JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מאמר זה מתאר שיטה למדידת פעילות מחודשת ברשתית בvivo עם נושאים אנושיים באמצעות טכניקה לנשימה גז פרובוקציה לספק גירויים יום תוך רכישת תמונות ברשתית.

Abstract

אספקת כלי הדם אל הרשתית הוכח להסתגל באופן דינמי באמצעות והכווץ ובקרה כדי להתאים את הדרישות המטבולית של הרשתית. תהליך זה, המכונה תגובתיות כלי דם רשתית (RVR), מתווכת על ידי צימוד וסקולרית, אשר לקויי מוקדם מאוד מחלות כלי דם רשתית כגון רטינופתיה סוכרתית. לכן, השיטה האפשרית קלינית להערכת תפקוד כלי דם עשויה להיות עניין משמעותי הן מחקר והן הגדרות קליניות. לאחרונה, ב vivo הדמיה של ואצלב הרשתית ברמת נימי התאפשרה האפשרות על ידי אישור ה-FDA של טומוגרפיה אופטית קוהרגרפיה אופטי (OCTA), סיכון לא פולשני, סיכונים מינימליים וחסר שיטת הדיגרפיה ברמת נימי. במקביל, שינויים פיזיולוגיים ופתולוגיים ב RVR הוכחו על ידי כמה חוקרים. השיטה המוצגת בכתב יד זה נועד לחקור RVR באמצעות OCTA ללא צורך שינויים הליכים הדמיה קלינית או המכשיר. זה ממחיש הדמיה בזמן אמת של הרשתית וברשתית הרשת במהלך החשיפה לhypercapnic או תנאים hypercapnic. הבחינה מבוצעת בקלות עם שני אנשים תחת 30 דקות עם אי נוחות מינימלית הנושא או סיכון. שיטה זו ניתנת להתאמה להתקנים אחרים לדימות אופטלמולוגי והיישומים עשויים להשתנות בהתאם להרכב של תערובת הגז ואוכלוסיית המטופלים. חוזק של שיטה זו הוא שזה מאפשר חקירה של תפקוד כלי דם רשתית ברמה נימי בנושאים אנושיים ב vivo. מגבלות של שיטה זו הם בעיקר אלה של OCTA ושיטות אחרות הדמיה רשתית כולל חפצי הדמיה טווח דינמי מוגבל. התוצאות שהתקבלו מהשיטה הם תמונות OCT ו-OCTA של הרשתית. התמונות הללו הן מאוכול לניתוח כלשהו האפשרי בהתקני OCT או OCTA זמינים מסחרית. עם זאת, השיטה הכללית יכולה להיות מותאמת לכל צורה של דימות אופטלמולוגי.

Introduction

הביקוש המטבולית של הרשתית תלוי באספקה נאותה ומתמדת של חמצן המסופק על ידי מערכת מוסדרת היטב של העורקים, נימים1וכלי. מספר מחקרים הוכיחו כי הפונקציה של כלי גדול יותר בקוטר האדם הרשתית יכול להיות מוערך vivo עם פיזיולוגי שונים2,3,4,5 ו פרמקוקולוגי6,7 גירויים. בנוסף, תפקוד חריג של מערכת כלי הדם הזה הוא נפוץ במחלות כלי דם רשתית כגון רטינופתיה סוכרתית שבו הרשתית תגובתיות פעילות מחדש (rvr) הוכח להיות החליש גם בשלבים המוקדמים ביותר שלה8,9 באמצעותפרובוקציה בשתי הדלק וניסויים אור מהבהב5,10,11. גורמי סיכון ברשתית כלי דם כגון עישון יש גם בקורלציה עם לקויי RVR12 וזרימת דם רשתית13. ממצאים אלה חשובים מאז הסימפטומים הקליניים של מחלת כלי דם רשתית להתרחש יחסית בשלב מאוחר בתהליך המחלה מוכחת סמנים קליניים מוקדם של מחלות מחסור14. כך, הערכת RVR יכול לספק אמצעים שימושיים של שלמות כלי הדם להערכת מוקדם של חריגות שיכול ליזום או להחריף מחלות ניווניות רשתית.

ניסויים קודמים rvr בדרך כלל על מכשירים כגון flowmeter דם לייזר9 או מצלמות פונדוס מצויד מסננים מיוחדים15 עבור רכישת תמונה רשתית. עם זאת, טכנולוגיות אלה ממוטבות לכלי בקוטר גדוליותר,כגון16 וכרוזיים, שאינם היכן שנמצאים הגזים, החלפת מולקולות ומולקולרי. מחקר עדכני יותר היה מסוגל לכמת את RVR של נימים באמצעות הדמיה אופטית אדפטיבית17, אבל למרות הפתרון המרחבי משופר, תמונות אלה יש גודל שדה קטן יותר והם לא אישר את ה-FDA לשימוש קליני18.

הופעתו האחרונה של טומוגרפיה אופטית קוהרנטית של טומוגרפית (OCTA) סיפקה ה-FDA אישר, לא פולשני וללא פולשנית שיטה להערכת שינויים ברמת נימי האדם חולים ונושאים ב vivo. OCTA מקובלת באופן נרחב בתחום הקליני ככלי יעיל להערכת ליקוי בקפיזיה נימי מחלות וסקולרית ברשתית כגון רטינופתיה סוכרתית19, סגר ורידי רשתית20, דלקת כלי דם21 ועוד רבים אחרים22. OCTA ולכן מספק הזדמנות מצוינת עבור הערכה של שינויים ברמת נימי, אשר יכול להיות משמעותי מרחבית טרוגניות23 הזמני, כמו גם שינויים פתולוגית, בסביבה קלינית. הקבוצה שלנו לאחרונה הוכיחה כי octa ניתן להשתמש כדי לכמת את התגובה של כלי הרשתית ברמה קפילר2 כדי שינויים פיזיולוגיים בחמצן השראה, שהוא גירוי vasoconstrictive ברשתית16,24, פחמן דו חמצני, שהוא גירוי ברשתית ובלתי מאוזן3,5.

המטרה של מאמר זה היא לתאר פרוטוקול שיאפשר לקורא להעריך את הפעילות הרשתית מחדש של כלי הדם של מחלת העורקים הקטנים יותר ומיטת קפיטה באמצעות OCTA. השיטות מותאמים מאלה המוצגים ב-Lu et al.25 שתיאר את המדידה של שחזור השדרתי עם דימות תהודה מגנטית. למרות שיטות הנוכחי פותחו ושימשו במהלך הדמיה OCTA2, הם חלים על התקנים אחרים הדמיה רשתית עם שינויים פשוטים וברורים יחסית.

Protocol

מחקר זה אושר על ידי אוניברסיטת דרום קליפורניה סקירה מוסדית המועצה ודבקה העיקרים של הצהרת הלסינקי.

1. התקנת גז מנגנון ללא נשימה

figure-protocol-239
איור 1: דיאגרמת המנגנון הלא מחדש. ההתקנה המלאה נשברה לשלוש יחידות נפרדות בהתאם לתפקידם ולתדירות שבה הם מטופלות באופן עצמאי. אלה כוללים: יחידת בקרת האוויר, היחידה הלא מחודשת, ויחידת ההתקן לנושא/הדמיה נא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

  1. הרכבת מכשירים
    1. חבר את תיק דאגלס (איור 1, #1) אל שסתום שלוש כיוון (#3) בנמל מפרץ סלקטיבי דרך הצינור 35 mm קוטר פנימי (#2; ראה לוח חומרים) עם מתאם (#2 *). שילוב זה ייקרא "יחידת בקרת אוויר" כמוצג באיור 1.
    2. חבר את השסתום הדו-שסתום שאינו מחדש (#6) למחבר המפרק (#7) ביציאת הפה של שסתום הנשימה הלא מחדש. יצירת חיבור באמצעות צינור גומי (#5) המצויד במתאם (#4).
    3. חבר את מפרק המרפק לצינורות משלוח הגז (#8). הגדרה זו, כולל שסתום לא מחדש (#6), אבובים בתוך הבית (#5), מתאמים (#4), מפרק מרפק (#7), צינורות משלוח גז (#8) ייקרא "היחידה לא מחדש".
      הערה: מזער את כמות הרווח המת בין פיו של הנבדק לבין הסרעפת של שסתום דו-הדרך (#6).
    4. חבר את יחידת בקרת האוויר ביציאת השקע של השסתום התלת-כיוון (#3) אל היחידה שאינה מחדש ביציאת היציאה של שסתום דו-הדרך (#6). הפוך את החיבור באמצעות צינורות גומי נוספים (#5) ומתאמים (#4) כאלה שתוארו קודם לכן, המאפשרים לפריטים להיות מוכנסים זה לזה.
    5. סגור את כל החיבורים הרופפים על ידי עטיפת המפרקים עם איטום הנייר כדי להבטיח התאמה הרמטית.
    6. חברו את צינורות משלוחי הגז (#8) בקצה הפתוח שלה לפיו (#9) כפי שמוצג ביחידת ההתקן של הנושא/הדמיה של איור 1.
      הערה: שלב זה (1.1.6) יכול להיות נדחה עד שבדיקת הנושא מוכנה להתחיל (Step 3.5).
  2. הכנת יחידת בקרת האוויר לנשימה לא מחודשת
    1. בודד את יחידת בקרת האוויר על-ידי ניתוק אותו מכל אבובים בתוך הבית (#5) או מתאמים (#4) אם הוא אינו מופרד כבר.
    2. ודא את תיק דאגלס (#1) הוא ריק או לרוקן את התיק דאגלס (#1) של אוויר כלשהו על ידי מתגלגל באופן שיטתי את השקית מן הקצה המרוחק לעבר יציאת התיק עם שסתום שלוש (#3) להגדיר תצורה 1 כפי שמוצג באיור 1.
    3. ממלאים את תיק דאגלס (#1) עם תערובת הגז המתאים.
      1. אם רק אוויר לא מוגדר מחדש מיועד, להגדיר את שסתום שלוש הדרך לקביעת תצורה 2 (מוצג באיור 1) ולא למלא את התיק דאגלס (#1). אחרת, המשך עם השלבים המרכיבים את Step 1.2.3.
      2. חבר את יחידת בקרת האוויר (המוצגת באיור 1) ביציאת השקע של השסתום התלת-כיוון (#3) לצילינדר גז (המכיל את תערובת האוויר הרצויה) באמצעות המתאמים והאבובים המתאימים. השתמש במתאם השרוול כדי לטעון מ1/8 "גז מילוי צינור בקוטר החיצוני של שסתום שלושה כיוון (#3).
      3. הגדר את מכלול השסתום התלת-כיוון לקביעת תצורה 1 (כפי שמוצג באיור 1) כדי לאפשר לגז מיועד לזרום מצילינדר האחסון לשקית דאגלס (#1). . פתח את צילינדר הגז
      4. לאחר התיק דאגלס (#1) מתמלא את אמצעי האחסון המיועד (בדרך כלל חצי מלא), לסגור את השקע גליל הגז ולהגדיר את שסתום שלושה כיוון לקביעת תצורה 2, אשר מבודד את הגז בתוך התיק דאגלס (#1). נתק את יחידת בקרת האוויר מכל אבובים ששימשו למילוי תיק דאגלס (#1).

2. הכנת הנושא להדמיה

  1. לאחר הסכמת הנושא להשתתף במחקר, לשבת את הנושא מאחורי התקן הדמיה OCTA. הסבירו את נוהלי הבדיקה לנושא.
  2. לאשר את ההיסטוריה הרפואית של הנושא כדי להבטיח כי לנושא אין מצבים רפואיים קיימים המגבירים את הסיכון של השתתפות במחקר.
    הערה: מחלות לב וכלי דם קיימות מראש ובריאות הן גורמי סיכון שבהם הנושאים עשויים להיות מחוץ להשתתפות. חיוני שהנושא יבין שהם יכולים לעצור את ההליך בכל עת מכל סיבה שהיא, כגון תחושה של סחרחורת או אי נוחות נוספת בלתי צפויה.
  3. קבע את העין שיש להעריך לפי פרוטוקול הבדיקה. עין אחת בלבד עשויה להיות בתמונה כדי להגביל את זמן הבדיקה ולמזער את חוסר הנוחות הפוטנציאלית של הגז שאינו נושם מחדש.
  4. שקול התרחבות העין אם הנושא יש גודל התלמיד של כ 2.5 מ"מ או פחות. למרות התרחבות אינה חובה, היא מגבירה את הסיכויים לרכוש תמונות באיכות טובה. כדי להתרחב, להחדיר אחד טיפה כל אחד 0.5% proparacaine פתרון אופטלמולוגי, 1% בתמיסה אופטלמולוגית ו 2.5% phenylephrine הידרוכלוריד פתרון אופטלמולוגי. התרחבות מלאה אמורה להתרחש בתוך 10 – 15 דקות.

3. ניסוי פרובוקציה גז ורכישת תמונה

  1. צור פרופיל עבור המטופל במחשב OCTA.
  2. . תלבש כפפות
  3. נגב את הראש OCTA ואת הסנטר לנוח עם ספוגית אלכוהול כדי לחטא את ההתקנה.
  4. שחררו את הפיו (#9) מאריזתו הסטרילית.
    הערה: הימנע מלגעת בדובר ככל האפשר, כאשר רכיב זה יוצר קשר ישיר עם ציפוי הריר של הפה של הנושא
  5. לחבר את הפייה (#9) לצינורות משלוח גז (#8)
  6. מניחים את הדופק אוקסימטר על האצבע של הנבדקים ולהתחיל לעקוב אחר רוויית חמצן רמות ודופק.
    הערה: לאחר הנושא מתחיל לנשום את תערובת האוויר הרצוי, חמצן הדופק צריך להיות מפוקח באופן רציף על ידי הבודק. אם רווית החמצן של הנושא יורדת מתחת 94%, יש לעצור את הניסוי, כאמצעי זהירות והנושא נצפה עד שיחזרו לבסיס.
  7. התאימו את גובה הכיוונון של OCTA כך שהנושא יוכל לנוח בקלות על הסנטר (#11) בלי להאריך או לכוונן את צווארו.
  8. לולאה צינורות משלוח הגז (#8) עם הקובץ המצורף (#9) באמצעות הראש ואת הסנטר לנוח עם פיו (#9) מול המטופל. יש את הלולאה אבובים דרך המחשב opאפון האתר בצד של העין כי הנושא הוא בעל תמונה.
  9. הכניסו את הפיה לפיו של המטופל. עודדו את הנושא לתרגל נשימה דרך ההתקנה הלא מחודשת כדי ליצור היכרות עם המנגנון. ודא שהנושא נוטל נשימות עמוקות כדי להקל על החלפת הגזים.
  10. הניחו את האטב (#10) בנושא כדי לוודא שהם נושמים דרך הפיו.
  11. השאר את השסתום התלת-כיוון בתצורת 2 או שנה אותו לתצורה 1, תלוי אם התמונות מצולמות לחשיפה לאוויר החדר או לתערובת גז ספציפית, בהתאמה. להתייחסות עתידית, שים לב לזמן כתחילת שאיפת הגז.
  12. האם הנושא מניחים את סנטרו בחלק הימני או השמאלי של הצ (#11) לפי העין שנבחרה להדמיה.
  13. הקפידו להזיז את ראשם קדימה עד שמצחו יהיה בקשר איתן עם משענת הראש (#11).
  14. לכוד את סריקת ה-OCTA של הריבית כפי שנקבעת על-ידי פרוטוקול הבדיקה. במחקר זה, שלושה 3 מ"מ x 3 מילימטר תמונות ממורכז fovea נתפסו לאחר 1 דקות של נשימה של גז.
    1. האם הנושא שומר על הראש פונה קדימה ועדיין בזמן שהוא מתקבע על המטרה במרכז התצוגה שלהם
    2. בתמונה החיה שנראה בתצוגת הקשתית, מרכז את הסריקה.
    3. הכניסו את הקשתית לפוקוס באמצעות הזזת הצ או החוצה באמצעות החיצים הימניים השמאליים.
    4. ודא כי מטבל העגל ממורכז בסריקת OCT, שאמורה להתרחש כברירת מחדל.
    5. . צלם תמונה סריקה בדרך כלל האחרון מספר שניות על מכונת OCTA.
    6. הצגת תמונת OCTA לאחר השלמת הסריקה ולהבטיח שהיא באיכות נאותה. עוצמת האות צריכה להיות 7 או יותר בקנה מידה של 10 נקודות שסופקו על-ידי יצרן OCTA.
    7. בחרו ' שמור ' או ' סריקה מחוזרת של העין '.
    8. חזור על שלבים 3.14.1 – 3.14.7 עבור סריקות רבות הרצוי.
    9. . הרשה לנושא לשבת בחזרה מהמכונה הסר את הקליפ (#10) ואת פיו (#9) כאשר אין יותר סריקות של העין עם תערובת הגז הזאת נחוצים.
  15. אפשר לנושאים הפסקה 2 דקות לפני הפעלת CO2 גז הניסויים פרובוקציה.
  16. למלא את התיק דאגלס עם תערובת האוויר הרצוי הראשון (המורכב 5% CO2, 21% חמצן ו 74% חנקן) כפי שצוין בשלב 1.2. שסתום שלוש הכיוון יהיה בתצורה 2 לאחר שלב זה.
  17. להשלים את ההתקנה של גז ללא מערכת מחדש על ידי חיבור יחידת בקרת אוויר אל היחידה הלא מחודשת כפי שמוצג באיור 1 ומתואר בשלב 1.1.4. ודא כי כל המפרקים הם אטום עם איטום קלטת.
  18. חזור על הצעדים 3.9 – 3.14, אבל עכשיו להגדיר את שסתום שלושה כיוון לקביעת תצורה 1 כאשר מכוונים בשלב 3.11.
  19. לתת לנושאים הפסקה 10 דקות לאחר התגרות2 גז לאפשר לחזור הבסיסית.
  20. בעוד הנושא הוא בהפסקה, למלא את התיק דאגלס עם 100% O2 על פי שלב 1.2.
  21. חזור על שלבים 3.17 – 3.18 לבצע את הניסוי תחת 100% O2 התנאים פרובוקציה גז.

4. ניסיוני לנקות

  1. השמט את האלמנטים החד של הכיוונון: הדובר של הנושא (#9) ומחסנית האף (#10).
  2. נקו את הראש ואת משענת הסנטר (#11) באמצעות ספוגית אלכוהול. נגב את כיסא הנושא, שולחן OCTA וידיות OCTA עם מחיקה חיטוי להסיר כל רוק תועה.
  3. נתק את הכיוונון לרכיבי הבסיס שלה-יחידת בקרת האוויר והיחידה שאינה משנית — בשסתום התלת-כיוון (#3).
  4. כנשפה אוויר מהנושא לא צריך להגיע לאלמנטים של יחידת בקרת האוויר, לרוקן את התיק דאגלס לפי שלב 1.2.2 ומקום במיקום לאחזור בעתיד. נתק את הצינור הנקי (#2) עם מתאם (#2 *) ושסתום תלת-כיוון (#3) מהתיק דאגלס אם תרצה לאחסון קל יותר. זה משלים את יחידת בקרת האוויר. מנקה
  5. הסר את אבובים משלוח הגז (#8) מן היחידה לא מחדש על ידי ניתוק ממפרק מרפק (#7). נתק את צינורות הגומי הנמצאים בתוך הבית (#5) ומתאמי אבובים (#4), מתוך השסתום הדו-מחדש (#6). ואז לעשות את אותו הדבר ממפרק מרפק (#7) על ידי הסרת קלטת איטום וניתוק החלקים על ידי משיכת אותם לגזרים.
    הערה: ניקוי מקיף יותר של שסתום דו-כדאי לא מחדש יכול להיות הקלה על ידי פירוק אותו כדי להסיר את הסראמים הפנימיים לטיפול נוסף.
  6. הכנת אמבט חיטוי לניקוי הרכיבים הניתנים לשימוש חוזר
    1. למלא מיכל גדול מספיק כדי להטביע את צינורות משלוח הגז (#8) עם חיטוי כראוי מדולל ומעורב היטב חומרי ניקוי. במקרה זה, לדלל את חומרי הניקוי עם מים ליחס של 1:6425.
  7. להשרות צינורות משלוח הגז (#8), דו כיוון שסתום לא מחדש (#6), מפרק מרפק (#7), אבובים גומי בתוך הבית (#5) ומתאמי אבובים (#4) באמבטיה מחטא מוכן לפחות 10 דקות.
  8. להסיר את כל החלקים לאחר האמבטיה היא מעל ולשטוף אותם ביסודיות עם מים.
  9. מניחים אותם על מגבת נייר על הדלפק נקי להתייבש באוויר.
  10. לאחר ייבוש האוויר הושלמה, להיפטר מגבת נייר ולמקם את כל הרכיבים משם לאחסון.

5. ייצוא וניתוח נתונים של OCTA

  1. ייצוא נתונים של OCTA
    1. ייצוא נתוני OCTA על-ידי הוספת התקן מדיה נשלף של בחירה לתוך מחשב OCTA. תמצא את הנושא. ותסרוק את העניין
    2. בחר באפשרות ' ייצוא ' כדי ליצור תיקיית zip המכילה את נושא נתוני הריבית בתבנית. bmp בהתקן המדיה הנשלף.
  2. ניתוח נתונים של OCTA
    1. ארגן את נתוני OCTA במחשב מעבדה עם היכולת לבצע ניתוח תמונה ועיבוד נוספים.
    2. השתמש ב-script מותאם אישית כדי להעלים רעש עם טכניקה סף גלובלית ולבצע חילוץ תכונות נוסף. בינאריזה וששלד של תמונות OCTA.
    3. בתמונות שלאחר עיבוד, חשב את צפיפות השלד של כלי הקיבול (vsd)19,26, מידה מימדית של האורך הליניארי הכולל של כלי הקיבול בתמונה המחושבת על-ידי המשוואה הבאה שבוצעה על-גבי תמונה של השלד הבינארית של octa:
      figure-protocol-10696
      שבו אני ו -j להפנות קואורדינטות פיקסל(אני, j) , L(אני, j) מתייחס פיקסלים לבנים המייצגים יחס קישוט, X(אני, j) מתייחס לכל הפיקסלים, ו n מתייחס לממדים של מערך פיקסל, אשר ניתן להניח להיות n X n פיקסלים19,26. המכנה של משוואה זו מייצג את מספר הפיקסלים הכולל המחושב כפי שנכתב מהתמונה השלד, אך ניתן לחשב אותו כמייצג את האזור הפיזי של התמונה כולה.

תוצאות

הפלט מתוך ניסוי זה מורכב הקריאות הידניות נלקח מתוך אוקסימטר הדופק, העיתוי שצוין עבור חשיפה גז או סריקת OCTA ונתונים raw OCTA הדמיה. תמונת OCTA מורכבת מסריקות OCT-B ומהאות של מנוי הקשר המשויך לכל סריקת B. פרמטרי הנתונים ניתנים על-ידי המפרטים של ההתקן. פלטפורמת לייזר מקור נסחף מכונת OCTA עם אורך גל מרכזי ?...

Discussion

המתודולוגיה רק תיאר הוא הפרוטוקול המלא לניסוי פרובוקציה גז גירוי המאפשר מדידה של RVR של הנושא בסביבה מבוקרת בנקודות זמן מסוימות ללא שינויים למכשיר הדמיה OCTA ואי-נוחות מינימלית או סיכון לנושא. הגדרה זו מתוארת באופן המאפשר שינויים קלים המתאימים לצרכים של החוקר. זה יכול להכיל אבובים נוספים כד?...

Disclosures

קארל Zeiss Meditec סיפק מימון, ציוד ותמיכה פיננסיים AHK הקשורים לנושא של מאמר זה.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכת על ידי NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, מענקי מחקר מ קארל Zeiss Meditec Inc (דבלין, CA) ומימון המחלקה בלתי מוגבלת ממחקר כדי למנוע עיוורון (ניו יורק, NY).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
5% CO2 gas [5% CO2, 21% O2, 74% N2] (Compressed)Institution Dependent (Praxair)
Bacdown Disinfectant DetergentDecon Labs8001https://deconlabs.com/products/disinfectant-bdd/
Clean-Bor Tubes (35 mm Inner Diameter)Vacumed1011-108http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&skuid=1197
Cuff adapter for Douglas bag fillingVacumed22254http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&prodid=343
Douglas bag (200 L capacity)Harvard Apparatus500942https://www.harvardapparatus.com/douglas-bag.html
Elbow Joint (Inner Diameter 19 mm/Outer Diameter 22 mm), Modified in House
Fingertip Pulse Oximeter (Pro-Series)CMSCMS 500DLhttps://www.walmart.com/ip/Pro-Series-CMS-500DL-Fingertip-Pulse-Oximeter-Blood-Oxygen-Saturation-Monitor-with-silicon-cover-batteries-and-lanyard/479049154
Gas Delivery Tube (22 mm Inner Diameter) Modified in House
Gas filling tube (1/8" for compressed gas)
Hydrogen Peroxide Cleaner Disinfectant WipesClorox Healthcare30824https://www.cloroxpro.com/products/clorox-healthcare/hydrogen-peroxide-cleaner-disinfectants/?gclid=EAIaIQobChMIk-KG4vi15QIVcRh9Ch0NNwLPEAAYASAAEgJIa_D_BwE&gclsrc=aw.ds
Lubricant Eye DropsRefreshRefresh Plushttps://www.refreshbrand.com/Products/refresh-plus
Manual Directional Control Valves: Three-Way T-Shape Stopcock Type (Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm)Hans Rudolph2100C Serieswww.rudolphkc.com
Medical O2 (Compressed)Institution Dependent
Mouth piece (Silicone, Model #9061)Hans Rudolph602076www.rudolphkc.com
OCTA Imaging Device (PLEX Elite 9000)Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USAhttps://www.zeiss.com/meditec/int/product-portfolio/optical-coherence-tomography-devices/plex-elite-9000-swept-source-oct.html
Phenylephrine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP 2.5%Paragon Bioteck, IncNDC 42702-102-15https://paragonbioteck.com/products/diagnostics/phenylephrine-hydrochloride-ophthalmic-solution-usp-2-5/
Plastic Nose Clip Sterile Foam CS100Sklar Sterile96-2951https://www.sklarcorp.com/disposables/plastic/plastic-nose-clip-sterile-foam-box-of-100.html
Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP .5%Bausch + LombNDC 24208-730-06https://www.bausch.com/ecp/our-products/rx-pharmaceuticals/generics
Regulator (tank dependent- 5% CO2: Fisherbrand Mulitstage Gas Cylinder Regulators)Genstar Technologies Company10575150https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575150?keyword=true
Regulator (tank dependent- Oxygen: Fisherbrand Multistage Gas Cylinder Regulators)Genstar Technologies Company10575145https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575145?keyword=true
Rubber Tubing (Inner diameter 19 mm, Outer diameter 27 mm), Made in House
Sealing tape- Parafilm Wrap (2" Wide)Cole ParmerPM992https://www.coleparmer.com/i/parafilm-pm992-wrap-2-wide-250-ft-roll/0672050?PubID=VV&persist=True&ip=no&gclid=EAIaIQobChMInY3vqomz5QIVfyCtBh1VSg64EAAYASAAEgJ9n_D_BwE
Sterile Alcohol Prep PadsMedlineMDS090670https://www.medline.com/product/Sterile-Alcohol-Prep-Pads/Swab-Pads/Z05-PF03816
Tropicamide Ophthalmic Solution, USP 1%AkornNDC 17478-102-12http://www.akorn.com/prod_detail.php?ndc=17478-102-12
Tubing Adapter, Made in House
Two-way non-rebreathing valve (2600 Series- Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm)Hans Rudolph2600 Series, UM-112078www.rudolphkc.com

References

  1. Country, M. W. Retinal metabolism: A comparative look at energetics in the retina. Brain Research. 1672, 50-57 (2017).
  2. Ashimatey, B. S., Green, K. M., Chu, Z., Wang, R. K., Kashani, A. H. Impaired Retinal Vascular Reactivity in Diabetic Retinopathy as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 60 (7), 2468 (2019).
  3. Hickam, J. B. M. D., Frayser, R. P. D. Studies of the Retinal Circulation in Man: Observations on Vessel Diameter, Arteriovenous Oxygen Difference, and Mean Circulation Time. Circulation. 33 (2), 302-316 (1966).
  4. Dorner, G. T., Garhoefer, G., Zawinka, C., Kiss, B., Schmetterer, L. Response of Retinal Blood Flow to CO2 -Breathing in Humans. European Journal of Ophthalmology. 12 (6), 459-466 (2002).
  5. Linsenmeier, R. A., Zhang, H. F. Retinal oxygen: from animals to humans. Progress in Retinal and Eye Research. 58, 115-151 (2017).
  6. Eliakim, M., Mor, I., Michaelson, I. C. Assessment of pharmacologic effects on the retinal circulation of hypertensive subjects by a quantitative method. Microvascular Research. 4 (4), 374-383 (1972).
  7. Gilmore, E. D., et al. Retinal arteriolar hemodynamic response to an acute hyperglycemic provocation in early and sight-threatening diabetic retinopathy. Microvascular Research. 73 (3), 191-197 (2007).
  8. Hickam, J. B., Sieker, H. O. Retinal Vascular Reactivity in Patients with Diabetes Mellitus and with Atherosclerosis. Circulation. 22 (2), 243-246 (1960).
  9. Gilmore, E. D., et al. Retinal Arteriolar Diameter, Blood Velocity, and Blood Flow Response to an Isocapnic Hyperoxic Provocation in Early Sight-Threatening Diabetic Retinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 48 (4), 1744 (2007).
  10. Garhofer, G. Reduced response of retinal vessel diameters to flicker stimulation in patients with diabetes. British Journal of Ophthalmology. 88 (7), 887-891 (2004).
  11. Felder, A. E., Wanek, J., Blair, N. P., Shahidi, M. Inner Retinal Oxygen Extraction Fraction in Response to Light Flicker Stimulation in Humans. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (11), 6633-6637 (2015).
  12. Rose, K., Flanagan, J. G., Patel, S. R., Cheng, R., Hudson, C. Retinal Blood Flow and Vascular Reactivity in Chronic Smokers. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55 (7), 4266 (2014).
  13. Omae, T., Nagaoka, T., Yoshida, A. Effects of Habitual Cigarette Smoking on Retinal Circulation in Patients With Type 2 Diabetes. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 57 (3), 1345 (2016).
  14. Pusparajah, P., Lee, L. H., Abdul Kadir, K. Molecular Markers of Diabetic Retinopathy: Potential Screening Tool of the Future. Frontiers in Physiology. 7, (2016).
  15. Hammer, M., Vilser, W., Riemer, T., Schweitzer, D. Retinal vessel oximetry-calibration, compensation for vessel diameter and fundus pigmentation, and reproducibility. Journal of Biomedical Optics. 13 (5), 054015 (2008).
  16. Gilmore, E. D., Hudson, C., Preiss, D., Fisher, J. Retinal arteriolar diameter, blood velocity, and blood flow response to an isocapnic hyperoxic provocation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 288 (6), 2912-2917 (2005).
  17. Duan, A., Bedggood, P. A., Metha, A. B., Bui, B. V. Reactivity in the human retinal microvasculature measured during acute gas breathing provocations. Scientific Reports. 7 (1), 2113 (2017).
  18. Burns, S. A., Elsner, A. E., Sapoznik, K. A., Warner, R. L., Gast, T. J. Adaptive optics imaging of the human retina. Progress in Retinal and Eye Research. 68, 1-30 (2019).
  19. Kim, A. Y., Chu, Z., Shahidzadeh, A., Wang, R. K., Puliafito, C. A., Kashani, A. H. Quantifying Microvascular Density and Morphology in Diabetic Retinopathy Using Spectral-Domain Optical Coherence Tomography Angiography. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 57 (9), (2016).
  20. Koulisis, N., et al. Quantitative microvascular analysis of retinal venous occlusions by spectral domain optical coherence tomography angiography. PLOS ONE. 12 (4), 0176404 (2017).
  21. Kim, A. Y., et al. Quantifying Retinal Microvascular Changes in Uveitis Using Spectral-Domain Optical Coherence Tomography Angiography. American Journal of Ophthalmology. 171, 101-112 (2016).
  22. Kashani, A. H., et al. Optical coherence tomography angiography: A comprehensive review of current methods and clinical applications. Progress in Retinal and Eye Research. 60, 66-100 (2017).
  23. Yu, D. Y., et al. Retinal capillary perfusion: Spatial and temporal heterogeneity. Progress in Retinal and Eye Research. 70, 23-54 (2019).
  24. Tayyari, F., et al. The Relationship between Retinal Vascular Reactivity and Arteriolar Diameter in Response to Metabolic Provocation. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50 (10), 4814 (2009).
  25. Lu, H., Liu, P., Yezhuvath, U., Cheng, Y., Marshall, O., Ge, Y. MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges. Journal of Visualized Experiments. (94), e52306 (2014).
  26. Reif, R., Qin, J., An, L., Zhi, Z., Dziennis, S., Wang, R. Quantifying Optical Microangiography Images Obtained from a Spectral Domain Optical Coherence Tomography System. International Journal of Biomedical Imaging. 2012, 1-11 (2012).
  27. Olafsdottir, O. B., Eliasdottir, T. S., Kristjansdottir, J. V., Hardarson, S. H., Stefánsson, E. Retinal Vessel Oxygen Saturation during 100% Oxygen Breathing in Healthy Individuals. PLOS ONE. 10 (6), 0128780 (2015).
  28. Kiss, B., et al. Retinal Blood Flow during Hyperoxia in Humans Revisited: Concerted Results Using Different Measurement Techniques. Microvascular Research. 64 (1), 75-85 (2002).
  29. Yezhuvath, U. S., Lewis-Amezcua, K., Varghese, R., Xiao, G., Lu, H. On the assessment of cerebrovascular reactivity using hypercapnia BOLD MRI. NMR in biomedicine. 22 (7), 779-786 (2009).
  30. Hardarson, S. H., et al. Automatic Retinal Oximetry. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 47 (11), 5011 (2006).
  31. Sousa, D. C., Leal, I., Moreira, S., Dionísio, P., Abegão Pinto, L., Marques-Neves, C. Hypoxia challenge test and retinal circulation changes - a study using ocular coherence tomography angiography. Acta Ophthalmologica. 96 (3), 315-319 (2018).
  32. Slessarev, M., Somogyi, R., Preiss, D., Vesely, A., Sasano, H., Fisher, J. A. Efficiency of oxygen administration: Sequential gas delivery versus "flow into a cone" methods. Critical Care Medicine. 34 (3), 829-834 (2006).
  33. Gilmore, E. D., Hudson, C., Venkataraman, S. T., Preiss, D., Fisher, J. Comparison of Different Hyperoxic Paradigms to Induce Vasoconstriction: Implications for the Investigation of Retinal Vascular Reactivity. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (9), 3207 (2004).
  34. Shahidi, A. M., Patel, S. R., Huang, D., Tan, O., Flanagan, J. G., Hudson, C. Assessment of total retinal blood flow using Doppler Fourier Domain Optical Coherence Tomography during systemic hypercapnia and hypocapnia. Physiological Reports. 2 (7), 12046 (2014).
  35. Maleki, N., et al. The Effect of Hypercarbia and Hyperoxia on the Total Blood Flow to the Retina as Assessed by Magnetic Resonance Imaging. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 52 (9), 6867 (2011).
  36. Smit, B., Smulders, Y. M., vander Wouden, J. C., Oudemans-van Straaten, H. M., Spoelstra-de Man, A. M. E. Hemodynamic effects of acute hyperoxia: systematic review and meta-analysis. Critical Care. 22 (1), 45 (2018).
  37. Piccolino, F. P., Cagini, C., Fruttini, D., Nicolò, M., Eandi, C. M., Tito, S. Retinal Vascular Reactivity in Central Serous Chorioretinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 59 (11), 4425 (2018).
  38. Sousa, D. C., et al. A Protocol to Evaluate Retinal Vascular Response Using Optical Coherence Tomography Angiography. Frontiers in Neuroscience. 13, 566 (2019).
  39. Robinson, F., Riva, C. E., Grunwald, J. E., Petrig, B. L., Sinclair, S. H. Retinal Blood Flow Autoregulation in Response to on Acute Increase in Blood Pressure. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 27 (5), 5 (1986).
  40. Gherghel, D., Hosking, S. L., Cunliffe, I. A. Abnormal Systemic and Ocular Vascular Response to Temperature Provocation in Primary Open-Angle Glaucoma Patients: A Case for Autonomic Failure. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (10), 3546 (2004).
  41. You, Q., et al. Reproducibility of vessel density measurement with Optical Coherence Tomography Angiography in eyes with and without retinopathy. Retina. 37 (8), 1475-1482 (2017).
  42. Lei, J., et al. Repeatability and Reproducibility of Superficial Macular Retinal Vessel Density Measurements Using Optical Coherence Tomography Angiography En Face Images. JAMA Ophthalmology. 135 (10), 1092 (2017).
  43. Czakó, C., et al. Intrasession and Between-Visit Variability of Retinal Vessel Density Values Measured with OCT Angiography in Diabetic Patients. Scientific Reports. 8 (1), 10598 (2018).
  44. Field, A. S., Laurienti, P. J., Yen, Y. F., Burdette, J. H., Moody, D. M. Dietary Caffeine Consumption and Withdrawal: Confounding Variables in Quantitative Cerebral Perfusion Studies. Radiology. 227 (1), 129-135 (2003).
  45. Baek, S. U., et al. Diurnal change of retinal vessel density and mean ocular perfusion pressure in patients with open-angle glaucoma. PLOS ONE. 14 (4), 0215684 (2019).
  46. Müller, V. C., Storp, J. J., Kerschke, L., Nelis, P., Eter, N., Alnawaiseh, M. Diurnal variations in flow density measured using optical coherence tomography angiography and the impact of heart rate, mean arterial pressure and intraocular pressure on flow density in primary open-angle glaucoma patients. Acta Ophthalmologica. 97 (6), (2019).
  47. Sarwar, S., et al. Diurnal variation of choriocapillaris vessel flow density in normal subjects measured using optical coherence tomography angiography. International Journal of Retina and Vitreous. 4 (1), 37 (2018).
  48. Liu, P., De Vis, J. B., Lu, H. Cerebrovascular reactivity (CVR) MRI with CO2 challenge: A technical review. NeuroImage. 187, 104-115 (2019).
  49. Ting, D. S. W., et al. Optical Coherence Tomographic Angiography in Type 2 Diabetes and Diabetic Retinopathy. JAMA Ophthalmology. 135 (4), 306 (2017).
  50. Spaide, R. F., Fujimoto, J. G., Waheed, N. K., Sadda, S. R., Staurenghi, G. Optical coherence tomography angiography. Progress in retinal and eye research. 64, 1-55 (2018).
  51. An, D., et al. Quantitative comparisons between optical coherence tomography angiography and matched histology in the human eye. Experimental Eye Research. 170, 13-19 (2018).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

157OCTAHypercapniaHypercapnia

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved