Методическая статья

Имитация механики объектив проживание через объектив ручное носилки

DOI:

10.3791/57162

⸱

23 февраля 2018 г.

 ,  ,  , 
1Fischell Department of Bioengineering, University of Maryland, 2Bioniko Consulting LLC

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы представляем эффективный метод изучения объектив проживания с помощью ручного объектив носилках. Имитирует протокол физиологических проживание, потянув микрозонах связаны вокруг капсулы хрусталика, тем самым, растяжения объектива.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Цель настоящего Протокола заключается в том, чтобы имитировать биомеханика физиологической проживание в экономически эффективных, практических образом. Проживание обеспечивается сокращение ресничного тела и релаксации цинновых волокон, что приводит утолщение необходимые для вблизи видения объектива. Здесь мы представляем, Роман, простой метод, в котором проживание реплицируется, напрягая микрозонах, подключенных к капсуле хрусталика через объектив ручное носилках (MLS). Этот метод следит за радиальные растяжения, достигнутые объектив, когда подвергается постоянной силы и позволяет для сравнения размещения линзы, которые может быть растянут, чтобы не размещения линзы, которые не могут растягиваться. Главное носилки пары микрозонах напрямую, а не склеры глаз, таким образом только требующие объектив, микрозонах и цилиарного тела, а не всю планету образца. Эта разница может значительно снизить стоимость приобретения доноров труп линзы около 62% по сравнению с приобретением весь земной шар.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Проживание — это процесс, который человеческий глаз способен динамически скорректировать форму ее хрусталика, чтобы просмотреть объекты на Дальнем или близких расстояниях в фокусе. Проживание — неразрывно биомеханических процесс. После нейронных стимул ресничный мышцы производят силы на Цилиарное тело и волокнами цинновых, которые крепятся к окружности объектива капсула1,2. Хотя существуют различные теории позади биомеханики проживание, наиболее широко признанным является гипотеза Гельмгольца. Согласно гипотезе объектив находится в естественном состоянии натянутой, соответствующая тонкая форма объектива, которое является оптимальным для фокус удаленных объектов. Чтобы изменить фокус ближе объектов, контракт цилиарной мышцы и zonular волокна находятся в расслабленном состоянии. В свою очередь объектив утолщается, увеличивая передней и задней поверхности кривизны. Это соответствует увеличению диоптрического мощность, которая необходима для близком расстоянии, поэтому, короче Фокусное1.

Возможность разместить снижается со временем через условие с именем пресбиопии. Затрагивающих каждый по 50 лет, пресбиопия делает глаз не удается динамически изменить фокус от далеко, чтобы закрыть расстояние3. Для борьбы с пресбиопией, текущие методы являются пассивными, включая корректирующие линзы и бифокальные очки. Повышая способность сосредоточиться на близкие предметы в нескольких плоскостях, такая пассивная лечения нельзя восстановить способность динамический фокус объектива4,5. Для того, чтобы эффективно лечить пресбиопия, или, возможно, предотвратить его, является постоянной необходимо лучше понять проживание.

Для изучения объектив проживания, количество устройств были разработаны для имитации явление ex vivo4,6,,78,9. Прядильных дисков впервые были введены для мониторинга растяжения линзы через центробежные силы8. Более точно повторяют явление, объектив растяжения устройства были постепенно введены и инновационные. Используя объектив носилки, Manns и др. характеризуется силы, необходимой для размещения объектива при корреляции такие линзы мощность и экваториальный диаметр9. Нынешнее понимание является, что объектив застывает с возрастом, что приводит к сокращению изменению объектив форму в ответ на равную силу от цилиарного тела3,10,,1112.

Текущий объектив носилки часто связаны сложные установки, электроники и программируемые натяжные цены и требует всего трупа глазного яблока6,7,10,13. Это требование увеличивает стоимость одного эксперимента на более чем $500.00 в глаз и уменьшает доступность образца. Здесь мы представляем способ репликации объектив проживания при низких затратах, как глаза задняя составляет около $200.00. Хотя менее сложные, чем многих устройств, используемых сегодня, техника является гораздо более экономически эффективным и усыновляемым без ущерба для результатов. Этот метод центрируется вокруг ручной объектив растяжителя (MLS), изображен на рисунке 1и использует уникальная система крепления на zonular волокна и радиальный метод скручивания для расширения диаметра объектива. Физиологические точность протокола подтверждается выводами Берналь и др., кто изучал пути, по которому передний и задний zonular волокна подключены к капсуле объектива14. С помощью дизайна пользовательских обувь, которые требуют только объектива, поясок и цилиарного тела, мы стремились изучить объектив биомеханики Реплицируя физиологических проживание.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Следующие протоколы принимаются под университета штата Мэриленд институциональный уход животных и использование Комитета, а также институциональных Наблюдательный Совет. Протоколы следовать федеральные, государственные и местные стандарты и руководящие принципы изложены в политике университета штата Мэриленд по биобезопасности.

1. препарирование глаз образца

  1. Получение выборки глаз из местного банка бойни или ткани. Если получен весь глаз глобус, немедленно извлечь объектива, прилагаемый микрозонах и стекловидного тела.
    Примечание: Конкретные детали, описанные ниже, касаются свинину и человеческого глаза.
    1. С помощью вылеченных Ножницы хирургические и щипцы, вырезать и удалить все излишки ткани, окружающие склеры.
    2. Твердо держать глаза на его стороне и с помощью лезвия бритвы, сделать небольшой надрез вдоль стороны 3 мм от роговицы глаза. Чтобы вырезать достаточно глубоко достигли стекловидного тела внутри глаза.
    3. С помощью ножниц, тщательно вырезать далее вдоль разреза по окружности глаз. Избегайте проколов объектива. Представитель изображение будет показано в рисунке 2A.
    4. После того, как была сокращена наружной окружности глаз, удалите задней ткани глаза, используя пинцет. Изолируйте объектива, микрозонах, цилиарного тела и прилагаемый стекловидного тела с щипцами. Представитель изображение будет показано в рисунке 2B.
    5. С помощью ножниц и щипцы, удалите избыток стекловидного тела, так что объектив может заложить плашмя на MLS.
      Примечание: В случае пересадки роговицы, роговицы кнопка используется в хирургии и остальная часть мира доступен для исследовательских целей. Однако этот частичный шара по-прежнему может использоваться в подготовке ткани установки носилок объектив. Если только получается кзади, только выполняйте Шаг 1.1.4–1.1.5.
  2. Лечить все используемое оборудование после рассечения в раствор отбеливателя 15% для 30 мин.

2. Судебная Ассамблеи ручной объектив носилки

  1. Вставьте в днище MLS Чистка днища 10 мм и соответствующие вершины обуви так сохраняется 5 мм разрыв между задней стенки Чистка отступов и обуви, сам.
  2. Выравнивание сверху и снизу пластины, щелкая пластины вместе; устройство теперь находится в положении прибить.
  3. Вставьте пластины в случае пластины и стопорный винт в отверстие, расположенное на стороне нижней плиты.
  4. Вставьте в случае пластины в основание и ключ в соответствие отступы.
  5. Поверните ключ по часовой стрелке, пока достигнет остановки винт контракт обувь и поверните обратно против часовой стрелки, чтобы вернуться в исходное положение нерастянутого обувь.

3. Установка объектива

  1. Вставьте Чистка днища 10 мм в нижней плиты в MLS, так что 5 мм разрыв между остается на задней стенке Чистка отступов и обуви, сам.
  2. Использование Изогнутый пинцет, место извлеченные объектив лицом вверх в середине нижней плиты, так что обувь поддерживают объектив через центральное отверстие.
  3. Защелкните соответствующий верхней части обуви, отсечения только микрозонах и стекловидного тела. Визуально убедитесь, что объектив остается как по центру как можно на нижней пластине.
  4. Повторите шаги 2,3-2,4.

4. Измерение объектива

  1. Место съемочной системы непосредственно над аппарат для захвата видео и фотографии процесса растяжения. Не забудьте включить линейку в рамке рисунка, чтобы точно размер и масштаб изображения в пост-обработки.
    Примечание: Любой подходящей тепловизионные системы является достаточным для этого шага; Здесь мы используем 12 мегапикселей, автофокусировка смартфон одной ногой от образца.
  2. Твердо, но плавно Поверните ключ по часовой стрелке чтобы растянуть объектива. Рисунок 3 показывает представитель изображения на состояние прибить и растягивается.
  3. После фотографирования натянутой объектива, поверните ключ в направлении против часовой стрелки для восстановления образец в состояние покоя.
    Примечание: Важно, что измерение объектива производится своевременно для того, чтобы свести к минимуму обезвоживания объектива.
  4. Явно фотография конечное состояние покоя объектива.

5. анализ данных

  1. Загрузить изображение ImageJ и используйте функцию «точка», чтобы выбрать по крайней мере 40 точек вокруг окружности объектива, как показано на рисунке 4A. Используйте параметр «Измерить» → «Анализировать» приносить местоположение каждой выбранной точки.
  2. Fit (с помощью программного обеспечения например MATLAB) расположение точек для того чтобы принести радиус и хи-квадрат подходят как показано на рисунке 4B. Преобразуйте пиксель радиусом и ошибка в метрики, используя сфотографированный правителя.
  3. Выполните парных две хвостатые t тест для сравнения отдельных объектива до и после растяжения из MLS.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Свинину глаза, общий образец для изучения Пресбиопия через объектив, растяжение4,15, были получены, (n = 10) от местных скотобоен и этот протокол был использован для наблюдения за размещение способность линзы. Рисунок 5 A показывает сравнение свинину объектива до и после растяжения через MLS. Там было в среднем 0.19 ± 0,07 мм увеличение радиуса объектив при натяжении (p < ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы разработали новый метод для обеспечения точного и эффективного способа изучения проживание способность объектива, используя зажимной механизм двойной кусок пара носилки для образца. В ходе размещения объектив расслабляет, и диаметр уменьшается в ответ на ослабление zonular волокна1,2,4,19. Этот метод фокусируется на это явление зажима и контролируя напряжение zonular волокон. По этой причине...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

AB имеет долю в уставном капитале ООО «Bioniko-консалтинг».

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Ручные носилки для линзBionikoMLSДля разных видов животных потребуются разные размеры обуви
Образцы свиных глаз Джордж Г. Рупперсбергер; скотобойняН/ДБыли получены целые глазные яблоки
Образцы человеческого глазаНациональная исследовательская развязка болезнейН/ДЗадние полюса без роговицы были заказаны
Препарирующие ножницы (5 1/2'' Straight)Electron Microsopy Sciences72960
Тканевые щипцы (4 1/2'')Electron Microsopy Sciences72960
iPhone 6sAppleN/AПодойдет любая система визуализации с разрешением ~0,1 мм
Sodium HypochoriteClorox CloroxRegular-BleachПодойдет любое дезинфицирующее средство

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).
  2. Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, D. J. The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate. Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).
  3. Glasser, A., Campbell, C. W. Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age. Vision Res. 38 (2), 209-229 (1998).
  4. Reilly, M. A., Hamilton, P. D., Perry, G., Ravi, N. Comparison of the behavior and natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher. Exp Eye Res. 88, 483-494 (2009).
  5. Langenbucher, A., Huber, S., Nguyen, N. X., Seitz, B., Gusek-Schneider, G. C., Küchle, M. Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens. J Cataract Refract Surg. 29 (4), 677-685 (2003).
  6. Ehrmann, K., Ho, A., Parel, J. Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates. Clin Exp Optom. 91 (4), 411(2008).
  7. Pinilla Cortés, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926(2015).
  8. Fisher, R. F. The elastic constants of the human lens. J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).
  9. Eppig, T., et al. Biomechanical eye model and measurement setup for investigating accommodating intraocular lenses. Z Med Ohys. 23 (2), 144-152 (2013).
  10. Manns, F., Parel,, et al. Response of Human and Monkey Lenses in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (7), 3260(2007).
  11. Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy. Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).
  12. Besner, S., Scarcelli, G., Pineda, R., Yun, S. -H. In Vivo Brillouin Analysis of the Aging Crystalline Lens. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (13), 5093(2016).
  13. Cortes, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926-2932 (2015).
  14. Bernal, A., Parel, J. -M., Manns, F. Evidence for Posterior Zonular Fiber Attachment on the Anterior Hyaloid Membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (11), 4708(2006).
  15. Kammel, R., Ackermann, R., Mai, T., Damm, C., Nolte, S. Pig Lenses in a Lens Stretcher. Optom Vis Sci. 89 (6), 908-915 (2012).
  16. Hahn, J., et al. Measurement of Ex Vivo Porcine Lens Shape During Simulated Accommodation, Before and After fs-Laser Treatment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).
  17. D'Antin, J. C., Cortes, L. P., Montenegro, G. A., Barraquer, R. I., Michael, R. Evaluation of a portable manual stretching device to simulate accommodation. Acta Ophthalmol. 93 (255), (2015).
  18. Pierscionek, B. Age-related response of human lenses to stretching forces. Exp Eye Res. 60 (3), 325-332 (1995).
  19. Marussich, L., et al. Measurement of Crystalline Lens Volume During Accommodation in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (8), 4239(2015).
  20. Martinez-Enriquez, E., Pérez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo. Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи