Imagem vascular profunda no olho com ultrassom aumentado de fluxo

Summary

Apresentamos uma técnica de ultrassom não invasiva para geração de angiografias tridimensionais no olho sem o uso de agentes de contraste.

Abstract

A retina dentro do olho é um dos tecidos mais exigentes de energia do corpo e, portanto, requer altas taxas de entrega de oxigênio de um rico suprimento de sangue. A lâmina capilar das linhas coroides da superfície externa da retina e é a fonte dominante de oxigênio na maioria das retinas vertebradas. No entanto, este leito vascular é desafiador para a imagem com técnicas ópticas tradicionais devido à sua posição atrás da retina altamente absorvente de luz. Aqui descrevemos uma técnica de ultrassom de alta frequência com posterior aumento de fluxo para leitos vasculares profundos de imagem (0,5-3 cm) do olho com alta resolução espacial. Este método não invasivo funciona bem em espécies com glóbulos vermelhos nucleados (modelos animais não mamíferos e fetais). Permite a geração de angiografias tridimensionais não invasivas sem o uso de agentes de contraste, e é independente dos ângulos de fluxo sanguíneo com uma sensibilidade maior do que as técnicas de ultrassom baseadas em Doppler.

Introduction

O alto metabolismo da retina vertebrado impõe um tradeoff intrínseco entre duas necessidades contrastantes; altas taxas de fluxo sanguíneo e um caminho leve desprovido de vasos sanguíneos. Para evitar perturbação visual de glóbulos vermelhos perfumados, a retina de todos os vertebrados recebe oxigênio e nutrientes através de uma folha de capilares atrás dos fotorreceptores, o choriocapillaris1,2,3. No entanto, esta única fonte de nutrientes e oxigênio impõe uma limitação de difusão à espessura da ^retina4,5, de modo que muitas espécies visualmente ativas possuem uma variedade de redes vasculares elaboradas para fornecer suprimento sanguíneo adicional a este órgão metabolicamente ^ativo6. Esses leitos vasculares incluem vasos sanguíneos que perfumam as camadas internas da retina em mamíferos e alguns peixes4,7,8,9,10, vasos sanguíneos no lado interno (voltado para a luz) da retina encontrados em muitos peixes, répteis e aves4,11,12,13, e arranjos vasculares contracorrentes do choroide do peixe, o rete choroide mirabile, que permite a geração de pressões parciais de oxigênio super-atmosférica14,15,16,17,18,19,20. Apesar de esses caminhos adicionais não choroidais para o fornecimento de nutrientes da retina desempenharem um papel essencial no abastecimento dos requisitos metabólicos da visão ^superior4, a anatomia tridimensional dessas estruturas vasculares é mal compreendida, limitando nossa compreensão da evolução morfológica do olho vertebrado.

Tradicionalmente, o suprimento de sangue da retina tem sido estudado utilizando técnicas ópticas, como a oftalmoscopia fundus. Esta categoria de técnicas fornece informações não destrutivas de alto rendimento sobre anatomia não choroidal dos vasos sanguíneos em alta ^{resolução21} e, portanto, é prontamente utilizada no diagnóstico clínico de anormalidades na estrutura do vaso da ^retina22. No entanto, o pigmento da retina absorve a luz transmitida e limita a profundidade de visão nessas técnicas ópticas, fornecendo informações reduzidas sobre estrutura e função coroidal sem o uso de agente de ^contraste21. Limitações de profundidade semelhantes são experimentadas na tomografia de coerência óptica (OUT). Esta técnica pode gerar angiografias fundus de alta resolução usando ondas de luz à custa técnica de penetração de ^{profundidade23}, enquanto a imagem de profundidade aprimorada OCT pode visualizar o coroide em detrimento da qualidade da imagem da ^retina24. A ressonância magnética supera as limitações ópticas da oftalmoscopia e do OCT e pode mapear camadas vasculares na retina, embora em baixa ^{resolução25}. A histologia e a tomografia microcomputada (μCT) mantêm a alta resolução das técnicas ópticas e fornecem informações sobre morfologia vascular de olhos ^inteiros4, mas ambas as técnicas requerem amostragem ocular e, portanto, não são possíveis na clínica ou espécies raras ou ameaçadas. Para superar algumas das limitações dessas técnicas de imagem da retina estabelecidas, o estudo aqui apresenta um protocolo de ultrassom em animais anestesiados, onde o movimento sanguíneo é mapeado em silico em uma série de ultrassonografias bidimensionais igualmente espaçadas que abrangem um olho inteiro, aplicando uma técnica comparável como descrito anteriormente para imagens embrionárias e ^{cardiovasculares26,27, 28} e em ANgiografia ^OCT29. Esta abordagem permite a geração de angiografias oculares profundas tridimensionais não invasivas sem o uso de um agente de contraste e abre novas vias para mapear a distribuição do fluxo sanguíneo dentro do olho entre as espécies.

Protocol

O protocolo abaixo foi realizado com permissão da Inspetoria Dinamarquesa de Experimentação animal dentro do Ministério dinamarquês de Alimentos, Agricultura e Pesca, Veterinária Dinamarquesa e Administração de Alimentos (Licença número 2016-15-0201-00835). 1. Anestesia e ultrassom médio Anestesiar o animal de pesquisa.NOTA: Tipo e dose de anestesia apropriada são altamente dependentes de espécies. Em geral, anestésicos à base de imersão como MS-222 (ácido metano…

Representative Results

A técnica de ultrassom aprimorada de fluxo para a imagem de leitos vasculares do olho pode ser aplicada em uma variedade de espécies e tem sido usada atualmente em 46 espécies diferentes de vertebrados (Figura 1, Tabela 1). A presença de glóbulos vermelhos nucleados em vertebrados não adulto-mamíferos fornece contraste positivo do sangue fluindo em comparação com tecido estático em gravações de cine (Arquivo Suplementar 2). No entanto, quando ana…

Discussion

A imagem vascular usando ultrassom aprimorado pelo fluxo fornece um novo método para imagens não invasivas da vasculatura do olho que oferece várias vantagens sobre as técnicas atuais, mas tem suas limitações intrínsecas. A principal vantagem do ultrassom aumentado pelo fluxo é a capacidade de gerar angiografias oculares com uma profundidade de campo que excede o epitélio pigmento da retina, que limita a profundidade de campo em técnicas ópticas. Na imagem de ultrassom, a resolução espacial e a profundidade …

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