Name: retinal vascular reactivity as assessed by optical coherence tomography angiography
Uploaded: 2020-03-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, Subventions de recherche de Carl Zeiss Meditec Inc (Dublin, CA) et Sans restriction Department Funding from Research to Prevent Blindness (New York, NY).

Cette étude a été approuvée par l’University of Southern California Institutional Review Board et a adhéré aux principes de la Déclaration d’Helsinki.
1. Configuration de l’appareil de non-réfrigération du gaz
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60948/60948fig1v2.jpg"> Figure 1 : Diagramme de l’appareil non respirant. La configuration complète a été divisée en trois unité...

La méthodologie que vient de décrire est le protocole complet d’une expérience de provocation respiratoire au gaz qui permet de mesurer le RVR d’un sujet dans un environnement contrôlé à des délais spécifiques sans modification du dispositif d’imagerie OCTA et un minimum d’inconfort ou de risque pour le sujet. Cette configuration est décrite d’une manière qui permet des modifications faciles pour répondre aux besoins du chercheur. Il peut accueillir des tubes supplémentaires pour s’adapter à diff...

La demande métabolique de la rétine dépend d’un approvisionnement adéquat et constant en oxygène fourni par un système bien réglementé d’artérioles, de capillaires et de venuesles1. Plusieurs études ont démontré que la fonction des vaisseaux rétiniens humains de plus grand calibre peut être évaluée in vivo avec divers physiologiques2,3,4,5 et pharmacologiques6,7 stimuli. En outre, la fonction anormale de ce système vasculaire est commune dans les maladies vasculaires rétiniennes telles que la rétinopathie diabétique où la réactivité vasculaire rétinienne (RVR) a été montré pour être atténuée même dans ses premiers stades8,9 à la fois par provocation de gaz9 et des expériences de lumière vacillante5,10,11. Les facteurs de risque vasculaires rétinaux tels que le tabagisme ont également été corrélés avec le RVR12 altéré et le flux sanguin rétinien13. Ces résultats sont importants puisque les symptômes cliniques de la maladie vasculaire rétinienne se produisent relativement tard dans le processus de la maladie et les marqueurs cliniques tôt prouvés de la maladie manquent14. Ainsi, l’évaluation de RVR peut fournir des mesures utiles de l’intégrité vasculaire pour l’évaluation tôt des anomalies qui peuvent initier ou exacerber les maladies dégénératives rétiniennes.
Les expériences précédentes de RVR se sont généralement appuyées sur des dispositifs tels qu’un débit de sang laser9 ou des caméras de fundus équipées de filtres spéciaux15 pour l’acquisition d’images rétinales. Cependant, ces technologies sont optimisées pour les navires de plus grand diamètre tels que les artérioles16 et les15, qui ne sont pas là où le gaz, le micronutriment et l’échange moléculaire se produisent. Une étude plus récente a été en mesure de quantifier le RVR des capillaires en utilisant l’imagerie optique adaptative17, mais en dépit de la résolution spatiale améliorée, ces images ont une plus petite taille de champ et ne sont pas approuvés par la FDA pour une utilisation clinique18.
L’avènement récent de l’angiographie de tomographie de cohérence optique (OCTA) a fourni une méthode angiographique approuvée par la FDA, non invasive et sans teinture d’évaluer les changements de niveau capillaire chez les patients humains et les sujets in vivo. OCTA est largement accepté dans la pratique clinique comme un outil efficace pour évaluer l’affaiblissement de la perfusion capillaire dans les maladies vasculaires rétiniennes telles que la rétinopathie diabétique19, occlusions veineuses rétiniennes20, vasculitis21 et beaucoup d’autres22. OCTA fournit donc une excellente occasion pour l’évaluation des changements de niveau capillaire, qui peuvent avoir l’hétérogénéité spatiale et temporelle significative23 ainsi que des changements pathologiques, dans un cadre clinique. Notre groupe a récemment démontré que l’OCTA peut être utilisée pour quantifier la réactivité des vaisseaux rétinaires au niveau capillaire2 aux changements physiologiques de l’oxygène inspiré, qui est un stimulus vasoconstrictif rétinaire16,24, et le dioxyde de carbone, qui est un stimulus vasodilaté rétinaire3,5.
Le but de cet article est de décrire un protocole qui permettra au lecteur d’évaluer la réactivité vasculaire rétinienne des petits artérioles et lit capillaire à l’aide de l’OCTA. Les méthodes sont adaptées de celles présentées dans Lu et autres25 qui ont décrit la mesure de la réactivité cérébrovasculaire avec la formation image de résonance magnétique. Bien que les méthodes actuelles aient été développées et utilisées lors de l’imagerieOCTA 2,elles s’appliquent à d’autres dispositifs d’imagerie rétinienne avec des modifications relativement simples et évidentes.

<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

L’approvisionnement vasculaire à la rétine a été montré pour s’adapter dynamiquement par vasoconstriction et vasodilatation pour répondre aux exigences métaboliques de la rétine. Ce processus, appelé réactivité vasculaire rétinienne (RVR), est médié par le couplage neurovasculaire, qui est altéré très tôt dans les maladies vasculaires rétiniennes telles que la rétinopathie diabétique. Par conséquent, une méthode cliniquement faisable d’évaluer la fonction vasculaire peut être d’un intérêt significatif à la fois dans la recherche et les milieux cliniques. Récemment, l’imagerie in vivo de la vascularisation rétinienne au niveau capillaire a été rendue possible par l’approbation de FDA de l’angiographie de tomographie de cohérence optique (OCTA), une méthode non invasive, minimale de risque et d’angiographie sans teint avec la résolution de niveau capillaire. Parallèlement, des changements physiologiques et pathologiques dans le RVR ont été montrés par plusieurs investigateurs. La méthode indiquée dans ce manuscrit est conçue pour étudier le RVR à l’aide de l’OCTA sans avoir besoin de modifications aux procédures ou appareils d’imagerie clinique. Il démontre l’imagerie en temps réel de la rétine et la vascularisation rétinienne lors de l’exposition à des conditions hypercapniques ou hyperoxiques. L’examen est facilement effectué avec deux membres du personnel en moins de 30 minutes avec un minimum d’inconfort ou de risque sujet. Cette méthode est adaptable à d’autres dispositifs d’imagerie ophtalmique et les applications peuvent varier en fonction de la composition du mélange de gaz et de la population de patients. Une force de cette méthode est qu’elle permet une étude de la fonction vasculaire rétinienne au niveau capillaire dans les sujets humains in vivo. Les limites de cette méthode sont en grande partie celles de l’OCTA et d’autres méthodes d’imagerie rétinienne, y compris les artefacts d’imagerie et une plage dynamique restreinte. Les résultats obtenus à partir de la méthode sont des images OCT et OCTA de la rétine. Ces images sont à l’écoute de toute analyse possible sur les périphériques OCT ou OCTA disponibles dans le commerce. La méthode générale, cependant, peut être adaptée à n’importe quelle forme d’imagerie ophtalmique.

La sortie de cette expérience se compose des lectures manuelles prises à partir de l’oxymètre d’impulsion, le moment noté pour l’exposition au gaz ou la numérisation d’OCTA et les données brutes d’imagerie OCTA. Une image OCTA se compose des balayages B de l’OCT et du signal de décoration associé à chaque balayage B. Les paramètres de données sont donnés par les spécifications de l’appareil. Une plate-forme laser à source balayée OCTA machine avec une longueur d’onde centrale de 1040-1060 n...

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Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

Cet article décrit une méthode pour mesurer la réactivité réactivature rétinienne de vascularisation in vivo avec des sujets humains utilisant une technique de provocation de respiration de gaz pour délivrer des stimuli vasoactives tout en acquérant des images rétiniennes.

Réactivité vasculaire rétinienne évaluée par l’angiographie de la tomographie de la cohérence optique

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

L’évaluation rocta-basée de la réactivité vasculaire rétinienne permettra aux chercheurs et aux cliniciens d’étudier la fonction vasculaire rétinienne au niveau capillaire d’une manière non invasive et sûre. Étant donné que l’OCTA est une modalité d’imagerie approuvée par la FDA, notre technique pourrait être applicable dans de futurs essais cliniques comme mesure en fin de point de la fonction capillaire rétinienne. La réactivité versiculaire rétinienne d’un sujet reflète probablement leur intégrité vasculaire rétinienne avant que les signes cliniquement visibles des dommages soient apparents, et fournit donc une évaluation tôt de la pathologie vasculaire rétinienne.L’appareil d’administration de gaz peut être facilement adapté à la plupart des types d’appareils d’imagerie ophtalmique et utilisé chez un large éventail d’adultes consentants, de populations sujettes et de maladies vasculaires rétiniennes. Elizabeth Corona, spécialiste des services ophtalmiques de laboratoire, et Sam Kushner-Lenhoff, étudiant en médecine dans mon laboratoire, feront la démonstration de l’intervention avec le Dr Ashimatey. Pour assembler l’appareil, utilisez d’abord un adaptateur pour connecter le sac Douglas au tube d’alésage propre.Ensuite, connectez le tube d’alésage propre à la vanne à trois à la vanne à trois sens du port sélectif d’entrée. Cette combinaison s’appellera l’unité de contrôle de l’air. Ensuite, utilisez un adaptateur approprié pour insérer un tube en caoutchouc interne dans le port buccau de la vanne de non-rebreathing.Insérez l’articulation du coude à l’autre extrémité du tube. Connectez l’articulation du coude au tube de livraison de gaz. Cette configuration s’appellera l’unité de non-deuil.Utilisez des tubes en caoutchouc à l’interne dans les adaptateurs appropriés pour connecter l’unité de commande d’air au port de sortie de la vanne à trois voies à l’unité de non-rérebreathing au port d’entrée de la vanne de non-rérebreathing bi-sens. Maintenant, enveloppez le ruban d’étanchéité autour de toutes les connexions lâches dans l’appareil de non-rérebreathing de gaz pour assurer un ajustement hermétique. Complétez la configuration en connectant l’extrémité ouverte du tube de livraison de gaz à un embout buccal stérile.Toute la configuration de livraison de gaz peut être vu ici. Avant de commencer l’expérience, désinfectez la tête et le menton de l’OCTA avec un écouvillon d’alcool. Placez un oxymètre d’impulsion sur le doigt du sujet et commencez à surveiller les niveaux de saturation en oxygène et le pouls.Ajustez la hauteur de la configuration OCTA de sorte que le sujet puisse facilement reposer son menton sur le repose-menton sans trop s’extenser ou fléchir le cou. Enloop le tube de livraison de gaz avec l’attache de l’embout buccal à travers la tête et le menton repose, avec l’embout buccal face au sujet. Insérez l’embout buccal dans la bouche du sujet et encouragez le sujet à pratiquer la respiration par la configuration de non-réérage pour atteindre la familiarité avec l’appareil.Demandez au sujet de respirer profondément pour faciliter l’échange de gaz et placez le pincement nasal sur le sujet pour s’assurer qu’il respire par l’embout buccal. Passez la vanne à trois vers le canal approprié au besoin. Un test de la ligne de base de contrôle de l’air de la pièce est effectué ici, de sorte que la vanne reste en configuration deux.Et notez l’heure comme le début d’une inhalation de gaz. Temps soigneusement le début de l’acquisition de l’image, que les images obtenues avant une minute d’exposition au gaz peut ne pas avoir eu suffisamment de temps pour refléter la nouvelle condition de provocation au gaz. Que le sujet place son menton sur le côté du menton en face de l’œil et déplace sa tête vers l’avant jusqu’à ce que le front soit en contact ferme avec le repose-tête.Avec le sujet orienté vers l’avant et fixant sur la cible au centre de leur vue, centrez le balayage observé dans la vue d’iris de l’image en direct et utilisez les flèches gauche et droite pour déplacer le repose-menton jusqu’à ce que l’iris entre en ligne de mire. Après avoir confirmé que la trempette foveal est centrée dans le scan OTC, acquérir une image. La numérisation dure généralement plusieurs secondes.Consultez l’image OCTA après l’achèvement de l’analyse pour confirmer qu’elle est d’une qualité adéquate et sélectionnez Enregistrer, ou rescan l’œil le cas échéant. Lorsqu’il n’y a plus besoin de balayages de l’œil avec ce mélange de gaz, laissez le sujet s’asseoir de la machine et retirez l’agrafe nasale et l’embout buccal. Pendant que le sujet fait une pause, remplissez le sac Douglas avec le mélange d’air désiré, puis réglez la vanne à trois voies à la configuration deux.Répétez la procédure comme vous venez de le démontrer, mais n’oubliez pas de tourner la vanne à trois au moment opportun. Lorsque toutes les images ont été acquises, jetez les éléments jetables de la configuration et utilisez un écouvillon d’alcool pour essuyer la tête et le menton. Essuyez la chaise en question, la table OCTA et les poignées OCTA à l’l’intérieur d’un lingette désinfectante pour enlever toute salive errante et déconnecter la configuration dans ses composants de base.Pour vider le sac Douglas, roulez le sac de l’extrémité distale vers le port d’entrée relié à la vanne à trois sens et rangez le sac dans un endroit approprié pour la récupération future. Ensuite, remplissez un récipient suffisamment grand pour submerger le tube de livraison de gaz avec un désinfectant de détergent correctement dilué et bien mélangé et trempez la valve de non-rérebreathing bi-sens, l’articulation du coude, le tube en caoutchouc interne et les adaptateurs de tubes dans le bain désinfectant. Après au moins 10 minutes, rincer soigneusement tous les matériaux avec de l’eau et les sécher à l’air sur une serviette en papier sur un comptoir propre.Ensuite, mettez toutes les pièces séchées dans le stockage jusqu’à la prochaine analyse. Les balayages B horizontaux sont souvent observés sur l’appareil OCTA. Lorsqu’elles sont correctement alignées et considérées comme une image 2D en face, ces balayages B constitueront une angiographie octa.L’angiographie OCTA est ce qui est exporté à partir de l’appareil et est utilisé pour l’analyse d’images. Pour quantifier ces données d’une manière qui permet des comparaisons entre les sujets et entre les différentes conditions, une mesure telle que la densité du squelette du vaisseau peut être calculée à partir d’une image octa squelettée. Une carte thermique de ces images squelettées peut ensuite être utilisée pour démontrer qualitativement le changement de densité des navires.Il est important d’expliquer la procédure en profondeur au sujet. Demandez-leur de s’entraîner à respirer à travers l’appareil d’essai afin qu’ils puissent poser des questions si nécessaire. Toute procédure d’imagerie rétinienne ou oculaire peut être facilement adaptée pour permettre des mesures de réactivité vasculaire rétinienne comme la nôtre.Cette méthode peut également être appliquée à n’importe quel processus de la maladie qui peut affecter la fonction vasculaire dans l’œil. Surveillez attentivement le sujet et ses signes vitaux et arrêtez l’expérience si vous avez des préoccupations ou si vous observez des signes de détresse.

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Quantification of Vascular Parameters in Whole Mount Retinas of Mice with Non-Proliferative and Proliferative Retinopathies

Quantification des paramètres vasculaires dans les rétines montagnards entières de souris atteintes de rétinopathies non prolifératives et prolifératives