Reakcja siatki beleczkowej na wzrost ciśnienia w żywym ludzkim oku
20 czerwca 2015
Migracja siatki beleczkowej (TM) do przestrzeni kanału Schlemma może być wywołana przez ostre podniesienie ciśnienia przez oftalmodynamometr i obserwowana przez optyczną koherentną tomografię w domenie spektralnej. Celem tej metody jest ilościowe określenie morfometrycznej odpowiedzi żywej drogi odpływu na ostry wzrost ciśnienia w żywych tkankach in situ.
Ogólnym celem tej procedury jest ilościowe określenie morfometrycznej odpowiedzi żywej drogi odpływu na ostre podniesienie ciśnienia wewnątrzgałkowego w żywych oczach ludzkich in situ poprzez badanie siatki beleczkowej w warunkach fizjologicznych. Osiąga się to, najpierw mierząc ciśnienie w oku na linii podstawowej i obrazując rąbek, lokalizację szlaku odpływu cieczy wodnistej za pomocą optycznej koherentnej tomografii. Drugim krokiem jest powtórzenie pomiarów ciśnienia i skanów rąbka, podczas gdy ciśnienie wewnątrzgałkowe jest podnoszone z zastosowaniem 5 i 10 gramów nacisku na twardówkę boczną za pomocą dynamometru okulistycznego.
Następnie po rozluźnieniu mięśni gładkich za pomocą jednej kropli tropic aide. Pomiary ciśnienia i skany rąbka są powtarzane bez. Podczas podnoszenia ciśnienia wewnątrzgałkowego dane obrazowe są następnie eksportowane i przetwarzane, a zmierzone morfologia struktury szlaku odpływu porównanie zmian morfologicznych w odpowiedzi na podniesienie ciśnienia wewnątrzgałkowego z rozluźnieniem mięśni gładkich i bez niego zapewnia wgląd w właściwości mechaniczne siatki beleczkowej.
Główną przewagą tej techniki nad innymi technikami, takimi jak mikroskopia sił atomowych, jest to, że mierzymy siatkę beleczkową w żywym oku i badamy mechaniczną reakcję na zaburzenia ciśnienia wewnątrzgałkowego. Reakcja ta obejmuje wpływ otaczających mięśni gładkich, które ją wspierają. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które są nowe w tej metodzie, początkowo będą miały problemy, ponieważ nie ma fiksacji, celu i fiksacji, a pozycja oczu w tej metodzie jest dostosowywana głównie za pomocą poleceń słownych.
Co więcej, kiedy zastosujemy dynamometr brzuszny, dzieje się tak, że powoduje to niewielką zmianę pozycji oczu. W związku z tym skan musi zostać ponownie wyrównany przed uzyskaniem obrazu. Zacznij od podniesienia ciśnienia.
Najpierw mierzy się ciśnienie podstawowe za pomocą aplikacji Goldman Chronometry, nałóż kroplę 0,5% propanu na oko i odczekaj trzy minuty. Podziel grupę testową na dwie kohorty. Kohorta pierwsza otrzymuje 30 gramów nacisku, a kohorta druga otrzymuje pięć gramów nacisku.
Delikatnie uciskaj twardówkę skroniową za pomocą dynamometru oftalnego. Następnie odczekaj pięć minut i zastosuj 10 gramów nacisku na drugą kohortę i wykonaj kolejny pomiar, który będzie pomiarem podwyższonego ciśnienia. Teraz wykonaj skanowanie optycznej koherentnej tomografii siedzenia wzrokowego badanego, osoby przy skanerze i wprowadź jej dane demograficzne.
Następnie użyj poleceń słownych, aby wyśrodkować skan na rąbku skroniowym, kierując wzrok pacjenta w kierunku nosowym. Gdy rąbek skroniowy zostanie wyśrodkowany, wykonaj skan linii bazowej. Teraz nałóż kroplę 0,5% propanu na oko.
Odczekaj trzy minuty i wykonaj kolejne skanowanie, wywierając nacisk za pomocą kohorty dynamometru almo, jeden otrzymuje 30 gramów ciśnienia, a kohorta druga otrzymuje pięć gramów ciśnienia. W przypadku drugiej kohorty odczekaj pięć minut od początkowego ucisku i zastosuj 10 gramów nacisku, wykonując trzeci skan oka. Tak jak poprzednio, dopuszczalne jest tylko dobre skanowanie.
Po wyeksportowaniu danych i zaimportowaniu ich do obrazu J przekonwertuj obraz na stos obrazów TIFF i użyj ulepszonego procesu kontrastu lokalnego z następującymi ustawieniami. Rozmiar bloku parametrów 31, kosze na Instagramie na 256, maksymalne nachylenie przy pięciu maskach ustawione na brak i ustaw opcję szybką jako włączoną. Zrób to na każdej klatce stosu obrazów i zapisz zmiany.
Następnie dostosuj rozmiar współczynnika proporcji do 2048 Do 10 24 odwróć obrazy w pionie. Ustaw odległość skali na 2048. Ustaw znaną odległość na 4 000 i ustaw współczynnik proporcji pikseli na jeden.
Skany mogą być następnie analizowane pod kątem przepraw statków. Powoli obracaj kółkiem myszy, aby wizualnie zbadać skany i zidentyfikować charakterystyczne przejście statku. Aby służyć jako punkt odniesienia w skanach, zapisz numer obrazu i numer klatki odniesienia w arkuszu kalkulacyjnym analizy.
Przewijanie ramek w woluminie skanowania służy dwóm celom. Po pierwsze, szukamy charakterystycznych punktów orientacyjnych w naczyniach wodnych. Będą one używane do wyrównywania woluminów skanowania wykonanych w różnych momentach.
Po drugie, przewijając tom, integrujemy w naszym umyśle morfologię naczyń wodnych i używamy tej morfologii do odróżniania naczyń wodnych od kanału Schlemma. Korzystając z narzędzia do zaznaczania odręcznego, skup się na kanale Schlemma Najpierw wykonaj pomiary jego pola przekroju. Ręcznie podziel kanał na segmenty, okrążając granicę za pomocą myszy.
Przytrzymaj naciśnięty CTRL D dla bieżącej klatki obrazu, aby udokumentować położenie linii segmentacji. Następnie przytrzymaj CTRL M, aby automatycznie zmierzyć obszar kanału Schlemma. W powiększeniu widzimy, że nie ma wyraźnej granicy kanału Schlemma.
Z tego powodu podejście "połowa maks. szerokości" jest stosowane a priori jako wskazówka do określenia granicy segmentacji. Teraz skopiuj pole przekroju poprzecznego kanału Schlemma i numer ramki pomiarowej do arkusza kalkulacyjnego analizy. Następnie odznacz obrysowany obszar i naciśnij strzałkę w prawo.
Naciśnij trzy razy, aby przejść do przodu o trzy klatki obrazu. Powtarzaj ten proces, aż pole przekroju kanału Schlemma zostanie zmierzone w 10 ramkach. Teraz naciśnij strzałki w lewo, aby powrócić do pierwszej klatki pomiarowej i rozpocząć pomiar długości kanału Schlemma.
Wybierz narzędzie segmentu prostego z paska narzędzi. Narysuj linię prostą od najbardziej przedniego do tylnego miejsca na kanale Schlemma na bieżącej ramce. Przytrzymaj wciśnięty element sterujący D, aby udokumentować położenie linii segmentacji.
Następnie przytrzymaj kontrolkę M, aby zmierzyć długość kanału Schlemma. Następnie skopiuj długość kanału Schlemma i numer klatki do arkusza kalkulacyjnego analizy, odznacz długość i na co trzecim obrazie, na którym zmierzono objętość, wykonaj pomiar długości kanału. Na koniec zmierz grubość siatki beleczkowej w trzech próbkach.
Wróć do pierwszej ramy pomiarowej i narysuj linię prostą od najbardziej wysuniętego do przodu położenia kanału do granicy siatki beleczkowej i komory wewnętrznej. Upewnij się, że linia jest prostopadła do granicy. Teraz przytrzymaj Control i naciśnij D, a następnie naciśnij M, aby uzyskać pomiar linii.
Zawsze kopiuj te pomiary do bazy danych wraz z klatką, z której zostały pobrane. Po drugie, narysuj linię od środka kanału do granicy siatki i przedniej komory. Linia musi być prostopadła do granicy.
Następnie przytrzymaj Control i naciśnij D tylko dla bieżącej klatki. Po trzecie, narysuj linię od najbardziej wysuniętego do tyłu miejsca kanału do granicy siatki z komorą przednią. Upewnij się również, że ta linia jest prostopadła do granicy.
Następnie przytrzymaj Control i naciśnij D, a następnie naciśnij M. Powtórz, wykonując te trzy pomiary grubości w każdej z pozostałych dziewięciu wcześniej analizowanych klatek. Następnie przystąp do analizy danych za pomocą opisanych protokołów, uzyskano wpływ małych i dużych zmian ciśnienia międzygałkowego na odpływ, trakt, parametry morfologiczne takie jak kanał Schlemma, pole przekroju poprzecznego. Wysoki poziom wzrostu ciśnienia powoduje zauważalne zapadnięcie się kanału, podczas gdy niewielki wzrost ciśnienia międzygałkowego został dostosowany Po opanowaniu technika ta może być wykonana w ciągu 10 do 15 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje odpowiedź morfometryczną kątowego sklemienia (TM) na gwałtowny wzrost ciśnienia wewnątrzgałkowego (IOP) w żywych ludzkich oczach. Z wykorzystaniem optycznej koherentnej tomografii ilościowo określono migrację TM do przestrzeni kanału Schlemm’a w warunkach fizjologicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neurobiologia
- Okulistyka
- Biomechanika
Wprowadzenie
- Siatczka beleczkowa odgrywa kluczową rolę w odpływie cieczy wodnistej.
- Podwyższenie IOP może wpływać na morfologię i funkcję siatczkówki beleczkowej.
- Zrozumienie odpowiedzi siatczkówki beleczkowej jest niezbędne dla badań nad jaskrą.
- Optyczna koherentna tomografia zapewnia nieinwazyjne obrazowanie oka.
Cel badania
- Ilościowe określenie migracji TM w odpowiedzi na gwałtowny wzrost IOP.
- Ocena wpływu rozluźnienia mięśni gładkich na morfologię TM.
- Pogłębienie zrozumienia właściwości mechanicznych TM.
Zastosowane metody
- Pomiary ciśnienia wyjściowego oraz obrazowanie limbusa z wykorzystaniem optycznej koherentnej tomografii.
- Podwyższenie IOP poprzez boczny ucisk twardówki przy użyciu dynamometru okulistycznego.
- Rozluźnienie mięśni gładkich za pomocą tropic aide, a następnie powtórne obrazowanie.
- Analiza zmian morfologicznych w drodze odpływu.
Główne wyniki
- Zaobserwowano migrację TM w odpowiedzi na gwałtowny wzrost IOP.
- Odnotowano różnice w morfologii z uwzględnieniem oraz bez uwzględnienia rozkurczu mięśni gładkich.
- Uzyskane dane dostarczyły informacji na temat właściwości mechanicznych TM.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia dynamiki cieczy wodnistej.
Wnioski
- Badanie pomyślnie określiło ilościowo odpowiedź TM na zmiany IOP.
- Wyniki podkreślają znaczenie mięśni gładkich w morfologii TM.
- Zdobyta wiedza może wpłynąć na przyszłe metody leczenia jaskry.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Technika ta umożliwia bezpośredni pomiar odpowiedzi mechanicznej sieci przezcielistej na podwyższenie ciśnienia wewnątrzgałkowego w żywych ludzkich oczach, dostarczając fizjologicznie istotnych danych do walidacji celów terapeutycznych w jaskrze. Poprzez kwantyfikację zmian morfometrycznych w warunkach zachowujących naturalne interakcje tkankowe, metoda ta wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w odniesieniu do hipotez dotyczących dróg odpływu. Podejście to łączy modele przedkliniczne z ludzką patofizjologią, zwiększając pewność prognostyczną w wyborze celów dla terapii obniżających IOP.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Analiza sztywności beleczkowatej sieci oraz udziału mięśni gładkich w oporze odpływu.
- Wartość operacyjna: Umożliwia testowanie hipotez dotyczących biomechaniki TM w tkance ludzkiej bez artefaktów utrwalania.
- Wartość prognostyczna: Zwiększa pewność co do celu poprzez powiązanie zaburzeń molekularnych z funkcjonalnymi wynikami morfometrycznymi in situ.
Przesiewy i opracowanie testów
- Gotowość analizy: Generuje ilościowe parametry powierzchni przekroju poprzecznego oraz długości kanału Schlemm do fenotypowania strukturalnego.
- Powtarzalność: Wykorzystuje punkty orientacyjne naczyń do wyrównywania skanów, co umożliwia analizy podłużne i porównawcze.
- Skalowalność: Protokół dopuszcza miareczkowanie ciśnienia (5g, 10g, 30g) w celu modelowania biomechanicznych zmian zależnych od dawki.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla choroby: Pomiar odpowiedzi ludzkiego TM na wzrost IOP, co bezpośrednio dostarcza informacji o patofizjologii jaskry.
- Ciągłość translacyjna: Umożliwia porównanie zachowania TM z rozluźnieniem mięśni gładkich (za pomocą tropikamidu) i bez niego, izolując wkład specyficzny dla danej tkanki.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Pozwala wyjaśnić, czy obserwowana migracja TM zależy od sztywności wewnętrznej, czy od zewnętrznego wsparcia ciała rzęskowego.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum odkryć – od hipotezy dotyczącej celu po walidację przedkliniczną – poprzez dostarczenie pochodzących od ludzi danych biomechanicznych dotyczących drogi odpływu.
- Biologia odkrywcza: Testowanie hipotez dotyczących sztywności TM oraz przebudowy macierzy zewnątrzkomórkowej w warunkach fizjologicznego wyzwania IOP.
- Przesiew: Dostarczanie standaryzowanych odczytów morfometrycznych (SC-CSA, długość SC, grubość TM) odpowiednich do normalizacji testu.
- Analityka: Umożliwienie statystycznego porównania zmian strukturalnych w różnych warunkach ciśnienia oraz przy zastosowaniu modulatorów farmakologicznych.
- Badania translacyjne: Wykorzystanie żywej ludzkiej tkanki do walidacji wyników uzyskanych z modeli zwierzęcych lub inżynieryjnych modeli drożności odpływu.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanowienie platformy wielokrotnego użytku do oceny związków modulujących IOP w ludzkich hodowlach ocznych lub systemach organoidalnych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w biomechanice TM poprzez pomiar odpowiedzi tkanki natywnej w żywych oczach.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje podwyższenie IOP oraz protokół obrazowania pomiędzy użytkownikami i sesjami za pomocą werbalnego prowadzenia spojrzenia i miareczkowania ciśnienia.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez walidację zaangażowania celu w klinicznie istotnym fenotypie mechanicznym.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację celów w jaskrze z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o ludzką walidację biomechaniczną TM.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie anatomii oka, obrazowania OCT oraz manualnej segmentacji morfometrycznej.
- Zależne od zastosowania OCT w domenie widmowej oraz przetwarzania w programie ImageJ w celu poprawy kontrastu i kalibracji skali.
- Konieczna jest standaryzacja międzyzespołowa w zakresie identyfikacji punktów orientacyjnych (skrzyżowań naczyń) oraz pomiarów manualnych na ponad 10 klatkach.
- Należy uwzględnić zmienność wewnątrzobiektową w anatomii limbusa oraz ruchy gałki ocznej wywołane naciskiem podczas stosowania dynamometru.
- Ograniczone przez umiejętności technika w identyfikacji granic kanału Schlemm’a bez wyraźnych markerów histologicznych, co wymaga zastosowania wytycznych dotyczących pełnej szerokości połówki maksimum (FWHM).
