Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

צילום קרקעית העין ככלי נוח ללמוד תגובות כלי הדם לגורמי סיכון קרדיווסקולריים מחלות באפידמיולוגיים לימודים

Published: October 22, 2014 doi: 10.3791/51904
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,3, 2,4
1Environmental Risk and Health, Flemish Institute for Technological Research (VITO), 2Centre for Environmental Sciences, Hasselt University, 3Transportation Research Institute, Hasselt University, 4Department of Public Health, Occupational and Environmental Medicine, Leuven University

Summary

ניתוח תמונה ברשתית הוא הליך לא פולשני המאפשר הדמיה זרימת הדם. ההשפעה של גורמי סיכון למחל לב וכלי דם יכולה לגרום לשינויים של קליבר כלי רשתית. הנהלים לרכוש תמונות הפונדוס וצעדים לחישוב הכלי בקליבר מתוארים.

Abstract

זרימת הדם מורכבת מכלי דם בקטרים ​​פחות 150 מיקרומטר מ. זה מפצה על חלק גדול של מערכת הדם וממלא תפקיד חשוב בשמירה על בריאות לב וכלי דם. הרשתית היא רקמה כי קווים הפנימיים של העין וזה הרקמה היחידה שמאפשרת ניתוח לא פולשני על נימי הדם הזעירה. כיום, ניתן לרכוש תמונות הפונדוס באיכות גבוהה תוך שימוש במצלמות דיגיטליות. ניתן לאסוף תמונות רשתית ב5 דקות או פחות, גם ללא הרחבה של התלמידים. הליך לא פולשני ומהיר זה לדמיין את זרימת הדם הוא אטרקטיבי ליישם במחקרים אפידמיולוגיים ולעקוב אחר בריאות לב וכלי דם מגיל מוקדם, עד לזקנה.

מחלות מערכתיות המשפיעות על זרימת הדם יכולה לגרום לשינויים מורפולוגיים מתקדמים בכלי הדם ברשתית. לדוגמא, שינויים בקליבר הכלי של עורקים וורידים ברשתית היו קשורים עם יתר לחץ דם, atheroטרשת, וסיכון מוגבר לשבץ ואוטם שריר לב. רוחב הכלי נגזרים באמצעות תוכנת ניתוח תמונה והרוחב של שישה עורקים הגדולים וורידים מסוכמים במרכז הרשתית arteriolar שווה הערך (Crae) ושווה הערך המרכזי רשתית Venular (CRVE). התכונות האחרונות הוכחו שימושיות ללמוד את ההשפעה של אורח חיים לשינוי וגורמי סיכון למחל לב וכלי דם סביבתיים.

הנהלים לרכוש תמונות הפונדוס וצעדים הניתוח כדי להשיג Crae וCRVE מתוארים. מקדמים שונים של מדידות חוזרות של Crae וCRVE הם פחות מ -2% ובתוך-מדרג האמינות היא גבוהה מאוד. באמצעות מחקר פנל, התגובה המהירה של קליבר כלי רשתית לשינויים קצר טווח בזיהום אוויר חלקיקים, גורם סיכון ידוע לתמותה ותחלואה לב וכלי דם, הוא דיווח. לסיכום, הדמיה רשתית מוצע ככלי נוח וסייע לstudie אפידמיולוגייםים ללמוד את תגובות כלי דם לגורמי סיכון למחל לב וכלי דם.

Introduction

זרימת הדם מורכב מכלי דם בקטרים ​​פחות מ -150 מיקרומטר וכולל עורקים הקטנים ביותר התנגדות, arterioles, נימים, וvenules. כלים אלה מרכיבים את חלק גדול של מערכת הדם וממלא תפקיד חשוב בשמירה על בריאות לב וכלי דם. קוטר הכלי 150 מיקרומטר של הוא פיסיולוגי ומגבלה פיזית. מאפייני rheological של כלי עם קוטר פחות מ -150 מיקרומטר שונים מעורקים גדולים. יתר על כן, רוב שינויי התנגדות autoregulatory להתרחש במורד הזרם 150 מיקרומטר במיטות כלי דם מציגות זרימת autoregulation דם 1. יש זרימת הדם שני תפקידים חשובים. התפקיד העיקרי הוא לספק תאים עם חמצן ומצעים מטבולים כדי להתאים ביקוש רקמה ולנקז פסולת ופחמן דו חמצני. שינויים במספר כלי חליפין וזרימת כלי דם הדפוסים מקטינים את שטח פן חליפין האפקטיבי, ועלולים לאהד לזלוף רקמה תת האופטימלי ואי עמיד בדרישה המטבולית 2. יתר על כן, הלחץ ההידרוסטטי טיפות בתוך מיטת כלי הדם וזרימת הדם משחק תפקיד בויסות ההתנגדות ההיקפית הכוללת 3.

הרשתית היא רקמה שכבתית המצפה את הפנים של העין. הפונקציה העיקרית שלו היא להמיר את האור הנכנס לאות עצבי שמופץ בהמשך לקליפת המוח הראייתית לעיבוד מידע חזותי. הפונקציה של הרשתית היא לראות את העולם שבחוץ ואת כל המבנים עיני המעורבים בתהליך הזה הם שקופים אופטי. זה הופך את רקמת הרשתית נגישה עבור הדמיה בלתי פולשנית של נימי הדם הזעיר 4. הדמיה של רשתית נמצאת בשימוש כדי לזהות מחלות של העין. לדוגמא, צורה מתקדמת של ניוון מקולרי יכולה להוביל לאובדן ראייה בגלל צמיחת כלי דם לא תקינה למקולה. כלי דם אלה נוטים להיות יותר חדירים ובכפוף למחורבןg ודליפה של דם וחלבונים בתוך או מתחת לרשתית. האירועים האחרונים הם אחראים לנזק בלתי הפיך לקולטני האור. פיתוח של גלאוקומה בקורלציה עם מזיק של תאי הגנגליון והאקסונים שלהם. ההשפעה של תהליך זה מובילה לכוסות רוח של הדיסק האופטי, אשר ניתן לצפות בתמונות ברשתית 5. רטינופתיה סוכרתית נגרמת על ידי היפרגליקמיה שמובילה לניזק בדפנות כלי הרשתית. זה יכול לגרום לאיסכמיה, הצמיחה של כלי דם חדשים ושינוי ברשת הגיאומטרית של כלי הדם. יתר על כן, את מחסום הדם ברשתית עשוי להיות כפוף להתמוטטות, וגרם לדליפה של נימי hyperpermeable מורחבות ופרצות 6.

microvasculature רשתית מציגה הומולוגיה עם כלי דם המיטות שנמצאו בלב, הריאות, והמוח 7. הוא קבע כי מחלות מערכתיות המשפיעות על זרימת הדם במוח יכולות לגרום לשינויים מקבילים ברשתית. Arteriolar narrowing ורפלקס arteriolar אור המשופר של הרשתית קשור עם מומי כלי, נגעים בחומר לבנים וlacunes שנגרמים על ידי מחלת כלי קטנים מוחין 8. מערכת יחסים משמעותיות שגילו נעות בין venules הצר רשתית, רשת כלי דם ברשתית שינה ואת המופע של מחלת אלצהיימר. הוא הציע כי יש לי מוחם של חולי microvasculature מוחית שעברה שינוי שהוא גם נצפים ברשתית 9.

ראיות היא גם גדלו על המתאם בין שינויים בכלי הדם ברשתית ו10,11 מחלת לב כלילית. היחס בין הקוטר של עורקי רשתית וורידים ברשתית (A / V) הוכח להיות proxy רגיש כדי לשקף יתר לחץ דם וטרשת עורק 12. היצרות של העורקים וההתרחבות של הוורידים, שהובילה ליחס A / V ירד, מאששת סיכון לשבץ ולאוטם שריר לב 13. יתר לחץ דם יכול לגרום לישיראיסכמיה של רשתית ואוטמים ברשתית, אשר הופכים בולט כמו כתמי צמר גפן וכתמים לבנים ברשתית עמוקה 14. Serre וSasongko לאחרונה סיכמו את הספרות, והם הגיעו למסקנה כי חשיפה לגורמי אורח חיים וסיכון סביבתי (למשל, תזונה, פעילות גופנית, עישון, וזיהום אוויר) יכולה לגרום לשינויים מורפולוגיים במיטת כלי דם ברשתית 15. חשוב לציין, שינויים ברשתית כגון נקשרו עם גורמי סיכון למחל לב, עוד לפני ביטויים קליניים של מחלות 16.

עליות משמעותיות בהיארעות של תחלואה ותמותה קרדיווסקולרית יוחסו לזמן ארוכות וחשיפות לטווח קצר לחומר חלקיקי זיהום אוויר 17,18. מחקר מצביע על כך שחומר חלקיקים (PM), חלק חשוב של זיהום אוויר, תורם להתפתחות של מחלות לב וכלי דם וגורם לאירועי לב וכלי דם 19,20. ירידת ערך של הפונקציה שלהוא חשב מיטת כלי הדם לשחק תפקיד בעמותות שנצפו. מבחינה זו, קשר בין חשיפה לזיהום האוויר וarteriolar צמצום ברשתית כבר דווח על ידי אדר ועמיתים 21. קליבר arteriolar הרשתית היה צר וקליבר venular היה רחב יותר בקרב 4607 משתתפי המחקר רב האתני של טרשת עורקים (MESA) שמתגוררים באזורים עם חשיפה ארוכה גדלו וטווח קצר לעניין 2.5 (חלקיקים PM ≤ 2.5 מיקרומטר ב קוטר) 21. דלקת מערכתית הנגרמת על ידי חשיפה לזיהום אוויר כרוני עלולה לגרום לקטרי venular רחבים יותר 22. זה מאשש מחקרים בם דווחו ההשפעה של עישון על מיטת כלי הדם ברשתית 23. דיווחי פרסום אחרונים על הקשר בין חשיפה לזיהום אוויר לטווח הקצר ושינויי כלי דם במבוגרים בריאים (22-63 שנים) נמדדו עם צילום קרקעית רשתית 24. Increase ב( חומר חלקיקים ≤ 10 מיקרומטר קוטר) PM 10 ולפנה"ס (פחמן שחור, בעירת תוצר לוואי שיכול לשמש כמדד לפליטת דיזל הקשורות לתנועה) הייתה קשור עם ירידה ברמת arteriolar 24,25.

בסרטון פרוטוקול מדעי זו, הנהלים מתוארים לאסוף תמונות הפונדוס של העין, כדי לבצע ניתוח תמונה להשיג בקליבר arteriolar וכלי venular, וכדי לחשב מרכזי הרשתית arteriolar שווה ערך (Crae) ושווה ערך המרכזי רשתית Venular (CRVE). הדמיה רשתית היא צוברת תשומת לב מוגברת בגלל הרשתית היא הרקמה היחידה המאפשרת ניתוח לא פולשני על נימי הדם הזעיר ותמונות ניתן לאסוף מגיל הצעיר עד גיל ישן 26,27. מופיעים Crae וCRVE להיות פרמטרים רגישים המשקפים את ההשפעה של אורח חיים לשינוי וגורמי סיכון למחל לב וכלי דם סביבתיים על נימי הדם הזעיר. בכתב היד, הדירותניתוח הכלי בא לידי ביטוי. יתר על כן, תחולתו של ניתוח microvasculature רשתית במחקרים אפידמיולוגיים מוצגת על ידי המסכם את הממצאים שלנו שהושגו בעיצוב חוזר ונשנה-אמצעים עם דגש על ההשפעה של חשיפה לזיהום אוויר חלקיקים 24.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

מועצת האתיקה של אוניברסיטת האסל ובית החולים האוניברסיטאי של אנטוורפן אישרו את הלימודים. משתתפים נתנו בכתב ההסכמה מהדעת שלהם להשתתף.

.1 התקנת מכשיר

  1. הסר את פגזי הגנה השחורים הגיעו מהמצלמה הדיגיטלית הרשתית והגוש העיקרי של היחידה.
  2. פתח את תא הסוללות ולמקם את הסוללה במצלמה. אין לנתק את החוט שמחבר את הסוללה והיחידה הראשית.
  3. לדפוק את המצלמה על גבי היחידה הראשית ולחבר את שני החוטים. חבר את היחידה הראשית לרשת החשמל ולמחשב עם כבלי USB המצורפים.
  4. התחל ביחידה הראשית על ידי מעבר על כפתור הפעלה / כיבוי ל" על ". להפעיל את המצלמה על ידי מעבר על כפתור הפעלה / כיבוי ל" על ".
  5. הפעל את המחשב. זה ימנע שגיאות חיבור בין היחידה הראשית ואת המחשב.

צילום .2 לכידה

  1. התחל Imagi הרשתיתng בקרת תוכנה (ולמלא את הסיסמה הנדרשת). התוכנה היא חלק מהמצלמה הדיגיטלית הרשתית (ראה טבלת חומרים לקישור).
  2. התחל את המחקר על ידי לחיצה על הסמל "הלימוד" בחלק השמאלי העליון של המסך. למטופל חדש, למלא את כל הפרטים כגון זיהוי מטופל, שם מטופל, תאריך לידה, וכו 'אם המטופל כבר נמצא במערכת, למלא את "תעודת זהות המטופל" ולהשתמש "רשימת היסטורית חיפוש". לחץ לחיצה כפולה על שמו של החולה כדי להתחיל את המחקר.
  3. שאל את המטופל לקחת מושב לפני המצלמה, למקם את סנטרו / שלה על שאר הסנטר והמצח נגד שאר המצח ו" לנעול "את הראש כדי לצלם.
  4. בקש מהמטופל להסתכל ישר לתוך העדשה של המצלמה. העבר את המצלמה במישור האופקי (XY) לעין ימין או שמאל.
  5. השתמש בשאר הסנטר למצב את הקרנית של המטופל בתוך שני המעגלים המופיעים על צג המצלמה. לכוונןעל ידי שימוש בגלגל על ​​מוט ההיגוי.
  6. העבר את המצלמה קדימה, אחורה, והצידה במטוס XY על מנת למצב את תלמידו של החולה בתוך העיגולים. ודא התלמיד יוצר מעגל רציף. בעשותם כך, איריס של המטופל תהיה להתפצל לשני חלקים.
  7. השתמש "ההדק האחורי" בג'ויסטיק כדי לעבור מהקרנית אל הרשתית. בשלב זה, המטופל צריך להתבונן אור ירוק. שאל את המטופל להסתכל על האור הירוק.
  8. למקד את המצלמה על ידי יישור שני קווים שצצים כאשר הגלגל בבסיס מוט ההיגוי מופעל. לסובב את הגלגל עד ששני הקווים יוצרים קו רציף.
  9. השתמש באור הירוק למקום עין במצב האופטימלי לצילום. במידת הצורך, להעביר את האור באמצעות לחצני חצים בצד ימין של המצלמה. מקם את האור הירוק באופן שבו הדיסק האופטי מרוכז בתצוגת המצלמה.
  10. חיפוש עבור 2 כתמים לבנים שהופיעו לאחר switching לרשתית (בשלב 2.7). כדי למצוא את הנקודות, להעביר את היחידה במישור XY. הכתמים נראים ככתם מטושטש. הזז את היחידה קדימה או אחורה עד כתמים מטושטשים הופכים לכתמים בהירים, לבנים. הבהיר ועגול הכתמים, באיכות טובה יותר של התמונה היא. מקם את הנקודות עד ששניהם נראים לעין. השתמש בגלגל הקטן בג'ויסטיק כדי להביא את הנקודות לאמצע תצוגת המצלמה.
  11. ודא ששני קווים (משלב 2.8) יוצרים קו רציף. הדיסק האופטי מרוכז בתצוגת המצלמה, והוא מוקף בשני כתמים בהירים, לבנים. קח את התמונה ברשתית על ידי ירי על הכפתור בחלק העליון של הג'ויסטיק.
  12. שמור את התמונה על ידי לחיצה על הכפתור "המחקר השלם" בפינה הימנית התחתונה של מסך המחשב. סיימתי ללמוד באופן אוטומטי לשמור את התמונות במפה ולסגור את המחקר.

.3 ניתוח צילום רשתית

  1. לקבוע את יחס קנה המידה על ידי שקילת משקל הגuring המרחק בין המרכז של המקולה (גומה) ומרכז הדיסק האופטי (כתם עיוור). מבחינת אנטומית המרחק הזה נקבע להיות 4,500 מיקרומטר או 2.5x הקוטר של הדיסק האופטי, עם האחרון להיות כ 1,800 מיקרומטר. להבטיח את המרחק נמדד בפיקסלים. לחשב את יחס קנה המידה על ידי חלוקת 4,500 על ידי המרחק (בפיקסלים) בין מקולה והכתם העיוור.
  2. פתח את תוכנת ניתוח כלי הרשתית "איוון".
    הערה: התוכנה נוצרה באוניברסיטת ויסקונסין במדיסון. מידע מפורט על שימושו של איוון לקוח מהמדריך.
  3. מלא את יחס קנה המידה ולהמשיך דרך התצורה.
  4. ודא כי שלוש טבעות צהובות מופיעות על התמונה ברשתית. יחס קנה המידה קובע את הרדיוס של המעגל הפנימי וסוגר את הדיסק האופטי. ודא שהנקודה של הטבעת הפנימית באמצע היא בנקודה של הדיסק האופטי באמצע. אם זה לא המקרה, להתאים אתמיקומו של המעגל על ​​ידי שימוש במקשי הסמן. הרדיוסים של המעגלים האמצעיים וחיצוניים הם 2x ופי 3 יותר גדול מהרדיוס של המעגל הפנימי, בהתאמה. בדרך זו, אזורי A ו B נוצרים במרחק קבוע מהדיסק האופטי.
  5. בדוק שיש לו את התמונה ברשתית הדיסק האופטי במרכז התצלום. הדבר מבטיח מיקוד חד של התמונה באזור B וזה יקל על תהליך הדירוג (איור 4 א).
  6. שים לב שהתוכנה מזהה באופן אוטומטי את כלי הדם ומקצה הכלים האלה כvenules (איור 4).
  7. להבחין בין כלי arterioles וvenules מבוסס על הבדלים פיסיולוגיים. Arterioles תצוין באדום וvenules בכחול (איור 4C). השתמש בהנחיות הבאות כדי לזהות כל כלי שיט:
    1. לקבוע את צבע הכלי. יש לי arterioles צבע אדום כתום בהיר עם השתקפות אור מרכזית חזקה. יש לי ורידים כהים סגולצבע -אדומות עם מעט או ללא רפלקס אור מרכזי.
    2. לקבוע את מהלכו של כלי השיט. Arterioles נוטה להיות ישר וחלק במתווה; הם יותר רגילים בשני נתיב וקו מתאר. Venules הוא בדרך כלל יותר מפותל, ועוד לא סדירים בקווי מתאר וקוטר. Venules הם רחבים יותר בקוטר בשוליים הדיסק מאשר arterioles המקבילה.
    3. זהה את כלי השיט על ידי התבוננות בביאורו של כלי השיט שקדמו. באופן עקרוני, arterioles חלופי עם venules. לכן, אם ורדיד ייחודי נמדד, הכלי הבא הוא סיכוי גבוה יותר להיות עורקיק.
    4. הגדר את תבנית המעבר. ככלל, arterioles לא לחצות arterioles וvenules לא לחצות venules. אם כלי שיט של זהות לא ידועה חוצה סניף ורידים בתוך או דיסטלי לאזור ב ', ולאחר מכן את הכלי ידוע הוא עורקיק. אם הוא חוצה סניף arteriolar בתוך או דיסטלי לאזור ב ', אז זה רדיד.
    5. לזהות סניפים קטנים יותר על ידי התחקות אותם proximally להם מסתעפים מכלי הורה, את זהותו של אשר עשויה להיות ברורה משני הקווים המנחים הראשונים. השתמש בזוויות בין כלי להבדיל מעברים והסתעפויות.
      הערה: מעברים לעתים קרובות כמעט בניצב (90 °) או, אם שני כלי זולגים במקביל, את הזווית של המעבר עשויה להיות רדודה מאוד (פחות מ 30 מעלות). הסתעפויות הן בדרך כלל קצת פחות בניצב (עם הזווית בין שני הסניפים מ30 מעלות ל45 °).
    6. בחר באורך המלא של כלי השיט באזור לדירוג. ודא כי סטיית התקן של הכלי שנבחר, אינה עולה על הערך של 10. סטיות תקן קטנות יותר מצביעה על מדידה טובה.
  8. השתמש בכלי התוכנה כדי לבחור כלים שלא נבחרו על ידי התוכנה עצמה. אותם הכללים חלים על הכלים האלה כלכולים נבחרו באופן אוטומטי על ידי התוכנה.
  9. לקבוע מרכזי רשתית arteriolar ושווה ערך Venular (CraeוCRVE) באופן אוטומטי באיוון.
  10. לחשב את Crae וCRVE מכלי בת הסתעפות שלהם בהתאמה שימוש בנוסחות מתוקנות של פאר והאברד 28.
    הערה: מערכת היחסים בין גזעים וענפים, עם נגזרים באופן אמפירי מקדמי הסתעפות, ניתן בבעקבות שתי נוסחות משוערות שווה כלי. IVAN משתמש שישה arterioles וvenules הגדולים ביותר לחישוב Crae וCRVE. נוסחות מיושמות בהליך חוזר ונשנה ישדך שש arterioles הגדולה ביותר (או venules) עד שווה ערך כלי arteriolar המרכזי (או venular) מתקבל.
    Arterioles: משוואת 1 (1)
    Venules: משוואה 2 (2)
    שם w 1, w 2, וW הם הרוחב של הסניף הצר, סניף הרחב יותר, ותא מטען ההורה, בהתאמה.
    הערה: תניח that בצילום רשתית שש arterioles הגדולה ביותר הן רחבה 120, 110, 100, 90, 80, ו70 מיקרומטר. שים 120 ו70 לתוך המשוואה (1), כמו גם 110 ו80, ו100 ו90. לאחר איטרציה הראשונה יש שלושה ערכים: 122.2, 120.0, ו118.4. בצע איטרציה הבאה על ידי זיווג 122.2 ו118.4, מניב 149.8. לשאת מעל המספר האמצעי (120.0) לאיטרציה הסופית. זוג 149.8 ו120.0 להניב 168.7 לCrae.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הדירות של קביעת Crae וCRVE

פנל של 61 אנשים בין 22-56 שנים ישנות וחופשיים ממחלות לב וכלי דם שאובחנו קליני גויס ללימוד הדירות טכניות והשתנות בתוך-המדרג של מרכז הרשתית arteriolar שווה ערך (Crae) ושווה ערך המרכזי רשתית Venular קביעות (CRVE). קרקעית העין של עין ימין של כל פרט הצטלמה פעמיים בתוך פרק זמן של 5 דקות באמצעות מצלמה ברשתית (איורים 1 ו -2). הליך זה נעשה על 4 ימים רצופים, בערך באותו הזמן של היום. המקדמים הממוצע של הווריאציה ± סטיית תקן של Crae וCRVE של תמונות שצולמו בתוך תקופה של 5 דקות היו 1.76 ± 1.71 ו1.78 ± 1.51, בהתאמה. סטיית תקן ± הממוצעת של ערכי Crae וCRVE היו 151.31 ± 13.53 ו213.20 ± 18.44, בהתאמה. אין DIF המשמעותיferences נצפה לCrae וערכי CRVE מתקבלים על 4 ימים רצופים.

ערכי Crae וCRVE של עין ימין היו בממוצע לערך Crae וCRVE אחד ליום. בהמשך לכך, הדירות של המדידות הוערכו באמצעות מקדם Intraclass המתאם (ICC), נתון ממדים מוקף 0 ו -1 המתאר את שחזור של צעדים חוזרים ונשנים באוכלוסייה. המדידות נעשו על ידי מדרג אחד. לפיכך, מודל השפעות אקראיות בכיוון אחד אפשר להעריך את השונות בתוך-המדרג 29. ICC היה (95% CI: 0.883, 0.946) .919 ו( 95% CI: 0.854, 0.932) 0.898 לCrae וCRVE, בהתאמה. ערכי ICC אלה הם הרבה מעל הסף של 0.6, שנחשב למשמעותי קליני וההערכות הן נפילה בתוך הקטגוריה הרחבה כמו להיות "כמעט מושלם" באמינות 30.

לוח מחקר כדי לחקור את ההשפעה של חלקיקי האוויר Pollution

המחקר נערך בין ינואר 2012 ומאי 2012 וכלל 84 יחידים. משתתפים היו 22-63 שנים ישנים וחופשיים ממחלות לב וכלי דם שאובחנו קליני לפני ובמהלך תקופת המחקר. תצלום אחד של קרקעית העין של עין ימין נלקח באמצעות מצלמה ברשתית בכל אחת משלושה ימי בחינה נפרדים. הקורא מופנה לנייר של Louwies ומשתפי פעולה לקבלת מידע מפורט על איך נתוני זיהום האוויר נאספו 24. במהלך תקופת המחקר, רמות PM 10 ולפנה"ס הסביבה היו גבוהות בבלגיה כתוצאה מהובלה באטמוספרה מערבה של אוויר מזוהם ממזרח אירופה. זה דמיין בוידאו הזמן לשגות (מידע נוסף). ריכוזי זיהום אוויר חולקו לכל משתתף עבור 2, 4, ו -6 שעות שקדמו לבחינה ברשתית. רמות זיהום אוויר חושבו ביום הביקור הקליני מחצות ועד למועד לשעבר הרשתיתאני. רמות זיהום האוויר גם חולקו ליום הקודם ויומיים לפני הבחינה ברשתית. ריכוזים אלה לסכם: lag2h, lag4h, lag6h, 24h פיגור, ולפגר 2d. מזהם ספציפי, ניתוח חשיפת תגובה באמצעות מעורבים מודלים בוצע. ניתן למצוא את פרטים של ניתוחים אלו בפרסום המקורי 24. היה קשר הפוך בין Crae וריכוזי זיהום האוויר (נמדד כPM 10 ולפנה"ס ריכוזים) בחלונות חשיפה לשעה ויומיים לפני הבדיקה הקלינית. ירידה בCrae של 0.93 מיקרומטר (95% CI: -1.42, -0.45, p = 0.0003) נצפתה על כל עלייה / מ"ק 10-מיקרוגרם בממוצע PM 10 במהלך 24 שעות שקדמו לבדיקה (איור 3). חלונות קצרים יותר לשעת אחר הצהריים 10 חשיפה וPM 10 ריכוזים בממוצע לכל 2 הימים הקודמים גם גילו ירידה משמעותית של ערכי Crae. ירידה בCrae של 1.84 μמ '(95% CI: -3.18, -0.51, p = 0.008) נמצא גם עבור כל עלייה / מ"ק 1 מיקרוגרם בלפני הספירה 24 שעות לפני הבדיקה. לא נמצא קשר משמעותי נוסף נצפה בין Crae וחלונות חשיפה לפנה"ס המחושבים האחרים. ירידה בCRVE של 0.86 מיקרומטר (95% CI: -1.42, -0.30, p = 0.004) נצפתה לכל 10-מיקרוגרם עלייה / מ"ק בPM 10 בחלון החשיפה 24 שעות לפני התמונה ברשתית נלקחה. חלונות חשיפה קצרים יותר אפקטים חשפו משמעותיים נוספים (איור 3). קשר שלילי בין CRVE וחשיפה לפנה"ס במהלך שעות 24 לפני הבדיקה נצפה. עם זאת, ההשפעה לא הגיעה לרמת מובהקות סטטיסטיות (-1.18 מיקרומטר, 95% CI: -3.11, 0.75, p = 0.23).

איור 1
איור 1 תמונת הרשתית ודוגמא של מצלמה ברשתית. מוערת תמונה הפונדוס רשתית של העין הימנית של מתנדב בריא (משמאל) ותמונה של מצלמה דיגיטלית רשתית אינה mydriatic (מימין). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור ירה 2 מסך של תוכנת IVAN. דוגמא של תמונה שמעובדת עם תוכנת IVAN. התוכנה מזהה את כלי הדם, ומחשב את הקטרים. המפעיל מפקח על התוצאות ומזהה עורקים (מוצגים באדום) וvenules (מוצג בכחול). Crae וCRVE מחושבים לאחר מכן באופן אוטומטי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3 קשר בין זיהום אוויר וקליבר כלי רשתית. שינוי משוער בCrae הממוצע וCRVE (95% CI) בשיתוף עם 10-מיקרוגרם עלייה / מ"ק בPM 10 (מהשמאל) או 1-מיקרוגרם עלייה / מ"ק בלפני הספירה (מימין) בחשיפה שונה מפגר. הנתונים התקבלו מפנל של 84 אנשים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4.904 51904fig4highres.jpg "target =" / _blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

וידאו נוסף. וידאו בזמן לשגות של ריכוזי זיהום האוויר במהלך מחקר הפנל.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ניתוח תמונת רשתית מוצע ככלי נוח ללימוד תגובות כלי דם במחקרים אפידמיולוגיים. כאשר המפעיל הוא מנוסה, זה לוקח פחות מ 5 דקות כדי לצלם תמונה הפונדוס. יתר על כן, הליך לא פולשני זה לדמיין את זרימת הדם יכול לשמש למשתתפים מגיל מוקדם, עד לזקנה.

הספרות היא הגדלת ביחס לקשרים בין שינויים מורפולוגיים בכלי הדם ברשתית (לדוגמא שינוי בקליבר כלי, דגם גיאומטרי, וכו ') ואת אורח חיים לשינוי וסביבתי גורמי סיכון 15,16. עבודות ניסוי ואפידמיולוגיים מראות כי לטווח קצר וחשיפה לזיהום אוויר לטווח ארוך הוא קשורות מאוד עם תחלואה ותמותה קרדיווסקולרית. עם זאת, טכניקה נוחה כגון צילום קרקעית רשתית נעשתה שימוש מעט מאוד ללמוד אפקטי microcirculatory שעלול להיגרם על ידי מזהמי אוויר.

jove_content "> צעדים השונים הנדרשים לקבלת תמונה הפונדוס באיכות גבוהה מוסברת בפרוטוקול וידאו זה. בהמשך לכך, המתודולוגיה ניתנת להשגת arteriolar ומדידות קליבר venular, ובאופן ספציפי יותר שווה הערך (Crae) מרכז הרשתית arteriolar ו שווה הערך המרכזי רשתית Venular (CRVE) 13,28. תוצאות ניתוח המדידות החוזרות הראה כי התוצאות ב- מדרג לCrae וCRVE הן מאוד לשחזור לתמונות שצולמו בתוך פרק זמן של ארבעה ימים. ממצאים אלו עולים בקנה עם התצפיות האחרונות שדווחו על ידי McCanna ועמיתים. המחברים האחרונים דיווחו כי ערכי Crae וCRVE יציבים על פני תקופה של חודש אחד. הם דיווחו מתאמים לזוגות ביקורי לימוד 0.9 ומתאמי ירד מעט עם אורך הולך וגדל של מרווח הזמן ביום 31 ב.

בהמשך לכך, הוא הראה במחקר פנל עם מבוגרים בריאים שrזרימת דם etinal יכול להגיב במהירות לזיהום אוויר חומר חלקיקים. באופן ספציפי יותר, ירידה בCrae המתייחסת לחשיפה לטווח קצר עלתה ל PM 10 ולפנה"ס מדווחת 24. צמצום של arterioles רשתית הוא פרוקסי להערכת הסיכון למחל לב וכלי דם ותמותה קרדיווסקולרית 32-35. הוא חזה כי microvasculature רשתית יכולה לשמש כדי לחקור להשפעות לב וכלי דם של זיהום אוויר. במובן זה, אדר ועמיתיו דיווחו לראשונה על ההשפעות קצרות הטווח של זיהום אוויר על נימי הדם הזעיר ברשתית האנושית בניתוח חתך של העוקבה MESA 21. שינויי כלי הדם שדווחו על ידי אל Louwies et. (2013) משלימים אלה שנמצאו על ידי אח אדר אל. (2010). המחברים האחרונים דיווחו 0.4 מיקרומטר-ירידה בCrae (95% CI: -0.8, -0.04) לעלייה / מ"ק 9 מיקרוגרם בPM הממוצע 2.5 ביום הקודם. בהתבסס על מדידות חוזרות ונשנות,. Louwies et al (2013) דיווח אומדן -1.2 מיקרומטר (95% CI: -1.61, -0.61) והוא הציע שגודל האפקט הגדול יותר יכול להיות בגלל וריאציה גדולה יותר בריכוזי PM וחשיפה לפני הספירה במחקר לוח זה 24.

דלקת ריאות ובדרגה נמוכה, דלקת מערכתית נקשרו עם חשיפה לזיהום אוויר 36. דלקת מערכתית גם נקשרה עם תפקוד לקוי של האנדותל 37,38. תהליך זה עשוי להשפיע על תגובתיות של כלי דם ברשתית 39. ההנחה היא כי תגובות דלקתיות להוביל לפעילות האנדותל שהשתנתה, שעשוי לבוא לידי ביטוי בהיצרות של קליברי arteriolar. הממצאים ממחקר הפנל מצביעים על כך שזה עלול להתרחש בפרק זמן של פחות מ24 שעות בגלל חשיפה לPM 10 הייתה קשורה בקשר הפוך עם Crae במהלך כל חלונות החשיפה לשעה. התצפיות בקנה אחד עם ההשפעה הידועה של סקר האווירution על בריאות. מחקרים בבעלי חיים לזמן קצר עם חשיפה לרמות שיא של מזהמי אוויר חשפו כי microvasculature יכולה להיות מושפעת 40,41. בנוסף, מחקרי התערבות אנושיים בסביבה מבוקרת הראו כי תפקוד האנדותל נפגעים בחשיפה לדיזל 42,43.

לסיכום, רב דמיון התפתחותיים ואנטומיים קיים בין כלי דם ברשתית ונימי הדם הזעיר בלב, הריאות, מוח ו10. לכן, כלי דם דם ברשתית נחשבים רקמות פונדקאיות לזרימת הדם המערכתית. שינוי בכלי דם ברשתית עשוי להיות מנבא חשוב להתפתחות מחלות לב. הניתוח הנוח ולא פולשני של תמונות רשתית נחשב כיום שימושי למחקרים מבוססי אוכלוסייה, עם דגש על אפידמיולוגיה לב וכלי דם. נייר פרוטוקול זה צריך לעודד יותר קבוצות מחקר לשימוש צילום קרקעית ללמוד EF כלי הדםfects של גורמים באורח חיים סביבתיים ו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים כלכליים מתחרים בכוח או בפועל.

Acknowledgments

התוצאות על תגובת כלי הדם לחלקיקי זיהום אוויר הן בתמונות באישור בריאות פרספקטיבות הסביבה 24. נתוני האיכות מטאורולוגיות ואוויר תוקף סופקו באדיבות על ידי הבלגי המלכותית המטאורולוגית המכון וסביבת סוכנות פלמית. תוכנת ניתוח תמונה ברשתית התקבלה מד"ר נ 'פרייר (בית הספר מדיסון להנדסה ולצילום קרקעית העין קריאת המרכז, מחלקת העיניים ומדעים חזותיים, אוניברסיטת ויסקונסין במדיסון). Tijs Louwies ואלין והמכללה נתמכות במלגת VITO. אלין ומכללה מחזיקה מענק מחקר שואף של סיינטיפיק קרן פלמית. טים ס Nawrot הוא בעל מענק התחלת מועצה אירופאית למחקר.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Canon CR-2 nonmydriatic retinal camera  Hospithera (Brussels, Belgium) http://www.usa.canon.com/cusa/healthcare/products/eyecare/digital_non_mydriatic_retinal_cameras/cr_2. Any other retinal camera with comparable resolution and specifications can be used for the analysis of the retinal microvasculature. Compatibility should  be checked before starting a study.
IVAN: Vessel Measurement Software This software can be used without charge for scientific purpose. It can be obtained by contacting Dr. Nicola Ferrier (Madison School of Engineering and the Fundus Photograph Reading
Center, Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin–Madison). http://directory.engr.wisc.edu/me/faculty/ferrier_nicola. Phone: (608) 265-8793,
Fax: (608) 265-2316 or e-mail: ferrier@engr.wisc.edu
 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Clough, G., Cracowski, J. L. Spotlight Issue: Microcirculation-From a Clinical Perspective. Microcirculation. 19, 1-4 (2012).
  2. Tsai, A. G., Johnson, P. C., Intaglietta, M. Oxygen gradients in the microcirculation. Physiological Reviews. 83, 933-963 (2003).
  3. Safar, M. E., Lacolley, P. Disturbance of macro- and microcirculation: relations with pulse pressure and cardiac organ damage. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 293, (2007).
  4. Abramoff, M. D., Garvin, M. K., Sonka, M. Retinal imaging and image analysis. IEEE reviews in biomedical engineering. 3, 169-208 (2010).
  5. Tielsch, J. M., et al. A population-based evaluation of glaucoma screening-the Baltimore eye survey. American Journal of Epidemiology. 134, 1102-1110 (1991).
  6. Ciulla, T. A., Amador, A. G., Zinman, B. Diabetic retinopathy and diabetic macular edema - Pathophysiology, screening, and novel therapies. Diabetes Care. 26, 2653-2664 (2003).
  7. De Silva, D. A., et al. Associations of retinal microvascular signs and intracranial large artery disease. Stroke. 42, 812-814 (2011).
  8. Liew, G., et al. Differing associations of white matter lesions and lacunar infarction with retinal microvascular signs. International journal of stroke : official journal of the International Stroke Society. , (2012).
  9. Cheung, C. Y., et al. Microvascular network alterations in the retina of patients with Alzheimer's disease. Alzheimer's & dementia : the journal of the Alzheimer's Association. 10, 135-142 (2014).
  10. Liew, G., Wang, J. J., Mitchell, P., Wong, T. Y. Retinal Vascular Imaging A New Tool in Microvascular Disease Research. Circulation-Cardiovascular Imaging. 1, 156-161 (2008).
  11. McGeechan, K., Liew, G., Wong, T. Y. Are retinal examinations useful in assessing cardiovascular risk. Am J Hypertens. 21, 847 (2008).
  12. McClintic, B. R., McClintic, J. I., Bisognano, J. D., Block, R. C. The relationship between retinal microvascular abnormalities and coronary heart disease: a review. The American Journal of Medicine. 123, (2010).
  13. Hubbard, L. D., et al. Methods for evaluation of retinal microvascular abnormalities associated with hypertension/sclerosis in the atherosclerosis risk in communities study. Ophthalmology. 106, 2269-2280 (1999).
  14. Niemeijer, M., van Ginneken, B., Russell, S. R., Suttorp-Schulten, M. S. A., Abramoff, M. D. Automated detection and differentiation of drusen, exudates, and cotton-wool spots in digital color fundus photographs for diabetic retinopathy diagnosis. Investigative ophthalmology & visual science. 48, 2260-2267 (2007).
  15. Serre, K., Sasongko, M. B. Modifiable Lifestyle and Environmental Risk Factors Affecting the Retinal Microcirculation. Microcirculation. 19, 29-36 (2012).
  16. Sun, C., Wang, J. J., Mackey, D. A., Wong, T. Y. Retinal Vascular Caliber: Systemic, Environmental, and Genetic Associations. Survey of Ophthalmology. 54, 74-95 (2009).
  17. Nawrot, T. S., et al. Stronger associations between daily mortality and fine particulate air pollution in summer than in winter: evidence from a heavily polluted region in western Europe. Journal of Epidemiology and Community Health. 61, 146-149 (2007).
  18. Zanobetti, A., et al. The temporal pattern of respiratory and heart disease mortality in response to air pollution. Environmental Health Perspectives. 111, 1188-1193 (2003).
  19. Brook, R. D., et al. Particulate Matter Air Pollution and Cardiovascular Disease An Update to the Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 121, 2331-2378 (2010).
  20. Nawrot, T. S., Perez, L., Kunzli, N., Munters, E., Nemery, B. Public health importance of triggers of myocardial infarction: a comparative risk assessment. Lancet. 377, 732-740 (2011).
  21. Adar, S. D., et al. Air Pollution and the Microvasculature: A Cross-Sectional Assessment of In Vivo Retinal Images in the Population-Based Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis. Plos Medicine. Plos Medicine, M. E. S. A. ). 7, (2010).
  22. Klein, R., Klein, B. E., Knudtson, M. D., Wong, T. Y., Tsai, M. Y. Are inflammatory factors related to retinal vessel caliber? The Beaver Dam Eye Study. Archives of ophthalmology. 124, 87-94 (2006).
  23. Harris, B., et al. The association of systemic microvascular changes with lung function and lung density: a cross-sectional study. PloS one. 7, (2012).
  24. Louwies, T., Panis, L. I., Kicinski, M., De Boever, P., Nawrot, T. S. Retinal Microvascular Responses to Short-Term Changes in Particulate Air Pollution in Healthy Adults. Environmental Health Perspectives. 121, 1011-1016 (2013).
  25. Barrett, J. R. Particulate Matter and Cardiovascular Disease Researchers Turn an Eye toward Microvascular Changes. Environmental Health Perspectives. 121, (2013).
  26. Gopinath, B., et al. Is quality of diet associated with the microvasculature? An analysis of diet quality and retinal vascular calibre in older adults. The British journal of nutrition. 110, 739-746 (2013).
  27. Kandasamy, Y., Smith, R., Wright, I. M. Relationship between the retinal microvasculature and renal volume in low-birth-weight babies. American journal of perinatology. 30, 477-481 (2013).
  28. Knudtson, M. D., et al. Revised formulas for summarizing retinal vessel diameters. Current Eye Research. 27, 143-149 (2003).
  29. Shrout, P. E., Fleiss, J. L. Intraclass correlations: uses in assessing rater reliability. Psychological bulletin. 86, 420-428 (1979).
  30. Landis, J. R., Koch, G. G. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics. 33, 159-174 (1977).
  31. McCanna, C. D., et al. Variability of measurement of retinal vessel diameters. Ophthalmic epidemiology. 20, 392-401 (2013).
  32. Cheung, N., et al. Arterial compliance and retinal vascular caliber in cerebrovascular disease. Annals of Neurology. 62, 618-624 (2007).
  33. Wong, T. Y., et al. Retinal microvascular abnormalities and incident stroke: the atherosclerosis risk in communities study. Lancet. 358, 1134-1140 (2001).
  34. Wong, T. Y., et al. Retinal arteriolar narrowing and risk of coronary heart disease in men and women - The atherosclerosis risk in communities study. Jama-Journal of the American Medical Association. 287, 1153-1159 (2002).
  35. Wong, T. Y., et al. The prevalence and risk factors of retinal microvascular abnormalities in older persons - The cardiovascular health study. Ophthalmology. 110, 658-666 (2003).
  36. Hoffmann, B., et al. Chronic Residential Exposure to Particulate Matter Air Pollution and Systemic Inflammatory Markers. Environmental Health Perspectives. 117, 1302-1308 (2009).
  37. Hingorani, A. D., et al. Acute systemic inflammation impairs endothelium-dependent dilatation in humans. Circulation. 102, 994-999 (2000).
  38. Huang, A. L., Vita, J. A. Effects of systemic inflammation on endothelium-dependent vasodilation. Trends in Cardiovascular Medicine. 16, 15-20 (2006).
  39. Nguyen, T. T., et al. Flicker light-induced retinal vasodilation in diabetes and diabetic retinopathy. Diabetes Care. 32, 2075-2080 (2009).
  40. Nurkiewicz, T. R., Porter, D. W., Barger, M., Castranova, V., Boegehold, M. A. Particulate matter exposure impairs systemic microvascular endothelium-dependent dilation. Environmental Health Perspectives. 112, 1299-1306 (2004).
  41. Nurkiewicz, T. R., et al. Systemic microvascular dysfunction and inflammation after pulmonary particulate matter exposure. Environmental Health Perspectives. 114, 412-419 (2006).
  42. Barath, S., et al. Impaired vascular function after exposure to diesel exhaust generated at urban transient running conditions. Particle and Fibre Toxicology. 7, (2010).
  43. Tornqvist, H., et al. Persistent endothelial dysfunction in humans after diesel exhaust inhalation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 176, 395-400 (2007).

Tags

רפואה גיליון 92 רשתית נימי דם זעירה ניתוח תמונה שווה ערך המרכזי הרשתית arteriolar שווה ערך המרכזי רשתית Venular זיהום אוויר חומר חלקיקים פחמן שחור
צילום קרקעית העין ככלי נוח ללמוד תגובות כלי הדם לגורמי סיכון קרדיווסקולריים מחלות באפידמיולוגיים לימודים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

De Boever, P., Louwies, T., Provost, … More

De Boever, P., Louwies, T., Provost, E., Int Panis, L., Nawrot, T. S. Fundus Photography as a Convenient Tool to Study Microvascular Responses to Cardiovascular Disease Risk Factors in Epidemiological Studies. J. Vis. Exp. (92), e51904, doi:10.3791/51904 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter