Her beskriver vi brugen af spektraldomæne optisk kohærenstomografi (SD-OCT) til at visualisere retinale og okulære strukturer in vivo i modeller af retinal degeneration, glaukom, diabetisk retinopati og nærsynethed.
Spektraldomæne optisk kohærenstomografi (SD-OCT) er nyttig til visualisering af retinale og okulære strukturer in vivo. I forskning er SD-OCT et værdifuldt værktøj til at evaluere og karakterisere ændringer i en række retinale og okulære sygdoms- og skademodeller. I lysinducerede retinale degenerationsmodeller kan SD-OCT bruges til at spore udtynding af fotoreceptorlaget over tid. I glaukom modeller, SD-OCT kan bruges til at overvåge nedsat retinal nerve fiber lag og total retinal tykkelse og til at observere optisk nerve cupping efter inducering okulær hypertension. Hos diabetiske gnavere har SD-OCT hjulpet forskere med at observere nedsat total retinal tykkelse samt nedsat tykkelse af specifikke retinale lag, især retinal nervefiberlag med sygdomsprogression. I musemodeller af nærsynethed kan SD-OCT bruges til at evaluere aksiale parametre, såsom aksiale længdeændringer. Fordelene ved SD-OCT inkluderer in vivo-billeddannelse af okulære strukturer, evnen til kvantitativt at spore ændringer i okulære dimensioner over tid og dens hurtige scanningshastighed og høje opløsning. Her beskriver vi metoderne til SD-OCT og viser eksempler på dets anvendelse i vores laboratorium i modeller af retinal degeneration, glaukom, diabetisk retinopati og nærsynethed. Metoder inkluderer anæstesi, SD-OCT-billeddannelse og behandling af billederne til tykkelsesmålinger.
Spektraldomæne optisk kohærenstomografi (SD-OCT) er en præcis billeddannelsesmodalitet med høj opløsning, der gør det muligt for klinikere og forskere at undersøge okulære strukturer ikke-invasivt. Denne billeddannelsesteknik er baseret på interferometri til at optage tredimensionelle retinale billeder in vivo på en mikrometerskala 1,2. Det er blevet en af de hyppigst anvendte billeddannelsesmetoder i synsforskning og i klinikken på grund af den lette påvisning og nøjagtighed af patologiske træk såsom strukturelle defekter og / eller udtynding af retinale lag og subretinal væske3. I forskning ved hjælp af dyremodeller af synsrelaterede lidelser har SD-OCT leveret væsentlige ikke-invasive analyser af forholdet mellem struktur og funktion og deres histopatologiske oprindelse4. På grund af sin opløsning (op til 2-3 mikron, afhængigt af dybden i øjet5), SD-OCT har evnen til at detektere selv små ændringer i retinal lag tykkelse. Denne type analyse kan give vigtige oplysninger til sygdomsprogression og vurdere effektiviteten af neurobeskyttende metoder og behandlinger for synsrelaterede lidelser.
SD-OCT er et ikke-invasivt alternativ til at undersøge struktur histologisk, og de to har vist sig at være korreleret6. Mens SD-OCT ikke når cellulær opløsning, giver det mulighed for langsgående undersøgelser hos dyr. Dette er fordelagtigt, fordi sygdomsprogression kan spores hos individuelle dyr over tid i modsætning til at skulle aflive dyr på bestemte tidspunkter. Efterhånden som billeddannelsesteknikkerne forbedres, vil SD-OCT-teknologien også udvikle sig, hvilket giver forbedret billedkvalitet samt evnen til at vurdere biologiske processer såsom retinal blodkarfunktion i detaljer. Selv siden sin fremkomst i 1991 har SD-OCT-teknologien set enorme fremskridt inden for opløsning, hastighed og følsomhed7.
Denne undersøgelse anvender et SD-OCT-system til at kvantificere ændringer i retinale lag i gnavermodeller af retinal degeneration, glaukom og diabetisk retinopati. SD-OCT-systemet, der bruges her, er et Fourier-domæne OCT-system, der bruger laveffekt, nær-infrarødt lys til at erhverve, behandle og gemme dybdeopløste billeder i realtid. SD-OCT-systemet har udvidet dybdebilleddannelseskapacitet i 800 nm bølgelængdebåndet, hvilket giver 8 mm dybde og 4 μm opløsning. I Fourier-domænedetektion transformeres interferenssignalet mellem spredt lys fra vævet og en referencevej Fourier til at konstruere aksiale scanninger og / eller aksiale dybdeprofiler med spredt intensitet8. Til undersøgelserne her scannes OCT-strålen over den ønskede retinale struktur, mens den serielt erhverver aksiale scanninger. Typisk henter et scanningsmønster det todimensionelle gitter (B-scanninger) som en samling lineære endimensionelle scanningslinjer (A-scanninger), som svarer til 2D-tværsnitsbilleder ved hjælp af et rasterscanningsmønster. For undersøgelser med fokus på nærsynethed hos mus bruges dette system også til at måle dimensioner af okulære strukturer (f.eks. hornhindetykkelse, linsetykkelse, glaslegemedybde og aksial længde).
Det nuværende system giver brugerne mulighed for at designe deres egne protokoller og skabe scanninger, der kan skræddersys og vælges ud fra de okulære strukturer af interesse. De vigtigste scanninger i disse brugerdefinerede protokoller gør denne billedteknik brugervenlig. Til billedanalyser har vi udviklet skræddersyet programmering i et matematisk modelleringsprogram. SD-OCT er et kraftfuldt værktøj til ikke-invasivt at identificere og kvantificere patomorfologiske ændringer i okulære strukturer og overvåge synsrelateret sygdomsprogression.
Højopløsningsbilleddannelse af okulære strukturer in vivo muliggør vurdering af retinale og okulære ændringer over tid. I denne protokol blev SD-OCT påvist at fange forskelle i okulære strukturer in vivo i modeller af retinal degeneration, glaukom, diabetisk retinopati og nærsynethed.
Det mest kritiske aspekt ved udførelse af SD-OCT er at opnå et klart billede af nethinden eller anden okulær struktur af interesse. Det er vigtigt at tage sig tid til at sikre, at nethinden er perfekt…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af Department of Veterans Affairs Rehab R&D Service Career Development Awards (CDA-1, RX002111; CDA-2; RX002928) til RSA, Merit Award (RX002615) og Research Career Scientist Award (RX003134) til MTP, Career Development Award (CDA-2, RX002342) til AJF, EY028859 til MTP, NEI Core Grant P30EY006360, Research to Prevent Blindness og Foundation Fighting Blindness.
1% tropicamide | Sandoz | Sandoz #6131403550; NDC- 24208-585-59 | |
0.5% tetracaine | Alcon | NDC 0065-0741-12 | |
AIM-RAS G3 120 V | Leica Bioptigen | 90-AIMRAS-G3-120 | Specialized platform to hold the OCT Scanner Head for mice |
Celluvisc gel | REFRESH CELLUVISC | #4554; NDC-0023-4554-30 | |
G3 18 mm Telecentric Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-18 | |
G3 Mouse Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-M | |
G3 Rat Lens | Leica Bioptigen | 90-BORE-G3-R | |
heating pad | Fabrication | 11-1130 | |
InVivoVue software | Leica Bioptigen | Specialized software that pairs with the Leica Bioptigen SD-OCT system | |
MATLAB | Mathworks | mathematical modeling program | |
Mouse/Rat Kit | Leica Bioptigen | 90-KIT-M/R | Mouse/rat rodent alignment system |
saline | ADDIPAK | 200-39 | |
System Envisu R4300 VHR 120 V | Leica Bioptigen | 90-R4300-V1-120 | SD-OCT system |