Summary
Nous présentons une méthode efficace d’étudier le logement de lentille à l’aide d’une civière objectif manuel. Le protocole imite hébergement physiologique en tirant les zonules connecté autour de la capsule du cristallin, par conséquent, qui s’étend de la lentille.
Abstract
L’objectif de ce protocole consiste à mimer la biomécanique de l’habitation physiologique de façon rentable et pratique. Hébergement est obtenu par la contraction du corps ciliaire et de la relaxation des fibres de la zonule, qui se traduit par l’épaississement de la lentille nécessaire pour vision de près. Nous présentons ici un roman, une méthode simple qui hébergement est répliqué par tenseur des zonules reliés à la capsule du cristallin par une civière objectif manuel (MLS). Cette méthode permet une comparaison des lentilles, ce qui peuvent s’étirer, à lentilles non-accommodant, qui ne peuvent être étirés et surveille l’étirement radiales atteint par une lentille lorsqu’ils sont soumis à une force cohérente. Ce qui est important, les couples civière aux zonules directement et non à la sclérotique de le œil, seulement nécessitant ainsi l’objectif, zonules et le corps ciliaire plutôt que l’échantillon de l’ensemble du globe. Cette différence peut diminuer considérablement le coût d’acquisition des lentilles de cadavre de donateurs d’environ 62 % par rapport à l’acquisition d’une planète entière.
Introduction
L’hébergement est le processus par lequel le œil humain est capable de s’adapter dynamiquement la forme de son cristallin pour voir des objets à des distances loin ou proches, mise au point nette. L’hébergement est un processus intrinsèquement biomécanique. Lors de la stimulation neurale, les muscles ciliaires produisent une force sur le corps ciliaire et les fibres de la zonule qui s’attachent à la circonférence de la lentille capsule1,2. Bien qu’il existe différentes théories derrière la biomécanique de l’habitation, la plus largement acceptée est l’hypothèse de Helmholtz. Selon l’hypothèse, la lentille est à l’état naturel tendu, correspondant à la forme mince de la lentille qui est optimale pour la mise au point des objets éloignés. Pour modifier focus d’objets proches, contractent les muscles ciliaires et les fibres zonulaires sont assouplies. À son tour, la lentille s’épaissit, augmentant les courbures surfaces antérieures et postérieures. Cela correspond à une augmentation de puissance dioptrique qui est nécessaire pour la vision, par conséquent, une plus courte focale1de près.
La capacité d’accueillir est compromise au fil du temps via une condition nommée la presbytie. Touchant tout le monde, 50 ans, la presbytie fait le œil incapable de modifier dynamiquement le focus à partir loin pour fermer la distance3. Pour lutter contre la presbytie, les méthodes actuelles sont passifs, y compris les lunettes à double foyer et verres correcteurs. Tout en augmentant sa capacité de se concentrer sur des objets proches à quelques plans, ces traitements passifs impossible de restaurer la capacité de focus dynamique de l’objectif4,5. Afin de traiter efficacement la presbytie ou éventuellement l’empêcher, il y a un besoin permanent de mieux comprendre le logement.
Afin d’étudier les hébergements de la lentille, un certain nombre de dispositifs ont été développé pour simuler le phénomène ex vivo4,6,7,8,9. Disques de rotation ont été introduits pour surveiller l’étirement de l’objectif intermédiaire de forces centrifuges8. Pour reproduire plus fidèlement le phénomène objectif étirement périphériques ont été progressivement introduits et innovés. Utilisant une civière de lentille, Manns et al. caractérise la force nécessaire pour accommoder la lentille tout en corrélant ces à la puissance de la lentille et le diamètre équatorial9. Notre compréhension actuelle est que la lentille se raidit avec l’âge, entraînant une variation réduite en forme de lentille en réponse à une force égale, du corps ciliaire3,10,11,12.
Cours lentille civières souvent impliquent une configuration complexe, mise en œuvre des produits électroniques et programmables taux d’étirements et exige le cadavre entier globe oculaire6,7,10,13. Cette exigence augmente le coût par expérience à plus de $500.00 par oeil et diminue la disponibilité de l’échantillon. Nous présentons ici une méthode pour répliquer lentille Hébergement à faible coût, comme le œil postérieure s’élève à environ 200,00 $. Certain temps moins sophistiqués que les nombreux dispositifs utilisés aujourd'hui, la technique est beaucoup plus rentable et adoptables sans compromettre les résultats. Cette méthode est centrée autour d’une civière objectif manuel (MLS), représentée à la Figure 1et utilise un système de serrage unique sur les fibres zonulaires et une méthode de torsion radiale pour élargir le diamètre de la lentille. La précision physiologique du protocole est validée par les conclusions de Bernal et al., qui a étudié la voie par laquelle les fibres zonulaires antérieures et postérieures sont connectés à la capsule objectif14. À l’aide de la conception des chaussures personnalisées qui ne nécessitent que la lentille, zonule et corps ciliaire, visait à étudier la biomécanique de la lentille en répliquant hébergement physiologique.
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Protocol
Les protocoles suivants sont acceptés sous animalier institutionnel de l’Université du Maryland et Comité d’urbanisme ainsi que l’Institutional Review Board. Les protocoles de suivent les normes fédérales, nationales et locales, et les lignes directrices énoncées par la politique de l’Université du Maryland sur la biosécurité.
1. la dissection de l’échantillon de l’oeil
-
Obtenir un échantillon de le œil de banque locale d’abattoir ou d’un tissu. Si un globe de l’oeil entier est obtenu, extraire immédiatement la lentille, zonules ci-joint et vitreux.
Remarque : Les détails spécifiques décrites ci-dessous se rapportent aux yeux porcins et humains.- À l’aide de pinces et ciseaux chirurgicaux désinfectés, coupez et enlevez tous les excès de tissu qui entoure la sclère.
- Fermement tenir le œil sur le côté et, à l’aide d’une lame de rasoir, faire une petite incision le long du côté de l’oeil de 3 mm de la cornée. Faire la coupe assez profondément d’avoir atteint le corps vitré à l’intérieur de le œil.
- À l’aide de ciseaux, découpez soigneusement le long de l’incision sur le pourtour de l’oeil. Éviter la perforation de la lentille. Une image représentative est montrée dans la Figure 2A.
- Une fois la circonférence extérieure de le œil a été coupée, enlever le tissu postérieur de l’oeil avec une pincette. Isoler la lentille, zonules, corps ciliary et le corps vitré attaché avec une pince. Une image représentative est illustrée à la Figure 2B.
- Grâce aux ciseaux et pinces, retirer excès vitré donc la lentille peut étaler à plat sur le MLS.
Remarque : En cas de greffe de cornée, le bouton de la cornée est utilisé en chirurgie et le reste du globe est disponible à des fins de recherche. Toutefois, ce globe partiel peut toujours servir dans la préparation du tissu de la configuration de civière de lentille. Si seulement la partie postérieure est obtenue, seulement effectuer étape 1.1.4–1.1.5.
- Désinfecter tous les appareils après la dissection dans Javel 15 % pendant 30 min.
2. première Assemblée de la civière objectif manuel
- Insérez le fond de chaussure de 10 mm et le dessus de chaussure correspondante dans la plaque de fond de la MLS donc il reste un écart de 5 mm entre la paroi arrière du tiret chaussure et de la chaussure elle-même.
- Aligner les plaques supérieure et inférieure, claquer les plaques ensemble ; l’appareil est maintenant en position non étirée.
- Insérez les plaques dans le cas de la plaque et la vis de butée dans le trou situé sur le côté de la plaque de fond.
- Insérez le cas de la plaque dans la base et placez la clé dans les tirets alignés.
- Tournez la clé dans le sens horaire jusqu'à ce qu’il atteigne la vis d’arrêt pour les chaussures sur les contrats et tourner en arrière dans le sens anti-horaire pour retourner les chaussures dans sa position initiale sans étirement.
3. montage de la lentille
- Insérer le fond de chaussure de 10 mm dans la plaque de fond dans la MLS afin que 5 mm de l’écart entre reste la paroi arrière de la tiret de chaussure et de la chaussure elle-même.
- Avec une pincette courbée, placez la lentille extrait face au milieu de la plaque de fond afin que les chaussures sont prenant en charge la lentille sur le trou central.
- S’enclenchent le haut correspondant des chaussures, détourage seulement les zonules et le corps vitré. Visuellement, s’assurer que l’objectif reste que centré que possible sur la plaque de fond.
- Répétez les étapes 2,3 à 2,4.
4. mesure de l’objectif
- Placer un système d’imagerie directement au-dessus de l’appareil afin de capturer des vidéos et des photos du processus d’étirage. N’oubliez pas d’inclure une règle dans le cadre de l’image avec précision des images taille et échelle en post-traitement.
Remarque : Tout système d’imagerie approprié est suffisant pour cette étape ; ici, nous utilisons un 12 mégapixels, autofocus, smartphone un pied sur l’échantillon. - Fermement mais doucement, tourner la clé dans le sens horaire pour étirer la lentille. La figure 3 montre les images représentatives à l’état non étiré et tendu.
- Après avoir photographié la lentille étirée, tourner la clé dans le sens anti-horaire pour restaurer l’échantillon à son état de repos.
Remarque : Il est impératif que la mesure de la lentille est réalisée en temps opportun afin de minimiser la déshydratation de la lentille. - La photo clairement l’état de repos final de la lentille.
5. analyse
- Télécharger l’image vers ImageJ et utiliser la fonctionnalité « point » pour sélectionner au moins 40 points sur la circonférence de la lentille comme le montre la Figure 4A. Utilisez l’option de « Mesurer » → « Analyser » pour donner l’emplacement de chaque point sélectionné.
- Points de lissage (à l’aide de logiciel par exemple MATLAB) l’emplacement afin de produire un rayon et Khi-deux de la fit, comme illustré à la Figure 4B. Convertir le rayon de pixels et l’erreur dans les paramètres à l’aide de la règle photographiée.
- Effectuer deux queues test t jumelé à comparer un objectif individuel avant et après l’étirement de la MLS.
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Representative Results
Yeux porcins, un échantillon commun pour l’étude de la presbytie par la lentille qui s’étend de4,15, ont été obtenus, (n = 10) d’un abattoir local et le présent protocole a été utilisé pour observer la capacité d’hébergement des lentilles. Figure 5 A montre la comparaison de la lentille porcine avant et après l’étirement par l’intermédiaire de la MLS. Il y avait une augmentation moyenne 0,19 ± 0,07 mm de rayon de lentille étirée (p < 0,001), assimile à une augmentation de 4,2 ± 1,62 % du rayon original. Hébergement est corrélé avec l’élasticité de la lentille, la radiale différence entre position non étirée et tendue suggèrent donc la capacité d’accueillir. Nous avons constaté une augmentation constante dans le rayon de la lentille après étirement, qui est en accord avec semblables études16,17. La cohérence et la déviation relativement faible au sein de l’étude encore valide notre protocole.
Ce protocole permet la comparaison des lentilles obligeants et désobligeant. La plus grande différence radiale entre son état non étiré indique une plus grande capacité à s’adapter. Afin de valider davantage le protocole, nous avons observé des capacités d’hébergement humaine en fonction de l’âge. Nous avons testé un 21 ans et un œil humain de 60 ans (The National Disease Research Interchange, Philadelphie, PA). Les résultats, comme le montre la Figure 5B, ont indiqué une diminution de la capacité d’accueillir avec l’âge. Le rayon 21 ans lentille a augmenté de 0,22 ± 0,13 mm ou 5,2 % après étirement comparativement à l’augmentation 0,0059 0,099 mm ou 0,14 % ± de la lentille de 60 ans. Il a été démontré que les lentilles humaines perdent progressivement la capacité de s’adapter à l’âge de3. Ces résultats montrent un écart plus faible entre le rayon étiré et non de la lentille de 60 ans par rapport à l’objectif de 21 ans, indiquant une perte de capacité d’hébergement. L’ancien objectif humain démontrant une diminution de la capacité de s’étirer est en accord avec des études similaires sur le logement en fonction de l’âge de18,8,20.
Figure 1 : Schématique de la civière objectif manuel. (A) l’assemblage de composants de la MLS, y compris les chaussures, tôles, plaque supérieure et la plaque inférieure. (B) Schéma représentatif des chaussures connectés radialement à l’échantillon. (C) chaussure enserré dans lequel les zonules (non illustrées) sont attachés et tendus. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Des images représentatives du protocole de dissection. (A), l’échantillon de l’oeil ont été recueillies et la première incision le long de la planète se fera environ 3 mm de la cornée. (B) le globe oculaire a été correctement coupé autour de sa circonférence. La sclère (C) la partie postérieure a été entièrement séparée du globe. (D) la lentille, vitré, zonules et corps ciliaire ont été isolés de la planète. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Une image représentative de la lentille sans étirement et étirée par l’intermédiaire de la MLS. (A) la lentille se tient au sein de l’appareil, avant de soulevage, dans sa position sans étirement. (B), l’appareil est sous tension radialement par l’intermédiaire de la clé, comme la lentille est étirée dans sa position allongée. Echelle = 10 mm. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Des images représentatives de l’analyse de données d’échantillons lentilles. (A) 50 sélectionné points ont été choisis sur la circonférence de l’échantillon de lentille à l’aide de logiciels ImageJ. (B) le rayon calculé a été 37,4955 pixels, et la valeur de khi-deux de l’ajustement a été 0,77636 pixels. Ces résultats vont changer de lentille-de-lens, et les pixels doivent être convertis en unités métriques, à l’aide de la règle photographiée. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Rayon de la lentille avant et après l’étirement par l’intermédiaire de la civière objectif manuel. (A) la non étiré et tendu des rayons de 10 lentilles porcins soumis à la MLS. (B) le graphique représentant des rayons mesurées de deux lentilles humaines, 21 ans et 60 ans, avant et après l’étirement objectif manuel. Les barres d’erreur dans la partie (A) et (B) représentent l’erreur signalée dans la mise en place du périmètre de la lentille. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
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Discussion
Nous avons mis au point une nouvelle méthode pour fournir une manière précise et efficace d’étudier la capacité d’hébergement de la lentille en utilisant un mécanisme de serrage double-morceau de coupler la civière à l’échantillon. Au cours de l’hébergement, la lentille se détend, et le diamètre diminue à la suite d’une relaxation des fibres zonulaires1,2,4,19. La méthode met l’accent sur ce phénomène de serrage et de contrôle de la tension des fibres zonulaires. Pour cette raison, il faut soins intensifs afin de serrer les zonules dans les chaussures pour simuler avec précision hébergement objectif physiologique. Pour assurer un serrage correct, l’objectif devrait être plat contre le Centre des chaussures bas vitré minimal fixé. Supplémentaires il faut tandis que déchirante pour étirement radiales égale s’effectue autour de la circonférence de la lentille. Si l’étirement de la lentille semble être non équivalents, ou si les zonules sont détache de la pince, l’échantillon doit être remonté si possible.
Des protocoles d’étirement lentilles similaires sont en cours d’exécution afin d’étudier l’hébergement et la presbytie4,6,7,9,12. Toutefois, ces protocoles sont généralement complexes et coûteux, nécessitant des machines complexes et programmation de logiciels. En outre, ces techniques nécessitent un échantillonnage oeil tout au plus de 500,00 $ par expérience, ce qui réduit davantage l’adoption généralisée. Notre protocole augmente la faisabilité en remplaçant la programmation des machines avec un objectif manuel, qui s’étend de disponibilité système et échantillon en exigeant seulement une fraction de l’échantillon. Le postérieur nécessaire des coûts œil nettement moins à 250,00 $ par expérience. Cependant, il y a quelques limitations associées à notre protocole. Tel que mentionné plus haut, un mauvais alignement de l’objectif ou la tension inégale zonule se traduira par un étirement inapplicable. En outre, la force déchirante appliquée n’est pas mesurée et s’appuie donc sur la cohérence de l’utilisateur afin d’éviter le desserrage ou déchirure des zonules. Si les zonules sont déchirent, l’échantillon doit être jeté comme les chaussures de la MLS ne serait pas en mesure de fixer suffisamment. Futurs efforts se concentreront sur la quantification de la force appliquée pour assurer la cohérence et la pertinence physiologique. En outre, le protocole implique l’étirement pour être augmenté jusqu'à ce qu’interrompues par la vis d’arrêt. L’étirement ne saurait, par conséquent, être modifié ou variait entre échantillons et plutôt affiche un état complètement étiré ou non binaire.
Traitement de prévention ou innovant pour la presbytie est un point focal de recherche oculaire, car la condition est actuellement inévitable et incurable. Toutefois, la biomécanique de l’hébergement et de la presbytie n’est pas totalement comprise. Le protocole présenté permet une simulation précise de lentille qui s’étend au cours de l’hébergement tout en exigeant moins échantillon, construction de l’appareil et de temps. En augmentant la disponibilité, la méthode permet plusieurs laboratoires observer et étudier la biomécanique de l’habitation de la lentille.
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Disclosures
AB a participation de Bioniko Consulting LLC.
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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