疫学研究では心血管疾患の危険因子への微小血管の応答を研究するための便利なツールとしての眼底写真

サマリー

網膜画像分析は、微小循環を可視化するための邪魔にならない手順である。心血管疾患の危険因子の影響は、網膜血管口径の変化をもたらすことがある。手順は、口径が記載されている容器を算出するための眼底画像とステップを取得する。

要約

微小循環は150μmでより小さい直径の血管で構成されています。これは、循環系の大部分を構成し、心臓血管の健康の維持に重要な役割を果たしている。網膜は、ライン眼の内部組織であり、それは微小血管系の非侵襲的な分析を可能にする唯一の組織である。今日では、高品質の眼底画像は、デジタルカメラを用いて取得することができる。網膜像も瞳孔の拡張なしに、5分以内に収集することができる。微小循環を可視化するためのこの控えめかつ迅速手順が疫学的研究に適用することが、古い時代に幼い頃から上心臓血管の健康を監視するために魅力的である。

循環に影響を与える全身性疾患は、網膜血管系の進行性の形態学的変化をもたらすことがある。例えば、網膜の動脈及び静脈の血管口径の変化は、高血圧、アテロームと関連している多発性硬化症、および脳卒中や心筋梗塞のリスク増加。容器の幅は、画像解析ソフトを用いて誘導され、6大動脈と静脈の幅は、等価中央網膜細動脈（CRAE）及び中央網膜細静脈相当（CRVE）に要約されている。後者の機能は、変更可能なライフスタイル、環境、心血管疾患の危険因子の影響を研究するのに有用なことが示されている。

CRAE及びCRVEを取得する眼底画像及び分析ステップを取得するための手順が記載されている。 CRAE及びCRVEの反復測定の変動係数は2％未満であり、評定者内信頼性は非常に高い。パネル試験、微粒子大気汚染の短期的な変化に網膜血管口径の迅速な応答を使用して、心血管死亡率および罹患率のための既知の危険因子は、報告されている。結論として、網膜イメージングは​​、疫学的studieための便利で楽器のツールと​​して提案されているsは心血管疾患の危険因子に微小血管反応を研究する。

概要

微小循環は150μmでより小さい直径の血管で構成され、最小の抵抗動脈、細動脈、毛細血管、および細静脈が含まれています。これらの血管は、循環系の大部分を構成し、心臓血管の健康を維持する上で重要な役割を果たしている。 150μmの血管径は生理的および物理的な限界である。直径150μm未満で血管のレオロジー特性は、大きな動脈とは異なります。さらに、自己調節抵抗変化の大部分は血流自動調節^1を示す血管床における150μmのから下流に発生する。微小循環は、2つの重要な機能を持っています。主な機能は、組織の需要に一致するようにし、老廃物と二酸化炭素を排出するために、酸素および代謝基質を細胞に提供することである。交換血管および微小血管の流れパターンの数の変化は、効果的な交換表面積が減少し、LEAできる次善の組織灌流と失敗へのdは代謝要求^2を満たすこと^ができます。さらに、静水圧は血管床内に低下し、微小循環は、全体的な末梢血管抵抗^3を調節する役割を果たしている。

網膜は、眼の内部を裏打ちする階層化組織である。その主な機能は、さらに、視覚情報を処理するための視覚野に伝搬される神経信号に、入射光を変換することである。網膜の機能は、外の世界を見ることであり、このプロセスに関与するすべての眼の構造は、光学的に透明である。これは微小血管系⁴の非侵襲的イメージングのための網膜組織にアクセスできるようになります。網膜イメージングは​​、眼の疾患を識別するために使用されている。例えば、黄斑変性の高度なフォームが原因黄斑に異常な血管の成長の失明につながることができます。これらの血管はbleedinより透過性であり、対象となる傾向にあるgであり、網膜内の以下の血液およびタンパク質の漏出。後者のイベントは、光受容体に不可逆的な損傷の原因となる。緑内障の開発は、神経節細胞および軸索の損傷と相関する。このプロセスの効果は、網膜像⁵で観察することができる視神経乳頭のカッピングにつながる。糖尿病性網膜症は、網膜血管壁に損傷をもたらす高血糖によって引き起こされる。これは虚血、新しい血管の成長および血管の幾何学的ネットワークの変化をもたらすことができる。さらに、血液網膜関門は、拡張した透過性亢進毛細血管や動脈瘤⁶の漏れを引き起こし、破壊を受ける可能性がある。

網膜微小血管系、心臓、肺、および脳⁷に見られる微小血管床と相同性を示している。これは、脳の微小循環に影響を与える全身性疾患が網膜の並列変化を引き起こすことが確立されている。細動脈ナrrowingと網膜の強化された細動脈対光反射は、血管の異常、脳小血管疾患⁸によって引き起こされる白質病変およびlacunesに関連付けられています。有意な関係は、より狭い網膜細静脈、変更された網膜の微小血管網とアルツハイマー病の発生との間で発見された。それは、患者の脳が網膜⁹においても観察可能である、変化した脳の微小血管系を持っていることが示唆された。

証拠はまた、網膜血管の変化及び冠状動脈性心臓病^10,11との間の相関についての増加している。網膜動脈および網膜静脈（A / V）の直径との比は、高血圧およびアテローム性動脈硬化症^12を反映するために敏感なプロキシであることが示されている。動脈と静脈の拡張の狭窄が減少A / V比をもたらす脳卒中や心筋梗塞¹³のリスクを裏付ける。高血圧は直接引き起こす可能性があります網膜虚血、綿状白斑と深い網膜白斑¹⁴として見えるようになり、網膜梗塞。セールやSasongkoは、最近の文献を要約し、それらがライフスタイルや環境リスク要因（ 例えば 、食事、身体活動、喫煙、大気汚染）への曝露は、網膜の微小血管床¹⁵の形態学的変化を誘導することができると結論付けた。重要なことに、このような網膜の変化があっても病気¹⁶の臨床症状の前に、心血管リスク因子と関連している。

心血管疾患の罹患率と死亡率の発生率の有意な増加は、長期に起因すると考えられており、短期的なエクスポージャーは、大気汚染^17,18粒状物質する。研究は、その粒子状物質（PM）、大気汚染の重要な割合を示し、心血管疾患の発症に寄与し、心血管イベント^19,20を誘発する。の機能の障害微小血管床が観察された関連性において役割を果たしていると考えられている。この点で、大気汚染への曝露および網膜における動脈狭窄との関連付けは、アダーと同僚²¹によって報告されている。網膜細動脈口径は狭かったと細静脈の口径は2.5ミクロン≤PM _2.5（粒子状物質に増加し、長期·短期曝露と地域に住んでいたアテローム性動脈硬化症（MESA）の多民族研究の4607参加者間で広かった直径^）21。慢性的な大気汚染の暴露によって引き起こされる全身性炎症は、より広い細静脈の直径²²になることがあります。これは、網膜の微小血管床²³に対する喫煙の影響を報告した研究を裏付ける。眼底写真撮影²⁴を用いて測定し健康な成人（年齢の22から63歳）の短期的大気汚染の暴露と微小血管の変化との関連性に関する最近の出版物を報告します。 increaSE、PM _10（直径10μmの≤粒子状物質）とBC（ブラックカーボン、交通関連ディーゼル排気のためのプロキシとして使用することができ、副生成物の燃焼）は細動脈の口径^24,25の減少と関連していた。

この科学的なビデオプロトコルでは、手順は細動脈と細静脈血管の口径を得るために画像解析を実行するために、および等価中央網膜細動脈（CRAE）及び中央網膜細静脈相当（CRVE）を計算するために、眼底画像を収集するために記載されている。網膜は微小血管系の控えめな分析を可能にし、画像が老後^26,27に幼い頃ま ​​でから採取することができる唯一の組織であるため、網膜イメージングはますます注目を集めています。 CRAEとCRVEは微小血管系に対する修正可能なライフスタイルと環境、心血管疾患の危険因子の影響を反映敏感なパラメータであると思われる。原稿では、再現性血管解析の実証される。また、疫学研究における網膜微小血管系解析の適用性の粒子状大気汚染の暴露²⁴の影響を中心に反復測定デザインで得られた私達の調査結果を要約することで示されている。

プロトコル

ハッセルト大学の倫理委員会と大学病院アントワープ研究を承認した。参加者は、参加する彼らの書面によるインフォームドコンセントを与えた。

1装置のセットアップ

1. デジタル眼底カメラユニットのメインブロックから黒い保護殻を外します。
2. 電池室を開け、電池をカメラに入れます。バッテリーと本体を接続するワイヤを切断しないでください。
3. 本体の上にカメラをねじ込み、2のワイヤを接続します。電力網に供給され、USBケーブルでパソコンに本体を接続します。
4. 「オン」にオン/オフボタンを切り替えることで本体を起動します。 「オン」にオン/オフボタンを切り替えることで、カメラを起動します。
5. コンピュータを起動します。これは本体とコンピュータの間の接続ミスを防ぐことができます。

2キャプチャ写真

1. 網膜Imagiを開始ngのコントロールソフトウェア（および必要なパスワードを入力）。ソフトウェアはデジタル眼底カメラの一部（リンクのための材料の表を参照）である。
2. 画面の左上に「研究」アイコンをクリックして、調査を開始します。新たな患者の場合、患者は、システム内に存在する場合などの患者ID、患者名、生年月日など、すべての詳細を入力し、「患者ID」に必要事項を記入し、「検索履歴リスト」を使用します。研究を開始するために、患者の名前をダブルクリックします。
3. 写真を撮るために頭を "ロック"顎受けや額当てとに対する額に彼/彼女のあごを置き、カメラの前に席を取るために患者情報を確認して下さい。
4. まっすぐカメラのレンズに見て患者情報を確認して下さい。右または左眼に水平（XY）平面上にカメラを移動します。
5. カメラディスプレイに表示される2つの円の内側の患者の角膜を配置するためにあごの残りの部分を使用してください。微調整するジョイスティックのホイールを使用します。
6. 後方、前方にカメラを移動し、サークル内の患者の瞳孔を位置決めするために、X-Y平面内で横向きに。瞳が連続円を形成ことを確認してください。そうすることによって、患者の虹彩は、2つのピースに分割される。
7. 網膜に角膜から切り替えるには、ジョイスティックの「背中のトリガー」を使用してください。この段階では、患者は、緑色の光を観察する必要があります。緑色の光を見て患者情報を確認して下さい。
8. ジョイスティックのベースのホイールを回すとポップアップ表示の2行を整列させることにより、カメラをフォーカスします。 2行は連続線を形成するまで、ホイールを回します。
9. 写真のための最適な位置に目を配置するために緑色の光を使用してください。必要に応じて、カメラの右側にある矢印ボタンを使用して光を移動させる。視神経乳頭は、カメラディスプレイを中心としたような方法で緑色の光を置きます。
10. switchi後に出現した2白い斑点を検索（ステップ2.7）で網膜にngの。スポットを見つけるには、XY平面内でユニットを移動させる。スポットがぼやけて汚れとして表示されます。ぼやけた汚れは明るく、白い斑点に変わるまで前方または後方にユニットを移動します。明るくスポット丸く、より良い画質である。両方が表示されるまでのスポットの位置を調整します。カメラ表示の中央にスポットを持って、ジョイスティックにはほとんどのホイールを使用してください。
11. （ステップ2.8）の2行は連続線を形成していることを確認します。視神経乳頭は、カメラディスプレイを中心とされ、2つの明るい、白い斑点が隣接している。ジョイスティック上部のボタンを焼成して、網膜の写真を取る。
12. コンピュータ画面の右下にある「調査完了」ボタンを押して写真を保存します。調査を完了すると、自動的にマップに写真を保存し、研​​究を終了します。

網膜写真3。分析

1. MEASによってスケール比を決定する黄斑の中心（中心窩）と視神経乳頭（死角）の中心間の距離をuring。解剖学的にこの距離が4,500μmであるか、後者は約1,800μmであることと、視神経円板の直径は2.5倍と判定される。距離をピクセル単位で測定されていることを確認。黄斑と死角の間（ピクセル）の距離で4,500を分割することにより、スケール比を求める。
2. 網膜血管解析ソフトウェア「イワン」を開きます。
   注：ソフトウェアはウィスコンシン大学マディソン校で作成されます。イワンの使用状況に関する詳細な情報は、マニュアルから取られている。
3. スケール比を入力し、コンフィギュレーションを進める。
4. 3黄色のリングは網膜写真に表示されていることを確認します。スケール比は、内側の円の半径を決定し、視神経乳頭を囲む。内輪の中間点は、視神経乳頭の中点にあることを確認します。そうでない場合、調整カーソルキーを使用して、円の位置。中間および外側の円の半径は2倍であり、それぞれ、内円の半径よりも大きく3倍。このように、ゾーンAおよびBは、視神経乳頭から一定距離で作成される。
5. 網膜像は写真の中央に視神経乳頭を持っていることを確認してください。これは、ゾーンB内の画像の鮮明な焦点を保証し、これは、グレーディング工程（ 図4A）が容易になる。
6. ソフトウェアは自動的に血管を検出し、細静脈（ 図4B）として、これらの血管を割り当てることを確認します。
7. 生理的な違いに基づいて細動脈と細静脈の間に血管を区別する。細動脈は、青（ 図4C）で、赤と細静脈に表示されます。各容器を識別するために、次のガイドラインに従ってください。
   1. 容器の色を決定します。細動脈は、強力な中央の光反射で明るい橙赤色の色を有する。静脈は紫暗い持つほとんど、あるいは全く中央の光反射と-red色。
   2. 血管のコースを決定します。細動脈は、アウトラインのまっすぐかつスムーズになりがち。彼らはパスとアウトラインの両方でより規則的である。細静脈は、一般的に、より曲がりくねった、アウトライン、直径がより不規則である。細静脈は、対応する細動脈よりもディスク縁で直径が広いです。
   3. 前の容器の注釈を見ることで、血管を特定します。原則として、小静脈と交互に細動脈。異なる細静脈を測定するため場合、次の容器は動脈である可能性が高い。
   4. 交差パターンを定義します。一般的なルールとして、細動脈が動脈および細静脈は小静脈交差しない交差しない。未知のアイデンティティの血管がゾーンBへの静脈内ブランチまたは遠位にまたがっている場合は、未知の容器が細動脈である。それはゾーンBへの細動脈内のブランチまたは遠位を横切る場合、それは細静脈である。
   5. それらをトレースすることにより、より小さな枝を特定proximallそれらは、親血管から分岐するyは、の同一性は、最初の2つのガイドラインから明らかであろう。交差点や分枝を区別するために船舶間の角度を使用してください。
      注：交差がほぼ垂直（90°）または2つの容器を並列に走ることしている場合は、交差の角度は非常に浅いことがしばしばである（30℃未満）。分枝は通常、（45°〜30°の二つの枝の間の角度で）垂直よりもやや小さい。
   6. グレーディングゾーン内の血管の全長を選択します。選択された容器の標準偏差が10より小さい標準偏差の値を超えて良好な測定を示すものではありませんことを確認してください。
8. ソフトウェア自体によって選択されな​​かった血管を選択するためのソフトウェア·ツールを使用してください。同じルールがソフトウェアによって自動的に選択された船のように、これらの血管に適用されます。
9. 網膜中心細動脈と細静脈の等価を決定する（CRAEそしてイワンにおけるCRVE）が自動的に。
10. パーとハバード²⁸の改訂の式を用いて、それぞれの分岐娘血管からCRAEとCRVEを計算します。
    注：経験的に導出分岐係数を有する幹や枝の間の関係は、血管の等価を近似するつの式を以下に示す。イワンはCRAEとCRVEを計算するための6つの最大の細動脈と細静脈を使用しています。式は、中心動脈（または細静脈）血管同等物が得られるまで6大細動脈（又は静脈）を対にする反復手順で適用される。
    細動脈： （1）
    細静脈： （2）
    ここで_、1ワット_、2ワット、Wはそれぞれ、狭い枝、広い支店、および親トランクの幅である。
    注：THAを想定6大動脈は120、110、100、90、80、および70μm幅である網膜写真にトン。 （1）式に120と70を入れ、同様に110と80、そして100と90の最初の繰り返しの後つの値があります：122.2、120.0、および118.4は。 149.8を得122.2と118.4を組み合わせることで、次の反復を実行します。最後の反復に中央の数字（120.0）上で行ってください。ペア149.8と120.0はCRAEための168.7を得た。

結果

CRAEとCRVE決定の繰り返し精度

22から56歳、臨床的に診断された心血管疾患のない間に61個体のパネルには、技術的な再現性と同等の網膜中心細動脈（CRAE）および網膜中心細静脈相当（CRVE）の決定の中で、評価者の変動性を研究するために採用されました。各個体の右眼の眼底を眼底カメラ（ 図1および2）を用いて5分の期間以内に2回撮影した。この手順は、ほぼ日の同じ時間に、4日間連続で行った。 5分間の期間内に撮影した画像のCRAEとCRVEの標準偏差±平均変動係数はそれぞれ1.76±1.71および1.78±1.51であった。 CRAEとCRVE値の平均±標​​準偏差は、それぞれ、151.31±13.53および213.20±18.44であった。有意なDIFんferencesは4日間連続して得られたCRAEとCRVE値を観察した。

右目のCRAEとCRVE値は、一日一CRAEとCRVE値に平均化した。続いて、測定の再現性は級内相関係数（ICC）、集団における反復測定...

ディスカッション

網膜画像分析は、疫学的研究における微小血管の応答を研究するための便利なツールとして提案されている。オペレータが経験される場合には、眼底写真を撮るために5分未満を要する。さらに、微小循環を可視化するためのこの控えめな手順は、古い時代に幼い頃までの参加者のために使用することができる。

文学（など血管径、幾何学的パターン、例えば変更の）網膜血管の形態学的変化および修正可能なライフスタイルと環境リスク^15,16因子間の関連に関して増加している。実験的および疫学的な作品は、短期および長期大気汚染露光が強く、心血管罹患率および死亡率と関連していることを示している。しかし、このような眼底写真撮影などの便利な技術は、大気汚染物質によって誘導され得る微小循環の効果を研究するためにはほとんど使用されてきた。

jove_content ">高品質な眼底画像を得るために必要とされる異なるステップがこのビデオプロトコルで説明された後、方法は細動脈と細静脈口径の測定値を得るために与えられ、より具体的には、中央網膜細動脈等価（CRAE）と網膜中心細静脈相...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
キヤノンCR-2無散瞳網膜カメラ	ホスピセラ(ベルギー、ブリュッセル)		http://www.usa.canon.com/cusa/healthcare/products/eyecare/digital_non_mydriatic_retinal_cameras/cr_2.同等の解像度と仕様を持つ他の網膜カメラは、網膜微小血管系の分析に使用できます。互換性は 試験を開始する前に確認してください。
IVAN:血管測定ソフトウェア			科学的な目的で無償で使用することができます。ニコラ・フェリアー博士(マディソン工科大学および眼底写真リーディング センター、ウィスコンシン大学眼科および視覚科学部に連絡することで入手できます。マディソン)。http://directory.engr.wisc.edu/me/faculty/ferrier_nicola。電話: (608) 265-8793, ファックス: (608) 265-2316 または E-mail: ferrier@engr.wisc.edu