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황반 색소 반사계를 사용하여 페리포베아에서 카로티노이드 측정

Published: January 29, 2020 doi: 10.3791/60429
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 1
1College of Optometry, Western University of Health Sciences, 2ZeaVision LLC

Summary

우리는 망막의 중앙 및 parafoveal 지구에 있는 전반적인 황반 안료, 황체 및 제아잔틴 광학 조밀도의 수준을 결정하는 프로토콜을 제출합니다. 이 프로토콜은 foveal 편심에서 황반 색소 광학 밀도를 측정하는 데 사용되는 새로운 조정 가능한 트랙 시스템을 포함한다.

Abstract

황반 색소 반사계(MPR)는 전체 황반 안료 광학 밀도(MPOD)를 객관적으로 측정하고 중앙 1도에서 루테인 광학 밀도(L-OD) 및 제아잔틴 광학 밀도(Z-OD)를 더욱 제공한다. 이 기술의 변형은 생체 내 카로티노이드 밀도 편심을 포베아로 평가하기 위해 개발되었다. 안구 고정을 용이하게 하기 위해 참가자로부터 6.1m 떨어진 곳에 빨간색 LED 조명이 있는 조정 가능한 트랙 시스템을 배치했습니다. 반사측량 측정 중에 1도 망막 불균형을 만들기 위해 조명을 적절하게 간격을 두었습니다. 모든 반사측량 측정은 동공 팽창으로 수득하였다. 중앙 측정의 평균 MPR-MPOD 값은 0.593(SD 0.161)이었고 L-OD 대 Z-OD 비율은 1:2.61이었습니다. MPR-MPOD 값은 1도에서 0.248이고, 파라포베알 영역에서 2도의 평균 MPR-MPOD 값은 0.143이었다. L-OD 대 Z-OD 비율은 각각 1도 및 2도 오프 센터에서 1.38:1.0 및 2.08:1.0이었다. 결과는 망막 편심의 함수로 MPR을 사용하여 얻어진 MPOD 측정이 감소하고 루테인에 비해 중앙에서 제아잔틴의 높은 농도가 있다는 것을 보여줍니다. L-OD 대 Z-OD 비율은 중앙에서 2도 떨어진 제아잔틴보다 두 배 더 많은 루테인과 함께 foveal 편심으로 변경됩니다. 우리의 기술은 성공적으로 다양한 foveal 편심에서 황반 안료 광학 밀도의 측정을위한 빠른 생체 내 방법을 제공합니다. 결과는 생체외 및 생체외 산토필 카로티노이드 밀도 분포 측정에 이전에 발표된 바와 일치합니다.

Introduction

노화 관련 황반 변성 (AMD)은 실명의 주요 원인이며 전 세계적으로 실명의 8.7 %를차지합니다 1. AMD와 관련된 위험 요소는 증가 연령, 여성 성별, 흡연, 빛 홍채 색상, 지질 불균형, 햇빛과 자외선에 평생 노출, 항산화제의 시스템적으로 낮은 수준, 낮은 황반 색소 광학 밀도 (MPOD), 유전학 및 인종2를포함한다. 이들 중, 수정 가능한 위험 요소는 금연, 항 산화 의 구두 보충, 그리고 카로 티 노이 드. 카로티노이드는 식물과 미생물에서 발견되는 천연 안료이며 효율적인 항산화제3. 그들은 광합성 생물에 의해 생산됩니다. 인간은 그들의 규정식에서 카로티노이드를 얻습니다3,4. 황반 색소는 루테인, 제아잔틴 및 메소 제아잔틴4의세 가지 카로티노이드로 구성됩니다. 산토필 루테인과 제아잔틴5는 망막, 특히 황반에서 발견되며, fovea에게 노란색6을준다. xanthophylls의 높은 농도는 망막의 광수용체 및 내부 플렉시폼 층의 축에서 관찰된다5,7. 루테인과 제아잔틴과 같은 카로티노이드의 섭취는 황반 색소의 수준을 증가시킵니다. 루테인과 제아잔틴은 식이 섭취 또는 영양 보충제로 얻을 수 있으며 메소 제아잔틴은 단순히 루테인3,7,8의신진 대사의 부산물입니다. 루테인과 제아잔틴 농도는 망막의 다양한 부위에서 다릅니다. 중앙에서, fovea에서, 제아잔틴 농도는 2.3:19,10의비율로, 루테인보다 더 큽하다. 카로티노이드의 농도는 루테인이 제아잔틴보다 더 널리 퍼진 foveal 주변부에서 mm당 100 배 감소하며, 비율은 2.4 :19,10입니다.

망막에 있는 xanthophylls의 존재는 망막 회로, 특히 fovea 및 황반에서 보호하고, 중앙 비전을 위해 중요합니다. xanthophylls는 두 가지 가능한 메커니즘에 의해 망막을 보호합니다 : 1) 청색광을 필터링하고 2) 산화 스트레스5,11,12,13을감소시다. 청색광은 망막에서 가장 많이 산란되고 황반 안료의 상부는 산란된 빛을 중앙에서 흡수하여 시력을 향상시입니다. 추가적으로, 가시 스펙트럼의 파란 부분은 망막에 있는 반응성 산소 종의 과도한 양의 생성귀착될 수 있는 높은 에너지, 단파장으로 구성됩니다. 따라서, 카로티노이드는 이러한 자유 라디칼을 담금질함으로써 내부 망막 및 광수용체 망막 색소 상피 복합체에서 항산화제 역할을 함으로써황반에 대한 산화 부담을 감소시키는 것으로 생각된다5,12,13,14.

망막 카로티노이드의 측정은 전신 건강에 더 큰 영향을 미칩니다. 최근 시험은 카로티노이드 치료가 혈액 포도당 수준에 어떤 변경도 없이 당뇨병 환자에 있는 망막 기능을 향상한다는 것을보여주었습니다 15. 망막에 있는 카로티노이드 조밀도의 수준은 또한 두뇌에 있는 수준과 강하게 상관됩니다16. 카로티노이드 수준은 발달 년에서 중요 할 수있다17,18,그리고 나이와 뇌의 수준 감소19. MPOD 수준은 어린이와 노인 모두에서 신경 보호 및 신경 효율성에 관련되어 20,21. 따라서, MPOD 및 그 특성을 임상적으로 측정할 필요가 있다. 이것은 다양한 안구 및 전신 상태의 진단, 관리 및 치료에 역할을 할 것입니다7,15,16,17, 18,19,20, 21.

현재 시판되는 MPOD 측정 기술은 정신 물리학 테스트를 기반으로 하는 이종 깜박임 광도계(HFP)입니다. 이들은 ~0.30 mm 직경 원22에달하는 fovea에 1도 패치를 측정합니다. 이러한 유형의 장치는 신뢰할 수 있는 것으로 나타났지만, 주관적인 특성에 의해 제한되고, 사용하는 데 시간이 오래 걸리며,MPOD13,22,23,24를형성하는 크산토필의 개별 수량을 구별할 수 없다. 황반 색소 반사계(재료 표참조)는 반사계(도 1참조)라고도 하며, MPOD 및 루테인 및 제아잔틴(xanthophylls)의 개별 성분을 객관적으로 측정하여 이러한 한계를해결한다(25). 반사계는 UV/IR 여과 및 시준석 할로겐 소스를 사용하여 제어된 광선을 망막으로 전송하고(도면 도 2참조) 내부 필터는 생성된 대부분의 방사선을 흡수합니다. 따라서 참가자에 대한 방사선 노출의 위험이 거의 또는 전혀 없습니다. 인간의 눈에서 다양한 염색체 및 구조와 그에 상응하는 흡수 및 반사도 패턴은 문헌26,27,28에잘 기재되어 있다. 내부 분광계에 의해 처리된 반사광을 분석하면 전체 MPOD와 함께 루테인 및 제아잔틴 광학 밀도(L-OD, Z-OD)의 정량적 절연 및 측정이 가능합니다. 제3 망막 카로티노이드 메소-제아잔틴은 제아잔틴과 분광적으로 구별할 수 없으며, 따라서 Z-OD는 두카로티노이드(29)의조합을 나타낸다. 이전 작업은 중앙 L-OD, Z-OD 및 MPOD25,29를측정할 때 신뢰할 수 있는 반사측량계를 보여주었습니다.

현재 연구의 목적은 인간에서 포베알 및 파라포벨 망막 영역에서 제아잔틴 및 루테인 수준의 생체 내 추정치를 생성하는 데 활용될 수 있는 기술을 만드는 것이다. 추가 목표는 이전에 간행된 실험실 및 반학 결과14,29에사실 인정을 비교하기 위한 것입니다. 이 원고에서 개발및 기술된 접근법은 반경측정과 함께 그 활용도가 연강 MPOD를 측정하는 것은 참신하다. 이 기술은 L-OD 및 Z-OD와 같은 개별 카로티노이드의 망막 수준을 다양한 포벨 및 파라포브 위치에서 측정하기 위해 주요 수정 없이 기존의 반사측량 장치와 함께 사용할 수 있습니다.

이 원고에 제시된 연구 결과는 22-29 세에 구역 수색하는 8명의 참가자를 포함합니다. 우리의 방법은 연구 참가자가 포함 기준을 충족하는지 확인하기 위해 먼저 일상적인 안과 검사를 실시하는 것을 포함합니다. 통보된 동의를 얻은 후, 각 연구 참가자는 다음과 같은 네 가지 테스트를 거쳤다: 1) 시판되는 이종간 플리커 광도측정기 는 중앙 MPOD 측정을 얻기 위해 이용되었다; 2) 반사계 장치는 두 개의 중앙 측정을 얻기 위해 이용되었다; 3) 주변 트랙 시스템과 함께 동일한 반사계 장치를 사용하여, 1도 편심에서 카로티노이드 수준의 측정, 즉 0.30 mm 직경 원, 중앙 fovea에서 0.30 mm에서 중심; 4) 동일한 설정, 카로티노이드 수준을 2도 편심으로 사용하여, 포베아(parafoveal 영역)의 가장자리에 배치된 0.30 mm 직경 원을 측정하였다.

MPR 측정은 1% 열대아미드 안과 방울로 각 참가자의 동공을 확장한 후에 수행되었습니다. 반경계를 이용한 MPOD 값을 얻기 위해서는 동공 팽창이 필요하지 않은 것으로 알려져 있지만, L-OD 및 Z-OD측정(25,29)의반복성을 향상시킬 수 있다. 이것은 아마도 반사계를 사용하여 망막에서 얻은 측정이 동공이 팽창되었을 때 더 나은 신호 대 잡음 비율을 가졌다는 사실 때문일 수 있습니다. 정확하고 안정적인 주변 반사측정 측정을 위해 참가자들은 광학 무한대30,31에배치된 고정 대상을 사용했습니다.

우리는 30 초에 대한 반사계 측정을 얻고 데이터의 처음 10 s를 폐기했다. 이 절차는 두 가지 장점이 있습니다 : 1) 신호 소스가 밝고 눈이 작업에 적응하고 조정할 수 있습니다. 및 2) 가장 중요한 것은, 처음 10 s 동안 광수용체 안료 표백. 따라서 처음 10s의 측정을 제거하면 보다 안정적이고 정확한신호(29)를사용할 수 있습니다. 우리는 본 연구에서 모든 반사측정 시험을 두 번 수행했으며, 그 후 평균 MPOD, L-OD 및 Z-OD 값과 각 참가자에 대한 Z-OD/L-OD 비율을 얻기 위해 측정값을 평균화했습니다.

Protocol

모든 과목은 단일 사이트에서 모집되었다, 건강 과학의 서부 대학. 이 연구는 미국 캘리포니아 주 포모나 주 웨스턴 대학교 의 건강 과학 대학기관 검토 위원회의 승인을 받았으며 헬싱키 선언의 원칙에 따라 수행되었습니다. 참가 하기 전에 모든 참가자는 연구에 대 한 자세한 설명을 부여 하 고 어떤 표준 안과 평가 수행 하기 전에 통보 된 동의 서에 서명 했다.

1. 참가자 모집

  1. 18세 이상이며 시력이 20/40 이상인 참가자를 포함하십시오.
  2. 백내장, 분리된 드루젠, 후방 유리체 박리, 주변의 가족 드루젠, 격자 변성, 또는 망막 색소 상피 결함과 같은 임상적으로 중요하지 않은 조건을 가진 참가자를 포함합니다. 참가자가 정상적인 쌍안경을 가지고 있고 억제32가없는지 확인합니다.
  3. 억제시험(32)의투여에 의해 이 것을 이룬다. 정상적인 쌍안경이 없는 경우 참가자는 광원의 고정 목표와 측정을 동시에 인식할 수 없으므로 fovea 및 parafoveal 영역에서 적절한 측정 위치를 확인할 수 있기 때문에 이는 매우 중요한 단계입니다.
  4. 황반 부위(망막의 중앙 부분), 녹내장, 당뇨 성 망막증, 출혈, 심한 백내장 또는 안과 화상 진찰 또는 MPR 측정을 방지하는 유리성 과반에 있는 망막 손상과 함께 18 세 미만의 모든 참가자를 제외하십시오.
  5. 이형 깜박임 광도계 또는 반사측계를 사용하여 측정을 수행할 수 없는 참가자, 장치가 MPOD 값을 제공할 수 없는 참가자 또는 안구 억제를 가진 참가자를 제외합니다.

2. 주변 트랙 시스템 만들기(그림 3)

  1. 도어 웨더 스트립과 같이 슬라이딩 트랙의 공간이 있는 중공 들여쓰기가 포함된 약 1m(3.5피트) 길이의 알루미늄 레일로 슬라이딩 트랙을 구하십시오.
  2. MPR에 앉은 피사체로부터 6.1m(20피트) 트랙을 장착하여 반사측정 측정을 수행한다. 반사측정 측정 중에 트랙이 지면에서 1.5m 떨어진 지점에서 참가자의 눈과 동일한 높이로 유지되도록 하십시오.
  3. 슬라이딩 트랙에 1cm x 1cm 리모컨 LED 조명 3개에 장착하여 조명의 중심이 서로 10.7cm 떨어진 곳에 있습니다.
    참고 : 10.7 cm는 각 정도를 의미하며 각 LED 조명이 참가자로부터 6.1 m 떨어져 있기 때문에 결정되었습니다. 6.1m(~20피트)의 거리는 진정한 광학 무한대를 얻기 위한 최소 거리이지만 트랙 시스템이 더 먼 거리에서 생성되면 각 LED 조명 사이의 거리가 변경되고 새 거리가 삼각측량으로 계산되어야 합니다. (표 1참조). 6m 미만이 활용되면 안구 수용을 최소화하는 것이 좋습니다.

3. 이종 깜박임 광측정기를 이용한 측정

참고: 이 단계는 추가 데이터 수집을 위한 것이며 반사계를 사용하는 주변 측정에는 필수적이지 않습니다.

  1. 두 눈에 인공 눈물을 주입하고, 참가자에게 몇 번 깜박이도록 요청하고, 테스트되지 않는 눈을 패치하십시오.
  2. 참가자에게 절차를 설명합니다.
  3. 참가자에게 접안 렌즈를 통해 보이는 이종 깜박임 깜박임 포토미터의 중앙 고정 대상을 보고 대상 깜박임을 관찰할 때마다 리클릭커를 누르도록 지시합니다. 고정 대상이 총 5번 깜박이도록 하여 초기 임계값을 결정합니다.
  4. 초기 임계값의 결과를 보고 테스트가 45초에서 1분 동안 계속될 때 중앙 고정 대상이 깜박일 때마다 참가자에게 단추를 클릭하도록 상기시킵니다.
  5. 그래프와 MPOD 값은 신뢰도 지수와 함께 컨트롤 모니터에 표시됩니다. 안정성 인덱스에 "허용 가능"이 표시되는지 확인합니다. 결과가 "허용 가능한" 신뢰성 인덱스를 얻을 때까지 "경계선" 또는 "허용되지 않음"을 나타내는 경우 테스트를 반복합니다.
  6. 참가자가 테스트를 완료하면 컨트롤 모니터에 나타나는 다음 녹색 화살표를 클릭하여 결과를 저장합니다.

4. 반사계를 이용한 중앙 측정 절차

참고 : 후속 단계는 개별 카로티노이드의 측정으로 이어질 것입니다. 이것은 반사계를 사용하여 수행됩니다. 반사계로 주변 측정을 측정하기 위해 중앙 측정을 수행할 필요가 없습니다. 그러나, 중앙 측정은 임상 사용을 위해 중요합니다.

  1. 참가자 정보를 리플렉도미터 소프트웨어에 입력합니다.
  2. 눈 테스트 실행 탭을 클릭합니다.
  3. 화이트 캘리브레이션
    참고: 이것은 전체 스펙트럼 백색 견본에 반사계 장치 내의 분광계의 보정에 있는 중요한 단계입니다. 이 장치는 기술자가 장치를 켜면 하루에 한 번 수행됩니다. 이 단계에는 참가자가 필요하지 않습니다.
    1. 보정옆에 있는 흰색 단추를 클릭합니다.
    2. 사용자에게 "백색 교정 튜브"를 삽입하도록 지시하는 메시지가 화면에 표시된 후 백색 교정 튜브를 반사계에 삽입합니다.
    3. 흰색 보정 튜브를 삽입하면 확인을 클릭하여 흰색 보정을 시작합니다. 흰색 보정 성공 메시지가 화면에 나타난 후 보정 옆에 있는 검정 색 버튼이 활성화되어 있는지 확인합니다.
  4. 블랙 캘리브레이션
    1. 참가자의 눈에 인공 눈물 한 방울을 주입하고 턱나머지에 턱을 놓게하십시오.
    2. 참가자에게 눈컵 가까이에 눈을 가깝게 놓도록 지시한다. 조이스틱을 사용하여 아이 컵이 참가자의 눈 소켓에 밀착되어 시스템에서 실내 조명을 차단할 수 있도록 시스템을 부드럽게 배치합니다.
    3. 검정 버튼을 클릭하여 캘리브레이트(Calibrate)를 선택하고 참가자의 동공에 시스템을 정렬합니다. 동공이 터치 스크린 모니터에 표시된 원을 중심으로 할 때 적절한 정렬이 가능합니다.
    4. 참가자에게 시스템 전면의 회전 노브를 조정하여 명확한 대상을 얻도록 지시합니다.
    5. 참가자가 시스템을 시야에 맞게 올바르게 조정하면 확인을 클릭합니다. 시스템은 자동으로 검정 보정 시퀀스를 수행합니다. 검정 보정이 완료되면 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈 버튼이 활성화되고 검정 보정 성공 메시지가 화면에 나타납니다.
  5. 측정 시작
    1. 측정중인 눈의 왼쪽 눈 또는 오른쪽 눈 버튼을 클릭합니다.
    2. 시스템이 피사체의 눈에 정렬 시스템을표시해야 합니다. 시스템이 참가자의 동공에 정렬되어 있는지 확인합니다. 조이스틱을 사용하여 미세 조정합니다.
    3. 화면의 확인 버튼을 클릭하여 MPOD 측정을 시작합니다. 측정 시간은 30s입니다. 매개 변수/결과를 얻으려면 최소 10s가 필요합니다. 카운트다운 타이머가 화면 상단에 표시되어 측정에 남은 시간이 표시됩니다. 참가자에게 고정 표시등을 보고 필요한 경우에만 깜박이도록 격려한다.
    4. 측정 중에 조이스틱을 사용하여 시스템이 참가자의 동공과 조화를 이수하도록 합니다.
    5. 측정이 완료되면 측정이 성공했다는 메시지가 시스템에 표시되어 있는지 확인합니다.
    6. 확인 버튼을 클릭하여 완료합니다.
    7. 4.4-4.6.6 단계를 반복하여 필요한 경우 다른 눈을 테스트합니다. 전체 프로세스는 약 2-3분 정도 소요됩니다.
      참고 : 같은 눈에서 측정을 반복하려면 적어도 30 s를 기다린 다음 4.6-4.6.6 단계를 반복하십시오.

5. 반사계를 이용한 주변 측정 기술(그림 3)

참고: 테스트되지 않은 눈은 대상에 고정되어 테스트된 눈의 fovea에서 다양한 편심으로 자극을 배치할 수 있습니다. 이 방법론은 황반 색소 광학 밀도가 측정되는 눈의 정확한 위치를 허용하기 위해 정상적인 쌍안경을 필요로합니다.

  1. 참가자 정보를 리플렉토측정 소프트웨어에 입력합니다.
  2. 눈 테스트 실행 탭을 클릭합니다.
  3. 주변 트랙 교정
    1. 흰색과 검은색 보정이 수행된 후 측정할 눈위에 따라 화면의 왼쪽 눈 또는 오른쪽 눈 버튼을 누릅니다.
    2. 시스템이 피사체의 눈에 정렬 시스템을표시합니다. 시스템이 참가자의 동공에 정렬되어 있는지 확인합니다. 조이스틱을 사용하여 미세 조정합니다.
    3. 참가자에게 가장 오른쪽에 있는 트랙 시스템의 LED 표시등을 켭니다. 이 때 참가자는 오른쪽 눈으로 반사계 내부의 빛과 왼쪽으로 빨간색 LED 조명을 모두 볼 수 있어야합니다.
    4. 참가자에게 훈련된 관찰자에게 두 자극을 최상의 능력으로 중첩시킬 수 있도록 주변 트랙을 조정하도록 지시합니다.
      참고 : 중첩 된 "교정 지점"이 해부학적 차이로 인한 정도에 대한 참가자 간의 가변성이 있을 수 있습니다.
  4. 측정 시작
    1. LED 조명을 끄고 다음 LED 조명(왼쪽)을 켜서 다음 1도 편심 측정을 수행합니다. 참가자에게 전체 측정 전반에 걸쳐 새로운 빨간색 LED 표시등을 볼 필요가 있다고 설명한다.
    2. 화면의 확인 버튼을 클릭하여 MPOD 측정을 시작합니다. 측정 시간은 30s입니다. 카운트다운 타이머가 화면 상단에 표시되어 측정에 남은 시간이 표시됩니다. 참가자에게 적절한 빨간색 LED 표시등을 보고 필요한 경우에만 깜박이도록 격려한다.
    3. 측정 중에 조이스틱을 사용하여 시스템이 참가자의 동공과 조화를 이수하도록 합니다.
    4. 측정이 완료되면 측정이 성공했다는 메시지가 시스템에 표시되어 있는지 확인합니다.
    5. 확인 버튼을 클릭하여 완료합니다.
    6. 5.3.1-5.4.5 단계를 반복하여 측정을 다시 수행합니다.
      참고: 전체 프로세스는 약 2-3분 정도 소요됩니다. 비교를 허용하기 위해 각 정도에 대해 두 가지 측정을 권장합니다. 다른 망막 편심에서 측정을 반복하려면 4.8 단계에서 정도 분리를 변경하십시오.

6. 분석(그림 4)

  1. 분석할 파일의 복사본을 만듭니다.
    참고: 분석된 파일은 4.6.6 단계 및 5.4.5 단계에서 생성되었습니다. 이 단계는 필수적이지는 않지만 원본 데이터를 변경하지 않고 다양한 분석을 수행할 수 있습니다.
  2. 바탕 화면에서 반사측정 소프트웨어를 엽니다.
  3. 응용 프로그램의 왼쪽에서 가져오기를 클릭하고 복사한 파일을 열어선택합니다.
  4. 제목 레코드 탭 아래에서 편집을 클릭합니다. 새 창이 열립니다. 이렇게 하면 원하는 시간 간격에서 데이터를 가져오는 데 도움이 됩니다.
  5. 하단 슬라이드 막대를 0에서 10으로 이동하여 처음 10회 측정값을 제거합니다.
    참고: 슬라이드 막대는 10-30을 읽어야 합니다. 이러한 슬라이드 막대는 위 또는 아래로 이동하여 분석할 원하는 시간 간격을 선택할 수 있습니다. (그림 4참조).
  6. 이 창의 왼쪽에 있는 종료 버튼을 클릭합니다. 경고 창이 나타납니다. 간격 컷을 확인하려면 확인을 선택합니다.
  7. 프로그램 왼쪽 하단에 있는 시작 분석기를 클릭합니다(재질 표참조). 새 창이 열립니다.
  8. 페이지 하단에서 최적 맞춤을 클릭합니다. 이렇게 하면 L-OD 및 Z-OD를 비롯한 첫 번째 데이터 집합이 채워집니다.
  9. 데이터를 기록합니다.
  10. 재설정을 클릭하여 다른 분석 옵션을 선택합니다.
  11. 수용체 모델 옵션 에서 황반 색소를 선택합니다.
  12. 최적 맞춤을 클릭하여 MPOD를 포함한 두 번째 데이터 집합을 채웁니다.
  13. 이 간격을 저장하려면 솔루션 저장을 클릭합니다.

Representative Results

이 연구는 22-29 세에 이르기까지 8 명의 참가자를 포함. 표 1은 황반의 중심으로부터 각 정도의 편심을 얻기 위해 거리를 계산하는 방법을 설명합니다. 표 2는 참가자의 인구 통계를 제공합니다. 연구 샘플은 민족 인종 다양성의 다양한 남성과 여성의 동등한 수를 포함한다. 표 3은 다양한 편심에서 연구에 관여하는 모든 참가자의 장치 및 L-OD 및 Z-OD 모두에 의해 얻어진 MPOD의 평균 결과를 나타낸다. 이종색 깜박임 광측정기및 반사측량 기법에 의해 얻어진 평균 MPOD 및 표준 편차는 각각 0.480(SD 0.14) 및 0.593(SD 0.161)이었다. 사람 상관 계수 r = 0.92 (p < 0.001)와 기술을 사용하여 얻은 MPOD 측정 사이에 우수한 상관 관계가 있었다. Z-OD는 포베알 영역에서 측정된 L-OD에 비해 중앙에서 더 컸다. 중앙에서 L-OD 대 Z-OD 비율은 1:2.61이었습니다. Z-OD는 포베아의 중심에서 편심의 함수로 감소하였다. 중앙 fovea에서 1도에서 반사측량에 의해 측정된 Z-OD의 농도는 L-OD의 증가와 함께 현저하게 감소하였다. 중앙 고정에서 1도에서 Z-OD 비율의 L-OD 비율은 1.38:1.0이었습니다. 중앙 고정에서 2도에서 파라포벨 영역에서 루테인은 우세한 카로티노이드가 되었고 L-OD 대 Z-OD 비율은 2.08:1.0이었습니다. 표 4, 5,및 도 6은 8개의 과목 모두로부터 얻은 데이터를 나타내었다. 표를 살펴보면, L-OD, Z-OD 및 MPOD 값의 개체 간 가변성이 상당히 존재하며, 이는 정상의 생리적 한계가 클 수 있음을 나타낸다.

Figure 1
그림 1: 황반 색소 반사계. 이 실험에 사용된 황반 색소 반사계. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 황반 색소 반사계 작동 회로도. MPR 장치의 내부 운영 회로도입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
그림 3: 주변 측정 트랙 시스템. (A)주변 트랙 시스템이 있는 황반 색소 반사계6.1m 거리. (B)0도 LED 라이트를 가리키는 연구원이 있는 트랙 시스템. (C)참가자가 테스트될 때 나타나는 전체 시스템입니다. (D)1도 LED가 켜진 트랙 시스템. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
그림 4: 원하는 시간으로 측정값을 편집하는 데 사용되는 슬라이드 막대를 표시하는 창입니다. 원하는 시간 프레임을 편집하는 데 사용되는 슬라이드 막대입니다. 이미지는 제거되는 처음 10s를 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

시험 거리 [m] 3 4 5 6.1 7 8 9 10
라이트 사이의 거리 [m] 0.052 0.07 0.087 0.107 0.122 0.14 0.157 0.175

표 1: 대상으로부터 다양한 거리에서 고정 라이트 를 분리합니다. 라이트 사이의 거리는 이 방정식에서 x의 값입니다.
Equation 1
d는 시험 거리입니다.

제목 연령 성별 민족성 레이스
3002 27 F 히스패닉 코카서스/하나 이상의 레이스
3003 28 F 히스패닉 없음
3004 26 F 아니 히스패닉 아프리카계 미국인
3005 24 M 히스패닉 아시아/1종 이상
3006 27 M 아니 히스패닉 아시아
3007 25 F 아니 히스패닉 아프리카계 미국인
3009 29 M 히스패닉 코카서스/하나 이상의 레이스
3010 22 M 아니 히스패닉 아시아

표 2: 연구 참가자의 인구 통계. 표는 시험대상 참가자의 연령, 성별 및 민족성을 보여줍니다. 참가자의 평균 연령은 26세였습니다. 남성과 여성의 비율이 1:1이었습니다. 참가자의 자기 식별 민족 포함 50% 히스패닉과 약 37.5% 아시아 또는 하나 이상의 인종의.

평균 L-OD 평균 Z-OD 평균 반사 측정 MPOD 평균 Z-L 비율 평균 깜박임 광검MPOD
중앙 0.247 0.425 0.593 2.61:1 0.48
주변 장치 1 도그 0.402 0.122 0.248 1:1.38 사용할 수 없음
주변 장치 2도 0.366 0.03 0.143 1:2.08 사용할 수 없음

표 3: 다양한 편심에서 카로티노이드의 평균 값. 이 표는 연구에 참여한 8명의 참가자들의 평균 결과를 보여줍니다. 평균 중앙 L-OD (0.188) 및 평균 중앙 Z-OD (0.142)에 대한 SD. MPR의 평균 중앙 MPOD(0.161)와 반사계의 평균 중앙 MPOD(0.14)에 대한 SD. 주변 1도(0.224)에서 평균 L-OD에 대한 SD및 주변 1도(0.122)에서 평균 Z-OD. 주변 1도(0.248)에서 MPR의 평균 MPOD에 대한 SD. 주변 2도(0.366)에서 평균 L-OD에 대한 SD 및 주변 2도(0.030)에서 평균 Z-OD에 대한 SD. 주변 2도(0.143)에서 MPR의 평균 MPOD에 대한 SD.

참가자 L-OD Z-OD MPOD Z-L 비율 Mps
3002 0.525 0.409 0.669 0.778 0.58
3003 0.566 0.415 0.6525 0.733 0.48
3004 0.1615 0.291 0.437 1.793 0.437
3005 0.121 0.414 0.555 3.432 0.555
3006 0.148 0.724 0.888 4.892 0.888
3007 0.074 0.389 0.536 5.257 0.536
3009 0.197 0.26 0.361 1.32 0.361
3010 0.183 0.496 0.642 2.71 0.642

표 4: 중앙 고정에서 얻은 개별 카로티노이드 광학 밀도 측정. 표는 8명의 참가자 모두에 대해 중앙 고정에서 얻은 측정값을 보여줍니다.

참가자 L-OD Z-OD MPOD Z-L 비율
3002 0.325 0 0.012 0
3003 0.385 0.08 0.166 0.208
3004 0.121 0.253 0.392 2.091
3005 0.7015 0 0.119 0
3006 0.362 0.286 0.45 0.79
3007 0.104 0.265 0.391 2.548
3009 0.589 0 0.183 0
3010 0.626 0.094 0.273 0.15

표 5: 중앙 고정으로부터 1도에서 얻은 개별 카로티노이드 광학 밀도 측정. 표는 8명의 참가자 모두에 대해 중앙 고정으로부터 1도에서 얻은 측정값을 나타낸다.

참가자 L-OD Z-OD MPOD Z-L 비율
3002 0.146 0 0.043 0
3003 0.351 0 0.066 0
3004 0.063 0.077 0.169 1.222
3005 0.189 0.017 0.067 0.09
3006 0.902 0 0.291 0
3007 0.04 0.099 0.201 2.475
3009 0.718 0.046 0.232 0.064
3010 0.518 0 0.076 0

표 6: 중앙 고정으로부터 2도에서 얻은 개별 카로티노이드 광학 밀도 측정. 표는 8명의 참가자 모두에 대해 중앙 고정으로부터 2도에서 얻은 측정값을 보여줍니다.

Discussion

우리의 연구는 반사계 장치를 사용하여 다양한 foveal 및 parafoveal 지역에서 생체 내 MPOD 측정을 수행하는 기술 및 방법론을 보여줍니다. 우리는 중앙 고정에서 1도 및 2도에서 측정을 얻기 위해 주변 트랙 시스템을 개발하고 보정했습니다. 우리의 연구 결과는 MPOD, L-OD 및 Z-OD가 광학 무한대에서 이 프로토콜을 사용하여 다양한 foveal 및 parafoveal 지구에서 측정될 수 있다는 것을 보여줍니다. 긴 방을 병원에서 사용할 수 없을 때 프로토콜은 더 짧은 거리에 맞게 조정할 수 있습니다. 그러나 이 경우 활성 숙박 시설을 제어하려면 동공 팽창이 필요합니다(표 1참조).

이 실험을 수행할 때 두 가지 중요한 단계가 있습니다: 1) 0도 교정 및 2) 검정 보정. 주변 트랙 시스템을 사용하여 MPOD 및 그 구성 요소를 중앙에서 측정할 때 0도 교정 또는 포벨 측정을 위한 외부 고정이 가장 중요합니다. 눈을 측정한 참가자가 이 절차를 이해하지 못하거나 필요한 단계를 수행할 수 없는 경우 측정이 손상되고 잘못됩니다. 검정 보정은 MPR이 빛이 없을 때 기준선 분광계 측정을 설정할 수 있게 해주며, 이 측정본은 피험자로부터 얻은 모든 값과 비교되므로 매우 중요합니다. 따라서 모든 참가자에게 검정 보정은 필수입니다.

우리의 연구 결과는 중앙 MPOD 수준이 이전에 간행된 실험 및 조직학 연구 결과7,10,14에서데이터를 일치한다는 것을 표시합니다. 또한, 우리는 MPOD에 대한 수준이 망막 편심증가와 함께 감소한다는 것을 발견, MPOD 값은 parafoveal 지역에 비해 foveal에서 더 큰되고. 루테인과 제아잔틴 수준은 또한 이심의 함수로 변화하는 루테인과 제아잔틴 비율로 다른 망막 위치에서 변화합니다. 중앙 L-OD 와 Z-OD 비율이 1:2.6으로 중앙 고정에서 2도에서 2.08:1로 변경되었습니다. 이것은 이전 연구10,29의보고서와 일치합니다. 우리는 루테인과 제아잔틴 수치가 상당한 개별적 변화를 보였다는 것을 발견했습니다. 생체내 실험실 실험은 3명의 피험자만을 평가하였고 이 영역에는 제한된 정보가있다(29). 카로 티 노이 드의 수준의 중요 한 개별 변화 정확 한 경우, 다음이 카로 티 노이 드의 기준 측정을 얻을 하 고 개별 보충교재를 맞춤 화 하는 필요를 지원할 것 이다. 추가 연구는 건강 한 개인에 있는 루 테인과 제아잔틴 수준의 높은 개별 가변성의이 발견을 확인 하는 데 필요한 것입니다. 이 MPR 장치와의 선행 간행물은 동공이25로확장되었을 때 L-OD 및 Z-OD 측정의 반복성이 향상되었지만, 미복 및 팽창 된 동공 조건 모두에서 MPOD에 대해 반복 가능한 측정을 얻을 수 있음을 보여줍니다. 본 연구에서, 우리는 확장된 동공을 가진 모든 MPR 측정을 수행했습니다. 카로티노이드 수준이 foveal 주변 및 parafoveal 영역에서 더 낮다는 것을 감안할 때, 일관된 신호 강도 및 신뢰할 수 있는 주변 측정을 위해 동공을 넓히는 것이 필수적일 수 있습니다.

우리는 다양한 방법을 시도하고 궁극적으로 우리의 트랙 시스템을 개발하고 테스트했습니다. 그것은 신뢰할 수 있는 결과 달성 하는 가장 효과적인 방법으로 입증. 이 시스템은 세 명의 참가자를 여러 번 검사하여 각 시도마다 유사한 결과를 얻을 수 있는지 확인하여 테스트했습니다. 여기에는 2개월 동안 세 차례에 걸쳐 참가자를 측정하는 것이 포함되었습니다. 다른 방법으로는 0, 1 및 2도 오프 센터에서 프리컷 슬릿이 있는 커버를 만들어 반사도 접안 렌즈를 수정하는 것이 포함되었습니다. 이 기술은 슬릿이 피사체가 적절하게 구별하기에 너무 가깝기 때문에 효과가 없는 것으로 판명되었습니다.

이 연구에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 이 연구는 피험자가 정상적인 쌍안경을 가질 것을 요구합니다. 이렇게 하면 다른 눈이 측정되는 동안 피사체가 대상에 고정할 수 있습니다. 이 기준을 충족하지 않는 과목은 지침을 준수 할 수 없습니다, 자극을 참여하는 동안 제대로 고정되지 않습니다, 이 기술을 사용하여 성공적으로 측정 할 수 없습니다. 트랙 시스템은 신뢰할 수 있지만, 그 한계는 향후 연구에서 해결 될 수있다. 이 프로토콜은 반사계의 일부로 Badal 광도계 시스템의 일부와 함께 빨간색 LED 고정 조명이 내장되어 있으면 개선될 수 있습니다. 이것은 참가자가 렌즈의 적당한 조정으로 측정되는 눈으로 원하는 편심에 고정하는 것을 허용할 것입니다.

현재, 생체 내 L-OD 및 Z-OD에서 측정할 수 있는 대안적인 기술이 없다. 그러나 MPOD를 측정하는 대체 장치가 존재합니다. 이러한 장치 중 하나는 본 연구에 사용된 이종 깜박임 광도계입니다. 이종 깜박임 광도계는 심리 물리적 인 테스트 방법을 사용하며 개별 루테인및 제아잔틴 값을 결정할 수 없습니다. 이종 깜박임 광도계를 사용하여 얻은 중앙 MPOD 측정값은 0.16의 표준 편차로 MPR 장치에 의해 얻어진 것보다 평균 0.11 낮았다. 두 기술을 모두 사용하여 얻은 MPOD 측정은 이전에 보고된 바와 같이 우수한 상관관계를 가졌다25.

현재 연구는 작은 샘플 크기를 가지고 있지만, 그 목적은 제아잔틴과 루테인 광학 밀도의 주변 측정이 반사측량 장치를 사용하여 얻을 수 있다는 개념을 증명하는 것이었습니다. 우리의 지식에, 다른 생체 내 연구는이 연구에서 활용 하는 샘플 보다 훨씬 더 작은 샘플 크기를 했다. 따라서, 우리는 우리의 결과가 생체 내 카로티노이드 밀도가 반사계를 사용하여 foveola, foveal 주변및 parafoveal 지역에서 측정될 수 있다는 것을 증명한다는 것을 확신합니다. 우리의 연구는 제아잔틴과 루테인 수준이 인간 망막 내의 중앙 및 말초 황반 영역에서 어떻게 분포되는지에 대한 추가적인 빛을 발산합니다. 우리는 우리의 연구 참가자 중 값의 현저 한 변화를 발견 하기 때문에, 생체 내 및 생체 외에서 더 큰 연구 루 테인과 제아잔틴 분포를 더 잘 이해 하는 데 필요한, 수준, 그리고 일반 인구 내에서 비율.

Disclosures

피나킨 데이비 박사는 ZeaVision의 컨설턴트이며 데니스 기어하트 박사는 MPR 장치의 최고 과학 책임자 인 ZeaVision 제조업체의 직원입니다. 다른 작성자는 충돌을 보고하지 않습니다.

Acknowledgments

우리는 그들의 도움과 지원을 위해 WesternU의 안과 대학과 의학 의학 프로그램의 석사에게 감사드립니다. 우리는 또한 그들의 관대 한 지원과 자금에 대한 ZeaVision에 감사드립니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-1/4-in x 36-in Silver Under Door Threshold Frost King LLC 77578013947 Any adjustable strip that can be mounted on a wall will suffice.
Black electrical tape 3M Company 054007-00053 Used to adjust fixation light to create a 1cm by 1cm region.
LED lights with remote control Elfeland LLC ELFELANDhoasupic1295 Any small red fixation LED light with remote control that can be mounted to track will suffice.
Macular Pigment Reflectometer Zeavision LLC N/A Prototype not available for sale.
Quantifeye Macular Pigment Spectromter 2 Zeavision LLC Catalog Number N/A Only model available from Zeavision LLC.
Ultra Gel Control 4g Super Glue Henkel AG & Company 1405419 Used to fix LED lights to track, but any strong adhesive will suffice.
Zeavision Proprietary Reflectometry Software, native to Macular Pigment Reflectometer Zeavision LLC N/A The software and algorithm are proprietary to Zeavision LLC.

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References

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Sanabria, J. C., Bass, J., Spors,… More

Sanabria, J. C., Bass, J., Spors, F., Gierhart, D. L., Davey, P. G. Measurement of Carotenoids in Perifovea using the Macular Pigment Reflectometer. J. Vis. Exp. (155), e60429, doi:10.3791/60429 (2020).

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