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

この研究は、NIH K08EY027006、R01EY030564、UH3NS100614、カール・ツァイス・メディテック社(ダブリン、CA)からの研究助成金、失明防止のための研究からの無制限部門資金(ニューヨーク、ニューヨーク)によって支援されました。

この研究は、南カリフォルニア大学機関審査委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言の原則に従った.
ガス非再呼吸装置の設定
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60948/60948fig1v2.jpg"> 図1:非再呼吸装置の図。完全なセットアップは、その機能とそれらが独立して処理される頻度に応じて3つの別々のユニッ...

前述の方法論は、OCTA撮像装置に変更を加えず、被検者に対する不快感やリスクを最小限に抑え、特定の時点で被検者のRVRを制御された環境で測定することを可能にするガス呼吸挑発実験の完全なプロトコルである。この設定は研究者のニーズに合わせて簡単に変更を可能にする方法で説明されています。それは別の医院の部屋に合うために追加の管を収容することができ、そのような社内の...

このレチナの代謝需要は、細動脈、毛細血管および小胞1の十分に調節されたシステムによって提供される酸素の適切かつ一定の供給に依存している。いくつかの研究は、より大口径のヒトの眼科の機能は、様々な生理学的22、3、4、53,4,5および薬理学的66、77刺激で生体内で評価することができることを実証した。また、この血管系の異常機能は、網膜血管反応性(RVR)が初期段階でも減衰することが示されている糖尿病網膜網膜症などの網膜網膜症における異常な機能が8、9、9かついずれもガス挑発9とちらつき光実験55、10、1110,11の両方を通して減少することが示されている。喫煙などの血管のレチンタル危険因子も、障害のあるRVR12および腎血流13と相関している。これらの知見は、疾患プロセスの比較的遅れて後期に起こる疾患の臨床症状および疾患の証明された早期臨床マーカーが14を欠いているため重要である。したがって、RVRを評価することは、レチン性疾患を開始または悪化させる可能性のある異常の早期評価に対する血管完全性の有用な尺度を提供することができる。
以前のRVR実験は、通常、レーザ血流計9や眼管カメラなどの装置に依存しており、眼下画像取得用に特殊フィルタ15を搭載していた。しかし、これらの技術は、ガス、微量栄養素および分子交換が起こる場所ではない動脈16および小胞15のような大口径の血管のために最適化されている。より最近の研究では、適応光学画像17を用いて毛細血管のRVRを定量化することができたが、空間分解能が向上したにもかかわらず、これらの画像はフィールドサイズが小さく、臨床使用に対してFDAが承認されていない18。
近年の光学コヘレンス断層撮影血管造影(OCTA)の出現により、ヒト患者および生体内の被験者における毛細血管レベルの変化を評価するFDA承認、非侵襲的、染色レス血管造影法が提供された。OCTAは、糖尿病性網膜症19などの網膜血管疾患における毛細血管灌流の障害を評価するための有効なツールとして臨床現場で広く受け入れられている、網膜静脈閉塞20、血管炎21および他の多くの22。したがって、OCTAは、臨床現場で重要な空間的および時間的異質性23ならびに病理学的変化を有することができる毛細管レベル変化の評価に優れた機会を提供する。3,我々のグループは最近、OCTAが毛細管レベル2のレチナル血管の応答性を、腎血管収縮刺激である216、24、および二酸化炭素である、内毛管レベル2の生理学的変化に定量化できることを実証16,24した。
本稿の目的は、読者がOCTAを用いて小さな細動脈および毛細血管床の陰部血管反応性を評価することを可能にするプロトコルを記述することです。この方法は、磁気共鳴画像法による脳血管反応性の測定について説明したLu et al.25で提示されたものから適応される。本手法は、OCTAイメージング2の間に開発され使用されたが、比較的単純で明白な修正を伴う他の画像診断装置に適用可能である。

<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

このレチナへの血管供給は、血管収縮および血管拡張を通じて動的に適応し、その代謝要求に対応することが示されている。網膜血管反応性(RVR)と呼ばれるこのプロセスは、神経血管結合によって媒介され、これは糖尿病性網膜症などの網膜血管疾患において非常に早く損なわれる。したがって、血管機能を評価する臨床的に実行可能な方法は、研究および臨床現場の両方に有意な関心を持つ可能性がある。近年、毛細管レベルでの眼血管構造のインビボイメージングは、非侵襲的で最小限のリスクと毛細管レベル分解能を有する無侵襲的リスクおよび色無血管造影法である光学コヘレンス断層造影血管造影(OCTA)のFDA承認により可能になっている。同時に、RVRの生理学的および病理学的変化は、いくつかの研究者によって示されている。この原稿に示されている方法は臨床画像のプロシージャまたは装置への変更のための必要性なしでOCTAを使用してRVRを調査するように設計されている。これは、過カプニックまたは高OXOX性条件への暴露中に、レチナおよびレチナル血管系のリアルタイムイメージングを示す。試験は、被験者の不快感やリスクを最小限に抑えて、30分以内に2人の人員で簡単に行われます。この方法は、他の眼科画像装置に適応可能であり、用途は、混合ガスおよび患者集団の組成に基づいて変化し得る。この方法の強みは、生体内のヒト被験者における毛細血管レベルにおける血管機能の筋機能の調査を可能にすることです。この方法の制限は、主に、OCTAおよびイメージングアーティファクトおよび制限されたダイナミックレンジを含む他のレチン学的イメージング方法のものである。この方法から得られた結果は、10月およびOCTA画像のレティナである。これらの画像は、市販のOCTまたはOCTAデバイスで可能な分析に適しています。しかしながら、一般的な方法は、眼科画像の任意の形態に適合させることができる。

この実験からの出力は、パルスオキシメータから取られた手動測定値、ガス暴露またはOCTAスキャンのために記録されたタイミングと生のOCTA画像データで構成されています。OCTA 画像は、OCT B スキャンと、各 B スキャンに関連付けられた非相関信号で構成されます。データパラメータは、デバイスの仕様によって与えられます。中心波長1040~1060nmのスイープソースレーザープラットフォームOCTA...

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Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

本稿では、ガス呼吸挑発技術を用いてヒト被験者と共に生体内での筋血管系反応性を測定し、画像を取得しながら血管刺激を行う方法について説明する。

光コヘレンス断層撮影解剖学によるレチナル血管反応性

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

ROCTAベースのレチナル血管反応性の評価により、研究者および臨床医は、非侵襲的かつ安全な方法で毛細血管レベルでのレチナル血管機能を調査することができます。OCTAはFDA承認のイメージングモダリティであるため、当社の技術は、将来の臨床試験において、乳頭毛細血管機能の終点測定として適用される可能性があります。被験体の腎性反応性は、臨床的に目に見える損傷の徴候が明らかになる前に、その血管の完全性を反映している可能性が高いため、早期に、レチナル血管病理を評価する。ガス送達装置は、ほとんどのタイプの眼科画像装置に容易に適応でき、同意した成人、被験者集団、および眼血管疾患の幅広い配列で使用することができる。アシマテイ博士との手順を実証するのは、ラボ眼科サービスの専門家であるエリザベス・コロナと、私の研究室の医学生サム・クシュナー・レンホフです。装置を組み立てるには、まずアダプターを使用してダグラスバッグをクリーンボアチューブに接続します。次に、クリーンボアチューブを3方向バルブ選択入口ポートの3方向バルブに接続します。この組み合わせは、空気制御ユニットと呼ばれます。次に、適切なアダプターを使用して、社内のゴムチューブを非呼吸弁の口口に収めます。エルボジョイントをチューブの反対側に挿入します。肘関節をガス供給チューブに接続します。このセットアップは、非呼吸ユニットと呼ばれます。適切なアダプターで社内のゴム製チューブを使用して、三方向弁の出口口にある空気制御ユニットを、双方向の非呼吸弁の入口ポートの非呼吸ユニットに接続します。今、密閉フィットを確保するために、ガス非呼吸装置の緩い接続の周りにシールテープを包みます。無菌マウスピースにガス配達チューブの開いた端を接続して、セットアップを完了します。ガスの供給設定全体をここで見ることができます。実験を開始する前に、OCTAの頭部と顎の休息をアルコール綿棒で消毒してください。被験者の指にパルスオキシメーターを置き、酸素飽和度と脈拍のモニタリングを開始します。OCTA の設定の高さを調整して、被験者が首を伸ばしたり曲げたりすることなく、あごの部分にあごを簡単に休ませることができます。マウスピースをヘッドとあごの残りで通して、マウスピースを被検体に向けて、ガス送出チューブを包みます。マウスピースを被験者の口に挿入し、装置に精通するために、呼吸をしないセットアップを通して呼吸を練習するように被験者を奨励する。深呼吸をしてガス交換を促進し、鼻クリップを被験者に置き、マウスピースを通して呼吸していることを確認するように指示します。必要に応じて、三方向バルブを適切なチャネルに切り替えます。部屋のエアコントロールベースラインテストはここで行われているので、バルブは構成2に残ります。そして、ガス吸入の開始時間に注意してください。1分間のガス暴露前に得られた画像として、新しいガス挑発状態を反映するのに十分な時間がなかった可能性があるため、画像取得の開始を注意深く時間を取る。被験者は、画像化されている目の向かい側にあごを置き、額が頭の残りの部分としっかりと接触するまで頭を前方に動かします。被写体が前方を向き、ターゲットを中心にして、ライブ画像のアイリスビューで観察されたスキャンを中央に置き、左右の矢印を使用して、虹彩が焦点を合わせるまで顎を動かします。FOVE-ディップがOTCスキャンの中心であることを確認した後、画像を取得する。通常、スキャンは数秒続きます。スキャン完了後に OCTA イメージを表示して、適切な品質であることを確認し、[保存] を選択するか、必要に応じて目を再スキャンします。この混合ガスで目のスキャンが必要でない場合は、被験者が機械から後ろに座って、鼻クリップとマウスピースを取り外します。被験者が休憩を取る間、ダグラスバッグに所望の空気混合物を充填し、3方向弁を構成2に設定します。ちょうど示したように手順を繰り返しますが、適切なタイミングで三方弁を回すことを忘れないでください。すべての画像が取得されたら、セットアップの使い捨て要素を破棄し、アルコール綿棒を使用して頭と顎の残りを拭き取ります。消毒用ワイプで対象椅子、OCTAテーブル、OCTAハンドルを拭き取り、誤った唾液を取り除き、セットアップを基本コンポーネントに取り外します。ダグラスバッグを空にするには、遠端から3方向バルブに接続された入口ポートに向かってバッグを転がし、将来の検索のために適切な場所に保管します。次に、ガス送出チューブを適切に希釈し、よく混合した洗剤消毒剤で浸漬するのに十分な大きさの容器を満たし、二方非呼吸弁、肘関節、社内ゴムチューブ、および消毒バスのチューブアダプターを浸します。少なくとも10分後、すべての材料を水で十分に洗い流し、きれいなカウンタートップのペーパータオルで空気を乾かします。次に、次の分析まで、すべての乾燥部品を保管庫に入れます。水平B-スキャンは、OCTAデバイスでしばしば観察されます。2次元の面内画像として適切に整列して表示すると、これらのBスキャンはOCTA血管造影を構成する。OCTAの血管造影は、デバイスからエクスポートされるものであり、画像解析に使用されます。被験者間および異なる条件間での比較を可能にする方法でこのデータを定量化するために、血管スケルトン密度などのメトリックを、スケルトン化されたOCTA画像から計算することができます。これらのスケルトン化された画像のヒートマップを使用して、血管密度の変化を質的に実証することができます。その手順を徹底的に説明することが重要です。必要に応じて質問できるように、検査装置を通して呼吸の練習をしてもらいます。任意のレチナルまたは眼イメージング手順は、我々のようなレチナル血管反応性測定を可能にするために容易に適応することができる。この方法は、眼の血管機能に影響を与える可能性のあるあらゆる疾患プロセスにも適用することができる。被験者とそのバイタルサインを注意深く監視し、懸念がある場合は実験を停止するか、苦痛の兆候を観察してください。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

遺伝的に標識された網膜神経節細胞からの光は応答を記録するために隔離された網膜の準備

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

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

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によるマウス網膜神経節細胞のトランスフェクション in vivoでエレクトロポレーション

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

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ための間引き頭蓋骨皮質ウィンドウ·テクニック<emインビボで&gt;</em&gt;光干渉断層イメージング

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

共焦点光シート顕微鏡全体マウスの脳のミクロンスケールの分解能光トモ

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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反応性アストロ サイトと増殖の in Vitro虚血のような条件下での監視

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

コカイン使用障害のモデルラットにおけるキュー反応を測定するためのプロトコル

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

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

光干渉断層計: マウス網膜神経節細胞In Vivoイメージング

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

マウスおよびラットの視覚系の構造と機能読み出しとして光干渉断層計と動視反応を使用してください。

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

アキソトマイズ化ラットレチナル神経節ニューロンの嗅覚エンシアシンググリアの共培養、成人軸索再生のインビトロモデルとしての

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 ...