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Method Article
網膜は脳と顕著な類似性を共有し、従って非侵襲的血管と脳の神経構造を研究するためのユニークなウィンドウを表します。このプロトコルでは、網膜のイメージング技術を用いた痴呆を調査する手法について説明します。このメソッドは、潜在的認知症の診断とリスク アセスメントを援助できます。
網膜と中枢神経系 (CNS) の延長である発生学的起源は、解剖学的特徴の面で脳と顕著な類似性を共有して、脳で認知症の病態生理を研究するユニークな「窓」を提供しています、生理学的プロパティ。 網膜の血管や神経の構造は簡単に可視化し非侵襲的網膜イメージング技術、眼底写真と光干渉断層計 (OCT) などを含む、半自動的を用いて定量化できるようになりました計算機援用解析プログラム。網膜の血管や神経の変化と認知症の関係を勉強して改善できる認知症への理解と、潜在的に、診断とリスク評価に役立ちます。 このプロトコルは、定量化し、潜在的認知と関連付けられる網膜血管と神経構造分析の手法を目指しています。このプロトコルはまた認知症被験者の網膜の変化の例を提供し、技術的な問題および眼底イメージングの現在の制限事項について説明します。
平均寿命に伴い重要な社会に貢献すること、主要な医療問題となっている認知症と経済の健康負担グローバル1,2,3,4,5。今日では、アメリカ合衆国の人は、アルツハイマー病 (AD)、66 秒6、認知症の最も一般的なフォームを開発しています。それは 2050 年までには、1 億 1500 万人が広告7影響を受けるが推定されています。
網膜は脳とそのような解剖学的および生理学的な特性のための認知症を勉強するユニークな「窓」を提供していますいます。血管、網膜細動脈、細静脈、直径 100 ~ 300 μ m の測定点で終わり細動脈吻合、バリア機能と自動規制8,なしなどの脳小血管と似たような機能を共有します。9. 神経構造の観点から網膜神経節細胞 (Rgc) は中枢神経系 (CNS) 10 のニューロンの典型的なプロパティを共有します。Rgc は、外側膝状核、上丘は網膜から視神経とプロジェクト視覚信号のフォームとして目立つように脳と接続されます。視神経、中枢神経系、神経繊維の多くと同様、オリゴデンドロ サイトによって有髄髄膜層で鞘です。特に、視神経への侮辱が結果することができますその他の中枢神経系の軸索にみられるような応答のように逆行と軸索、瘢痕形成、髄鞘破壊、二次変性、神経栄養因子の異常なレベルの前向性変性因子と神経伝達物質11,12,13,14。いくつかの AD 患者における視覚的症状の出現は、網膜と脳15,16の堅牢な関係によって説明されるかもしれない。その結果、網膜は脳で認知症の病態を反映可能性があり、認知症を勉強する眼底イメージングを使用ことができます示唆されています。
網膜血管と神経の構造は、非侵襲的網膜イメージング技術を使用して今視覚化できます。例えば、眼底カメラで眼底写真を取り込めるし、網膜血管 (例えば容器の口径、蛇行とフラクタル次元) の特徴は、コンピューターによる解析を用いて定量化します。プログラム。さらに、網膜の神経構造 (神経節細胞内網状層 [GC IPL] と [視神経] 網膜神経線維層の厚み) などのパラメーターの光コヒーレンストモグラフィ (OCT) を使用して測定することができます、組み込みを用いて定量化解析アルゴリズム。
認知症を勉強する眼底イメージングの重要性の観点からこのプロトコルはイメージングと網膜血管と神経構造体内の網膜イメージング技術を使用して分析する方法を説明を目指しています。このプロトコルはまた認知症被験者の網膜の変化の例を提供し、技術的な問題および眼底イメージングの現在の制限事項について説明します。
ここで説明したすべてのメソッドは、香港で地元の臨床研究倫理委員会によって承認されている
。注: 眼底イメージングとその後の分析の手順を説明するために簡単にするため、材料の表 に記載されている装置を使用します。網膜血管パラメーターの測定は、シンガポール I 容器評価プログラム (シヴァ) 17 (バージョン 4.0、位シンガポール国立大学) を使用して示されています。しかし、それは根底にある原理は同様のまま、機器の異なるセットを採用できることに注意する必要があります
。1。 網膜イメージングのための科目を準備
2。眼底写真は、計算機援用解析プログラムを使用してから網膜血管パラメーターを測定
図 1。網膜血管のパラメーターを測定する手順を示す模式図。 眼底カメラを使用して (A) 取得光学ディスク中心の眼底写真。 図 1 a 図 2 a は、最適な品質と 2 つの眼底写真です。(B) は、眼底写真をクラウド ベースのサーバーにアップロードし、関連研究の詳細については、イメージ変換係数 (ICF) を含むを入力します。他のコンピューター支援型分析プログラムは、整理し、画像を保存するクラウド ベース メソッドを使用可能性があります。(C) オープン コンピューター援用解析プログラムの眼底写真。(D) マーク視神経乳頭部の場所と (E) プロンプトは自動的に視神経乳頭の縁を検出し、測定グリッドを配置するソフトウェア。(F) 構造容器トレース容器パスに基づいて、容器を置くは、血管の直径を推定するカバーしています。トレース不適切な容器と容器を手動でカバー (G) を調整します。容器口径、蛇行、フラクタル次元および分岐を含む網膜の血管パラメーターのスペクトルの (H) の測定。手順 (D) 手順 (F) と (H) の手順には、いくつかの計算機援用解析プログラムによって自動的に実行できます。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
図 2: 最適と最適な品質の眼底写真。画質直接網膜血管パラメーターの後の測定に影響を与える、画像取得後すぐに眼底写真の画質をチェックする必要があります。これらの人工遺物の 1 つが発生した場合は、イメージを破棄しなければなりません。これらの画像は、50 ° 眼底カメラを使用してキャプチャされました。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
図 3: 画像変換係数 (ICF) の計算。ICF を計算するには、(ステップ 1) の研究から 10% サンプル画像がランダムに選択します。その後、画像からピクセル単位で光ディスクの高さ測定サンプリング (ステップ 2) です。計算式を使用して ICF: ICF = 1800 μ m/(サンプル画像の光ディスクのピクセルの高さを平均)、通常視神経乳頭 (ステップ 3) の高さの約 1800 μ m であります。倍率効果と画像の解像度が異なるカメラから、使用カメラごとに正確な ICF を計算する必要は。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
図 4: 一般的なエラーの自動トレース。ベッセル自動トレースが完全に正確ではないと、測定の精度を確保するために必要な手動での調整。この図自動トレースの一般的なエラーと手動調整後最適な結果を示します。視神経乳頭センター (A) が誤ってマーク以降の測定値に影響を与える可能性があります測定グリッドの偏差に、このリード。理想的には、測定グリッドの最も内側の円は、視神経乳頭縁を示す必要があります。(B) 容器の不完全なトレース フラクタル次元、蛇行、等 容器の端まで船のパスをトレースするかの誤った計測結果可能性があります。容器の遠位部測定グリッド外場合は、外側の白い円でトレースを停止できます。(C) 容器クロス オーバー サイトでトレース エラーの高い傾向の対象となり、このように特別な注意を必要とします。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
図 5: 不適切な容器をカバーします。この図では、非アクティブ化およびそれに続く測定から除外する必要があります不適切な容器カバーの例を示しています。容器カバーは、容器 (A) に垂直でない場合、非アクティブ化する必要があります。さらに、トレースされている容器が別の容器 (B) の下で隠されている場合、容器カバーを無効も必要があります。 または容器カバー容器 (C) のおおよその幅を表すことはできません。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
図 6: 網膜血管系の定量化。(A) ゾーン B (0.5 〜 1.0 として定義されているディスクのディスク余白から直径) コミュニティにおけるアテローム性動脈硬化のリスクによるとゾーン B の容器の口径を測定するために使用します。ゾーン C (0.5 2.0 として定義されているディスク ディスク余白から直径) ゾーン C の容器口径と網膜血管ネットワーク ・ パラメーター (蛇行、フラクタル、分岐など) のスペクトルを測定するために使用します。(B) 容器カバー、計測ラインの網膜血管の口径 (あるいは直径) を推定するために使用します。不適切な容器カバーは、測定から手動で除外する必要があります。(C) すべての血管内の最初の分岐を持つゾーン C プログラム自動的の最初の分岐の分岐角度 (θ) を測定します。さらに、分岐の係数も計算式を使用して: 分岐係数 = (d 1 2 + d 2 2)/d 0 2、d 0 はトランクの口径と d 1 と d2 分岐口径です。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
3 GC IPL と視神経の厚みを評価する
図 7: 視神経と GC IPL の厚さ測定の手順を示す図。光干渉断層計 (OCT) を使用して、神経節細胞内網状層 (GC IPL) と (視神経) 網膜神経線維層の厚みを測定できます。(A, B)組み込みを使用する GC IPL と視神経の厚みを測定 “ 黄斑キューブ ” と “ 光ディスク キューブ ” それぞれのプロトコルをスキャンします。(C, D)画像の取得の直後に画像の品質を確認します。画像を破棄し、信号の強さは、6 より小さいまたはモーションの遺物が検出された場合、スキャンを繰り返します。(E, F)その後、組み込み解析プログラムを自動的にスキャン結果を分析し、解釈するためのレポートを生成を促します。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
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図 8: 光コヒーレンストモグラフィのサブ最適な結果。光コヒーレンストモグラフィ (OCT) の共通のサブ最適な結果は、(A) 貧しい信号強度 (強度値 < 6)、および (B) 運動の工芸品。スキャン品質は、画像取得後すぐに見直されるべきし、スキャンをする必要がありますこれらの人工遺物が検出されたかどうかは繰り返されます。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください
図 9: 網膜層用、網膜の神経細胞の構造の評価.網膜の神経繊維層 (視神経) は、神経節細胞内網状層、神経節細胞解析 (GCA) アルゴリズムを使用して測定中に視神経頭 (視神経) アルゴリズムを使用して測定されます。視神経のアルゴリズムは、視神経の厚さを測定する視神経の内側と外側の境界を分割します。GCA アルゴリズムは、網膜神経線維層 (視神経) と内側の網状層 (IPL) の神経節細胞層 (GCL) の合計厚さを生成するための外側の境界を検出し、IPL。GCL と IPL の境界は解剖学的に明瞭な一緒に、GCL と IPL の厚さを測定します。しかし、GCL と IPL (すなわち GC IPL) の合計の厚さはまだ Rgc の健康の指標 これの拡大版を表示するのにはここをクリックしてください図.
図 10:正常者と広告対象の網膜血管系の違いを示した例です。正常者と比較して、広告対象の眼底写真を示した狭い容器口径 (CRAE のゾーン B、μ m 116.4対156.4 μ m;ゾーン B、μ m 186.9対207.5 μ m; CRVECRAE ゾーン C μ m 138.5対165.8 μ m;ゾーン C, 232.2 μ m対
このプロトコルでは、生体内で網膜の神経細胞および血管の変化の定量の手順について説明します。網膜は脳と同じような発生学的起源、解剖学的特徴と生理学的性質を共有しているこれらの眼底所見は血管および脳の神経の構造と同様の変更を反映可能性があります。
図 10 表 1に示すように、健常人と比較して減少した容器口...
コンピューティングの学校、シンガポール国立大学のテクニカル サポートに感謝したいと思います。
潜在的な金融関係に関する著者の Y. ウォンはこの記事で使用されるシンガポール I 容器評価 (シヴァ) プログラムの共同発明者です。
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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