이 연구는 NIH 보조금 RO1 013,516 및 보조금 양식 Optovue에 의해 지원됩니다.

1. 프로토콜 텍스트 <ol><li> 환자는 circumpapillary 이중 원형 스캔 (CDCS)와 3D 광학 디스크 검사를 사용하여 RTVue 푸리에 도메인 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) 시스템 (Optovue 주식회사, 프레 몬트, CA, USA)에 의해 스캔되어 있습니다. <ol><li> CDCS 패턴은 시신경의 머리 통해 두 동심 원으로 구성되어 있습니다. 내부 링 직경 3.40 mm이며, 바깥 쪽 링 직경 3.75 mm입니다. 이 패턴은 모든 지점 망막 동맥과 시신경의 머리에서 나오는 정맥을 transects. 더블 원은 2에 대한 심장 사이클을 커버하는 단일 스캔에서 6 번 수행됩니다. 흐름 속도를 계산하기 위해 도플러 이동 및 도플러는 10월 이미지에 감지 선박에 추정됩니다. (그림 1a, 그림 1b) </li><li> A &quot;듀얼 각도를 &#39;프로토콜은 도플러 10월 스캔을 취득하는 데 사용됩니다. &quot;듀얼 각도&quot;프로토콜에서, 3 스캔 10월 빔은 inferonasal 젠장를 통해 학생 3 스캔의 superonasal 부분을 통과를 얻을 수 있습니다<html> 기. </li><li> 각 스캔의 품질은 신호 강도, 모션 오류 및 도플러 각도에 대한 평가입니다. 기술자는 품질 검사를 통과하지 못했습니다 다시 수행하는 검사에 필요합니다. 6 허용 CDCS 검사의 총은 각 눈에 대해 수행됩니다. &quot;듀얼 각도&quot;프로토콜은 각 선박에 대해 스캔의 최소 절반은 좋은 도플러 각도를 제공하게됩니다. </li><li> 3D 디스크 스캔 패턴은 광 디스크 주위에 6x6의 mm 영역을 다루는 래스터 스캔입니다. 그것은 한 번만 수행하고이 지역에 대한 자세한 전용 얼굴 이미지를 제공합니다. (그림 1b) </li><li> 광 디스크의 컬러 사진은 동맥과 정맥을 구별하기 위해 가져옵니다. </li></ol></li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1a.jpg" /> 그림 1a. circumpapillary 더블 원형 스캔 DOCTORC을 사용하여 3D 디스크 검사로 총 혈액의 흐름을 측정. PHA &quot;&gt; <li> 도플러 각도는 프로브 빔과 용기의 정상적인 벡터 사이의 각도이며, 도플러 신호는 프로브 빔의 축선에 유속 구성 요소 평행에 비례 도플러 주파수 이동합니다. 따라서 흐름 속도는 도플러 각도와 도플러 신호로부터 추정 할 수 있습니다. 그 아래의 소음 때 그러나, 도플러 각도 도플러 신호 모두 신뢰할된다. 다른 한편으로는, 도플러 각도가 큰 경우, 도플러 변화 measureable 범위 나갈 것입니다. 도플러 각도가 적절한 때, 본 연구에 사용 된 FD 10 월 시스템에 대한 약 5-15도는 흐름 속도가 제대로 도플러 이동 및 각도 추정 할 수 있습니다. </li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1b.jpg" /> 1B 그림. <ol start="2" type="a"><li> 각 선박의 도플러 각도는 t의 선박 lumina의 상대적 위치에 의해 측정됩니다앨리스 동심 원형은 검색합니다. 흐름 속도의 축 구성 요소는 인접 10월 축 검사의 상대적 단계에서 측정 된 도플러 편이 (Doppler shift)에 의해 얻어진다. 총 흐름 속도는 축 방향 흐름 구성 요소와 도플러 각도에서 계산됩니다. 각 선박의 흐름을 한 후 혈관 단면적을 통해 총 속도 프로파일을 통합하여 계산됩니다. 혈관 패턴은 3D 디스크를 스캔하고 정맥 또는 동맥 중 각 선박을 식별 할 수 fundus의 사진의 실내 얼굴 이미지를 일치합니다. 총 망막 흐름은 주요 망막 정맥, 즉., 33 μm 위의 luminal 직경을 가진에 흐름을 합산하여 계산됩니다. </li></ol><ol start="2"><li> 같은 눈의 모든 스캔은 RTVue 소프트웨어를 사용하여 원시 데이터로 수출하고 있습니다. 도플러와 강도 이미지 모두를 포함하는 원시 10월 이미지는, 최초의 &quot;망막 순환 도플러 광학 일관성의 단층 촬영&quot;(DOCTORC) 소프트웨어를 사용하여 이미지 품질을 테스트합니다. <ol><li> 눈 움직임이 meas 아르내부 제한 멤브레인 및 대량 운동에 의해 추정된다 두 프레임 사이의 최대 차이 풀링 된 표준 편차에 의해 ured. </li><li> 신호 강도 (평균 도플러 각도의 반사율과 추정)도 계산됩니다. </li><li> 평균 눈의 움직임과 반복 스캔의 신호 강도에 따라, 데이터는 품질에서 &quot;좋은&quot;또는 &quot;가난한&quot;로 분류되어 있습니다. 만 양질의 데이터가 등급이 있습니다. </li></ol></li><li> 허용 스캔 들어, 자동 분류 알고리즘은 선박 탐지 각 10월 이미지에 적용됩니다. <ol><li> 선박과 일치하는 자동화 된 알고리즘은 각 프레임에서 동일한 선박을 찾습니다하는 데 사용됩니다. 같은 서클에 프레임이 등록되어 있으며 내부 링과 외부 링의 두 평균 프레임이 만들어집니다. 반사율 및 도플러 이미지 모두 평균입니다. </li><li> 개요 검출 된 배는 3D 디스크 검사에서 계산 된 실내 얼굴 fundus 이미지로 선 세그먼트로 예상된다. </리&gt; </ol></li><li> 학년 검토 자동 분류 결과를 나타내는 원과 중첩 평균 내부 및 외부 링 프레임의 작은 부분에있는 각 왔습니다. <ol><li> 학년의 위치, 선박 직경, 두 개의 고리에 혈관을 일치 선박 유형 (정맥 / 동맥)이 10월 이미지에 따라 올바른 경우 심사 위원, 실내 얼굴 10월 이미지와 같은 눈의 디스크 사진. </li><li> 학년은 그가 필요하다고 생각하는 경우 위의 값 중 하나를 변경할 수 있습니다. 학년은 심사 위원 혈관의 도플러 신호의 품질을 각 스캔의 용기 라벨에 대한 주관적인 자신감 점수를 제공합니다. </li><li> 0-5의 신뢰 점수가 자동으로 혈관 영역의 도플러 신호의 강도에 따라 각 선박에 제공됩니다. 그런 다음 수동으로 혈관 도플러 신호, 선박 경계의 규칙, 선박 크기의 내부 및 외부 링 사이의 계약의 강도에 따라 학년으로 수정하고, DOP의 계약에 서명합니다내부 및 외부 링 사이의 pler 이동. </li></ol></li><li> 모든 선박을 확인하고 수정 한 후, 자동 알고리즘은 이전 출판에서 적응하는 방법과 각 정맥의 혈액 흐름을 계산하기 위해 적용됩니다. 1 <ol><li> 도플러 신호는 선박 영역 통합 한 후 모든 프레임 사이에 평균입니다. 그런 다음 도플러 흐름 도플러 각도로 나누어 요약 도플러 신호로 계산됩니다. </li><li> 각 선박의 경우, 6 스캔은 주관적인 자신감 점수, 도플러 각도, 그리고 도플러 각도의 변화의 계수를 평가하고 있습니다. 이상의 검사에서 품질 검사를 통과 한 경우에만 정맥의 흐름이 유효한 것으로 간주됩니다. 품질 검사를 통과 선박은 흐름 유효한 검사 사이에 평균입니다. </li><li> 잘못된 결과 선박의 경우 흐름이 혈관 공간을 유효 정맥의 평균 흐름 속도를 사용하여 추정된다. 평균 흐름 속도는 유효 정맥의 흐름을 합산하여 나눈 값입니다이러한 정맥의 요약 영역별로. 흐름의 추정치는 평균 흐름 속도에서 시작하고 선박 영역에서 흐름 속도의 의존성을 위해 수정되었습니다. 큰 혈관은 더 높은 평균 유속 있습니다. 따라서 수정은 우리가 이전에보고 된 것으로, 평균 속도 대 혈관 직경 2.13의 경사에 따라 이루어집니다. 2 </li><li> 유효한 정맥의 계산 흐름과 무효 정맥의 예상 흐름은 총 망막 혈액의 흐름을 결정하기 위해 추가됩니다. </li><li> 총 망막 혈액의 흐름 결과는 유효 정맥 지역 비율, 눈의 움직임, 그리고 신호 강도에 따라 평가됩니다. </li><li> 정맥 지역과 총 동맥 지역은 또한 혈관 영역을 추가하여 얻을 수 있습니다. 전체 망막 혈액의 흐름을 가졌다 고 가정하면 동맥과 정맥에 동일 동맥과 정맥의 속도는 동맥 지역과 정맥 공간을 갖춘 총 혈액의 흐름을 나누어 계산됩니다. </li></ol></li></ol> 2. 대표 결과 <p클래스 = &quot;jove_content&quot;&gt; 일반 및 glaucomatous 눈은 녹내장 연구를위한 고급 이미징 (AIGS에서 선택 <a href="http://www.aigstudy.net" target="_blank">www.aigstudy.net</a> ). 48 눈은 &quot;듀얼 각도&quot;프로토콜과 이미지 품질 검사를 통과 생산 스캔하여 스캔했다. DOCTORC 소프트웨어를 사용하여 유효한 흐름 측정은 눈의 83 %에서 획득 할 수있다. DOCTORC 시스템의 재현성을 평가하기 위해 20 눈 또 다른 작은 데이터 세트는 3 학년으로 등급습니다. 이 데이터 세트는 학년을 양성하고 테스트하는 데 사용되었다. 2 학년은 반 자동화 된 DOCTORC 소프트웨어를 사용하고 1 이전 출판물에 고용 이전에 완전히 수동으로 소프트웨어를 사용했습니다. DOCTORC 소프트웨어를 사용하여 두 개의 학년에 따라 결정 2,3 총 망막 혈액 흐름 (표 1) 서로 유사하며 흐르고 매뉴얼 소프트웨어를 사용하여 다른 학년에 따라 결정 속도. 눈의 만 65 % 유효한 결과를 가지고 있기 때문에 t의 일부그는 데이터는 이중 각도 프로토콜을 기반으로하지만, 하나의 각도 프로토콜입니다. 2 단일 각도 프로토콜은 학생의 중심을 통과 10월 빔을 얻어 5 도플러 검사를 포함되지 않았습니다. 따라서 도플러 각도는 더 자주 작고 선박 따라서 큰 부분은 일반적으로 gradable 없습니다. 모든 학년 들어, 유사 계수에 의해 측정 된 간 학년의 재현성은 glaucomatous 및 일반 양쪽 눈 (표 2)와 비슷합니다. 마찬가지로, 두 가지 방법, DOCTORC 및 매뉴얼 소프트웨어, 1-5의 재현성 측정 (표 2)와 비슷합니다. 세 학년에, 좋은 상관 관계는 총 혈액 흐름과 glaucomatous 눈 시야 검사 (그림 2)에서 패턴을 표준 편차 사이에 존재합니다. <table border="1"><tbody><tr><td></td><td colspan="3"> DOCTORC 소프트웨어 설명서 소프트웨어 3 </TD&gt; </tr><tr><td> 조건 </td><td> 학년 한 </td><td> 학년이 </td><td></td></tr><tr><td> 표준 </td><td> 47.0 ± 9.1 </td><td> 48.7 ± 7.2 </td><td> 48.0 ± 6.5 </td></tr><tr><td> 녹내장 </td><td> 36.5 ± 5.5 </td><td> 36.7 ± 5.9 </td><td> 34.9 ± 5.1 </td></tr></tbody></table> 표 1.이 다른 소프트웨어를 사용하여 총 망막 혈액의 흐름. <table border="1"><tbody><tr><td></td><td colspan="2"> 변동 계수 </td></tr><tr><td> 녹내장 (7 눈) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 학년 1 대 학년생 2 (DOCTORC) </td><td> 9.58 % </td><td></td></tr><tr><td> DOCTORC 대 수동 방법 3 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 학년 한 </td><td> 8.00 % </td><td></td> &lt;/ TR&gt; <tr><td> 학년이 </td><td> 9.74 % </td><td></td></tr><tr><td> 일반 (6 눈) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 학년 1 대 학년생 2 (DOCTORC) </td><td> 5.99 % </td><td></td></tr><tr><td> DOCTORC 대 수동 방식 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 학년 한 </td><td> 8.87 % </td><td></td></tr><tr><td> 학년이 </td><td> 9.98 % </td><td></td></tr></tbody></table> 표 2. 총 망막 혈액 흐름 측정의 재현성. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig2.jpg" /> 그림 2. 녹내장의 총 망막 혈액 흐름 및 Visual 필드 사이의 상관 관계. DOCTORC 소프트웨어를 사용하여. 학년생 1. 시야 손실은이 요약되어 있습니다패턴 표준 편차 (P = 0.048). 나. 학년생이 DOCTORC 소프트웨어를 사용하여. 시야 손실이 패턴 표준 편차 (P = 0.032)로 요약된다.

<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. 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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. 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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. 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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>

박사 황는 Optovue 주식회사의 보조금 지원, 특허 사용료, 주식 옵션, 여행 지원 및 강의 비용을 받고, 박사 탄 박사 왕은 특허 사용료와 Optovue 주식회사에서 교부금 지원을 받고, 박사 Koduru 박사 Sadda Optovue에서받은 보조금 지원.

혈액 흐름 이상은 녹내장과 같은 당뇨병 성 망막증으로 망막의 혈관 질환에서 발생합니다. 망막 혈액 흐름의 6-10 용적 측정은 질병 과정에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 4-6,11,12 DOCTORC은 총 망막을 추정 할 수있는 실용적인 방법을 제공 두 원 스캔 패턴을 사용하여 도플러 10월에 의해 결정 개별 선박의 측정에 따라 혈액의 흐름. 1-5 정상적인 눈에 ?...

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약 / 장비의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 (선택 사항) </td></tr><tr><td> RTVue 푸리에 도메인 광학 일관성 단층 촬영 </td><td> Optovue </td><td> N / A </td><td> 버전 6.1.0.21 이상 혈액의 흐름 더블 링 스캔 패턴으로 설치 </td></tr></tbody></table>

doppler optical coherence tomography of retinal circulation

Noncontact 망막 혈액의 흐름 측정은 ci​​rcumpapillary 이중 3.40 mm에서 시신경의 머리 주위를 스캔 원형 스캔 (CDCS)와 3.75 mm 직경을 사용하여 푸리에 도메인 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) 시스템으로 수행됩니다. 이중 동심 서클이 2 초 이상 연속적으로 6 회를 수행하고 있습니다. CDCS 검색이 흐름 계산 할 수있는 도플러 시프트 정보와 함께 저장됩니다. 표준 임상 프로토콜은 10월 빔은 학생의 superonasal 가장자리를 통과, 3 CDCS는 inferonal 학생을 통해 스캔으로 만든 세 CDCS 검사가 필요합니다. 이 두 각도 프로토콜은 허용 도플러 각도가 최소 1 스캔 각 망막 지점 용기에 취득 될 수 있도록합니다. CDCS 스캔 데이터를 광 디스크 스캔의 3 차원 입체 10월 스캔 및 광 디스크의 컬러 사진이 눈에 망막 혈액의 흐름 측정을 얻기 위해 함께 사용됩니다. 우리는 &quot;도플러 광이라는 혈액의 흐름 측정 소프트웨어를 개발망막 순환 알 일관성의 단층 촬영 &quot;(DOCTORC)가.이 반 자동화 된 소프트웨어는 총 망막 혈액의 흐름, 선박의 단면 공간, 평균 혈액 속도를 측정하는 데 사용됩니다. 각 혈관의 흐름이 혈관 십자가의 도플러 시프트에서 계산됩니다 - 단면적과 혈관과 10월 빔 사이의 도플러 각도. 총 망막 혈액의 흐름 측정은 광 디스크 주변의 정맥에서 요약된다. 우리 도플러 10월 읽기 중심에 얻어진 결과는 학년 및 방법 (&lt;10 % 사이 좋은 재현성을 보여 주었다 ). 총 망막 혈액의 흐름은 녹내장의 관리, 기타 망막 질환 및 망막 질환에 도움이 될 수 있습니다. 녹내장 환자에서, 10 월 망막 혈액의 흐름 측정은 매우 시야의 손실 (시야 패턴 편차와 R 2&gt; 0.57)과 상관되었습니다 . 도플러 10월는 널리 사용되는 푸리에 도메인 10월 instrumentatio를 사용하여 총 망막 혈액 흐름의 신속한 noncontact 및 반복 측정을 수행 할 수있는 새로운 방법입니다N. 이 새로운 기술은 임상 연구와 일상적인 임상 연습에서 이러한 측정을 만드는 실용성을 향상시킬 수 있습니다.

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Doppler Optical Coherence Tomography of Retinal Circulation

총 망막 혈액 흐름 도플러 광 일관성의 단층 촬영 및 반 자동화 된 등급 소프트웨어에 의해 측정됩니다.

망막 순환 도플러 광 결맞음 단층 촬영 장치

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 조회수.  Oregon Health and Science University. 총 망막 혈액 흐름 도플러 광 일관성의 단층 촬영 및 반 자동화 된 등급 소프트웨어에 의해 측정됩니다.

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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.

당뇨병 연구에서 β-세포 질량 분포의 평가를위한 적외선 광학 프로젝션 단층 촬영 부근

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 ...

연구

의학

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.

생성 및 마우스의 동맥 병변의 3 차원 정량 광학 프로젝션 단층 촬영을 사용하여

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.

최소 침습 엄지 손가락 크기의 Pterional 개두술을 파열 전방 순환 동맥류의 수술 클립 결찰에 대한

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.

비보, 경피적, 니들 기반, 신장 질량의 빛 간섭 단층 촬영에서

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.

마우스 망막 순환에서 유동 역학을 연구하기위한 적혈구 및 백혈구의 형광 염료 표지

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.

초고 해상도 마우스 광학 일관성 단층 촬영 망막 유전자 치료 연구에서 안 구내 주사를 돕기 위해

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.

Vivo에서 스펙트럼-도메인 광학 일관성 단층 촬영 스캐닝 레이저 Ophthalmoscopy와 Cx3cr1gfp/gfp 기자 쥐의 이미징

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

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.

마우스 힌드림에 있는 레이저 도플러 관류 화상 진찰

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

Retinal Pigment Epithelium Transplantation in a Non-human Primate Model for Degenerative Retinal Diseases

Retinal pigment epithelial (RPE) transplantation holds great promise for the treatment of inherited and acquired retinal degenerative diseases. These conditions include retinitis pigmentosa (RP) and advanced forms of age-related macular degeneration (AMD), such as geographic atrophy (GA). Together, these disorders represent a significant proportion of currently untreatable blindness globally. These unmet medical needs have generated heightened academic interest in developing methods of RPE replacement. Among the animal models commonly utilized for preclinical testing of therapeutics, the non-human primate (NHP) is the only animal model that has a macula. As it shares this anatomical similarity with the human eye, the NHP eye is an important and appropriate preclinical animal model for the development of advanced therapy medicinal products (ATMPs) such as RPE cell therapy.
This manuscript describes a method for the submacular transplantation of an RPE monolayer, cultured on a polyethylene terephthalate (PET) cell carrier, underneath the macula onto a surgically created RPE wound in immunosuppressed NHPs. The fovea-the central avascular portion of the macula-is the site of the greatest mechanical weakness during the transplantation. Foveal trauma will occur if the initial subretinal fluid injection generates an excessive force on the retina. Hence, slow injection under perfluorocarbon liquid (PFCL) vitreous tamponade is recommended with a dual-bore subretinal injection cannula at low intraocular pressure (IOP) settings to create a retinal bleb. 
Pretreatment with an intravitreal plasminogen injection to release parafoveal RPE-photoreceptor adhesions is also advised. These combined strategies can reduce the likelihood of foveal tears when compared to conventional techniques. The NHP is a key animal model in the preclinical phase of RPE cell therapy development. This protocol addresses the technical challenges associated with the delivery of RPE cellular therapy in the NHP eye.

The non-human primate (NHP) is an ideal model for studying human retinal cellular therapeutics due to the anatomical and genetic similarities. This manuscript describes a method for submacular transplantation of retinal pigment epithelial cells in the NHP eye and strategies to prevent intraoperative complications associated with macular manipulation.

퇴행성 망막 질병을 위한 비인간 영장류 모형에 있는 망막 안료 상피 이식

Retinal pigment epithelial (RPE) transplantation holds great promise for the treatment of inherited and acquired retinal degenerative diseases. These ...

Evaluation of Capillary and Other Vessel Contribution to Macular Perfusion Density Measured with Optical Coherence Tomography Angiography

Parafoveal circulation of the superficial retinal capillary plexus is usually measured with vessel density, which determines the length of capillaries with circulation, and perfusion density, which calculates the percentage of the evaluated area that has circulation. Perfusion density also considers the circulation of vessels larger than capillaries, although the contribution of these vessels to the first is not usually evaluated. As both measurements are automatically generated by optical coherence tomography angiography devices, this paper proposes a method for estimating the contribution of vessels larger than capillaries by using a coefficient of determination between vessel and perfusion densities. This method can reveal a change in the proportion of perfusion density from vessels larger than capillaries, even when mean values do not differ. This change could reflect compensatory arterial vasodilatation as a response to capillary dropout in the initial stages of retinal vascular diseases before clinical retinopathy appears. The proposed method would allow the estimation of the changes in the composition of perfusion density without the need for other devices.

We describe the evaluation of a coefficient of determination between vessel and perfusion density of the parafoveal superficial capillary plexus to identify the contribution of vessels larger than capillaries to perfusion density.

광학 간섭 단층 촬영 혈관조영술로 측정된 황반 관류 밀도에 대한 모세관 및 기타 혈관 기여도 평가

Parafoveal circulation of the superficial retinal capillary plexus is usually measured with vessel density, which determines the length of capillaries ...