この研究は、NIHの助成金RO1 013516及び助成フォームOptovueによってサポートされています。

1。プロトコルテキスト<ol><li>患者はcircumpapillaryダブル円形走査（CDCS）と3D視神経スキャンを使用してRTVueフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー（OCT）システム（Optovue社、フリー​​モント、カリフォルニア州、米国）によってスキャンされます。 <ol><li> CDCSのパターンは、視神経乳頭の周りに2つの同心円で構成されています。内輪径が3.40ミリメートルで、外輪の直径は3.75 mmです。このパターンは、視神経乳頭から発せられるすべてのブランチ網膜の動脈と静脈をトランセクト。二重丸は約2心周期をカバーするシングルスキャンで6回行われます。流速を計算するには、ドップラーシフトとドップラーは、OCT画像で検出された容器に推定されます。 （ 図1a、図1b） </li><li> &quot;二重角&quot;プロトコルはドップラーOCTスキャンを取得するために使われます。 &quot;デュアル·アングル&quot;のプロトコルでは、3つのスキャンがinferonasal PORを通っsuperonasal瞳孔の部分と3スキャンを通過するOCTビームを用いて得られる<html>る。 </li><li>各スキャンの品質は、信号強度、運動誤差、およびドップラー角に対して評価されます。技術者は、品質チェックに合格しなかったやり直す任意のスキャンに必要です。 6許容CDCSのスキャンの合計は、それぞれの目に対して実行されます。 &quot;デュアルアングル&quot;プロトコルは船舶ごとに、スキャンの少なくとも半分は良いドップラー角を提供することが保証されます。 </li><li> 3Dディスク走査パターンは視神経乳頭の周りの6x6のmmの領域をカバーするラスタスキャンです。それは一度だけ行われ、この地域の詳細な専用顔画像を提供しています。 （ 図1b） </li><li>視神経乳頭の色の写真はまた、動脈と静脈を区別するためにインポートされます。 </li></ol></li></ol><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1a.jpg" /> 図1a。circumpapillary二重円形走査とDOCTORCを使用して、3Dディスクスキャンと総血流量を測定します。 PHA &quot;&gt; <li>ドップラー角がプローブビームと容器の法線ベクトルの間の角度であり、ドップラー信号は、プローブビームの軸に流速平行な成分に比例したドップラー周波数シフトです。したがって、流速はドップラー角とドップラー信号から推定することができる。彼らはノイズレベル以下である場合しかし、ドップラー角とドップラー信号の両方が信頼できなくなる。一方、ドップラー角度が大きい場合には、ドップラーシフトが測定可能範囲外となります。ドップラー角が適切である場合には、本研究で使用したFD-OCTシステムのための約5から15度は、流速が正しくドップラーシフトや角度によって推定することができる。 </li></ol><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1b.jpg" /> 図1b。 <ol start="2" type="a"><li>各容器内のドップラー角がtの血管内腔の相対的な位置で測定されるWO同心円をスキャンします。流速の軸方向成分は、隣接する10月アキシャルスキャンの相対位相から測定ドップラーシフトすることによって得られる。合計流速は軸流成分とドップラー角から算出されています。各容器内の流れは、その後、血管断面積にわたる総速度プロファイルを統合することによって計算されます。血管パターンは、静脈又は動脈のいずれかとしてそれぞれの容器を識別するために3Dディスクスキャンや眼底写真のenの顔画像と照合されます。合計網膜フローは、主要網膜静脈、 すなわち 、33μmで上記の内腔の直径のものでフローを合計して計算されます。 </li></ol><ol start="2"><li>同じ目のすべてのスキャンがRTVueソフトウェアを使用して生データとしてエクスポートされます。ドップラーと強度画像の両方を含む生のOCT画像は、最初に &quot;網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー&quot;（DOCTORC）ソフトウェアを使用して画質のためにテストされています。 <ol><li>眼球運動はMEASアール内境界膜とバルク運動によって推定されている2つのフレーム間の最大差のプールされた標準偏差によってured。 </li><li>信号の強さ（平均ドップラー角の反射率と推定）も計算されます。 </li><li>平均的な眼球運動と繰り返しスキャンの信号強度に応じて、データは質の &quot;良い&quot;または &quot;悪い&quot;のいずれかに分類されています。唯一の良い品質のデータが評定されます。 </li></ol></li><li>許容可能なスキャンの場合は、自動セグメンテーションアルゴリズムは血管検出のための各OCT画像に適用されます。 <ol><li>血管に一致する自動アルゴリズムは、各フレームに同じ容器を見つけるために使用されます。同じ円周上のフレームが登録されており、内輪と外輪の二つの平均フレームが作成されます。反射率およびドップラー画像の両方が平均化されます。 </li><li>概要については、検出された容器は、3Dディスクのスキャンから計算専用顔眼底画像上に線分として投影されます。 </LI&gt; </ol></li><li>グレーダーは、自動分割結果を表す円を重ねて平均化され、内側と外側のリングフレームの小さな部分に各容器を確認します。 <ol><li>グレーダの位置、血管径、および2つのリング上で容器をマッチング容器タイプ（静脈/動脈）は10月のイメージに応じて正しいかどうかを判断し、専用顔OCT画像と、同じ目のディスク写真。 </li><li>年生は、彼はそれが必要だと考えている場合は、上記のいずれかの値を変更することが許可されています。年生はまた裁判官容器内のドップラー信号の品質を、各スキャンで容器ラベルの主観的信頼スコアを与える。 </li><li> 0-5の信頼スコアは自動的に血管領域におけるドプラ信号強度に基づいて、それぞれの容器に与えられます。次いで、それを手動で血管ドップラー信号、容器バウンダリの規則性、容器の大きさの内輪と外輪との間の合意の強さに基づいてグレーダによって補正し、DOPの契約書に署名されている内輪と外輪の間にplerシフト。 </li></ol></li><li>全ての船舶が検 ​​証され、訂正された後に、自動化されたアルゴリズムは、私たちの前の刊行物から適応方法と各静脈の血流を計算するために適用されます。1 <ol><li>ドップラー信号が血管領域にわたって積分し、すべてのフレーム間で平均化されます。その後、ドップラーフローはドップラー角で割っ加算ドップラー信号のように計算されます。 </li><li>船舶ごとに、6スキャンが主観的な信頼度スコア、ドップラー角度、ドップラー角の変動係数で評価されます。静脈の流れは、1以上のスキャンが品質検査に合格した場合にのみ有効であると見なされます。品質チェックを通過船舶については、フローが有効なスキャンの間で平均化されます。 </li><li>無効な結果を有する容器の場合は、フローが有効な静脈から血管面積と平均流速を用いて推定される。平均流速は、有効な静脈でフローを合計し、割ることによって計算されますこれらの静脈の合計面積で。流量の推定値は、平均流速から始まり、その後、血管領域の流速の依存性のために修正されます。大きい船はより高い平均流速を持っています。したがって補正は、我々が以前に報告されている平均速度対血管径の勾配、2.13、図2に基づいて行われる</li><li>有効および無効な静脈静脈の推定流量の計算されたフローは、合計網膜血流を決定するために追加されます。 </li><li>合計網膜血流の結果が有効な静脈面積百分率、眼球運動、信号強度に基づいて評価されます。 </li><li>静脈面積と総動脈領域はまた、血管領域を追加することによって得られる。合計網膜血流を仮定することは、動脈と静脈に同じであるが、動脈と静脈の速度は、動脈と静脈の領域面積と総血流量で除して算出されています。 </li></ol></li></ol> 2。代表的な結果<pクラス= &quot;jove_content&quot;&gt;ノーマルと緑内障の目が緑内障研究のための高度なイメージング（AIGS、から選択される<a href="http://www.aigstudy.net" target="_blank">www.aigstudy.net</a> ）。 48目は &quot;デュアルアングル&quot;プロトコルと画質チェックに合格した生産スキャンでスキャンした。 DOCTORCソフトウェアを使用して、有効なフロー測定は目の83％から得ることができた。 DOCTORCシステムの再現性を評価するために、20の目で別の小さなデータセットは、3年生で分類した。このデータセットは、また生を訓練し、テストするために使用されていました。 2年生は半自動DOCTORCソフトウェアを使用し、1は前の出版物で採用以前の完全マニュアルソフトウェアを使用していました。DOCTORCソフトウェアを使用して、2年生で決定2,3合計網膜血流（ 表1）は互いに類似していて、流れるように手動のソフトウェアを使用して他のグレーダによって決定率。目のわずか65％は、tのいくつかのために有効な結果が得られた彼のデータは二重角プロトコルに基づいていますが、シングルアングルプロトコル2は、シングルアングルプロトコルは、瞳孔の中心を通るOCTビームを用いて得られた5ドップラースキャンが含まれていませんでした。したがってドップラー角がより頻繁に小さく、したがって血管の大部分は、通常、等級付けができるではありません。 すべて年生、年生の間の再現性については、変動係数により測定された、緑内障と正常眼（ 表2）の両方に似ています。同様に、2つの方法、DOCTORCおよびマニュアルソフトウェア、1-5再現性の測定は、（ 表2）と同様です。 3年生を対象に、良好な相関関係は総血流量および緑内障の目の視野検査（ 図2）からパターン標準偏差の間に存在します。 <table border="1"><tbody><tr><td></td><td colspan="3"> DOCTORCソフトウェアマニュアルソフトウェア3 </TD&gt; </tr><tr><td>条件</td><td>グレーダ1 </td><td> 2年生</td><td></td></tr><tr><td>ノーマル</td><td> 47.0±9.1 </td><td> 48.7±7.2 </td><td> 48.0±6.5 </td></tr><tr><td>緑内障</td><td> 36.5±5.5 </td><td> 36.7±5.9 </td><td> 34.9±5.1 </td></tr></tbody></table> 表1：2つの異なるソフトウェアを使用して合計網膜血流。 <table border="1"><tbody><tr><td></td><td colspan="2"> 変動係数 </td></tr><tr><td>緑内障（7目） </td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1対2年生（DOCTORC） </td><td> 9.58パーセント</td><td></td></tr><tr><td> DOCTORCと手動方法3 </td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1 </td><td> 8.00パーセント</td><td></td> &lt;/ TR&gt; <tr><td> 2年生</td><td> 9.74パーセント</td><td></td></tr><tr><td> ノーマル（6目） </td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1対2年生（DOCTORC） </td><td> 5.99パーセント</td><td></td></tr><tr><td> DOCTORCと手動方式</td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1 </td><td> 8.87パーセント</td><td></td></tr><tr><td> 2年生</td><td> 9.98パーセント</td><td></td></tr></tbody></table> 表2合計網膜血流測定の再現性。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig2.jpg" /> 図2：緑内障における総網膜血流と視野の相関。DOCTORCソフトウェアを使用して。グレーダ1。視野欠損はによって要約されるDOCTORCソフトウェアを使用してパターン標準偏差（P = 0.048）。 イ年生2。視野欠損は、パターン標準偏差（P = 0.032）に要約されている。

<ol>
	<li>Wang, Y., Bower, B. A., Izatt, J. A., Tan, O., Huang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+blood+flow+measurement+by+circumpapillary+Fourier+domain+Doppler+optical+coherence+tomography.">Retinal blood flow measurement by circumpapillary Fourier domain Doppler optical coherence tomography.</a> J. Biomed. Opt. 13, 064003 (2008).</li><li>Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pilot+study+of+optical+coherence+tomography+measurement+of+retinal+blood+flow+in+retinal+and+optic+nerve+diseases.">Pilot study of optical coherence tomography measurement of retinal blood flow in retinal and optic nerve diseases.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52, 840-845 (2011).</li><li>Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+total+blood+flow+in+the+normal+human+retina+using+Doppler+Fourier-domain+optical+coherence+tomography.">Measurement of total blood flow in the normal human retina using Doppler Fourier-domain optical coherence tomography.</a> Br. J. Ophthalmol. 93, 634-637 (2009).</li><li>Wang, Y., Bower, B. A., Izatt, J. A., Tan, O., Huang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+total+retinal+blood+flow+measurement+by+Fourier+domain+Doppler+optical+coherence+tomography.">In vivo total retinal blood flow measurement by Fourier domain Doppler optical coherence tomography.</a> J. Biomed. Opt. 12, 041215 (2007).</li><li>Wang, Y., Fawzi, A., Tan, O., Gil-Flamer, J., Huang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+blood+flow+detection+in+diabetic+patients+by+Doppler+Fourier+domain+optical+coherence+tomography.">Retinal blood flow detection in diabetic patients by Doppler Fourier domain optical coherence tomography.</a> Opt. Express. 17, 4061-4073 (2009).</li><li>Berisha, F., Feke, G. T., Hirose, T., McMeel, J. W., Pasquale, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+blood+flow+and+nerve+fiber+layer+measurements+in+early-stage+open-angle+glaucoma.">Retinal blood flow and nerve fiber layer measurements in early-stage open-angle glaucoma.</a> Am. J. Ophthalmol. 146, 466-472 (2008).</li><li>Cuypers, M. H., Kasanardjo, J. S., Polak, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+blood+flow+changes+in+diabetic+retinopathy+measured+with+the+Heidelberg+scanning+laser+Doppler+flowmeter.">Retinal blood flow changes in diabetic retinopathy measured with the Heidelberg scanning laser Doppler flowmeter.</a> Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238, 935-941 (2000).</li><li>Hafez, A. S., Bizzarro, R. L., Lesk, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+optic+nerve+head+and+peripapillary+retinal+blood+flow+in+glaucoma+patients,+ocular+hypertensives,+and+normal+subjects.">Evaluation of optic nerve head and peripapillary retinal blood flow in glaucoma patients, ocular hypertensives, and normal subjects.</a> Am. J. Ophthalmol. 136, 1022-1031 (2003).</li><li>Klaver, C. C., Wolfs, R. C., Vingerling, J. R., Hofman, A., de Jong, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-specific+prevalence+and+causes+of+blindness+and+visual+impairment+in+an+older+population:+the+Rotterdam+Study.">Age-specific prevalence and causes of blindness and visual impairment in an older population: the Rotterdam Study.</a> Arch. Ophthalmol. 116, 653-658 (1998).</li><li>Logan, J. F., Rankin, S. J., Jackson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+blood+flow+measurements+and+neuroretinal+rim+damage+in+glaucoma.">Retinal blood flow measurements and neuroretinal rim damage in glaucoma.</a> Br. J. Ophthalmol. 88, 1049-1054 (2004).</li><li>Chung, H. S., Harris, A., Kagemann, L., Martin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peripapillary+retinal+blood+flow+in+normal+tension+glaucoma.">Peripapillary retinal blood flow in normal tension glaucoma.</a> Br. J. Ophthalmol. 83, 466-469 (1999).</li><li>Deokule, S., Vizzeri, G., Boehm, A., Bowd, C., Weinreb, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+visual+field+severity+and+parapapillary+retinal+blood+flow+in+open-angle+glaucoma.">Association of visual field severity and parapapillary retinal blood flow in open-angle glaucoma.</a> J. Glaucoma. 19, 293-298 (2010).</li><li>Riva, C. E., Grunwald, J. E., Sinclair, S. H., Petrig, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+velocity+and+volumetric+flow+rate+in+human+retinal+vessels.">Blood velocity and volumetric flow rate in human retinal vessels.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 26, 1124-1132 (1985).</li><li>Garcia, J. P., Garcia, P. T., Rosen, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+blood+flow+in+the+normal+human+eye+using+the+canon+laser+blood+flowmeter.">Retinal blood flow in the normal human eye using the canon laser blood flowmeter.</a> Ophthalmic Res. 34, 295-299 (2002).</li><li>Flammer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+ocular+blood+flow+in+glaucoma.">The impact of ocular blood flow in glaucoma.</a> Prog. Retin. Eye Res. 21, 359-393 (2002).</li><li>Mitchell, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+vessel+diameter+and+open-angle+glaucoma:+the+Blue+Mountains+Eye+Study.">Retinal vessel diameter and open-angle glaucoma: the Blue Mountains Eye Study.</a> Ophthalmology. 112, 245-250 (2005).</li><li>Nicolela, M. T., Hnik, P., Drance, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+laser+Doppler+flowmeter+study+of+retinal+and+optic+disk+blood+flow+in+glaucomatous+patients.">Scanning laser Doppler flowmeter study of retinal and optic disk blood flow in glaucomatous patients.</a> Am. J. Ophthalmol. 122, 775-783 (1996).</li><li>Goebel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Color+Doppler+imaging:+a+new+technique+to+assess+orbital+blood+flow+in+patients+with+diabetic+retinopathy.">Color Doppler imaging: a new technique to assess orbital blood flow in patients with diabetic retinopathy.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 36, 864-870 (1995).</li></ol>

博士HuangはOptovue社から助成金、特許使用料、ストックオプション、旅行のサポートや講演料を受け取る、博士タン博士とWang氏は特許使用料とOptovue社からの助成金の支援を受け、博士Koduru博士とSadda Optovueからの助成金の支援を受けた。

血流異常は、緑内障や糖尿病性網膜症などの網膜の血管疾患に起こります。網膜血流中6-10容積測定は、病気のプロセスに関する貴重な情報を得ることができます。4-6,11,12 DOCTORCが総網膜を推定するための実用的な方法を提供しています二重丸のスキャンパターンを使用して、ドップラーOCTによって決まる個別の容器内の測定に基づいて、血流1-5 ?...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬/機器の名称 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント（オプション） </td></tr><tr><td> RTVueフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー</td><td> Optovue </td><td> N / A </td><td>バージョン6.1.0.21以降 血流二重リングスキャンパターンと共にインストール</td></tr></tbody></table>

doppler optical coherence tomography of retinal circulation

非接触型の網膜血流測定は、3.40ミリメートルと3.75ミリメートル径では視神経乳頭のまわりスキャンcircumpapillary二重円形走査（CDCS）を使用して、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー（OCT）システムで実行されます。二重の同心円を2秒かけて6回連続して実行されます。 CDCSのスキャンが流れを計算することができるからドップラーシフト情報とともに保存されます。標準的な臨床プロトコルでは、10月のビームが瞳孔のsuperonasalエッジを通過すると3 CDCSがinferonal瞳孔を通してスキャンで作られた3 CDCSのスキャンのために呼び出します。この二重角プロトコルは許容ドップラー角が少なくとも1スキャンで各網膜血管枝上に得られることを保証します。 CDCSのスキャンデータ、視神経スキャンの3次元体積OCTスキャン、および視神経乳頭の色の写真は目の上の網膜血流測定を得るために一緒に使用される。私たちは、 &quot;ドップラー視神経と呼ばれる血流測定ソフトウェアを開発してきた網膜循環のアルコヒーレンストモグラフィー &quot;（DOCTORC）。この半自動化されたソフトウェアは、全網膜血流、血管断面積、および平均血流速度を測定するために使用されます。各血管の流れが血管クロスでドップラーシフトから計算され断面積と容器とOCTビーム間のドップラー角度。合計網膜血流測定は視神経乳頭の周りの静脈から加算されます私たちのドップラーOCT読書センターで得られた結果は、年生と方法（&lt;10％の間の良好な再現性を示した）。合計網膜血流が緑内障、他の網膜疾患、網膜疾患の管理に有用である可能性があります。緑内障の患者では、10月網膜血流測定は非常に視野欠損（視野パターン偏差はR2&gt; 0.57）と相関していた。ドップラーOCTは、広く利用可能なフーリエドメインOCT instrumentatioを使用して合計網膜血流の、急速な非接触、かつ再現性のある測定を行うための新しい方法ですnである。この新技術は、臨床研究と日常診療でこれらの測定を行う際の実用性を向上させることができます。

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Doppler Optical Coherence Tomography of Retinal Circulation

合計網膜血流はドップラー光コヒーレンストモグラフィーと半自動グレーディングソフトウェアによって測定されます。

網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー

Noncontact retinal blood flow measurements are performed with a Fourier domain optical coherence tomography (OCT) system using a circumpapillary double ...

doppler-optical-coherence-tomography-of-retinal-circulation

Research

JoVE Journal

Medicine

18.6K ビュー.  Oregon Health and Science University. 合計網膜血流はドップラー光コヒーレンストモグラフィーと半自動グレーディングソフトウェアによって測定されます。

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Near Infrared Optical Projection Tomography for Assessments of &beta;-cell Mass Distribution in Diabetes Research

By adapting OPT to include the capability of imaging in the near infrared (NIR) spectrum, we here illustrate the possibility to image larger bodies of pancreatic tissue, such as the rat pancreas, and to increase the number of channels (cell types) that may be studied in a single specimen. We further describe the implementation of a number of computational tools that provide: 1/ accurate positioning of a specimen's (in our case the pancreas) centre of mass (COM) at the axis of rotation (AR)2; 2/ improved algorithms for post-alignment tuning which prevents geometric distortions during the tomographic reconstruction2 and 3/ a protocol for intensity equalization to increase signal to noise ratios in OPT-based BCM determinations3. In addition, we describe a sample holder that minimizes the risk for unintentional movements of the specimen during image acquisition. Together, these protocols enable assessments of BCM distribution and other features, to be performed throughout the volume of intact pancreata or other organs (e.g. in studies of islet transplantation), with a resolution down to the level of individual islets of Langerhans.

Near Infrared Optical Projection Tomography for Assessments of &amp;#946;-cell Mass Distribution in Diabetes Research

We describe the adaptation of optical projection tomography (OPT)1 to imaging in the near infrared spectrum, and the implementation of a number of computational tools. These protocols enable assessments of pancreatic &beta;-cell mass (BCM) in larger specimens, increase the multichannel capacity of the technique and increase the quality of OPT data.

糖尿病研究におけるβ細胞の質量分布のアセスメント用の赤外線光学投影断層近く

By adapting OPT to include the capability of imaging in the near infrared (NIR) spectrum, we here illustrate the possibility to image larger bodies of ...

医学

Generation and 3-Dimensional Quantitation of Arterial Lesions in Mice Using Optical Projection Tomography

The generation and analysis of vascular lesions in appropriate animal models is a cornerstone of research into cardiovascular disease, generating important information on the pathogenesis of lesion formation and the action of novel therapies. Use of atherosclerosis-prone mice, surgical methods of lesion induction, and dietary modification has dramatically improved understanding of the mechanisms that contribute to disease development and the potential of new treatments.
Classically, analysis of lesions is performed ex vivo using 2-dimensional histological techniques. This article describes application of optical projection tomography (OPT) to 3-dimensional quantitation of arterial lesions. As this technique is non-destructive, it can be used as an adjunct to standard histological and immunohistochemical analyses.
Neointimal lesions were induced by wire-insertion or ligation of the mouse femoral artery whilst atherosclerotic lesions were generated by administration of an atherogenic diet to apoE-deficient mice.
Lesions were examined using OPT imaging of autofluorescent emission followed by complementary histological and immunohistochemical analysis. OPT clearly distinguished lesions from the underlying vascular wall. Lesion size was calculated in 2-dimensional sections using planimetry, enabling calculation of lesion volume and maximal cross-sectional area. Data generated using OPT were consistent with measurements obtained using histology, confirming the accuracy of the technique and its potential as a complement (rather than alternative) to traditional methods of analysis.
This work demonstrates the potential of OPT for imaging atherosclerotic and neointimal lesions. It provides a rapid, much needed ex vivo technique for the routine 3-dimensional quantification of vascular remodelling.

Ex vivo analysis of arterial lesions from animal models of cardiovascular disease classically relies on histological and immunohistochemical techniques. These provide 2-dimensional measurements in 3-dimensional lesions. This manuscript describes the generation of arterial lesions for quantitative analysis in 3-dimensions using optical projection tomography.

発生と光学投影トモグラフィを用いたマウスにおける動脈病変の3次元定量

The generation and analysis of vascular lesions in appropriate animal models is a cornerstone of research into cardiovascular disease, generating ...

Minimally Invasive Thumb-sized Pterional Craniotomy for Surgical Clip Ligation of Unruptured Anterior Circulation Aneurysms

Less invasive surgical approaches for intracranial aneurysm clipping may reduce length of hospital stay, surgical morbidity, treatment cost, and improve patient outcomes. We present our experience with a minimally invasive pterional approach for anterior circulation aneurysms performed in a major tertiary cerebrovascular center and compare the results with an aged matched dataset from the Nationwide Inpatient Sample (NIS). From August 2008 to December 2012, 22 elective aneurysm clippings on patients &#8804;55 years of age were performed by the same dual fellowship-trained cerebrovascular/endovascular neurosurgeon. One patient (4.5%) experienced transient post-operative complications. 18 of 22 patients returned for follow-up imaging and there were no recurrences through an average duration of 22 months. A search in the NIS database from 2008 to 2010, also for patients aged &#8804;55 years of age, yielded 1,341 hospitalizations for surgical clip ligation of unruptured cerebral aneurysms. Inpatient length of stay and hospital charges at our institution using the minimally invasive thumb-sized pterional technique were nearly half that of NIS (length of stay: 3.2 vs 5.7 days; hospital charges: $52,779 vs. $101,882). The minimally invasive thumb-sized pterional craniotomy allows good exposure of unruptured small and medium-sized supraclinoid anterior circulation aneurysms. Cerebrospinal fluid drainage from key subarachnoid cisterns and constant bimanual microsurgical techniques avoid the need for retractors which can cause contusions, localized venous infarctions, and post-operative cerebral edema at the retractor sites. Utilizing this set of techniques has afforded our patients with a shorter hospital stay at a lower cost compared to the national average.

Minimally invasive thumb-sized pterional craniotomy for aneurysm clipping has afforded our patients with a shorter hospital stay at a lower cost compared to the national average.

未破裂前方循環動脈瘤の外科手術用クリップの連結のための低侵襲親指サイズのPterional開頭術

Less invasive surgical approaches for intracranial aneurysm clipping may reduce length of hospital stay, surgical morbidity, treatment cost, and improve ...

In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses

Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real time images with a 15 &#181;m axial resolution at an effective tissue penetration of 2-3 mm. Within the OCT images the loss of signal intensity per millimeter of tissue penetration, the attenuation coefficient, is calculated. The attenuation coefficient is a tissue specific property, providing a quantitative parameter for tissue differentiation. 
Until now, renal mass treatment decisions have been made primarily on the basis of MRI and CT imaging characteristics, age and comorbidity. However these parameters and diagnostic methods lack the finesse to truly detect the malignant potential of a renal mass. A successful core biopsy or fine needle aspiration provides objective tumor differentiation with both sensitivity and specificity in the range of 95-100%. However, a non-diagnostic rate of 10-20% overall, and even up to 30% in SRMs, is to be expected, delaying the diagnostic process due to the frequent necessity for additional biopsy procedures. 
We aim to develop OCT into an optical biopsy, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication provides a detailed step-by-step approach for percutaneous, needle based, OCT of renal masses.

In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses

Optical coherence tomography (OCT) is a high resolution imaging technique that allows analysis of tissue specific optical properties providing the means for tissue differentiation. We developed needle based OCT, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication describes a method for percutaneous, needle based OCT of renal masses.

生体内 、経皮、ニードルベース、腎大衆の光コヒーレンストモグラフィーで

Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real ...

Fluorescent Dye Labeling of Erythrocytes and Leukocytes for Studying the Flow Dynamics in Mouse Retinal Circulation

The retinal and choroidal blood flow dynamics may provide insight into the pathophysiology and sequelae of various ocular diseases, such as glaucoma, diabetic retinopathy, age-related macular degeneration (AMD) and other ocular inflammatory conditions. It may also help to monitor the therapeutic responses in the eye. The proper labeling of the blood cells, coupled with live-cell imaging of the labeled cells, allows for the investigation of the flow dynamics in the retinal and choroidal circulation. Here, we describe the standardized protocols of 1.5% indocyanine green (ICG) and 1% sodium fluorescein labeling of mice erythrocytes and leukocytes, respectively. Scanning laser ophthalmoscopy (SLO) was applied to visualize the labeled cells in the retinal circulation of C57BL/6J mice (wild type). Both methods demonstrated distinct fluorescently labeled cells in the mouse retinal circulation. These labeling methods can have wider applications in various ocular disease models.

Live-cell imaging of the labeled blood cells in ocular circulation can provide information about inflammation and ischemia in diabetic retinopathy and age-related macular degeneration. A protocol to label blood cells and image the labeled cells in the retinal circulation is described.

マウス網膜循環における血流動態を調べるための赤血球および白血球の蛍光色素標識

The retinal and choroidal blood flow dynamics may provide insight into the pathophysiology and sequelae of various ocular diseases, such as glaucoma, ...

Ultrahigh Resolution Mouse Optical Coherence Tomography to Aid Intraocular Injection in Retinal Gene Therapy Research

HR-SD-OCT is utilized to monitor the progression of photoreceptor degeneration in live mouse models, assess the delivery of therapeutic agents into the subretinal space, and to evaluate toxicity and efficacy in vivo. HR-SD-OCT uses near infrared light (800-880 nm) and has optics specifically designed for the unique optics of the mouse eye with sub-2-micron axial resolution. Transgenic mouse models of outer retinal (photoreceptor) degeneration and controls were imaged to assess the disease progression. Pulled glass microneedles were used to deliver sub retinal injections of adeno-associated virus (AAV) or nanoparticles (NP) via a trans-scleral and trans-choroidal approach. Careful positioning of the needle into the subretinal space was required prior to a calibrated pressure injection, which delivers fluid into the sub retinal space. Real time subretinal surgery was conducted on our retinal imaging system (RIS). HR-SD-OCT demonstrated progressive uniform retinal degeneration due to expression of a toxic mutant human mutant rhodopsin (P347S) (RHOP347S) transgene in mice. HR-SD-OCT allows rigorous quantification of all the retinal layers. Outer nuclear layer (ONL) thickness and photoreceptor outer segment length (OSL) measurements correlate with photoreceptor vitality, degeneration, or rescue. The RIS delivery system allows real-time visualization of subretinal injections in neonatal (~P10-14) or adult mice, and HR-SD-OCT immediately determines success of delivery and maps areal extent. HR-SD-OCT is a powerful tool that can evaluate the success of subretinal surgery in mice, in addition to measuring vitality of photoreceptors in vivo. HR-SD-OCT can also be used to identify uniform animal cohorts to evaluate the extent of retinal degeneration, toxicity, and therapeutic rescue in preclinical gene therapy research studies.

Here we demonstrate a novel approach to using high resolution spectral-domain optical coherence tomography (HR-SD-OCT) to assist delivery of gene therapy agents into the subretinal space, assess its areal coverage, and characterize photoreceptor vitality.

超高解像度マウス光コヒーレンストモグラフィー網膜遺伝子治療研究における眼内注入を支援するために

HR-SD-OCT is utilized to monitor the progression of photoreceptor degeneration in live mouse models, assess the delivery of therapeutic agents into the ...

In Vivo Imaging of Cx3cr1gfp/gfp Reporter Mice with Spectral-domain Optical Coherence Tomography and Scanning Laser Ophthalmoscopy

Spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) and scanning laser ophthalmoscopy (SLO) are extensively used in experimental ophthalmology. In the present protocol, mice expressing green fluorescent protein (gfp) under the promoter of Cx3cr1 (BALB/c-Cx3cr1gfp/gfp) were used to image microglia cells in vivo in the retina. Microglia are resident macrophages of the retina and have been implicated in several retinal diseases1,2,3,4,5,6. This protocol provides a detailed approach for generation of retinal B-scans, with SD-OCT, and imaging of microglia cell distribution in Cx3cr1gfp/gfp mice with SLO in vivo, using an ophthalmic imaging platform system. The protocol can be used in several reporter mouse lines. However, there are some limitations to the protocol presented here. First, both SLO and SD-OCT, when used in the high-resolution mode, collect data with high axial resolution but the lateral resolution is lower (3.5 &#181;m and 6 &#181;m, respectively). Moreover, the focus and saturation level in SLO is highly dependent on parameter selection and correct alignment of the eye. Additionally, using devices designed for human patients in mice is challenging due to the higher total optical power of the mouse eye compared to the human eye; this can lead to lateral magnification inaccuracies7, which are also dependent on the magnification by the mouse lens among others. However, despite that the axial scan position is dependent upon lateral magnification, the axial SD-OCT measurements are accurate8.

In Vivo Imaging of Cx3cr1gfp/gfp Reporter Mice with Spectral-domain Optical Coherence Tomography and Scanning Laser Ophthalmoscopy

This protocol describes how high-resolution imaging techniques such as spectral domain optical coherence tomography and scanning laser ophthalmoscopy can be utilized in small rodents, using an ophthalmic imaging platform system, to obtain information on retinal thickness and microglial cell distribution, respectively.

生体内でスペクトル領域光干渉断層法と走査レーザー眼底Cx3cr1gfp/gfpレポーター マウスの画像

Spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) and scanning laser ophthalmoscopy (SLO) are extensively used in experimental ophthalmology. In the ...

Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo

As a functional status of microcirculation, microvascular vasomotion is important for the delivery of oxygen and nutrients and the removal of carbon dioxide and waste products. The impairment of microvascular vasomotion might be a crucial step in the development of microcirculation-related diseases. In addition, the highly vascularized pancreatic islet is adapted to support endocrine function. In this respect, it seems possible to infer that the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion might affect pancreatic islet function. Analyzing the pathological changes of the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion may be a feasible strategy to determine contributions that pancreatic islet microcirculation makes to related diseases, such as diabetes mellitus, pancreatitis, etc. Therefore, this protocol describes using a laser Doppler blood flow monitor to determine the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion, and to establish parameters (including average blood perfusion, amplitude, frequency, and relative velocity of pancreatic islet microvascular vasomotion) for evaluation of the microcirculatory functional status. In a streptozotocin-induced diabetic mouse model, we observed an impaired functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion. In conclusion, this approach for assessing pancreatic islet microvascular vasomotion in vivo may reveal mechanisms relating to pancreatic islet diseases.

Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo

Pancreatic islet microvascular vasomotion regulates islet blood distribution and maintains the physiological function of islet &#946; cells. This protocol describes using a laser Doppler monitor to determine the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion in vivo and to assess the contributions of pancreatic islet microcirculation to pancreatic-related diseases.

レーザーのドップラー: 膵微小血管皮膚血管運動In Vivo測定のためのツール

As a functional status of microcirculation, microvascular vasomotion is important for the delivery of oxygen and nutrients and the removal of carbon ...

Evaluation of Cerebral Blood Flow Autoregulation in the Rat Using Laser Doppler Flowmetry

When investigating the body&#39;s mechanisms for regulating cerebral blood flow, a relative measurement of microcirculatory blood flow can be obtained using laser Doppler flowmetry (LDF). This paper demonstrates a closed skull preparation that allows cerebral blood flow to be assessed without penetrating the skull or installing a chamber or cerebral window. To evaluate autoregulatory mechanisms, a model of controlled blood pressure reduction via graded hemorrhage can be utilized while simultaneously employing LDF. This enables the real time tracking of the relative changes in the blood flow in response to reductions in arterial blood pressure produced by the withdrawal of circulating blood volume. This paradigm is a valuable approach to study cerebral blood flow autoregulation during reductions in arterial blood pressure and, with minor modifications in the protocol, is also valuable as an experimental model of hemorrhagic shock. In addition to evaluating autoregulatory responses, LDF can be used to monitor the cortical blood flow when investigating metabolic, myogenic, endothelial, humoral, or neural mechanisms that regulate cerebral blood flow and the impact of various experimental interventions and pathological conditions on cerebral blood flow.

This article demonstrates the use of laser Doppler flowmetry to evaluate the ability of the cerebral circulation to autoregulate its blood flow during reductions in arterial blood pressure.

レーザードップラー流量測定を用いたラットにおける脳血流自動調節の評価

When investigating the body&#39;s mechanisms for regulating cerebral blood flow, a relative measurement of microcirculatory blood flow can be obtained ...

Laser Doppler Perfusion Imaging in the Mouse Hindlimb

Blood flow recovery is a critical outcome measure after experimental hindlimb ischemia or ischemia-reperfusion. Laser Doppler perfusion imaging (LDPI) is a common, noninvasive, repeatable method for assessing blood flow recovery. The technique calculates overall blood flow in the sampled tissue from the Doppler shift in frequency caused when a laser hits moving red blood cells. Measurements are expressed in arbitrary perfusion units, so the contralateral non-intervened upon leg is usually used to help control measurements. Measurement depth is in the range of 0.3-1 mm; for hindlimb ischemia, this means that dermal perfusion is assessed. Dermal perfusion is dependent on several factors&#8212;most importantly skin temperature and anesthetic agent, which must be carefully controlled to result in reliable readings. Furthermore, hair and skin pigmentation can alter the ability of the laser to either reach or penetrate to the dermis. This article demonstrates the technique of LDPI in the mouse hindlimb.

Here, we present a protocol that demonstrates the technique and necessary controls for Laser Doppler perfusion imaging to measure blood flow in the mouse hindlimb.

マウスの後肢におけるレーザードップラー灌流イメージング

Blood flow recovery is a critical outcome measure after experimental hindlimb ischemia or ischemia-reperfusion. Laser Doppler perfusion imaging (LDPI) is ...