Valutazioni strutturali in vivo della malattia oculare in modelli di roditori mediante tomografia a coerenza ottica

La tomografia a coerenza ottica nel dominio spettrale è uno strumento prezioso per l'imaging delle strutture oculari in vivo e per il monitoraggio dei cambiamenti delle dimensioni oculari nel tempo in una varietà di modelli di malattie oculari. Utilizziamo SDOCT per misurare lo spessore retinico in modelli di degenerazione retinica nella retinopatia diabetica, lo spessore retinico e la coppettazione in un modello di glaucoma e la lunghezza assiale in un modello di miopia. La tecnica SDOCT è semplice, ma la pratica è fondamentale per ottenere buone immagini.

E sperimentare protocolli diversi è importante per determinare quale protocollo si adatta meglio a ciascuna esigenza di ricerca. A dimostrare la procedura sarà Andrew Feola, ricercatore principale del Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation. Inizia aprendo il software di tomografia a coerenza ottica del dominio spettrale e inserendo le informazioni sullo studio di acquisizione e sul braccio di trattamento.

Nella scheda Esame paziente, fare clic su esaminatore del test e selezionare il nome dell'esaminatore. Fare clic su Nome studio per definire lo studio e aprire la scheda Studio per aggiungere un nuovo studio o modificare i trattamenti in uno studio esistente. Fare clic a destra di Seleziona braccio di trattamento per selezionare un braccio di trattamento.

Per aggiungere un nuovo punto temporale per un intero gruppo, fare clic su Aggiungi paziente. Nella finestra, inserisci il numero ID, il nome e il cognome. Seleziona il sesso del paziente e la data di nascita.

Per aggiungere i singoli ratti, fai clic su Aggiungi esame. Per identificare i ratti, fai clic su un esame e fai clic su Modifica esame. Immettere il numero ID nella casella Inserisci note e fare clic su Salva modifiche.

Quindi, collegare l'obiettivo corretto al dispositivo. Selezionare la configurazione corrispondente nel software e comporre la posizione del braccio di riferimento associata. Nella scheda Esame paziente, fare doppio clic sull'esame evidenziato per passare alla scheda Imaging e avviare l'imaging.

Per caricare un protocollo di scansione preimpostato, fare clic su Seleziona un protocollo dall'elenco. Per i modelli di ratto di glaucoma e retinopatia diabetica, selezionare un preset composto da due OD e due OS, rispettivamente per le scansioni dell'occhio destro e sinistro. Dopo aver posizionato il ratto anestetizzato in un sistema di allineamento dei roditori, applicare del lubrificante sugli occhi dell'animale.

Appena prima dell'imaging, utilizzare una salvietta delicata per rimuovere la soluzione salina in eccesso e utilizzare due movimenti rotatori del sistema di allineamento dei roditori per posizionare il ratto in modo che lo sguardo sia orizzontale e guardare verso il basso l'asse della lente della tomografia a coerenza ottica. Utilizzare la modalità Free Run per orientare la retina per la raccolta dei dati. Quindi utilizzare la modalità Aim per una visualizzazione continua delle scansioni B orizzontali e verticali in tempo reale.

Avvicinare la testina di scansione all'occhio fino a quando la retina non è visibile e utilizzare il sistema di allineamento dei roditori per regolare la posizione dell'animale fino a quando la testa del nervo ottico non è visibile al centro. Effettuare la scansione orizzontale orizzontale e la scansione verticale verticale. Regolare la distanza di lavoro in modo che l'immagine retinica sia piatta e non curva e regolare la posizione del braccio di riferimento per mantenere l'immagine vicino alla parte superiore della finestra del display.

Per l'imaging retinico di modelli di glaucoma, degenerazione retinica e retinopatia diabetica, definire una scansione con volume di tre per tre millimetri che consiste in 1.000 scansioni A per 100 scansioni B per 1 scansione B ripetuta per la media. Centrare il nervo ottico sull'asse orizzontale e verticale in modo che la scansione del volume sia al centro dritto lungo gli assi nasale, temporale e superiore, inferiore. Fare clic su Istantanea per scattare una foto e fare clic su Salva per salvare l'immagine.

Ottenere una scansione radiale centrata sulla testa del nervo ottico che è 1.000 scansioni A per 4 scansioni B per 20 scansioni B ripetute. E usa le scansioni B ripetute per migliorare la nitidezza dell'immagine dell'occhio o della retina per facilitare l'interpretazione delle regioni dell'occhio o degli strati della retina durante l'analisi dei dati. Quindi salva l'immagine e ripeti la scansione per l'occhio controlaterale.

Per la post-elaborazione delle immagini, aprire il programma software di modellazione matematica appropriato. Per l'elaborazione della retina, selezionare le scansioni di tomografia a coerenza ottica da caricare e fare clic per definire il centro della testa del nervo ottico. Il programma genererà linee verticali che definiscono le distanze su entrambi i lati della testa del nervo ottico.

Nella retina di ratto, queste linee si trovano a 0,5 e 1,2 millimetri dal centro della testa del nervo ottico, con un totale di quattro linee verticali che rappresentano gli assi nasale, temporale e inferiore, superiore dell'occhio, a seconda della scansione B radiale attualmente analizzata. Lungo ogni linea, delineare lo strato di fibre nervose retiniche, lo strato plessiforme interno, lo strato nucleare interno, lo strato plessiforme esterno, lo strato nucleare esterno, la membrana limitante esterna, i segmenti interno ed esterno, l'epitelio pigmentato retinico e lo spessore retinico totale. Quando tutti i livelli sono stati delineati, esportare le misurazioni in un foglio di calcolo per l'analisi dei dati.

Le immagini rappresentative della tomografia a coerenza ottica del dominio spettrale rivelano uno strato nucleare esterno più sottile, che contiene i corpi cellulari fotorecettori nelle retine di topi BALB/c con degenerazione retinica indotta dalla luce rispetto ai topi di controllo non danneggiati. Dopo aver quantificato lo spessore dello strato retinico, si osserva una differenza significativa tra i topi con degenerazione retinica non danneggiati e quelli indotti dalla luce per lo spessore totale della retina, lo spessore dello strato nucleare esterno e lo spessore del segmento interno ed esterno. Nel modello di ipertensione oculare, si osserva un distinto rimodellamento della testa del nervo ottico, inclusa la coppettazione del nervo ottico dopo otto settimane.

La quantificazione dello spessore dello strato di fibre nervose retiniche dopo otto settimane di ipertensione oculare rivela un assottigliamento significativo rispetto alle misurazioni basali. L'imaging delle retine da un modello di ratto diabetico e da animali di controllo Wistar rivela che a sei settimane di età, lo strato di fibre nervose retiniche e lo spessore totale della retina sono ridotti nei ratti diabetici rispetto ai ratti Wistar nella retina periferica, con le maggiori differenze osservate nei quadranti inferiori e temporali della retina. La lunghezza assiale dell'occhio in un modello murino di miopia è visibilmente più lunga di quella osservata negli occhi di tipo selvatico a 84 giorni di età.

Questi dati dell'occhio miope provengono da un topo privo di un gene orologio, suggerendo che i geni orologio contribuiscono allo sviluppo della miopia. La misurazione delle strutture oculari con SDOCT può essere utilizzata in combinazione con altri test, come l'elettroretinogramma e la risposta optomotoria, per rilevare sottili cambiamenti nel tempo in molti modelli di malattia oculare.