全玻璃体液清扫Vitreodynamic分析

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

该方法的目的是对细节的技术以分离一个整体,完好玻璃体,与玻璃体芯和皮层完好,从尸体眼睛,对于vitreodynamic分析的目的。作为玻璃体生理学领域已经成长,多学科的研究者,如流体力学研究人员,正在研究玻璃体1的物理和力学性能。为此,有必要对细节的技术以分离的整体,完好玻璃体,以帮助多学科研究。

塞巴格 23进行优雅整个玻璃体解剖上人尸体眼睛和显示结果的说明。然而,所使用的技术中的细节和非专家没有描述将不能够独立复制的方法。其他研究也收获了使用简单的方法,如吸入或局部解剖尸体眼玻璃体,这两者不会导致一个整体,完好玻璃体。 Gisladottis 4和Xu 5探讨通透性玻璃体从尸眼收获。然而,由于玻璃体提取无法进行了说明,人们认为它们吸出玻璃体用注射器。瓦 6更进一步通过描述分离兔眼玻璃体液与手术技术的方法。然而,这种方法会导致在刚玻璃体芯的隔离,而不是玻璃体皮质。 Skeie 7后举办的玻璃体到4个独特的区域和优雅描述的方法来剖析出各个部分进行分析。这种技术然而,这并不导致完好玻璃体作为一个整体。

目前的技术,以方便,目前仅在尸眼进行的生物物理实验。以前的方法,如所描述的波夫,是有限的,因为1)无完全隔离整个玻璃体,2)收获玻璃体芯和皮层匀浆,3)玻璃体解剖结构不能维持,或4)解剖技术没有充分研究人员在其他领域详述用于复制。此外,由于巩膜和脉络膜,玻璃体的可视化的不透明度在完整眼球被限制。这限制了可以在整个眼内进行的测量的精度和可行性。此外,周边玻璃体的解剖结构可混淆的玻璃体的生化和物理性能的研究。

在最近几年,玻璃体科学的身体就突飞猛进和有理由认为整个玻璃体具有不同的性质不是其各个部分。有一个在为vitreodynamics researc调查玻璃体的物理,力学,化学性能日益增长的兴趣H,其中有应用在临床医学如药物输送,玻璃体内氧8玻璃体切割术。药理vitreodynamics,它使用药理物质来操纵玻璃体,可用于改善玻璃体成果9。生物力学特性用于模拟玻璃体流体流,其可以被用来改善玻璃体内给药技术10-12。玻璃体的各部分的物理性能是至关重要的理解玻璃体视网膜氧迁移13。所提出的玻璃体切除术可用于研究完整玻璃体的各种属性。它使台式实验与更好的可视化进行整体​​上的,完整的玻璃体。

总之,目前的方法对于玻璃体的研究要么没有充分描述的,或导致不完全的隔离玻璃体芯和皮层。因此,有必要以执行电子在一个透明的眼睛模型xperiments同时保持存在于尸体眼睛玻璃体的解剖结构。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

所有的眼睛摘除从屠宰场获得的所有实验均按照生物安全制度执行法律。

  1. 安全摘除下来的眼睛在表面上。通过将组织通过针眼部周围多余的组织和确保它分解成一个泡沫塑料板做这个。
  2. 解剖和分离眼结膜perilimbal。
    1. 用细镊子(0.3钳)和microscissors(韦斯科特剪刀)切开结膜角膜缘,并直言不讳地剖析它关闭巩膜。沿着切开角膜缘结膜为钝性分离进入允许进一步解剖。
    2. 删除结膜一路眼睛周围的(360度)暴露尽可能多巩膜越好。
      注:这是有帮助的留下少量的结膜,方便程序的剩余时间内行了吧眼睛的手术针或镊子。
  3. 沿着创建一个全层巩膜瓣眼(手术刀刀片69)的一面。
    1. 使巩膜切口平行于角膜缘和3mm后至角膜缘一约5毫米乘轻轻切成巩膜用手术刀(手术刀刀片11),直到暗着色脉络膜是可见的。小心不要切割脉络膜本身。
    2. 沿着巩膜和脉络膜之间的平面小心解剖,或者用剪刀(使用钝器解剖)或用手术刀,直到它可以通过推脉络膜轻轻向内放大这些组织之间的潜在空间。
    3. 进行另一个巩膜切口垂直于第一巩膜切口尖锐microscissors,创建一个T形切口。
    4. 然后继续在圆周方式直截了当地解剖到从底层脉络膜去除巩膜组织和轻轻地从巩膜推脉络膜远如上所述。
    5. 根据需要扩大巩膜瓣。
      1. 轻轻钝解剖脉络膜远离巩膜在整个过程中。
      2. 放大襟翼直到作出垂直于角膜缘的切口到达视神经和切口平行于角膜缘的至少三分之一的眼周(45°)的。
      3. 使用巩膜瓣作为杠杆的过程中钝性分离操纵眼睛的来源。在瓣反牵引力更容易为钝性剥离。
    6. 在重复其他巩膜瓣上一步。
  4. 切掉巩膜瓣,露出大面积脉络。
  5. 继续在步骤3的眼部周围的圆周(360度)所作的切口。
  6. 除去剩余的脉络膜视网膜组织。
    1. 在暴露的区域,用棉尖轻轻刷过脉络膜视网膜组织剩余。另外,抢轻轻用钳子组织剥开下面的玻璃体。
    2. 如果有必要做一个切口进入脉络膜ST从视神经arting。然后剥离脉络膜轻轻揭露视网膜和玻璃体皮质。
  7. 继续钝解剖脉络远离巩膜,然后剥离脉络膜获得整体,完整的玻璃。
  8. 使用附连到角膜巩膜缘定位在所需的位置,整个玻璃体。此时,玻璃体附着到前巩膜和透镜。
  9. 钝从巩膜的内部解剖玻璃体,围绕透镜,清除所有巩膜。
  10. 用生硬的工具,舀镜头远离玻璃,如果需要的话。使用示例各种vitreodynamic实验。
    1. 放置样品与暴露于空气中的已知表面积的玻璃烧杯中。放置氧敏感探针在样品的边缘。使用一个微型机械手将探头移动到一个已知距离(r)到样品。
    2. 使用菲克定律获得的理论扩散方程。随着DATA收集在步骤10.1,获得实验扩散系数/反应项等。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

以下协议会导致一个成功的玻璃体切除与芯和皮层( 图3)保持不变。这是从剩余片视网膜附着于玻璃体皮质明显。完好整个玻璃体可以以多种方式对特定vitreodynamic实验中使用。在我们的情况下,氧气在完整玻璃体的扩散速度和它的相应的时间常数进行了研究( 图2)。玻璃体被解剖用我们的方法(芯和皮层)置于与已知的暴露表面积的玻璃烧杯中。这是相比于玻璃体被使用以前发表的方法,只有隔离玻璃体芯6收获。在所有其他因素都保存在整个实​​验组和对照组一致。玻璃体表面暴露于空气中,它具有一个已知的氧张力(〜160毫米汞柱)。玻璃体内的氧张力是低的(<10毫米汞柱)。基于VITR的速率通过水 14玻璃体凝胶状态决定eous耗氧量,我们可以用方程1维运氧(处于稳定或不稳定状态的形式)。通过测定氧的张力玻璃体表面内的已知距离,我们可以通过实验验证了扩散系数。氧张力,记录用氧探头如牛津,误差率为±10%。收集样品每30秒。玻璃体皮质的存在影响的扩散速度的氧气进入中期玻璃体。在玻璃体皮质的存在下,氧的扩散发生在一个较长的时间间隔。

玻璃体芯和皮层的物理性质有在健康和疾病产生影响。例如,局部的,补充人工氧合已被提议作为用于视网膜缺血8的处理。通过玻璃体皮质了解对氧的不同的扩散系数核心将使研究人员能够预测氧输送到视网膜的实际速率。

图1
图1:显示有关解剖结构的眼睛的横截面图(从国立眼科研究所,美国国立卫生研究院改性)角膜是透明组织形成前最眼的部分,并提供眼睛的光学的显著部电源。角膜缘是角膜,结膜和巩膜的交界处。巩膜从角膜缘到它满足视神经​​的眼后最方面延伸。结膜是薄上皮的所有行非常外眼并形成外部环境和巩膜之间的边界。眼睛的内部组件包括前房,晶状体,虹膜,睫状体,后房,后腔,视网膜和脉络膜的。该vitreou核心包括玻璃体的中心区域,所述眼后腔内。玻璃体皮质位于围绕玻璃体并附着到视网膜的几个点,包括玻璃体,视网膜血管,视盘和黄斑。玻璃体碱是三维区域,它的范围是从〜2毫米前方锯齿缘至3mm后方锯齿缘。脉络膜是位于巩膜和视网膜之间,并提供血液供应的外视网膜血管组织层。视网膜是subserves光发送容量眼睛的眼睛的神经上层。巩膜是白色不透明层,可提供批量到眼球壁的结构支撑。

图2
图2。比较完整整v 玻璃体的氧张力对时间剧情简介玻璃体芯(绿线)的氧张力itreous(蓝线)。氧传感探头被放置在样品的中间,并且将样品暴露在空气中,其具有160毫米汞柱的氧张力。

图3
图3:隔离全玻璃体的例子 。顶部画面是整个完好玻璃体仍​​附着于巩膜缘的一个例子。中间图像是整个完好玻璃体而不巩膜但具有一些剩余的视网膜组织的一个例子。底是整体的,完整的玻璃体的一个例子。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

有迹象表明,必须在玻璃体切除认真执行两个关键步骤。步骤3中,创建完整厚度巩膜瓣,关键的是要在整个清扫。应注意建立的全部厚度巩膜瓣时不切入脉络膜。另一个关键的步骤是解剖远离脉络膜巩膜。这一步必须谨慎进行,以防止在创建从中可以玻璃洒出脉络膜多个孔。有一种方法来修改协议,仍然完好无损解剖全玻璃体。步骤6可以被延迟,直到步骤8的脉络膜可以在末端被除去后玻璃体组织被定位在所需的位置。

此过程的局限性在于清扫期间,也有只视觉线索表明完整玻璃体切除的成功和准确性。由于玻璃体芯和皮层是透明和不可区分的,肉眼,这可以是具有挑战性的。通过注意视网膜的粘附在玻璃体有可能确定是否发生玻璃体皮质成功清扫。否则,药理物质,如曲安缩松,可用于改善玻璃体可视化15,但不能容易地允许一个玻璃体皮质和玻璃体芯之间进行区分。这种技术的另一个限制是,它是最有效的凝胶玻璃体的解剖。人玻璃体凝胶是经过液化与年龄无再生组织。该液化阻止我们完全解剖全,完整玻璃体眼球。因此,我们的技术仅适用于动物,如牛,猪或兔子,或眼睛年轻人谁没有显著量液化的玻璃体。玻璃体在这些动物趋向于完全处于凝胶状态。

然而,目前,没有建立的方法,即已经递减进项税详细地说,从尸眼解剖整个完好玻璃体。目前,已得到了很好的详述的唯一玻璃体解剖技术涉及玻璃体7的唯一的,但分开的区域的解剖或只是玻璃体芯6的清扫。

解剖完整的玻璃体的应用是在赞赏和充分利用。与玻璃体手术经验以及临床,组织病理学和生化研究表明玻璃体的化学和结构性质可以显著16,17变化。因此,有必要保留整个玻璃体的结构来研究在眼生理学和解剖学玻璃体的功能。完整玻璃体可以在实验中被移出到一个透明球体更好的可视化。然后它们可用于各种机械/化学测试,以改善的物理/力学丙测量玻璃体的ERTIES。例如,我们建议的解剖整个完好玻璃体可以用来代替盐溶液,粘稠代用品,或玻璃体芯的在所引用的流变学实验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