수동 렌즈 들을 통해 렌즈 숙박의 역학을 시뮬레이션

요약

우리는 수동 렌즈 들을 사용 하 여 렌즈 숙박을 공부 하는 효율적인 방법을 제시. 프로토콜 모방은 zonules를 당겨서 생리 숙박 연결 주위 렌즈 캡슐, 렌즈를 스트레칭 합니다.

초록

이 프로토콜의 목표 비용 효율적이 고 실용적인 방식으로 생리 숙박의 역학을 모방 하는 것입니다. 숙박 모양 체의 수축과 비전 근처에 필요한 렌즈의 두껍게 귀착되는 zonule 섬유의 이완을 통해 이루어집니다. 여기, 우리 소설, 숙박 긴장 풀어 zonules 수동 렌즈 들 것 (MLS)를 통해 렌즈 캡슐에 연결 하 여 복제 하는 간단한 방법을 제시. 이 메서드는 방사형 스트레칭 렌즈 때 일관 된 힘에 의해 달성 모니터링 하 고 렌즈, 비 수용 렌즈를 신축 할 수 없습니다를 기지개 할 수 있는 수용의 비교에 대 한 허용. 중요 한 것은, 들 것만 백업은 렌즈, zonules, 및 전체 세계 샘플 보다는 오히려 모양 몸, 눈의 공 막 아니라 직접 zonules에 커플. 이 차이가 크게 인수는 전체 세계에 비해 약 62%를 취득 하는 기증 시신 렌즈의 비용을 줄일 수 있습니다.

서론

숙박 시설에는 인간의 눈을 수 동적으로 날카로운 초점에서 멀리 또는 가까운 거리에서 개체를 참조 하는 크리스탈 렌즈의 모양을 조정 하는 프로세스입니다. 숙박 시설에는 본질적으로 biomechanical 과정이 있습니다. 신경 자극 시 속눈썹 근육 ciliary 시체와 zonule 섬유는 렌즈 캡슐^1,2의 둘레에 연결 하는 힘을 생성 합니다. 숙박의 역학에 뒤에 여러 가지 이론이 있지만, 가장 널리 통용 되는 헬름홀츠 가설입니다. 가설에 따르면 렌즈에 해당 하는 먼 물체의 초점에 대 한 최적의 렌즈의 얇은 모양 자연 연장 된 상태에서입니다. Ciliary 근육 계약 가까이 개체에 포커스를 변경 하려면과 zonular 섬유 완화 됩니다. 앞쪽 및 후부 표면 곡률을 증가, 렌즈 복잡 합니다. 이 비전, 따라서, 짧은 초점 거리¹근처에 필요한 시도 힘 증가에 해당 합니다.

능력에 맞게 노 라는 조건을 통해 시간이 지남에 따라 손상 됩니다. 에 영향을 미치는 모든 사람 나이 50에 의해, 노 안은 눈 거리³을 멀리에서 포커스를 동적으로 변경할 수 없습니다. 노 안 방지 하기 위해 현재 메서드는 수동 교정 렌즈와 촛점을 포함 하 여. 몇 가지 평면에 가까운 물체에 초점을 하나의 능력을 증가 하는 동안 이러한 수동 치료 렌즈^4,5의 동적 초점 능력을 복원할 수 없습니다. 효율적으로 노 안을 치료 하거나 가능 하 게 그것을 방지 하는 것, 더 나은 숙박 시설을 이해 하는 지속적인 필요가 있다.

공부 하 고 렌즈 숙박, 장치 수 현상 비보 전^4,6,7,,89를 시뮬레이션 하기 위해 개발 되었습니다. 회전 디스크 처음 원심력⁸통해 렌즈의 스트레칭 모니터를 소개 했다. 현상은으로 더 충실 하 게 복제 하기 위해 렌즈 스트레칭 장치 점차적으로 도입 되었고 혁신. 렌즈 들 것, Manns 외에 사용 하 여. 렌즈 전원 및 적도 직경⁹등을 상호 연결 하는 동안 렌즈를 수용 하는 데 필요한 힘이 특징. 현재 이해는 렌즈 자나 나이, 렌즈 모양 모양 바디^3,10,,1112동등한 힘에 대 한 응답에서에서 감소 변경 결과입니다.

현재 렌즈 들 종종 전자 제품 및 프로그래밍 가능한 스트레칭 속도, 복잡 한 설치 프로그램을 포함 하며 전체 시신 안구^6,7,10,13. 이 요구 사항은 실험 눈 당 $500.00 이상 당 비용을 증가 하 고 샘플 가용성을 감소. 여기 우리 후부 눈 합계 약 $200.00으로 저렴 한 비용으로 숙박 시설 렌즈를 복제 하는 방법을 제시. 동안 많은 장치 오늘, 보다 적게 정교한 기술은 이다 훨씬 더 비용 효과적이 고 adoptable 결과 없이. 이 메서드는 그림 1에 묘사 된 수동 렌즈 들 (MLS)를 중심 하 고 zonular 섬유 및 방사형 트위스트 방법에 독특한 클램핑 시스템을 사용 하 여 렌즈의 직경을 확장 하. 프로토콜의 생리 정확도 베 외의 결과 의해 유효성이 검사 됩니다., 누가 공부는 앞쪽에 및 사후 zonular 섬유 렌즈 캡슐¹⁴에 연결 하는 통로. 사용자 지정 신발만 렌즈, zonule, 및 ciliary 시체를 요구 하는 디자인을 사용 하 여, 우리 생리 숙박을 복제 하 여 렌즈 역학을 연구 목적.

프로토콜

다음 프로토콜은 메릴랜드 대학 기관 동물 관리 및 사용 위원회로 기관 검토 위원회에서 허용 됩니다. 프로토콜에 따라 연방, 주 및 지역 표준, 그리고 Biosafety에 메릴랜드 대학 정책에 의해 밖으로 설정 하는 지침.

1입니다. 눈 샘플의 해 부

1. 로컬 도살 또는 조직 은행에서 눈 샘플을 가져옵니다. 전체 눈 글로브 얻은 경우은 즉시 렌즈, 연결 된 zonules 및 유리에 압축을 풉니다.
   참고: 아래에서 설명 하는 구체적인 내용을 돼지와 인간의 눈에 관련이 있습니다.
   1. 소독된 수술가 위, 집게를 사용 하 여 잘라내어는 sclera를 둘러싼 모든 과잉 조직을 제거.
   2. 단단히의 측면에 눈을 보유 하 고, 눈 각 막에서 3 mm의 측면을 따라 작은 절 개를 만들 면도칼 블레이드를 사용 하 여. 눈 안의 유리 체에 도달 했습니다 컷된 깊은 충분히 확인 합니다.
   3. 가 위를 사용 하 여 신중 하 게 눈의 둘레 주위 절 개를 따라 잘라. 렌즈를 puncturing 하지 마십시오. 대표 이미지 그림 2A에 표시 됩니다.
   4. 일단 눈의 외부 둘레를 잘라 집게를 사용 하 여 눈의 후부 조직을 제거 합니다. 집게와 렌즈 zonules, 속눈썹, 몸과 연결 된 유리를 격리 합니다. 대표 이미지 그림 2B에 표시 됩니다.
   5. 집게와가 위를 사용 하면, 그래서 렌즈는 MLS에 평평 하다 수 초과 유리 제거할.
      참고: 각 막 이식의 경우, 각 막 버튼 사용 됩니다 수술에서 그리고 세계의 나머지는 연구 목적으로 사용할 수 있습니다. 그러나,이 부분 글로브 렌즈 들 것 설치 프로그램의 조직 준비에 여전히 사용할 수 있습니다. 뒷부분을 취득 하는 경우에 단계 1.1.4–1.1.5 수행할.
2. 30 분 동안 15%의 표 백제 솔루션에서 모든 장비를 사용된 후 해 부를 소독.

2. 수동 렌즈 들 것의 재판 어셈블리

1. 거기 남아 신발 들여쓰기의 뒤 벽과 신발 자체 사이의 5mm 간격 10mm 신발 바닥 및 해당 신발 상판 MLS의 바닥판에 삽입 합니다.
2. 위쪽 및 아래쪽 접시, 접시를 함께; 물리기 정렬 장치 스트레치 위치에 지금 있다입니다.
3. 플레이트 케이스와 아래 접시의 측면에 있는 구멍에 마 개 나사에 격판덮개를 삽입 합니다.
4. 접시 경우 베이스에 삽입 고 렌치 정렬된 들여쓰기 합니다.
5. 신발, 계약 하 고 다시 시계 반대 방향으로 스트레치 원위치에 신발을 반환할 중지 나사에 도달할 때까지 렌치를 시계 방향으로 트위스트.

3. 렌즈의 장착

1. 삽입 10 m m 신발 바닥 MLS에 바닥판에는 5mm 차이 남아 사이 신발 들여쓰기 및 신발 자체의 뒷면.
2. 곡선된 겸 자 사용 하 여, 장소 추출된 렌즈 얼굴 아래 접시의 중앙에 있도록 신발 중앙 구멍에 렌즈를 지원 하.
3. 신발 상단의 해당 클리핑만 zonules 및 유리 체에 스냅 합니다. 시각적으로 확인할 것 렌즈 중심으로 하단 플레이트에 가능한.
4. 2.3-2.4 단계를 반복 합니다.

4입니다. 렌즈의 측정

1. 기지개 과정의 사진과 비디오를 캡처하기 위해 바로 위에 장치 이미징 시스템을 배치. 후 처리에서 정확 하 게 크기와 스케일 이미지 그림의 프레임에 통치자를 포함 해야 합니다.
   참고: 어떤 적합 한 이미징 시스템은이 단계;에 대 한 충분 한 여기 우리는 12 메가 픽셀, autofocusing 스마트폰 샘플에서 한 발을 사용합니다.
2. 단단히 아직 원활 하 게, 렌즈를 기지개 하는 시계 방향에 렌치를 회전 합니다. 그림 3 스트레치와 연장 된 상태에서 대표 이미지를 보여준다.
3. 뻗어 렌즈 촬영, 후 렌치 샘플 휴식 상태로 복원 하려면 시계 반대 방향에서 회전 합니다.
   참고: 렌즈의 측정 렌즈의 탈수를 최소화 하기 위해 적시에 수행은 필수적 이다.
4. 명확 하 게 사진 렌즈의 최종 휴식 상태.

5. 데이터 분석

1. ImageJ로 이미지를 업로드 하 고, "포인트" 기능을 사용 하 여 그림 4와 같이 렌즈의 둘레 40 포인트 이상 선택. 각 선택 된 포인트의 위치를 "분석" → "측정" 옵션을 사용 합니다.
2. 적합 (사용 하 여 소프트웨어 예: MATLAB) 위치 포인트 반경 및 카이 맞는 그림 4B의 순서. 픽셀 반경 및 오류 통계 촬영된 눈금자를 사용 하 여 변환.
3. 쌍을 이루는 두 꼬리 t-검정 MLS에서 스트레칭 전후 개별 렌즈 비교를 수행 합니다.

결과

돼지 눈, 노 안 렌즈^4,15, 스트레칭을 통해 공부에 대 한 일반적인 샘플 획득 했다 (n = 10) 로컬 도살이이 프로토콜에서 렌즈의 숙박 능력을 관찰 하기 위해 사용 되었다. 그림 5 MLS를 통해 스트레칭 전후 A 돼지 렌즈의 비교를 보여줍니다. 렌즈의 반경 기지개 하는 때에 평균 0.19 ± 0.07 m m 증가 (p < 0.001), 원래 반경에서 4.2 ± 1.62% 증가에 동일시. 숙박 렌즈 탄성을 연관, 따라서, 방사형 차이 스트레치 뻗어 위치 제안 수용 하는 능력. 우리는 렌즈의 반경, 스트레칭 후 비슷한 연구^16,17와 일관 된 증가 발견....

토론

우리는 방법을 제공 하는 정확 하 고 효율적인 듀얼 조각 클램핑 메커니즘을 이용 하 여 렌즈의 숙박 능력을 공부 하는 샘플 들 것 새로운 방법을 고안 했다. 숙박 시설, 동안 렌즈 이완, 그리고 직경 감소 zonular 섬유^1,2,,419의 이완에 대 한 응답. 메서드는 클램핑 및 zonular 섬유의 장력을 제어 하 여이 현상에 초점을 맞추고. 이러한 이유로 정확 하 게 생리 적인 렌즈 숙박 시뮬레이션 신발 내 zonules 클램프를 중요 한 배려를가지고 한다. 적절 한 클램핑 되도록 렌즈와 연결 하는 최소한의 유리 하단 신발의 센터에 대 한 평면 휴식 해야 한다. 추가 한다 주의 고객분 동안 렌즈의 둘레 주위 수행은 동등한 방사형 스트레칭 되도록. Nonequivalent, 것 같다 렌즈 스트레칭 ...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
수동 렌즈 들것	Bioniko	MLS	동물 종에 따라 다른 신발 크기가 필요합니다
돼지 눈 샘플	George G. Ruppersberger; 도살장	N / A	전체 안구 채취
인간의 눈 샘플	국립 질병 연구 교류	N / A	각막이없는 후방 극은
해부 가위 (5 1/2 '' Straight)	Electron Microsopy Sciences	72960
조직 집게 (4 1/2'')	Electron Microsopy Sciences	72960
iPhone 6s	Apple	N/A	~0.1 mm 해상도의 모든 이미징 시스템이 작동합니다
. Sodium Hypochorite	Clorox	Clorox Regular-Bleach	모든 소독제가 작동합니다