Valutazione della struttura oculare globale dopo il volo spaziale utilizzando un metodo di imaging micro-calcolato (Micro-CT)

Qui proponiamo un metodo per la valutazione della struttura oculare globale a seguito del volo spaziale utilizzando il metodo di imaging della tomografia micro-computer. L'ambiente del volo spaziale, che include la paragravità e l'esposizione alle radiazioni, causa cambiamenti unici alla fisiologia umana, compresi i turni dei fluidi. Questi spostamenti di fluidi portano a un'elevata pressione intracraniciale ed è stato attribuito come una delle principali cause della sindrome neuro-oculare associata al volo spaziale.

L'impatto fisiologico della SANS influisce su più componenti dell'occhio e include edema del disco ottico, appiattimento del globo, pieghe coroidi e retiniche, spostamenti di errore iperopici e rifrattori e infract dello strato di fibre nervose. Mentre le caratteristiche fisiologiche della SANS sono ben documentate, i meccanismi che guidano SANS sono ancora poco compresi. Al fine di avere una migliore comprensione della SANS, i modelli di roditori vengono utilizzati per le tecniche di imaging non invasive.

Una di queste tecniche è la micro-TC, che è stata utilizzata con successo per la valutazione di strutture anatomiche e processi patologici in animali piccoli come i topi. Micro-CT può ottenere una risoluzione di dimensioni micro e, attraverso la combinazione con un agente di contrasto, può fornire un buon contrasto per i tessuti molli. La micro-TC fornisce un chiaro vantaggio rispetto ai metodi tradizionali, tra cui anatomia grossolana, microscopia ottica ed esame istologico per non causare danni al profilo geometrico degli esemplari e alle relazioni spaziali tra le strutture.

Nel nostro studio attuale, i topi sono stati esposti all'ambiente spaziale per 35 giorni a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per determinare se l'ambiente spaziale induce danni oculari quantificando la microstruttura degli strati di retina, RPE e coroide utilizzando Micro-CT. Qui abbiamo dimostrato come abbiamo preparato campioni per l'analisi micro-CT. I topi sono stati usati e gli occhi entro 38 più o meno quattro ore dopo lo spruzzo.

Gli occhi sono stati enucleati e gli occhi sinistro sono stati fissati in paraformaldeide al quattro per cento e tamponi fosfatici salini per 24 ore. Dopo la fissazione, gli occhi erano disidratati in etanolo. Per evitare un ulteriore e brusco restringimento del campione fisso, è stata utilizzata una serie graduata di soluzioni etanoiche.

In primo luogo, i campioni sono stati trasferiti al 50% di etanolo per un'ora e poi aumentando le concentrazioni per un'ora ciascuno, 70, 80, 90, 96 e 100%Successivamente, gli occhi sono stati macchiati con il 10% di peso per volume di acido fosfolipidico per sei giorni. Infine, i campioni sono stati lavati in etanolo assoluto e quindi collocati in singoli contenitori di plastica a due mulini riempiti con etanolo assoluto per la scansione. È stato inoltre aggiunto un batuffolo di cotone per stabilizzare il campione durante la scansione.

Successivamente, il campione è stato posizionato all'interno di uno scanner SkyScan 1272 del sistema micro-CT a raggi X desktop per valutare il danno retinale. Per la scansione, abbiamo utilizzato il software SkyScan 1272. Dopo aver aperto il software, abbiamo centrato il nostro campione nel frame.

Nel nostro protocollo, non usiamo filtri e fissiamo la matrice per aumentare la dimensione dei pixel a quattro micron. Il micro-posizionamento viene utilizzato per mantenere il campione centrato nel telaio. Successivamente, controlliamo i parametri per massimizzare l'agente di contrasto all'interno del nostro campione e calibrare la macchina.

Per eseguire la calibrazione, rimuoviamo il campione dallo scanner e i parametri di scansione. Durante la calibrazione, viene controllata anche una correzione a pieno piatto. Dovrebbe essere maggiore dell'80%Dopo le calibrazioni, il campione viene reinserito nella camera di scansione.

Prima dell'analisi, vengono denominati i file di esempio. I parametri di scansione sono i seguenti, passo di rotazione 0,4, fotogrammi quattro, movimento casuale 30, ricontrollare che la dimensione dei pixel sia impostata su 4 micron. Quindi la scansione viene avviata.

Dopo la scansione, NRecon viene utilizzato per ricostruire l'esempio. Innanzitutto, apriamo i file dalla scansione e vediamo le immagini di scansione non elaborati. Regolamo il rimbalzo dell'istogramma per adattarlo alla curva.

Successivamente, correggiamo per l'artefatto di indurimento del fascio. Quindi adattiamo l'artefatto levigante. Infine, correggiamo per la riduzione dell'artefatto dell'anello.

Dopo tutte le correzioni, abbiamo confermato che i nostri campioni rientrano nella nostra regione di interesse. Allora possiamo iniziare la ricostruzione. Utilizziamo il software DataViewer per visualizzare le immagini ricostruite in tutti e tre i campi.

Per l'analisi, viene utilizzato il software CTAn. Le immagini ricostruite vengono caricate nel software. Il nervo ottico è stato usato per deliminare la regione di interesse per l'analisi.

Per calcolo, abbiamo usato la fetta centrale della regione di interesse per eseguire tutte le misurazioni per l'analisi. Sono state effettuate tre misurazioni ripetute per calcolare la misurazione lineare dell'area. Le seguenti misurazioni sono state effettuate per tessuti oculari, retina, RPE, coroide e La nostra analisi Micro-CT ha mostrato che le aree di sezione trasversale di retina, RPE e strato coroide erano significativamente più basse nei campioni di volo spaziale rispetto ai controlli a terra.

Micro-CT fornisce tecniche efficienti e non distruttive per calcolare le dimensioni delle modifiche senza alcuna manipolazione. Utilizzando l'agente di contrasto, migliora la qualità delle immagini Micro-CT, che ci aiutano a ottenere un'immagine grafica chiara e di successo della ricostruzione senza l'interstruttura del campione. Inoltre, mostra che nei dati originali è digitale, aumentando così l'accessibilità e la riproducibilità dei risultati.

Inoltre, scopo di base, è accettabile utilizzare misurazioni tridimensionali, ma la segmentazione della struttura tridimensionale lorda può essere utile per fornire un profilo specifico dell'intero campione. I nostri risultati indicano che le condizioni del volo spaziale, specialmente i cambiamenti gravitazionali, possono indurre una risposta acuta e a breve termine nell'occhio. Inoltre, il lavoro futuro dovrebbe utilizzare i dati volumetrici per eseguire altre analisi che sfruttano le capacità di imaging Micro-CT, poiché è stato utilizzato con successo per studiare molti tessuti normali e patologici.