Prezentujemy nieinwazyjną technikę ultradźwiękową do generowania trójwymiarowych angiografii w oku bez użycia środków kontrastowych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Prezentujemy nieinwazyjną technikę ultradźwiękową do generowania trójwymiarowych angiografii w oku bez użycia środków kontrastowych.
Siatkówka w oku jest jedną z najbardziej energochłonnych tkanek w ciele i dlatego wymaga wysokich wskaźników dostarczania tlenu z bogatego źródła krwi. Blaszka kapilarna naczyniówki wyściela zewnętrzną powierzchnię siatkówki i jest dominującym źródłem tlenu w większości siatkówk kręgowców. Jednak to łożysko naczyniowe jest trudne do zobrazowania za pomocą tradycyjnych technik optycznych ze względu na jego położenie za siatkówką o wysokim stopniu pochłaniania światła. W tym miejscu opisujemy technikę ultrasonograficzną o wysokiej częstotliwości z późniejszym wzmocnieniem przepływu w celu zobrazowania głębokich łożysk naczyniowych (0,5-3 cm) oka z wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną. Ta nieinwazyjna metoda dobrze sprawdza się u gatunków z jądrzastymi czerwonymi krwinkami (modele zwierzęce niessaków i płodów). Pozwala na generowanie nieinwazyjnych trójwymiarowych angiografii bez użycia środków kontrastowych i jest niezależna od kątów przepływu krwi z większą czułością niż techniki obrazowania ultrasonograficznego opartego na Dopplerze.
Wysoki metabolizm siatkówki kręgowców wymusza nieodłączny kompromis między dwiema przeciwstawnymi potrzebami; wysokie tempo przepływu krwi i ścieżka światła pozbawiona naczyń krwionośnych. Aby uniknąć zaburzeń wizualnych związanych z perfuzją czerwonych krwinek, siatkówka wszystkich kręgowców otrzymuje tlen i składniki odżywcze przez arkusz naczyń włosowatych za fotoreceptorami, kosmówka włosowata1,2,3. Jednak to pojedyncze źródło składników odżywczych i tlenu nakłada ograniczenie dyfuzji na grubość siatkówki4,5, więc wiele wizualnie aktywnych gatunków posiada wiele skomplikowanych sieci naczyniowych, aby zapewnić dodatkowe ukrwienie tego metabolicznie aktywnego narządu6. Te łożyska naczyniowe obejmują naczynia krwionośne przenikające wewnętrzne warstwy siatkówki u ssaków i niektórych ryb4,7,8,9,10, naczynia krwionośne po wewnętrznej (skierowanej w światło) stronie siatkówki występujące u wielu ryb, i ptaków4,11,12,13, oraz przeciwprądowe układy naczyniowe naczyniówki ryby, naczyniówki rete mirabile, które pozwalają na generowanie ciśnienia parcjalnego tlenu w atmosferze14,15,16,17,18,19,20. Pomimo tego, że te dodatkowe nienaczyniówkowe ścieżki dostarczania składników odżywczych do siatkówki odgrywają istotną rolę w zaspokajaniu wymagań metabolicznych lepszego widzenia4, trójwymiarowa anatomia tych struktur naczyniowych jest słabo poznana, co ogranicza nasze zrozumienie ewolucji morfologicznej oka kręgowców.
Tradycyjnie, ukrwienie siatkówki było badane za pomocą technik optycznych, takich jak ftalmoskopia dna oka. Ta kategoria technik dostarcza wysokoprzepustowych, nieniszczących informacji na temat anatomii naczyń krwionośnych nienaczyniówkowych w wysokiej rozdzielczości21 i dlatego jest chętnie stosowana w klinicznej diagnostyce nieprawidłowości w strukturze naczyń siatkówki22. Jednak nabłonek barwnikowy siatkówki pochłania przechodzące światło i ogranicza głębię widzenia w tych technikach optycznych, dostarczając ograniczonych informacji o strukturze i funkcji naczyniówki bez użycia środka kontrastowego21. Podobne ograniczenia głębokości występują w optycznej tomografii koherentnej (OCT). Technika ta może generować angiografie dna oka o wysokiej rozdzielczości przy użyciu fal świetlnych kosztem technicznym penetracji głębokości23, podczas gdy OCT o rozszerzonej głębokości może wizualizować naczyniówkę kosztem jakości obrazowania siatkówki24. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego pokonuje ograniczenia optyczne oftalmoskopii i OCT i może mapować warstwy naczyniowe w siatkówce, choć w niskiej rozdzielczości25. Histologia i tomografia mikrokomputerowa (μCT) utrzymują wysoką rozdzielczość technik optycznych i dostarczają informacji na temat morfologii naczyń krwionośnych całego oka4, ale obie techniki wymagają pobrania próbek z oka i dlatego nie są możliwe w klinice lub u rzadkich lub zagrożonych gatunków. Aby przezwyciężyć niektóre z ograniczeń tych uznanych technik obrazowania siatkówki, w niniejszym badaniu przedstawiono protokół ultrasonograficzny na znieczulonych zwierzętach, w którym ruch krwi jest mapowany in silico na serii równomiernie rozmieszczonych dwuwymiarowych skanów ultrasonograficznych obejmujących całe oko przy zastosowaniu porównywalnej techniki, jak opisano wcześniej dla obrazowania embrionalnego i sercowo-naczyniowego26,27, 28 oraz w angiografii OCT29. Takie podejście pozwala na generowanie nieinwazyjnych trójwymiarowych głębokich angiografii ocznych bez użycia środka kontrastowego i otwiera nowe możliwości mapowania rozkładu przepływu krwi w oku u różnych gatunków.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poniższy protokół został przeprowadzony za zgodą duńskiej Inspekcji ds. Eksperymentów na Zwierzętach przy duńskim Ministerstwie Żywności, Rolnictwa i Rybołówstwa, Duńskiej Administracji Weterynaryjnej i Żywności (numer zezwolenia 2016-15-0201-00835).
1. Znieczulenie i medium do badań ultrasonograficznych
2. Pozyskiwanie obrazów okulistycznego USG 2D i 3D
3. Rekonstrukcja obrazu wspomagana przepływem

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Technika ultrasonografii z wzmocnieniem przepływu, służąca do obrazowania naczyń krwionośnych oka, może być stosowana u wielu gatunków i została dotychczas wykorzystana u 46 różnych gatunków kręgowców (Rysunek 1, Tabela 1). Obecność jądrastych erytrocytów u kręgowców innych niż dorosłe ssaki zapewnia pozytywny kontrast płynącej krwi w stosunku do tkanki statycznej w zapisach cine (Plik uzupełniający 2). Jednakże, przy analizie klatka po klatce, wyraźne rozró...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obrazowanie naczyniowe za pomocą ultradźwięków ze wzmocnieniem przepływu zapewnia nową metodę nieinwazyjnego obrazowania naczyń krwionośnych oka, która ma kilka zalet w porównaniu z obecnymi technikami, ale ma swoje wewnętrzne ograniczenia. Podstawową zaletą ultrasonografii ze wzmocnieniem przepływu jest możliwość generowania angiografii ocznej o głębi ostrości przekraczającej nabłonek barwnikowy siatkówki, co ogranicza głębię ostrości w technikach optycznych. W obrazowaniu ultradźwiękowym rozdzielczość przestrzenna i gł...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie istnieją żadne uzupełniające interesy.
Ta praca została sfinansowana przez Fundację Carlsberg (CF17-0778; CF18-0658), Fundacja Lundbeck (R324-2019-1470; R346-2020-1210), Fundacji Velux (00022458), Fundacji A.P. Møllera na rzecz Rozwoju Nauk Medycznych, programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji Horyzont 2020 w ramach umowy o grant "Maria Skłodowska-Curie" (nr 754513) oraz Fundacji Badawczej Uniwersytetu w Aarhus.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| MS-222 | Sigma E10521-50G | ||
| Benzokaina | Sigma | E-1501 | |
| Propofol | B Braun | 12260470_0320 | |
| Alfaxalon | Jurox | NA | |
| Isoflurane | Zoetis | 50019100 | |
| Ultrasonograf | VisualSonics | Vevo 2100 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.