MR).

עיני חזיר התקבלו מבית מטבחיים מקומי. לא נדרשו אישורים של ועדת אתיקה.
1. דיסקציה של העדשה (איור 1)
<ol><li>הסר את כל הרקמה שמסביב מעיני החזיר ואת הבשר העודף מהסקלרה, עד שנשאר רק עצב הראייה. השתמש במלקחיים מעוקלים ובמספריים קטנים לדיסקציה כדי להשלים תהליך זה. השתמש בעצב כעוגן כדי להחזיק את העין במהלך דיסקציה.</li>
	<li>באמצעות אזמל, לבצע חתך היקפי קצר בלימבוס, ואז עוד אחד בקו המשווה. הערה: שלב זה מבוצע בסדר זה כדי למנוע נזק לעדשה ולקפסולה.</li>
	<li>הכנס מספריים לתוך החתך בלימבוס והסר את הקרנית על ידי הרמת הקרנית עם מלקחיים קהים עדינים תוך חיתוך סביב היקף הקרנית.</li>
	<li>הסר את הקשתית על ידי הרמה באמצעות מלקחיים קהים וגזור עם מיקרו מספריים.</li>
	<li>הכנס מספריים דיסקציה לתוך חתך קו המשווה, ולאחר מכן לחתוך באופן היקפי סביב קו המשווה כולו עד לחיתוך לובן העין.</li>
	<li>לאחר השלמת החתך, הסר את החלק האחורי של הסקלרה. הסר את הזגוגית בעדינות עם מלקחיים, משאיר שאריות מינימליות כדי למנוע נזק לעדשה. במידת הצורך, חתכו את הזגוגית באופן קורונלי כדי לאפשר לחלק האחורי להתרחק מהעדשה ומהמקטע הקדמי.</li>
	<li>בצע חתך מרידיונלי דרך לובן העין מהקדמי לאחורי באמצעות מיקרומספריים.</li>
	<li>החל מהחתך המרידיונאלי החדש דרך הסקלרה, השתמש במיקרומספריים כדי לחתוך את הזונולים הרחק מהעדשה. בעזרת משקל העדשה או קצה צלחת הדיסקציה, מתחו בעדינות את הזונולים בעת משיכת העדשה ולובן העין מעט זה מזה, ואפשרו למיקרומספריים לחתוך בין העדשה לגוף הריסי, דרך הזונולים וסביב היקף העדשה. פעולה זו תבודד את העדשה מבלי לפגוע בכמוסת העדשה אם נעשה כראוי.</li>
	<li>אם תרצה, הסר את הקפסולה באמצעות מלקחיים כדי לנקב את הקפסולה בקו המשווה שלה, ולאחר מכן לקלף את הקפסולה באמצעות שני מלקחיים.</li>
	<li>הניחו את העדשה במי מלח חוצצי פוספט (PBS). בדוק חזותית את העדשה לאיתור נזק לפני בדיקה מכנית.</li>
</ol>2. דחיסת עדשה עם/בלי קפסולת עדשה (איור 2)
הערה: כל השלבים כאן, למעט שלבים 2.1 ו-2.4, נשלטים על-ידי מחשב.
<ol><li>להשיג או לבנות מנגנון דחיסת צלחת מקביל בעל תא עומס קיבולת כוח של 50 גרם עם היכולת למדוד תזוזה בסדר גודל של 1 מיקרומטר.</li>
	<li>תכנת את השלב הממונע וטען את התא לביצוע משטר ההעמסה המתואר להלן (לדוגמה, קובץ משלים 1).</li>
	<li>כמעט מלא קופסה מרובעת של 1 5/8 אינץ 'x 1 5/8 אינץ 'עם PBS והנח אותה על פלטפורמת הדחיסה.</li>
	<li>הנמיכו את הצלחת העליונה למגע עם הצלחת התחתונה כדי לקבוע את גבול התנועה התחתון ואת גובה המרווח המוחלט.</li>
	<li>הרם את הצלחת העליונה ב~ 15 מ"מ.</li>
	<li>מרכז את העדשה בקופסה, וודא שהמישור המשווני הוא אופקי.</li>
	<li>הורידו את הלוחית העליונה קרוב לפני השטח העליונים של העדשה, אך לא במגע איתם.</li>
	<li>התחל תנועה כדי להזיז את הצלחת העליונה למגע עם העדשה, באמצעות משוב כוח עם סף מגע של 3 mN.</li>
	<li>התחל ברישום נתונים עם קביעת מגע, זמן הקלטה, מיקום הלוח העליון ביחס ללוח התחתון וכוח ב- 500 הרץ.</li>
	<li>הפעילו התניה מוקדמת שבה העדשה נדחסת ב-2.5% מהגובה ההתחלתי שלה שלוש פעמים, לאחר מכן 5% שלוש פעמים, ואז 7.5% שלוש פעמים בקצב של 1% לשנייה.</li>
	<li>החזק את מיקום הצלחת העליונה קבוע למשך דקה אחת לאחר ההתניה מראש.</li>
	<li>החל דחיסה של 15% בקצב של 1% לשנייה, ולאחר מכן פריקה באותו קצב.</li>
	<li>המשך בתנועת הפריקה עד שהלוחית העליונה הרחיקה 2% נוספים מעובי העדשה שנפרקה מהלוחית התחתונה כדי להבטיח שהעדשה לא תידבק מהלוחית העליונה.</li>
</ol>3. הערכת מודולוס העדשה
<ol><li>הערך את עובי העדשה בהתבסס על מרווח המכשיר בנקודת המגע. לחלופין, השתמש בניתוח תמונה כדי למדוד את העובי של תמונה שצולמה לפני הבדיקה.</li>
	<li>חישוב המודולוס האלסטי E באמצעות מודל הרץ לדחיסת כדור בין לוחות מקבילים (משוואה [1]; קובץ משלים 2). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66040/66040eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) כאשר R הוא רדיוס העקמומיות בנקודת המגע (בהנחה שהוא שווה למחצית מעובי העדשה); F הוא כוח הדחיסה המדווח על ידי תא העומס; <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66040/66040eq02.jpg" style="margin: auto;"> הוא יחס פואסון (בהנחה שהוא שווה ל-0.5 המתאים לחומר בלתי דחיס); ו-u הוא הגישה כלפי מטה של השלב העליון מנקודת המגע. שימו לב שהמודולוס האלסטי והיחס של פואסון הם תכונות חומריות המצביעות בהתאמה על הקשיחות הפנימית של העדשה ועל הדחיסות היחסית של העדשה. הערה: שיטה זו מזניחה כל תפקיד של קפסולת העדשה אך לוקחת בחשבון בקירוב את גודל העדשה, ומאפשרת השוואה בין מינים.</li>
</ol>

אפיון ביומכני של עדשת עין חזירית עם דחיסה אוטומטית

<ol><li>Gullstrand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Helmholtz%27s+treatise+on+physiological+optics.+translated+edn%5BTitle%5D)+AND+%22The+Optical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Helmholtz's treatise on physiological optics. translated edn.</a> The Optical Society of America. , Rochester, N.Y. (1924).</li>
<li>Helmholtz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uber+die+akkommodation+des+auges%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Uber die akkommodation des auges.</a> Arch Ophthalmol. 1, 1-74 (1855).</li>
<li>Burd, H. J., Wilde, G. S., Judge, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+spinning+lens+test+to+determine+the+stiffness+of+the+human+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">An improved spinning lens test to determine the stiffness of the human lens.</a> Exp Eye Res. 92 (1), 28-39 (2011).</li>
<li>Reilly, M. A., Martius, P., Kumar, S., Burd, H. J., Stachs, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+response+of+the+porcine+lens+to+a+spinning+test%5BTitle%5D)+AND+%22Z+Med+Phys%22%5BJournal%5D)">The mechanical response of the porcine lens to a spinning test.</a> Z Med Phys. 26 (2), 127-135 (2016).</li>
<li>Fisher, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+elastic+constants+of+the+human+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The elastic constants of the human lens.</a> J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).</li>
<li>Erpelding, T. N., Hollman, K. W., O'Donnell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatially+mapping+the+elastic+properties+of+the+lens+using+bubble-based+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Ultrasonics+Symp%22%5BJournal%5D)">Spatially mapping the elastic properties of the lens using bubble-based acoustic radiation force.</a> IEEE Ultrasonics Symp. 1, 613-616 (2005).</li>
<li>Erpelding, T. N., Hollman, K. W., O'Donnell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+age-related+elasticity+changes+in+porcine+lenses+using+bubble-based+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Mapping age-related elasticity changes in porcine lenses using bubble-based acoustic radiation force.</a> Exp Eye Res. 84 (2), 332-341 (2007).</li>
<li>Yoon, S., Aglyamov, S., Karpiouk, A., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high+pulse+repetition+frequency+ultrasound+system+for+the+ex+vivo+measurement+of+mechanical+properties+of+crystalline+lenses+with+laser-induced+microbubbles+interrogated+by+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">A high pulse repetition frequency ultrasound system for the ex vivo measurement of mechanical properties of crystalline lenses with laser-induced microbubbles interrogated by acoustic radiation force.</a> Phys Med Biol. 57 (15), 4871-4884 (2012).</li>
<li>Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+age-related+stiffening+in+the+crystalline+lens+by+Brillouin+optical+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy.</a> Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).</li>
<li>Weeber, H. A., Gabriele, E., Wolfgang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffness+gradient+in+the+crystalline+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Graefes+Arch+Clin+Exp+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Stiffness gradient in the crystalline lens.</a> Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 245 (9), 1357-1366 (2007).</li>
<li>Reilly, M. A., Ravi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microindentation+of+the+young+porcine+ocular+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Microindentation of the young porcine ocular lens.</a> J Biomech Eng. 131 (4), 044502(2009).</li>
<li>Gu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Connexin+50+and+AQP0+are+essential+in+maintaining+organization+and+integrity+of+lens+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Connexin 50 and AQP0 are essential in maintaining organization and integrity of lens fibers.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 60 (12), 4021-4032 (2019).</li>
<li>Sharma, P. K., Busscher, H. J., Terwee, T., Koopmans, S. A., van Kooten, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+on+the+viscoelastic+properties+of+human+and+animal+lenses%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">A comparative study on the viscoelastic properties of human and animal lenses.</a> Exp Eye Res. 93 (5), 681-688 (2011).</li>
<li>Cheng, C., Gokhin, D. S., Nowak, R. B., Fowler, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+application+of+glass+coverslips+to+assess+the+compressive+stiffness+of+the+mouse+lens%3A+strain+and+morphometric+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Sequential application of glass coverslips to assess the compressive stiffness of the mouse lens: strain and morphometric analyses.</a> J Vis Exp. (111), e53986(2016).</li>
<li>Baradia, H., Negin, N., Adrian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+lens+stiffness+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Mouse lens stiffness measurements.</a> Exp Eye Res. 91 (2), 300-307 (2010).</li>
<li>Reilly, M. A., Cleaver, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inverse+elastographic+method+for+analyzing+the+ocular+lens+compression+test%5BTitle%5D)+AND+%22J+Innov+Opt+Health+Sci%22%5BJournal%5D)">Inverse elastographic method for analyzing the ocular lens compression test.</a> J Innov Opt Health Sci. 10 (06), 1742009(2017).</li>
<li>Hahn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+ex+vivo+porcine+lens+shape+during+simulated+accommodation%2C+before+and+after+fs-laser+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Measurement of ex vivo porcine lens shape during simulated accommodation, before and after fs-laser treatment.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).</li>
<li>Parreno, J., Cheng, C., Nowak, R. B., Fowler, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+mechanical+strain+on+mouse+eye+lens+capsule+and+cellular+microstructure%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biol+Cell%22%5BJournal%5D)">The effects of mechanical strain on mouse eye lens capsule and cellular microstructure.</a> Mol Biol Cell. 29 (16), 1963-1974 (2018).</li>
<li>Yoon, S., Aglyamov, S., Karpiouk, A., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+properties+of+ex+vivo+bovine+and+porcine+crystalline+lenses%3A+age-related+changes+and+location-dependent+variations%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">The mechanical properties of ex vivo bovine and porcine crystalline lenses: age-related changes and location-dependent variations.</a> Ultrasound Med Biol. 39 (6), 1120-1127 (2013).</li>
<li>Reilly, M. A., Hamilton, P., Gavin, P., Nathan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+behavior+of+natural+and+refilled+porcine+lenses+in+a+robotic+lens+stretcher%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of the behavior of natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher.</a> Exp Eye Res. 88 (3), 483-494 (2009).</li>
<li>Mekonnen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+lens+capsule+significantly+affects+the+viscoelastic+properties+of+the+lens+as+quantified+by+optical+coherence+elastography%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">The lens capsule significantly affects the viscoelastic properties of the lens as quantified by optical coherence elastography.</a> Front Bioeng Biotechnol. 11, 1134086(2023).</li>
<li>Wilde, G. S., Burd, H. J., Judge, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+modulus+data+for+the+human+lens+determined+from+a+spinning+lens+test%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Shear modulus data for the human lens determined from a spinning lens test.</a> Exp Eye Res. 97 (1), 36-48 (2012).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.

דחיסת עדשה היא שיטה רב-תכליתית להערכת קשיחות העדשה. ההליכים המתוארים לעיל מאפשרים השוואה בין עדשות ממינים שונים ובגדלים שונים. כל העיוותים מנורמלים כנגד גודל העדשה, וחישוב המודולוס האלסטי לוקח בחשבון בקירוב את גודל העדשה. המודולוס האפקטיבי גבוה משמעותית מהמודולוס שדווח בעבר עבור עדשת החזיר 4,7,11,19, לפחות בחלקו בשל השימוש בעובי ולא ברדיוס העקמומיות: רדיוסי העקמומיות הקוטביים של העדשה החזירית גדולים משמעותית ממחצית העובי 20.
לניתוח הפשוט (כלומר, השימוש במודל הרץ) המוצג כאן יש כמה מגבלות מרכזיות. ראשית, זה לא לוקח בחשבון את נוכחותה של קפסולת העדשה. הוכח כי נוכחות הקפסולה עשויה לשנות באופן משמעותי את התכונות הביומכניות של העדשה16,21. לכן, שיטה זו מיושמת בצורה הטובה ביותר על עדשות decapsulated. זה חשוב במיוחד כאשר משווים מינים במקרים שבהם הקפסולה עשויה להיות בעלת עוביים שונים באופן משמעותי או תכונות ביומכניות. שיטה זו גם מניחה שהעדשה הומוגנית מבחינה מכנית; אנו ואחרים הראינו בעבר כי זה בדרך כלל לא המקרה עבור עדשות חזיריות או אנושיות 4,5,6,10,11,22. לכן, עדיף לשקול את ערך המודולוס האלסטי המחושב כמודולוס יעיל, הקשור ככל הנראה לממוצע הנפחי של המודולוס המשתנה מרחבית בתוך העדשה. מודל הרץ מניח שהעדשה היא אלסטית ליניארית, בעוד שהיא ידועה כויסקו-אלסטית; לפיכך, הניתוח הפשוט המוצע כאן אינו מסוגל לספק מידע לגבי צמיגות העדשה. עבודות קודמות הראו גם כי השיטה ומשך אחסון העדשה לפני הבדיקה יכולים לשנות את תכונות העדשה4; לפיכך, כל עדשות החזיר נבדקו מיד לאחר הדיסקציה עם הגעתן למעבדה.
ההבדל במדידות תזוזת הכוח נובע מרעש ממגבר תא העומס: הסרת הקפסולה הופכת את מדידות הכוח לנמוכות משמעותית, ולכן יחס האות לרעש נמוך יותר. ההנחות המשמשות לגזירת מודל הרץ כוללות באופן חשוב שהכדור הוא חומר הומוגני; לכן, המודולוס האלסטי היעיל הוא איכשהו ממוצע העיוות של העדשה והקפסולה שלה כאשר הקפסולה קיימת. זה הופך את ההשוואות בין המינים ובין הגילאים לקשות במיוחד מכיוון שלעדשה חזירית יש קפסולה בעובי ~60 מיקרומטר, בעוד שלעכבר או לעדשה אנושית יש קפסולה בטווח של 5-15 מיקרומטר. המודולוס האלסטי של הקפסולה עשוי להשתנות גם עם המינים והגיל, אם כי תלות זו אינה ידועה. לכן, בעוד שניתן לקבל התאמה פחות רועשת עם הקפסולה, ההשוואה מבולבלת מטבעה על ידי נוכחות הקפסולה - זו הסיבה שאנו ממליצים לבצע את הבדיקה ללא הקפסולה.
לבסוף, מודולוס יעיל חושב בהנחה כי רדיוס העקמומיות היה מחצית מעובי העדשה. זה נכון רק לגבי עדשה כדורית; העדשה החזירית היא אספרית באופן משמעותי ולכן ערכי המודולוס האפקטיביים גבוהים משמעותית ממה שהיו אם רדיוס העקמומיות היה משמש במקום. ניתן להתגבר על הנחה אחרונה זו על ידי מדידת רדיוסי העקמומיות, אם כי זה יכול להיות מסובך עבור המשטח התחתון שהוא תמיד שטוח עקב מגע עם הלוח התחתון. זה גם פחות חשוב עבור עדשות כדוריות יותר כגון עדשות murine. טוב עוד יותר הוא השימוש בניתוח אלמנטים סופיים הופכיים כדי לברר את התכונות המכניות של העדשה16.

העדשה היא האיבר השקוף והגמיש שנמצא בעין המאפשר לה להתמקד במרחקים שונים על ידי שינוי כוח השבירה שלה. יכולת זו ידועה בשם לינה. כוח השבירה משתנה עקב התכווצות והרפיה של השריר הרירי. כאשר שריר הריסים מתכווץ, העדשה מתעבה ונעה קדימה, ומגדילה את כוח השבירה שלה 1,2. העלייה בכוח השבירה מאפשרת לעדשה להתמקד בעצמים קרובים. ככל שבני האדם מזדקנים, העדשה נעשית נוקשה יותר ויכולת זו להכיל אובדת בהדרגה; מצב זה ידוע בשם פרסביופיה. מנגנון ההתקשות אינו ידוע, לפחות בחלקו בשל הקשיים הכרוכים באפיון הביומכני של העדשה.
מגוון שיטות שימשו להערכת קשיחות העדשה ותכונותיה הביומכניות. אלה כוללים עדשה מסתובבת 3,4,5, שיטות אקוסטיות 6,7,8, שיטות אופטיות כגון מיקרוסקופ ברילואין9, הזחה 10,11 ודחיסה12,13. דחיסה היא הטכניקה הניסיונית הנגישה ביותר מכיוון שניתן לבצע אותה עם מכשור פשוט (למשל, כיסויי זכוכית14,15) או שלב ממונע יחיד. הראינו בעבר כיצד ניתן להעריך בקפדנות את התכונות הביומכניות של העדשה מבדיקת דחיסה16. תהליך זה מאתגר מבחינה טכנית ודורש תוכנה מיוחדת שאינה נגישה לחוקרי עדשות המעוניינים במדידות קשיחות יחסית. לכן, במחקר הנוכחי אנו מתמקדים בשיטות נגישות להערכת המודולוס האלסטי של העדשה תוך התחשבות בגודל העדשה. המודולוס האלסטי הוא תכונה מהותית של חומר הקשור לעיוותו: מודולוס אלסטי גבוה מתאים לחומר נוקשה יותר.
הבדיקה עצמה היא בדיקת דחיסת לוחות מקבילים ולכן ניתן לבצעה במערכות בדיקה מכניות מסחריות מתאימות. כאן נבנה מכשיר מותאם אישית המורכב ממנוע, במה ליניארית, בקר תנועה, תא עומס ומגבר. אלה נשלטו באמצעות תוכנה מותאמת אישית שגם רשמה זמן, מיקום ועומס בפרקי זמן קבועים. עדשות חזיר אינן מתאימות אך נגישות וזולות17. השיטה הבאה פותחה כדי לדחוס בהדרגה את עדשת העין ולכמת את המודולוס האלסטי שלה. שיטה זו ניתנת לשכפול בקלות ותהיה שימושית בחקר קשיחות העדשה.

<table><tbody><tr><td>מלקחיים מעוקלים בינוניים לשימוש כללי</td><td>פישרברנד</td><td>16-100-110</td><td></td></tr><tr><td>ספריות גליל בקרת</td><td>תנועה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ידית אזמל דיוק גבוה&nbsp;</td><td>פישרברנד</td><td>12-000-164</td><td></td></tr><tr><td>שלב ליניארי</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>6734K4 0.125 אינץ'</td><td></td></tr> <tr><td>מגבר תא עומס</td><td>FUTEK</td><td>LSB200-FSH03869</td><td></td></tr><tr><td>מגבר תא עומס</td><td>FUTEK</td><td>IAA300-FSH03931</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>The Mathworks, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תכנון כירורגי</td> <td>מיקרו-פרוב</td>&nbsp;<td>22-079-740</td><td></td></tr><tr><td>מספריים מדויקות מיניאטוריות לפתיחה עצמית&nbsp;</td><td>אקסלטה&nbsp;</td><td>63042-004</td><td></td></tr><tr><td>בקר</td><td>תנועה גליל בקרת תנועה</td><td>DMC-31012</td><td></td></tr><tr><td>מנוע</td><td>גליל בקרת תנועה</td><td>BLM-N23-50-1000-B</td><td></td></tr><tr><td>המסטטים ישרים&nbsp;</td><td>מדע יפה&nbsp;</td><td>NC9247203</td><td>נירוסטה, 14 ס"מ&nbsp;</td></tr></tbody></table>

בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

התכונות הביומכניות של עדשת העין חיוניות לתפקודה כאלמנט אופטי בעוצמה משתנה. תכונות אלה משתנות באופן דרמטי עם הגיל בעדשה האנושית, וכתוצאה מכך אובדן ראייה לקרוב הנקרא פרסביופיה. עם זאת, המנגנונים של שינויים אלה עדיין לא ידועים. דחיסת עדשה מציעה שיטה פשוטה יחסית להערכת הנוקשות הביומכנית של העדשה במובן האיכותי, ובשילוב עם טכניקות אנליטיות מתאימות, יכולה לסייע בכימות תכונות ביומכניות. מגוון בדיקות דחיסת עדשות בוצעו עד כה, כולל ידניות ואוטומטיות, אך שיטות אלה מיישמות באופן לא עקבי היבטים מרכזיים של בדיקות ביומכניות כגון התניה מוקדמת, קצבי העמסה וזמן בין מדידות. מאמר זה מתאר בדיקת דחיסת עדשה אוטומטית לחלוטין שבה שלב ממונע מסונכרן עם מצלמה כדי ללכוד את הכוח, התזוזה והצורה של העדשה לאורך פרוטוקול טעינה מתוכנת מראש. לאחר מכן ניתן לחשב מודולוס אלסטי אופייני מנתונים אלה. בעוד שהודגם כאן באמצעות עדשות חזיריות, הגישה מתאימה לדחיסת עדשות מכל מין.

שש עדשות חזיריות נדחסו, תחילה עם הקפסולה שלמה, ולאחר מכן לאחר הסרה זהירה של הקפסולה. ערכי העובי היו 7.65 ±-0.43 מ"מ עבור עדשות עטופות ו-6.69 ±-0.29 מ"מ עבור עדשות ללא כיסוי (סטיית תקן ממוצעת ±). היסטוריית טעינה טיפוסית מוצגת באיור 3. עקומות תזוזת הכוח שהתקבלו הותאמו היטב על ידי מודל הרץ (כלומר, היה להן כוח פרופורציונלי לתזוזה שהועלתה בחזקה של 1.5; איור 4). זה היה נכון גם לגבי העדשות העטופות וגם לגבי העדשות המכוסות.
העדשות נדחסו תחילה ב-15% מעוביין הפרוק באמצעות קפסולה שלמה, ולאחר מכן לאחר הסרת הקפסולה. דחיסה צירית של 15% מהעובי ההתחלתי הוכחה בעבר כלא גורמת נזק לתפרי העדשה18. דקפסולציה הביאה לירידה משמעותית במודולוס האלסטי היעיל (n = 6; p = 0.0138; איור 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig01.jpg"> איור 1: טכניקת דיסקציה. (A) הרקמות החוץ-עיניות מוסרות. (B) חתך היקפי נעשה בלימבוס. (C) חיתוך היקפי נעשה בקו המשווה. (D) הקרנית מוסרת. (ה) הקשתית מוסרת. (F) העין נחתכת בקו המשווה, ואז (G) הזגוגית מוסרת, ומשאירה (H) טבעת טבעתית המכילה את העדשה, הגוף הריסי והזונולים שעדיין מחוברים לסקלרה. (I) חתך מרידיונלי נעשה דרך לובן העין כדי (J) לתת גישה לזונולים, (K) שנחתכים ומשאירים את (L) העדשה העטופה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig02.jpg"> איור 2: מנגנון בדיקת דחיסה. (A) סכמטי ו-(B) צילום של מנגנון דחיסת העדשה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig03.jpg"> איור 3: היסטוריית העמסה מיושמת עבור עדשה חזירית עטופה בכמוסות. למעלה: היסטוריית עקירה. למטה: כוח היסטוריה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig04.jpg"> איור 4: נתוני תזוזת כוח אופייניים המצוידים במודל הרץ. משמאל: נתונים עבור עדשה חזירית עטופה בכמוסות. מימין: נתוני דחיסה עבור אותה עדשה לאחר עריפת ראש. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig05.jpg"> איור 5: תרשים קופסה ושפם של עדשת חזיר עטופה ומכוסה מודולי אלסטי יעיל. המודולוס האפקטיבי של עדשות הקפסולה היה גבוה משמעותית מזה של עדשות הקפסולה (p = 0.013), מה שמצביע על כך שנוכחות הקפסולה יכולה לשנות באופן משמעותי את הנוקשות האפקטיבית של העדשה. הנתונים מתייחסים לשש עדשות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
קובץ משלים 1: יישום MATLAB לשליטה במנגנון דחיסת העדשה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/Supplemental%20Coding%20Files%201.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 2: הפונקציה MATLAB להערכת המודולוס האלסטי מנתוני דחיסת כוח. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/HertzModulus.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

אנו מציגים שיטה אוטומטית לאפיון המודולוס האלסטי היעיל של עדשת העין באמצעות בדיקת דחיסה.

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically ...

אנחנו מנסים להבין איך אנשים מאבדים את הראייה הקרובה שלהם עם הגיל. אנו יודעים שזה נובע, בחלקו, משינוי בנוקשות העדשה, אך עדיין איננו יודעים מדוע העדשה מתקשה ככל שאנו מתבגרים. שיטות הניסוי הנוכחיות מסתמכות על שיטות גסות להעמסת העדשה, כגון הנחת החלקות כיסוי מיקרוסקופ על העדשה.שיטות אלה מייגעות וחסרות בקרות מתאימות לקצב הטעינה. קבענו שצורת העדשה היא הגורם העיקרי לפרסביופיה, ואנו יודעים שהצורה מונעת בעיקר על ידי פרמטרים ביומכניים. פרוטוקול זה מציע שיטה אובייקטיבית לחלוטין הניתנת לשחזור למדידת קשיחות העדשה.אוטומציה מאפשרת לנו לשלוט בקצב ההעמסה, שהוא פרמטר מרכזי בעת אפיון חומר ויסקואלסטי, כמו העדשה. כעת יש לנו פרוטוקול אובייקטיבי שניתן לחזור עליו למדידת התכונות הביומכניות של העדשה. זה יאפשר לנו לאפיין בקפדנות כיצד העדשה מתקשה עם הגיל, כמו גם כיצד חלבונים ספציפיים משנים את התכונות הביומכניות של העדשה.

automated-compression-testing-of-the-ocular-lens

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

הגירת trabecular meshwork (TM) לחלל התעלה של Schlemm יכולה להיגרם על ידי העלאת לחץ אקוטית על ידי ophthalmodynamometer, ונצפתה על ידי טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית תחום רפאים. מטרתה של שיטה זו היא לכמת את תגובת morphometric של מערכת יצוא חיים להעלאת לחץ אקוטית בחיים רקמות באתרו.

תגובת meshwork trabecular להעלאת לחץ בעין האנושית החי

נוכחי במבחנת מודלים להערכת עדשות מגע (CLS) ויישומים אחרים הקשורים עין מוגבלים קשה. הפלטפורמה העינית הציגה מדמת זרימה מדמיעה פיזיולוגית, נפח מדמיע, חשיפה לאוויר ובלאי מכאני. מערכת זו היא תכליתית מאוד יכולה להיות מיושמת שונה במבחנת מנתח עם CLS.

פיתוח של<em&gt; במבחנה</em&gt; פלטפורמת Ocular כדי לבדוק עדשות מגע

עלייה הקשורה לגיל בנוקשות עדשות העיניים קשורה לפרסביופיה. פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה וחסכונית למדידת קשיחות עדשת העכבר. עדשות עכבר, כמו עדשות אנושיות, נעשות נוקשות יותר עם הגיל. שיטה זו מדויקת וניתנת להתאמה לעדשות מבעלי חיים גדולים יותר.

יישום סדרתית של הזכוכית Coverslips להעריך את הדחיסה הנוקשת של עדשות העכבר: ניתוח זנים ואת morphometric

אנו מציגים שיטה יעילה של הלומדים עדשה לינה באמצעות אלונקה עדשה ידנית. פרוטוקול מחקה לינה פיזיולוגיים על ידי משיכת את zonules מחובר סביב הקפסולה העדשה, ובכך, מותח את העדשה.

כדי לדמות את המכניקה של העדשה לינה דרך אלונקה מדריך עדשה

מחקר זה מתאר סינטטי מסלולים עבור המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxanes וסופולימרים polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-בלוק ועבור אלסטומרים רכים מבוססי ששינינו אוריאה (PSU). הוא מציג את היישום של Psu כמו אדיב של העדשה תוך-עיני. גם מתוארת שיטה הערכה עבור במבחנה cytotoxicity.

סינתזה של ששינינו רך-אוריאה אלסטומרי ליישום עדשה תוך-עיני

אנו מציגים פרוטוקול של שימוש באפליקציה הטלפון החכם לבצע מבחן הירשברג למדידת מניפסט ולסירוגין שגויה העינית (פזילה) תחת תנאי קיבוע קרוב ורחוק.

שימוש ביישום מבחן אוטומטי הירשברג להערכת היישור העינית

פציעות עיניים גלובוס פתוח עלולות ללכת מטופל במשך ימים מרובים בתרחישים כפריים או צבאיים רלוונטיים, וכתוצאה מכך עיוורון. טיפולים נדרשים כדי למזער את אובדן הראייה. כאן, אנו מפרטים מודל פציעה גלובוס פתוח תרבות איברים. עם מודל זה, טיפולים פוטנציאליים לייצוב פציעות אלה ניתן להעריך כראוי.

פלטפורמת תרבות איברים מגזריי חיצוני למעקב אחר פציעות גלובוס פתוח וביצועים טיפוליים

המחקר הנוכחי מדגים שיטה לבחינה מדויקת של חדות ראייה דינמית (DVA) בנבדקים מיופייפים עם תיקון משקפיים. ניתוח נוסף הצביע על כך שככל שמצב השבירה קרוב יותר לאמטרופיה, כך ה- DVA הדו-עיני המתוקן טוב יותר הן ב -40 והן ב -80 מעלות לשנייה.

חדות ראייה דינמית דו-עינית בחולי ראייה מתוקנים באמצעות משקפיים

קביעת תעריף הובלת xenobiotics ו ננו מעבר לשליה באמצעות<em&gt; לשעבר vivo</em&gt; דגם זלוף שליה אנושי

המטרה של פרוטוקול זה היא לבנות עור תלת מימדי בעובי מלא, הדומה לעור טבעי. עם מכשיר פציעה אוטומטי שנבנה במיוחד, ניתן ליצור פצעים מדויקים וניתנים לשחזור תחת שמירה על סטריליות.

דור של עור בעובי מלא תלת ממדי Equivalent ואוטומטי פציעה

חקור שיטה אוטומטית לבדיקת דחיסת עדשת העין לחקר הביומכניקה של הזדקנות העין. שיטה זו מאפשרת מדידה אובייקטיבית וחוזרת של מודול האלסטיות היעיל בעדשה.

בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין

גלה סרטונים נוספים