Summary
マニュアル レンズの担架を使用して焦点調節を勉強の効率的な方法を提案します。プロトコル mimics 生理宿泊施設、zonules を引いてレンズ カプセル周りにより、接続されているレンズをストレッチします。
Abstract
このプロトコルの目的は、コスト効率の高い、実用的な方法で生理学的宿泊施設の生体力学を模倣することです。宿泊施設は、毛様体の収縮と弛緩、チンの近見視力に必要なレンズの肥厚の結果によって実現されます。ここでは、小説、宿泊施設をレプリケートして、マニュアル レンズ担架 (MLS) を介して水晶体カプセルに接続されている zonules の緊張によって簡単な方法を提案します。このメソッドは一貫した力を受けるときのレンズにより橈骨ストレッチを監視し、ストレッチできません非対応のレンズに、伸ばすことができるレンズを収容を比較できます。重要なは、ストレッチャー カップル zonules を直接していない地球全体のサンプルではなく、レンズ、zonules、および毛様体従ってだけ必要とする、目の強膜。この違いは、地球全体の取得と比較して約 62% の死体ドナーのレンズを取得のコストを減らすことができます。
Introduction
宿泊施設は、人間の目は鋭い焦点に遠くまたは近くの距離でオブジェクトを参照する、水晶体の形を動的に調整することができるプロセスです。宿泊施設は、本質的に生体力学的プロセスです。神経系の刺激には、毛様体筋は、レンズ カプセル1,2のまわりにアタッチ チン毛様体に力を生成します。宿泊施設のバイオメカニクスの背後にある別の理論がありますが、最も広く受け入れられているはヘルムホルツ仮説です。仮説によればレンズは、遠くのオブジェクトのフォーカスに最適なレンズの薄形に対応する自然な伸ばされた状態でです。毛様体筋の契約、近いオブジェクトにフォーカスを変更して、チン小帯が緩和されます。ターンでは、レンズが厚くなる、前部と後部の表面曲率の増加します。これは近くのビジョンは、したがってより短い焦点距離1に必要な屈折力の増加に対応しています。
老眼をという条件で時間をかけて対応する能力が損なわれます。老眼年齢 50 によって皆に影響を与える、目の距離3までいくからフォーカスを動的に変更することができませんになります。老眼に対処するため、現在の方法、矯正レンズ、遠近両用メガネなど受動的。いくつかの面で近いオブジェクトに焦点を当てる能力を増加しながらこのような受動的な治療はレンズ4、5のダイナミック フォーカス機能を復元できません。効率的に、老眼の治療、またはおそらくそれを防ぐため、継続的宿泊施設をよりよく理解する必要があります。
焦点調節を研究するには、4,6,7,8,9前のヴィヴォ現象をシミュレートするデバイスの数が開発されています。回転ディスクはまず遠心力8を介してレンズの伸縮を監視に導入されました。現象をより忠実に複製するには、レンズ伸縮装置が徐々 に導入し、革新。レンズ担架、に対するらを使用しています。レンズ電源と赤道の直径9そのような相関しながらレンズを収めるために必要な力を特徴とします。現在の理解は、レンズ硬直毛様体3,10、11,12の等しい力に応じ、レンズ形状の減少変更を伴う年齢とともにです。
現在レンズ担架ではしばしば、複雑なセットアップでは、エレクトロニクスおよびプログラム可能な伸縮率の実装を含む全体死体眼球6,7,10,13を必要とします。この要件は実験目あたり 500.00 ドル以上あたりのコストを増加し、サンプルの可用性が低下します。眼後部の合計約 $200.00 と低コストで焦点調節をレプリケートする方法をご紹介します。しばらくの間、今日使用される多くのデバイスよりもより少なく洗練された技術はよりコスト効果的で採用可能な結果を損なうことがなくです。このメソッドは、図 1に描かれているマニュアル レンズ担架 (MLS) を中心とし、レンズの直径を拡大する、チンと放射状のねじれ法に関するユニークなクランプ システムを使用しています。ベルナルらの調査結果によって、プロトコルの生理学的な精度を検証します。、前部と後部のチンがレンズ カプセル14を接続する経路を勉強しました。生理学的宿泊施設をレプリケートすることによってレンズのバイオメカニクスを研究するのみレンズ、チン、毛様体を必要とするカスタムの靴のデザインを使用して、目指しました。
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Protocol
次のプロトコルは、メリーランド大学の制度的動物ケア、利用委員会、治験審査委員会で受け付けています。プロトコルに従う中央政府、州およびローカルの基準とガイドラインの定めるバイオ セーフティに関するメリーランド大学のポリシー。
1. 目のサンプルの郭清
-
地元の食肉処理場や組織の銀行から目のサンプルを取得します。全体の眼球を取得した場合は、即座にレンズ、添付 zonules、硝子体を抽出します。
注: 下記詳細はブタと人間の目に適用されます。- 消毒手術ハサミ、鉗子を使用して、カットし、強膜を取り巻くすべての余分な組織を削除します。
- しっかりとその側に目を保持し、かみそりの刃を使用すると、目の角膜から 3 mm の側に沿って小切開。眼の中の硝子体に達している十分なカットの深さを確認します。
- はさみを使用して、慎重に目のまわりを切開に沿ってさらにカット.レンズを刺さない。代表的な画像を図 2に示します。
- 一度目の外径がカットされて、鉗子を使った眼の後部組織を削除します。鉗子でレンズ、zonules、毛様体、および接続されている硝子体を分離します。代表的なイメージは図 2Bに示すように。
- はさみとピンセットを使って、レンズは MLS にフラットに置くことができるので余分な硝子体を削除します。
メモ: 角膜移植の場合、角膜のボタンは手術で使用され、世界の残りの部分は研究目的のために利用できます。ただし、この部分のグローブは、レンズ担架セットアップのティッシュの準備でまだ使用できます。後部が得られる場合にのみステップ 1.1.4–1.1.5 を実行のみです。
- すべて 15% の漂白剤溶液中 30 分間の後郭清を使用する機器を消毒します。
2. トライアル アセンブリ マニュアル レンズ担架の
- 靴インデントの後ろの壁と靴自体の 5 mm 隙間が残っているので、MLS の底板に 10 mm の靴底と対応する靴トップを挿入します。
- 上部と下部のプレートは、プレートを一緒にスナップを揃えるデバイスが今ばねの位置です。
- プレート ケースと底板の側面にある穴にストッパーのネジにプレートを挿入します。
- ベースにプレート ケースに挿入し、一直線に並べられたインデントにレンチを配置します。
- 靴を元の伸縮位置に戻ります戻る反時計回りにひねるし、靴を契約する停止ネジに達するまでレンチを時計回りにねじる。
3. レンズの装着
- 5 mm の差のまま靴インデントと靴自体の後ろの壁、MLS で底板に 10 mm の靴底を挿入します。
- 底板の真ん中に抽出されたレンズは表向きに置きカーブタイプ鉗子を使用して、靴は、中央の穴にレンズを支えています。
- 、クリッピングだけ zonules と硝子体に対応する靴の上部をはめ込みます。視覚的に、維持レンズ中心とした底板の可能な限り。
- 手順 2.3-2.4.
4. レンズの測定
- ビデオやストレッチのプロセスの写真をキャプチャするために装置の上に直接イメージング システムを配置します。定規を事後処理で正確にサイズとスケール画像に画像のフレームに含めるようにしてください。
注: 任意の適切なイメージング システムはこの手順のため十分ですここでは、12 メガピクセル, オート フォーカス スマート フォンのサンプルから片方の足を使用します。 - しっかりとまだスムーズにレンズをストレッチする時計回りの方向にレンチを回転します。図 3では、ばねと伸ばされた状態で代表的なイメージを示しています。
- 拡大レンズを撮影後、サンプルを安静時の状態に復元する反時計回りの方向にレンチを回転します。
注意: レンズの脱水症状を最小限にするために、タイムリーでレンズの測定を実行することが不可欠です。 - 明らかに写真レンズの最終的な静止状態。
5. データの解析
- ImageJ に画像をアップロードし、「ポイント」機能を使用して、図 4に示すように、レンズのまわりを少なくとも 40 ポイントを選択します。「分析」→「メジャー」オプションを使用すると、各選択したポイントの位置をもたらします。
- (ソフトウェア例えばMATLAB を使用して) 半径とカイ二乗適合図 4Bに示すように生成するために場所という点に合います。ピクセル半径とエラーを撮影した定規を使用して測定値に変換します。
- 2 尾 t 検定 MLS からストレッチの前後に個々 のレンズの比較を実行します。
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Representative Results
ブタ目、ストレッチ4,15、レンズによる老眼を勉強するための一般的なサンプルが得られた (n = 10) ローカル屠殺場、このプロトコルからレンズの収容能力を観察するため。図 5Aは MLS を介してストレッチの前後にブタのレンズの比較を示しています。拡大レンズの半径の平均 0.19 ± 0.07 mm 増加があった (p < 0.001)、元の半径から 4.2 ± 1.62% の増加に等化。宿泊施設レンズ弾力性と相関している、したがって、ばねと伸ばされた位置とラジアルの違いに対応する能力を提案します。我々 は、類似研究16,17に一致して、ストレッチ後、レンズ半径で一貫して増加を見つけた。一貫性とさらに研究で比較的低偏差私達のプロトコルを検証します。
このプロトコルは、収容と感じのレンズの比較を使用できます。そのばねの状態の間で大きい半径差に対応する大きい能力を示します。プロトコルをさらに検証するには、年齢の機能として人間の宿泊施設能力を観察しました。21 歳と 60 歳人間目 (の国民病研究交流、フィラデルフィア、PA) をテストしました。結果は、図 5Bに示すように、年齢とともに対応する能力の減少を示した。21 歳のレンズ半径 0.22 ± 0.13 mm または 60 歳レンズの 0.0059 ± 0.099 mm または 0.14% 増加と比較してストレッチすると 5.2% 増加。それは、人間のレンズが徐々 に年齢3に対応する能力を失うことが示されています。これらの結果は、収容能力の喪失を示す 21 歳のレンズに比べて 60 歳のレンズの拡大とばねの半径間の小さな違いを示した。ストレッチする能力の低下を示す古い人間レンズは年齢8,18,20の関数としての宿泊施設と同様の研究と一致しています。
図 1: マニュアル レンズ担架のスケマティック。MLS は、靴、プレート ケース、上板、底板などの (A) 組み立てコンポーネント。(B) 靴の代表的な図は放射状のサンプルに接続。(C) 固定靴 zonules (描かれていない) が接続し、伸びる。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 解剖のプロトコルの代表的なイメージです。世界に沿って最初の切開になります、角膜から約 3 mm と (A) の目のサンプルが収集されています。(B) 目のグローブは、正しくその周囲カットされています。(C) 後部強膜は完全.の世界から分離されています。(D) レンズ、硝子体、zonules、および毛様体が世界から隔離されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: MLS を介して伸縮および拡大レンズの代表的なイメージです。(A) レンズ、伸縮位置に、痛む前に、デバイス内に保持します。(B) デバイスは、細長い位置にレンズが伸びるとは、レンチでなって放射状。スケール バー = 10 mmこの図の拡大版を表示するにはここをクリックしてください。 。
図 4: レンズのサンプルのデータ分析から代表的なイメージです。(A) 選択 50 点は、ImageJ ソフトウェアを使用してレンズのサンプルのまわりで選択されました。(B) 計算の半径は 37.4955 ピクセルとフィットのカイ 2 乗値は 0.77636 ピクセル。これらの結果は、レンズに設定から変更され、ピクセルは、撮影の定規を使用してメートル法の単位に変換しなければなりません。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: レンズ半径マニュアル レンズ担架を介してストレッチの前後にします。(A) ばねと伸ばされた MLS を受ける 10 豚レンズの半径。(B) 二つの人間のレンズ、21 歳と 60 歳、マニュアル レンズのストレッチの前後に測定半径の代表的なグラフ。両方の誤差範囲はその (A) と (B) レンズの周囲をフィッティングで報告されたエラーを表します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
我々 は、サンプルに担架をカップルにデュアル部分クランプ機構を用いたレンズの収容能力を勉強の正確かつ効率的な方法を提供する手法を考案した.宿泊施設の中にレンズを緩和、直径はチン小帯1,2,4,19の緩和に対する応答で減少します。メソッドは、クランプし、チン小帯の緊張を制御するこのような現象について説明します。このため、重要な注意が必要正確に生理学的な焦点調節をシミュレートするために靴内 zonules をクランプします。適切にクランプするように、レンズは接続されている最小限の硝子体と平らな底シューズの中心に休むべきであります。追加の注意は、レンズのまわりを等しい半径方向ストレッチが行わ痛むしながらすべき。レンズ ストレッチ等、するが表示されます、zonules クランプからデタッチする場合や、サンプルが可能な場合に再マウントする必要があります。
似たようなレンズ ストレッチ プロトコルは、宿泊施設と老眼4,6,7,9,12の勉強を現在実装されています。ただし、これらのプロトコルは、一般的に複雑で高価、複雑な機械およびソフトウェアのプログラミングを必要とします。さらに、これらの技術普及をさらに低下させる実験あたり 500.00 ドル以上で全体の目のサンプルが必要です。我々 のプロトコルは、コンピューター プログラミングをサンプルのほんの一部をだけ要求することでシステムとサンプルの可用性をストレッチ マニュアル レンズに置き換えることによって可能性を向上します。実験あたり 250.00 ドルに大幅に少ない目コストの必要な後方。しかし、我々 のプロトコルに関連付けられているいくつかの制限があります。前述したとおり、レンズまたは等しくないチン緊張のミスアラインメントは含めませんストレッチになります。また、苦痛を伴う荷重測定されていません、したがってアンクランプまたは、zonules の断裂を防ぐためにユーザーの整合性に依存しています。Zonules 涙なら、MLS 靴を十分にクランプすることができないだろうと、サンプルを捨てなければなりません。今後の取り組みは一貫性および生理学的な妥当性を確保するための応用力の定量化に焦点を当てます。さらに、停止ネジによって停止されるまで増加するストレッチ プロトコルが含まれます。ストレッチ変更できません、したがって、またはサンプルの間で変化し、むしろバイナリ完全に伸ばされたまたはばねの状態を表示します。
老眼の防止または革新的な治療は、条件は現在避けられず、治療不可能な眼の研究の焦点です。ただし、宿泊施設と老眼のバイオメカニクスは完全には理解されていません。提示プロトコルは、以下のサンプル材料、デバイス構造と時間を必要としながらご宿泊中にストレッチ レンズの正確なシミュレーションを使用できます。可用性を向上させるでメソッドは、観察し、焦点調節のバイオメカニクスを研究より多くの研究所をできます。
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Disclosures
AB は Bioniko コンサルティング LLC の持分です。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Manual Lens Stretcher | Bioniko | MLS | Different animal species will require different shoe sizes |
| Porcine Eye Samples | George G. Ruppersberger; slaughterhouse | N/A | Whole eyeballs were obtained |
| Human Eye Samples | The National Disease Research Interchange | N/A | Posterior poles without corneas were ordered |
| Dissecting Scissors (5 1/2'' Straight) | Electron Microsopy Sciences | 72960 | |
| Tissue Forceps (4 1/2'') | Electron Microsopy Sciences | 72960 | |
| iPhone 6s | Apple | N/A | Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work |
| Sodium Hypochorite | Clorox | Clorox Regular-Bleach | Any disinfectant will work |
References
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