Name: Oküler lensin otomatik kompresyon testi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 19 s
Description: Öğrenin, göz lensinin otomatik kompresyon testi ile etkin elastik modülünü karakterize etme yöntemini. Bu protokol, presbiyopi ve yaşla ilgili görme kaybını anlamak için biyomekanik parametreleri objektif olarak ölçer.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ulusal Sağlık Enstitüleri hibesi R01 EY035278 (MR) tarafından desteklenmektedir.

Domuz gözleri yerel bir mezbahadan elde edildi. Etik kurul onayı gerekmemiştir.
1. Lens diseksiyonu (Şekil 1)
<ol><li>Çevredeki tüm dokuyu domuz gözlerinden ve fazla eti skleradan çıkarın, sadece optik sinir kalana kadar. Bu işlemi tamamlamak için kavisli forseps ve küçük diseksiyon makası kullanın. Diseksiyon sırasında gözü tutmak için siniri çapa olarak kullanın.</li>
	<li>Bir neşter kullanarak, limbusta kısa bir çevresel kesim yapın, ardından ekvatorda bir tane daha yapın. NOT: Bu adım, lense ve kapsüle zarar vermemek için bu sırayla gerçekleştirilir.</li>
	<li>Limbustaki kesiğe mikromakas sokun ve korneanın çevresini keserken korneayı ince künt uçlu forseps ile kaldırarak korneayı çıkarın.</li>
	<li>Künt uçlu forseps kullanarak kaldırarak irisi çıkarın ve mikro makasla kesin.</li>
	<li>Diseksiyon makasını ekvator kesimine sokun, ardından sklera ikiye bölünene kadar tüm ekvatorun etrafında çevresel olarak kesin.</li>
	<li>Kesim tamamlandıktan sonra, skleranın arka kısmını çıkarın. Lense zarar vermemek için vitreusu forseps ile nazikçe çıkarın ve minimum kalıntı bırakın. Gerekirse, posteriorun lensten ve ön segmentten uzaklaşmasına izin vermek için vitreus mizahını koronal olarak kesin.</li>
	<li>Mikromakas kullanarak sklerayı önden arkaya doğru meridyonel bir kesim yapın.</li>
	<li>Skleradan kesilen yeni meridyenden başlayarak, zonülleri lensten kesmek için mikro makas kullanın. Merceğin ağırlığını veya diseksiyon çanağının kenarını kullanarak, lensi ve sklerayı hafifçe ayırırken zonülleri hafifçe gerin, mikromakasın lens ile siliyer gövde arasında, zonüllerden ve lensin çevresini kesmesine izin verin. Bu, doğru yapılırsa lens kapsülüne zarar vermeden lensi izole edecektir.</li>
	<li>İstenirse, kapsülü ekvatorunda delmek için forseps kullanarak kapsülü çıkarın, ardından iki forseps kullanarak kapsülü soyun.</li>
	<li>Lensi fosfat tamponlu salin (PBS) içine yerleştirin. Mekanik testten önce lenste herhangi bir hasar olup olmadığını görsel olarak inceleyin.</li>
</ol>2. Lens kapsülü olan/olmayan lens sıkıştırması (Şekil 2)
NOT: 2.1 ve 2.4 adımları dışındaki tüm adımlar bilgisayar kontrollüdür.
<ol><li>1 μm mertebesinde yer değiştirmeyi ölçme yeteneğine sahip 50 gram kuvvet kapasiteli bir yük hücresine sahip paralel bir plaka sıkıştırma aparatı elde edin veya inşa edin.</li>
	<li>Motorlu aşamayı programlayın ve aşağıda açıklanan yükleme rejimini gerçekleştirmek için hücreyi yükleyin (örneğin, Ek Dosya 1).</li>
	<li>1 5/8 inç x 1 5/8 inçlik kare bir kutuyu PBS ile neredeyse doldurun ve sıkıştırma platformuna yerleştirin.</li>
	<li>Alt hareket sınırını ve mutlak boşluk yüksekliğini belirlemek için üst plakayı alt plaka ile temas edecek şekilde indirin.</li>
	<li>Üst plakayı ~15 mm kaldırın.</li>
	<li>Ekvator düzleminin yatay olmasına dikkat ederek lensi kutuda ortalayın.</li>
	<li>Üst plakayı lensin üst yüzeyine yakın, ancak temas etmeyecek şekilde indirin.</li>
	<li>3 mN temas eşiği ile kuvvet geri bildirimi kullanarak üst plakayı lensle temas ettirmek için hareketi başlatın.</li>
	<li>Temas, kayıt süresi, üst plakanın alt plakaya göre konumu ve 500 Hz'de kuvvet belirlendikten sonra veri kaydına başlayın.</li>
	<li>Lensin başlangıç yüksekliğinin %2,5'i kadar üç kez, ardından üç kez %5'i, ardından %7,5'i üç kez %1/sn hızında sıkıştırıldığı bir ön koşullandırma yüklemesi uygulayın.</li>
	<li>Ön koşullandırmadan sonra üst plakanın konumunu 1 dakika sabit tutun.</li>
	<li>%1/sn hızında 'lik bir sıkıştırma uygulayın ve ardından aynı oranda boşaltın.</li>
	<li>Lensin üst plakadan ayrıldığından emin olmak için üst plaka, yüksüz lens kalınlığının %2'si kadar ek bir mesafe alt plakadan uzaklaşana kadar boşaltma hareketine devam edin.</li>
</ol>3. Lens modülünün tahmini
<ol><li>Cihazın temas noktasındaki boşluğuna bağlı olarak merceğin kalınlığını tahmin edin. Alternatif olarak, testten önce çekilen bir fotoğrafın kalınlığını ölçmek için görüntü analizini kullanın.</li>
	<li>Paralel plakalar arasında bir kürenin sıkıştırılması için Hertz modelini kullanarak elastik modül E'yi hesaplayın (denklem [1]; Ek Dosya 2). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66040/66040eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) R, temas noktasındaki eğrilik yarıçapıdır (lens kalınlığının yarısına eşit olduğu varsayılır); F, yük hücresi tarafından bildirilen sıkıştırma kuvvetidir; <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66040/66040eq02.jpg" style="margin: auto;"> Poisson oranıdır (sıkıştırılamaz bir malzemeye karşılık gelen 0.5'e eşit olduğu varsayılır); ve u, üst aşamanın temas noktasından aşağı doğru yaklaşımıdır. Elastik modülün ve Poisson oranının, sırasıyla merceğin içsel sertliğini ve merceğin bağıl sıkıştırılabilirliğini gösteren malzeme özellikleri olduğuna dikkat edin. NOT: Bu yöntem, lens kapsülünün herhangi bir rolünü ihmal eder, ancak lenslerin boyutunu yaklaşık olarak hesaba katarak türler arasında karşılaştırmaya izin verir.</li>
</ol>

Otomatik Sıkıştırma ile Domuz Oküler Lensinin Biyomekanik Karakterizasyonu

<ol><li>Gullstrand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Helmholtz%27s+treatise+on+physiological+optics.+translated+edn%5BTitle%5D)+AND+%22The+Optical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Helmholtz's treatise on physiological optics. translated edn.</a> The Optical Society of America. , Rochester, N.Y. (1924).</li>
<li>Helmholtz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uber+die+akkommodation+des+auges%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Uber die akkommodation des auges.</a> Arch Ophthalmol. 1, 1-74 (1855).</li>
<li>Burd, H. J., Wilde, G. S., Judge, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+spinning+lens+test+to+determine+the+stiffness+of+the+human+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">An improved spinning lens test to determine the stiffness of the human lens.</a> Exp Eye Res. 92 (1), 28-39 (2011).</li>
<li>Reilly, M. A., Martius, P., Kumar, S., Burd, H. J., Stachs, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+response+of+the+porcine+lens+to+a+spinning+test%5BTitle%5D)+AND+%22Z+Med+Phys%22%5BJournal%5D)">The mechanical response of the porcine lens to a spinning test.</a> Z Med Phys. 26 (2), 127-135 (2016).</li>
<li>Fisher, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+elastic+constants+of+the+human+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The elastic constants of the human lens.</a> J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).</li>
<li>Erpelding, T. N., Hollman, K. W., O'Donnell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatially+mapping+the+elastic+properties+of+the+lens+using+bubble-based+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Ultrasonics+Symp%22%5BJournal%5D)">Spatially mapping the elastic properties of the lens using bubble-based acoustic radiation force.</a> IEEE Ultrasonics Symp. 1, 613-616 (2005).</li>
<li>Erpelding, T. N., Hollman, K. W., O'Donnell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+age-related+elasticity+changes+in+porcine+lenses+using+bubble-based+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Mapping age-related elasticity changes in porcine lenses using bubble-based acoustic radiation force.</a> Exp Eye Res. 84 (2), 332-341 (2007).</li>
<li>Yoon, S., Aglyamov, S., Karpiouk, A., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high+pulse+repetition+frequency+ultrasound+system+for+the+ex+vivo+measurement+of+mechanical+properties+of+crystalline+lenses+with+laser-induced+microbubbles+interrogated+by+acoustic+radiation+force%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">A high pulse repetition frequency ultrasound system for the ex vivo measurement of mechanical properties of crystalline lenses with laser-induced microbubbles interrogated by acoustic radiation force.</a> Phys Med Biol. 57 (15), 4871-4884 (2012).</li>
<li>Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+age-related+stiffening+in+the+crystalline+lens+by+Brillouin+optical+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy.</a> Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).</li>
<li>Weeber, H. A., Gabriele, E., Wolfgang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffness+gradient+in+the+crystalline+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Graefes+Arch+Clin+Exp+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Stiffness gradient in the crystalline lens.</a> Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 245 (9), 1357-1366 (2007).</li>
<li>Reilly, M. A., Ravi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microindentation+of+the+young+porcine+ocular+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Microindentation of the young porcine ocular lens.</a> J Biomech Eng. 131 (4), 044502(2009).</li>
<li>Gu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Connexin+50+and+AQP0+are+essential+in+maintaining+organization+and+integrity+of+lens+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Connexin 50 and AQP0 are essential in maintaining organization and integrity of lens fibers.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 60 (12), 4021-4032 (2019).</li>
<li>Sharma, P. K., Busscher, H. J., Terwee, T., Koopmans, S. A., van Kooten, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+on+the+viscoelastic+properties+of+human+and+animal+lenses%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">A comparative study on the viscoelastic properties of human and animal lenses.</a> Exp Eye Res. 93 (5), 681-688 (2011).</li>
<li>Cheng, C., Gokhin, D. S., Nowak, R. B., Fowler, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+application+of+glass+coverslips+to+assess+the+compressive+stiffness+of+the+mouse+lens%3A+strain+and+morphometric+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Sequential application of glass coverslips to assess the compressive stiffness of the mouse lens: strain and morphometric analyses.</a> J Vis Exp. (111), e53986(2016).</li>
<li>Baradia, H., Negin, N., Adrian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+lens+stiffness+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Mouse lens stiffness measurements.</a> Exp Eye Res. 91 (2), 300-307 (2010).</li>
<li>Reilly, M. A., Cleaver, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inverse+elastographic+method+for+analyzing+the+ocular+lens+compression+test%5BTitle%5D)+AND+%22J+Innov+Opt+Health+Sci%22%5BJournal%5D)">Inverse elastographic method for analyzing the ocular lens compression test.</a> J Innov Opt Health Sci. 10 (06), 1742009(2017).</li>
<li>Hahn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+ex+vivo+porcine+lens+shape+during+simulated+accommodation%2C+before+and+after+fs-laser+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Measurement of ex vivo porcine lens shape during simulated accommodation, before and after fs-laser treatment.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).</li>
<li>Parreno, J., Cheng, C., Nowak, R. B., Fowler, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+mechanical+strain+on+mouse+eye+lens+capsule+and+cellular+microstructure%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biol+Cell%22%5BJournal%5D)">The effects of mechanical strain on mouse eye lens capsule and cellular microstructure.</a> Mol Biol Cell. 29 (16), 1963-1974 (2018).</li>
<li>Yoon, S., Aglyamov, S., Karpiouk, A., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+properties+of+ex+vivo+bovine+and+porcine+crystalline+lenses%3A+age-related+changes+and+location-dependent+variations%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">The mechanical properties of ex vivo bovine and porcine crystalline lenses: age-related changes and location-dependent variations.</a> Ultrasound Med Biol. 39 (6), 1120-1127 (2013).</li>
<li>Reilly, M. A., Hamilton, P., Gavin, P., Nathan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+behavior+of+natural+and+refilled+porcine+lenses+in+a+robotic+lens+stretcher%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of the behavior of natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher.</a> Exp Eye Res. 88 (3), 483-494 (2009).</li>
<li>Mekonnen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+lens+capsule+significantly+affects+the+viscoelastic+properties+of+the+lens+as+quantified+by+optical+coherence+elastography%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">The lens capsule significantly affects the viscoelastic properties of the lens as quantified by optical coherence elastography.</a> Front Bioeng Biotechnol. 11, 1134086(2023).</li>
<li>Wilde, G. S., Burd, H. J., Judge, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+modulus+data+for+the+human+lens+determined+from+a+spinning+lens+test%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Shear modulus data for the human lens determined from a spinning lens test.</a> Exp Eye Res. 97 (1), 36-48 (2012).</li>
</ol>

Yazarların beyan edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Lens sıkıştırma, lens sertliğini tahmin etmek için çok yönlü bir yöntemdir. Yukarıda açıklanan prosedürler, farklı türlerdeki ve farklı boyutlardaki lensler arasında karşılaştırmaya izin verir. Tüm deformasyonlar lens boyutuna göre normalleştirilir ve elastik modülün hesaplanması yaklaşık olarak lens boyutunu hesaba katar. Etkili modül, domuz merceği 4,7,11,19 için daha önce bildirilen modülden önemli ölçüde daha yüksektir, en azından kısmen eğrilik yarıçapından ziyade kalınlığın kullanılması nedeniyle: domuz merceğinin kutupsal eğrilik yarıçapı, kalınlığın yarısından önemli ölçüde daha büyüktür20.
Burada sunulan basit analizin (yani Hertz modelinin kullanımı) birkaç temel sınırlaması vardır. İlk olarak, lens kapsülünün varlığını hesaba katmaz. Kapsülün varlığının lensin16,21 biyomekanik özelliklerini önemli ölçüde değiştirebileceği gösterilmiştir. Bu nedenle, bu yöntem en iyi şekilde dekapsüle lenslere uygulanır. Bu, kapsülün önemli ölçüde farklı kalınlıklara veya biyomekanik özelliklere sahip olabileceği durumlarda türleri karşılaştırırken özellikle önemlidir. Bu yöntem aynı zamanda merceğin mekanik olarak homojen olduğunu varsayar; Biz ve diğerleri daha önce bunun genellikle domuz veya insan lensleriiçin geçerli olmadığını gösterdik 4,5,6,10,11,22. Bu nedenle, muhtemelen lens içindeki uzamsal olarak değişen modülün hacimsel ortalaması ile ilişkili olan etkili bir modül olarak hesaplanan elastik modül değerini dikkate almak en iyisidir. Hertz modeli, merceğin doğrusal olarak elastik olduğunu varsayar, oysa viskoelastik olduğu bilinmektedir; Bu nedenle, burada önerilen basit analiz, lens viskoelastisitesi hakkında bilgi sağlamaktan acizdir. Önceki çalışmalar, testten önce lens saklama yönteminin ve süresinin lens özelliklerini değiştirebileceğini de göstermiştir4; Bu nedenle tüm domuz lensleri, laboratuvara varışta diseksiyondan hemen sonra test edildi.
Kuvvet-yer değiştirme ölçümlerindeki fark, yük hücresi amplifikatöründen gelen gürültüden kaynaklanmaktadır: kapsülün çıkarılması, kuvvet ölçümlerini önemli ölçüde düşürür ve bu nedenle sinyal-gürültü oranı daha düşüktür. Hertz modelinin türetilmesinde kullanılan varsayımlar, kürenin homojen bir malzeme olduğunu; Bu nedenle, etkili elastik modül, kapsül mevcut olduğunda lensin ve kapsülünün deforme olabilirliğinin ortalamasını bir şekilde almaktadır. Bu, türler arası ve yaşlar arası karşılaştırmaları özellikle zorlaştırır, çünkü bir domuz merceği ~60 μm kalınlığında bir kapsüle sahipken, bir fare veya insan merceği 5-15 μm kalınlığında bir kapsüle sahiptir. Kapsülün elastik modülü, türlere ve yaşa göre de değişebilir, ancak bu bağımlılıklar bilinmemektedir. Bu nedenle, kapsül ile daha az gürültülü bir uyum elde etmek mümkün olsa da, karşılaştırma doğal olarak kapsülün varlığı ile karıştırılır - bu nedenle testi kapsül olmadan yapmanızı öneririz.
Son olarak, eğrilik yarıçapının merceğin kalınlığının yarısı olduğu varsayılarak etkili modül hesaplandı. Bu yalnızca küresel bir mercek için geçerlidir; Domuz merceği önemli ölçüde asferiktir ve bu nedenle etkili modül değerleri, bunun yerine eğrilik yarıçapı kullanıldığında olacağından önemli ölçüde daha yüksektir. Bu son varsayım, eğrilik yarıçapı ölçülerek aşılabilir, ancak bu, alt plaka ile temas nedeniyle her zaman düz olan alt yüzey için karmaşık olabilir. Murin lensler gibi daha küresel lensler için de daha az önemlidir. Daha da iyisi, merceğin16 mekanik özelliklerini belirlemek için ters sonlu elemanlar analizinin kullanılmasıdır.

Lens, gözün içinde bulunan ve kırma gücünü değiştirerek farklı mesafelere odaklanmasını sağlayan saydam ve esnek bir organdır. Bu yetenek konaklama olarak bilinir. Siliyer kasın kasılıp gevşemesi nedeniyle kırma gücü değişir. Siliyer kas kasıldığında, lens kalınlaşır ve ileri doğru hareket ederek kırma gücünüarttırır 1,2. Kırılma gücündeki artış, lensin yakındaki nesnelere odaklanmasını sağlar. İnsanlar yaşlandıkça, lens sertleşir ve bu uyum yeteneği yavaş yavaş kaybolur; Bu durum presbiyopi olarak bilinir. Sertleşme mekanizması, en azından kısmen, lensin biyomekanik karakterizasyonu ile ilgili zorluklar nedeniyle bilinmemektedir.
Lens sertliğini ve biyomekanik özelliklerini tahmin etmek için çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Bunlar arasında lens eğirme 3,4,5, akustik yöntemler6,7,8, Brillouin mikroskobu9, girinti10,11 ve sıkıştırma12,13 gibi optik yöntemler bulunur. Sıkıştırma, basit enstrümantasyon (örneğin, cam lameller14,15) veya tek bir motorlu aşama ile gerçekleştirilebildiği için en erişilebilir deneysel tekniktir. Lensin biyomekanik özelliklerinin bir kompresyon testinden nasıl kesin olarak tahmin edilebileceğinidaha önce göstermiştik 16. Bu süreç teknik olarak zordur ve bağıl sertlik ölçümleriyle ilgilenen lens araştırmacılarının kolayca erişemeyeceği özel yazılımlar gerektirir. Bu nedenle, bu çalışmada, lens boyutunu hesaba katarken lensin elastik modülünü tahmin etmek için erişilebilir yöntemlere odaklanıyoruz. Elastik modül, deforme olabilirliği ile ilgili içsel bir malzeme özelliğidir: yüksek bir elastik modül, daha sert bir malzemeye karşılık gelir.
Testin kendisi bir paralel plaka sıkıştırma testidir ve bu nedenle uygun ticari mekanik test sistemlerinde gerçekleştirilebilir. Burada bir motor, doğrusal kademe, hareket kontrolörü, yük hücresi ve amplifikatörden oluşan özel bir enstrüman inşa edildi. Bunlar, düzenli aralıklarla zaman, konum ve yükü de kaydeden özel bir yazılım kullanılarak kontrol edildi. Pig lensler uyum sağlamaz, ancak kolay erişilebilir ve ucuzdur17. Aşağıdaki yöntem, göz merceğini artımlı olarak sıkıştırmak ve elastik modülünü ölçmek için geliştirilmiştir. Bu yöntem kolayca çoğaltılabilir ve lens sertliğinin incelenmesinde faydalı olacaktır.

<table><tbody><tr><td>Kavisli Orta Nokta Genel Amaçlı Forseps</td><td>Fisherbrand</td><td>16-100-110</td><td></td></tr><tr><td>Galil COM Kitaplıkları</td><td>Galil Hareket Kontrolü</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Yüksek Hassasiyetli Neşter Sapı&nbsp;</td><td>Fisherbrand</td><td>12-000-164</td><td></td></tr><tr><td>Doğrusal Kademeli</td><td>McMaster-Carr</td><td>6734K4 0.125 "</td><td></td></tr><tr><td>Yük Hücresi</td><td>FUTEK</td><td>LSB200-FSH03869</td><td></td></tr><tr><td>Yük Hücresi Amplifikatörü</td><td>FUTEK</td><td>IAA300-FSH03931</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>The Mathworks, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Mikroprob Cerrahi Tasarım&nbsp;</td><td>22-079-740</td><td></td></tr><tr><td>Minyatür Kendiliğinden Açılan Hassas Makas&nbsp;</td><td>Excelta&nbsp;</td><td>63042-004</td><td></td></tr><tr><td>Hareket Kontrol Cihazı</td><td>Galil Hareket Kontrolü</td><td>DMC-31012</td><td></td></tr><tr><td>Motor</td><td>Galil Hareket Kontrolü</td><td>BLM-N23-50-1000-B</td><td></td></tr><tr><td>Düz Hemastatlar&nbsp;</td><td>Güzel Bilimler&nbsp;</td><td>NC9247203</td><td>paslanmaz çelik, 14cm&nbsp;</td></tr></tbody></table>

oküler lensin otomatik kompresyon testi

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

Oküler lensin biyomekanik özellikleri, değişken güçlü bir optik eleman olarak işlevi için gereklidir. Bu özellikler insan merceğinde yaşla birlikte önemli ölçüde değişir ve presbiyopi adı verilen yakın görme kaybına neden olur. Bununla birlikte, bu değişikliklerin mekanizmaları bilinmemektedir. Lens sıkıştırma, lensin biyomekanik sertliğini kalitatif anlamda değerlendirmek için nispeten basit bir yöntem sunar ve uygun analitik tekniklerle birleştirildiğinde biyomekanik özelliklerin ölçülmesine yardımcı olabilir. Bugüne kadar hem manuel hem de otomatik dahil olmak üzere çeşitli lens sıkıştırma testleri gerçekleştirilmiştir, ancak bu yöntemler ön koşullandırma, yükleme hızları ve ölçümler arasındaki süre gibi biyomekanik testlerin temel yönlerini tutarsız bir şekilde uygulamaktadır. Bu belgede, önceden programlanmış bir yükleme protokolü boyunca lensin kuvvetini, yer değiştirmesini ve şeklini yakalamak için motorlu bir tablanın bir kamera ile senkronize edildiği tam otomatik bir lens sıkıştırma testi açıklanmaktadır. Daha sonra bu verilerden karakteristik bir elastik modül hesaplanabilir. Burada domuz lensleri kullanılarak gösterilmiş olsa da, yaklaşım herhangi bir türün lenslerinin sıkıştırılması için uygundur.

Altı domuz merceği, önce kapsül bozulmadan, daha sonra kapsülün dikkatlice çıkarılmasından sonra sıkıştırıldı. Kalınlık değerleri kapsüllü lensler için 7.65 ± 0.43 mm ve kapsüllü lensler için 6.69 ± 0.29 mm idi (ortalama ± standart sapma). Tipik bir yükleme geçmişi Şekil 3'te gösterilmektedir. Ortaya çıkan kuvvet-yer değiştirme eğrileri, Hertz modeli tarafından iyi bir şekilde yerleştirildi (yani, 1.5'in kuvvetine yükseltilen yer değiştirmeyle orantılı bir kuvvete sahiptiler; Şekil 4). Bu hem kapsüllü hem de kapsüllü lensler için geçerliydi.
Lensler önce boş kalınlıklarının 'i kadar sağlam bir kapsülle, ardından kapsül çıkarıldıktan sonra sıkıştırıldı. Başlangıç kalınlığının 'i kadar eksenel sıkıştırmanın lens dikişlerine zarar vermediği daha önce gösterilmiştir18. Dekapsülasyon, etkili elastik modülde anlamlı bir azalma ile sonuçlandı (n = 6; p = 0.0138; Şekil 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig01.jpg"> Şekil 1: Diseksiyon tekniği. (A) Göz dışı dokular çıkarılır. (B) Limbusta çevresel bir kesim yapılır. (C) Ekvatorda çevresel bir kesim yapılır. (D) Kornea çıkarılır. (E) İris çıkarılır. (F) Göz ekvatorda ikiye bölünür, daha sonra (G) vitreus çıkarılır ve (H) lens, siliyer cisim ve zonülleri içeren halka şeklinde bir halka kalır. (I) (J) zonüllere erişim sağlamak için sklera yoluyla meridyonel bir kesim yapılır, (K) bunlar kesilir (L) kapsüllenmiş lensi bırakır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig02.jpg"> Şekil 2: Basma test aparatı. (A) Lens sıkıştırma aparatının şeması ve (B) fotoğrafı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig03.jpg"> Şekil 3: Kapsüllenmiş bir domuz merceği için uygulanan yükleme geçmişi. Üst: Yer değiştirme geçmişi. Alt: Kuvvet geçmişi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig04.jpg"> Şekil 4: Hertz modeliyle donatılmış tipik kuvvet-yer değiştirme verileri. Solda: Kapsüllenmiş domuz merceği verileri. Sağ: Dekapsülasyondan sonra aynı lens için sıkıştırma verileri. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66040/66040fig05.jpg"> Şekil 5: Kapsüllenmiş ve kapsülü alınmış domuz lensi etkili elastik modülünün kutu ve bıyık grafiği. Kapsüllenmiş lenslerin etkili modülü, kapsüllü lenslerinkinden önemli ölçüde daha yüksekti (p = 0.013), bu da kapsülün varlığının lensin etkili sertliğini önemli ölçüde değiştirebileceğini gösteriyor. Veriler altı lens içindir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/66040fig05large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Dosya 1: Lens sıkıştırma aparatını kontrol etmek için MATLAB uygulaması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/Supplemental%20Coding%20Files%201.zip" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Dosya 2: Kuvvet sıkıştırma verilerinden elastik modülü tahmin etmek için MATLAB işlevi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66040/HertzModulus.zip" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Bir kompresyon testi kullanarak bir oküler lensin etkili elastik modülünü karakterize etmek için otomatik bir yöntem sunuyoruz.

Oküler lensin otomatik kompresyon testi

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically ...

İnsanların yaşla birlikte yakın görme yetilerini nasıl kaybettiklerini anlamaya çalışıyoruz. Bunun kısmen lens sertliğindeki bir değişiklikten kaynaklandığını biliyoruz, ancak yaşlandıkça lensin neden sertleştiğini hala bilmiyoruz. Mevcut deneysel yöntemler, merceğin üzerine mikroskop kapak fişleri yerleştirmek gibi merceği yüklemek için kaba yöntemlere dayanmaktadır.Bu yöntemler sıkıcıdır ve yükleme hızı için uygun kontrollerden yoksundur. Lens şeklinin presbiyopinin birincil itici gücü olduğunu belirledik ve şeklin öncelikle biyomekanik parametreler tarafından yönlendirildiğini biliyoruz. Bu protokol, lens sertliğini ölçmek için tamamen objektif, tekrarlanabilir bir yöntem sunar.Otomasyon, lens gibi viskoelastik bir malzemeyi karakterize ederken önemli bir parametre olan yükleme hızını kontrol etmemizi sağlar. Artık lensin biyomekanik özelliklerini ölçmek için objektif, tekrarlanabilir bir protokolümüz var. Bu, lensin yaşla birlikte nasıl sertleştiğini ve spesifik proteinlerin lens biyomekanik özelliklerini nasıl değiştirdiğini titizlikle karakterize etmemizi sağlayacaktır.

automated-compression-testing-of-the-ocular-lens

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Motion (OFM) ve Zaman-kısıtlı stereo protokolleri itibaren nesne tek gözlü ve benzersiz optik nevrit hastalarda etkilenen binoküler dinamik görsel işlev açıkları, tanımlamak için duyarlı araçlardır. Ayrıca, bu testler, görsel yollar boyunca miyelleşme ölçüde değerlendirmek için kantitatif noninvaziv araç olarak kullanılabilir.

Optik nörit Hastalarda demiyelinizasyona ardından Görsel Hasar ve Onarım belirlemek ve ölçmek için dinamik Görsel Testler

Kontakt lens (ZL) ve diğer göz ile ilgili başvurularının değerlendirilmesi için mevcut in vitro modeller ciddi sınırlıdır. sunulan okular platformu fizyolojik gözyaşı akışı, gözyaşı hacmini, hava pozlama ve mekanik aşınma simüle. Bu sistem, çok yönlü ve CL analizler nitro çeşitli uygulanabilir.

Bir Gelişimi<em&gt; İn Vitro</em&gt; Göz Platformu Lensler Test

Göz merceği sertliğinde yaşa bağlı artışlar presbiyopi ile bağlantılıdır. Bu protokol, fare merceği sertliğini ölçmek için basit, uygun maliyetli bir yöntemi açıklar. Fare mercekleri, insan mercekleri gibi, yaşla birlikte daha sert hale gelir. Bu yöntem hassastır ve daha büyük hayvanlardan elde edilen lensler için uyarlanabilir.

Fare Lens Basınç Sertliği değerlendirin Cam lameller Sıralı Uygulama: Gerilme ve Morfometrik Analizleri

Biz objektif konaklama manuel lens sedye kullanarak okuyan verimli bir yöntem mevcut. Objektif uzanan zonules çekerek fizyolojik konaklama lens kapsülü, böylece, bağlı iletişim kuralı taklit eder.

Manuel Lens sedye ile Lens konaklama mekaniği simüle

Biz yakın ve uzak fiksasyon koşulları altında apaçık ve aralıklı oküler yanlış hizalama (şaşılık) ölçmek için Hirschberg testi gerçekleştirmek için bir akıllı telefon uygulaması kullanarak bir protokol sıyoruz.

Oküler Hizalama değerlendirmek için Otomatik Hirschberg Test Uygulaması kullanma

Burada, retinal dejenerasyon, glokom, diyabetik retinopati ve miyopi modellerinde retinal ve oküler yapıları in vivo olarak görselleştirmek için spektral-alan optik koherens tomografinin (SD-OCT) kullanımını açıklamaktayız.

Optik Koherens Tomografi Kullanılarak Kemirgen Modellerinde Oküler Hastalığın İn vivo Yapısal Değerlendirmeleri

Açık küre göz yaralanmaları, kırsal veya askeri senaryolarda birden fazla gün boyunca tedavi edilmeyebilir ve bu da körlüğe neden olabilir. Görme kaybını en aza indirmek için terapötiklere ihtiyaç vardır. Burada, bir organ kültürü açık küre yaralanma modelini detaylandırıyoruz. Bu model ile, bu yaralanmaları stabilize etmek için potansiyel terapötikler uygun şekilde değerlendirilebilir.

Açık Küre Yaralanmalarını ve Terapötik Performansı İzlemek için Ön Segment Organ Kültürü Platformu

Bu araştırma, gözlük düzeltmesi ile miyop deneklerde dinamik görme keskinliğini (DVA) doğru bir şekilde incelemek için bir yöntem göstermektedir. Daha ileri analizler, kırılma durumu emmetropiye ne kadar yakın olursa, gözlükle düzeltilmiş dürbün DVA'sının saniyede hem 40 hem de 80 derecede o kadar iyi olduğunu göstermiştir.

Gözlükle Düzeltilmiş Miyop Hastalarında Binoküler Dinamik Görme Keskinliği

Plasenta karşısında Ksenobiyotik ve Nanomalzemelerin Ulaştırma Hızı belirlenmesi kullanarak<em&gt; Ex vivo</em&gt; İnsan Plasental Perfüzyon Modeli

Bu protokolün amacı, doğal cilde benzeyen üç boyutlu tam kalınlıkta bir cilt eşdeğeri oluşturmaktır. Özel olarak yapılmış bir otomatik yaralama cihazı ile, sterilitenin korunması altında hassas ve tekrarlanabilir yaralar oluşturulabilir.

Üç-boyutlu Tam Kalınlığı Deri Üretimi Eşdeğer ve Otomatik Yaralama

Öğrenin, göz lensinin otomatik kompresyon testi ile etkin elastik modülünü karakterize etme yöntemini. Bu protokol, presbiyopi ve yaşla ilgili görme kaybını anlamak için biyomekanik parametreleri objektif olarak ölçer.

Oküler lensin otomatik kompresyon testi

Daha fazla video keşfet