Trabekelsysteem reactie op druk Hoogte in de Living Human Eye
20 juni 2015
Trabeculaire netwerk (TM) migratie in het kanaal van Schlemm ruimte kan worden geïnduceerd door acute drukverhoging door ophthalmodynamometer en geobserveerd door spectrale domein optische coherentie tomografie. Het doel van deze methode is het morfometrisch reactie van de levende uitstroomkanaal acute drukverhoging in levend weefsel in situ gekwantificeerd.
Het algemene doel van deze procedure is om de morfometrische respons van de levende uitstroomkanaal op acute IOP-verhoging in levende menselijke ogen in situ te kwantificeren door onderzoek van het trabeculair netwerk onder fysiologische omstandigheden. Dit wordt bereikt door eerst de druk binnen het oog bij baseline te meten en het limbus, de locatie van de uitstroomroute van het glasvocht, te beeldvormen met optische coherentietomografie. De tweede stap is het herhalen van drukmetingen en limbusscans terwijl de IOP wordt verhoogd met de toepassing van vijf en 10 gram druk op de laterale sclera door middel van een oogdynamometer.
Vervolgens, na het ontspannen van de gladde spieren met één druppel tropic aide. Drukmetingen en limbusscans worden herhaald zonder. En tijdens IOP-verhoging wordt beeldgegevens geëxporteerd en verwerkt, en wordt de morfologie van de uitstroomkanaalstructuur gemeten. Vergelijking van morfologische verandering in reactie op IOP-verhoging met en zonder ontspanning van de gladde spieren biedt inzicht in de mechanische eigenschappen van het trabeculair netwerk.
Het belangrijkste voordeel dat deze techniek heeft ten opzichte van andere technieken, zoals atoomkrachtmicroscopie, is dat we het trabeculair netwerk in het levende oog meten en de mechanische respons op IOP-verstoring onderzoeken. Die respons omvat de invloed van de omringende gladde spieren die het ondersteunen. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode aanvankelijk worstelen omdat er geen fixatie, doel en fixatie is, en de oogpositie in deze methode voornamelijk wordt aangepast door verbale opdrachten.
Bovendien, wanneer we de buikdynamometer toepassen, veroorzaakt dit een lichte verschuiving in de oogpositie. Daarom moet de scan worden heruitgelijnd vóór beeldacquisitie. Begin met drukverhoging.
Een baseline-druk wordt eerst genomen met behulp van Goldman-applicatiechronometrie. Plaats een druppel van 0,5%propaan op het oog en wacht drie minuten. Verdeel de testgroep in twee cohorten. Cohort één krijgt 30 gram druk en cohort twee krijgt vijf gram druk.
Breng voorzichtig druk uit op de temporale sclera met de oogdynamometer. Wacht vervolgens vijf minuten en breng 10 gram druk uit op de tweede cohort en neem een andere meting, de verhoogde drukmeting. Voer nu een optische coherentietomografie-scan uit van het oog van het onderwerp, het onderwerp bij de scanner, en voer hun demografische gegevens in.
Gebruik vervolgens verbale opdrachten om de scan te centreren op de temporale limbus door de blik van de patiënt in de nasale richting te richten. Zodra de temporale limbus is gecentreerd, neem een baseline-scan. Plaats nu een druppel van 0,5%propaan op het oog.
Wacht drie minuten en neem een andere scan terwijl u druk uitoefent met behulp van een almo-dynamometer. Cohort één krijgt 30 gram druk en cohort twee krijgt vijf gram druk. Voor de tweede cohort wacht u vijf minuten vanaf de eerste drukopdracht en breng 10 gram druk uit terwijl u een derde scan van het oog maakt. Zoals eerder, alleen een goede scan is acceptabel.
Nadat u de gegevens hebt geëxporteerd en geïmporteerd in Image J, converteert u het beeld naar een TIFF-beeldstapel en gebruikt u het verbeterde lokale contrastproces met de volgende instellingen. Parameter blokgrootte van 31, Instagram-bins bij 256, maximale helling bij vijf maskers ingesteld op none, en stel de snelle optie in als ingeschakeld. Doe dit voor elke frame van de beeldstapel en sla de wijzigingen op.
Pas vervolgens de grootte van de beeldverhouding aan naar 2048 bij 10 24, draai de afbeeldingen verticaal. Stel de schaalafstand in op 2048. Stel de bekende afstand in op 4.000 en stel de pixelverhouding in op een.
De scans kunnen vervolgens worden geanalyseerd op vaartuigkruisingen. Draai langzaam aan de muiswiel om de scans visueel te onderzoeken om een duidelijke vaartuigkruising te identificeren. Om als referentiepunt binnen scans te dienen, noteer het beeldnummer en het referentiekadernummer in de analysespreadsheet.
Scrollen door de frames in het scanvolume dient twee doelen. Ten eerste zoeken we naar duidelijke oriëntatiepunten in de glasvochtvaten. Deze zullen worden gebruikt om scanvolumes die op verschillende tijdstippen zijn genomen, uit te lijnen.
Ten tweede, terwijl we door het volume scrollen, integreren we in onze geest de morfologie van de glasvochtvaten en gebruiken we die morfologie om glasvochtvaten te onderscheiden van Schlemm's kanaal. Gebruik het vrijehandsselectie-instrument, focus op de Schlemm kanaal. Neem eerst metingen van zijn dwarsdoorsnede. Segmenteer het kanaal handmatig door de rand met de muis te omcirkelen.
Houd CTRL D ingedrukt voor het huidige beeldframe om de locatie van de segmentatielijn te documenteren. Houd vervolgens CTRL M ingedrukt om automatisch het gebied van het Schlemm kanaal te meten. Wanneer vergroot, zien we dat er geen duidelijke rand van Schlemm's kanaal is.
Om die reden wordt een full width half max-benadering gebruikt a priori als richtlijn om de grens voor segmentatie te bepalen. Kopieer nu het dwarsdoorsnede en metingskadernummer van het Schlemm kanaal naar de analysespreadsheet. Deselecteer vervolgens het omlijnde gebied en druk op de rechter pijltoets.
Typ drie keer om drie beeldframes te laten voortschrijden. Herhaal dit proces totdat het dwarsdoorsnede van het Schlemm kanaal is gemeten in 10 frames. Druk nu op de linker pijltoets om terug te keren naar het eerste meetframe en begin met het meten van de lengte van het Schlemm kanaal.
Selecteer het rechte segmentgereedschap van de werkbalk. Teken een rechte lijn van de anterior meest naar de posterior meest locaties op het Schlemm kanaal op het huidige frame. Houd controle D ingedrukt om de locatie van de segmentatielijn te documenteren.
Houd vervolgens controle M ingedrukt om de lengte van het schlemm kanaal te meten. Kopieer vervolgens de lengte van het Schlemm kanaal en het framenummer naar de analysespreadsheet, deselecteer de lengte en in elke derde afb
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt de morfometrische respons van het trabekulair netwerk (TM) op een acute verhoging van de intraoculaire druk (IOP) in levende menselijke ogen. Met behulp van optische coherentietomografie wordt de migratie van het TM naar de ruimte van het kanaal van Schlemm gekwantificeerd onder fysiologische omstandigheden.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Oftalmologie
- Biomechanica
Achtergrond
- Het trabekelwerk speelt een cruciale rol bij de uitstroom van kamerwater.
- Een verhoging van de IOP kan de morfologie en functie van het trabekelwerk beïnvloeden.
- Inzicht in de respons van het trabekelwerk is essentieel voor onderzoek naar glaucoom.
- Optische coherentietomografie biedt niet-invasieve beeldvorming van het oog.
Doel van de studie
- Om de migratie van het trabekelsysteem (TM) te kwantificeren als reactie op een acute verhoging van de intraoculaire druk (IOP).
- Om de effecten van gladde spierontspanning op de morfologie van het TM te beoordelen.
- Om het begrip van de mechanische eigenschappen van het TM te vergroten.
Gebruikte methoden
- Basislijnmetingen van de druk en beeldvorming van de limbus met optische coherentietomografie.
- Verhoging van de IOP door laterale scleraledruk toe te passen met een ofthalmodynamometer.
- Ontspanning van de gladde spieren met tropic aide, gevolgd door herhaalde beeldvorming.
- Analyse van morfologische veranderingen in het afstroomkanaal.
Belangrijkste resultaten
- TM-migratie werd waargenomen als reactie op een acute stijging van de IOP.
- Er werden verschillen in morfologie opgemerkt met en zonder ontspanning van de gladde spieren.
- De gegevens boden inzicht in de mechanische eigenschappen van het TM.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van de dynamiek van het kamervocht.
Conclusies
- De studie heeft de respons van het trabekelwerk op veranderingen in de intraoculaire druk succesvol gekwantificeerd.
- De resultaten benadrukken het belang van glad spierweefsel in de morfologie van het trabekelwerk.
- De verkregen inzichten kunnen toekomstige behandelingen voor glaucoom informeren.
Veelgestelde Vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Deze techniek maakt directe meting mogelijk van de mechanische respons van het trabeculair netwerk op een verhoging van de intraoculaire druk in levende menselijke ogen, wat fysiologisch relevante gegevens verschaft voor de validatie van doelwitten bij glaucoom. Door morfometrische veranderingen te kwantificeren onder omstandigheden die de natuurlijke weefselinteracties behouden, ondersteunt het de mechanistische risicoreductie van hypothesen over de uitstroombanen. Deze benadering slaat een brug tussen preklinische modellen en de menselijke pathofysiologie, waardoor het voorspellende vertrouwen bij de selectie van doelwitten voor IOP-verlagende therapieën wordt vergroot.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & validatie van targets
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt de stijfheid van het trabeculair netwerk en de bijdrage van gladde spieren aan de uitstroomweerstand.
- Operationele waarde: Maakt hypothese-testen van TM-biomechanica in menselijk weefsel mogelijk zonder fixatie-artefacten.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt het vertrouwen in targets door moleculaire verstoringen in situ te koppelen aan functionele morfometrische uitkomsten.
Screening & Assayontwikkeling
- Klaarheid van de analyse: Genereert kwantitatieve metrieken voor de oppervlakte van de dwarsdoorsnede en de lengte van het kanaal van Schlemm voor structurele fenotypering.
- Reproduceerbaarheid: Maakt gebruik van vasculaire ijkpunten voor de uitlijning van scans, wat longitudinale en vergelijkende analyses mogelijk maakt.
- Schaalbaarheid: Het protocol is geschikt voor drukCtitratie (5g, 10g, 30g) om dosisgevoelige biomechanische veranderingen te modelleren.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziekten: Meet de menselijke TM-respons op een verhoging van de IOP, wat direct bijdraagt aan het inzicht in de pathofysiologie van glaucoom.
- Translationele continuïteit: Maakt vergelijking mogelijk van het TM-gedrag met en zonder ontspanning van de gladde spieren (via tropicamide), waardoor weefselspecifieke bijdragen kunnen worden geïsoleerd.
- Mechanische risicoreductie: Verduidelijkt of de waargenomen TM-migratie afhankelijk is van intrinsieke stijfheid of extrinsieke ondersteuning door het ciliaire lichaam.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van doelhypothese naar preklinische validatie door biomechanische gegevens van menselijke oorsprong over het uitstroomtraject te verschaffen.
- Discovery Biology: Toetst hypothesen over de stijfheid van het TM en de remodellering van de extracellulaire matrix onder fysiologische IOP-belasting.
- Screening: Levert gestandaardiseerde morfometrische resultaten (SC-CSA, SC-lengte, TM-dikte) die geschikt zijn voor normalisatie van de assay.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking van structurele veranderingen mogelijk tussen verschillende drukcondities en farmacologische modulatoren.
- Translationeel onderzoek: Maakt gebruik van levend menselijk weefsel om bevindingen uit diermodellen of technische modellen van de uitstroomfaciliteit te valideren.
- Herbruikbaar voor bedrijven: Vestigt een herbruikbaar platform voor het evalueren van IOP-modulerende verbindingen in menselijke oogculturen of organoïdesystemen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit in de biomechanica van het trabekulaire netwerk (TM) door de respons van het oorspronkelijke weefsel in levende ogen te meten.
- Operationele waarde: Standaardiseert de verhoging van de intraoculaire druk (IOP) en het beeldvormingsprotocol tussen gebruikers en sessies via verbale blikbegeleiding en druktitratie.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door doelwitbetrokkenheid te valideren in een klinisch relevant mechanisch fenotype.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van glaucoomaandachtspunten mogelijk op basis van humane biomechanische validatie van het TM.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in de anatomie van het oog, OCT-beeldvorming en handmatige morfometrische segmentatie.
- Afhankelijk van spectral-domain OCT en ImageJ-verwerking voor contrastverbetering en schaalkalibratie.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor de identificatie van referentiepunten (vatkruisingen) en handmatige metingen over 10+ frames.
- Moet rekening houden met intra-subject variabiliteit in de limbale anatomie en door druk veroorzaakte oogbewegingen tijdens de toepassing van de dynamometer.
- Beperkt door de vaardigheid van de technicus bij het identificeren van de grenzen van het kanaal van Schlemm zonder duidelijke histologische markers, waardoor richtlijnen voor de halve maximumbreedte noodzakelijk zijn.
