Name: Wykorzystanie obrazowania siatkówki do badania demencji (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-06T17:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 17 s
Description: Poznaj techniki obrazowania siatkówki do badania zmian naczyniowych i neuronalnych związanych z demencją. Ta nieinwazyjna metoda pomaga w diagnostyce i ocenie ryzyka choroby Alzheimera.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Chcielibyśmy wyrazić naszą wdzięczność Szkole Informatyki, Narodowemu Uniwersytetowi Singapuru za wsparcie techniczne oraz Funduszowi Badań Zdrowotnych i Medycznych (04153506), Hong Kong za wsparcie finansowe.

Jeśli chodzi o potencjalne powiązania finansowe, autor Tien Y. Wong jest współtwórcą programu Singapore I Vessel Assessment (SIVA) użytego w tym artykule.

Niniejszy protokół opisuje procedury ilościowej oceny zmian neuronalnych i naczyniowych w siatkówce in vivo. Ponieważ siatkówka wykazuje podobne pochodzenie embrionalne, cechy anatomiczne i właściwości fizjologiczne co mózg, zmiany w siatkówce mogą odzwierciedlać analogiczne zmiany w strukturze naczyniowej i neuronalnej mózgu.
Jak pokazano na Rysunku 10 i w Tabeli 1, u pacjenta z AD zaobserwowano zmniejszenie kalibru naczyń w porównaniu z...

Ze względu na wzrost średniej długości życia, demencja stała się poważnym problemem medycznym, przyczyniając się do znacznego obciążenia społecznego i ekonomicznego zdrowia na całym świecie1,2,3,4,5. Obecnie u osoby w Stanach Zjednoczonych rozwija się choroba Alzheimera (AD), najczęstsza forma demencji, co 66 s6. Szacuje się, że do roku 2050 115 milionów ludzi będzie dotkniętych AD7. 
Siatkówka oferuje unikalne "okno" do badania demencji ze względu na jej podobne anatomiczne i fizjologiczne właściwości do mózgu. Jeśli chodzi o unaczynienie, tętniczki i żyłki siatkówki, o średnicy od 100 do 300 μm, mają podobne cechy do małych naczyń mózgowych, takich jak tętniczki końcowe bez zespoleń, funkcja bariery i autoregulacja8,9. Pod względem budowy neuronalnej komórki zwojowe siatkówki (RGC) mają typowe właściwości z neuronami w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN)10. RGC są wyraźnie połączone z mózgiem, ponieważ tworzą nerw wzrokowy i wysyłają sygnały wzrokowe z siatkówki do bocznych jąder kolankowatych i górnego wzgórka. Nerw wzrokowy, podobnie jak wiele włókien neuronalnych w OUN, jest mielinizowany przez oligodendrocyty i jest otoczony warstwami opon mózgowych. Warto zauważyć, że uszkodzenie nerwu wzrokowego może skutkować podobnymi reakcjami obserwowanymi w innych aksonach OUN, takimi jak wsteczne i następcze zwyrodnienie aksonu, tworzenie blizn, niszczenie mieliny, wtórne zwyrodnienie oraz nieprawidłowy poziom czynników neurotroficznych i neuroprzekaźników11,12,13,14. Pojawienie się objawów wizualnych u niektórych pacjentów z AD można również wytłumaczyć silnymi powiązaniami między siatkówką a mózgiem15,16. W rezultacie zasugerowano, że siatkówka może odzwierciedlać patologiczne procesy demencji w mózgu, a obrazowanie siatkówki może być wykorzystane do badania demencji.
Unaczynienie siatkówki i struktura neuronalna mogą być teraz nieinwazyjnie wizualizowane za pomocą technik obrazowania siatkówki. Na przykład zdjęcia dna siatkówki można wykonać za pomocą kamer do badania dna siatkówki, a cechy unaczynienia siatkówki (np. Kaliber naczynia, krętość i wymiar fraktalny) można następnie określić ilościowo za pomocą programów do analizy wspomaganej komputerowo. Ponadto parametry struktury neuronalnej siatkówki (takie jak grubość warstwy wewnętrznej splotu komórki zwojowej [GC-IPL] i warstwy włókien nerwowych siatkówki [RNFL]) mogą być również mierzone za pomocą optycznej tomografii koherentnej (OCT) i określane ilościowo za pomocą wbudowanych algorytmów analizy.
Ze względu na znaczenie obrazowania siatkówki w badaniu demencji, ten protokół ma na celu opisanie metody obrazowania i analizy unaczynienia siatkówki i struktury neuronalnej in vivo przy użyciu technik obrazowania siatkówki. Protokół ten zawiera również przykłady zmian w siatkówce u osób z demencją oraz omawia kwestie techniczne i obecne ograniczenia obrazowania siatkówki.

<table><tbody><tr><td>Kamera siatkówki bez rozszerzenia źrenic&nbsp;</td><td>Topcon, Inc, Tokio, Japonia</td><td>TRC 50DX&nbsp;</td><td>N/a</td></tr><tr><td>Singapore I Vessel Assessment Program</td><td>Narodowy Uniwersytet Singapuru</td><td>Wersja 4.0</td><td>N/A</td></tr><tr><td>CIRRUS HD-OCT&nbsp;</td><td>Carl Zeiss Meditec, Inc, Dublin, CA</td><td>Model 4000</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Środki zwiększające źrenice&nbsp;</td><td>N/A</td><td>N/D</td><td>Przygotowany z 1% tropikamidu i 2,5% chlorowodorku fenylefryny</td></tr></tbody></table>

wykorzystanie obrazowania siatkówki do badania demencji

Using Retinal Imaging to Study Dementia

Siatkówka oferuje unikalne "okno" do badania patofizjologicznych procesów demencji w mózgu, ponieważ jest przedłużeniem ośrodkowego układu nerwowego (OUN) i wykazuje wyraźne podobieństwa do mózgu pod względem pochodzenia embriologicznego, cech anatomicznych i właściwości fizjologicznych. Struktura naczyniowa i neuronalna w siatkówce może być teraz łatwo i nieinwazyjnie zobrazowana za pomocą technik obrazowania siatkówki. w tym fotografia dna oka i optyczna tomografia koherentna (OCT) oraz półautomatyczne określanie ilościowe za pomocą programów do analizy wspomaganej komputerowo. Badanie powiązań między zmianami naczyniowymi i neuronalnymi w siatkówce a demencją może poprawić naszą wiedzę na temat demencji i potencjalnie pomóc w diagnozie i ocenie ryzyka. Protokół ten ma na celu opisanie metody ilościowego określania i analizy unaczynienia siatkówki i struktury neuronalnej, które są potencjalnie związane z demencją. Protokół ten zawiera również przykłady zmian w siatkówce u osób z demencją oraz omawia kwestie techniczne i obecne ograniczenia obrazowania siatkówki.

<img alt="Obrazy siatkówki: osoba zdrowa vs. osoba z AD; analiza porównawcza, diagnostyka okulistyczna." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56137/56137fig10.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 10"> 
Rycina 10: Przykład przedstawiający różnice w unaczynieniu siatkówki między osobą zdrową a osobą z AD. W porównaniu z osobą zdrową, zdjęcie dna oka osoby z AD wykazało węższe kalibry naczyń (CRAE w strefie B, 116.4 µm <e...

Siatkówka wykazuje wyraźne podobieństwa do mózgu, a zatem stanowi unikalne okno do nieinwazyjnego badania układu naczyniowego i struktury neuronalnej w mózgu. Protokół ten opisuje metodę badania demencji przy użyciu technik obrazowania siatkówki. Ta metoda może potencjalnie pomóc w diagnozie i ocenie ryzyka demencji.

Wykorzystanie obrazowania siatkówki do badania demencji

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu jest opisanie metod ilościowej oceny struktury naczyniowej i neuronalnej siatkówki z wykorzystaniem technik obrazowania siatkówki, które mogą odzwierciedlać zmiany w mózgu związane z otępieniem i potencjalnie pomóc w diagnozowaniu oraz ocenie ryzyka wystąpienia tej choroby. Siatka oka ma podobny początek embriologiczny, cechy anatomiczne i właściwości fizjologiczne co mózg, dzięki czemu stanowi wyjątkowe i łatwo dostępne okno do badania otępienia. Zmiany naczyniowe i neuronalne w siatkówce można obecnie obrazować i kwantyfikować za pomocą zaawansowanej technologii obrazowania siatkówki, która jest nieinwazyjna, przystępna cenowo, łatwiejsza w obsłudze i powszechnie dostępna.Obecne biomarkery otępienia, w szczególności choroby Alzheimera, są ograniczone. Opracowanie nowych biomarkerów lub testów umożliwiających przewidywanie przyszłego pogorszenia funkcji poznawczych i wystąpienia wczesnego otępienia jest globalnym priorytetem badawczym. Procedurę zaprezentują Victor, Tiffany i Fangyao z naszego zespołu badawczego.Aby rozpocząć tę procedurę, należy rozszerzyć źrenice badanego przy użyciu środków mydrytycznych. Następnie należy odczekać co najmniej 15 minut, aby uzyskać odpowiednie rozszerzenie źrenic. W kolejnym kroku należy uruchomić aparat do badania dna oka oraz program do przechwytywania obrazów na komputerze.Prawidłowo oprzyj podbródek badanego na podstawce, dociskając czoło do paska stabilizującego głowę. Następnie przesuń dźwignię sterującą, aby odpowiednio skierować wiązkę światła na źrenice badanego. Dopasuj punkty oświetlenia tak, aby po obu stronach wydawały się one najmniejsze w wizjerze kamery do dna oka.Przesuń zewnętrzny punkt fiksacji, aby prowadzić oczy badanego, aż tarcza nerwu wzrokowego znajdzie się w centrum wizjera, a obszary zainteresowania będą w pełni mieścić się w granicach obrazu. Następnie wyreguluj pokrętło ostrości, aby ustawić ostrość na siatkówkę. Poproś badanego o intensywne wpatrywanie się w zewnętrzny punkt fiksacji i upewnij się, że oczy badanego nie są zalanymi łzami.Następnie naciśnij przycisk spustowy migawki, aby wykonać zdjęcie. Wszystkie obrazy zapisz w formacie tiff z rozdzielczością umożliwiającą ocenę. Aby uzyskać wysokiej jakości obrazy siatkówki, ważne jest odpowiednie rozszerzenie źrenic pacjenta oraz zachęcenie go do uważnego patrzenia na punkt fiksacyjny podczas obrazowania.W celu automatycznego śledzenia należy otworzyć obrazy w programie do analizy wspomaganej komputerowo. Kliknij przycisk OD Center na lewym panelu funkcyjnym. Kursor myszy zostanie zastąpiony zielonym kółkiem.Następnie kliknij lewym przyciskiem myszy w centrum tarczy nerwu wzrokowego, aby ustawić zielone koło, a następnie kliknij przycisk Find OD, aby oprogramowanie wykryło krawędź tarczy nerwu wzrokowego i umieściło nową siatkę pomiarową. Teraz kliknij przycisk Process, aby rozpocząć proces automatycznego śledzenia naczyń. Kliknij lewym przyciskiem myszy, aby wybrać naczynia z błędnymi etykietami, a następnie kliknij przycisk Vessel Type, aby zmienić typ naczynia.Kliknij przycisk Dodaj segment i przedłuż niekompletne obrysy naczyń, używając kursora i klikając w dystalnym końcu niekompletnym obrysu naczynia. Następnie klikaj lewym przyciskiem myszy w punktach wzdłuż naczynia, aby przedłużyć jego obrys. Przerwij kreślenie obrysu na zewnętrznym białym okręgu, jeśli dystalna część naczynia znajduje się poza siatką pomiarową.Następnie należy kliknąć przycisk Find Covers, aby automatycznie nałożyć pokrywy naczyń na wszystkie segmenty naczyniowe. Należy dezaktywować pokrywy naczyń, jeśli nie są one ułożone prostopadle do ścian naczyń, naczynie jest przesłonięte przez inne naczynie lub pokrywy naczyń zawyżają bądź zaniżają szerokość wewnętrznego światła. Nieprawidłowe obrysy naczyń powinny zostać odpowiednio skorygowane, aby uzyskać dokładny pomiar parametrów naczyniowych siatkówki.Opanowanie tych kroków może wymagać wielokrotnej praktyki, a także wskazówek od doświadczonego oceniającego. Zamknij okna oceny i kliknij Send w wyskakującym oknie dialogowym, aby przesłać oceniony obraz na serwer w chmurze i zarejestrować automatycznie zmierzone parametry naczyniowe siatkówki, takie jak kaliber naczyń, wymiar fraktalny, krętość, kąt rozgałęzienia oraz współczynnik rozgałęzienia. Aby przeprowadzić akwizycję obrazu, otwórz program OCT i wybierz protokół skanowania sześcianu plamki, aby rozpocząć nowe badanie plamki.Następnie, ustawiając podpierkę dla brody, zlokalizuj źrenice w polu widzenia tęczówki. Kliknij przycisk AutoFocus, a następnie przycisk Optimize, aby poprawić jakość obrazu, po czym kliknij przycisk Capture, aby rozpocząć skanowanie, gdy obramowanie wokół przycisku zmieni kolor na zielony. Wykonaj kolejny skan głowy nerwu wzrokowego, korzystając z protokołu skanowania kostki tarczy nerwu wzrokowego, i zapisz wyniki skanowania.Następnie w interfejsie analizy należy wybrać zapisy skanowania sześcianu plamki dla obu oczu. Kliknij analizę komórek zwojowych OU, aby uruchomić automatyczny algorytm analizy oceniający grubość warstwy GC IPL na przechwyconym obrazie. Następnie zapisz wydruk analizy w formacie pdf.Następnie w interfejsie analizy należy wybrać rekordy skanów kostkowych tarczy nerwu wzrokowego dla obu oczu. Kliknij analizę ONH i RNFL OU, aby uruchomić automatyczny algorytm analizy oceniający grubość RNFL na przechwyconym obrazie, a następnie zapisz wydruk analizy w formacie pdf. Fotografia dna oka może służyć do oceny naczyń krwionośnych siatkówki, co z kolei odzwierciedla stan mikrokrążenia mózgowego.Są to fotografie dna oka zdrowego badanego oraz osoby z chorobą Alzheimera (AD). W porównaniu z osobą zdrową, u badanego z AD stwierdzono węższy kaliber naczyń, mniejszy wymiar fraktalny naczyń siatkówki oraz wyższą krętość naczyń siatkówki. Optyczna koherentna tomografia może być wykorzystana do oceny struktury neuronalnej siatkówki, co z kolei odzwierciedla stan neuronów mózgowych.Mapy grubości tego zdrowego badanego wykazują prawidłowy rozkład grubości RNFL oraz GC-IPL. Algorytm analizy porównuje również zmierzoną grubość z normatywną bazą danych dopasowaną do wieku i generuje mapę istotności. Badany ten został zakwalifikowany jako zdrowy, ponieważ wszystkie sektory są zaznaczone kolorem zielonym lub białym.Te dwie ryciny przedstawiają wyniki analizy u pacjenta z AD. Jak wskazują niebieskie obszary na mapach grubości, u tego pacjenta z AD występuje pocienienie w niektórych regionach RNFL oraz GC-IPL. Czerwone i żółte sektory na mapach istotności również wskazują, że pocienienie GC-IPL lub RNFL w odpowiadających im obszarach jest nieprawidłowe w porównaniu z normatywną bazą danych urządzenia, dopasowaną pod kątem wieku.Po opanowaniu techniki cała procedura może zostać wykonana w ciągu jednej godziny. Metoda ta jest nieinwazyjna i bezpieczna, a powtarzalne pomiary można z łatwością przeprowadzać zarówno w krótkim, jak i długim terminie. Ponieważ siatkówka umożliwia nieinwazyjne i bezpośrednie obrazowanie ośrodkowego układu nerwowego, otwiera to przed badaczami drogę do oceny wpływu otępienia na mikrokrążenie i strukturę neuronalną.Wykazano również, że zmiany w mikrokrążeniu siatkówki oraz strukturze neurologicznej są powiązane z otępieniem, w szczególności z chorobą Alzheimera. Po wykonaniu tych procedur można przeprowadzić testy poznawcze oraz inne badania neuroobrazowe w celu zgromadzenia dalszych informacji na temat otępienia. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak używać kamery siatkówkowej, optycznej koherentnej tomografii oraz programu analizy wspomaganej komputerowo, aby uzyskać obrazy siatkówki i obiektywnie ilościowo określić zmiany naczyniowe i neuronalne w siatkówce.

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Aktywacja mikrogleju i mikroglejoza są kluczowymi odpowiedziami na przewlekłą neurodegenerację. W tym miejscu przedstawiamy metody długoterminowej wizualizacji in vivo komórek mikrogleju CX3CR1-GFP+ siatkówki za pomocą oftalmoskopii konfokalnej oraz analiz progowych i morfometrycznych w celu identyfikacji i ilościowego określenia ich aktywacji. Monitorujemy zmiany mikrogleju we wczesnych stadiach jaskry związanej z wiekiem.

In vivo (in vivo)Dynamika aktywacji mikrogleju siatkówki podczas neurodegeneracji: konfokalne obrazowanie oftalmoskopowe i morfometria komórkowa w jaskrze myszy

Obrazowanie in vivo jest potężnym narzędziem do badania biologii w zdrowiu i chorobie. Protokół ten opisuje obrazowanie przezźrenicowe siatkówki myszy za pomocą standardowego mikroskopu dwufotonowego. Zademonstrowano również różne metody obrazowania in vivo, które umożliwiają fluorescencyjne znakowanie wielu kohort komórkowych siatkówki.

Przezźrenicowe dwufotonowe obrazowanie in vivo siatkówki myszy

Retinopatia cukrzycowa jest jedną z głównych przyczyn ślepoty. Histologia, test rozpadu bariery krew-siatkówka i angiografia fluorescencyjna są cennymi technikami pozwalającymi zrozumieć patofizjologię siatkówki, co może jeszcze bardziej zwiększyć skuteczność badań przesiewowych leków przeciwko retinopatii cukrzycowej.

Ocena patofizjologiczna siatkówki w modelu szczurzym

Testy laboratoryjne mogą wykorzystać wartość prognostyczną z multimodalnego obrazowania zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem (AMD) opartego na podłużnej optycznej tomografii koherentnej (OCT). Ludzkie oczy dawcy z AMD i bez AMD są obrazowane za pomocą OCT, koloru, skaningowej oftalmoskopii laserowej w bliskiej podczerwieni i autofluorescencji na dwóch długościach fal wzbudzenia przed sekcją tkanki.

Ex vivo Multimodalne obrazowanie oczu ludzkiego dawcy oparte na OCT do badań nad zwyrodnieniem plamki żółtej związanym z wiekiem

Choroby zwyrodnieniowe oczu, które wpływają na warstwę nabłonka barwnikowego siatkówki, mają pochodzenie monogenowe i poligenowe. Opracowano kilka modeli chorób i aplikację LipidUNet w celu badania mechanizmów choroby, a także potencjalnych interwencji terapeutycznych.

Oparta na uczeniu maszynowym metoda charakterystyki i kwantyfikacji złogów lipidowych LipidUNet przy użyciu nabłonka barwnikowego siatkówki pochodzącego z iPSC

Ten rękopis przedstawia protokół histologicznego przygotowania preparatów z gałek ocznych gryzoni. Dzięki proponowanej metodzie wewnętrzną siatkówkę można łatwo zobrazować i ocenić pod mikroskopem świetlnym. Procedura jest przedstawiona dla gałek ocznych myszy i szczurów.

Przygotowanie i analiza preparatów histologicznych gałek ocznych szczurów i myszy w celu oceny siatkówki

Ten protokół opisuje użycie 18F-AV-1451 PET/MRI do ujawnienia patologii tau i neurodegeneracji, pomagając neurologom w diagnozowaniu choroby Alzheimera, ocenie jej ciężkości i uzyskiwaniu wglądu w jej postęp i leżące u podstaw mechanizmy patologiczne.

Hybrydowe obrazowanie PET/MRI choroby Alzheimera na podstawie 18F-AV-1451

Dokładna i praktyczna metoda pomiaru parametrów takich jak odkształcenie (strain) w tkance mięśnia sercowego ma dużą wartość kliniczną, ponieważ wykazano, że odkształcenie jest czulszym i wcześniejszym markerem dysfunkcji kurczliwości niż często stosowany parametr EF.

Ocena odkształcenia mięśnia sercowego w rezonansie magnetycznym z wykorzystaniem śledzenia cech (feature tracking)

Analiza zawartości tłuszczu jest rutynowo przeprowadzana w badaniach z wykorzystaniem mysich modeli otyłości. Nowoczesne metody obrazowania i analizy tomografii komputerowej (CT) małych zwierząt umożliwiają szczegółową, podłużną analizę zawartości tłuszczu. W niniejszej pracy szczegółowo opisujemy procedury krok po kroku dotyczące wykonywania obrazowania CT, analizy oraz wizualizacji u małych zwierząt.

Segmentacja i pomiar objętości tkanki tłuszczowej w mysich modelach otyłości z wykorzystaniem komputerowej tomografii rentgenowskiej

Celem tej techniki jest ocena funkcji neurotransmitera serotoniny (5-HT) u żywego, oddychającego swobodnie zwierzęcia z wykorzystaniem farmakologicznego obrazowania rezonansem magnetycznym (phMRI) oraz dożylnego podania fluoksetyny, będącej selektywnym inhibitorem zwrotnego wychwytu serotoniny (SSRI).

Zastosowanie fMRI z wyzwaniem farmakologicznym w badaniach przedklinicznych: aplikacja do układu 5-HT

Poznaj techniki obrazowania siatkówki do badania zmian naczyniowych i neuronalnych związanych z demencją. Ta nieinwazyjna metoda pomaga w diagnostyce i ocenie ryzyka choroby Alzheimera.

Wykorzystanie obrazowania siatkówki do badania demencji

Przeglądaj więcej filmów