Трабекулярной сети Ответ на возвышенности давления в Живой человеческого глаза
20 июня 2015 г.
Трабекулярной сети (ТМ) миграция в канале пространства шлеммов может быть вызвано острой высоте давления в ophthalmodynamometer и наблюдали спектральной области оптической когерентной томографии. Цель этого метода заключается в количественном морфометрический ответ живого оттока в острой высоте давления в живых тканях на месте.
Общая цель этой процедуры заключается в количественной оценке морфометрической реакции живого тракта оттока на острое повышение ВГД в живых человеческих глазах in situ путем изучения трабекулярной сети в физиологических условиях. Это достигается путем предварительного измерения давления в глазу на исходной линии и визуализации лимба, местоположения пути оттока водянистой влаги с помощью оптической когерентной томографии. Второй шаг заключается в повторных измерениях давления и сканировании лимба при повышении ВГД с приложением 5 и 10 граммов давления к боковой склере с помощью офтальмологического динамометра.
Далее после расслабления гладких мышц с одной каплей тропического апада. Измерения давления и сканирование лимба повторяются без этого. Во время повышения ВГД данные изображения затем экспортируются и обрабатываются, а морфология структуры путей оттока измеряется, сравнивая морфологические изменения в ответ на повышение ВГД с релаксацией гладких мышц и без нее, дает представление о механических свойствах трабекулярной сети.
Основное преимущество этого метода перед другими методами, такими как атомно-силовая микроскопия, заключается в том, что мы измеряем трабекулярную сеть в живом глазу и исследуем механическую реакцию на возмущение ВГД. Эта реакция включает в себя влияние окружающих гладких мышц, которые ее поддерживают. Как правило, люди, которые плохо знакомы с этим методом, поначалу будут испытывать трудности, потому что в этом методе нет фиксации, мишени и фиксации, а также положение глаз в основном регулируется вербальными командами.
Кроме того, когда мы применяем брюшной динамометр, происходит то, что он вызывает небольшое смещение положения глаз. Поэтому перед получением изображения скан должен быть повторно выровнен. Начните с повышения давления.
Исходное давление сначала измеряется с помощью приложения Голдмана Хронометрия, капля 0,5% пропана на глаз и выдерживается три минуты. Разделите тестовую группу на две когорты. Когорта 1 получает 30 граммов давления, а вторая когорта — пять граммов давления.
Осторожно надавите на височную склеру с помощью динамометра офтальма. Затем подождите пять минут и надавите 10 граммами на вторую когорту и произведите еще одно измерение, которое является измерением повышенного давления. Теперь выполните оптическую когерентную томографию глазного кресла субъекта, объекта на сканере и введите его демографические данные.
Затем с помощью словесных команд центрируйте сканирование на височном лимбе, направляя взгляд пациента в носовом направлении. После того, как височный лимб будет центрирован, сделайте базовое сканирование. Теперь нанесите каплю 0,5% пропана на глаз.
Подождите три минуты и сделайте еще одно сканирование, оказывая давление, используя когорту динамометра almo, одна из них получает 30 граммов давления, а вторая когорта — пять граммов давления. Для второй когорты подождите пять минут после первоначального приложения давления и приложите 10 граммов давления во время третьего сканирования глаза. Как и раньше, допустимо только хорошее сканирование.
После экспорта данных и импорта в Image J преобразуйте изображение в стек изображений TIFF и используйте улучшенный процесс локального контраста со следующими настройками. Размер блока параметров равен 31, корзины Instagram равны 256, максимальный наклон при пяти масках установлен в значение none, а быстрая опция включена как включенная. Сделайте это для каждого кадра стека изображений и сохраните изменения.
Затем отрегулируйте размер соотношения сторон до 2048 На 10 24 переверните изображения вертикально. Установите масштабное расстояние на 2048. Установите известное расстояние равным 4 000 и установите соотношение сторон пикселя равным единице.
Затем сканы могут быть проанализированы на предмет переходов судов. Медленно вращайте колесико мыши, чтобы визуально изучить сканы и определить характерное пересечение судна. Чтобы служить точкой отсчета при сканировании, запишите номер изображения и номер кадра отсчета в таблицу анализа.
Прокрутка кадров в объеме сканирования служит двум целям. Во-первых, мы ищем отличительные ориентиры в водных сосудах. Они будут использоваться для выравнивания объемов сканирования, сделанных в разное время.
Во-вторых, по мере прокрутки тома мы интегрируем в свой разум морфологию водных сосудов и используем эту морфологию, чтобы отличить водные сосуды от канала Шлемма. С помощью инструмента произвольного выделения сосредоточьтесь на канале Шлемма Сначала проведите измерения площади его поперечного сечения. Вручную сегментируйте канал, обводя границу мышью.
Удерживайте нажатой клавишу Ctrl D для текущей рамки изображения, чтобы задокументировать местоположение линии сегментации. Затем, удерживая нажатой клавишу Ctrl M, автоматически измерьте площадь канала Шлемма. При увеличении мы видим, что нет четкой границы канала Шлемма.
По этой причине подход с полной шириной в половину максимума априори используется в качестве ориентира для определения границы для сегментации. Теперь скопируйте площадь поперечного сечения канала Шлемма и номер рамки измерения в таблицу анализа. Далее снимаем выделение с обведенной области и нажимаем стрелку вправо.
Нажмите три клавиши для продвижения на три кадра изображения. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока площадь поперечного сечения канала Шлемма не будет измерена в 10 кадрах. Теперь нажмите клавишу со стрелкой влево, чтобы вернуться к первой рамке измерения и начать измерять длину канала Шлемма.
Выберите инструмент «Прямой сегмент» на панели инструментов. Проведите прямую линию от переднего к заднему большинству мест на канале Шлемма на текущем каркасе. Удерживайте нажатой клавишу D, чтобы задокументировать местоположение линии сегментации.
Затем удерживайте регулятор M, чтобы измерить длину шлеммового канала. Затем скопируйте длину канала Шлемма и номер рамы в таблицу анализа, снимите выбор длины и на каждом третьем изображении, где измерялся объем, произведите измерение длины канала. Наконец, измерьте толщину трабекулярной сетки в трех образцах.
Вернитесь к первой системе измерения и проведите прямую линию от крайнего переднего положения на канале до границы трабекулярной сетки и внутренней камеры. Убедитесь, что линия расположена перпендикулярно границе. Теперь, удерживая нажатой клавишу Control, нажмите D, а затем нажмите M, чтобы измерить линию.
Всегда копируйте эти измерения в базу данных вместе с кадром, из которого они были сделаны. Во-вторых, проведите линию от центра канала до границы сетки и передней камеры. Линия должна быть перпендикулярна границе.
Затем удерживайте клавишу Control и нажмите D только для текущего кадра. В-третьих, проведите линию от крайнего заднего расположения канала до границы сетки с передней камерой. Также убедитесь, что эта линия перпендикулярна границе.
Затем, удерживая Control, нажмите D, а затем нажмите M. Повторите, сделав эти три измерения толщины на каждой из других ранее проанализированных девяти рам. Затем приступают к анализу данных с использованием описанных протоколов, получены влияния малых и больших изменений межглазного давления на отток, тракт, морфологические параметры, такие как канал Шлемма, площадь поперечного сечения. Высокий уровень повышения давления приводит к заметному коллапсу канала, в то время как небольшое повышение межглазного давления было компенсировано После освоения этой техники она может быть выполнена в течение 10-15 минут при правильном выполнении.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучается морфометрический ответ трабекулярной сети (ТС) на острое повышение внутриглазного давления (ВГД) в живых человеческих глазах. С помощью оптической когерентной томографии количественно оценивается смещение ТС в пространство канала Шлемма в физиологических условиях.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Офтальмология
- Биомеханика
Теоретические основы
- Трабекулярная сеть играет решающую роль в оттоке водянистой влаги.
- Повышение ВГД может влиять на морфологию и функцию трабекулярной сети.
- Понимание реакции трабекулярной сети имеет жизненно важное значение для исследования глаукомы.
- Оптическая когерентная томография обеспечивает неинвазивную визуализацию глаза.
Цель исследования
- Для количественной оценки миграции ТМ в ответ на острое повышение ВГД.
- Для оценки влияния расслабления гладких мышц на морфологию ТМ.
- Для более глубокого понимания механических свойств ТМ.
Используемые методы
- Базовые измерения давления и визуализация лимба с помощью оптической когерентной томографии.
- Повышение ВГК путем латерального давления на склеру с использованием офтальмодинамометра.
- Расслабление гладких мышц с помощью тропического средства с последующей повторной визуализацией.
- Анализ морфологических изменений в путях оттока.
Основные результаты
- Миграция ТМ наблюдалась в ответ на острое повышение ВГД.
- Были отмечены различия в морфологии при расслаблении и отсутствии расслабления гладких мышц.
- Полученные данные позволили лучше понять механические свойства ТМ.
- Результаты способствуют пониманию динамики водянистого юмора.
Выводы
- В ходе исследования удалось количественно оценить реакцию ТМ на изменения ВГД.
- Результаты подчеркивают значимость гладких мышц в морфологии ТМ.
- Полученные данные могут быть использованы при разработке будущих методов лечения глаукомы.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Данный метод позволяет напрямую измерять механический ответ трабекулярной сети на повышение внутриглазного давления в живых человеческих глазах, предоставляя физиологически релевантные данные для валидации мишеней при глаукоме. Количественная оценка морфометрических изменений в условиях сохранения нативных взаимодействий тканей способствует механистическому снижению рисков при проверке гипотез о путях оттока жидкости. Этот подход позволяет связать доклинические модели с патофизиологией человека, повышая прогностическую уверенность при выборе мишеней для терапии по снижению ВГД.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: исследование жесткости трабекулярной сети и вклада гладких мышц в сопротивление оттоку жидкости.
- Практическая ценность: позволяет проверять гипотезы о биомеханике ТМ в тканях человека без артефактов фиксации.
- Прогностическая ценность: повышает уверенность в выборе мишеней, связывая молекулярные изменения с функциональными морфометрическими результатами in situ.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: позволяет получать количественные показатели площади поперечного сечения и длины канала Шлемма для структурного фенотипирования.
- Воспроизводимость: использует сосудистые ориентиры для выравнивания сканов, что позволяет проводить лонгитюдный и сравнительный анализы.
- Масштабируемость: протокол предусматривает титрование давления (5g, 10g, 30g) для моделирования дозозависимых биомеханических изменений.
Трансляционные и доклинические исследования
- Клиническая значимость: позволяет оценить реакцию трабекулярной сети (ТС) человека на повышение внутриглазного давления, что дает прямые сведения о патофизиологии глаукомы.
- Трансляционная преемственность: позволяет сравнить поведение ТС в условиях с расслаблением гладких мышц (с помощью тропикамида) и без него, выделяя тканеспецифический вклад.
- Снижение механистических рисков: позволяет выяснить, зависит ли наблюдаемая миграция ТС от внутренней жесткости ткани или от внешней поддержки со стороны цилиарного тела.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Данный метод вписывается в континуум исследований — от формулирования гипотезы о мишени до доклинической валидации — за счет предоставления биомеханических данных об оттоке жидкости, полученных на основе человеческого материала.
- Открывающая биология: Проверка гипотез о жесткости трабекулярной сети (ТС) и ремоделировании внеклеточного матрикса при физиологическом повышении внутриглазного давления (ВГД).
- Скрининг: Получение стандартизированных морфометрических показателей (SC-CSA, длина SC, толщина ТС), подходящих для нормализации анализа.
- Аналитика: Статистическое сравнение структурных изменений при различных условиях давления и воздействии фармакологических модуляторов.
- Трансляционные исследования: Использование живой человеческой ткани для подтверждения результатов, полученных на животных или инженерных моделях системы оттока жидкости.
- Корпоративное повторное использование: Создание воспроизводимой платформы для оценки соединений, модулирующих ВГД, в системах культур тканей глаза или органоидах человека.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность в биомеханике ТМ путем измерения ответа нативной ткани в живых глазах.
- Операционная ценность: Стандартизирует протокол повышения ВГД и визуализации для разных пользователей и сессий с помощью вербального направления взгляда и титрования давления.
- Стратегическая ценность: Улучшает принятие решений о продолжении или прекращении разработки («go/no-go») за счет подтверждения взаимодействия с мишенью в клинически релевантном механическом фенотипе.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритезацию мишеней при глаукоме с учетом рисков на основе биомеханической валидации ТМ у человека.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области анатомии глаза, ОКТ-визуализации и ручной морфометрической сегментации.
- Метод основан на использовании СД-ОКТ и обработке в ImageJ для повышения контрастности и калибровки масштаба.
- Необходима межгрупповая стандартизация при определении ориентиров (пересечений сосудов) и проведении ручных измерений по более чем 10 кадрам.
- Необходимо учитывать индивидуальную вариабельность анатомии лимба и смещение глазного яблока под воздействием давления при использовании динамометра.
- Точность ограничена навыками технического специалиста по определению границ канала Шлемма в отсутствие четких гистологических маркеров, что требует применения рекомендаций по ширине на полувысоте (FWHM).
