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 trabajo fue apoyado por NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, Research Grants de Carl Zeiss Meditec Inc (Dublin, CA) y Unrestricted Department Funding from Research to Prevent Blindness (New York, NY).

Este estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad del Sur de California y se adhirió a los principios de la Declaración de Helsinki.
1. Configuración de Aparatos de gas sin respiración
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60948/60948fig1v2.jpg"> Figura 1: Diagrama del aparato sin respiración. La configuración completa se ha dividido en tres unidades separ...

La metodología que acabamos de describir es el protocolo completo para un experimento de provocación de respiración de gas que permite la medición del RVR de un sujeto en un entorno controlado en momentos específicos sin modificaciones en el dispositivo de imágenes OCTA y mínima molestia o riesgo para el sujeto. Esta configuración se describe de una manera que permite modificaciones fáciles para adaptarse a las necesidades del investigador. Puede acomodar tubos adicionales para adaptarse a diferentes salas clín...

La demanda metabólica de la retina depende de un suministro adecuado y constante de oxígeno proporcionado por un sistema bien regulado de arteriolas, capilares y venulas1. Varios estudios han demostrado que la función de los vasos de la retina humana de mayor calibre se puede evaluar in vivo con varios fisiológicos2,3,4,5 y farmacológicos6,7 estímulos. Además, la función anormal de este sistema vascular es común en enfermedades vasculares retinianas como la retinopatía diabética, donde se ha demostrado que la reactividad vascular de la retina (RVR) se atenúa incluso en sus primeras etapas8,,9 a través de ambos experimentos de provocación de gas9 y luz parpadeante5,,10,11. Los factores de riesgo vascular esretinia, como el tabaquismo, también se han correlacionado con la rVR12 deteriorada y el flujo sanguíneo de la retina13. Estos hallazgos son importantes ya que los síntomas clínicos de la enfermedad vascular de la retina ocurren relativamente tarde en el proceso de la enfermedad y los marcadores clínicos tempranos comprobados de la enfermedad carecen de14. Por lo tanto, la evaluación de la RVR puede proporcionar medidas útiles de integridad vascular para la evaluación temprana de anomalías que pueden iniciar o exacerbar enfermedades degenerativas de la retina.
Los experimentos anteriores de RVR generalmente se han basado en dispositivos como un caudalímetro sanguíneo láser9 o cámaras fundus equipadas con filtros especiales15 para la adquisición de imágenes de retina. Sin embargo, estas tecnologías están optimizadas para vasos de mayor diámetro como arterioles16 y ventrículos15,que no son donde se producen gases, micronutrientes y intercambio molecular. Un estudio más reciente fue capaz de cuantificar el RVR de los capilares utilizando la imagen óptica adaptativa17,pero a pesar de la resolución espacial mejorada, estas imágenes tienen un tamaño de campo más pequeño y no están aprobadas por la FDA para uso clínico18.
El reciente advenimiento de la angiografía por tomografía de coherencia óptica (OCTA) ha proporcionado un método angiográfico aprobado, no invasivo y sin colorante aprobado por la FDA para evaluar los cambios en el nivel capilar en pacientes humanos y sujetos invivo. LA OCTA es ampliamente aceptada en la práctica clínica como una herramienta eficaz para evaluar el deterioro de la perfusión capilar en enfermedades vasculares de la retina como la retinopatía diabética19,las oclusiones venosas retinianas20,vasculitis21 y muchas otras22. Por lo tanto, la OCTA ofrece una excelente oportunidad para la evaluación de los cambios en el nivel capilar, que pueden tener una heterogeneidad espacial y temporal significativa23, así como cambios patológicos, en un entorno clínico. Nuestro grupo demostró recientemente que la OCTA se puede utilizar para cuantificar la capacidad de respuesta de los vasos retinianos en el nivel capilar2 a los cambios fisiológicos en el oxígeno inspirado, que es un estímulo vasoconstrictivo de la retina16,,24,y dióxido de carbono, que es un estímulo vasodilatador de la retina3,5.
El objetivo de este artículo es describir un protocolo que permitirá al lector evaluar la reactividad vascular retiniana de las arterias más pequeñas y el lecho capilar utilizando OCTA. Los métodos se adaptan a los presentados en Lu et al.25 que describieron la medición de la reactividad cerebrovascular con imágenes por resonancia magnética. Aunque los métodos actuales fueron desarrollados y utilizados durante la imagen OCTA2, son aplicables a otros dispositivos de imágenes de retina con modificaciones relativamente simples y obvias.

<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

Se ha demostrado que el suministro vascular a la retina se adapta dinámicamente a través de la vasoconstricción y la vasodilatación para adaptarse a las demandas metabólicas de la retina. Este proceso, conocido como reactividad vascular retiniana (RVR), está mediado por acoplamiento neurovascular, que se ve afectado muy temprano en enfermedades vasculares de la retina como la retinopatía diabética. Por lo tanto, un método clínicamente factible para evaluar la función vascular puede ser de interés significativo tanto en la investigación como en los entornos clínicos. Recientemente, la imagen in vivo de la vasculatura de la retina a nivel capilar ha sido posible gracias a la aprobación por la FDA de la angiografía por tomografía de coherencia óptica (OCTA), un método de angiografía no invasiva, de riesgo mínimo y sin colorante con resolución de nivel capilar. Al mismo tiempo, varios investigadores han mostrado cambios fisiológicos y patológicos en la RVR. El método que se muestra en este manuscrito está diseñado para investigar RVR utilizando OCTA sin necesidad de alteraciones en los procedimientos de diagnóstico por imágenes clínicas o dispositivo. Demuestra imágenes en tiempo real de la retina y la vasculatura de la retina durante la exposición a afecciones hipercapnicas o hiperoxicas. El examen se realiza fácilmente con dos personas en menos de 30 minutos con mínima sintenito o riesgo en el tema. Este método es adaptable a otros dispositivos de imágenes oftálmicas y las aplicaciones pueden variar en función de la composición de la mezcla de gas y la población del paciente. Una fuerza de este método es que permite una investigación de la función vascular retiniana a nivel capilar en sujetos humanos in vivo. Las limitaciones de este método son en gran medida las de OCTA y otros métodos de imágenes de retina, incluidos artefactos de imágenes y un rango dinámico restringido. Los resultados obtenidos del método son imágenes OCT y OCTA de la retina. Estas imágenes son susceptibles a cualquier análisis que sea posible en dispositivos OCT o OCTA disponibles comercialmente. El método general, sin embargo, se puede adaptar a cualquier forma de imagen oftálmica.

La salida de este experimento consiste en las lecturas manuales tomadas del oxímetro de pulso, el tiempo observado para la exposición a gas o escaneo OCTA y los datos de imágenes OCTA en bruto. Una imagen OCTA consiste en los pTU B-scans y la señal de decorrelación asociada con cada B-scan. Los parámetros de datos se indican según las especificaciones del dispositivo. Se utilizó una máquina OCTA de plataforma láser de origen barrido con una longitud de onda central de 1040–1060 nm. Las imágenes proporcionan ...

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Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

Este artículo describe un método para medir la reactividad de la vasculatura de la retina in vivo con sujetos humanos utilizando una técnica de provocación de respiración de gases para administrar estímulos vasoactivos mientras adquiere imágenes de la retina.

Reactividad Vascular Retinal evaluada por Angiografía por Tomografía de Coherencia Óptica

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

La evaluación basada en ROCTA de la reactividad vascular de la retina permitirá a los investigadores y médicos investigar la función vascular de la retina a nivel capilar de una manera no invasiva y segura. Debido a que OCTA es una modalidad de imagen aprobada por la FDA, nuestra técnica puede ser aplicable en futuros ensayos clínicos como una medida de punto final de la función capilar de la retina. La reactividad versicular de la retina de un sujeto probablemente refleja su integridad vascular retinal antes de que los signos clínicamente visibles de daño sean evidentes, y por lo tanto proporciona una evaluación temprana de la patología vascular retinular.El aparato de suministro de gas se puede adaptar fácilmente a la mayoría de los tipos de dispositivos de imágenes oftálmicas y se utiliza en una amplia gama de adultos, poblaciones de sujetos y enfermedades vasculares de la retina. Demostrando el procedimiento con el Dr.Ashimatey estarán Elizabeth Corona, especialista en servicio oftalmológico de laboratorio, y Sam Kushner-Lenhoff, estudiante de medicina en mi laboratorio. Para montar el aparato, utilice primero un adaptador para conectar la bolsa Douglas al tubo de orificio limpio.A continuación, conecte el tubo de orificio limpio a la válvula de tres vías en el puerto de entrada selectiva de válvula de tres vías. Esta combinación se llamará unidad de control de aire. A continuación, utilice un adaptador adecuado para colocar un tubo de goma interno en el puerto de la boca de la válvula de no respiración.Inserte la articulación del codo en el otro extremo del tubo. Conecte la articulación del codo al tubo de suministro de gas. Esta configuración se llamará unidad de respiración no respirada.Utilice tubos de goma internos en los adaptadores apropiados para conectar la unidad de control de aire en el puerto de salida de la válvula de tres vías a la unidad de respiración no respiratoria en el puerto de entrada de la válvula de no respiración bidireccional. Ahora, envuelva la cinta de sellado alrededor de cualquier conexión suelta en el aparato de respiración de gas para asegurar un ajuste hermético. Complete la configuración conectando el extremo abierto del tubo de suministro de gas a una boquilla estéril.Toda la configuración de entrega de gas se puede ver aquí. Antes de comenzar el experimento, desinfecte la cabeza de la OCTA y el mentón con un hisopo de alcohol. Coloque un oxímetro de pulso en el dedo del sujeto y comience a monitorear los niveles de saturación de oxígeno y el pulso.Ajuste la altura de la configuración OCTA para que el sujeto pueda apoyar fácilmente su barbilla en el reposa mentón sin sobreextensión o flexionar su cuello. Enloopar el tubo de suministro de gas con el accesorio de la boquilla a través de la cabeza y el reposa mentón, con la boquilla mirando al sujeto. Inserte la boquilla en la boca del sujeto y aliente al sujeto a practicar la respiración a través de la configuración de no respiración para lograr familiaridad con el aparato.Indique al sujeto que respire profundamente para facilitar el intercambio de gases y coloque el clip de la nariz sobre el sujeto para asegurarse de que respira a través de la boquilla. Cambie la válvula de tres vías al canal adecuado según sea necesario. Aquí se está realizando una prueba de la línea de la base de control de aire de la sala, por lo que la válvula permanece en la configuración dos.Y tenga en cuenta el tiempo como el comienzo de una inhalación de gas. Tiempo cuidadosamente el inicio de la adquisición de la imagen, ya que las imágenes obtenidas antes de un minuto de exposición al gas pueden no haber tenido tiempo suficiente para reflejar la nueva condición de provocación de gas. Pida al sujeto que coloque la barbilla en el lado de la barbilla en el silencio opuesto al ojo que se está imátiendo y mueva su cabeza hacia adelante hasta que la frente esté en contacto firme con el reposacabezas.Con el sujeto mirando hacia adelante y fijando el objetivo en el centro de su vista, centre el escaneo observado en la vista de iris de la imagen en vivo y utilice las flechas izquierda y derecha para mover el reposa mentón hasta que el iris entre en foco. Después de confirmar que la inmersión foveal se centra en el escaneo OTC, adquiera una imagen. La exploración generalmente durará varios segundos.Vea la imagen OCTA después de la finalización del escaneo para confirmar que es de una calidad adecuada y seleccione Guardar, o vuelva a escanear el ojo según corresponda. Cuando no se necesiten más escaneos del ojo con esta mezcla de gas, deje que el sujeto se siente de la máquina y retire el clip de la nariz y la boquilla. Mientras el sujeto toma un descanso, llene la bolsa Douglas con la mezcla de aire deseada y luego ajuste la válvula de tres vías a la configuración dos.Repita el procedimiento como acaba de demostrar, pero recuerde girar la válvula de tres vías en el momento adecuado. Una vez adquiridas todas las imágenes, deseche los elementos desechables de la configuración y use un hisopo de alcohol para limpiar la cabeza y el mentón. Limpie la silla del sujeto, la mesa OCTA y las manijas OCTA con una toallita desinfectante para eliminar cualquier saliva errante y desconecte la configuración en sus componentes base.Para vaciar la bolsa Douglas, enrolle la bolsa desde el extremo distal hacia el puerto de entrada conectado a la válvula de tres vías y guárdela en un lugar apropiado para su futura recuperación. A continuación, llene un recipiente lo suficientemente grande como para sumergir el tubo de suministro de gas con un desinfectante detergente adecuadamente diluido y bien mezclado y remoje la válvula de no respiración bidireccional, la articulación del codo, el tubo de goma interno y los adaptadores de tubería en el baño desinfectante. Después de al menos 10 minutos, enjuague bien todos los materiales con agua y séquelos al aire en una toalla de papel en una encimera limpia.A continuación, coloque todas las piezas secas en el almacenamiento hasta el siguiente análisis. Las exploraciones B horizontales se observan a menudo en el dispositivo OCTA. Cuando se alinean correctamente y se ven como una imagen en la cara 2-D, estos B-scans constituirán una angiografía OCTA.La angiografía OCTA es lo que se exporta desde el dispositivo y se utiliza para el análisis de imágenes. Para cuantificar estos datos de una manera que permita comparaciones entre sujetos y entre diferentes condiciones, una métrica como la densidad del esqueleto del recipiente se puede calcular a partir de una imagen OCTA esqueletizada. Un mapa de calor de estas imágenes esqueletizadas se puede utilizar para demostrar cualitativamente el cambio en la densidad de los vasos.Es importante explicar el procedimiento a fondo al tema. Pídales que practiquen respirar a través del aparato de prueba para que puedan hacer cualquier pregunta si es necesario. Cualquier procedimiento de diagnóstico por imágenes de la retina o ocular se puede adaptar fácilmente para permitir mediciones de reactividad vascular de la retina como la nuestra.Este método también se puede aplicar a cualquier proceso de la enfermedad que pueda afectar la función vascular en el ojo. Monitoree el sujeto y sus signos vitales de cerca y detenga el experimento si tiene alguna preocupación u observa cualquier signo de angustia.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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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 ...