本稿では、ガス呼吸挑発技術を用いてヒト被験者と共に生体内での筋血管系反応性を測定し、画像を取得しながら血管刺激を行う方法について説明する。
本稿では、ガス呼吸挑発技術を用いてヒト被験者と共に生体内での筋血管系反応性を測定し、画像を取得しながら血管刺激を行う方法について説明する。
このレチナへの血管供給は、血管収縮および血管拡張を通じて動的に適応し、その代謝要求に対応することが示されている。網膜血管反応性(RVR)と呼ばれるこのプロセスは、神経血管結合によって媒介され、これは糖尿病性網膜症などの網膜血管疾患において非常に早く損なわれる。したがって、血管機能を評価する臨床的に実行可能な方法は、研究および臨床現場の両方に有意な関心を持つ可能性がある。近年、毛細管レベルでの眼血管構造のインビボイメージングは、非侵襲的で最小限のリスクと毛細管レベル分解能を有する無侵襲的リスクおよび色無血管造影法である光学コヘレンス断層造影血管造影(OCTA)のFDA承認により可能になっている。同時に、RVRの生理学的および病理学的変化は、いくつかの研究者によって示されている。この原稿に示されている方法は臨床画像のプロシージャまたは装置への変更のための必要性なしでOCTAを使用してRVRを調査するように設計されている。これは、過カプニックまたは高OXOX性条件への暴露中に、レチナおよびレチナル血管系のリアルタイムイメージングを示す。試験は、被験者の不快感やリスクを最小限に抑えて、30分以内に2人の人員で簡単に行われます。この方法は、他の眼科画像装置に適応可能であり、用途は、混合ガスおよび患者集団の組成に基づいて変化し得る。この方法の強みは、生体内のヒト被験者における毛細血管レベルにおける血管機能の筋機能の調査を可能にすることです。この方法の制限は、主に、OCTAおよびイメージングアーティファクトおよび制限されたダイナミックレンジを含む他のレチン学的イメージング方法のものである。この方法から得られた結果は、10月およびOCTA画像のレティナである。これらの画像は、市販のOCTまたはOCTAデバイスで可能な分析に適しています。しかしながら、一般的な方法は、眼科画像の任意の形態に適合させることができる。
このレチナの代謝需要は、細動脈、毛細血管および小胞1の十分に調節されたシステムによって提供される酸素の適切かつ一定の供給に依存している。いくつかの研究は、より大口径のヒトの眼科の機能は、様々な生理学的22、3、4、53,4,5および薬理学的66、77刺激で生体内で評価することができることを実証した。また、この血管系の異常機能は、網膜血管反応性(RVR)が初期段階でも減衰することが示されている糖尿病網膜網膜症などの網膜網膜症における異常な機能が8、9、9かついずれもガス挑発9とちらつき光実験55、10、1110,11の両方を通して減少することが示されている。喫煙などの血管のレチンタル危険因子も、障害のあるRVR12および腎血流13と相関している。これらの知見は、疾患プロセスの比較的遅れて後期に起こる疾患の臨床症状および疾患の証明された早期臨床マーカーが14を欠いているため重要である。したがって、RVRを評価することは、レチン性疾患を開始または悪化させる可能性のある異常の早期評価に対する血管完全性の有用な尺度を提供することができる。
以前のRVR実験は、通常、レーザ血流計9や眼管カメラなどの装置に依存しており、眼下画像取得用に特殊フィルタ15を搭載していた。しかし、これらの技術は、ガス、微量栄養素および分子交換が起こる場所ではない動脈16および小胞15のような大口径の血管のために最適化されている。より最近の研究では、適応光学画像17を用いて毛細血管のRVRを定量化することができたが、空間分解能が向上したにもかかわらず、これらの画像はフィールドサイズが小さく、臨床使用に対してFDAが承認されていない18。
近年の光学コヘレンス断層撮影血管造影(OCTA)の出現により、ヒト患者および生体内の被験者における毛細血管レベルの変化を評価するFDA承認、非侵襲的、染色レス血管造影法が提供された。OCTAは、糖尿病性網膜症19などの網膜血管疾患における毛細血管灌流の障害を評価するための有効なツールとして臨床現場で広く受け入れられている、網膜静脈閉塞20、血管炎21および他の多くの22。したがって、OCTAは、臨床現場で重要な空間的および時間的異質性23ならびに病理学的変化を有することができる毛細管レベル変化の評価に優れた機会を提供する。3,我々のグループは最近、OCTAが毛細管レベル2のレチナル血管の応答性を、腎血管収縮刺激である216、24、および二酸化炭素である、内毛管レベル2の生理学的変化に定量化できることを実証16,24した。
本稿の目的は、読者がOCTAを用いて小さな細動脈および毛細血管床の陰部血管反応性を評価することを可能にするプロトコルを記述することです。この方法は、磁気共鳴画像法による脳血管反応性の測定について説明したLu et al.25で提示されたものから適応される。本手法は、OCTAイメージング2の間に開発され使用されたが、比較的単純で明白な修正を伴う他の画像診断装置に適用可能である。
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この研究は、南カリフォルニア大学機関審査委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言の原則に従った.
ガス非再呼吸装置の設定

図1:非再呼吸装置の図。完全なセットアップは、その機能とそれらが独立して処理される頻度に応じて3つの別々のユニットに分割されています。これらには、空気制御ユニット、非呼吸ユニット、および対象/画像デバイスユニットは、この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
2. 画像処理のための対象の準備
3. ガス挑発実験と画像獲得
4. 実験的なクリーンアップ
5. OCTAデータのエクスポートと分析

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この実験からの出力は、パルスオキシメータから取られた手動測定値、ガス暴露またはOCTAスキャンのために記録されたタイミングと生のOCTA画像データで構成されています。OCTA 画像は、OCT B スキャンと、各 B スキャンに関連付けられた非相関信号で構成されます。データパラメータは、デバイスの仕様によって与えられます。中心波長1040~1060nmのスイープソースレーザープラットフォームOCTA機が使用されました。画像は20 μmの横断分解能および6.3 μmの光学軸決断を提供する。ほとんどの場合、OCTA データは、図2に示すように 2D エンフェイス形式で表示されます。このデータを定量化するために、被験者間および異なる条件間での比較を可能にする多くのメトリックが存在します。代表的なメトリックである血管骨格密度(VSD)は、図2に完全なレティナル血管造影と共に示されている。気体曝露に応じて毛細血管が血管収縮および血管状化するにつれて、毛細血管密度も変化する。ハイパーカプニック状態はVSDの増加をもたらすと予想され、...
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前述の方法論は、OCTA撮像装置に変更を加えず、被検者に対する不快感やリスクを最小限に抑え、特定の時点で被検者のRVRを制御された環境で測定することを可能にするガス呼吸挑発実験の完全なプロトコルである。この設定は研究者のニーズに合わせて簡単に変更を可能にする方法で説明されています。それは別の医院の部屋に合うために追加の管を収容することができ、そのような社内の管または肘の継ぎ目のような特定の要素は省略されるか、他の部品と置き換えられる。図 1は、セットアップの主要部分であるエアコントロールユニット、非再呼吸ユニット、およびサブジェクト/イメージング デバイス ユニットが、1 つの簡単な接続で相互に接続する方法を示しています。ガス混合物は貯留器としてダグラス袋を使用して容易に制御することができる。さらに、セットアップの複数のポイントで補助モニタを追加できます。例えば、肘関節には、被験者の呼吸状態をより正確に特徴付けるために、末端潮汐CO2などの被験者の呼気中のガスを測定するために使用することができる任意のサンプリングポートが含まれています。この非再呼吸装置の強...
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カール・ツァイス・メディテックは、この記事のトピックに関連するAHKに助成金、設備、財政支援を提供しています。
この研究は、NIH K08EY027006、R01EY030564、UH3NS100614、カール・ツァイス・メディテック社(ダブリン、CA)からの研究助成金、失明防止のための研究からの無制限部門資金(ニューヨーク、ニューヨーク)によって支援されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 5% CO2 ガス [5% CO2, 21% O2, 74% N2] (圧縮) | 施設依存 (Praxair) | ||
| Bacdown 消毒剤 Detergent | Decon Labs | 8001 | https://deconlabs.com/products/disinfectant-bdd/ |
| Clean-Bor Tubes (35 mm Inner Diameter) | Vacumed | 1011-108 | |
| ダグラスバッグ充填用 http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&skuid=1197 カフアダプター | バキュームド | 22254 | http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&prodid=343 |
| ダグラスバッグ (容量200 L) | ハーバード装置 | 用500942 | https://www.harvardapparatus.com/douglas-bag.html |
| エルボージョイント (内径19 mm/外径22 mm)、ハウス | |||
| ガーチップパルスオキシメータ(Proシリーズ) | CMS | CMS 500DL | https://www.walmart.com/ip/Pro-Series-CMS-500DL-Fingertip-Pulse-Oximeter-Blood-Oxygen-Saturation-Monitor-with-silicon-cover-batteries-and-lanyard/479049154 |
| ガス供給チューブ(内径22mm)で改造 ハウス | |||
| ガス充填チューブ(圧縮ガス用1/8インチ) | で改造 | ||
| 過酸化水素クリーナー消毒剤ワイプクロ | ロックスヘルスケア | 30824 | https://www.cloroxpro.com/products/clorox-healthcare/hydrogen-peroxide-cleaner-disinfectants/?gclid=EAIaIQobChMIk-KG4vi15QIVcRh9Ch0NNwLPEAAYASAAEgJIa_D_BwE&gclsrc=aw.ds |
| 潤滑剤点眼薬 | リフレッシュ | リフレッシュプラス | https://www.refreshbrand.com/Products/refresh-plus |
| 手動方向制御弁:三方T字型活栓タイプ(内径28.6mm、外径35mm) | Hans Rudolph | 2100Cシリーズ | www.rudolphkc.com |
| 医療用O2(圧縮) | 機関依存 | ||
| マウスピース(シリコーン、モデル#9061) | Hans Rudolph | 602076 | www.rudolphkc.com |
| OCTAイメージングデバイス(PLEX Elite 9000) | Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USA | https://www.zeiss.com/meditec/int/product-portfolio/optical-coherence-tomography-devices/plex-elite-9000-swept-source-oct.html | |
| フェニレフリン塩酸塩点眼液, USP 2.5% | Paragon Bioteck, Inc | NDC 42702-102-15 | https://paragonbioteck.com/products/diagnostics/phenylephrine-hydrochloride-ophthalmic-solution-usp-2-5/ |
| プラスチック ノーズ クリップ 滅菌済み泡CS100 | Sklarの生殖不能 | 96-2951 | https://www.sklarcorp.com/disposables/plastic/plastic-nose-clip-sterile-foam-box-of-100.html |
| プロパラカイン塩酸塩の点眼液、USP .5% | Bausch + Lomb | NDC 24208-730-06 | https://www.bausch.com/ecp/our-products/rx-pharmaceuticals/generics |
| の調整装置(タンク依存-5% CO2:FisherbrandのMulitstageのガス シリンダーの調整装置) | Genstar Technologies Company | 10575150 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575150?keyword=true |
| レギュレーター(タンク依存-酸素:フィッシャーブランド多段ガスボンベレギュレーター) | Genstar Technologies Company | 10575145 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575145?keyword=true |
| ゴムチューブ(内径19mm、外径27mm)、自社 | |||
| シーリングテープ-パラフィルムラップ(2インチ幅) | コールパー | マーPM992 | https://www.coleparmer.com/i/parafilm-pm992-wrap-2-wide-250-ft-roll/0672050?PubID=VV&persist=True&ip=no&gclid=EAIaIQobChMInY3vqomz5QIVfyCtBh1VSg64EAAYASAAEgJ9n_D_BwE |
| 滅菌アルコール準備パッド | メドライン | MDS090670 | https://www.medline.com/product/Sterile-Alcohol-Prep-Pads/Swab-Pads/Z05-PF03816 |
| トロピカミド点眼液、USP 1% | Akorn | NDC 17478-102-12 | http://www.akorn.com/prod_detail.php?ndc=17478-102-12 |
| チューブアダプター、社内 | |||
| 双方向非再呼吸バルブ(2600シリーズ-内径28.6 mm、外径35 mm) | ハンス・ルドルフ | 2600シリーズ、UM-112078 | www.rudolphkc.com |
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