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Method Article
Die Netzhaut teilt prominente Ähnlichkeiten mit dem Gehirn und stellt damit ein einzigartiges Fenster zum Gefäßsystem und neuronale Struktur im Gehirn nicht-invasiv zu untersuchen. Dieses Protokoll beschreibt eine Methode, um Demenz mit bildgebenden Verfahren in der Netzhaut zu studieren. Diese Methode kann potenziell in Diagnostik und Risikoabschätzung von Demenz helfen.
Die Netzhaut bietet ein einzigartiges "Fenster" um die pathophysiologischen Prozesse der Demenz im Gehirn, zu studieren, wie es eine Erweiterung des zentralen Nervensystems (ZNS ist) und teilt sich prominente Ähnlichkeiten mit dem Gehirn in Bezug auf die embryologischen Herkunft, anatomische Merkmale und physiologische Eigenschaften. Nun kann die Gefäß- und neuronale Struktur in der Netzhaut leicht visualisiert und nicht-invasiv mittels Retinal bildgebende Verfahren, einschließlich der Fundus-Fotografie und Optische Kohärenztomografie (OCT) und quantifiziert halbautomatisch mit EDV-gestützte Analyse-Programme. Studiert die Zuordnungen zwischen neuronalen und vaskulären Veränderungen in der Netzhaut und Demenz könnte zu einem besseren Verständnis der Demenz und gegebenenfalls Hilfe bei der Diagnose und Risikobewertung. Dieses Protokoll zielt darauf ab, eine Methode zur Quantifizierung und Analyse der retinalen Gefäßsystem und neuronale Struktur, die potenziell mit Demenz zusammenhängen zu beschreiben. Dieses Protokoll auch Beispiele von Netzhautveränderungen bei Patienten mit Demenz und beschreibt technische Fragen und aktuellen Einschränkungen der retinale Bildgebung.
Aufgrund steigender Lebenserwartung Demenz ist geworden ein großen medizinischen Problem, einen Beitrag zu erheblichen sozialen und wirtschaftlichen Gesundheit belasten weltweit1,2,3,4,5. Heute, entwickelt eine Person in den Vereinigten Staaten Alzheimer-Krankheit (AD), die häufigste Form der Demenz, alle 66 s6. Es wurde geschätzt, dass bis zum Jahr 2050 AD7115 Millionen Menschen betroffen sind.
Die Netzhaut bietet eine "einmalige" Demenz aufgrund seiner ähnlichen anatomischen und physiologischen Eigenschaften mit dem Gehirn zu studieren. In Bezug auf das Gefäßsystem, der retinalen Arteriolen und Venolen, Messung von 100 bis 300 µm im Durchmesser teilen Sie ähnliche Funktionen mit kleinen Hirngefäße, wie Ende Arteriolen ohne Anastomosen, Barrierefunktion und Selbstregulierung8, 9. in Bezug auf die neuronale Struktur ganglionic Netzhautzellen (Routinggruppenconnectors) typische Eigenschaften mit Neuronen im zentralen Nervensystem (ZNS) 10 Teilen. Die Routinggruppenconnectors sind prominent mit dem Gehirn verbunden, wie sie der Sehnerv und Projekt visuelle Signale von der Netzhaut, die seitlichen gekniet Kerne und die superior Colliculus bilden. Der Sehnerv, ähnlich wie bei vielen neuronalen Fasern im ZNS, ist von Oligodendrozyten Markhaltige und Ensheathed in meningealen Schichten. Insbesondere kann eine Beleidigung des Sehnervs führen in ähnliche Reaktionen in anderen CNS Axone beobachtet, wie z. B. retrograde und Anterograde Degeneration der Axon, Narbenbildung, Myelin Zerstörung, sekundäre Degeneration, und eine abnorme neurotrophen Faktoren und Neurotransmitter11,12,13,14. Das Aussehen der visuelle Symptome bei Alzheimer-Patienten kann auch durch die robuste Zuordnungen zwischen der Netzhaut und Gehirn15,16erklärt werden. Infolgedessen wurde vermutet, dass die Netzhaut die pathologischen Prozesse der Demenz im Gehirn spiegeln und Netzhaut Bildgebung verwendet werden, kann um Demenz zu studieren.
Die Netzhaut Gefäßsystem und neuronale Struktur können jetzt nicht-invasiv mit retinalen bildgebende Verfahren visualisiert werden. Zum Beispiel retinalen Fundus Fotos mit Fundus Kameras erfasst werden können, und Merkmale der retinalen Gefäße (z. B. Schiff Kaliber, Schlängelung und Fraktale Dimension) können dann mit Hilfe der computergestützten Analyse quantifiziert werden Programme. Darüber hinaus Parameter der Netzhaut neuronale Struktur (z. B. die Dicke des Ganglion Zelle-inneren plexiformen Schicht [GC-IPL] und retinalen Nervenfaserschicht [RNFL]) können sich auch mit optischen Kohärenztomografie (OCT) gemessen und quantifiziert, Verwendung der integrierten Analysealgorithmen.
Dieses Protokoll soll angesichts der Bedeutung der retinale Bildgebung zu studieren Demenz eine Methode von imaging und Analyse der retinalen Gefäße und neuronale Struktur in Vivo mit bildgebenden Verfahren in der Netzhaut zu beschreiben. Dieses Protokoll auch Beispiele von Netzhautveränderungen bei Patienten mit Demenz und beschreibt technische Fragen und aktuellen Einschränkungen der retinale Bildgebung.
alle hier beschriebene Methoden wurden durch eine lokale klinische Forschung-Ethik-Kommission in Hongkong genehmigt.
Hinweis: der Einfachheit halber in die Tabelle der Materialien aufgeführten Geräte wird verwendet, um die Verfahren der retinale Bildgebung und anschließende Analyse zu veranschaulichen. Messung der retinalen Gefäße Parameter ist anhand der Singapur I Schiff Assessment Program (SIVA) 17 (Version 4.0, National University of Singapore, Singapore). Allerdings ist anzumerken, dass eine andere Gruppe von Geräten angenommen werden kann, da die zugrunde liegenden Prinzipien ähnliche bleiben.
1. vorbereiten, dass die Themen Retinal Imaging
2. Messen der Netzhaut vaskulären Parameter Fundus Fotografien verwenden eine EDV-gestützte Analyse-Programm
Abbildung 1: Schematische Darstellung zeigt die Verfahren der retinalen Gefäße Parameter messen. (A) erhalten optische Scheibe zentriert Fundus Fotografien mit einer Funduskamera. Abbildung 1A und 2A Abbildung sind zwei Fotos des Augenhintergrundes mit optimaler Qualität. (B) des Augenhintergrundes Fotografien auf den Cloud-basierten Server hochladen und einschlägige Studie Details, einschließlich der Bild-Umrechnungsfaktor (ICF). Andere computergestützte Analyseprogramme können Cloud-basierte Methoden zum Verwalten und Speichern der Bilder. (C) öffnen die Fundus-Fotografie in das EDV-gestützte Analyseprogramm. (D) Mark Papille Mittelpunkten und (E) aufgefordert, die Software automatisch erkennen den Rand der Papille und legen ein Messraster. (F) Konstrukt Schiff Umzeichnungen basierend auf den Pfaden des Schiffes, und lag Schiff erstreckt sich um den Durchmesser der Gefäße zu schätzen. (G) anpassen des falschen Schiff Umzeichnungen Schiff erfasst und manuell. (H) Maßnahme ein Spektrum von retinalen vaskulären Parameter, einschließlich Schiff Kaliber, Schlängelung, Fraktale Dimension und Bifurkation. (D) Schritt für Schritt (F), und (H) erfolgt automatisch durch einige computergestützte Analyseprogramme. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Fundus Fotos mit optimalen und suboptimale Qualität. Die Bildqualität eines Fotos des Augenhintergrundes muss sofort nach der Bildaufnahme, überprüft werden, da die Bildqualität direkt die Folgebewertung der retinalen Gefäße Parameter beeinflusst. Das Bild sollte verworfen werden, wenn eines dieser Artefakte beobachtet wird. Diese Bilder wurden mit einem 50° Funduskamera erfasst. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Berechnung des Umrechnungsfaktors Bild (ICF). Um die ICF zu berechnen, nach dem Zufallsprinzip eine Stichprobe 10 % von Bildern aus der Studie (Schritt 1). Dann probierte Maß der Höhe für optische Disks (in Pixel) aus den Bildern (Schritt2). Die ICF mit Hilfe der Formel zu berechnen: ICF = 1800 µm / (durchschnittliche Pixelhöhe von optischen Discs der aufgenommenen Bilder), wo 1800 µm ist etwa auf der Höhe der eine normale Papille (Schritt 3). Vergrößerung-Effekt und der Bildauflösung unterscheiden sich von Kamera zu Kamera, ist es notwendig, eine genaue ICF für jede Kamera verwendet zu berechnen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: häufige Fehler von der Auto-Tracing. Die automatische Schiff die Ablaufverfolgung ist nicht völlig korrekt und manuelle Anpassungen sind erforderlich, um die Genauigkeit der Messung zu gewährleisten. Diese Abbildung zeigt häufige Fehler die Auto-Verfolgung und optimale Ergebnisse nach manuellen Einstellungen. (A) der Papille Mitte falsch markiert und dies führte zu einer Abweichung von dem Messraster, die die nachfolgenden Messungen beeinträchtigen können. Im Idealfall sollte der innerste Kreis des Rasters Messung die Papille Felge dargelegt werden. (B) unvollständige Schiff Ablaufverfolgung könnte die falsche Messung der Fraktale Dimension, Schlängelung, etc., die der Schiff Weg bis zum Ende des Schiffes verfolgt werden sollte. Fällt der distale Teil des Schiffes außerhalb dem Messraster, kann die Verfolgung in die äußerste weiße Kreis gestoppt werden. (C) Schiff Kurven an den Crossover-Standorten unterliegen einer höheren Tendenz der Fehler und erfordern daher besondere Aufmerksamkeit. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: falsche Schiff deckt. Diese Abbildung zeigt Beispiele für falsche Schiff Abdeckungen, die deaktiviert werden sollten und von der Folgebewertung ausgeschlossen. Schiff Abdeckungen sollte deaktiviert werden, wenn sie nicht senkrecht zu den Gefässen (A) sind. Darüber hinaus Schiff Abdeckungen sollten auch deaktiviert werden, wenn das Schiff verfolgt unter ein anderes Schiff (B) verdeckt ist, oder die Schiff Abdeckungen können nicht die ungefähre Breite des Schiffes (C) darstellen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 6: Quantifizierung der retinalen Gefäße. (A) Zone B (definiert als 0.5-1.0 disc Durchmesser entfernt am Rand der Scheibe) wird verwendet, um Schiff Kaliber der Zone B nach dem Arteriosklerose-Risiko in Gemeinschaften Studie zu messen. Zone C (definiert als 0,5-2,0 Durchmessern entfernt am Rand der Scheibe Scheibe) dient zur Messung von Schiff Kaliber der Zone C und ein Spektrum der retinalen Gefäße Netzwerkparameter (z. B. Schlängelung, Fraktale Dimension und Bifurkation). (B) Schiff Abdeckungen sind Messlinien verwendet, um die Netzhaut Schiff Kaliber (oder Durchmesser) zu schätzen. Falsche Schiff Abdeckungen sollten manuell von der Messung ausgeschlossen werden. (C) misst für alle Schiffe, die ihre ersten Gabelung in C, das Programm automatisch Zone die verzweigten Winkel (θ) an der ersten Gabelung. Darüber hinaus die verzweigten Koeffizient ist auch mit der Formel berechnet: verzweigte Koeffizient = (d 1 2 + d 2 2) / d 0 2, wo d 0 der Stamm Kaliber, und d 1 und d ist 2 sind die Zweig-Kaliber. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
3. Beurteilung die Dicke der GC-IPL und RNFL
Abbildung 7: Schematische Darstellung zeigt die Verfahren zur Messung der RNFL und GC-IPL Dicke. Optische Kohärenztomografie (OCT) kann verwendet werden, um dicken von Ganglion Zelle-inneren plexiformen Schicht (GC-IPL) und der retinalen Nervenfaserschicht (RNFL) zu messen. (A, B) Messen von der GC-IPL und RNFL stärken, die Verwendung der integrierten “ Makula Cube ” und “ Papille Cube ” Protokolle bzw. Scannen. (C, D) Überprüfen Sie die Bildqualität sofort nach der Bildaufnahme. Verwerfen Sie das Bild und wiederholen Sie den Scan, wenn die Signalstärke kleiner als 6 ist oder Bewegung Artefakte werden erkannt. (E, F) Fordert Sie dann, die integrierte Analyse-Programm, um automatisch das Scan-Ergebnis zu analysieren und erstellen Sie einen Bericht für die Interpretation. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 8: Sub-optimale Ergebnisse der optischen Kohärenztomographie. Suboptimale Ergebnisse der optischen Kohärenztomographie (OCT) umfassen (A) schlechte Signalstärke (Stärke-Wert < 6), und (B) Bewegung Artefakte. Die Scan-Qualität sofort nach der Bildaufnahme überprüft werden sollte, und des Scans sollte wiederholt werden, wenn diese Artefakte auftreten. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 9: Netzhaut Schichten verwendet für die Beurteilung der Netzhaut neuronale Struktur. Die Netzhaut Nerven-Faser-Schicht (RNFL) wird anhand des Sehnerv Kopf (ONH) Algorithmus, während die Ganglion Zelle-inneren plexiformen Schicht gemessen wird mit dem Ganglion Zelle Analyse (GCA) Algorithmus. Der Algorithmus ONH Segmente die innere und äußere Begrenzung der RNFL zur Messung der Dicke der RNFL. Die GCA-Algorithmus erkennt der äußere Grenze der retinalen Nervenfaserschicht (RNFL) und der inneren plexiformen Schicht (IPL), um die kombinierte Stärke des Ganglion-Zellschicht (GCL) zu erzielen und die IPL. Die dicken der GCL und der IPL werden zusammen, gemessen, da die Grenze zwischen GCL und IPL anatomisch undeutlich ist. Die kombinierte Stärke der GCL und IPL (d.h. GC-IPL) ist jedoch immer noch bezeichnend für die Gesundheit der Routinggruppenconnectors. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version davon Abbildung.
Abbildung 10: Ein Beispiel für die Unterschiede in der Netzhaut Gefäßsystem zwischen einem normalen Subjekt und ein AD Thema. Im Vergleich zu den normalen Subjekt zeigte Fundus Fotographie des Subjekts AD schmaler Schiff Kaliber (CRAE der Zone B, 116,4 µm vs. 156.4 µm; CRVE der Zone B, 186.9 µm vs. 207,5 µm; CRAE Zone C, 138.5 µm <...
Dieses Protokoll beschreibt die Verfahren zur Quantifizierung der neuronaler und vaskulärer Veränderungen in der Netzhaut in Vivo. Die Netzhaut ähnliche embryologischen Ursprung, anatomische Merkmale und physiologische Eigenschaften mit dem Gehirn teilt, können diese Netzhautveränderungen ähnliche Veränderungen des Gefäßsystems und neuronale Struktur im Gehirn widerspiegelt.
Wie in Abbildung 10 und Tabelle 1dargestellt, zeigte da...
Wir möchten unsere Anerkennung der School of Computing, National University of Singapore für technische Unterstützung aussprechen.
Über mögliche finanzielle Bindungen ist der Autor Tien Y. Wong Miterfinder des Programms Singapur I Schiff Bewertung (SIVA) in diesem Artikel verwendet.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Non-mydriatic Retinal Camera | Topcon, Inc, Tokyo, Japan | TRC 50DX | N/A |
Singapore I Vessel Assessment Program | National University of Singapore | Version 4.0 | N/A |
CIRRUS HD-OCT | Carl Zeiss Meditec, Inc, Dublin, CA | Model 4000 | N/A |
Mydriatic Agents | N/A | N/A | Prepared from 1% tropicamide and 2.5% phenylephrine hydrochloride |
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