Name: retinal vascular reactivity as assessed by optical coherence tomography angiography
Uploaded: 2020-03-26T14:00:00
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这项工作得到了NIH K08EY027006、R01EY030564、UH3NS100614、卡尔蔡司梅迪克公司（加利福尼亚州都柏林）的研究资助和预防失明研究（纽约，纽约）的无限制部门资助。

这项研究得到了南加州大学机构审查委员会的批准，并遵循了《赫尔辛基宣言》的原则。
1. 气体非再呼吸装置的安装
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60948/60948fig1v2.jpg"> 图1：非呼吸器图。完整设置已根据其功能和独立处理的频率分成三个独立的单元。其中包括：空气控制单元、非呼吸单元和主题/成像设?...

刚才描述的方法是气体呼吸挑衅实验的完整协议，允许在特定时间点的受控环境中测量受试者的RVR，无需修改OCTA成像装置，并且对受试者的不适或风险最小。此设置的描述方式允许轻松修改以满足研究人员的需求。它可以容纳额外的管道，以适应不同的诊所房间和某些元素，如内部管或肘关节可能被省略或替代与其他组件。图 1显示了设置的关键部分（空气控制单元、非呼?...

视网膜的代谢需求取决于由动脉、毛细血管和静脉1调节良好的系统提供的充足和持续的氧气供应。几项研究表明，大口径人类视网膜血管的功能可以在体内评估各种生理22，3，4，53,4,5和药理学66，77刺激。此外，这种血管系统的异常功能在视网膜血管疾病中很常见，如糖尿病视网膜病变，视网膜血管反应性（RVR）即使在其早期阶段88、99通过气体刺激9和闪烁光实验5,5、10、11,11都得到衰减。视网膜血管危险因素，如吸烟也与RVR12和视网膜血流13受损有关。这些发现是重要的，因为视网膜血管疾病的临床症状发生在疾病过程相对较晚，并证明疾病的早期临床标志缺乏14。因此，评估RVR可以为早期评估可能引发或加重视网膜退行性疾病的异常提供有用的血管完整性测量。
以前的RVR实验通常依赖于激光血流计9或装有特殊滤镜15的玻璃相机等设备进行视网膜图像采集。然而，这些技术针对直径较大的血管进行了优化，如Arterioles16和静脉15，这些血管不是气体、微量营养素和分子交换发生的地方。最近的一项研究能够量化毛细血管的RVR使用自适应光学成像17，但尽管提高了空间分辨率，这些图像有一个较小的场大小，并没有FDA批准临床使用18。
光学相干断层扫描血管造影（OCTA）最近出现，为FDA提供了一种经FDA批准的非侵入性和无染料血管造影方法，用于评估人类患者和受试者体内毛细血管水平变化。OCTA在临床实践中被广泛接受，作为评估视网膜血管疾病（如糖尿病视网膜病变19，视网膜静脉闭塞20，血管炎21和许多其他22个）毛细血管灌注损伤的有效工具。因此，OCTA为评估毛细管水平变化提供了绝佳的机会，在临床环境中，毛细管水平变化可有显著的空间和时间异质性23以及病理变化。我们小组最近证明，OCTA可用于量化毛细管2级视网膜血管对灵感氧生理变化的反应，这是视网膜血管收缩刺激16、24,24和二氧化碳，这是视网膜血管扩张刺激33，5。5
本文的目的是描述一种协议，使读者能够使用OCTA评估较小的动脉和毛细管床的视网膜血管反应。这些方法与Lu等人25中介绍的方法进行了调整，后者描述了脑血管反应与磁共振成像的测量。虽然本文采用于OCTA成像2期间开发和使用的方法，但适用于具有相对简单和明显修改的其他视网膜成像设备。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>5% CO2 gas [5% CO2, 21% O2, 74% N2] (Compressed)</td>
			<td>Institution Dependent (Praxair)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacdown Disinfectant Detergent</td>
			<td>Decon Labs</td>
			<td>8001</td>
			<td>https://deconlabs.com/products/disinfectant-bdd/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clean-Bor Tubes (35 mm Inner Diameter)</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>1011-108</td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;skuid=1197</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cuff adapter for Douglas bag filling</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>22254</td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;prodid=343</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Douglas bag (200-liter capacity)</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>500942</td>
			<td>https://www.harvardapparatus.com/douglas-bag.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elbow Joint (Inner Diameter 19mm/ Outer Diameter 22 mm), Modified in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fingertip Pulse Oximeter (Pro-Series)</td>
			<td>CMS</td>
			<td>CMS 500DL</td>
			<td>https://www.walmart.com/ip/Pro-Series-CMS-500DL-Fingertip-Pulse-Oximeter-Blood-Oxygen-Saturation-Monitor-with-silicon-cover-batteries-and-lanyard/479049154</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Delivery Tube (22 mm Inner Diameter) Modified in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas filling tube (1/8&#34; for compressed gas)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide Cleaner Disinfectant Wipes</td>
			<td>Clorox Healthcare</td>
			<td>30824</td>
			<td>https://www.cloroxpro.com/products/clorox-healthcare/hydrogen-peroxide-cleaner-disinfectants/?gclid=EAIaIQobChMIk-KG4vi15QIVcRh9Ch0NNwLPEAAYASAAEgJIa_D_BwE&#38;gclsrc=aw.ds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lubricant Eye Drops</td>
			<td>Refresh</td>
			<td>Refresh Plus</td>
			<td>https://www.refreshbrand.com/Products/refresh-plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual Directional Control Valves: Three-Way T-Shape Stopcock Type (Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm)</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>2100C Series</td>
			<td>www.rudolphkc.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical O2 (Compressed)</td>
			<td>Institution Dependent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouth piece (Silicone, Model #9061)</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>602076</td>
			<td>www.rudolphkc.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCTA Imaging Device (PLEX Elite 9000)</td>
			<td>Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USA</td>
			<td></td>
			<td>https://www.zeiss.com/meditec/int/product-portfolio/optical-coherence-tomography-devices/plex-elite-9000-swept-source-oct.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylephrine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP 2.5%</td>
			<td>Paragon Bioteck, Inc</td>
			<td>NDC 42702-102-15</td>
			<td>https://paragonbioteck.com/products/diagnostics/phenylephrine-hydrochloride-ophthalmic-solution-usp-2-5/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Nose Clip Sterile Foam CS100</td>
			<td>Sklar Sterile</td>
			<td>96-2951</td>
			<td>https://www.sklarcorp.com/disposables/plastic/plastic-nose-clip-sterile-foam-box-of-100.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP .5%</td>
			<td>Bausch + Lomb</td>
			<td>NDC 24208-730-06</td>
			<td>https://www.bausch.com/ecp/our-products/rx-pharmaceuticals/generics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulator (tank dependent- 5% CO2: Fisherbrand Mulitstage Gas Cylinder Regulators)</td>
			<td>Genstar Technologies Company</td>
			<td>10575150</td>
			<td>https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575150?keyword=true</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulator (tank dependent- Oxygen: Fisherbrand Multistage Gas Cylinder Regulators)</td>
			<td>Genstar Technologies Company</td>
			<td>10575145</td>
			<td>https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575145?keyword=true</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber Tubing (Inner diameter 19 mm, Outer diameter 27 mm), Made in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sealing tape- Parafilm Wrap (2&#34; Wide)</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>PM992</td>
			<td>https://www.coleparmer.com/i/parafilm-pm992-wrap-2-wide-250-ft-roll/0672050?PubID=VV&#38;persist=True&#38;ip=no&#38;gclid=EAIaIQobChMInY3vqomz5QIVfyCtBh1VSg64EAAYASAAEgJ9n_D_BwE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Alcohol Prep Pads</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS090670</td>
			<td>https://www.medline.com/product/Sterile-Alcohol-Prep-Pads/Swab-Pads/Z05-PF03816</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tropicamide Ophthalmic Solution, USP 1%</td>
			<td>Akorn</td>
			<td>NDC 17478-102-12</td>
			<td>http://www.akorn.com/prod_detail.php?ndc=17478-102-12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing Adapter, Made in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-way non-rebreathing valve (2600 Series- Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm)</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>2600 Series, UM-112078</td>
			<td>www.rudolphkc.com</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

retinal vascular reactivity as assessed by optical coherence tomography angiography

视网膜的血管供应已被证明通过血管收缩和血管扩张动态适应，以适应视网膜的代谢需求。这个过程，称为视网膜血管反应（RVR），由神经血管耦合进行调解，神经血管耦合在视网膜血管疾病（如糖尿病视网膜病变）中很早就受损。因此，一种临床上可行的血管功能评估方法在研究和临床环境中可能都引起很大的兴趣。最近，经FDA批准光学相干断层扫描血管造影（OCTA），这是一种非侵入性、最小风险和无染料血管造影方法，具有毛细血管水平分辨率，从而在毛细管水平上对视网膜血管图进行体内成像。同时，几位研究者也显示了RVR的生理和病理变化。本手稿中所示的方法旨在使用 OCTA 研究 RVR，无需更改临床成像程序或设备。它演示了视网膜和视网膜血管在暴露于高卡普或超氧化物条件下的实时成像。考试在 30 分钟内轻松进行，两名人员在 30 分钟内轻松进行，但主题不适或风险最小。该方法适用于其他眼科成像设备，应用可能因气体混合物和患者群的组成而异。这种方法的一个优势是，它允许在体内的人类受试者的毛细血管功能下研究视网膜血管功能。此方法的局限性主要是 OCTA 和其他视网膜成像方法（包括成像伪像和受限的动态范围）。该方法的结果为视网膜的OCT和OCTA图像。这些图像适用于在商用 OCT 或 OCTA 设备上可能进行的任何分析。然而，一般方法可以适应任何形式的眼科成像。

本实验的输出包括从脉冲氧仪获取的手动读数、气体暴露或OCTA扫描的定时以及原始的OCTA成像数据。OCTA 图像由 OCT B 扫描和与每个 B 扫描关联的非相关信号组成。数据参数由设备的规格给出。使用了一台集中波长为1040~1060nm的扫描源激光平台OCTA机。这些图像提供20μm的横向分辨率，光学轴向分辨率为6.3μm。通常，OCTA 数据以 2D 面带格式显示，如代表图 2所示。有许多指标可用?...

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Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

本文介绍了一种测量视网膜血管反应的方法，该方法使用气体呼吸刺激技术在获取视网膜图像的同时，为人类受试者测量体内视网膜血管反应反应。

光相一致性断层扫描血管造影评估的视网膜血管反应

The vascular supply to the retina has been shown to dynamically adapt through vasoconstriction and vasodilation to accommodate the metabolic demands of ...

基于ROCTA的视网膜血管反应评估将允许研究人员和临床医生以非侵入性和安全的方式研究毛细管水平的视网膜血管功能。由于 OCTA 是 FDA 批准的成像模式，我们的技术可能适用于未来的临床试验，作为视网膜毛细管功能的终点测量。在临床上可见的损伤迹象明显之前，患者的视网膜视网膜反应可能反映其视网膜血管完整性，因此提供了视网膜血管病理学的早期评估。气体输送装置可以很容易地适应大多数类型的眼科成像设备，并用于广泛的同意成人，主题人群和视网膜血管疾病。与阿岛蒂博士一起演示手术的将是实验室眼科服务专家伊丽莎白·科罗纳和我实验室的医科学生萨姆·库什纳-伦霍夫。要组装设备，请先使用适配器将道格拉斯包连接到干净的孔管。然后，将清洁孔管连接到三向阀选择性进气口的三向阀。这种组合将称为空气控制单元。接下来，使用适当的适配器将内部橡胶管安装到非呼吸阀的口口中。将弯头接头插入油管的另一端。将弯头接头连接到气体输送管。此设置将称为非呼吸单元。在适当的适配器中使用内部橡胶管，将三向阀出口口的空气控制单元连接到双向非呼吸阀入口口的非呼吸装置。现在，将密封胶带缠绕在气体非呼吸装置的任何松动连接上，以确保密封贴合。通过将气体输送管的开口端连接到无菌喉舌来完成设置。整个气体输送装置可以在这里看到。在开始实验之前，用酒精拭子对 OCTA 头部和下巴进行消毒。将脉搏血氧计放在主体的手指上，开始监测氧饱和度和脉搏。调整 OCTA 设置的高度，使主体可以轻松地将下巴放在下巴上，而不会过度伸长或弯曲颈部。将气体输送管与喉舌附件通过头部和下巴休息，喉舌朝对主体。将喉舌插入主体的嘴里，并鼓励主体通过非呼吸装置练习呼吸，以便熟悉设备。指示主体深呼吸，以方便气体交换，并放置鼻夹到主体上，以确保他们通过喉舌呼吸。必要时将三向阀切换到相应的通道。此处正在执行房间空气控制基准线测试，因此阀门仍保留在配置二中。并注意气体吸入的开始时间。仔细时间开始图像采集，因为在气体暴露一分钟之前获得的图像可能没有足够的时间来反映新的气体挑衅条件。让主体将下巴放在下巴的一侧，与眼睛相对，然后向前移动头部，直到额头与头部休息有牢固接触。当主体朝前并固定到其视图中心的目标时，在实时图像的光圈视图中观察到的扫描居中，并使用左右箭头移动下巴休息，直到虹膜进入焦点。在确认 foveal 浸渍在 OTC 扫描中居中后，获取图像。扫描通常将持续几秒钟。扫描完成后查看 OCTA 图像，确认其质量是否足够，并选择"保存"或"酌情重新扫描眼睛"。当不需要使用这种气体混合物扫描眼睛时，让主体从机器上坐回并取出鼻夹和喉舌。当主体休息时，用所需的空气混合物填充道格拉斯包，然后将三向阀设置为配置二。重复刚才演示的过程，但请记住在适当的时间转动三向阀。获得所有图像后，丢弃设置的一次性元素，并使用酒精拭子擦拭头部和下巴休息。用消毒剂擦拭主体椅、OCTA 桌子和 OCTA 手柄，以去除任何误入的唾液，并断开设置到其基本组件中。要清空道格拉斯包，请将袋子从远端滚到连接到三向阀的入口端口，然后将袋子存放在适当的位置，以便将来取回。接下来，将足够大的容器装满，用适当稀释和混合良好的洗涤剂消毒剂浸入气体输送管，并在消毒池中浸泡双向非呼吸阀、肘关节、内部橡胶管和管适配器。至少 10 分钟后，用水彻底冲洗所有材料，然后用干净的台面用纸巾将材料风干。然后，将所有干燥部件放入存储中，直到下一次分析。在 OCTA 设备上经常观察到水平 B 扫描。当正确对齐并视为二维面部图像时，这些 B 扫描将构成 OCTA 造影。OCTA 造影是从设备导出的，用于图像分析。为了以允许对象之间和不同条件之间比较的方式量化这些数据，可以从骨架化的 OCTA 图像中计算容器骨架密度等指标。然后，可以使用这些骨架化图像的热图来定性地演示容器密度的变化。重要的是要彻底解释程序的主题。让他们通过测试装置练习呼吸，以便他们如果需要，可以问任何问题。任何视网膜或眼部成像程序都可以很容易地适应，允许视网膜血管反应性测量像我们一样。此方法也适用于任何可能影响眼睛血管功能的疾病过程。密切监测主体及其生命体征，如果您有任何顾虑或观察到任何危难迹象，请停止实验。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An Isolated Retinal Preparation to Record Light Response from Genetically Labeled Retinal Ganglion Cells

一个孤立的视网膜制备，记录从基因标记的视网膜神经节细胞的光反应

The first steps in vertebrate vision take place when light stimulates the rod and cone photoreceptors of the retina 1.  This information is then ...

科研

神经科学

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

小鼠视网膜神经节细胞的转染在体内电穿孔

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

稀疏的头骨皮层的窗口技术<em在体内</em光学相干断层成像

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique  with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT  has ...

Micron-scale Resolution Optical Tomography of Entire Mouse Brains with Confocal Light Sheet Microscopy

整个老鼠大脑与光共聚焦显微镜板微米级分辨率光学层析成像

Understanding the architecture of mammalian  brain at single-cell resolution is one of the key issues of neuroscience.  However, mapping neuronal soma and ...

Monitoring Astrocyte Reactivity and Proliferation in Vitro Under Ischemic-Like Conditions

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在缺血样条件下监测星形胶质细胞的反应性和增殖体外

Ischemic stroke is a complex brain injury caused by a thrombus or embolus obstructing blood flow to parts of the brain. This leads to deprivation of ...

A Protocol for Measuring Cue Reactivity in a Rat Model of Cocaine Use Disorder

可卡因使用障碍大鼠模型中提示反应性测定的一种协议

Cocaine use disorder (CUD) follows a trajectory of repetitive self-administration during which previously neutral stimuli gain incentive value. Cue ...

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

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光学相干断层扫描: 成像小鼠视网膜神经节细胞在体内

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in ...

Using Optical Coherence Tomography and Optokinetic Response As Structural and Functional Visual System Readouts in Mice and Rats

光学相干层析成像和光运动响应在小鼠和大鼠中的结构和功能视觉系统读数

Optical coherence tomography (OCT) is a fast, non-invasive, interferometric technique allowing high-resolution retinal imaging. It is an ideal tool for ...

Coculture of Axotomized Rat Retinal Ganglion Neurons with Olfactory Ensheathing Glia, as an In Vitro Model of Adult Axonal Regeneration

与嗅觉恩希廷格利亚合体培养的 Axotom 化大鼠视网膜甘利翁神经元，作为成人轴再生体外模型

Olfactory ensheathing glia (OEG) cells are localized all the way from the olfactory mucosa to and into the olfactory nerve layer (ONL) of the olfactory ...