フロー強化超音波による眼の深部血管イメージング
Summary
我々は、造影剤を使用せずに眼内に3次元血管造影を生成するための非侵襲的超音波技術を提示する。
Abstract
眼内の網膜は、体内で最もエネルギーを要求する組織の1つであり、したがって、豊富な血液供給からの酸素送達の高い速度を必要とする。脈絡膜の毛細血管薄層は網膜の外表面に並び、ほとんどの脊椎動物の網膜で支配的な酸素源です。しかし、この血管床は、光吸収性の高い網膜の背後に位置しているため、従来の光学技術では画像化が困難です。ここでは、眼の深部血管床(0.5〜3cm)を高い時空間分解能で画像化するための、その後の流れ増強を伴う高周波超音波技術について説明する。この非侵襲的方法は、有核赤血球を有する種(非哺乳動物および胎児動物モデル)において良好に機能する。造影剤を使用せずに非侵襲的な3次元血管造影の生成を可能にし、ドップラーベースの超音波イメージング技術よりも高感度で血流角度に依存しない。
Introduction
脊椎動物の網膜上の高い代謝は、2つの対照的なニーズの間に固有のトレードオフを課す。高い血流量と血管のない光路。赤血球の灌流の視覚的障害を避けるために、すべての脊椎動物の網膜は、光受容体の後ろの毛細血管のシートを介して酸素と栄養素を受け取ります1,2,3。しかし、この栄養素と酸素の単一の供給源は網膜の厚さに拡散制限を課す4,5ので、多くの視覚的に活性な種は、この代謝的に活性な器官に追加の血液供給を提供するために、様々な精巧な血管網を有する6。これらの血管床には、哺乳類および一部の魚類の網膜層を灌流する血管4、7、8、9、10、多くの魚類、爬虫類、および鳥類に見られる網膜の内側(光向き)側の血管4、11、12、13、および魚類脈絡膜の向流血管配置、脈絡膜reteミラビレは、超大気酸素分圧14、15、16、17、18、19、20の生成を可能にする。網膜栄養供給のためのこれらの追加の非脈絡膜経路は、優れた視力の代謝要求に燃料を供給する上で不可欠な役割を果たすにもかかわらず4、これらの血管構造の三次元解剖学は十分に理解されておらず、脊椎動物の眼の形態学的進化に関する我々の理解を制限する。
伝統的に、網膜血液供給は、眼底眼科検査などの光学的技術を用いて研究されてきた。このカテゴリーの技術は、非脈絡膜血管解剖学に関するハイスループットの非破壊的情報を高解像度で提供し21、したがって網膜血管構造の異常の臨床診断に容易に使用される22。しかしながら、網膜色素上皮は透過光を吸収し、これらの光学技術における視野の深さを制限し、造影剤21を使用せずに脈絡膜構造および機能に関する減少した情報を提供する。同様の深さの制限は、光干渉断層撮影法(OCT)でも経験される。この技術は、深度透過の技術的犠牲を払って光波を用いて高解像度眼底血管造影を生成することができ23、一方、強化された深度イメージングOCTは、網膜イメージング品質を犠牲にして脈絡膜を視覚化することができる24。磁気共鳴イメージングは、眼科検査とOCTの光学的限界を克服し、低解像度ではあるが網膜の血管層をマッピングすることができる25。組織学およびマイクロコンピュータ断層撮影法(μCT)は、光学技術の高分解能を維持し、全眼血管形態に関する情報を提供する4が、どちらの技術も眼のサンプリングを必要とするため、診療所や希少種または絶滅危惧種では不可能である。これらの確立された網膜画像化技術の限界のいくつかを克服するために、ここでの研究は、胚および心血管イメージングのために以前に説明したような類似の技術を適用することによって、眼全体にまたがる一連の等間隔の2次元超音波スキャン上で血液運動がインシリコでマッピングされる麻酔動物に関する超音波プロトコルを提示する26,27。28およびOCT血管造影29。このアプローチは、造影剤を使用せずに非侵襲的な3次元深眼血管造影の生成を可能にし、種間の眼内の血流分布をマッピングするための新しい道を開く。
Protocol
Representative Results
Discussion
流れ増強超音波を用いた血管画像化は、現在の技術よりもいくつかの利点を提供するが、その本質的な限界を有する眼の血管系の非侵襲的画像化のための新しい方法を提供する。流れ増強超音波の主な利点は、網膜色素上皮を超える被写界深度を有する眼血管造影を生成する能力であり、これは光学技術における被写界深度を制限する。超音波イメージングでは、空間分解能と被写界深度は?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究はカールスバーグ財団(CF17-0778;CF18-0658)、ルンドベック財団(R324-2019-1470;R346-2020-1210)、Velux Foundations(00022458)、The A.P. Møller Foundation for the Advancement of Medical Science、Marie Skłodowska-Curie助成金協定(No. 754513)に基づく欧州連合のHorizon 2020研究イノベーションプログラム、およびオーフス大学研究財団。
Materials
| MS-222 | Sigma | E10521-50G | |
| Benzocaine | Sigma | E-1501 | |
| Propofol | B Braun | 12260470_0320 |
|
| Alfaxalon | Jurox | NA | |
| Isoflurane | Zoetis | 50019100 | |
| Ultrasound scanner | VisualSonics | Vevo 2100 |
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