Summary
우리는 수동 렌즈 들을 사용 하 여 렌즈 숙박을 공부 하는 효율적인 방법을 제시. 프로토콜 모방은 zonules를 당겨서 생리 숙박 연결 주위 렌즈 캡슐, 렌즈를 스트레칭 합니다.
Abstract
이 프로토콜의 목표 비용 효율적이 고 실용적인 방식으로 생리 숙박의 역학을 모방 하는 것입니다. 숙박 모양 체의 수축과 비전 근처에 필요한 렌즈의 두껍게 귀착되는 zonule 섬유의 이완을 통해 이루어집니다. 여기, 우리 소설, 숙박 긴장 풀어 zonules 수동 렌즈 들 것 (MLS)를 통해 렌즈 캡슐에 연결 하 여 복제 하는 간단한 방법을 제시. 이 메서드는 방사형 스트레칭 렌즈 때 일관 된 힘에 의해 달성 모니터링 하 고 렌즈, 비 수용 렌즈를 신축 할 수 없습니다를 기지개 할 수 있는 수용의 비교에 대 한 허용. 중요 한 것은, 들 것만 백업은 렌즈, zonules, 및 전체 세계 샘플 보다는 오히려 모양 몸, 눈의 공 막 아니라 직접 zonules에 커플. 이 차이가 크게 인수는 전체 세계에 비해 약 62%를 취득 하는 기증 시신 렌즈의 비용을 줄일 수 있습니다.
Introduction
숙박 시설에는 인간의 눈을 수 동적으로 날카로운 초점에서 멀리 또는 가까운 거리에서 개체를 참조 하는 크리스탈 렌즈의 모양을 조정 하는 프로세스입니다. 숙박 시설에는 본질적으로 biomechanical 과정이 있습니다. 신경 자극 시 속눈썹 근육 ciliary 시체와 zonule 섬유는 렌즈 캡슐1,2의 둘레에 연결 하는 힘을 생성 합니다. 숙박의 역학에 뒤에 여러 가지 이론이 있지만, 가장 널리 통용 되는 헬름홀츠 가설입니다. 가설에 따르면 렌즈에 해당 하는 먼 물체의 초점에 대 한 최적의 렌즈의 얇은 모양 자연 연장 된 상태에서입니다. Ciliary 근육 계약 가까이 개체에 포커스를 변경 하려면과 zonular 섬유 완화 됩니다. 앞쪽 및 후부 표면 곡률을 증가, 렌즈 복잡 합니다. 이 비전, 따라서, 짧은 초점 거리1근처에 필요한 시도 힘 증가에 해당 합니다.
능력에 맞게 노 라는 조건을 통해 시간이 지남에 따라 손상 됩니다. 에 영향을 미치는 모든 사람 나이 50에 의해, 노 안은 눈 거리3을 멀리에서 포커스를 동적으로 변경할 수 없습니다. 노 안 방지 하기 위해 현재 메서드는 수동 교정 렌즈와 촛점을 포함 하 여. 몇 가지 평면에 가까운 물체에 초점을 하나의 능력을 증가 하는 동안 이러한 수동 치료 렌즈4,5의 동적 초점 능력을 복원할 수 없습니다. 효율적으로 노 안을 치료 하거나 가능 하 게 그것을 방지 하는 것, 더 나은 숙박 시설을 이해 하는 지속적인 필요가 있다.
공부 하 고 렌즈 숙박, 장치 수 현상 비보 전4,6,7,,89를 시뮬레이션 하기 위해 개발 되었습니다. 회전 디스크 처음 원심력8통해 렌즈의 스트레칭 모니터를 소개 했다. 현상은으로 더 충실 하 게 복제 하기 위해 렌즈 스트레칭 장치 점차적으로 도입 되었고 혁신. 렌즈 들 것, Manns 외에 사용 하 여. 렌즈 전원 및 적도 직경9등을 상호 연결 하는 동안 렌즈를 수용 하는 데 필요한 힘이 특징. 현재 이해는 렌즈 자나 나이, 렌즈 모양 모양 바디3,10,,1112동등한 힘에 대 한 응답에서에서 감소 변경 결과입니다.
현재 렌즈 들 종종 전자 제품 및 프로그래밍 가능한 스트레칭 속도, 복잡 한 설치 프로그램을 포함 하며 전체 시신 안구6,7,10,13. 이 요구 사항은 실험 눈 당 $500.00 이상 당 비용을 증가 하 고 샘플 가용성을 감소. 여기 우리 후부 눈 합계 약 $200.00으로 저렴 한 비용으로 숙박 시설 렌즈를 복제 하는 방법을 제시. 동안 많은 장치 오늘, 보다 적게 정교한 기술은 이다 훨씬 더 비용 효과적이 고 adoptable 결과 없이. 이 메서드는 그림 1에 묘사 된 수동 렌즈 들 (MLS)를 중심 하 고 zonular 섬유 및 방사형 트위스트 방법에 독특한 클램핑 시스템을 사용 하 여 렌즈의 직경을 확장 하. 프로토콜의 생리 정확도 베 외의 결과 의해 유효성이 검사 됩니다., 누가 공부는 앞쪽에 및 사후 zonular 섬유 렌즈 캡슐14에 연결 하는 통로. 사용자 지정 신발만 렌즈, zonule, 및 ciliary 시체를 요구 하는 디자인을 사용 하 여, 우리 생리 숙박을 복제 하 여 렌즈 역학을 연구 목적.
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Protocol
다음 프로토콜은 메릴랜드 대학 기관 동물 관리 및 사용 위원회로 기관 검토 위원회에서 허용 됩니다. 프로토콜에 따라 연방, 주 및 지역 표준, 그리고 Biosafety에 메릴랜드 대학 정책에 의해 밖으로 설정 하는 지침.
1입니다. 눈 샘플의 해 부
-
로컬 도살 또는 조직 은행에서 눈 샘플을 가져옵니다. 전체 눈 글로브 얻은 경우은 즉시 렌즈, 연결 된 zonules 및 유리에 압축을 풉니다.
참고: 아래에서 설명 하는 구체적인 내용을 돼지와 인간의 눈에 관련이 있습니다.- 소독된 수술가 위, 집게를 사용 하 여 잘라내어는 sclera를 둘러싼 모든 과잉 조직을 제거.
- 단단히의 측면에 눈을 보유 하 고, 눈 각 막에서 3 mm의 측면을 따라 작은 절 개를 만들 면도칼 블레이드를 사용 하 여. 눈 안의 유리 체에 도달 했습니다 컷된 깊은 충분히 확인 합니다.
- 가 위를 사용 하 여 신중 하 게 눈의 둘레 주위 절 개를 따라 잘라. 렌즈를 puncturing 하지 마십시오. 대표 이미지 그림 2A에 표시 됩니다.
- 일단 눈의 외부 둘레를 잘라 집게를 사용 하 여 눈의 후부 조직을 제거 합니다. 집게와 렌즈 zonules, 속눈썹, 몸과 연결 된 유리를 격리 합니다. 대표 이미지 그림 2B에 표시 됩니다.
- 집게와가 위를 사용 하면, 그래서 렌즈는 MLS에 평평 하다 수 초과 유리 제거할.
참고: 각 막 이식의 경우, 각 막 버튼 사용 됩니다 수술에서 그리고 세계의 나머지는 연구 목적으로 사용할 수 있습니다. 그러나,이 부분 글로브 렌즈 들 것 설치 프로그램의 조직 준비에 여전히 사용할 수 있습니다. 뒷부분을 취득 하는 경우에 단계 1.1.4–1.1.5 수행할.
- 30 분 동안 15%의 표 백제 솔루션에서 모든 장비를 사용된 후 해 부를 소독.
2. 수동 렌즈 들 것의 재판 어셈블리
- 거기 남아 신발 들여쓰기의 뒤 벽과 신발 자체 사이의 5mm 간격 10mm 신발 바닥 및 해당 신발 상판 MLS의 바닥판에 삽입 합니다.
- 위쪽 및 아래쪽 접시, 접시를 함께; 물리기 정렬 장치 스트레치 위치에 지금 있다입니다.
- 플레이트 케이스와 아래 접시의 측면에 있는 구멍에 마 개 나사에 격판덮개를 삽입 합니다.
- 접시 경우 베이스에 삽입 고 렌치 정렬된 들여쓰기 합니다.
- 신발, 계약 하 고 다시 시계 반대 방향으로 스트레치 원위치에 신발을 반환할 중지 나사에 도달할 때까지 렌치를 시계 방향으로 트위스트.
3. 렌즈의 장착
- 삽입 10 m m 신발 바닥 MLS에 바닥판에는 5mm 차이 남아 사이 신발 들여쓰기 및 신발 자체의 뒷면.
- 곡선된 겸 자 사용 하 여, 장소 추출된 렌즈 얼굴 아래 접시의 중앙에 있도록 신발 중앙 구멍에 렌즈를 지원 하.
- 신발 상단의 해당 클리핑만 zonules 및 유리 체에 스냅 합니다. 시각적으로 확인할 것 렌즈 중심으로 하단 플레이트에 가능한.
- 2.3-2.4 단계를 반복 합니다.
4입니다. 렌즈의 측정
- 기지개 과정의 사진과 비디오를 캡처하기 위해 바로 위에 장치 이미징 시스템을 배치. 후 처리에서 정확 하 게 크기와 스케일 이미지 그림의 프레임에 통치자를 포함 해야 합니다.
참고: 어떤 적합 한 이미징 시스템은이 단계;에 대 한 충분 한 여기 우리는 12 메가 픽셀, autofocusing 스마트폰 샘플에서 한 발을 사용합니다. - 단단히 아직 원활 하 게, 렌즈를 기지개 하는 시계 방향에 렌치를 회전 합니다. 그림 3 스트레치와 연장 된 상태에서 대표 이미지를 보여준다.
- 뻗어 렌즈 촬영, 후 렌치 샘플 휴식 상태로 복원 하려면 시계 반대 방향에서 회전 합니다.
참고: 렌즈의 측정 렌즈의 탈수를 최소화 하기 위해 적시에 수행은 필수적 이다. - 명확 하 게 사진 렌즈의 최종 휴식 상태.
5. 데이터 분석
- ImageJ로 이미지를 업로드 하 고, "포인트" 기능을 사용 하 여 그림 4와 같이 렌즈의 둘레 40 포인트 이상 선택. 각 선택 된 포인트의 위치를 "분석" → "측정" 옵션을 사용 합니다.
- 적합 (사용 하 여 소프트웨어 예: MATLAB) 위치 포인트 반경 및 카이 맞는 그림 4B의 순서. 픽셀 반경 및 오류 통계 촬영된 눈금자를 사용 하 여 변환.
- 쌍을 이루는 두 꼬리 t-검정 MLS에서 스트레칭 전후 개별 렌즈 비교를 수행 합니다.
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Representative Results
돼지 눈, 노 안 렌즈4,15, 스트레칭을 통해 공부에 대 한 일반적인 샘플 획득 했다 (n = 10) 로컬 도살이이 프로토콜에서 렌즈의 숙박 능력을 관찰 하기 위해 사용 되었다. 그림 5 MLS를 통해 스트레칭 전후 A 돼지 렌즈의 비교를 보여줍니다. 렌즈의 반경 기지개 하는 때에 평균 0.19 ± 0.07 m m 증가 (p < 0.001), 원래 반경에서 4.2 ± 1.62% 증가에 동일시. 숙박 렌즈 탄성을 연관, 따라서, 방사형 차이 스트레치 뻗어 위치 제안 수용 하는 능력. 우리는 렌즈의 반경, 스트레칭 후 비슷한 연구16,17와 일관 된 증가 발견. 일관성과 추가 연구 내에서 상대적으로 낮은 편차 우리의 프로토콜을 확인 합니다.
이 프로토콜의 친절 및 불친절 렌즈 비교에 대 한 수 있습니다. 스트레치 상태로 큰 방사형 차이점 수용 하기 위해 더 큰 능력을 나타냅니다. 추가 프로토콜 유효성을 검사 하려면 나이의 기능으로 인간의 숙박 능력 관찰 합니다. 우리 테스트 21 세는 60 년 된 인간의 눈 (국가 질병 연구 교환, 필라델피아, 펜 실바 니 아). 결과 그림 5B, 나이 맞게 능력에 있는 감소를 표시. 21 년-오래 된 렌즈의 반경 0.22 ± 0.13 m m 또는 60 세 렌즈의 0.0059 ± 0.099 m m 또는 0.14% 증가에 비해 스트레칭 시 5.2% 증가. 그것은 인간의 렌즈 점차적으로 나이3에 맞게 능력을 잃게 표시 되었습니다. 이 결과 숙박 능력의 손실을 나타내는 21-올해-오래 된 렌즈에 비해 60 세 렌즈의 기지개 하 고 스트레치 반경 사이의 작은 차이 설명 했다. 스트레칭 감소 능력을 보여주는 오래 된 인간의 렌즈에 나이8,,1820의 기능으로 비슷한 연구 계약 이다.
그림 1 : 수동 렌즈 들의 도식. (A) 조립된 MLS, 신발, 플레이트 케이스, 상판, 바닥판 등의 구성 요소. (B) 구두의 대표적인 다이어그램 광선 샘플에 연결합니다. (C) 핀치 신발 (안 사진은) zonules 연결 및 확장. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 해 부 프로토콜의 대표 이미지. (A) 눈 샘플을 모이고 세계 따라 첫 번째 절 개 약 3 m m 각 막에서 만들어질 것 이다. (B) 눈 세계는 제대로 잘라 왔다 그것의 둘레. (C) 뒷부분 sclera는 세계. 에서 완전히 분리 되었습니다. (D) 렌즈, 유리 체, zonules, 및 모양 몸 세계에서 고립 되어 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : MLS 통해 스트레치와 뻗어 렌즈의 대표 이미지. (A) 렌즈 wrenching, 스트레치 위치에 이전 장치 내에서 개최 됩니다. (B) 장치 렌즈 길쭉한 위치에 뻗어 서 렌치, 통해 광선으로 설정 되어 있습니다. 눈금 막대 = 10 m m. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 렌즈 샘플의 데이터 분석에서 대표 이미지. (A) 선정 50 포인트 ImageJ 소프트웨어를 사용 하 여 렌즈 샘플의 둘레에 선정 됐다. (B) 계산 된 반지름은 37.4955 픽셀, 그리고 적합의 카이 제곱 값은 0.77636 픽셀. 이 결과 렌즈-렌즈에서 변화와 픽셀 촬영된 눈금자를 사용 하 여 미터법 변환 해야 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 : 수동 렌즈 들을 통해 스트레칭 전후 렌즈 반경. (A) 스트레치 하 고 뻗어 MLS에 들어서는 10 돼지 렌즈의 반지름. (B) 두 인간의 렌즈, 21 살 및 60 년 오래 된, 수동 렌즈 스트레칭 전후 측정된 반지름의 대표적인 그래프. 모두에서 오차 막대 부분 (A)와 (B) 피팅 렌즈의 둘레에 보고 된 오류를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
우리는 방법을 제공 하는 정확 하 고 효율적인 듀얼 조각 클램핑 메커니즘을 이용 하 여 렌즈의 숙박 능력을 공부 하는 샘플 들 것 새로운 방법을 고안 했다. 숙박 시설, 동안 렌즈 이완, 그리고 직경 감소 zonular 섬유1,2,,419의 이완에 대 한 응답. 메서드는 클램핑 및 zonular 섬유의 장력을 제어 하 여이 현상에 초점을 맞추고. 이러한 이유로 정확 하 게 생리 적인 렌즈 숙박 시뮬레이션 신발 내 zonules 클램프를 중요 한 배려를가지고 한다. 적절 한 클램핑 되도록 렌즈와 연결 하는 최소한의 유리 하단 신발의 센터에 대 한 평면 휴식 해야 한다. 추가 한다 주의 고객분 동안 렌즈의 둘레 주위 수행은 동등한 방사형 스트레칭 되도록. Nonequivalent, 것 같다 렌즈 스트레칭 또는 zonules는 클램프에서 분리 될 경우 샘플 해야 합니다 다시 탑재할 수 가능 하면.
유사한 렌즈 스트레칭 프로토콜은 현재 숙박 노4,6,7,,912를 공부 하 고 구현 되고있다. 그러나, 이러한 프로토콜은 일반적으로 복잡 하 고 비싼, 복잡 한 기계 및 소프트웨어 프로그래밍을 요구 합니다. 또한, 이러한 기술을 더 광범위 하 게 채택 감소 실험 당 $500.00 이상에서 전체 눈 샘플 필요 합니다. 우리의 프로토콜 컴퓨터 프로그래밍 시스템 및 샘플만 샘플의 일부를 요구 하 여 스트레칭 수동 렌즈를 대체 하 여 타당성을 증가 합니다. 눈 실험 당 $250.00에서 훨씬 적은 비용의 필요한 후부. 그러나, 우리의 프로토콜와 관련 된 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 앞서 언급 했 듯이, 렌즈 또는 불평등 zonule 긴장의 부정합 부적당 스트레칭 발생 합니다. 또한, 적용 되는 고객분 힘 측정 되지 않습니다 및 따라서 unclamping 또는 zonules의 찢 어 방지 하기 위해 사용자의 일관성에 의존. zonules 눈물 했다, MLS 신발 충분히 클램프 할 수 없습니다 것으로 샘플 삭제 해야 합니다. 향후 측정 일관성과 생리 적인 관련성을 보장 하기 위해 적용 된 힘에 집중할 것 이다. 또한, 프로토콜 중지 나사에 의해 중단 될 때까지 증가 스트레칭 포함 됩니다. 스트레칭 변경할 수 없습니다, 따라서, 또는 샘플 사이의 다양 한 고 오히려 이진 완전 뻗어 또는 스트레치 되지 않은 상태를 표시 합니다.
노 안 방지 또는 혁신 치료로 상태 이며 현재 불가 피한 untreatable 눈 연구의 초점입니다. 그러나, 숙박 시설 및 노의 역학 완벽 하 게 이해 되지 않는다. 제시 프로토콜 적은 샘플 자료, 장치 건설, 및 시간을 요구 하는 동안 숙박 시설 중 스트레칭 하는 렌즈의 정확한 시뮬레이션에 대 한 수 있습니다. 증가 함으로써 가용성, 방법을 관찰 하 고 렌즈 숙박의 역학 공부 더 많은 실험실에 대 한 수 있습니다.
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Disclosures
AB은 Bioniko 컨설팅 LLC에 소유권 관심이 있다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Manual Lens Stretcher | Bioniko | MLS | Different animal species will require different shoe sizes |
| Porcine Eye Samples | George G. Ruppersberger; slaughterhouse | N/A | Whole eyeballs were obtained |
| Human Eye Samples | The National Disease Research Interchange | N/A | Posterior poles without corneas were ordered |
| Dissecting Scissors (5 1/2'' Straight) | Electron Microsopy Sciences | 72960 | |
| Tissue Forceps (4 1/2'') | Electron Microsopy Sciences | 72960 | |
| iPhone 6s | Apple | N/A | Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work |
| Sodium Hypochorite | Clorox | Clorox Regular-Bleach | Any disinfectant will work |
References
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