Waiting
Login processing...

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

Medicine

تصوير قاع العين كأداة ملائمة لدراسة الردود الأوعية الدموية الدقيقة في عوامل الخطر مرض القلب والأوعية الدموية في الدراسات الوبائية

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

تحليل الصور في شبكية العين هو إجراء غير مزعجة لتصور دوران الأوعية الدقيقة. تأثير عوامل خطر الاصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في الكوادر سفينة الشبكية. إجراءات الحصول على صور لقاع العين والخطوات لحساب السفينة موصوفة الكوادر.

Abstract

يتكون دوران الأوعية الدقيقة للأوعية الدموية بأقطار أقل من 150 ميكرون. انها تشكل جزء كبير من الدورة الدموية، ويلعب دورا هاما في الحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية. شبكية العين هي الأنسجة التي خطوط داخل العين وهذا هو النسيج الوحيد الذي يسمح للتحليل غير الغازية من الأوعية الدموية الدقيقة. في الوقت الحاضر، صور قاع عالية الجودة يمكن الحصول عليها باستخدام الكاميرات الرقمية. صور الشبكية يمكن جمعها في 5 دقائق أو أقل، حتى من دون توسع من التلاميذ. هذا الإجراء غير مزعجة وسريع لتصور دوران الأوعية الدقيقة جذابة للتطبيق في الدراسات الوبائية ورصد صحة القلب والأوعية الدموية من سن مبكرة حتى سن الشيخوخة.

يمكن الأمراض الجهازية التي تؤثر على الدورة الدموية يؤدي إلى تغيرات شكلية التقدمية في الأوعية الدموية في شبكية العين. على سبيل المثال، ارتبطت التغيرات في الكوادر سفينة الشرايين والأوردة الشبكية مع ارتفاع ضغط الدم، atheroالتصلب، وزيادة خطر السكتة الدماغية واحتشاء عضلة القلب. وتستمد بعرض سفينة باستخدام برنامج تحليل الصور وعرض من أكبر ستة الشرايين والأوردة وتتلخص في وسط الشبكية تصلب في حكمهم (بطلة) وتعادل الوسطى الشبكية Venular (CRVE). وقد ثبت أن هذا الأخير يتميز بأنه من المفيد دراسة تأثير نمط الحياة وعوامل الخطر القابلة للتعديل مرض القلب والأوعية الدموية البيئية.

إجراءات الحصول على صور لقاع العين وتحليل الخطوات للحصول على وصفها بطلة وCRVE. معامل التغير تدابير المتكررة بطلة وCRVE هي أقل من 2٪ وداخل التصنيفات موثوقية عالية جدا. عن طريق دراسة لوحة، والاستجابة السريعة من الكوادر سفينة الشبكية للتغيرات قصيرة الأجل في تلوث الهواء بالجزيئات، وهو عامل الخطر المعروفة لمعدلات الوفيات والمراضة القلب والأوعية الدموية، وتفيد التقارير. في الختام، يقترح تصوير شبكية العين كأداة مريحة ومفيدة توثيق التراث الحضارى والوبائيةق لدراسة الاستجابات الاوعية الدموية الدقيقة لعوامل خطر الاصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.

Introduction

يتكون دوران الأوعية الدقيقة للأوعية الدموية بأقطار أقل من 150 ميكرون ويشمل أصغر الشرايين المقاومة، الشرايين، الشعيرات الدموية، والأوردة. هذه السفن تشكل جزء كبير من الدورة الدموية وتلعب دورا هاما في الحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية. قطر السفينة من 150 ميكرون هو الفسيولوجية وحد البدني. خصائص الريولوجية السفن التي يبلغ قطرها أقل من 150 ميكرون تختلف من الشرايين الكبيرة. وعلاوة على ذلك، فإن معظم التغييرات المقاومة autoregulatory تحدث المصب من 150 ميكرون في سرير واظهار الأوعية الدموية تدفق الدم تنظيم ذاتي 1. دوران الأوعية الدقيقة لديه وظيفتين هامتين. وتتمثل المهمة الرئيسية هي توفير الخلايا مع الأكسجين وركائز التمثيل الغذائي من أجل تطابق الأنسجة والطلب لاستنزاف النفايات وثاني أكسيد الكربون. تغييرات في عدد السفن الصرف وأنماط تدفق الاوعية الدموية الدقيقة يقلل من مساحة سطح فعالة والصرف قد لياد لنضح الأنسجة الأمثل والفشل في تلبية الطلب الأيض 2. علاوة على ذلك، انخفاض الضغط الهيدروستاتيكي داخل السرير الأوعية الدموية ودوران الأوعية الدقيقة يلعب دورا في تنظيم المقاومة الطرفية الكلية 3.

شبكية العين هي الطبقات الأنسجة المبطنة لداخل العين. وظيفتها الرئيسية هي تحويل الضوء الوارد إلى إشارة العصبية التي يتم نشر أيضا على القشرة البصرية لمعالجة المعلومات البصرية. وظيفة شبكية العين هو أن نرى العالم الخارجي وجميع الهياكل العين تشارك في هذه العملية شفافة بصريا. هذا يجعل أنسجة الشبكية الوصول للتصوير غير الغازية من الأوعية الدموية الدقيقة 4. يتم استخدام تصوير الشبكية لتحديد أمراض العين. على سبيل المثال، يمكن أن حالات متقدمة من الضمور البقعي يؤدي إلى فقدان البصر بسبب الشاذ نمو الأوعية الدموية في البقعة. هذه الأوعية الدموية تميل إلى أن تكون أكثر نفاذا وتخضع لتنزفز وتسريب الدم والبروتينات داخل أو تحت شبكية العين. الأحداث الأخيرة هي المسؤولة عن أضرار لا رجعة فيها إلى خلايا مستقبلة للضوء. تطوير زرق يرتبط مع إتلاف خلايا العقدة والمحاور الخاصة بهم. تأثير هذه العملية يؤدي إلى الحجامة من القرص البصري، والتي يمكن ملاحظتها في صور الشبكية 5. يحدث اعتلال الشبكية السكري من ارتفاع السكر في الدم الذي يؤدي إلى تلف في جدران الأوعية الشبكية. هذا يمكن أن يؤدي إلى نقص التروية، ونمو أوعية دموية جديدة وتغيير في شبكة هندسية الأوعية الدموية. وعلاوة على ذلك، قد يكون حاجز الدم في شبكية العين عرضة للانهيار، مما تسبب في تسرب الشعيرات الدموية وتمدد الأوعية الدموية المتوسعة 6 hyperpermeable.

يظهر الأوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين التماثل مع سرير الاوعية الدموية الدقيقة الموجودة في القلب والرئتين والدماغ 7. ثبت أن الأمراض الجهازية التي تؤثر على دوران الأوعية الدقيقة في الدماغ يمكن أن تسبب تغيرات موازية في شبكية العين. تصلب غويرتبط rrowing وتعزيز المنعكس تصلب ضوء من شبكية العين مع شذوذ السفينة، والآفات المادة البيضاء وlacunes التي تنتج عن أمراض الأوعية الدماغية الصغيرة 8. تم اكتشاف وجود علاقة ذات دلالة إحصائية بين الأوردة الشبكية أضيق، وهي شبكة الاوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين المتغيرة وحدوث مرض الزهايمر. يقترح أن أدمغة المرضى لها الأوعية الدموية الدقيقة في الدماغ غيرت هذا هو أيضا ملاحظتها في شبكية العين 9.

الأدلة تتزايد أيضا حول العلاقة بين التغيرات الأوعية الدموية في شبكية العين وأمراض القلب التاجية 10،11. وقد تبين النسبة بين قطر الشرايين والأوردة الشبكية الشبكية (A / V) ليكون وكيل حساسية لارتفاع ضغط الدم وتصلب الشرايين تعكس 12. وتضييق الشرايين وتوسيع الأوردة، مما يؤدي إلى نسبة A / V انخفض، يؤكد وخطر السكتة الدماغية واحتشاء عضلة القلب 13. ارتفاع ضغط الدم يمكن أن يسبب المباشرنقص تروية الشبكية وعوائق الشبكية التي تصبح مرئية على شكل بقع القطن والصوف وبقع بيضاء الشبكية العميقة 14. تلخيص سيري وساسونجكو مؤخرا الأدب وأنها خلصت إلى أن التعرض لنمط الحياة وعوامل المخاطر البيئية (مثل النظام الغذائي، والنشاط البدني، والتدخين، وتلوث الهواء) يمكن أن تحدث تغيرات شكلية في السرير الاوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين 15. الأهم من ذلك، وقد ارتبطت هذه التغيرات الشبكية مع عوامل الخطر القلبية الوعائية، حتى قبل المظاهر السريرية للأمراض 16.

وقد عزا زيادات كبيرة في حالات الاعتلال والوفيات القلبية الوعائية إلى التعرض الطويل والمدى القصير إلى الجسيمات تلوث الهواء 17،18. تشير البحوث إلى أن الجسيمات (PM)، وهو جزء مهم من تلوث الهواء، ويسهم في تطور مرض القلب والأوعية الدموية ويدفع أحداث القلب والأوعية الدموية 19،20. وجود ضعف وظيفةويعتقد السرير الاوعية الدموية الدقيقة للعب دور في الجمعيات ملاحظتها. وفي هذا الصدد، تم الإبلاغ عن وجود ارتباط بين التعرض لتلوث الهواء وتصلب وتضييق في شبكية العين بواسطة أدار وزملاؤه 21. كان تصلب عيار شبكية العين أضيق وكان العيار venular أوسع بين 4607 مشاركا من دراسة متعددة العرقية من تصلب الشرايين (MESA) التي كانت تعيش في المناطق مع زيادة طويلة وقصيرة الأجل التعرض لPM المسألة 2.5 (الجسيمات ≤ 2.5 ميكرون في قطر) 21. التهاب النظامية الناجمة عن التعرض المزمن تلوث الهواء قد يؤدي إلى أوسع أقطار venular 22. صحه هذه الدراسات أن يقدم تقريرا عن تأثير التدخين على السرير الاوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين 23. ونشر التقارير الأخيرة حول العلاقة بين المدى القصير التعرض تلوث الهواء والتغيرات في الاوعية الدموية الدقيقة البالغين الأصحاء (22-63 عاما) قياس مع التصوير قاع شبكية العين 24. وincreaفي حد ذاته PM (الجسيمات ≤ 10 ميكرون في القطر) و10 قبل الميلاد (الكربون الأسود، والاحتراق من قبل المنتج التي يمكن استخدامها كبديل للالمتعلقة بالمرور عادم الديزل) كان مرتبطا مع انخفاض في تصلب عيار 24،25.

في هذا البروتوكول الفيديو العلمي، ووصف الإجراءات لجمع الصور من قاع العين، لأداء تحليل الصور من الحصول على وتصلب الأوعية venular الكوادر، والوسطى لحساب الشبكية تصلب في حكمهم (بطلة) ووسط الشبكية Venular ما يعادلها (CRVE). تصوير شبكية العين تكتسب مزيدا من الاهتمام لأن شبكية العين هي الأنسجة الوحيدة التي يسمح للتحليل غير مزعجة من الأوعية الدموية الدقيقة والصور يمكن جمعها من سن مبكرة حتى الشيخوخة 26،27. وتظهر بطلة CRVE أن تكون المعلمات الحساسة التي تعكس تأثير نمط الحياة وعوامل الخطر القابلة للتعديل مرض القلب والأوعية الدموية البيئية على الأوعية الدموية الدقيقة. في المخطوطة، والتكرارالتحليل السفينة ويتجلى. وعلاوة على ذلك، يظهر مدى انطباق تحليل الأوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين في الدراسات الوبائية من خلال تلخيص النتائج التي تم الحصول عليها لدينا في تصميم تدابير المتكررة مع التركيز على تأثير الجسيمات التعرض تلوث الهواء 24.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وافق مجلس أخلاقيات جامعة هاسيلت و مستشفى جامعة أنتويرب الدراسات. وقدم المشاركون موافقتهم الخطية المستنيرة للمشاركة.

1. إعداد صك

  1. إزالة قذائف حماية السوداء من الكاميرا الرقمية والشبكية كتلة الرئيسي للوحدة.
  2. فتح البطارية ووضع البطارية في الكاميرا. لا تفصل سلك توصيل البطارية والوحدة الرئيسية.
  3. المسمار الكاميرا على الوحدة الرئيسية وربط السلكين. توصيل الوحدة الرئيسية لشبكة الكهرباء والكمبيوتر مع كابلات USB المصاحب.
  4. بدء تشغيل الوحدة الرئيسية عن طريق تحويل زر تشغيل / إيقاف إلى "على". بدء تشغيل الكاميرا عن طريق تحويل زر تشغيل / إيقاف إلى "على".
  5. بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر. هذا سيمنع أخطاء الاتصال بين الوحدة الرئيسية والكمبيوتر.

2. التقاط الصورة

  1. بدء الشبكية Imagiنانوغرام البرمجيات التحكم (وملء كلمة المرور المطلوبة). هذا البرنامج هو جزء من الكاميرا الرقمية الشبكية (انظر جدول المواد للحصول على الرابط).
  2. بدء الدراسة بالضغط على "دراسة" أيقونة في الجزء العلوي الأيسر من الشاشة. لمريض جديد، وملء كل التفاصيل مثل هوية المريض، واسم المريض وتاريخ الميلاد، الخ إذا كان المريض هو بالفعل في النظام، وملء في "ID المريض" واستخدام "البحث قائمة التاريخ". انقر نقرا مزدوجا على اسم المريض لبدء الدراسة.
  3. نطلب من المريض لشغل مقعد أمام الكاميرا، ووضع له / لها الذقن على بقية الذقن والجبين ضد بقية الجبين و"تأمين" على رأس لالتقاط صورة.
  4. نطلب من المريض أن ينظر مباشرة إلى عدسة الكاميرا. تحريك الكاميرا في الأفقية (XY) الطائرة إلى العين اليمنى أو اليسرى.
  5. استخدام بقية الذقن لوضع القرنية للمريض داخل اثنين من الدوائر التي تظهر على شاشة الكاميرا. صقلباستخدام عجلة على عصا التحكم.
  6. تحريك الكاميرا إلى الأمام، الى الوراء، وجانبيا في الطائرة XY من أجل وضع التلميذ المريض داخل الدوائر. تأكد من أن التلميذ يشكل دائرة مستمرة. وبذلك، سيتم تقسيم القزحية للمريض تصل في قطعتين.
  7. استخدام "الزناد الخلفي" على عصا التحكم للتبديل من القرنية إلى الشبكية. في هذه المرحلة، يجب على المريض مراقبة الضوء الأخضر. نطلب من المريض أن ننظر إلى ضوء أخضر.
  8. تركز الكاميرا عن طريق مواءمة الخطين أن يطفو على السطح عند تشغيل عجلة في قاعدة عصا التحكم. تشغيل عجلة حتى الخطين تشكل خط متواصل.
  9. استخدام الضوء الأخضر لوضع العين في موقف الأمثل لالتقاط صورة. إذا لزم الأمر، قم بتحريك ضوء باستخدام أزرار الأسهم على الجانب الأيمن من الكاميرا. وضع الضوء الأخضر بطريقة القرص البصري يتركز على الشاشة الكاميرا.
  10. البحث عن 2 البقع البيضاء التي ظهرت بعد switchiنانوغرام إلى شبكية العين (في الخطوة 2.7). العثور على البقع، ونقل وحدة في الطائرة XY. بقع واضحة على أنها وصمة عار ضبابية. نقل وحدة إلى الأمام أو الوراء حتى تتحول إلى بقع ضبابية، بقع بيضاء مشرقة. أكثر إشراقا ومستدير والبقع، وأفضل جودة للصورة هو. ضع البقع حتى كلاهما مرئية. استخدام عجلة صغيرة على عصا التحكم لجلب البقع إلى منتصف الشاشة الكاميرا.
  11. تأكد من أن الخطين (من الخطوة 2.8) تشكل خط متواصل. وتتركز القرص البصري على شاشة الكاميرا، ويحيط بها اثنان، بقع بيضاء مشرقة. أخذ صورة الشبكية رميا زر على رأس عصا التحكم.
  12. حفظ الصورة عن طريق الضغط على "دراسة كاملة" الزر في الزاوية اليمنى السفلى من شاشة الكمبيوتر. سوف استكمال الدراسة تلقائيا حفظ الصور في خريطة وإغلاق الدراسة.

3. تحليل تصوير الشبكية

  1. تحديد نسبة من نطاق الاتفاقات البيئية المتعددة الأطرافخلال شهر المسافة بين مركز البقعة (النقرة) ومركز القرص البصري (العمياء). تشريحيا يتم تحديد هذه المسافة أن يكون 4،500 ميكرون أو 2.5X قطر القرص البصري، وهذا الأخير هو ما يقرب من 1،800 ميكرون. ضمان تقاس المسافة بالبكسل. حساب نسبة حجم بقسمة 4،500 من مسافة (بالبكسل) بين البقعة والعمياء.
  2. فتح الأوعية الشبكية تحليل البرمجيات "ايفان".
    ملاحظة: يتم إنشاء البرنامج في جامعة ويسكونسن في ماديسون. يتم أخذ معلومات مفصلة عن استخدام ايفان من الدليل.
  3. ملء في نسبة حجم والمضي قدما من خلال التكوين.
  4. تحقق من ثلاث حلقات صفراء تظهر على الصورة الشبكية. تحدد نسبة حجم نصف قطر الدائرة الداخلية ويرفق القرص البصري. تحقق من أن النقطة الوسطى من الحلقة الداخلية هي على النقطة الوسطى من القرص البصري. إذا لم تكن هذه هي الحالة، ضبطموقع الدائرة باستخدام مفاتيح المؤشر. كعبرة من الدوائر المتوسطة والخارجية و2X 3X وأكبر من نصف قطر الدائرة الداخلية، على التوالي. بهذه الطريقة، يتم إنشاء مناطق A و B على مسافة ثابتة من القرص البصري.
  5. تأكد من أن الصورة الشبكية لديها القرص البصري في وسط الصورة. وهذا يضمن التركيز الشديد من الصورة في منطقة B وهذا من شأنه تسهيل عملية تصنيف (الشكل 4A).
  6. نلاحظ أن البرنامج تلقائيا بالكشف عن الأوعية الدموية ويعين هذه السفن والأوردة (الشكل 4B).
  7. تمييز السفن بين الشرايين والأوردة على أساس الاختلافات الفسيولوجية. سوف تتم الإشارة إلى الشرايين والأوردة باللون الأحمر في الأزرق (الشكل 4C). استخدم الإرشادات التالية لتحديد كل سفينة:
    1. تحديد لون السفينة. الشرايين يكون لها لون أخف البرتقالي والاحمر مع انعكاس ضوء قوي المركزي. الأوردة وقتامة الأرجوانياللون الأحمر مع القليل أو لا ارادي ضوء المركزي.
    2. تحديد مسار السفينة. الشرايين تميل إلى أن تكون أكثر استقامة وأكثر سلاسة في الخطوط العريضة. هم أكثر انتظاما في كل مسار ومخطط. الأوردة عادة ما تكون أكثر مضنية، وأكثر من عدم انتظام في مخطط وقطر. الأوردة هي الأوسع في قطر في هامش القرص أكثر من الشرايين المقابلة.
    3. تحديد السفينة من خلال النظر في الشرح للسفينة السابقة. من حيث المبدأ، الشرايين تتناوب مع الأوردة. ولذلك، إذا يتم قياس الوريد متميزة، من المرجح أن يكون شرين السفينة القادمة.
    4. تحديد نمط المعبر. كقاعدة عامة، لا يعبرون الشرايين الشرايين والأوردة لا تعبر الأوردة. إذا سفينة مجهولة الهوية الصلبان فرع الوريدي داخل أو البعيدة إلى المنطقة B، ثم السفينة غير معروفة هي شرين. إذا كان يعبر غصن تصلب داخل أو البعيدة إلى المنطقة B، ثم هو الوريد.
    5. تحديد فروع أصغر عن طريق تتبع لهم proximallذ إلى المتفرعة بهم من سفينة الأم، وهوية الذي قد يكون واضحا من المبادئ التوجيهية الأولين. استخدام الزوايا بين السفن التفريق المعابر وbranchings.
      ملاحظة: المعابر كثيرا ما تكون عمودية تقريبا (90 درجة) أو إذا السفينتين والتعقيب في موازاة ذلك، زاوية المعبر قد تكون ضحلة جدا (أقل من 30 درجة). Branchings وعادة ما تكون أقل نوعا ما من عمودي (مع الزاوية بين فرعين من 30 درجة إلى 45 درجة).
    6. تحديد كامل طول السفينة في منطقة الدرجات. تأكد من أن الانحراف المعياري للسفينة المحدد لا يتجاوز قيمة 10. الانحرافات المعيارية اصغر تشير إلى وجود قياس جيد.
  8. استخدام أدوات البرمجيات لتحديد السفن التي لم اختارها البرنامج نفسه. وتنطبق نفس القواعد لهذه السفن بالنسبة للسفن المختارة تلقائيا من قبل البرنامج.
  9. تحديد الوسطى الشبكية تصلب وVenular ما يعادلها (بطلةوCRVE) تلقائيا في ايفان.
  10. حساب بطلة وCRVE من السفن ابنة المتفرعة منها وذلك باستخدام صيغ منقحة من بار وهوبارد 28.
    ملاحظة: العلاقة بين جذوع وفروع، مع معاملات المتفرعة المستمدة تجريبيا ويرد في صيغتين التالية لتقريب حكمه السفينة. يستخدم ايفان أكبر ستة الشرايين والأوردة لحساب بطلة وCRVE. يتم تطبيق الصيغ في إجراء متكرر ليصل الزوج أكبر ستة الشرايين (أو الأوردة) حتى يتم الحصول على تصلب المركزي (أو venular) سفينة ما يعادلها.
    الشرايين: المعادلة 1 (1)
    الأوردة: المعادلة 2 (2)
    حيث ث 1، ث 2، وW هي الاعراض فرع أضيق، فرع أوسع، والجذع الأم، على التوالي.
    ملاحظة: تفترض ثار في صورة شبكية أكبر ستة الشرايين هي 120، 110، 100، 90، 80، و 70 ميكرومتر واسعة. وضع 120 و 70 في المعادلة (1)، وكذلك 110 و 80 و 100 و 90. بعد التكرار الأول هناك ثلاث قيم: 122.2، 120.0، 118.4 و. أداء التكرار التالي من قبل الاقتران و122.2 118.4، 149.8 العائد. ترحيل عدد المتوسط ​​(120.0) إلى التكرار النهائي. زوج و149.8 120.0 168.7 الاستسلام للبطلة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

التكرار من بطلة وتحديد CRVE

وقد جندت لجنة من 61 أفراد بين 22 و 56 سنة وخالية من الأمراض القلبية الوعائية تشخيصها سريريا لدراسة التكرار التقني والتغير داخل المقيم وسط الشبكية تصلب في حكمهم (بطلة) ووسط الشبكية Venular ما يعادلها (CRVE) قرارات. تم تصويره في قاع العين اليمنى كل فرد مرتين خلال فترة زمنية من 5 دقائق باستخدام كاميرا شبكية العين (الشكلان 1 و 2). وقد تم هذا الإجراء في 4 أيام متتالية، تقريبا في نفس الوقت من اليوم. كان متوسط ​​معامل التغير ± الانحراف المعياري للبطلة وCRVE من الصور التي التقطت خلال فترة 5 دقيقة 1.76 ± 1.71 و 1.78 ± 1.51، على التوالي. كان المتوسط ​​± الانحراف المعياري للبطلة وCRVE القيم 151.31 ± 13.53 و 213.20 ± 18.44 على التوالي. لم المتنوعة كبيروقد لوحظت من مؤتمرات للبطلة والقيم CRVE الحصول على 4 أيام متتالية.

وقد بلغ متوسط ​​بطلة وCRVE قيم العين اليمنى لبطلة واحدة CRVE قيمة يوميا. بعد ذلك، تم تقييم التكرار من القياسات عن طريق معامل الارتباط Intraclass (ICC)، إحصائية أبعاد تحده 0 و 1 التي تصف استنساخ التدابير المتكررة في عدد السكان. وقد أجريت القياسات من قبل المقيم واحد. وبالتالي، في اتجاه واحد نموذج الآثار العشوائية يسمح لتقدير التباين داخل 29-المقيم. وكانت المحكمة الجنائية الدولية 0.919 (95٪ CI: 0.883، 0.946) و0.898 (95٪ CI: 0.854، 0.932) للبطلة وCRVE، على التوالي. هذه القيم المحكمة الجنائية الدولية هي أعلى بكثير من عتبة 0.6، والتي تعتبر مهمة سريريا وتقديرات كل من يدخل في فئة واسعة بأنها "مثالية تقريبا" في الموثوقية 30.

دراسة فريق لدراسة تأثير الهواء جسيمات Pollution

وقد أجريت الدراسة في الفترة بين يناير 2012 و مايو 2012 وشملت 84 فردا. وكان المشاركون 22-63 سنة وخالية من الأمراض القلبية الوعائية تشخيصها سريريا قبل وأثناء فترة الدراسة. أخذت صورة واحدة من قاع العين اليمنى باستخدام كاميرا شبكية العين على كل ثلاثة أيام فحص منفصلة. يشار إلى القارئ إلى ورقة من Louwies والمتعاونين للحصول على معلومات مفصلة عن كيفية جمع البيانات تلوث الهواء 24. خلال فترة الدراسة، كانت المحيطة PM 10 قبل الميلاد ومستويات عالية في بلجيكا بسبب النقل الجوي باتجاه الغرب من الهواء الملوث من أوروبا الشرقية. وتصور هذا في شريط فيديو الفاصل الزمني (معلومات تكميلية). تم تعيين تركيزات تلوث الهواء لكل مشارك لمدة 2 و 4 و 6 ساعة التي تسبق الامتحان في شبكية العين. تم حساب مستويات تلوث الهواء في يوم الزيارة السريرية من منتصف الليل حتى وقت سابق الشبكيةأنا. تم تعيين مستويات تلوث الهواء أيضا لليوم السابق وقبل يومين من امتحان الشبكية. وتتلخص هذه التركيزات على النحو التالي: lag2h، lag4h، lag6h، 24H تأخر، وتأخر 2D. ، تم إجراء تحليل التعرض للاستجابة باستخدام نماذج مختلطة الملوثات محددة. تفاصيل هذه التحليلات يمكن العثور عليها في المنشور الأصلي 24. كان هناك علاقة عكسية بين بطلة وتركيزات تلوث الهواء (التي تقاس على أنها PM 10 قبل الميلاد وتركيزات) في النوافذ التعرض للساعة واليومي قبل الفحص السريري. وقد لوحظ لكل 10 ميكروغرام الزيادة / متر مكعب في المتوسط ​​PM 10 خلال 24 ساعة التي تسبق الفحص (الشكل 3)؛: انخفاض في بطلة من 0.93 ميكرون (ع = 0.0003 -1.42، -0.45 95٪ CI). كشفت PM 10 النوافذ التعرض للساعة أقصر وPM متوسط ​​تركيزات 10 خلال الأيام السابقة 2 أيضا انخفاض ملحوظ في قيم بطلة. انخفاض في بطلة من 1.84 μتم العثور أيضا لكل 1 ميكروغرام الزيادة / متر مكعب في BC 24 ساعة قبل الفحص.: م (ع = 0.008 -3.18، -0.51 95٪ CI). لم يلاحظ أي ارتباط ملموس بين بطلة إضافية وغيرها من النوافذ التعرض محسوبة قبل الميلاد. وقد لوحظ لكل 10 ميكروغرام الزيادة / متر مكعب في 10 PM في الإطار التعرض 24 ساعة قبل التقاط الصورة الشبكية.: انخفاض في CRVE من 0.86 ميكرون (ع = 0.004 -1.42، -0.30 95٪ CI). نوافذ التعرض أقصر كشف آثار هامة إضافية (الشكل 3). ولوحظ وجود ارتباط سلبي بين CRVE والتعرض قبل الميلاد خلال 24 ساعة قبل الفحص. ومع ذلك، فإن تأثير لا تصل إلى مستوى الدلالة الإحصائية (-1.18 ميكرون، 95٪ CI: -3.11، 0.75، P = 0.23).

الشكل 1الشكل 1. الشبكية الصورة ومثال على الكاميرا الشبكية. المشروح الشبكية الصورة قاع العين اليمنى من المتطوعين الأصحاء (يسار) وصورة من الكاميرا الرقمية الشبكية غير حدقي توسعي (يمين). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2. قطة الشاشة من البرامج ايفان. مثال على الصورة التي تتم معالجتها مع البرنامج ايفان. البرنامج يحدد الأوعية الدموية ويحسب الأقطار. المشغل يشرف على النتائج ويحدد الشرايين (كما هو موضح باللون الأحمر) والأوردة (كما هو موضح باللون الأزرق). ثم يتم حساب بطلة وCRVE تلقائيا. الرجاء الضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 3
الرقم 3. الرابطة بين تلوث الهواء والكوادر سفينة الشبكية. التغيير المقدرة في متوسط ​​بطلة وCRVE (95٪ CI) بالاشتراك مع الزيادة / متر مكعب 10 ميكروغرام في 10 PM (يسار) أو زيادة / متر مكعب 1 ميكروغرام في BC (الحق) للتعرض مختلف الإعاقات. وتم الحصول على البيانات من لجنة من 84 شخصا. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الشكل 4.904 / 51904fig4highres.jpg "الهدف =" _ على بياض "> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

فيديو التكميلي. الفاصل الزمني الفيديو تركيزات تلوث الهواء أثناء الدراسة وحة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ويقترح تحليل الصور الشبكية كأداة ملائمة لدراسة الاستجابات الاوعية الدموية الدقيقة في الدراسات الوبائية. عندما تتوافر لديها الخبرة المشغل، فإنه يأخذ أقل من 5 دقائق لالتقاط صورة قاع. وعلاوة على ذلك، هذا الإجراء غير مزعجة لتصور دوران الأوعية الدقيقة يمكن استخدامها للمشاركين من سن مبكرة حتى سن الشيخوخة.

الأدب يتزايد فيما يتعلق ارتباط بين التغيرات المورفولوجية في الأوعية الدموية في شبكية العين (للتغيير المثال في سفينة العيار، نمط هندسي، الخ) ونمط الحياة للتعديل والمخاطر البيئية العوامل 15،16. تظهر أعمال التجريبية والوبائية التي قصيرة الأجل وطويلة الأجل التعرض تلوث الهواء يرتبط بقوة مع معدلات الاعتلال والوفيات القلبية الوعائية. ومع ذلك، وهي تقنية مريحة مثل التصوير قاع شبكية العين وقد استخدمت قليلا جدا لدراسة آثار الدقيق microcirculatory التي قد تسببها ملوثات الهواء.

jove_content "> الخطوات المختلفة اللازمة للحصول على صورة ذات جودة عالية قاع سيتم شرحها في هذا البروتوكول الفيديو. وفي وقت لاحق، ونظرا للمنهجية للحصول تصلب والقياسات عيار venular، وبشكل أكثر تحديدا في وسط الشبكية تصلب في حكمهم (بطلة) و أظهر أي ما يعادل الوسطى الشبكية Venular (CRVE) 13،28. نتائج تحليل التدابير المتكررة بأن النتائج داخل المقيم للبطلة وCRVE هي استنساخه للغاية للصور التي تم التقاطها ضمن إطار زمني من أربعة أيام. هذه النتائج تتماشى مع الملاحظات الأخيرة التي أبلغ عنها McCanna والزملاء. وذكرت أن الكتاب الأخير بطلة وCRVE القيم مستقرة خلال فترة شهر واحد. وذكرت الارتباطات لأزواج من زيارات دراسية من 0.9 وانخفض قليلا الارتباطات مع طول متزايد من الفاصل الزمني 31.

وفي وقت لاحق، فإنه يظهر في دراسة لوحة مع البالغين الأصحاء أن صدوران الأوعية الدقيقة etinal يمكن أن تستجيب بسرعة لتلوث الهواء الجسيمات. بشكل أكثر تحديدا، وذكرت انخفاضا في بطلة التي تتعلق زيادة التعرض قصير الأجل لPM 10 و 24 قبل الميلاد. تضييق الشرايين في شبكية العين هو وكيل لتقدير مخاطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية وفيات القلب والأوعية الدموية 32-35. ومن المتوقع أن الأوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين يمكن أن تستخدم لسبر للآثار القلب والأوعية الدموية من تلوث الهواء. وفي هذا الصدد، أفاد أدار وزملاؤه للمرة الأولى عن الآثار قصيرة الأجل لتلوث الهواء على الأوعية الدموية الدقيقة في شبكية العين البشرية في تحليل مستعرضة من الفوج MESA 21. التغييرات الاوعية الدموية الدقيقة التي أبلغ عنها Louwies وآخرون (2013) تكمل تلك التي وجدت من قبل أدار آخرون. (2010). ذكرت والكتاب الأخير 0.4 ميكرون انخفاض بطلة (95٪ CI: -0.8، -0.04) في 9 ميكروغرام الزيادة / متر مكعب في المتوسط ​​PM 2.5 في اليوم السابق. على أساس القياسات المتكررة،. Louwies وآخرون (2013) عن تقدير -1.2 ميكرومتر (95٪ CI: -1.61، -0.61) ويقترح أن حجم تأثير أكبر قد تكون نتيجة لزيادة التباين في وPM التعرض BC التركيزات في هذه الدراسة وحة 24.

وقد ارتبطت الالتهاب الرئوي وانخفاض درجة، والتهاب النظامية مع التعرض لتلوث الهواء 36. كما تم ربط التهاب النظامية مع البطانية الخلل 37،38. هذه العملية قد تؤثر على تفاعل الأوعية الدموية في شبكية العين 39. فمن المفترض أن الاستجابات الالتهابية تؤدي إلى النشاط البطانية غيرت، والتي قد تنعكس في تضييق الكوادر تصلب. وتشير هذه النتائج من دراسة الفريق أن هذا قد يحدث في فترة زمنية أقل من 24 ساعة بسبب التعرض لPM 10 ارتبط عكسيا مع بطلة خلال جميع النوافذ التعرض للساعة. الملاحظات تتماشى مع تأثير معروف من استطلاع الهواءution على الصحة. وقد كشفت الدراسات الحيوانية على المدى القصير مع التعرض لمستويات الذروة من ملوثات الهواء أن الأوعية الدموية الدقيقة يمكن أن تتأثر 40،41. وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات تدخل الإنسان في البيئة التي تسيطر عليها تلك الوظيفة البطانية قد انخفضت قيمتها عند التعرض لعادم الديزل 42،43.

في الختام، وجود العديد من أوجه التشابه التنموية والتشريحية بين الأوعية الدموية في شبكية العين والأوعية الدموية الدقيقة في القلب والرئتين والدماغ 10. لذا، يعتبر الأوعية الدموية في شبكية العين الدم والأنسجة البديلة للدوران الأوعية الدقيقة النظامية. أي تغيير في الأوعية الدموية في شبكية العين قد يكون مؤشرا قيما لتطوير مرض القلب والأوعية الدموية. يعتبر تحليل مريحة وغير مزعجة من الصور الشبكية الآن مفيدة للدراسات القائمة على السكان مع التركيز على القلب والأوعية الدموية وعلم الأوبئة. هذه الورقة البروتوكول ينبغي تشجيع المزيد من المجموعات البحثية لاستخدام قاع العين والتصوير الفوتوغرافي لدراسة EF الاوعية الدموية الدقيقةتأثيرات سلبية من العوامل البيئية ونمط الحياة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

تعلن المؤلفين ليس لديهم مصالح مالية فعلية أو محتملة المتنافسة.

Acknowledgments

وترد نتائج عن استجابة الاوعية الدموية الدقيقة لتلوث الهواء الجسيمات بإذن من منظورات الصحة البيئية 24. كانت بيانات نوعية الهواء والأرصاد الجوية المقدمة يرجى التحقق من صحتها من قبل المعهد الملكي البلجيكي للأرصاد الجوية ووكالة البيئة الفلمنكية. تم الحصول على الشبكية برامج تحليل الصور من الدكتور N. فيرير (مدرسة ماديسون الهندسة وتصوير قاع العين مركز القراءة، قسم طب العيون والعلوم البصرية في جامعة ويسكونسن ماديسون). معتمدة اللاعب Tijs Louwies وإلين نائب مدير الجامعة مع زمالة VITO. إلين نائب مدير الجامعة حاصل على زمالة بحثية المريد لصندوق العلمي الفلمنكية. تيم S. Nawrot هو حائز على منحة انطلاق مجلس البحوث الأوروبي.

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

الطب، العدد 92، شبكية العين، الأوعية الدموية الدقيقة، تحليل الصور ووسط الشبكية تصلب ما يعادلها، وسط الشبكية Venular ما يعادلها، تلوث الهواء، والجسيمات، والكربون الأسود
تصوير قاع العين كأداة ملائمة لدراسة الردود الأوعية الدموية الدقيقة في عوامل الخطر مرض القلب والأوعية الدموية في الدراسات الوبائية
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