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Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Das hier vorgestellte Protokoll beschreibt die Verfahren der Datenerhebung und Datenanalyse für die bildgesteuerte optische Kohärenztomographie (OCT) und demonstriert deren Anwendung in mehreren Nagetiermodellen von Augenerkrankungen.
Augenerkrankungen wie die altersbedingte Makuladegeneration, das Glaukom, die Retinitis pigmentosa und die Uveitis gehen immer mit strukturellen Veränderungen der Netzhaut einher. Diese Erkrankungen, die den Fundus betreffen, weisen immer typische Anomalien bei bestimmten Zelltypen der Netzhaut auf, darunter Photorezeptorzellen, retinale Ganglienzellen, Zellen in den retinalen Blutgefäßen und Zellen in den Aderhautgefäßzellen. Nicht-invasive, hocheffiziente und anpassungsfähige bildgebende Verfahren sind sowohl für die klinische Praxis als auch für die Grundlagenforschung erforderlich. Die bildgesteuerte optische Kohärenztomographie (OCT) erfüllt diese Anforderungen, da sie Fundusfotografie und hochauflösende OCT kombiniert und so eine genaue Diagnose von winzigen Läsionen sowie wichtigen Veränderungen in der Netzhautarchitektur ermöglicht. Diese Studie beschreibt die Verfahren der Datenerfassung und Datenanalyse für die bildgesteuerte OCT und demonstriert ihre Anwendung in Nagetiermodellen der choroidalen Neovaskularisation (CNV), der Sehnervenquetschung (ONC), der lichtinduzierten Netzhautdegeneration und der experimentellen Autoimmun-Uveitis (EAU). Diese Technik hilft Forschern im Augenfeld, strukturelle Veränderungen der Netzhaut von Nagetieren bequem, zuverlässig und nachvollziehbar zu identifizieren.
Augenerkrankungen, die den Augenhintergrund betreffen, weisen immer typische Anomalien bei bestimmten Zelltypen der Netzhaut auf, wie z. B. bei Photorezeptorzellen, retinalen Ganglienzellen, Zellen in den retinalen Blutgefäßen und Zellen in den choroidalen Blutgefäßen, die in der Folge die Sehschärfe der Patienten beeinflussen können1. Um irreversible Sehstörungen zu vermeiden, sind rechtzeitige Diagnosen und geeignete Behandlungen erforderlich1. Die optische Kohärenztomographie (OCT) wird in der Klinik häufig eingesetzt, um eine Reihe von Augenerkrankungen zu beurteilen, darunter altersbedingte Makuladegeneration, Retinitis pigmentosa, Glaukom, Uveitis und Netzhautablösung,unter anderem 2,3,4. Diese Art von nicht-invasiver, hocheffizienter und anpassungsfähiger Bildgebungstechnik wird auch für die rechtzeitige Beurteilung der Krankheitszustände bei Versuchstieren benötigt 5,6,7,8,9,10.
Bei der bildgesteuerten optischen Kohärenztomographie (OCT) werden mittels Interferometrie Schnittbilder der Netzhaut von Tieren mit einer Längsauflösung von 1,8 μm und einer axialen Auflösung von 2 μm erstellt. Es hat mindestens drei Vorteile bei der Untersuchung von Veränderungen der Netzhautarchitektur 2,3,4,5,6,7,8,9,10. Erstens handelt es sich um eine nicht-invasive Technik, die es Forschern ermöglicht, den interessierenden Ort in der Netzhaut desselben Tieres dynamisch zu verfolgen 5,6,7,8,9,10. Zweitens reduziert dieses Merkmal die Stichprobengröße für jedes Experiment erheblich3. Gleichzeitig spart es erheblich Zeit und Mühe bei den Forschungsprojekten 2,3,4,5,6,7,8,9,10. Drittens erfasst die bildgesteuerte OCT bei der Aufnahme von OCT-Bildern farbige Fundusbilder und liefert so genaue und zuverlässige Ergebnisse für die Benutzer.
Dieses Manuskript beschreibt die Verfahren der Bilderfassung und Datenanalyse für die bildgesteuerte OCT und erläutert deren Anwendung in Maus- und Rattenmodellen der choroidalen Neovaskularisation (CNV)11,12, der Quetschung des Sehnervs (ONC)13,14,15,16, der lichtinduzierten Netzhautdegeneration 17,18,19,20,21und experimentelle autoimmune Uveitis (EAU)22,23. Mit dieser vielseitigen Technik können Forscher sowohl hochauflösende OCT-Bilder als auch Fundusbilder bequem und effizient aufnehmen.
Alle tierexperimentellen Verfahren entsprachen der Erklärung der Association for Research on Vision and Ophthalmology über die Verwendung von Tieren in der Ophthalmologie- und Sehforschung und wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Wenzhou Medical University (WMU) genehmigt. Die Ratten und Mäuse erhielten freien Zugang zu Wasser und Futter mit einer Umgebungslichtintensität von 18 Lux in einem 12-stündigen Dunkel-Licht-Zyklus.
1. Vorbereitung der Augentiermodelle
2. Einrichtung des OCT-Moduls
3. Vorbereitung von Tieren für OCT-Versuche
4. Bildgestützte OCT-Bildgebung
HINWEIS: Die Softwareoberfläche wurde in drei Teile unterteilt: Hellfeldbild, OCT-Steuerregisterkarten und OCT-Anzeige (Abbildung 2).
5. Dickenmessung und quantitative Analyse
HINWEIS: Dieses OAT verfügt über eine integrierte Analysesoftware. OCT-Bilder können mit dieser Software segmentiert und analysiert werden (Abbildung 3).
Mit der bildgesteuerten OCT kann die Entwicklung des Laserspots bei der laserinduzierten choroidalen Neovaskularisation (CNV) bei Mäusen überwacht werden. Wie in Abbildung 1 gezeigt, durchliefen die Blutgefäße des Neugeborenen sowohl die Bruch-Membran als auch die retinale Pigmentepithelschicht (RPE) und bildeten nach der Laserverletzung eine fibrotische Narbe11,12. Dieser Läsionsfleck kann entw...
Dieses Protokoll enthält Anweisungen für die Bildaufnahme und Dickenmessung von bildgeführten OCT. Durch die Demonstration der vier beliebtesten Nagetiermodelle für Augenerkrankungen fanden die Forscher heraus, dass die bildgesteuerte OCT eine hervorragende Leistung bei der Untersuchung drastischer struktureller Veränderungen der Netzhaut bietet. Tatsächlich können mit hochauflösenden Bildern winzige Läsionen auch in OCT-Bildern leicht gefunden werden. Mit Hilfe der bildgesteuer...
Keiner der Autoren hat Interessenkonflikte offenzulegen.
Die Autoren danken den Mitgliedern des State Key Laboratory of Ophthalmology, Optometry and Vision Science für ihre technische Unterstützung und nützliche Kommentare zum Manuskript. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China (82101169, 81800857, 81870690), der Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China (LGD22H120001, LTGD23H120001, LTGC23H120001), des Programms des Wenzhou Science and Technology Bureau of China (Y20211159), des Guizhou Science and Technology Support Project (Qiankehezhicheng [2020] 4Y146) und des Projekts des State Key Laboratory of Ophthalmology unterstützt. Optometrie und Sehwissenschaft (Nr. K03-20220205).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BALB/c mouse | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd | Animal model preparations | |
C57BL/6JNifdc mouse | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd | Animal model preparations | |
Carbomer Eye Gel | Fabrik GmbH Subsidiary of Bausch & Lomb | Moisten the cornea | |
Complete Freund’s adjuvant | Sigma | F5881 | EAU experiment |
Experimental platform | Phoenix Technology Group | Animal model preparations | |
hIRBP161-180 | Shanghai Sangon Biological Engineering Technology & Services Co., Ltd. | EAU experiment | |
Ketamine | Ceva Sante Animale | General anesthesia | |
Laser box | Haag-Streit Group | Merilas 532α | Animal model preparations |
Lewis rat | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd | Animal model preparations | |
Mycobacterium Tuberculosis H37RA | Sigma | 344289 | EAU experiment |
Phoneix Micron IV with image-guided OCT and image-guided laser | Phoenix Technology Group | Animal model preparations | |
Tissue forceps | Suzhou Mingren Medical Instrument Co., Ltd | MR-F101A-5 | Animal model preparations |
Tropicamide Phenylephrine Eye Drops | SANTEN OY, Japan | Eye dilatation | |
Vannas scissors | Suzhou Mingren Medical Instrument Co., Ltd | MR-S121A | Animal model preparations |
Xylazine | Ceva Sante Animale | General anesthesia |
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