כל הזגוגיות ההומור Dissection לניתוח Vitreodynamic

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Murali, K., Kashani, A. H., Humayun, M. S. Whole Vitreous Humor Dissection for Vitreodynamic Analysis. J. Vis. Exp. (99), e52759, doi:10.3791/52759 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

מטרתה של שיטה זו היא פירוט טכניקה לבודד את הגוף כולו, בשלמותה זגוגי, עם הליבה והקליפה שלמה זגוגי, מעין גופה, למטרות ניתוח vitreodynamic. כמו בתחום הפיסיולוגיה זגוגית גדל, חוקרים רב-תחומיים, כגון חוקרי מכניקת נוזלים, חוקרים את התכונות הפיזיות וביו-מכאניות של 1 הזגוגית. לשם כך, חיוני לפרטים טכניקה לבודד את כולה, בשלמות גוף הזגוגי כדי לסייע לחוקרים רב-תחומיים.

סבג ואח '. 2 ואחרים 3 ביצעו ניתוחי זגוגית כל אלגנטיים בעיני גופת אדם והראו איורים של התוצאות. עם זאת, הטכניקה המשמשת לא תיארה בפירוט ולא מומחים לא יהיה מסוגל לשכפל את השיטה באופן עצמאי. מחקרים אחרים שנקטפו מזגוגית עיני גופה באמצעות שיטות פשוטות כגון שאיפה או נתיחה חלקית,שניהם לא לגרום לגוף כולו, בשלמות זגוגית. Gisladottis et al. 4 ושו et al. 5 לחקור חדירות בהומור זגוגית שנקטפו מעיני גווייה. עם זאת, מאחר שלא שיטה של ​​מיצוי זגוגית תוארה, הונח כי הם להישאף הומור הזגוגית עם מזרק. ווטס et al. 6 הלך צעד אחד קדימה על ידי תיאור שיטה של בידוד הומור זגוגית ארנב עם טכניקה ניתוחית. עם זאת, שיטה זו גורמת לבידוד של רק ליבת הזגוגית ולא קליפת זגוגי. Skeie et al. 7 מאוחר יותר מאורגנים הזגוגית ל 4 אזורים ייחודיים ואלגנטיות תיארו שיטה לנתח את כל חלק לניתוח. טכניקה זו עם זאת, לא לגרום לזגוגית שלמה בכללותו.

הטכניקה הנוכחית פותחה כדי להקל על ניסויים ביו-פיסיקליים שכיום מבוצעים רק בעיני גווייה. שיטות קודמות, כפי שתוארובוב, מוגבל בגלל) אף אחד 1 לבודד את כל הגוף הזגוגי לחלוטין, ליבת זגוגית 2) שנקטפו וקליפה הן הומוגני, 3) המבנה האנטומי זגוגית לא נשמר, או 4) טכניקות לנתיחה אינן מפורטות במידה מספקת לשכפול על ידי חוקרים בתחומים אחרים . בנוסף, בשל האטימות של לובן העין ודמיתי עין, הדמיה של הגוף הזגוגי מוגבל בגלגל העין בשלמותה. זה מגביל את הדיוק והיתכנות של מדידות שניתן לעשות בתוך כל עין. בנוסף, המבנים אנטומיים המקיפים את הזגוגית יכולים לבלבל את המחקר של מאפיינים ביוכימיים ופיסיים של הזגוגית.

בשנים האחרונות, את גופתו של מדע הזגוגית גדלה מאוד ויש סיבה להאמין שיש לו את כל הגוף הזגוגי מאפיינים שונים מהחלקים הבודדים שלה. יש התעניינות גוברת בחוקרים את התכונות פיזיות, ביו-מכאניות, וכימיות של הזגוגית לresearc vitreodynamicsh, שבה יש יישומים ברפואה קלינית כגון משלוח סמים, חמצון זגוגית 8 וvitrectomy. vitreodynamics התרופתי, אשר עושה שימוש בסוכנים תרופתיים כדי לתפעל את הזגוגית, יכול לשמש כדי לשפר את תוצאות vitrectomy 9. מאפיינים ביו-מכאניים המשמשים למודל זרימת נוזל זגוגית, אשר יכול לשמש כדי לשפר את טכנולוגיות משלוח סמים זגוגית 10-12. תכונות פיסיקליות של מגזרים שונים של הזגוגית הן קריטיות להבנת תחבורת חמצן vitreo-רשתית 13. טכניקה לנתיחה זגוגית המוצעת יכולה לשמש כדי לחקור את המאפיינים שונים של הומור הזגוגית שלם. זה מאפשר ניסויי ספסל העליון להיעשות על גוף כולו, בשלמות זגוגית עם הדמיה טובה יותר.

לסיכום, שיטות הנוכחיות למחקר של הזגוגית הם או לא תיארו כראוי, או לגרום לבידוד שלם הליבה וקליפת זגוגי. לכן, יש צורך לבצע דוארxperiments במודל העין שקוף תוך שמירה על האנטומיה של הזגוגית שקיים בעין הגופה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

התקבלו כל עיני enucleated מבית שחיטה וכל הניסויים בוצעו בהתאם לחוקי בטיחות ביולוגית מוסדיים.

  1. Secure עין enucleated מטה על משטח. לעשות זאת על ידי הצבת סיכות רקמה דרך הרקמה העודפת סביב העין ואבטחה אותו לתוך לוח קלקר.
  2. לנתח ולנתק לחמית perilimbal מהעין.
    1. שימוש במלקחי קנס (0.3 מלקחיים) וmicroscissors (מספריים Westcott) ללחתוך לחמית בימבוס ובוטות לנתח אותו בלובן העין. חותך את לחמית לאורך ימבוס כנתיחה הבוטה ממשיכה לאפשר נתיחה נוספת.
    2. הסר לחמית כל הדרך סביב העין (360 מעלות) לחשוף כמה שלובן עין ככל האפשר.
      הערה: זה מועיל להשאיר כמות קטנה של לחמית כדי להקל להתקבע עין עם הסיכות כירורגי או מלקחיים בהמשך ההליך.
  3. צור דש scleral עובי מלא לאורך אחדצד של העין (להב סכין מנתחים 69).
    1. הפוך מקביל חתך scleral ~ 5 מ"מ לימבוס והאחורי 3 מ"מ לימבוס בעדינות על ידי חיתוך ללובן העין עם אזמל (להב סכין מנתחים 11) עד דמית העין כהה פיגמנט גלוי. היזהר שלא לחתוך את דמית העין עצמה.
    2. זהירות לנתח לאורך המטוס בין לובן העין ודמה העין, או במספריים (באמצעות נתיחה בוטה) או עם האזמל, עד שאפשר להגדיל את המרחב הפוטנציאלי בין רקמות אלה על ידי לחיצה על דמית העין בעדינות פנימה.
    3. לעשות עוד חתך scleral בניצב לחתך scleral הראשון עם microscissors החד, יצירת חתך בצורת אות T.
    4. לאחר מכן להמשיך לנתח בצורה בוטה בצורה היקפית להסרת רקמת scleral מדמה העין הבסיסית ודחף בעדינות את דמית העין מהלובן העין כאמור לעיל.
    5. הגדלת דש scleral לפי צורך.
      1. בעדינות בוטה לנתח דמית העין מלובן העיןלאורך כל התהליך.
      2. הגדלת הדש עד החתך שנעשה בניצב לימבוס מגיע עצב הראייה והחתך שנעשה במקביל לימבוס הוא לפחות שליש מהיקף העין (45 מעלות).
      3. השתמש בדש scleral כמקור למינוף למניפולציה של העין במהלך נתיחה בוטה. נגד כוח המשיכה על הדש עושה את זה יותר קל לנתיחה בוטה.
    6. חזור על השלב הקודם על דש scleral האחר.
  4. לחתוך את דשי scleral לחשוף שטח גדול של דמית העין.
  5. המשך החתך שנעשה בשלב 3 סביב ההיקף של העין (360 מעלות).
  6. להסיר את הרקמה דמית העין-רשתית שנותרה.
    1. באזור החשוף, להשתמש כותנה-טיפ לצחצח בעדינות את הרקמה דמית העין-רשתית שנותרה. לחלופין, בעדינות לתפוס את הרקמה עם מלקחיים ולקלף אותו מהגוף הזגוגי הבסיסי.
    2. אם יש צורך לבצע חתך לתוך דמית העין רחarting מעצב הראייה. אז לקלף בעדינות דמית העין לחשוף את הרשתית וזגוגית קליפה.
  7. המשך בוטה לנתח דמית העין מלובן העין ולאחר מכן לקלף את דמית העין כדי לקבל את כל הזגוגית, ללא פגע.
  8. השתמש בשפת scleral המצורפת לקרנית למצב את כל הזגוגית במיקום רצוי. בשלב זה, הזגוגית מחוברת ללובן העין והעדשה הקדמי.
  9. בוטה לנתח הזגוגית מהחלק הפנימי של לובן העין, סביב העדשה, הסרת כל לובן העין.
  10. השתמש בכלי קהה כדי לגרוף את העדשה מהזגוגית אם יהיה בכך צורך. השתמש במדגם לניסויי vitreodynamic שונים.
    1. הנח מדגם בכוס זכוכית עם פני שטח ידוע החשוף לאוויר. הנח בדיקה רגישה חמצן בקצה של המדגם. השתמש מיקרו-מניפולטור כדי להזיז את החללית למרחק ידוע (r) למדגם.
    2. השתמש חוק הדיפוזיה של הפיק לקבל את משוואת דיפוזיה התיאורטית. עם דהת"א נאספה בשלב 10.1, להשיג הטווח מקדם דיפוזיה הניסיונית / תגובה וכו '

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

בעקבות הפרוטוקול יוביל לנתיחת זגוגית מוצלחת עם הליבה וקליפת המוח (איור 3) בשלמותה. הדבר ניכר מן חתיכות השייר של רשתית דבקו בקליפת זגוגי. הומור זגוגית כל פגע ניתן להשתמש במספר דרכים לניסויי vitreodynamic ספציפיים. במקרה שלנו, שיעור דיפוזיה של חמצן בהומור זגוגית שלם וזה קבוע זמן מקביל נחקר (איור 2). זגוגית שהיה גזור (ליבה וקליפה) בשיטה שלנו הוצבה בכוס זכוכית עם ידוע פני שטח חשוף. זה היה בהשוואה לזגוגית שנקטפה בשיטה שפורסמה בעבר שרק מבודדת את ליבת זגוגית 6. כל הגורמים האחרים הוחזקו עקביים בקבוצות ניסוי ובקרה. משטח הזגוגית היה חשוף לאוויר, שבו יש מתח ידוע חמצן (~ 160 מ"מ כספית). מתח החמצן בתוך הזגוגית היה (<10 מ"מ כספית) נמוך. בהתבסס על השיעור של vitrצריכת חמצן eous נקבעה על ידי שואי et al. 14 לזגוגית במדינת ג'ל, אנו יכולים להשתמש במשוואה עבור 1 תחבורת חמצן ממדית (בצורות מצב יציבים או לא יציבים). על ידי מדידת מתח חמצן מרחק ידוע בתוך משטח הזגוגית, אנחנו יכולים בניסוי לאמת את מקדם הדיפוזיה. מתח החמצן נרשם בבדיקת חמצן כגון אוקספורד, ואת שיעור השגיאה היה ± 10%. מדגם שנאסף בכל 30 שניות. הנוכחות של זגוגית קליפה משפיעה על קצב הדיפוזיה של חמצן לתוך זגוגית אמצע. בנוכחות של זגוגית קליפה, דיפוזיה של חמצן מתרחשת על פני פרק זמן ארוך יותר.

יש תכונות הפיזיות של הליבה וקליפת זגוגי השפעה בבריאות ובחוליים. לדוגמא, מקומי, חמצון התוך עיני משלים הוצע כטיפול באיסכמיה רשתית 8. הבנת מקדמי דיפוזיה השונות לחמצן דרך זגוגית קליפהליבה תאפשר לחוקרים לחזות את השיעור האמיתי של אספקת חמצן לרשתית.

איור 1
איור 1:. צפה בחתך של העין בו מוצגות מבנים אנטומיים רלוונטיים (שונה מהעין הלאומית, מכון הלאומי לבריאות) הקרנית היא הרקמה השקופה שיוצרת הקדמי ביותר סעיף של העין ומספקת חלק ניכר מהעין של אופטית כוח. לימבוס הוא הצומת של הקרנית, הלחמית ולובן העין. לובן העין משתרעת מימבוס רוב החלק האחורי של העין שבו פוגש את עצב הראייה. הלחמית היא אפיתל דק שקווים מחוץ מאוד של העין ויוצרת את הגבול בין הסביבה החיצונית ולובן העין. הרכיבים הפנימיים של העין מורכבת מהלשכה הקדמית, העדשה, איריס, גוף הריסים, תא אחורי, החלל אחורי, רשתית ודמה העין. Vitreouליבה של כוללת את האזור של הגוף הזגוגי המרכזי, בתוך החלל האחורי של העין. זגוגית הקליפה ממוקמת סביב הגוף הזגוגי ומחוברת לרשתית במספר נקודות הכוללים Plana סעיפים, כלי רשתית, דיסק והמקולה אופטיים. בסיס הזגוגית הוא שלושה ממדי אזור המשתרע מקדמי ~ 2 מ"מ לserrata אורה לאחורי 3 מ"מ לserrata אורה. דמית העין היא שכבת רקמת כלי דם שנמצאה בין לובן העין והרשתית ומספקת את אספקת דם לרשתית החיצונית. הרשתית היא שכבת נוירו של העין שsubserves קיבולת אור שליחה של העין. לובן העין היא השכבה האטומה הלבנה שמספקת כמויות גדולות של התמיכה המבנית לקיר העין.

איור 2
איור 2:. עלילת מתח חמצן הומור זגוגית נגד זמן עלילה של מתח חמצן בליבת זגוגית (קו ירוק), בהשוואה לכל v שלםitreous (קו כחול). בדיקה חישת החמצן הונחה באמצע המדגם והדגימה נחשפה לאוויר שבו יש מתח חמצן של 160 מ"מ כספית.

איור 3
איור 3: דוגמאות לגוף הזגוגי כל מבודד. תמונה למעלה היא דוגמא לגוף הזגוגי שלם השלם עדיין מחובר לשפת scleral. תמונה התיכונה היא דוגמא לכל הגוף הזגוגי שלם ללא לובן העין אבל עם כמה רקמת רשתית שנותרה. תחתון הוא דוגמא לגוף כולו, בשלמות זגוגית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ישנם שני שלבים קריטיים שחייבות להתבצע בזהירות במהלך נתיחת זגוגית. שלב 3, יצירת דש scleral עובי מלא, הוא חיוני לכל הניתוח. יש להקפיד לא לחתוך לתוך דמית העין בעת ​​יצירת דש scleral בעובי מלא. השלב הקריטי האחר לנתח משם בלובן העין מדמה העין. צעד זה חייב להיעשות בזהירות כדי למנוע יצירת חורים מרובים בדמה העין שמן הזגוגית יכולה לשפוך החוצה. יש דרך לשנות את הפרוטוקול ועדיין לנתח הומור זגוגית כל פגע. שלב 6 יכול להתעכב עד ניתן להסיר צעד 8. דמית העין בסוף אחרי רקמת הזגוגית ממוקמת במיקום הרצוי.

ההגבלה של הליך זה היא כי במהלך נתיחה, יש רמזים חזותיים רק להציע ההצלחה ודיוק של ניתוח הזגוגית שלם. מאז הליבה וקליפת זגוגי שניהם שקופות ולהבדיל לעין בלתי מזוינת, זהיכול להיות מאתגר. על ידי לשים לב ההידבקות של הרשתית על הזגוגית אפשר לקבוע אם נתיחה מוצלחת של הקליפה זגוגי התרחשה. אחרת, חומרים תרופתיים, כגון Kenalog, יכולים לשמש כדי לשפר את ההדמיה של 15 הזגוגית, אבל לא יכולים בקלות לאפשר אחד להבחין בין קליפת זגוגי וליבת זגוגית. מגבלה נוספת של שיטה זו היא שהיא יעילה ביותר לנתיחה של זגוגית ג'ל. ג'ל זגוגית אדם הוא רקמה שאינה משובי שעוברת עיבוי עם גיל. עיבוי זה מונע מאתנו לנתח את כל הזגוגית שלמה, מהעין לחלוטין. כך, הטכניקה שלנו משתרעת רק על זגוגית של בעלי חיים, כגון פרות, חזירים או ארנבים, או עיניים של בני אדם צעירים שאין להם כמויות משמעותיות של עיבוי. הומור הזגוגית בבעלי החיים אלה נוטה להיות לגמרי במצב ג'ל.

עם זאת, כיום, לא קיימת שיטה שהוקמה, שהייתה יורדribed בפירוט, לנתח כל זגוגית שלמה מעיני גווייה. נכון לעכשיו, הטכניקות לנתיחה זגוגית רק שכבר פורטו גם לערב את הנתיחה של אזורים ייחודיים אך נפרדים של 7 הזגוגית או הנתיחה של רק ליבת זגוגית 6.

היישומים של הומור זגוגית שלם גזור נמצאים תחת מוערך ומתחת מנוצל. ניסיון כירורגי עם הזגוגית, כמו גם מחקרים קליניים, ההיסטופתולוגיים וביוכימיים מצביעים על כך שהתכונות הכימיות ומבניות של הזגוגית יכולות להשתנות באופן משמעותי 16,17. לכן, יש צורך לשמר את המבנה של כל הגוף הזגוגי ללמוד את הפונקציה של הזגוגית בפיזיולוגיה ואנטומיה של העין. זגוגית שלמה יכולה להיות explanted לעולם שקוף להדמיה טובה יותר במהלך ניסויים. הם יכולים לשמש עבור מגוון רחב של בדיקות / כימיות מכאניות כדי לשפר את המדידות של אבזר פיזי / ביו-מכאניerties של הזגוגית. לדוגמא, אנו מציעים שהזגוגית שלמה השלמה גזור יכולה לשמש כתחליף למלח, תחליפים צמיגים, או ליבת זגוגית בניסויי rheology ציטטו 6,18.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.3 forceps Storz Opthalmics E1793
Westcott Tenotomy Scissors Curved Right Storz Opthalmics E3320 R
Scalpel Handle No. 3 VWR 25607-947
Scalpel Blade, #11, for #3 Handle VWR 470174-844

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Siggers, J. H., Ethier, C. R. Fluid Mechanics of the Eye. Annual Review of Fluid Mechanics. 44, (1), 347-372 (2012).
  2. Sebag, J. Age-related changes in human vitreous structure. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 225, (2), 89-93 (1987).
  3. Grignolo, A. Fibrous components of the vitreous body. AMA Arch Ophthalmol. 47, (6), 760-774 (1952).
  4. Gisladottir, S., Loftsson, T., Stefansson, E. Diffusion characteristics of vitreous humour and saline solution follow the Stokes Einstein equation. G Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 247, (12), 1677-1684 (2009).
  5. Xu, J., Heys, J. J., Barocas, V. H., Randolph, T. W. Permeability and diffusion in vitreous humor: implications for drug delivery. Pharm Res. 17, (6), 664-669 (2000).
  6. Watts, F., Tan, L. E., Wilson, C. G., Girkin, J. M., Tassieri, M., Wright, A. J. Investigating the micro-rheology of the vitreous humor using an optically trapped local probe. Journal of Optics. 16, (1), 015301 (2014).
  7. Skeie, J. M., Mahajan, V. B. Dissection of human vitreous body elements for proteomic analysis. J Vis Exp. (47), e2455 (2011).
  8. Abdallah, W., Ameri, H., et al. Vitreal oxygenation in retinal ischemia reperfusion. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, (2), 1035-1042 (2011).
  9. Goldenberg, D., Trese, M. Pharmacologic vitreodynamics: what is it? Why is it important. Expert Review of Ophthalmology. 3, (3), 273-277 (2008).
  10. Choonara, Y. E., Pillay, V., Danckwerts, M. P., Carmichael, T. R., du Toit, L. C. A review of implantable intravitreal drug delivery technologies for the treatment of posterior segment eye diseases. J Pharm Sci. 99, (5), 2219-2239 (2010).
  11. Balachandran, R. K., Barocas, V. H. Computer modeling of drug delivery to the posterior eye: effect of active transport and loss to choroidal blood flow. Pharm Res. 25, (11), 2685-2696 (2008).
  12. Smith, C. a, Newson, T. a, et al. A framework for modeling ocular drug transport and flow through the eye using micro-CT. Phys Med Biol. 57, (19), 6295-6307 (2012).
  13. Quiram, P. A., Leverenz, V. R., Baker, R. M., Dang, L., Giblin, F. J., Trese, M. T. Microplasmin-induced posterior vitreous detachment affects vitreous oxygen levels. Retina. 27, (8), 1090-1096 (2007).
  14. Shui, Y., Holekamp, N. The gel state of the vitreous and ascorbate-dependent oxygen consumption: relationship to the etiology of nuclear cataracts. Arch Ophthalmol. 127, (4), 475-482 (2009).
  15. Burk, S. E., Da Mata, A. P., Snyder, M. E., Schneider, S., Osher, R. H., Cionni, R. J. Visualizing vitreous using kenalog suspension. J Cataract Refract Surg. 29, (4), 645-651 (2003).
  16. Spaide, R. Visualization of the Posterior Vitreous with Dynamic Focusing and Windowed Averaging Swept Source Optical Coherence Tomography. Am J Ophthalmol. S0002-9394, (14), 00537-00536 (2014).
  17. Domalpally, A., Gangaputra, S., Danis, R. P. Diseases of the Vitreo-Macular Interface. 21, Springer. Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg. 21-27 (2014).
  18. Stocchino, R., Repetto, A., Cafferata, C. Experimental investigation of vitreous humour motion within a human eye model. Phys Med Biol. 50, (19), 4729-4743 (2005).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics