Name: マニュアル レンズ担架による焦点調節機構のシミュレーション (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 14 s
Description: 学ぶマニュアルレンズ担架を用いた水晶体の焦点調節機構のシミュレーション手法。低コストで頑健なこの方法は、眼生体力学における老視の発症メカニズム解明に貢献します。

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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
<ol><li>
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。<ol>
<li>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。</li>
		<li>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。</li>
		<li>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。</li>
		<li>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。</li>
		<li>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。</li>
	</ol>
</li>
	<li>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。</li>
</ol>2. トライアル アセンブリ マニュアル レンズ担架の
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>3. レンズの装着
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>、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。</li>
	<li>手順 2.3-2.4.</li>
</ol>4. レンズの測定
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>明らかに写真レンズの最終的な静止状態。</li>
</ol>5. データの解析
<ol><li>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。</li>
	<li>(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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>

<ol><li>Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).</li>
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</ol>

AB は Bioniko コンサルティング LLC の持分です。

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。
<p class="jove_...

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。

<table><tbody><tr><td>手動レンズストレッチャー</td><td>Bioniko</td><td>MLS</td><td>動物種によって靴のサイズが違う</td></tr><tr><td>豚の目のサンプル</td><td>ジョージ・G・ルッパースバーガー; 食肉処理場</td><td>N/A</td><td>眼球全体が得られました</td></tr><tr><td>人間の目のサンプル</td><td>国立疾病研究インターチェンジ</td><td>N/A</td><td>角膜のない後極が注文されました</td></tr><tr><td>解剖ハサミ(5 1/2''ストレート)</td><td>電子マイクロソピー科学</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>組織鉗子(4 1/2 '')</td><td>電子マイクロソピー科学</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>iPhone 6s</td><td>アップル</td><td>N / A</td><td>~0.1 mmの解像度の任意のイメージングシステムが機能します</td></tr><tr><td>次亜塩素酸ナトリウム</td> クロ<td>ロックス</td><td>クロロックスレギュラーブリーチ</td><td>任意の消毒剤が機能します</td></tr></tbody></table>

マニュアル レンズ担架による焦点調節機構のシミュレーション

Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

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。

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 &lt; 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...

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。

The goal of this protocol is to mimic the biomechanics of physiological accommodation in a cost-efficient, practical manner. Accommodation is achieved ...

この手法の全体的な目標は、レンズの生体力学を正確に研究するための、より実現可能で安価な方法を提供することです。この方法は、調節の喪失と老眼の発症によって水晶体がどのように変化するかについての眼の生体力学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、レンズの能力を正確に監視し、低い材料コストと高い手続き型ロバスト性で対応できることです。眼のサンプルを採取した後、目の側面をしっかりとつかみ、かみそりの刃を使用して、角膜から3mm離れた側面に沿って硝子体に到達するのに十分な深さで小さな切開を行います。滅菌されたハサミを使用して、鉗子を使用して目の周囲の周囲を慎重に切開し続け、切除後の眼の後組織を取り除きます。必要に応じて鉗子を使用して水晶体、小帯、および付着した硝子体を分離し、水晶体との接続を維持しながら、小帯と毛様体を毛様体筋から切断します。次に、余分な硝子体を取り除き、レンズが手動レンズストレッチャーに平らに置けるようにします。余分な硝子体を取り除きながら、水晶体、小帯、および最小限の硝子体を無傷に保つように注意してください。ストレッチャーを組み立てるには、10mmの靴底とそれに対応する靴のトップをストレッチャーの底板に挿入し、シューズのくぼみの後壁とシューズ自体との間に5ミリリットルの隙間が残るようにします。湾曲した鉗子を使用して、抽出したレンズを上向きにして底板の中央に置き、靴が中央の穴でレンズを支えるようにします。対応する靴の上部を所定の位置にスナップし、小帯と硝子体のみをクリップします。次に、プレートをプレートケースに挿入し、ストッパーネジを底板の側面にある穴に挿入し、プレートケースをベースに挿入します。レンズを測定するには、画像を取得するための適切な距離で装置の真上にイメージングシステムを配置し、後処理で画像の正確なサイズとスケーリングのために視野に定規を配置します。次に、レンチを時計回りにしっかりとスムーズに回してレンズを伸ばし、レンズの画像を取得します。サンプル間の一貫性を確保するには、レンズを伸ばしながらレンチをスムーズに回転させることが不可欠です。すべての画像を取得したら、レンチを反時計回りに回してサンプルを静止状態に戻し、レンズの最終的な静止状態の画像を取得します。データを解析するには、画像を適切な画像解析ソフトウェアにアップロードし、ポイントを使用してレンズの周囲に少なくとも40ポイントを選択します。[解析] メニューで [メジャー] を選択して選択した各点の位置を生成し、MathLab で位置点をフィットしてフィットの半径とカイ 2 乗を求めます。次に、撮影された定規を使用してピクセル半径と誤差をメトリックに変換し、ペアの両側t検定分析を実行して、ストレッチ前後の個々のレンズを比較します。10個のブタの眼のサンプルのこの代表的な分析では、レンズは元の半径から4%以上増加することを示し、文献の一貫性と精度の両方でレンズストレッチプロトコルを検証しました。ヒトのレンズを試験したところ、これまでのレンズ弾性研究から予想されたように、ドナーの年齢と相関してレンズの弾性が劇的に低下することが観察されました。このレンズストレッチ技術は、一度習得すれば、適切に行えば10分以内に完了することができます。レンズを伸ばすときは、サンプル間のばらつきを最小限に抑えるために、ストッパースクリューに達するまで連続的にねじる力を与えることを忘れないでください。この手動レンズストレッチ技術を使用して、糖尿病、白内障、老眼の患者など、さまざまな病状を持つ患者のレンズの剛性を監視できます。その開発後、この技術は、眼の生体力学の分野の研究者が老眼の調節の喪失および/または発症期のレンズの特性を調査するための道を開きました。このビデオを見れば、手動レンズストレッチャーを使用してレンズに関する貴重な生体力学的な洞察を得る方法について十分に理解できるはずです。生体組織を扱う作業は非常に危険であり、この手順を実行する際には、適切な実験服を着用し、使用前にすべての器具を滅菌するなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。

simulating-mechanics-lens-accommodation-via-manual-lens

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

この原稿は、単方向ストレッチを使用して接着細胞または組織に力を適用したり、解放する手法を提示します。...

PDMS膜上のマイクロパターン細胞を伸ばす

新しいイメージングプロトコルは、カスタムモーター駆動の機械式アクチュエータを使用して開発され、生細胞の機械的ひずみに対するリアルタイムの応答の測定を可能にしました。メカノバイオロジーに関連して、このシステムは最大20%のひずみを適用でき、共焦点顕微鏡または原子間力顕微鏡によるほぼリアルタイムのイメージングを可能にします。...

メカニカルストレッチ中のライブセルイメージング

ここでは、直接レーザー描画を使用して、形状と分子の配列の両方をナノメートルスケールの精度で操作できる3D高分子マイクロ/ナノ構造を作製します。数種類の液晶エラストマーの微細構造の光誘起変形を顕微鏡スケールで制御することができます。...

自由形式のライトアクチュエータ - 顕微鏡スケールでの作製と作動の制御

加齢に伴う眼の硬さの増加は老眼に関連しています。このプロトコルは、マウスのレンズの剛性を測定するためのシンプルで費用対効果の高い方法を説明しています。マウスのレンズは、人間のレンズと同様に、年齢とともに硬くなります。この方法は正確で、より大きな動物のレンズにも適応できます。...

マウスレンズの圧縮剛性を評価するために、ガラスカバースリップの逐次適用：ひずみと形態計測分析

提示された方法は、ライブ共焦点顕微鏡を可能にしながら、シリコーンゴムに埋め込まれた3Dソフトヒドロゲルの単軸ストレッチを含む。繊維のアライメントと同様に、外部および内部ヒドロゲル株の特性評価が実証されている。開発された装置およびプロトコルはさまざまなひずみのレジームに対する細胞の応答を査定できる。...

ライブ顕微鏡イメージング下での3Dヒドロゲルの制御株

圧縮試験を使用して接眼レンズの有効弾性率を特徴付けるための自動化された方法を紹介します。...

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学ぶマニュアルレンズ担架を用いた水晶体の焦点調節機構のシミュレーション手法。低コストで頑健なこの方法は、眼生体力学における老視の発症メカニズム解明に貢献します。

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