Met behulp van retinale Imaging te bestuderen van dementie
6 november 2017
Het netvlies deelt opvallende gelijkenissen met de hersenen en vormt aldus een uniek venster te bestuderen van therapieën en neuronale structuur in de hersenen niet-gebeurt. Dit protocol beschrijft een methode om te studeren met behulp van retinale beeldvormingstechnieken dementie. Deze methode kan kunnen helpen bij de diagnose en risicobeoordeling van dementie.
Het algemene doel van dit protocol is om methoden te beschrijven voor het kwantificeren van vasculaire en neuronale structuren in het netvlies met behulp van retinale beeldvormingstechnieken die dementie-gerelateerde veranderingen in de hersenen kunnen weerspiegelen en mogelijk kunnen helpen bij de diagnose en risicobeoordeling van dementie. Het netvlies deelt een vergelijkbare embryonale oorsprong, anatomische kenmerken en fysiologische eigenschappen met de hersenen, en biedt daarom een unieke en toegankelijke venster om dementie te bestuderen. Vasculaire en neuronale veranderingen in het netvlies kunnen nu worden afgebeeld en gekwantificeerd met behulp van geavanceerde retinale beeldvormingstechnologie, die niet-invasief, betaalbaar, eenvoudiger te gebruiken en wijdverbreid beschikbaar is.
Huidige biomarkers voor dementie, met name de ziekte van Alzheimer, zijn beperkt. Het ontwikkelen van nieuwe biomarkers of tests om voorspellingen te doen over toekomstige cognitieve achteruitgang en het begin van vroege dementie is een wereldwijde onderzoeksprioriteit. Het demonstreren van de procedure zal worden gedaan door Victor, Tiffany en Fangyao uit ons onderzoeksteam.
Om deze procedure te beginnen, verwijd de pupillen van het onderwerp met behulp van mydriaticum. Wacht vervolgens minimaal 15 minuten om voldoende pupilverwijding te bewerkstelligen. Start vervolgens de funduscamera en start het afbeeldingsopnameprogramma op de computer.
Laat de kin van het onderwerp goed rusten op de kinkleum, met het voorhoofd tegen de hoofdband. Beweeg vervolgens de bedieningshendel om de lichtbundel correct uit te lijnen met de pupillen van het onderwerp. Lijn de verlichtingspunten uit totdat ze aan beide kanten het kleinst lijken in het zoekervenster van de funduscamera.
Verplaats het externe fixatiedoelwit om de ogen van het onderwerp te geleiden totdat de optische schijf zich in het midden van het zoekervenster bevindt en de gebieden van belang goed binnen de grenzen van het beeld vallen. Pas vervolgens de scherpstelknop aan om op het netvlies te scherpstellen. Vraag het onderwerp om stevig naar het externe fixatiedoelwit te kijken en zorg ervoor dat de ogen van het onderwerp niet gevuld zijn met tranen.
Druk vervolgens op de sluiterknop om een afbeelding vast te leggen. Sla vervolgens alle afbeeldingen op in tiff-formaat met een gradeerbare resolutie. Om hoogwaardige retinale afbeeldingen te verkrijgen, is het belangrijk om de pupillen van de patiënt voldoende te verwijden en de patiënten aan te moedigen om stevig naar het fixatiedoelwit te kijken tijdens de beeldvorming.
Voor automatisch traceren, open de afbeeldingen met het computerondersteunde analyseprogramma. Klik op de OD Center-knop op het linker functiepaneel. De muisaanwijzer wordt vervangen door een groene cirkel.
Klik vervolgens met de linkermuisknop op het centrum van de optische schijf om de groene cirkel te fixeren, klik vervolgens op de Find OD-knop om de software te vragen de rand van de optische schijf te detecteren en een nieuw meetrooster te plaatsen. Klik nu op de Process-knop om het automatische traceerproces van de vaten te starten. Klik met de linkermuisknop op de vaten met onjuiste vaatlabels en klik op de Vessel Type-knop om het vaartype te wijzigen.
Klik op de Add Segment-knop en verleng de onvolledige vaattracering door met de cursor op het uiteinde van de onvolledige vaattracering te klikken. Klik vervolgens met de linkermuisknop op de punten langs het vat om de vaattracering te verlengen. Stop met traceren bij de buitenste witte cirkel als het uiteinde van het vat buiten het meetrooster valt.
Klik vervolgens op de Find Covers-knop om de vaatcovers automatisch op alle vaatsegmenten te leggen. Schakel de vaatcovers uit als ze niet loodrecht op de vaatwanden zijn geplaatst, het vat onder een ander vat is verduisterd of de vaatcovers de breedte van het interne lumen overschatten of onderschatten. Onjuiste vaattraceringen moeten correct worden aangepast om een nauwkeurige meting van de retinale vasculaire parameters te verkrijgen.
Het beheersen van deze stappen kan herhaalde oefening vereisen, evenals begeleiding van een ervaren grader. Sluit de gradeervensters en klik op Send in het pop-upvenster om de gegradeerde afbeelding naar de cloud-gebaseerde server te uploaden en de automatisch gemeten retinale vasculaire parameters, zoals vaatkaliber, fractale dimensie, kronkeligheid, vertakkingshoek en vertakkingscoëfficiënt, te registreren. Om beeldacquisitie uit te voeren, opent u het OCT-programma en selecteert u het macula cube-scanprotocol om een nieuw macula-scan te starten.
Loceer vervolgens de pupillen in het iris-viewport door de kinkleum aan te passen. Klik op de AutoFocus-knop en vervolgens op de Optimaliseer-knop om de beeldafbeelding te verbeteren, klik vervolgens op de Capture-knop om de scan te starten wanneer de rand rond de knop groen wordt. Voer een andere scan uit voor de nervus opticuskop met behulp van het optic disc cube-scanprotocol en sla de scanresultaten op.
Selecteer vervolgens de macula cube-scanrecords van beide ogen in de analyseinterface. Klik op de ganglioncel OU-analyse om het automatische analysealgoritme te starten om de GC IPL-dikte van de vastgelegde afbeelding te beoordelen. Sla vervolgens de analyseprintout op in pdf-formaat.
Selecteer vervolgens de nervus opticuskop cube-scanrecords van beide ogen in de analyseinterface. Klik op de ONH en RNFL OU-analyse om het automatische analysealgoritme te starten om de RNFL-dikte van de vastgelegde afbeelding te beoordelen en sla de analyseprintout op in pdf-formaat. Fundusfotografie kan worden gebruikt om de retinale vaatstructuur te beoordelen, die op zijn beurt de status van de cerebrale microcirculatie weerspiegelt.
Dit zijn de fundusfoto's van een gezond onderwerp en een AD-onderwerp. In vergelijking met het gezonde onderwerp vertoonde het AD-onderwerp een smallere vaatkaliber, kleinere retinale vasculaire fractale dimensie en hogere retinale vasculaire kronkeligheid. Optische coherentietomografie kan worden gebruikt om de retinale neuronale structuur te beoordelen, die op zijn beurt de status van de cerebrale neuronen weerspiegelt.
De dikteskaarten van dit normale onderwerp demonstreren de normale diktedistributie van de RNFL en GC-IPL. Het analysealgoritme vergelijkt ook de gemeten dikte met de normen voor leeftijdsgematch
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft methoden voor het kwantificeren van vasculaire en neuronale structuren in het netvlies met behulp van beeldvormingstechnieken van het netvlies. Deze methoden kunnen een weerspiegeling zijn van dementie-gerelateerde veranderingen in de hersenen en kunnen helpen bij de diagnose en risicobeoordeling van dementie.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschap
- Oogheelkunde
- Neurologie
Achtergrond
- Het netvlies shares embryologische oorsprongen en anatomische kenmerken met de hersenen.
- Retinale beeldvorming biedt een niet-invasieve methode om dementie te bestuderen.
- Huidige biomarkers voor dementie zijn beperkt, wat de noodzaak voor nieuwe diagnostische methoden benadrukt.
- Geavanceerde retinale beeldvormingstechnologie is breed beschikbaar en betaalbaar.
Doel van de studie
- Om nieuwe biomarkers te ontwikkelen voor het voorspellen van cognitieve achteruitgang.
- Om retinale beeldvorming te gebruiken als instrument voor het beoordelen van het dementierisico.
- Om de procedure aan te tonen voor het kwantificeren van retinale veranderingen die geassocieerd zijn met dementie.
Gebruikte methoden
- Retinale beeldvormingstechnieken om vasculaire en neuronale structuren te visualiseren.
- Kwantificering van retinale veranderingen die gerelateerd zijn aan dementie.
- Niet-invasieve beeldvormingsmethoden voor toegankelijkheid.
- Samenwerking tussen teamleden van het onderzoeksteam voor de demonstratie.
Belangrijkste resultaten
- Identificatie van retinale veranderingen die kunnen wijzen op dementie.
- Demonstratie van de effectiviteit van retinale beeldvormingstechnieken.
- Potentieel voor verbeterde diagnostiek en risicobeoordeling van dementie.
- Bijdrage aan de ontwikkeling van nieuwe biomarkers voor cognitieve achteruitgang.
Conclusies
- Retinale beeldvorming is een veelbelovend instrument voor het bestuderen van dementie.
- Het kwantificeren van retinale veranderingen kan helpen bij een vroege diagnose.
- Verder onderzoek is nodig om deze methoden als biomarkers te valideren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Retinale beeldvorming biedt een niet-invasieve, schaalbare benadering om vroege vasculaire en neuronale veranderingen geassocieerd met dementie te detecteren, waardoor een translationeel biomarkerplatform voor preklinische en klinische risicobeoordeling wordt geboden. Door gebruik te maken van gedeelde embryologische en fysiologische eigenschappen tussen het netvlies en de hersenen, ondersteunt deze methode de validatie van targets en het mechanistische risicobeheer in programma's voor neurodegeneratieve ziekten. De betaalbaarheid en brede beschikbaarheid maken integratie in longitudinale studies en multicenter-onderzoeken mogelijk, wat het voorspellende vertrouwen in discovery-pipelines in een vroeg stadium verhoogt.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar retinale vasculaire en neuronale fenotypes mogelijk als surrogaat voor CNS-pathologie in dementiemodellen.
- Operationele waarde: Ondersteunt functionele target-validatie via kwantificeerbare, reproduceerbare imaging-readouts gekoppeld aan ziektemechanismen.
- Voorspellende waarde: Faciliteert portfolio-triage door het identificeren van verbindingen die retinale biomarkers van neurodegeneratie modificeren.
Screening & Assayontwikkeling
- Klaarheid van de assay: Genereert gestandaardiseerde, semi-geautomatiseerde kwantitatieve resultaten (vatkaliber, fractale dimensie, tortuositeit, GC-IPL dikte) voor high-content screening.
- Reproduceerbaarheid: Stelt genormaliseerde meetroosters en leeftijd-gepareerde referentiedatabanken vast om variabiliteit tussen operators te verminderen.
- Schaalbaarheid: Compatibel met fundusfotografie en OCT-platforms, waardoor implementatie op preklinische en klinische locaties mogelijk is.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeelden: Toont de correlatie aan tussen retinaal dunner worden (RNFL, GC-IPL) en vasculaire veranderingen in modellen van de ziekte van Alzheimer.
- Translationele continuïteit: Slaat een brug tussen in vitro bevindingen en in vivo validatie via niet-invasieve beeldvorming van biomarkers voor neurodegeneratie.
- Risico-gecorrigeerde vooruitgang: Ondersteunt go/no-go beslissingen door structurele retinale veranderingen te volgen als vroege indicatoren van therapeutische effectiviteit of toxiciteit.
Integratie van Pipeline en Workflow
Deze methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie tot leadoptimalisatie en biedt mechanistische inzichten die bijdragen aan de selectie van preklinische kandidaten en de kwalificatie van ziektemodellen.
- Ontdekkingsbiologie: Maakt hypothesetesten van vasculaire en neurodegeneratieve pathways mogelijk met retinale fenotypes als translationele read-outs.
- Screening: Levert assay-klare, kwantitatieve vasculaire en neuronale metrieken voor compound-screening en studies naar target engagement.
- Analytiek: De output omvat vatcaliber, fractale dimensie, tortuositeit, vertakkingshoek, coëfficiënt en retinale laagdikte voor multivariate analyse.
- Translationeel onderzoek: Verbindt retinale veranderingen met de cerebrale microcirculatie en neuronale status, ter ondersteuning van inspanningen voor biomarker-kwalificatie.
- Bedrijfsvoorziening voor hergebruik: Vestigt een herbruikbaar imaging-platform dat toepasbaar is op neurodegeneratieve ziekteprogramma's buiten dementie.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door retinale fenotypes te koppelen aan CNS-pathologie bij dementie.
- Operationele waarde: Waarborgt standaardisatie via semi-geautomatiseerde tracering, kalibratieprotocollen en cloudgebaseerde data-upload.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege, niet-invasieve biomarkers van target-engagement en ziekte modificatie te bieden.
- Portfolio-impact: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van verbindingen mogelijk op basis van retinale veiligheids- en effectiviteitssignalen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in retina-beeldvorming, fundusfotografie, de bediening van OCT en software voor computerondersteunde analyse.
- Afhankelijk van systemen voor beeldvorming met een hoge resolutie en gestandaardiseerde analyse-pipelines voor vasculaire en neuronale kwantificering.
- Vereist standaardisatie tussen teams uit de oogheelkunde, neurowetenschappen en datawetenschap voor een consistente interpretatie.
- Overwegingen voor adaptatie omvatten soortspecifieke retina-anatomie en leeftijdsgebonden baseline-variabiliteit in vasculaire en neuronale parameters.
- Praktische beperkingen omvatten de afhankelijkheid van de beeldkwaliteit van pupilverwijding, fixatie van het subject en de helderheid van de media, wat de nauwkeurigheid van de kwantificering kan beïnvloeden.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:05
Title
1:19
Prepare the Subject for Retinal Imaging
1:38
Acquire Fundus Photographs of Retinal Vasculature
2:55
Perform Computer-assisted Analysis of Retinal Vasculature
5:01
Assess the Thickness of Ganglion Cell-inner Plexiform Layer (GC-IPL) and Retinal Nerve Fiber Layer (RNFL)
6:27
Results: An Example to Show the Differences in Retinal Vasculature and Neuronal Structure Between a Normal Subject and an AD Subject
8:03
Conclusion
