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

Este trabalho foi apoiado por NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, Research Grants from Carl Zeiss Meditec Inc (Dublin, CA) e Unrestricted Department Funding from Research to Prevent Blindness (Nova York, NY).

Este estudo foi aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade do Sul da Califórnia e aderiu aos princípios da Declaração de Helsinque.
1. Configuração do aparelho de não resrespiração de gás
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60948/60948fig1v2.jpg"> Figura 1: Diagrama do aparelho que não rerespira. A configuração completa foi dividida em três unidades separada...

A metodologia acaba de ser descrita é o protocolo completo para um experimento de provocação de respiração a gás que permite a medição do RVR de um sujeito em um ambiente controlado em pontos de tempo específicos sem modificações no dispositivo de imagem OCTA e mínimo desconforto ou risco para o sujeito. Essa configuração é descrita de forma a permitir modificações fáceis para atender às necessidades do pesquisador. Ele pode acomodar tubos adicionais para caber em diferentes salas clínicas e certos el...

A demanda metabólica da retina depende de um fornecimento adequado e constante de oxigênio fornecido por um sistema bem regulado de arterioles, capilares e venulos1. Vários estudos têm demonstrado que a função de vasos de retina humana de maior calibre pode ser avaliada in vivo com vários estímulos fisiológicos22,3,4,5 e farmacológicos6,7. Além disso, a função anormal deste sistema vascular é comum em doenças vasculares da retina, como a retinopatia diabética, onde a reatividade vascular da retina (RVR) tem se mostrado atenuada mesmo em seus estágios iniciais8,9 através de provocação de gás9 e experimentos de luz cintilante5,10,11. Fatores de risco vascular da retina, como o tabagismo, também foram correlacionados com o RVR12 prejudicado e o fluxo sanguíneo da retina13. Esses achados são importantes, pois os sintomas clínicos da doença vascular da retina ocorrem relativamente tardios no processo da doença e os marcadores clínicos precoces comprovados da doença são carentes14. Assim, avaliar o RVR pode fornecer medidas úteis de integridade vascular para a avaliação precoce de anormalidades que podem iniciar ou exacerbar doenças degenerativas da retina.
Experimentos rvr anteriores geralmente se basearam em dispositivos como um medidor de fluxo sanguíneo laser9 ou câmeras fundus equipadas com filtros especiais15 para aquisição de imagens de retina. No entanto, essas tecnologias são otimizadas para vasos de maior diâmetro, como arterioles16 e venulos15, que não são onde ocorrem gás, micronutrientes e troca molecular. Um estudo mais recente foi capaz de quantificar o RVR de capilares utilizando imagens de óptica adaptativa17, mas apesar da melhor resolução espacial, essas imagens têm um tamanho de campo menor e não são aprovadas pela FDA para uso clínico18.
O recente advento da angiografia de tomografia de coerência óptica (OCTA) forneceu um método angiográfico aprovado pela FDA, não invasivo e dyeless para avaliar mudanças de nível capilar em pacientes humanos e sujeitos in vivo. O OCTA é amplamente aceito na prática clínica como uma ferramenta eficaz para avaliar o comprometimento da perfusão capilar em doenças vasculares da retina, como retinopatia diabética19, oclusões venosas da retina20, vasculite21 e muitas outras22. O OCTA oferece, portanto, uma excelente oportunidade para a avaliação de alterações de nível capilar, que podem ter heterogeneidade espacial e temporal significativa23, bem como alterações patológicas, em um ambiente clínico. Nosso grupo demonstrou recentemente que o OCTA pode ser usado para quantificar a capacidade de resposta dos vasos da retina no nível capilar2 para alterações fisionicais no oxigênio inspirado, que é um estímulo vasoconstritivo da retina16,24,e dióxido de carbono, que é um estímulo vasodilatório de retina3,5.
O objetivo deste artigo é descrever um protocolo que permitirá ao leitor avaliar a reatividade vascular da retina dos arterioles menores e leito capilar utilizando OCTA. Os métodos são adaptados daqueles apresentados em Lu et al.25 que descreveram a medição da reatividade cerebrovascular com ressonância magnética. Embora os métodos atuais tenham sido desenvolvidos e utilizados durante a imagem OCTA2,eles são aplicáveis a outros dispositivos de imagem de retina com modificações relativamente simples e óbvias.

<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

O fornecimento vascular para a retina tem se mostrado para se adaptar dinamicamente através de vasoconstrição e vasodilatação para acomodar as demandas metabólicas da retina. Esse processo, chamado de reatividade vascular da retina (RVR), é mediado pelo acoplamento neurovascular, que é prejudicado muito cedo em doenças vasculares da retina, como a retinopatia diabética. Portanto, um método clinicamente viável de avaliação da função vascular pode ser de interesse significativo tanto na pesquisa quanto nos cenários clínicos. Recentemente, a imagem in vivo da vasculatura da retina no nível capilar foi possível pela aprovação da FDA de angiografia de tomografia de coerência óptica (OCTA), um método de angiografia não invasiva, de risco mínimo e dyeless com resolução de nível capilar. Simultaneamente, mudanças fisiológicas e patológicas no RVR têm sido mostradas por vários pesquisadores. O método mostrado neste manuscrito foi projetado para investigar o RVR usando OCTA sem necessidade de alterações nos procedimentos clínicos de imagem ou dispositivo. Demonstra imagens em tempo real da vasculatura da retina e da retina durante a exposição a condições hipercapônicas ou hiperoxic. O exame é facilmente realizado com duas pessoas em menos de 30 min com mínimo desconforto ou risco. Este método é adaptável a outros dispositivos de imagem oftalmológicos e as aplicações podem variar de acordo com a composição da mistura de gás e da população do paciente. Um ponto forte desse método é que permite uma investigação da função vascular da retina no nível capilar em seres humanos in vivo. As limitações deste método são em grande parte as do OCTA e outros métodos de imagem da retina, incluindo artefatos de imagem e um alcance dinâmico restrito. Os resultados obtidos a partir do método são imagens OCT e OCTA da retina. Essas imagens são passíveis de qualquer análise possível em dispositivos OCT ou OCTA disponíveis comercialmente. O método geral, no entanto, pode ser adaptado a qualquer forma de imagem oftálmica.

A saída deste experimento consiste nas leituras manuais retiradas do oxímetro de pulso, no tempo observado para a exposição ao gás ou na varredura octa e nos dados brutos de imagem OCTA. Uma imagem OCTA consiste nas varreduras B de OCT e no sinal de descorrelação associado a cada b-scan. Os parâmetros de dados são dados pelas especificações do dispositivo. Uma máquina octa de plataforma laser de origem varrida com um comprimento de onda central de 1040-1060 nm foi usada. As imagens fornecem uma resolução tr...

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Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

Este artigo descreve um método para medir a reatividade da vasculatura da retina in vivo com indivíduos humanos usando uma técnica de provocação respiratória a gás para fornecer estímulos vasoativos ao adquirir imagens de retina.

Reatividade Vascular da Retina avaliada pela Angiografia de Tomografia de Coerência Óptica

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

A avaliação baseada em ROCTA da reatividade vascular da retina permitirá que pesquisadores e médicos investiguem a função vascular da retina no nível capilar de forma não invasiva e segura. Como o OCTA é uma modalidade de imagem aprovada pela FDA, nossa técnica pode ser aplicável em futuros ensaios clínicos como uma medida de ponto final da função capilar da retina. A reatividade versicular da retina de um sujeito provavelmente reflete sua integridade vascular da retina antes que os sinais clinicamente visíveis de dano sejam aparentes e, portanto, fornece uma avaliação precoce da patologia vascular da retina.O aparelho de entrega de gás pode ser facilmente adaptado à maioria dos tipos de dispositivos de imagem oftálmica e usado em uma ampla gama de adultos consentidos, populações sujeitas e doenças vasculares da retina. Demonstrando o procedimento com o Dr. Ashimatey estarão Elizabeth Corona, especialista em serviços oftálmicos de laboratório, e Sam Kushner-Lenhoff, estudante de medicina do meu laboratório. Para montar o aparelho, primeiro use um adaptador para conectar o saco Douglas ao tubo de furo limpo.Em seguida, conecte o tubo de furo limpo à válvula de três vias na porta de entrada seletiva da válvula de três vias. Esta combinação será chamada de unidade de controle aéreo. Em seguida, use um adaptador apropriado para encaixar um tubo de borracha interno na porta da boca da válvula não rebreathing.Insira a articulação do cotovelo na outra extremidade da tubulação. Conecte a articulação do cotovelo à tubulação de entrega de gás. Esta configuração será chamada de unidade de não-respiro.Use tubos de borracha internos nos adaptadores apropriados para conectar a unidade de controle de ar na porta de saída da válvula de três vias à unidade de não-rebreathing na porta de entrada da válvula de duas vias sem respiro. Agora, enrole fita de vedação em torno de quaisquer conexões soltas no aparelho de gás não respiro para garantir um ajuste hermético. Complete a configuração conectando a extremidade aberta da tubulação de entrega de gás a um bocal estéril.Toda a configuração de entrega de gás pode ser vista aqui. Antes de começar o experimento, desinfete a cabeça e o queixo com um cotonete de álcool. Coloque um oxímetro de pulso no dedo do sujeito e comece a monitorar os níveis de saturação de oxigênio e pulso.Ajuste a altura da configuração octa para que o sujeito possa facilmente descansar o queixo no queixo descansando sem alongar demais ou flexionar o pescoço. Enloop a tubulação de entrega de gás com o bocal ligado através da cabeça e descanso do queixo, com o bocal voltado para o assunto. Insira o porta-voz na boca do sujeito e incentive o sujeito a praticar a respiração através da configuração não rebreathing para obter familiaridade com o aparelho.Instrua o sujeito a respirar fundo para facilitar a troca de gás e colocar o grampo do nariz sobre o sujeito para garantir que eles estejam respirando através do bocal. Mude a válvula de três vias para o canal apropriado, conforme necessário. Um teste de linha de base de controle aéreo da sala está sendo realizado aqui, então a válvula permanece na configuração dois.E note o tempo como o início de uma inalação de gás. Cronometre cuidadosamente o início da aquisição da imagem, pois imagens obtidas antes de um minuto de exposição ao gás podem não ter tido tempo suficiente para refletir a nova condição de provocação de gás. Que o sujeito coloque o queixo na lateral do queixo, descanse em frente ao olho que está sendo imageado e mova a cabeça para a frente até que a testa esteja em contato firme com o descanso da cabeça.Com o sujeito voltado para a frente e fixando-se no alvo no centro de sua visão, centralize a varredura observada na visão íris da imagem ao vivo e use as setas esquerda e direita para mover o descanso do queixo até que a íris entre em foco. Depois de confirmar que o mergulho de potro está centrado na varredura OTC, adquira uma imagem. A varredura geralmente dura vários segundos.Veja a imagem octa após a conclusão da varredura para confirmar se ela é de uma qualidade adequada e selecione Salvar, ou rescanar o olho conforme apropriado. Quando não forem necessárias mais varreduras do olho com esta mistura de gás, permita que o sujeito se sente para trás da máquina e remova o grampo do nariz e o bocal. Enquanto o sujeito faz uma pausa, encha o saco Douglas com a mistura de ar desejada e, em seguida, ajuste a válvula de três vias para a configuração dois.Repita o procedimento como apenas demonstrado, mas lembre-se de girar a válvula de três vias no momento apropriado. Quando todas as imagens forem adquiridas, descarte os elementos descartáveis da configuração e use um cotonete de álcool para limpar a cabeça e o descanso do queixo. Limpe a cadeira de assunto, a tabela OCTA e as alças OCTA com um lenço desinfetante para remover qualquer saliva errante e desconecte a configuração em seus componentes básicos.Para esvaziar o saco Douglas, enrole o saco da extremidade distal em direção à porta de entrada conectada à válvula de três vias e armazene o saco em um local apropriado para recuperação futura. Em seguida, encha um recipiente grande o suficiente para submergir a tubulação de entrega de gás com um desinfetante de detergente apropriadamente diluído e bem misturado e mergulhe a válvula de repressão bidirecional, a articulação do cotovelo, tubos de borracha internos e adaptadores de tubos no banho desinfetante. Após pelo menos 10 minutos, enxágue minuciosamente todos os materiais com água e ar seque-os em uma toalha de papel em uma bancada limpa.Em seguida, coloque todas as peças secas no armazenamento até a próxima análise. As varreduras B horizontais são frequentemente observadas no dispositivo OCTA. Quando devidamente alinhados e vistos como uma imagem 2D no rosto, esses b-scans constituirão um angiograma OCTA.O angiograma OCTA é o que é exportado do dispositivo e é usado para análise de imagens. Para quantificar esses dados de uma forma que permita comparações entre sujeitos e entre diferentes condições, uma métrica como a densidade do esqueleto do vaso pode ser computada a partir de uma imagem OCTA esqueletizada. Um mapa de calor dessas imagens esqueletoizadas pode então ser usado para demonstrar qualitativamente a mudança na densidade do vaso.É importante explicar minuciosamente o procedimento ao assunto. Faça com que eles pratiquem a respiração através do aparelho de teste para que eles possam fazer qualquer pergunta, se necessário. Qualquer procedimento de imagem retinária ou ocular pode ser prontamente adaptado para permitir medidas de reatividade vascular da retina como a nossa.Este método também pode ser aplicado a qualquer processo de doença que possa afetar a função vascular no olho. Monitore o sujeito e seus sinais vitais de perto e pare o experimento se você tiver alguma preocupação ou observe qualquer sinal de angústia.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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Neurociência

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