Supported in part by National Institute of Health contracts R01-EY13178, and P30-EY08098 (Bethesda, MD), the Eye and Ear Foundation (Pittsburgh, PA), and unrestricted grants from Research to Prevent Blindness (New York, NY).

Ethics Statement: Genehmigung wurde vom Institutional Review Board der University of Pittsburgh School of Medicine erhalten, bevor Thema Rekrutierung begann. Alle Probanden vorgesehen schriftliche Einverständniserklärung vor der Teilnahme an der Studie. 1. Datenerfassung <ol><li> Druckerhöhung <ol><li> Nehmen Sie Baseline-Messungen (IOP und Oktober Messungen) durch den einen Rückgang von 0,5% Proparacain in das Auge. 3 min warten auf ihre Wirksamkeit. </li><li> Durch leichten Druck auf die zeitliche Lederhaut mit dem Ophthalmodynamometer, 30 g in Kohorte 1 und 5 und 10 g in Kohorte 2. Dann nehmen Sie die gewünschten (IOP und OCT) Messungen wie folgt <ol><li> IOP-Messungen <ol><li> Messen Sie Baseline-IOP. Elevate Druck, wie in Abschnitt 1.1 beschrieben. </li><li> In Kohorte 1 vermitteln ein Tropfen von 0,5% Proparacain erlauben 3 min für die Wirksamkeit und Anwendung 30 g von Druck auf die Sklera. Während Druck ausgeübt wird, messen IOP mit dem Tonometer folgenden manufaAnweisungen cturer ist. </li><li> In Kohorte 2, vermitteln einen Tropfen 0,5% Proparacain, erlauben 3 min zur Wirksamkeit und Anwendung 5 g scleral Druck unter Verwendung eines Ophthalmodynamometer. Messen Sie IOP bei Druckerhöhung mit der tonometer folgenden Anweisungen des Herstellers. <ol><li> Warten Sie 5 Minuten nach der 5 g Messung. </li><li> Gelten 10 g scleral Druck Ophthalmodynamometer, und messen IOP bei Druckerhöhung mit dem Tonometer folgenden Anweisungen des Herstellers. Notieren Sie den IOP und Zustand (dh Basislinie oder 10 g) in der Studie Rekord. </li></ol></li></ol></li><li> Oktober Scanning <ol><li> Setzen Sie das Motiv in der OCT-Scanners. Geben Sie demographischen Patientendaten für neue Themen, oder erinnern demografischen Daten aus der Oktober-Datenbank für bereits gescannte Themen. </li><li> Wählen Sie das vordere Segment 512 x 128 Scan-Protokoll. Zentrieren Sie das Auge in der Videobildfenster. Verringern Sie den Abstand zwischen dem Scannerund Augenhornhaut, bis die Querschnittsbild in der Scan-Fenster wird angezeigt </li><li> Verwendung verbale Befehle positionieren Sie den zeitlichen Limbus in die Mitte des Scanfensters, indem Patienten Blick in die Nasenrichtung </li><li> Erwerben Sie die Baseline-Scan, und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. <ol><li> Accept-Scans, wenn es keine blinkt, und der Winkel wird durch das Volumen ohne Abdriften der Kante des Bildes oder Spiegeln an der Spitze sichtbar gemacht. </li></ol></li><li> Vermitteln einen Tropfen 0,5% Proparacain, erlauben 3 min zur Wirksamkeit und wiederholen Sie die Schritte 1.3.2 bis 1.3.5. </li><li> Für Kohorte 1, gelten 30 g scleral Druck Ophthalmodynamometer, und erwerben die Scan während Druck ausgeübt wird. Entfernen Sie den Druck und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. </li><li> Für Kohorte 2 gelten 5 g scleral Druck ophthalmodynamometer, und erwerben die Scan während Druck ausgeübt wird. Entfernen Sie den Druck und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. </li><li> Warten Sie 5 Minuten damit das Auge von der 5 g Druckstörung zu erholen. </li><li> Für Kohorte 2, gelten 10 g scleral Druck Ophthalmodynamometer, und erwerben die Scan während Druck ausgeübt wird. Entfernen Sie den Druck und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. </li><li> Notieren Sie sich die Scanzeit, Zustand (dh Basislinie oder 10 g) und Lage im Studienbericht. </li></ol></li></ol></li></ol></li></ol> 2. Datenverarbeitung <ol><li> Schließen Sie ein Hochleistungs-USB-Speichergerät in den Oktober Wählen Sie &quot;Export&quot; aus dem Menü Datensätze auf der Oktober Bestimmen Sie einen Speicherort für die exportierten Dateien auf dem USB-Laufwerk. Deaktivieren Sie die Option &quot;.zip&quot;. Geben Sie den Namen des Patienten für scans exportiert werden soll, und wählen Sie die Scans, die exportiert werden. Starten Sie den Export. </li><li> Wenn der Export abgeschlossen ist, hängen Sie den USB-Laufwerk und von der OCT zu entfernen. Stecken Sie das mit hoher Kapazität USB-Laufwerk, das die exportierten Bilder in die Bildverarbeitungsarbeitsstation. </li><li> Starten Sie das Bildbearbeitungsprogramm in diesem Fall ImageJ. </li><li> Importieren Sie die rohen Bilddaten; wählen Sie &quot;Datei -&gt; Importieren -&gt; Raw&quot; aus dem Dateimenü. Wählen Sie die Datei mit in &quot;_cube_raw.img&quot; endet, um vom USB-Laufwerk verarbeitet werden. </li><li> Speichern Sie die importierte Datei unter einem neuen Namen, so dass die ursprünglichen Bilddaten unverändert gespeichert (http://www.ori.dhhs.gov/education/products/RIandImages). </li><li> Geben Sie die Import-Parameter wie folgt, Bildtyp: 8 bit, Breite: 512, Höhe: 1.024, Offset: 0; Anzahl der Bilder: 128. </li><li> Wählen Sie &quot;Plugins -&gt; R egistrierung -&gt; STACKREG&quot; aus dem Menü Plugins. Und wählen Sie dann die &quot;Rigid Body&quot;-Option. Dann wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;, um die ausgerichteten Stapel zu speichern. </li><li> Wählen Sie &quot;Process -&gt; Filter -&gt; Mittlere 3D&quot; aus dem Prozess-Menü. Geben Sie die Parameter X = 1, Y = 1 und Z = 1, wie die Filteroptionen. Wiederholen Sie diesen Schritt zweimal. </li><li> Wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;, um den gemittelten Stack zu speichern. Drehen Sie das Mausrad, um im Bild 1 der aktiven Stapel. </li><li> Wählen Sie &quot;Process -&gt; Erweitern Local Contrast (CLAHE)&quot; aus dem Bearbeitungsmenü. Verwenden Sie den Parameter Blockgröße: 31, Histogramm-Bins: 256, maximale Steigung: 5, Maske: keine, und überprüfen Sie die &quot;schnelle&quot; option. Verwenden Sie die Pfeiltaste nach rechts, um zum nächsten Rahmen zu gelangen. </li><li> Gehen Sie zu Bild 2 der aktiven Stapel und wiederholen Sie den Process-&gt; Erweitern Local Contrast (CLAHE). Wiederholen, bis alle Frames Kontrast verbessert hatte. </li><li> Wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;; die kontrastverstärkte Stack zu speichern. Dann wählen Sie &quot;Bild -&gt; Anpassen -&gt; Size&quot; aus dem Menü Bild. Deaktivieren Sie die Option &quot;Beschränken Aspect Ratio&quot; und geben Sie dann Breite: 2.048 und Höhe: 1.024 Werte. </li><li> Wählen Sie &quot;Bild -&gt; Transform -&gt; Vertikal spiegeln&quot; aus dem Menü Bild. Wählen Sie dann &quot;Analyze -&gt; Set Scale&quot; aus dem Menü Analysieren. Geben Entfernung in Pixel: 2048, bekannten Abstand: 4.000 und Pixel-Seitenverhältnis: 1, und klicken Sie auf OK. Wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;, um die Kalibrierung zu speichern 1: 1 Seitenverhältnis Stack. </li><li> Langsam drehen Sie das Mausrad, um visuell zu untersuchen die Scans zu einem unverwechselbaren Schiff Überfahrt als Bezugspunkt innerhalb Scans dienen zu identifizieren. Nehmen Sie das Bild-Nummer und Referenzrahmennummer in der Analyse-Tabelle. </li><li> Drücken Sie die linke Pfeiltaste, um das 15-fache der ersten Messung Rahmen zu gehen. Wählen Sie die &quot;Freehand SelectionsR21; Werkzeug aus der Werkzeugleiste. </li><li> Platzieren Sie die Maus in der Mitte des SC und drücken Sie den Pfeil nach oben. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis SC füllt den Bildschirm. </li><li> Manuell Segment SC durch Einkreisen der Grenze mit der Maus. Halten Sie die Steuerungstaste (Strg), und drücken Sie D für den aktuellen Bildrahmen. Halten Sie die Strg-Taste gedrückt, und drücken Sie M. Transkribieren die Messung der SC Querschnittsfläche und Messrahmennummer der Analyse-Tabelle. Deaktivieren Sie die beschriebenen Bereich. Drücken Sie die rechte Pfeiltaste 3 mal. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis SC hat in 10 Frames gemessen. </li><li> Drücken Sie die linke Pfeiltaste, 30-mal, um zum ersten Messrahmen zurück. </li><li> Wählen Sie das gerade Segment aus der Werkzeugleiste. </li><li> Zeichnen einer geraden Linie von den anterior-posterior-am meisten zu den meisten Orten auf SC. Halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie D nur für den aktuellen Rahmen. Halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie M. Transcribe SC Länge und Rahmennummer der Analyse-Tabelle. Deaktivieren Sie die beschriebenen Bereich. Drücken Sie die rechte PfeiltasteDreimal. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis SC Länge wurde in den gleichen 10 Frames als SC Querschnittsfläche gemessen. </li><li> Einfügen der Gleichung SC-IOWD = SC-CSA / axialen Länge in die Analysetabellen durchschnittlichen SC Innenwand zu Außenwand-Abstand (SC-IOWD) durch Teilen der Flächenmessungen von den Längenmessungen zu berechnen. </li><li> Drücken Sie die linke Pfeiltaste, 30-mal, um zum ersten Messrahmen zurück. </li><li> Wählen Sie das gerade Segment aus der Werkzeugleiste. </li><li> Zeichnen einer geraden Linie von der anterior-SC auf die meisten an der Grenze der Trabekelwerk und Vorderkammer. Sicherzustellen, daß die Linie rechtwinklig zu der Grenze. Halten Sie Strg und drücken Sie D, dann M. </li><li> Zeichnen Sie eine Linie von der hinteren äußersten Lage der SC und der Grenze des TM und der vorderen Augenkammer. Stellen Sie sicher, dass die Linie, die senkrecht zur Grenze. Hold Control, und drücken Sie D, dann M. </li><li> Zeichnen Sie eine Linie von der Mitte der SC und der Grenze des TM und der vorderen Augenkammer. Stellen Sie sicher, dass die line senkrecht zu der Grenze. Halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie D nur für den aktuellen Rahmen. </li><li> Transkribieren die drei TM Dickenmessungen und Rahmennummer der Analyse-Tabelle. Drücken Sie hierzu die rechte Pfeiltaste 3 mal. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis TM Dicke wurde in den gleichen 10 Frames als SC Querschnittsfläche gemessen. </li></ol>

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	<li>Quigley, H. A., Broman, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+number+of+people+with+glaucoma+worldwide+2010+and+2020.">The number of people with glaucoma worldwide 2010 and 2020.</a> The British journal of ophthalmolog. 90, 262-267 (2006).</li><li>Sommer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+intraocular+pressure+and+primary+open+angle+glaucoma+among+white+and+black+Americans.+The+Baltimore+Eye+Survey.">Relationship between intraocular pressure and primary open angle glaucoma among white and black Americans. 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A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+modulus+determination+of+normal+and+glaucomatous+human+trabecular+meshwork.">Elastic modulus determination of normal and glaucomatous human trabecular meshwork.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 52, 2147-2152 (2011).</li><li>Lutjen-Drecoll, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+morphology+of+the+trabecular+meshwork+in+primate+eyes.">Functional morphology of the trabecular meshwork in primate eyes.</a> Progress in retinal and eye researc. 18, 91-119 (1999).</li><li>Li, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pilocarpine-induced+dilation+of+Schlemm's+canal+and+prevention+of+lumen+collapse+at+elevated+intraocular+pressures+in+living+mice+visualized+by+OCT.">Pilocarpine-induced dilation of Schlemm's canal and prevention of lumen collapse at elevated intraocular pressures in living mice visualized by OCT.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual scienc. 55, 3737-3746 (2014).</li><li>Francis, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphometric+analysis+of+aqueous+humor+outflow+structures+with+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Morphometric analysis of aqueous humor outflow structures with spectral-domain optical coherence tomography.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 53, 5198-5207 (2012).</li><li>Kagemann, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+visualization+of+aqueous+humor+outflow+structures+in-situ+in+humans.">3D visualization of aqueous humor outflow structures in-situ in humans.</a> Experimental eye researc. 93, 308-315 (2011).</li><li>Kagemann, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+assessment+of+Schlemm's+canal+by+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Identification and assessment of Schlemm's canal by spectral-domain optical coherence tomography.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 51, 4054-4059 (2010).</li><li>Kagemann, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IOP+Elevation+Reduces+Schlemm's+Canal+Cross-sectional+Area.">IOP Elevation Reduces Schlemm's Canal Cross-sectional Area.</a> Investigative ophthalmolog &amp; visual scienc. , (2014).</li></ol>

Dr. Schuman erhalten Lizenzgebühren für geistiges Eigentum von Massachusetts Institute of Technology und Massachusetts Eye and Ear Infirmary zu Zeiss, Inc. lizenziert

Die vorliegende Technik nutzt nicht-invasive Beobachtung der mechanischen Reaktion von Weichgewebe zu SC Zusammenbruch zu quantifizieren. Zukünftige Arbeiten mit menschlichen kadaver Augen ist notwendig, um Gewebeverlagerungen nach der Sektion zu kalibrieren tatsächlichen Gewebesteifigkeit. Aber, werden solche Studien die gleichen Einschränkungen früherer Abfluss Modelle leiden; Insbesondere, dass die Beiträge von lebenden Muskel Gewebespannung nicht vorhanden sein wird. Weitere Kalibrierung in einem lebenden Säug...

Das Glaukom ist weltweit die zweithäufigste Ursache für irreversible Blindheit 1. Erhöhtem Augeninnendruck (IOP) ist ein Haupt kausalen Risikofaktor für das Vorhandensein und das Fortschreiten von Glaukom 2-7. &#160; IOP durch Gleichgewicht zwischen der Bildung und Abfluss von Kammerwasser 8 geregelt. Die Orte der größten Abflußwiderstandes sind die juxtacanicular Gewebe und die innere Wand des Schlemmschen Kanals (SC), die Schnittstelle zwischen SC und dem Trabekelnetzwerk (TM) 9-11. Während TM Steifigkeit kann zur Verhinderung von SC Zusammenbruch angesichts der IOP Elevations beitragen Overby et al. 12 vor kurzem gezeigt, dass die Genexpression in Glaukom verändert wird, was zu einer erhöhten endothelialen SC Versteifung, behindern die Bildung von Poren, was zu einer Erhöhung in IOP Glaukomaugen 13. TM Morphologie und Steifigkeit korrelieren mit Abfluss Anlage 14,15, betont ter muss seine biomechanischen Eigenschaften zu messen. Rasterkraftmikroskopie-Messungen des TM zeigen erhöhte Steifigkeit in den Augen von Glaukompatienten (81 kPa) gespendet, verglichen mit den Augen von Spendern ohne Glaukom (4,0 kPa) 16, aber diese Messungen wurden seziert ex vivo Gewebe hergestellt. Die hintere TM ist in die Ziliarmuskel über vordere Sehnen der Längsmuskel-Zellen, die in die Außensteggerichteter und cribiform TM 17 einfügen verankert. Ziliarmuskel (CM) Aktivität kann TM Straffheit zu erhöhen, imitiert erhöhter Steifigkeit TM 17. Die Fähigkeit, Veränderungen in der Widerstandsfähigkeit gegen SC Zusammenbruch durch Störungen der glatten Muskulatur induzierten beobachten konnte im Tiermodell 18 dargestellt. Wir haben die Fähigkeit, nicht-invasiv Bild der Primärkammerwasserabfluss-System in lebenden menschlichen Augen distal zu und einschließlich SC mit spektralen Bereich der optischen Kohärenztomographie (OCT) gezeigt &lt;sup&gt; 19-21. Unter Verwendung dieser Technik haben wir die Fähigkeit, die Reaktion der morphometrischen TM SC akuter IOP Erhebung 22 Quantifizierung demonstriert. Das Gesamtziel des hierin beschriebenen Verfahrens war es, die morphometrischen Reaktion des lebenden Ausflusstrakt akuter IOP Erhebung im lebenden Gewebe in situ zu quantifizieren. Diese Technik hat den Vorteil, dass die Prüfung des TM unter physiologischen Bedingungen, die Beiträge von sowohl kontraktilen Faseraktivität innerhalb des TM und CM TM Steifigkeit umfasst, verglichen mit veröffentlichten Messungen sezierten Gewebe hergestellt. Das Grundprinzip hinter der Anwendung dieser Technik, um die Beobachtung des mechanischen TM Antwort ist, dass es uns sonst nicht Einsichten in das mechanische Verhalten des TM, die wir jetzt, um direkt zum Abflußwiderstandes und der IOP-Regelung 13 verbunden werden. Um den Beitrag der kontraktilen Gewebe, um die Gesamtsteifigkeit, eine kleine coho erkennenrt der Probanden wurde ohne und mit der Unterdrückung der glatten Muskelaktivität durch Verabreichung Tropicamid sucht.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectral Domain OCT</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Cirrus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging Workstation</td>
			<td>Apple</td>
			<td>iMac</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmodynamometer</td>
			<td colspan="3">(Baillairt Matalene Ophthalmodynamometer, Surgical instruments CO., Inc. New York, NY)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Processing Program</td>
			<td>rsb.info.nih.gov/ij</td>
			<td>ImageJ, FIJI</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

trabecular meshwork response to pressure elevation in the living human eye

Die mechanischen Eigenschaften des Trabekelnetzwerkes (TM) an Ausflusswiderstand und den Augeninnendruck (IOP) Regulierung verbunden. Das Grundprinzip hinter dieser Technik ist die direkte Beobachtung der mechanischen Reaktion des TM akuter IOP Elevation. Vor dem Scannen IOP wird zu Beginn und während des IOP Höhe gemessen. Der Limbus ist von Spectral-Domain-OCT bei Studienbeginn und während der IOP Höhen gescannt (Ophthalmodynamometer (ODM) angewendet bei 30 g Kraft). Abtastungen verarbeitet werden, um die Visualisierung des Wasserabflusses Wegs mit ImageJ verbessern. Vascular Wahrzeichen werden verwendet, um den entsprechenden Stellen in der Grundlinie und IOP Höhenabtastung Mengen zu identifizieren. Schlemmschen Kanal (SC) Querschnittsfläche (SC-CSA) und SC Länge von anterior nach entlang seiner langen Achse posterior werden manuell an 10 Stellen in einem 1 mm Segments SC gemessen. Bedeuten inneren zur äußeren Wandabstand (Länge der kurzen Achse) wird als die Fläche von SC geteilt durch eine Berechnung ihresLänge der langen Achse. Um den Beitrag der benachbarten Geweben zu den Auswirkungen IOP Erhebungen zu untersuchen, werden die Messungen ohne und mit Entspannung der glatten Muskulatur mit Instillation von Tropicamid wiederholt. TM Migration in SC wird von TM Steifigkeit widerstanden, sondern wird durch die Unterstützung ihrer Befestigung an benachbarten glatten Muskelzellen im Ziliarkörper erhöht. Diese Technik ist die erste, die lebende menschliche TM Reaktion auf Druckerhöhung in situ unter physiologischen Bedingungen im menschlichen Auge zu messen.

Unter Verwendung dieser Datenerfassung und Bildanalysetechniken, werden die Wirkungen der kleinen und großen Änderungen in IOP auf Ausflusstrakt morphologischer Parameter wie SC Querschnittsfläche erhalten wird (Abbildung 1). Wir sehen, dass ein hohes Maß an IOP Anstieg produzieren eine beobachtbare Zusammenbruch des SC, wie durch eine starke Reduzierung der Querschnittsfläche vertreten. Das Auge scheint in der Lage zu einem geringen Anstieg des IOP zubringen, wie durch das Fehlen einer Änderung i...

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Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye

Trabekelwerk (TM) Migration in den Schlemm-Kanal Raum kann durch akute Druckerhöhung durch Ophthalmodynamometer induziert werden, und durch Spektralbereich der optischen Kohärenztomographie beobachtet. Das Ziel dieser Methode ist die morphometrische Reaktion des lebenden Ausflusstrakt akuter Druckerhöhung in lebendem Gewebe in situ zu quantifizieren.

Trabekelnetzwerk Reaktion auf den Druck in der Elevation Wohnzimmer Menschliches Auge

The mechanical characteristics of the trabecular meshwork (TM) are linked to outflow resistance and intraocular pressure (IOP) regulation. The rationale ...

trabecular-meshwork-response-to-pressure-elevation-living-human

Research

JoVE Journal

Medicine

9.9K Aufrufe.  University of Pittsburgh School of Medicine.  Trabekelwerk (TM) Migration in den Schlemm-Kanal Raum kann durch akute Druckerhöhung durch Ophthalmodynamometer induziert werden, und durch Spektralbereich der optischen Kohärenztomographie beobachtet. Das Ziel dieser Methode ist die morphometrische Reaktion des lebenden Ausflusstrakt akuter Druckerhöhung in lebendem Gewebe in situ zu quantifizieren. 

Serie: Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye

Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and cardiac arrest. This elevation may result in further neurological injury, in the form of transtentorial herniation1,2,3,4, midbrain compression, neurological deficit or increased cerebral infarct2,4. Current therapies are often inadequate to control elevated ICP in the clinical setting5,6,7 . Thus there is a need for accurate methods of ICP measurement in animal models to further our understanding of the basic mechanisms and to develop new treatments for elevated ICP.
In both the clinical and experimental setting ICP cannot be estimated without direct measurement. Several methods of ICP catheter insertion currently exist. Of these the intraventricular catheter has become the clinical 'gold standard' of ICP measurement in humans8. This method involves the partial removal of skull and the instrumentation of the catheter through brain tissue. Consequently, intraventricular catheters have an infection rate of 6-11%9. For this reason, subdural and epidural cannulations have become the preferred methods in animal models of ischemic injury. 
Various ICP measurement techniques have been adapted for animal models, and of these, fluid-filled telemetry catheters10 and solid state catheters are the most frequently used11,12,13,14,15. The fluid-filled systems are prone to developing air bubbles in the line, resulting in false ICP readings. Solid state probes avoid this problem (Figure 1). An additional problem is fitting catheters under the skull or into the ventricles without causing any brain injury that might alter the experimental outcomes. Therefore, we have developed a method that places an ICP catheter contiguous with the epidural space, but avoids the need to insert it between skull and brain. 
An optic fibre pressure catheter (420LP, SAMBA Sensors, Sweden) was used to measure ICP at the epidural location because the location of the pressure sensor (at the very tip of the catheter) was found to produce a high fidelity ICP signal in this model. There are other manufacturers of similar optic fibre technologies13 that may be used with our methodology. Alternative solid state catheters, which have the pressure sensor located at the side of the catheter tip, would not be appropriate for this model as the signal would be dampened by the presence of the monitoring screw. 
Here, we present a relatively simple and accurate method to measure ICP. This method can be used across a wide range of ICP related animal models.

A novel technique to record the pressures within the skull is described. The minimally invasive method uses a fibre-optic pressure sensing system to accurately measure intracranial pressure (ICP) in anaesthetized rats without causing significant brain trauma. The technique may be used in a wide range of experimental models.

Epidurale Intrakranielle Druckmessung in Ratten mit einem LWL-Druckaufnehmer

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and ...

Forschung

Medizin

Subretinal Injection of Gene Therapy Vectors and Stem Cells in the Perinatal Mouse Eye

The loss of sight affects approximately 3.4 million people in the United States and is expected to increase in the upcoming years.1 Recently, gene therapy and stem cell transplantations have become key therapeutic tools for treating blindness resulting from retinal degenerative diseases. Several forms of autologous transplantation for age-related macular degeneration (AMD), such as iris pigment epithelial cell transplantation, have generated encouraging results, and human clinical trials have begun for other forms of gene and stem cell therapies.2 These include RPE65 gene replacement therapy in patients with Leber's congenital amaurosis and an RPE cell transplantation using human embryonic stem (ES) cells in Stargardt's disease.3-4 Now that there are gene therapy vectors and stem cells available for treating patients with retinal diseases, it is important to verify these potential therapies in animal models before applying them in human studies. The mouse has become an important scientific model for testing the therapeutic efficacy of gene therapy vectors and stem cell transplantation in the eye.5-8 In this video article, we present a technique to inject gene therapy vectors or stem cells into the subretinal space of the mouse eye while minimizing damage to the surrounding tissue.

This surgical technique illustrates the injection of gene therapy vectors and stem cells into the subretinal space of the mouse eye.

Subretinalen Injektion von Vektoren für die Gentherapie und Stammzellen in die Maus Eye

The loss of sight affects approximately 3.4 million people in the United States and is expected to increase in the upcoming years.1 Recently, gene therapy ...

Development of an Audio-based Virtual Gaming Environment to Assist with Navigation Skills in the Blind

Audio-based Environment Simulator (AbES) is virtual environment software designed to improve real world navigation skills in the blind. Using only audio based cues and set within the context of a video game metaphor, users gather relevant spatial information regarding a building's layout. This allows the user to develop an accurate spatial cognitive map of a large-scale three-dimensional space that can be manipulated for the purposes of a real indoor navigation task. After game play, participants are then assessed on their ability to navigate within the target physical building represented in the game. Preliminary results suggest that early blind users were able to acquire relevant information regarding the spatial layout of a previously unfamiliar building as indexed by their performance on a series of navigation tasks. These tasks included path finding through the virtual and physical building, as well as a series of drop off tasks. We find that the immersive and highly interactive nature of the AbES software appears to greatly engage the blind user to actively explore the virtual environment. Applications of this approach may extend to larger populations of visually impaired individuals.

Audio-based Environment Simulator (AbES) is virtual environment software designed to improve real world navigation skills in the blind.

Entwicklung eines Audio-based Virtual Gaming Umwelt mit Navigation Skills in the Blind Assist

Audio-based Environment Simulator (AbES) is virtual environment software designed to improve real world navigation skills in the blind. Using only audio ...

Assessing Myogenic Response and Vasoactivity In Resistance Mesenteric Arteries Using Pressure Myography

Small resistance arteries constrict and dilate respectively in response to increased or decreased intraluminal pressure; this phenomenon known as myogenic response is a key regulator of local blood flow. In isobaric conditions small resistance arteries develop sustained constriction known as myogenic tone (MT), which is a major determinant of systemic vascular resistance (SVR). Hence, ex vivo&#160;pressurized preparations of small resistance arteries are major tools to study microvascular function in near-physiological states. To achieve this, a freshly isolated intact segment of a small resistance artery (diameter ~260 &#956;m) is mounted onto two small glass cannulas and pressurized. These arterial preparations retain most in vivo characteristics and permit assessment of vascular tone in real-time. Here we provide a detailed protocol for assessing vasoactivity in pressurized small resistance mesenteric arteries from rats; these arteries develop sustained vasoconstriction - approximately 25% of maximal diameter - when pressurized at 70 mmHg. These arterial preparations may be used to study the effect of investigational compounds on relationship between intra-arterial pressure and vasoactivity and determine changes in microvascular function in animal models of various diseases.

Pressure myography is used to assess vasoactivity of small arteries that develop sustained constriction when pressurized. This manuscript provides a detailed protocol to assess in isolated segments of small mesenteric arteries from rats, vasoactivity and the effect of intraluminal pressure on vascular diameter.

Beurteilung Myogenic Antwort und Vasoaktivität In Resistance Mesenterialarterien Mit Druck Myographie

Small resistance arteries constrict and dilate respectively in response to increased or decreased intraluminal pressure; this phenomenon known as myogenic ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. Despite the discovery of key regulators of uterine contractility, this process is still not fully understood. Transgenic mice provide an ideal model in which to study parturition. Previously, the only method to study uterine contractility in the mouse was ex vivo isometric tension recordings, which are suboptimal for several reasons. The uterus must be removed from its physiological environment, a limited time course of investigation is possible, and the mice must be sacrificed. The recent development of radiometric telemetry has allowed for longitudinal, real-time measurements of in vivo intrauterine pressure in mice. Here, the implantation of an intrauterine telemeter to measure pressure changes in the mouse uterus from mid-pregnancy until delivery is described. By comparing differences in pressures between wild type and transgenic mice, the physiological impact of a gene of interest can be elucidated. This technique should expedite the development of therapeutics used to treat myometrial disorders during pregnancy, including preterm labor.

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

This manuscript provides a protocol for implanting telemeters in the mouse for the purpose of measuring intrauterine pressures during pregnancy.

Intrauterine Telemetrie zur Maus Kontraktionsdruck messen<em&gt; In-vivo-</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these strategies is to examine their effects on heart function. There are several techniques to measure in vivo cardiac mechanics (e.g., echocardiography, pressure/volume relations, etc.). Compared to echocardiography, real-time left ventricular (LV) pressure/volume analysis via catheterization is more precise and insightful in assessing LV function. Additionally, LV pressure/volume analysis provides the ability to instantaneously record changes during manipulations of contractility (e.g., &#946;-adrenergic stimulation) and pathological insults (e.g., ischemia/reperfusion injury). In addition to the maximum (+dP/dt) and minimum (-dP/dt) rate of pressure change in the LV, an accurate assessment of LV function via several load-independent indexes (e.g., end systolic pressure volume relationship and preload recruitable stroke work) can be attained. Heart rate has a significant effect on LV contractility such that an increase in the heart rate is the primary mechanism to increase cardiac output (i.e., Bowditch effect). Thus, when comparing hemodynamics between experimental groups, it is necessary to have similar heart rates. Furthermore, a hallmark of many cardiomyopathy models is a decrease in contractile reserve (i.e., decreased Bowditch effect). Consequently, vital information can be obtained by determining the effects of increasing heart rate on contractility. Our and others data has demonstrated that the neuronal nitric oxide synthase (NOS1) knockout mouse has decreased contractility. Here we describe the procedure of measuring LV pressure/volume with increasing heart rates using the NOS1 knockout mouse model.

This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

Herzkatheter in Mäuse, um den Druck Volumen Relationship Maßnahme: Untersuchung der Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

A Mouse Model of Retinal Ischemia-Reperfusion Injury Through Elevation of Intraocular Pressure

Retinal ischemia-reperfusion (I/R) is a pathophysiological process contributing to cellular damage in multiple ocular conditions, including glaucoma, diabetic retinopathy, and retinal vascular occlusions. Rodent models of I/R injury are providing significant insights into mechanisms and treatment strategies for human I/R injury, especially with regard to neurodegenerative damage in the retinal neurovascular unit. Presented here is a protocol for inducing retinal I/R injury in mice through elevation of intraocular pressure (IOP). In this protocol, the ocular anterior chamber is cannulated with a needle, through which flows the drip of an elevated saline reservoir. Using this drip to raise IOP above systolic arterial blood pressure, a practitioner temporarily halts inner retinal blood flow (ischemia). When circulation is reinstated (reperfusion) by removal of the cannula, severe cellular damage ensues, resulting ultimately in retinal neurodegeneration. Recent studies demonstrate inflammation, vascular permeability, and capillary degeneration as additional elements of this model. Compared to alternative retinal I/R methodologies, such as retinal arterial ligation, retinal I/R injury by elevated IOP offers advantages in its&#160;anatomical specificity, experimental tractability, and technical accessibility, presenting itself as a valuable tool for examining neuronal pathogenesis and therapy in the retinal neurovascular unit.

This article describes a procedure for inducing retinal ischemia-reperfusion injury by elevated intraocular pressure in mice. Retinal ischemia-reperfusion injury by elevated intraocular pressure serves to model human pathologies characterized by compromised oxygen and nutrient delivery in the retina, enabling researchers to examine potential cellular mechanisms and treatments for human diseases of the retinal neurovascular unit.

Ein Maus-Modell der Netzhautischämie-Reperfusionsschaden Durch Erhöhung des intraokularen Druck

Retinal ischemia-reperfusion (I/R) is a pathophysiological process contributing to cellular damage in multiple ocular conditions, including glaucoma, ...

Precision Implementation of Minimal Erythema Dose (MED) Testing to Assess Individual Variation in Human Inflammatory Response

Minimal erythema dose (MED) testing is frequently used in clinical settings for determining the smallest amount of ultraviolet (UV) irradiation necessary to produce erythema (inflammatory reddening) on the surface of the skin. In this context, the MED is regarded as a key factor in determining starting doses for UV phototherapy for common skin conditions such as psoriasis and eczema. In research settings, MED testing also has potential to be a powerful tool for assessing within- and between-persons variation in inflammatory responses. However, MED testing has not been widely adopted for use in research settings, likely owing to a lack of published guidelines, which is a barrier to obtaining reproducible results from this assay. Also, protocols and equipment for establishing MED vary widely, making it difficult to compare results across laboratories. Here, we describe a precise and reproducible method to induce and measure superficial erythema using newly designed protocols and methods that can easily be adapted to other equipment and laboratory environments. The method described here includes detail on procedures that will allow extrapolation of a standardized dosage schedule to other equipment so that this protocol can be adapted to any UV radiation source.

Precision Implementation of Minimal Erythema Dose MED Testing to Assess Individual Variation in Human Inflammatory Response

Minimal erythema dose (MED) testing is used to establish dosage schedules for ultraviolet radiation phototherapy. It can assess individual variation in inflammatory response but lacks methodology for achieving reproducible results. Here, we present a precision implementation of MED and demonstrate its ability to capture individual variation in inflammatory response.

Präzisionsimplementierung von Minimal Erythema Dose (MED)-Tests zur Beurteilung individueller Variationen in der menschlichen Entzündlichen Reaktion

Minimal erythema dose (MED) testing is frequently used in clinical settings for determining the smallest amount of ultraviolet (UV) irradiation necessary ...

Characterization of a Novel Human Organotypic Retinal Culture Technique

Previous human organotypic retinal culture (HORC) models have utilized detached retinas; however, without the structural support conferred by retinal pigment epithelium-choroid (RPE-choroid) and sclera, the integrity of the fragile retina can easily be compromised. The aim of this study was to develop a novel HORC model that contains the retina, RPE-choroid and sclera to maintain retinal integrity when culturing retinal explants.
After cutting circumferentially along the limbus to remove iris and lens, four deep incisions were made to flatten the eyecup. In contrast to previous HORC protocols, a trephine was used to cut through not only the retina but also the RPE-choroid and sclera. The resultant triple-layered explants were cultured for 72 h. Hematoxylin and Eosin staining (H&#38;E) was used to assess anatomical structures and retinal explants were further characterized by immunohistochemistry (IHC) for apoptosis, M&#252;ller cell integrity and retinal inflammation. To confirm the possibility of disease induction, explants were exposed to high glucose (HG) and pro-inflammatory cytokines (Cyt), to mimic diabetic retinopathy (DR). The Luminex magnetic bead assay was used to measure DR-related cytokines released into the culture medium.
H&#38;E staining revealed distinct retinal lamellae and compact nuclei in retinal explants with the underlying RPE-choroid and sclera, while retinas without the underlying structures exhibited reduced thickness and severe nuclei loss. IHC results indicated absence of apoptosis and retinal inflammation as well as preserved M&#252;ller cell integrity. The Luminex&#160;assays showed significantly increased secretion of DR-associated pro-inflammatory cytokines in retinal explants exposed to HG + Cyt relative to baseline levels at 24 h.
We successfully developed and characterized a novel HORC protocol in which retinal integrity was preserved without apoptosis or retinal inflammation. Moreover, the induced secretion of DR-associated pro-inflammatory biomarkers when exposing retinal explants to HG + Cyt suggests that this model could be used for clinically translatable retinal disease studies.

This study aims to develop a novel human organotypic retinal culture (HORC) model that prevents compromising retinal integrity during explant handling. This is achieved by culturing the retina with the overlying vitreous and the underlying retinal pigment&#160;epithelium-choroid (RPE-choroid) and sclera.

Charakterisierung einer neuartigen humanen organotypischen Netzhautkulturtechnik

Previous human organotypic retinal culture (HORC) models have utilized detached retinas; however, without the structural support conferred by retinal ...

Cardiac Response to &#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of specific treatments on the heart. Due to the feasibility of genetic manipulations the mouse has become the most common mammalian animal model to study cardiac function and to search for new potential therapeutic targets. Here we describe a protocol to determine cardiac function&#160;in vivo using pressure-volume loop measurements and analysis during basal conditions and under &#946;-adrenergic stimulation by intravenous infusion of increasing concentrations of isoproterenol. We provide a refined protocol including ventilation support taking into account the positive end-expiratory pressure to ameliorate negative effects during open-chest measurements, and potent analgesia (Buprenorphine) to avoid uncontrollable myocardial stress evoked by pain during the procedure. All together the detailed description of the procedure and discussion about possible pitfalls enables highly standardized and reproducible pressure-volume loop analysis, reducing the exclusion of animals from the experimental cohort by preventing possible methodological bias.

Cardiac Response to &amp;#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Here we describe a cardiac pressure-volume loop analysis under increasing doses of intravenously infused isoproterenol to determine the intrinsic cardiac function and the &#946;-adrenergic reserve in mice. We use a modified open-chest approach for the pressure-volume loop measurements, in which we include ventilation with positive end-expiratory pressure.

Kardiale Reaktion auf β-adrenerge Stimulation durch Druck-Volumen-Schleifenanalyse bestimmt

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of ...