흐름이 향상된 초음파로 눈의 깊은 혈관 이미징

요약

우리는 조영제를 사용하지 않고 눈에 입체 혈관 조영술을 생성하는 비 침습적 초음파 기술을 제시합니다.

초록

눈 안의 망막은 신체에서 가장 에너지를 많이 요구하는 조직 중 하나이므로 풍부한 혈액 공급으로 인한 높은 산소 전달이 필요합니다. 맥락막의 모세관 라미나는 망막의 외부 표면을 감싸고 대부분의 척추 동물 망막에서 산소의 지배적 인 원천입니다. 그러나이 혈관 침대는 고도로 광흡수성 망막 뒤에 위치하기 때문에 전통적인 광학 기술로 이미지화하기가 어렵습니다. 여기서 우리는 높은 시공간 해상도로 눈의 깊은 혈관 침대 (0.5-3cm)를 이미지화하기위한 후속 흐름 향상과 함께 고주파 초음파 기술을 설명합니다. 이 비 침습적 방법은 유핵화 된 적혈구 (비 포유류 및 태아 동물 모델)가있는 종에서 잘 작동합니다. 조영제를 사용하지 않고도 비침습적 입체 혈관조영술을 생성할 수 있으며, 도플러 기반 초음파 영상 기술보다 높은 감도를 갖는 혈류각과는 무관하다.

서론

척추 동물 망막의 높은 신진 대사는 두 가지 대조적 인 요구 사이의 본질적인 절충안을 부과합니다. 높은 혈류 속도와 혈관이없는 가벼운 경로. 관류 적혈구의 시각 장애를 피하기 위해, 모든 척추 동물의 망막은 광수용체 뒤의 모세 혈관 시트를 통해 산소와 영양분을 섭취합니다 (choriocapillaris1,2,3). 그러나, 이러한 영양소와 산소의 단일 공급원은 망막의 두께에 확산 제한을 부과한다^4,5, 그래서 많은 시각 활성 종들은 이러한 대사적으로 활성인 장기에 추가적인 혈액 공급을 제공하기 위해 다양한 정교한 혈관 네트워크를 보유한다⁶. 이러한 혈관 층에는 포유류 및 일부 어류의 내부 망막층을 관류하는 혈관4,7,8,9,10, 많은 물고기, 파충류 및 조류에서 발견되는 망막의 내측(빛을 향한) 측면의 혈관

프로토콜

아래 프로토콜은 덴마크 식품수산부, 덴마크 수의학 및 식품청 (허가 번호 2016-15-0201-00835) 내에서 덴마크 동물 실험 검사원의 허가를 받아 수행되었습니다.

1. 마취 및 초음파 매체

1. 연구 동물을 마취하십시오.
   참고 : 적절한 마취의 유형과 용량은 종에 따라 크게 다릅니다. 일반적으로 MS-222(에틸 3-아미노벤조에이트 메탄설폰산), 벤조카인(에틸 4-아미노벤조에이트) 및 프로포폴(2,6-디이소프로필페놀)과 같은 침지 기반 마취제는 아가미나 피부에 마취제를 쉽게 흡수하는 생선 및 양서류에 유용합니다(예: 0.05 mg· ^L-1 레인보우 송어에 벤조카인). 정맥내, 근육내, 복강내로 투여될 수 있는 용해된 화합물의 범위는 가스계 마취제와 마찬가지로 암니오트에 사용할 수 있다. 근육 내로 투여되는 알팍살론은 파충류(예를 들어, 도마뱀에서 30mg·^kg-1)에 유용하고, 가스로서 투여되는 이소플루란은 조류에서 유용하다(예를 들어, 비둘기의 경우 공기 중 2%). 종에 걸쳐 이용 가능한 마취제에 대한 전체 개요를 보려면 출판 된 문헌^30,31,32<....

결과

눈의 혈관 침대를 영상화하기 위한 유동 강화 초음파 기술은 다양한 종에 적용될 수 있으며 현재 46종의 척추동물에서 사용되고 있다(도 1, 표 1). 비 성인 포유류 척추 동물에서 유핵화 된 적혈구의 존재는 시네 기록에서 정적 조직과 비교하여 흐르는 혈액의 긍정적 인 대조를 제공합니다 (보충 파일 2). 그러나 프레임별로 분석하면 혈액과 주변 조직 간의 명확한 구별이 덜 명확합니다 (그림 2A). 이 프로토콜에 설명된 혈류 향상 절차는 기본적으로 2D 공간(T 프레임으로 만들어진 슬라이스)의 다중 시간 지점 기록을 단일 이미지로 컴파일하여 흐르는 혈액 점수에 위치하는 픽셀의 고유 신호 값 변동이 주변 정적 조직보다 높은 표준 편차를 나타내므로 양의 대비를 생성합니다(그림 2B). 혈관 대비를 눈.......

토론

흐름이 강화된 초음파를 이용한 혈관 영상화는 눈의 혈관구조의 비침습적 영상화를 위한 새로운 방법을 제공하며, 이는 현재의 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공하지만 본질적인 한계를 가지고 있다. 흐름이 강화된 초음파의 주요 장점은 망막 색소 상피를 초과하는 피사계 심도를 갖는 안구 혈관조영술을 생성할 수 있다는 것인데, 이는 광학 기술에서 피사계 심도를 제한한다. 초음파 이미징에서 공간 해상도와 피사계 심도는 궁극적으로 초음파 변환기 주파수에 의해 결정되며, 주파수가 높을수록 공간 해상도가 증가하지만 더 얕은 피사계 심도를 희생하므로 트랜스듀서 주파수를 선택하면 이미지 깊이와 공간 해상도 간의 절충안이 생깁니다. 우리의 경험에 비추어 볼 때, 이미지 깊이가 ≥1cm인 작은 눈에는 고주파 초음파 트랜스듀서(<50MHz)를, 이미지 깊이가 1.5-3.0cm인 큰 눈에는 저주파 트랜스듀서(20-40MHz)를 사용하여 최적의 망막 초음파 이미징을 구현합니다. 3D 초음파 스캔의 경우 추가 슬라이스 차원의 해상도는 2D 초음파 스캔 스택의 .......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
MS-222	시그마	E10521-50G
벤조카인	시그마	E-1501
프로포폴	B 브라운	12260470_0320
Alfaxalon	Jurox	NA
이소플루란	Zoetis	50019100
초음파 스캐너	VisualSonics	Vevo 2100