Fundus Fotografia come un comodo strumento per studiare le risposte microvascolari a malattie cardiovascolari Fattori di rischio in studi epidemiologici

Medicine

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Summary

Analisi di immagine retinica è una procedura discreto per la visualizzazione del microcircolo. L'impatto dei fattori di rischio di malattia cardiovascolare può portare a cambiamenti di calibro dei vasi retinici. Le procedure per acquisire le immagini del fondo oculare e la procedura per il calcolo della nave calibri sono descritti.

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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).

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Abstract

La microcircolazione è costituito da vasi con diametro inferiore a 150 micron. Esso costituisce gran parte del sistema circolatorio e svolge un ruolo importante nel mantenimento della salute cardiovascolare. La retina è un tessuto che riveste l'interno dell'occhio ed è l'unico tessuto che permette una analisi non invasiva del microcircolo. Al giorno d'oggi, le immagini del fundus di alta qualità possono essere acquisite con fotocamere digitali. Immagini retiniche possono essere raccolti in 5 minuti o meno, anche senza dilatazione delle pupille. Questa procedura non invadente e veloce per la visualizzazione del microcircolo è attraente da applicare in studi epidemiologici e per monitorare la salute cardiovascolare da tenera età fino alla vecchiaia.

Malattie sistemiche che colpiscono la circolazione può portare a cambiamenti morfologici progressivi nel sistema vascolare della retina. Ad esempio, cambiamenti nei calibri dei vasi delle arterie e delle vene retiniche sono stati associati con ipertensione, atherosclerosi, e aumento del rischio di ictus e infarto del miocardio. Le larghezze delle navi siano derivati ​​dall'uso di software di analisi delle immagini e la larghezza delle sei maggiori arterie e le vene sono riassunti nella Central Retinal arteriolare Equivalente (CRAE) e l'equivalente Central Retinal venulare (CRVE). Le ultime caratteristiche hanno dimostrato utile per studiare l'impatto dello stile di vita modificabili e fattori di rischio di malattia cardiovascolare ambientali.

Le procedure per acquisire le immagini del fondo oculare e le fasi di analisi per ottenere CRAE e CRVE sono descritti. Coefficienti di variazione di misure ripetute di CRAE e CRVE sono meno del 2% ed entro-rater affidabilità è molto alta. Utilizzando uno studio panel, la rapida risposta dei calibri dei vasi retinici di modifiche a breve termine particolato atmosferico, un noto fattore di rischio per mortalità e morbilità cardiovascolare, viene segnalato. In conclusione, l'imaging della retina si propone come uno strumento comodo e strumentale per Studi epidemiologicis per studiare le risposte microvascolari a fattori di rischio di malattia cardiovascolare.

Introduction

La microcircolazione è costituito da vasi con diametro inferiore a 150 micron e comprende piccole arterie di resistenza, arteriole, capillari, venule e. Questi vasi costituiscono una grande parte del sistema circolatorio e svolgono un ruolo importante nel mantenimento della salute cardiovascolare. Il diametro del vaso di 150 micron è una fisiologica e un limite fisico. Le proprietà reologiche dei vasi con un diametro inferiore a 150 micron differiscono dalle grandi arterie. Inoltre, la maggior parte delle variazioni di resistenza di autoregolazione si verificano a valle di 150 micron di letti vascolari espositrici sangue flusso autoregolazione 1. Il microcircolo ha due funzioni importanti. La funzione primaria è quella di fornire cellule con l'ossigeno e substrati metabolici al fine di soddisfare la domanda dei tessuti e per drenare i prodotti di scarto e anidride carbonica. Alterazioni nel numero di navi di scambio e gli schemi di flusso microvascolare riduce la superficie di scambio efficace e possono LEAd per perfusione tissutale ottimale e un fallimento per soddisfare la domanda metabolica 2. Inoltre, la pressione idrostatica scende all'interno del letto vascolare e la microcircolazione svolge un ruolo nella regolazione della resistenza periferica totale 3.

La retina è un tessuto a strati fodera l'interno dell'occhio. La sua funzione principale è quella di convertire la luce in ingresso in un segnale neurale che è ulteriormente propagato alla corteccia visiva per l'elaborazione di informazioni visive. La funzione della retina è vedere il mondo esterno e tutte le strutture oculari coinvolte in questo processo sono otticamente trasparente. Questo rende il tessuto retinico accessibile per l'imaging non invasiva del microcircolo 4. Imaging della retina viene utilizzato per identificare le malattie degli occhi. Ad esempio, una forma avanzata di degenerazione maculare può portare alla perdita della vista a causa della crescita anormale dei vasi sanguigni nella macula. Questi vasi sanguigni tendono ad essere più permeabili e soggetti a bleedinge fuoriuscita di sangue e proteine ​​all'interno o al di sotto della retina. Questi ultimi eventi sono responsabili per i danni irreversibili ai fotorecettori. Sviluppo di glaucoma correla con un danneggiamento delle cellule gangliari e dei loro assoni. L'effetto di questo processo porta alla coppa del disco ottico, che può essere osservata nelle immagini retiniche 5. La retinopatia diabetica è causata da iperglicemia che porta a danneggiare le pareti dei vasi retinici. Ciò può causare ischemia, la crescita di nuovi vasi sanguigni e un cambiamento nella rete geometrica vascolare. Inoltre, la barriera emato-retinica può essere soggetto a rottura, causando perdite di capillari dilatati e hyperpermeable aneurismi 6.

Microcircolo della retina mostra omologia con i letti microvascolari presenti nel cuore, i polmoni e il cervello 7. Si è stabilito che le malattie sistemiche che colpiscono la microcircolazione del cervello può causare cambiamenti paralleli nella retina. Arteriolare narrowing e una maggiore luce arteriolare riflesso della retina è associato con anomalie dei vasi, lesioni della sostanza bianca e lacunes che sono causati da malattia cerebrale piccolo vascello 8. Una relazione significativa è stata scoperta tra stretti venule retiniche, una rete microvascolare retina alterata e l'insorgenza della malattia di Alzheimer. Si suggerisce che il cervello di pazienti hanno un microcircolo cerebrale alterata che è anche osservabile nella retina 9.

La prova è in aumento anche in merito alla correlazione tra cambiamenti vascolari retiniche e coronarica 10,11 malattie cardiache. Il rapporto tra il diametro delle arterie retiniche e delle vene retiniche (A / V) ha dimostrato di essere un proxy sensibile per riflettere ipertensione e aterosclerosi 12. Un restringimento delle arterie e allargamento delle vene, portando ad un rapporto A / V diminuito, corrobora il rischio di ictus e infarto del miocardio 13. L'ipertensione può causare direttoischemia retinica e infarti retiniche che diventano visibili come macule e profondi della retina macchie bianche 14. Serre e Sasongko recentemente riassunti della letteratura e hanno concluso che l'esposizione a stile di vita e fattori di rischio ambientale (ad esempio, la dieta, l'attività fisica, il fumo e inquinamento atmosferico) può indurre cambiamenti morfologici del letto microvascolare retina 15. È importante sottolineare che tali alterazioni retiniche sono stati associati con fattori di rischio cardiovascolare, anche prima che le manifestazioni cliniche delle malattie 16.

Aumenti significativi nell'incidenza di morbilità e mortalità cardiovascolare sono stati attribuiti e lungo e le esposizioni a breve termine al particolato atmosferico 17,18. La ricerca indica che il particolato (PM), una importante frazione di inquinamento dell'aria, contribuisce allo sviluppo di malattie cardiovascolari e induce eventi cardiovascolari 19,20. Una perdita di valore della funzione diil letto microvascolare è pensato di svolgere un ruolo nelle associazioni osservate. A questo proposito, un'associazione tra l'esposizione all'inquinamento atmosferico e restringimento arteriolare nella retina è stato segnalato da Adar e colleghi 21. Il calibro arteriolare retinico era stretto e calibro venulare era più largo tra i 4607 partecipanti del Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) che vivevano in zone con una maggiore esposizione a breve e lungo termine per la materia PM 2,5 (particolato ≤ 2,5 micron di diametro) 21. Infiammazione sistemica causata da esposizione cronica all'inquinamento atmosferico può causare più ampi diametri venulari 22. Questo avvalora gli studi che riportano l'impatto del fumo sul letto microvascolare retina 23. Un recente report di pubblicazione sulla associazione tra esposizione a breve termine all'inquinamento atmosferico e cambiamenti microvascolari in adulti sani (22-63 anni di età), misurati con fundus retinico fotografia 24. Un IncreaSE in PM (particolato ≤ 10 micron di diametro), 10 e BC (nero di carbonio, una combustione sottoprodotto che può essere utilizzato come proxy per il gas di scarico diesel legati al traffico) è stato associato con una diminuzione in arteriolare calibro 24,25.

In questo protocollo video scientifico, le procedure sono descritte per raccogliere le immagini del fundus dell'occhio, effettuare analisi delle immagini per ottenere arteriolare e venulare calibri dei vasi, e per calcolare Central Retinal arteriolare Equivalente (CRAE) e centrale della retina venulare Equivalente (CRVE). Imaging della retina sta guadagnando una maggiore attenzione perché la retina è l'unico tessuto che permette l'analisi discreta del microcircolo e immagini possono essere raccolti dalla più tenera età fino alla vecchiaia 26,27. CRAE e CRVE sembrano essere i parametri sensibili che riflettono l'impatto dello stile di vita modificabili e ambientali fattori di rischio cardiovascolare sul microcircolo. Nel manoscritto, la ripetibilitàdel vaso di analisi è dimostrata. Inoltre, l'applicabilità dell'analisi microcircolo retinico in studi epidemiologici è indicato riassumendo i nostri risultati ottenuti in un design-misure ripetute con una particolare attenzione per l'impatto del particolato atmosferico di esposizione 24.

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Protocol

Il Consiglio di etica della Hasselt University e University Hospital Antwerp approvato gli studi. I partecipanti hanno dato il loro consenso informato scritto per partecipare.

1 Configurazione strumento

  1. Rimuovere le coperture di protezione nere dalla fotocamera digitale retina e il blocco principale del dispositivo.
  2. Aprire il vano batterie e inserire la batteria nella fotocamera. Non scollegare il cavo di collegamento della batteria e l'unità principale.
  3. Avvitare la telecamera sull'unità principale e collegare i due fili. Collegare l'unità principale alla rete elettrica e al computer con il cavo USB in dotazione.
  4. Avviare l'unità principale attivando il pulsante on / off su "on". Avviare la fotocamera attivando il pulsante on / off su "on".
  5. Avviare il computer. Questo consentirà di evitare errori di collegamento tra l'unità principale e il computer.

2 Acquisizione di foto

  1. Avviare la retina ImagiSoftware di controllo ng (e inserire la password richiesta). Il software è una parte della fotocamera digitale della retina (vedi tabella materiali per i link).
  2. Inizia lo studio facendo clic sull'icona "Studio" nella parte superiore sinistra dello schermo. Per un nuovo paziente, compilare tutti i dettagli, come ID del paziente, nome del paziente, data di nascita, ecc Se il paziente è già presente nel sistema, compilare il "ID paziente" e utilizzare "Cerca elenco cronologico". Fare doppio clic sul nome del paziente per iniziare lo studio.
  3. Chiedere al paziente di prendere posto davanti alla cinepresa, posizionare la / il mento sulla mentoniera e la fronte contro il resto fronte e "bloccare" la testa di prendere una fotografia.
  4. Chiedere al paziente di guardare dritto nell'obiettivo della telecamera. Spostare la telecamera nella (XY) piano orizzontale per l'occhio destro o sinistro.
  5. Utilizzare la mentoniera per posizionare la cornea del paziente all'interno dei due cerchi che compaiono sul display della fotocamera. Fine-tuneutilizzando la rotella sul joystick.
  6. Spostare la fotocamera in avanti, indietro e lateralmente nel piano XY in modo da posizionare la pupilla del paziente all'interno dei circoli. Assicurarsi che l'alunno forma un cerchio continuo. In questo modo, l'iride del paziente saranno divisi in due pezzi.
  7. Utilizzare il "grilletto" sul joystick per passare dalla cornea alla retina. In questa fase, il paziente deve osservare una luce verde. Chiedere al paziente di guardare la luce verde.
  8. Mettere a fuoco la fotocamera allineando le due linee che compaiono quando la ruota alla base del joystick sia acceso. Girare la ruota fino a quando le due linee formano una linea continua.
  9. Utilizzare la luce verde per posizionare l'occhio nella posizione ottimale per una fotografia. Se necessario, spostare la luce utilizzando i tasti freccia sul lato destro della fotocamera. Posizionare la luce verde in modo che il disco ottico sia centrato sul display della fotocamera.
  10. Cerca per 2 macchie bianche che sembravano dopo switching alla retina (nel passo 2.7). Per trovare i punti, spostare l'unità nel piano XY. Le macchie sono visibili come una macchia sfocata. Spostare l'unità in avanti o indietro fino a quando le macchie sfocate diventano luminosi, macchie bianche. Il brillante e rotondo le macchie, migliore è la qualità dell'immagine è. Posizionare i punti fino a quando entrambi sono visibili. Usare la rotella sul joystick per portare i punti al centro del display della fotocamera.
  11. Verificare che le due linee (dal punto 2.8) formano una linea continua. Il disco ottico è centrato sul display della fotocamera ed è fiancheggiato da due luminosi, macchie bianche. Prendete la fotografia retinica sparando il pulsante sulla parte superiore del joystick.
  12. Salvare la foto premendo il pulsante "studio completo" nell'angolo in basso a destra dello schermo del computer. Completamento dello studio salverà automaticamente le immagini in una mappa e chiudere lo studio.

3 Analisi di Fotografia della retina

  1. Determinare il rapporto di scala da measurante la distanza tra il centro della macula (fovea) e il centro del disco ottico (punto cieco). Anatomicamente questa distanza è determinata per essere 4.500 micron o 2,5 volte il diametro del disco ottico, con quest'ultimo essendo circa 1.800 micron. Assicurarsi che la distanza è misurata in pixel. Calcolare il rapporto di scala dividendo 4.500 per la distanza (in pixel) tra la macula e il punto cieco.
  2. Aprire il software di analisi dei vasi della retina "IVAN".
    NOTA: Il software è stato creato presso l'Università del Wisconsin a Madison. Informazioni dettagliate sull'uso di IVAN è presa dal manuale.
  3. Compilare il rapporto di scala e procedere con la configurazione.
  4. Verificare che i tre anelli gialli appaiono sulla fotografia retinica. Il rapporto di scala determina il raggio del cerchio interno e racchiude la papilla. Verificare che il punto centrale dell'anello interno è sul punto di mezzo del disco ottico. Se questo non è il caso, regolare laposizione del cerchio utilizzando i tasti cursore. I raggi dei cerchi media ed esterna sono 2x e 3x maggiore del raggio del cerchio interno, rispettivamente. In questo modo, le zone A e B vengono creati ad una distanza fissa dal disco ottico.
  5. Verificare che l'immagine retinica ha il disco ottico nel centro della fotografia. Questo assicura un forte fuoco dell'immagine nella zona B e questo faciliterà il processo di classificazione (Figura 4A).
  6. Si osservi che il software rileva automaticamente i vasi sanguigni e assegna questi vasi come venule (Figura 4B).
  7. Distinguere i vasi tra arteriole e venule basati su differenze fisiologiche. Arteriole saranno indicati in rosso e venule in blu (Figura 4C). Utilizzare le seguenti linee guida per identificare ogni nave:
    1. Determinare il colore del vaso. Arteriole hanno un colore rosso-arancio più chiaro con una forte riflessione della luce centrale. Le vene hanno più scuro violacolore -Red con poco o nessun riflesso di luce centrale.
    2. Determinare la rotta della nave. Arteriole tendono ad essere dritta e liscia a grandi linee; sono più regolari sia percorso e contorno. Venule sono generalmente più tortuoso, e più irregolare nei contorni e diametro. Venule sono più ampi di diametro al margine del disco rispetto alle arteriole corrispondenti.
    3. Identificare la nave, cercando in l'annotazione della nave precedente. In linea di principio, arteriole si alternano con venule. Pertanto, se un venule distinta viene misurata, la prossima nave è più probabile che sia un arteriola.
    4. Definire il modello di attraversamento. Come regola generale, arteriole non attraversano arteriole e venule non attraversano venule. Se una nave di identità sconosciuta attraversa un ramo venoso all'interno o distale alla zona B, poi la nave sconosciuta è un arteriola. Se si attraversa un ramo arteriolare all'interno o distale alla zona B, allora è una venule.
    5. Identificare i rami più piccoli da loro tracciando proximally per la loro ramificazione da una nave madre, la cui identità può essere evidente dalle prime due linee guida. Utilizzare angoli tra navi a differenziare incroci e diramazioni.
      NOTA: partenze sono spesso quasi perpendicolare (90 °) o, se i due vasi sono scorrevano in parallelo, l'angolo di incrocio può essere molto bassa (inferiore a 30 °). Ramificazioni sono di solito un po 'meno perpendicolare (con l'angolo tra i due rami da 30 ° a 45 °).
    6. Selezionare la lunghezza della nave nella zona di classificazione. Assicurarsi che la deviazione standard della nave selezionata non superi il valore di 10. piccole deviazioni standard indicano una buona misura.
  8. Utilizzare gli strumenti software per selezionare le navi che non sono stati selezionati dal software stesso. Le stesse regole si applicano per queste navi, come per le navi selezionate automaticamente dal software.
  9. Determinare Central Retinal arteriolare e venulare equivalente (CRAEe CRVE) automaticamente IVAN.
  10. Calcolare il CRAE e CRVE dai rispettivi pescherecci ramificazione figlia utilizzando formule rivedute della Parr e Hubbard 28.
    NOTA: Il rapporto tra tronchi e rami, con coefficienti di ramificazione empiricamente derivati, è dato in due seguenti formule per approssimare equivalenti navi. IVAN utilizza i sei più grandi arteriole e venule per il calcolo CRAE e CRVE. Le formule sono applicate in una procedura iterativa per abbinare i sei più grandi (arteriole o venule) fino ad ottenere il vaso arteriolare centrale (o venulare) equivalente.
    Arteriole: Equazione 1 (1)
    Venule: Equazione 2 (2)
    dove w 1, w 2, e W sono le ampiezze del ramo più stretto, il ramo più ampio, e il tronco principale, rispettivamente.
    NOTA: Assumere that in una fotografia della retina le sei più grandi arteriole sono 120, 110, 100, 90, 80, e 70 micron di larghezza. Mettere 120 e 70 nell'equazione (1), nonché 110 e 80, 100 e 90 Dopo la prima iterazione ci sono tre valori: 122,2, 120,0, 118,4 e. Eseguire la successiva iterazione accoppiando 122,2 e 118,4, ottenendo 149,8. Riporto il numero medio (120.0) per l'iterazione finale. Coppia 149.8 e 120.0 a 168.7 resa per CRAE.

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Representative Results

Ripetibilità di CRAE e CRVE Determinazione

Un gruppo di 61 persone tra 22-56 anni e privi di malattie cardiovascolari clinicamente diagnosticati è stato reclutato per lo studio tecnico e la ripetibilità intra-rater variabilità di Central Retinal arteriolare Equivalente (CRAE) e centrale della retina venulare equivalenti (CRVE) determinazioni. Il fondo del occhio destro di ogni individuo è stato fotografato due volte entro un periodo di tempo di 5 minuti con una macchina fotografica della retina (figure 1 e 2). Questa procedura è stata eseguita in 4 giorni consecutivi, approssimativamente nello stesso momento della giornata. I coefficienti di variazione media ± deviazione standard del CRAE e CRVE di foto scattate entro il periodo di 5 minuti erano 1.76 ± 1.71 e 1.78 ± 1.51, rispettivamente. Media ± deviazione standard dei valori CRAE e CRVE erano 151,31 ± 13,53 e 213,20 ± 18,44 rispettivamente. No dif significativoferenze sono stati osservati per CRAE e valori CRVE ottenuto in 4 giorni consecutivi.

CRAE e CRVE valori dell'occhio destro sono stati mediati ad un CRAE e CRVE valore al giorno. Successivamente, ripetibilità delle misure è stata valutata mediante il coefficiente di correlazione intraclasse (ICC), una statistica adimensionale delimitato da 0 e 1 che descrive la riproducibilità delle misure ripetute in una popolazione. Le misurazioni sono state effettuate da un unico Rater. Quindi, un senso unico effetti casuali modello ha permesso di stimare la variabilità all'interno di 29-rater. L'ICC è 0,919 (95% CI: 0,883, 0,946) e 0.898 (95% CI: 0,854, 0,932) per CRAE e CRVE rispettivamente. Questi valori ICC sono ben al di sopra della soglia di 0,6, che è considerato clinicamente significativo e le stime di entrambi rientrano nella categoria ampia come "quasi perfetto" di affidabilità 30.

Pannello di studio per studiare l'effetto di Particulate Air Pollution

Lo studio è stato condotto tra gennaio 2012 e maggio 2012 e comprendeva 84 soggetti. I partecipanti sono stati 22 al 63 anni e privi di malattie cardiovascolari clinicamente diagnosticate prima e durante il periodo di studio. Una fotografia del fondo dell'occhio destro è stata scattata con una macchina fotografica retina su ciascuno dei tre giorni di esame separato. Si rimanda al documento di Louwies e collaboratori per informazioni dettagliate su come i dati dell'inquinamento atmosferico sono stati raccolti 24. Nel corso del periodo di studio, le PM 10 e BC livelli ambientali sono stati elevati in Belgio a causa di trasporto atmosferico ovest di aria inquinata dell'Europa orientale. Questo viene visualizzato in un video time lapse (Informazioni supplementari). Le concentrazioni di inquinamento atmosferico sono stati assegnati a ciascun partecipante per 2, 4, e 6 ore precedenti l'esame della retina. Livelli di inquinamento atmosferico sono stati calcolati il ​​giorno della visita clinica da mezzanotte fino al momento dell'ex retinaam. Livelli di inquinamento atmosferico sono stati assegnati per il giorno precedente, e due giorni prima dell'esame della retina. Queste concentrazioni sono così sintetizzabili: lag2h, lag4h, lag6h, lag 24h, e ritardo 2d. , È stata eseguita l'analisi esposizione-risposta con modelli misti specifici per inquinanti. I dettagli di queste analisi si possono trovare nella pubblicazione originale 24. C'era una associazione inversa tra CRAE e le concentrazioni di inquinamento atmosferico (misurata come PM 10 e BC concentrazioni) nelle finestre orarie e giornaliere di esposizione prima dell'esame clinico. Una diminuzione CRAE di 0,93 micron (95% CI: -1,42, -0,45, p = 0,0003) è stato osservato per ogni 10 mg / m³ aumento medio PM 10 durante 24 ore precedenti l'esame (Figura 3). Più brevi orari PM 10 finestre di esposizione e concentrazioni di PM 10 in media negli ultimi due giorni ha anche rivelato una riduzione significativa dei valori CRAE. Una diminuzione CRAE di 1,84 μm (95% CI: -3.18, -0.51, p = 0.008) è stato anche trovato per ogni 1-mg / m³ aumento in BC 24 ore prima dell'esame. Nessuna ulteriore associazioni significative sono state osservate tra CRAE e le altre finestre di esposizione aC calcolati. Una diminuzione CRVE di 0,86 micron (95% CI: -1,42, -0,30, p = 0,004) è stato osservato per ogni 10 mg / m³ aumento di PM 10 nella finestra di esposizione 24 ore prima che l'immagine retinica è stata presa. Finestre di esposizione più brevi rivelato effetti significativi supplementari (Figura 3). È stata osservata una associazione negativa tra CRVE e l'esposizione aC, durante la 24 ore prima dell'esame. Tuttavia, l'effetto non ha raggiunto il livello di significatività statistica (-1,18 micron, 95% CI: -3,11, 0,75, p = 0,23).

Figura 1
Figura 1 Retina immagine e l'esempio di una macchina fotografica retinica. annotato foto fundus retinico del occhio destro di un volontario sano (a sinistra) e una foto di una macchina fotografica retinica digitale non midriatico (destra). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2
Figura 2 Schermata colpo di software IVAN. Esempio di un quadro che viene elaborato con il software IVAN. Il software identifica il sistema vascolare e calcola diametri. L'operatore controlla i risultati e individua le arterie (indicati in rosso) e venule (in blu). CRAE e CRVE vengono calcolati automaticamente. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3 associazione tra inquinamento atmosferico e calibri dei vasi retinici. Variazione stimata in media CRAE e CRVE (95% CI) in associazione con un 10-mg / m³ aumento di PM 10 (sinistra) o un 1 mg / m³ aumento in BC (Destra) per la diversa esposizione ritardi. I dati sono stati ottenuti da un gruppo di 84 persone. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura 4.904 / 51904fig4highres.jpg "target =" _blank "> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Il video supplementare. Lasso di tempo il video delle concentrazioni di inquinamento atmosferico durante lo studio del pannello.

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Discussion

Analisi delle immagini Retina si propone come uno strumento utile per lo studio delle risposte microvascolari in studi epidemiologici. Quando l'operatore è vissuto, ci vogliono meno di 5 minuti per scattare una foto fundus. Inoltre, questa procedura non invadente per la visualizzazione del microcircolo può essere utilizzato per i partecipanti provenienti da tenera età fino alla vecchiaia.

La letteratura è in aumento rispetto alle associazioni tra i cambiamenti morfologici nel sistema vascolare della retina (per esempio il cambiamento in vaso calibro, disegno geometrico, ecc) e stile di vita modificabili e fattori di rischio ambientale 15,16. Lavori sperimentali ed epidemiologici dimostrano che a breve termine e l'esposizione all'inquinamento atmosferico a lungo termine è fortemente associato con la morbilità e la mortalità cardiovascolare. Tuttavia, una tecnica comoda come retina fotografia del fondo oculare è stato utilizzato molto poco per studiare gli effetti del microcircolo che possono essere indotte da inquinanti atmosferici.

jove_content "> I diversi passaggi necessari per ottenere una foto fundus di alta qualità sono spiegate in questo protocollo video. Successivamente, la metodologia è dato per ottenere arteriolare e le misure calibro venulari, e più in particolare il Central Retinal arteriolare Equivalente (CRAE) e l'equivalente Central Retinal venulare (CRVE) 13,28. I risultati delle analisi ripetute misure ha dimostrato che i intra-rater risultati per CRAE e CRVE sono altamente riproducibili per le immagini che sono state scattate entro un termine di quattro giorni. Questi risultati sono in linea con le osservazioni recenti riportati da McCanna e colleghi. Questi ultimi autori hanno riferito che i valori CRAE e CRVE sono stabili per un periodo di un mese. Hanno riferito correlazioni per coppie di visite di studio di 0,9 e le correlazioni leggermente diminuito, con una lunghezza maggiore di intervallo di tempo 31.

Successivamente, si è mostrato in uno studio di pannello con gli adulti in buona salute che la rmicrocircolazione etinal in grado di rispondere rapidamente alle atmosferico particolato. In particolare, una diminuzione CRAE che si riferisce a una maggiore esposizione a breve termine a PM 10 e BC è riportato 24. Restringimento delle arteriole della retina è un proxy per la stima del rischio di malattie cardiovascolari e di mortalità cardiovascolare 32-35. E 'previsto che microcircolo della retina può essere usato per sondare gli effetti cardiovascolari dell'inquinamento atmosferico. A questo proposito, Adar e colleghi hanno riportato per la prima volta sugli effetti a breve termine dell'inquinamento atmosferico sulla microcircolo della retina umana in un'analisi trasversale della coorte MESA 21. I cambiamenti microvascolari riportati da Louwies et al. (2013) completano quelli trovati da Adar et al. (2010). Questi ultimi autori hanno riportato un 0,4 micron-decremento CRAE (95% CI: -0.8, -0.04) per 9-mcg aumento / m³ in media PM 2.5 il giorno precedente. Sulla base di misurazioni ripetute,. Louwies et al (2013) ha riportato una stima del -1,2 micron (95% CI: -1,61, -0,61) e si suggerisce che la dimensione più grande effetto può essere dovuto ad una maggiore variazione di PM e di esposizione aC concentrazioni in questo studio pannello 24.

Infiammazione polmonare e basso grado di infiammazione sistemica sono stati associati con l'esposizione all'inquinamento atmosferico 36. Infiammazione sistemica è stata anche collegata con la disfunzione endoteliale 37,38. Questo processo può influenzare la reattività dei vasi sanguigni della retina 39. Si presume che le risposte infiammatorie portano all'attività endoteliale alterata, che può essere riflessa nella riduzione dei calibri arteriolari. I risultati dello studio suggeriscono che questo pannello potrebbe verificarsi in un lasso di tempo inferiore a 24 ore, perché l'esposizione al PM 10 è stato inversamente associato con CRAE durante tutte le finestre orarie di esposizione. Le osservazioni sono in linea con l'impatto nota di sondaggio ariaution sulla salute. Studi su animali a breve termine con l'esposizione a livelli di picco di inquinanti atmosferici hanno rivelato che il microcircolo può essere influenzata 40,41. Inoltre, studi di intervento sull'uomo in ambiente controllato hanno mostrato che la funzione endoteliale è compromessa in seguito all'esposizione a gas di scarico diesel 42,43.

In conclusione, esistono molte somiglianze anatomiche e di sviluppo tra i vasi sanguigni della retina e il microcircolo del cuore, i polmoni e il cervello 10. Pertanto, la retina vascolare sangue è considerato un tessuto surrogato per il microcircolo sistemico. Un cambiamento nei vasi sanguigni della retina può essere un fattore predittivo importante per lo sviluppo di malattie cardiovascolari. L'analisi comodo e discreto delle immagini retiniche è ora considerato utile per studi di popolazione, con un focus sulla epidemiologia cardiovascolare. Questo documento protocollo dovrebbe incoraggiare più gruppi di ricerca da utilizzare fotografia del fondo oculare per studiare ef microvascolarefetti di fattori ambientali e stile di vita.

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Disclosures

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari effettivi o potenziali concorrenti.

Acknowledgments

I risultati sulla risposta microvascolare al particolato atmosferico sono riprodotte con l'autorizzazione di Environmental Health Perspectives 24. I dati meteorologici e di qualità dell'aria convalidati sono stati gentilmente forniti da The Royal Meteorological Institute belga e l'Agenzia per l'ambiente fiammingo. Il software di analisi dell'immagine retinica è stato ottenuto da Dr. N. Ferrier (Madison Facoltà di Ingegneria e del Fundus Photograph Reading Center, Dipartimento di Oftalmologia e Scienze Visive, Università del Wisconsin-Madison). Tijs Louwies e Eline Provost sono supportati con una borsa di studio VITO. Eline Provost detiene una ricerca comunione aspirante del Fondo Scientifico fiammingo. Tim S. Nawrot è titolare di una borsa di studio iniziale del Consiglio europeo della ricerca.

Materials

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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
 

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