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Method Article
A retina partes proeminentes semelhanças com o cérebro e, portanto, representa uma janela única para estudar vasculatura e estrutura neuronal no cérebro de forma não-invasiva. Este protocolo descreve um método para estudar a demência usando técnicas de imagem da retina. Esse método potencialmente pode ajudar no diagnóstico e avaliação de riscos de demência.
A retina oferece uma única "janela" para estudar processos fisiopatológicos da demência no cérebro, pois é uma extensão do sistema nervoso central (SNC) e partes proeminentes semelhanças com o cérebro em termos de origem embriológica, características anatômicas e Propriedades fisiológicas. Estrutura vascular e neuronal na retina pode agora ser retina visualizada facilmente e de forma não-invasiva usando técnicas de imagem, incluindo a fotografia de fundo e tomografia de coerência óptica (OCT) e quantificado usando semi-automática programas de análise assistida por computador. Estudando as associações entre alterações vasculares e neuronais na retina e demência poderia melhorar a nossa compreensão da demência e, potencialmente, ajudar no diagnóstico e avaliação de riscos. Este protocolo visa descrever um método de quantificar e analisar a vasculatura da retina e estrutura neuronal, que são potencialmente associados com demência. Este protocolo também fornece exemplos de alterações da retina em indivíduos com demência e discute questões técnicas e limitações atuais da imagem na retina.
Devido ao aumento da expectativa de vida, demência tornou-se um problema médico principal, contribuindo para o social significativo e saúde econômica globalmente sobrecarregar-1,2,3,4,5. Hoje, uma pessoa nos Estados Unidos desenvolve a doença de Alzheimer (AD), a forma mais comum de demência, cada 66 s6. Estima-se que até ao ano 2050, 115 milhões de pessoas serão afetadas pelo AD7.
A retina oferece uma exclusiva "janela" para estudar a demência devido a suas propriedades anatômicas e fisiológicas semelhantes com o cérebro. Em termos de vascularização, a retina arteríolas e vênulas, medindo 100 a 300 µm de diâmetro, compartilham características semelhantes, com pequenos vasos cerebrais, tais como arteríolas fim sem anastomoses, função de barreira e autoregulação8, 9. em termos de estrutura neuronal, células da retina ganglionar (RGCs) compartilham Propriedades típicas com neurônios no sistema nervoso central (SNC) 10. As RGCs proeminente são conectadas com o cérebro como eles formam os nervo óptico e projeto sinais visuais da retina para os núcleos geniculados laterais e o colículo superior. O nervo óptico, semelhante a muitas fibras neuronais no SNC, é mielinizado por oligodendrócitos e é ensheathed em camadas na meninge. Nomeadamente, um insulto para o nervo óptico pode resultar em respostas semelhantes observadas em outros axônios do CNS, tais como retrógrada e anterógrada degeneração do axônio, formação de cicatriz, destruição de mielina, degeneração secundária e um nível anormal de neurotrophic fatores e neurotransmissores11,12,13,14. O aparecimento de sintomas visuais em alguns pacientes AD também pode ser explicado pelas associações robustas entre a retina e o cérebro de15,16. Como resultado, tem sido sugerido que a retina pode refletir os processos patológicos da demência no cérebro e imagem retinal pode ser usada para estudar a demência.
A vasculatura da retina e estrutura neuronal agora podem ser visualizadas não invasiva, usando técnicas de imagem da retina. Por exemplo, fotografias da retina do fundo podem ser capturadas usando câmeras do fundo e características da vasculatura da retina (por exemplo, navio calibre, tortuosidade e fractal dimensão) podem então ser quantificadas usando análise assistida por computador programas. Além disso, os parâmetros da estrutura da retina neuronal (tais como a espessura da camada plexiforme de gânglio célula-interna [GC-IPL] e camada retinal da fibra do nervo [RNFL]) também podem ser medidos usando a tomografia de coerência óptica (OCT) e quantificados usando o built-in algoritmos de análise.
Tendo em conta a importância da imagem na retina para estudar a demência, o presente protocolo visa descrever um método de imagem e analisando a vasculatura da retina e estrutura neuronal na vivo usando técnicas de imagem da retina. Este protocolo também fornece exemplos de alterações da retina em indivíduos com demência e discute questões técnicas e limitações atuais da imagem na retina.
todos os métodos descritos aqui foram aprovados por um Comitê de ética de pesquisa clínica local em Hong Kong.
Nota: para manter a simplicidade, o equipamento listado na Tabela de materiais é usado para ilustrar os procedimentos de imagem da retina e posterior análise. Medição de parâmetros vasculares da retina é ilustrada usando a Singapura I navio avaliação programa (Shiva) 17 (versão 4.0, Nacional Universidade de Singapura, Singapura). No entanto, deve notar-se que um conjunto diferente de equipamentos pode ser adoptado como os princípios subjacentes permanecem similares.
1. preparar os sujeitos para Retinal Imaging
2. Medir parâmetros vasculares de retina do Fundus fotografias usando um programa de análise assistida por computador
Figura 1: Diagrama esquemático mostrando os procedimentos de medição de parâmetros vasculares da retina. (A) obter fotografias de óptica-disco-centrada do fundo usando uma câmera de fundus. figura 1A e 2A figura são duas fotografias do fundo com ótima qualidade. (B) enviar as fotografias do fundo para o servidor baseado em nuvem e digite as informações relevantes do estudo, incluindo o fator de conversão de imagem (ICF). Outros programas de análise assistida por computador podem usar métodos não baseados em nuvem para organizar e armazenar as imagens. (C) abrir a foto de fundo no programa de análise assistida por computador. Mark (D) a localização do centro do disco óptico e (E) solicitar o software automaticamente detectar a borda do disco óptico e coloque uma grade de medição. (F) construção traçados de navio baseiam os caminhos de navio e colocar o vaso cobre para estimar o diâmetro dos vasos. (G) ajustar os traçados incorreta do navio e embarcação abrange manualmente. (H) medida um espectro de parâmetros vasculares da retina, incluindo calibres de navio, tortuosidade, dimensão fractal e bifurcação. (D) de passo a passo (F) e passo (H) pode ser executado automaticamente por alguns programas de análise assistida por computador. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: fotografias de fundo com qualidade óptima e suboptimal. A qualidade da imagem de uma fotografia do fundo deve ser verificada imediatamente após a aquisição de imagens, como a qualidade de imagem afeta diretamente a subsequente medição de parâmetros vasculares da retina. A imagem deve ser descartada se um desses artefatos é observado. Estas imagens foram capturadas usando uma câmera de fundus de 50°. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: cálculo do factor de conversão de imagem (ICF). Para calcular o ICF, selecione aleatoriamente uma amostra de 10% das imagens do estudo (etapa 1). Em seguida, meça a altura de discos ópticos (em pixels) das imagens incluídas na amostra (etapa 2). Calcular o ICF usando a fórmula: ICF = 1800 µm / (média altura de pixel de discos ópticos das imagens incluídas na amostra), onde 1800 µm é aproximadamente a altura de um disco óptico normal (etapa 3). Como resolução de imagem e efeito de ampliação diferentes de câmera para câmera, é preciso calcular um ICF preciso para cada câmera usada. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: erros comuns do que o autorastreamento. O rastreamento automático de navio não é completamente preciso e ajustes manuais são necessários para assegurar a precisão da medição. Esta figura mostra erros comuns do que o autorastreamento e demonstra resultados óptimos após ajustes manuais. (A), o centro do disco óptico é marcado incorretamente e estes levam a desvio da grade de medição, que pode afetar as medições posteriores. Idealmente, o círculo mais interno da grade de medição deve delinear a borda do disco óptico. Rastreamento de navio incompleta (B) poderia levar à medição incorreta de dimensão fractal, tortuosidade, etc, que o caminho do navio deve ser rastreado até o final do navio. Se a parte distal do vaso cair fora da grade de medição, o rastreamento pode ser interrompido no círculo mais externo branco. (C) vaso traçados dos locais de cruzamento estão sujeitos a uma maior tendência de erro e, portanto, requerem uma atenção especial. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: navio incorreto cobre. Esta figura mostra exemplos de capas de vaso incorreta que devem ser desativados e excluídos da medição subsequente. Tampas de vaso devem ser desactivadas, se não forem perpendiculares a navios (A). Além disso, as tampas de vaso também devem ser desativadas se o navio sendo rastreado é obscurecido sob outro navio (B), ou as tampas do vaso não podem representar a largura aproximada do navio (C). clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: quantificação da vasculatura retiniana. (A) zona B (definido como 0.5-1.0 disc diâmetros longe da margem do disco) é usado para medir calibres de navio da zona B, de acordo com o risco de aterosclerose em comunidades de estudo. Zona C (definido como 0.5-2.0 disco diâmetros longe da margem do disco) é usado para medir a embarcação calibres da zona C e um espectro de parâmetros de rede vascular da retina (como tortuosidade, dimensão fractal e bifurcação). (B) as tampas do vaso são linhas de medição utilizadas para estimar os calibres de vasos da retina (ou diâmetros). Tampas de vaso incorreta devem ser manualmente excluídas da medição. (C) para todos os navios que têm a sua primeira bifurcação dentro zona C, o programa automaticamente mede os ângulos de ramificação (θ) da primeira bifurcação. Além disso, o coeficiente de ramificação também é calculado usando a fórmula: coeficiente de ramificação = (d 1 2 + d 2 2) /d 0 2, onde d 0 é o calibre do tronco e d 1 e d 2 são os calibres de ramo. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. avaliar a espessura do GC-IPL e RNFL
Figura 7: diagrama esquemático mostrando os procedimentos de medição de espessura RNFL e GC-IPL. Tomografia de coerência óptica (OCT) pode ser usada para medir a espessura da camada plexiforme de gânglio célula-interior (GC-IPL) e camada de fibras de nervo da retina (RNFL). (A, B) Medir as espessuras GC-IPL e RNFL usando o built-in “ macular cubo ” e “ cubo disco óptico ” digitalização protocolos respectivamente. (C, D) Verifica a qualidade da imagem imediatamente após a aquisição da imagem. Descartar a imagem e repita o exame se a força do sinal é menor que 6, ou artefatos de movimento são detectados. (E, F) Em seguida, solicitar o programa de análise de built-in automaticamente analisar o resultado do exame e gerar um relatório para interpretação. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8: sub-ótimo resultados da tomografia de coerência óptica. Resultados abaixo do ideal comuns da tomografia de coerência óptica (OCT) incluem (A) sinal fraco (valor de força < 6) e (B) artefatos de movimento. A qualidade da digitalização deve ser revista imediatamente após a aquisição da imagem, e o exame deve ser repetido se esses artefatos são encontrados. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 9: camadas da retina, utilizadas para o avaliação da estrutura da retina neuronal. A camada de fibras nervosas da retina (RNFL) é medida usando o algoritmo de nervo ótico (HNO) cabeça, enquanto a camada plexiforme de célula-interior do gânglio é medida usando o algoritmo de análise (GCA) de células ganglionares. O algoritmo de HNO segmentos fronteira interna e externa da RNFL para medir a espessura de RNFL. O algoritmo de GCA detecta o limite externo da camada retinal da fibra do nervo (RNFL) e a camada plexiforme interna (IPL) para produzir a espessura combinada da camada de células ganglionares (GCL) e o IPL. As espessuras de GCL e o IPL são medidas juntos, como a fronteira entre GCL e IPL é anatomicamente indistinta. No entanto, a espessura combinada do GCL e IPL (ou seja, GC-IPL) é ainda indicativa da saúde de RGCs. por favor clique aqui para ver uma versão maior deste Figura.
Figura 10: Um exemplo para mostrar as diferenças na vasculatura da retina entre um sujeito normal e um assunto AD. Quando comparado com o assunto normal, fotografia do fundo do sujeito AD mostrou mais estreitos calibres de navio (CRAE da zona B, 116.4 µm vs 156.4 µm; CRVE da zona B, 186.9 µm vs 207,5 µm; CRAE da zona C, 138.5 µm ...
Este protocolo descreve os procedimentos de quantificar as alterações neuronais e vasculares no retina na vivo. Como a retina compartilha semelhante origem embriológica, características anatômicas e fisiológicas Propriedades com o cérebro, essas alterações na retina podem refletir alterações similares da vasculatura e estrutura neuronal no cérebro.
Como mostrado na Figura 10 e tabela 1, o assunto AD mostrou diminuição da emb...
Gostaríamos de expressar nossa gratidão para a escola de computação, Universidade Nacional de Cingapura para suporte técnico.
Sobre laços financeiros potenciais, o autor Tien Y. Wong é um co-inventor do programa Cingapura I navio avaliação (Shiva) usado neste artigo.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Non-mydriatic Retinal Camera | Topcon, Inc, Tokyo, Japan | TRC 50DX | N/A |
Singapore I Vessel Assessment Program | National University of Singapore | Version 4.0 | N/A |
CIRRUS HD-OCT | Carl Zeiss Meditec, Inc, Dublin, CA | Model 4000 | N/A |
Mydriatic Agents | N/A | N/A | Prepared from 1% tropicamide and 2.5% phenylephrine hydrochloride |
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