Нов апарат за ранна диагностика на дегенеративни очни заболявания

Резюме: Изследователите са разработили ново офталмологично устройство, способно да открива дегенеративни зрителни проблеми като свързана с възрастта макулна дегенерация много преди да се появят първите симптоми.

източник: EPFL

Изследователи от лаборатория EPFL са разработили офталмологично устройство, което може да диагностицира определени дегенеративни очни заболявания много преди да се появят първите симптоми. В ранните клинични изпитания беше показано, че прототипът създава изображения с достатъчна степен на точност само за пет секунди.

Търсенето на лечения за спиране или ограничаване на прогресията на дегенеративни очни заболявания, които могат да доведат до слепота, напредва бързо. Но в момента няма устройство, което може надеждно да диагностицира тези състояния, преди да се появят първите симптоми.

Тези нарушения, най-известното от които е свързаната с възрастта макулна дегенерация (AMD), включват промени във фоторецепторите на окото. И всички те имат една и съща основна причина: увреждане на пигментния епител на ретината (RPE), слой от клетки, който седи зад фоторецепторите.

Устройството, разработено в Лабораторията за приложни фотонни устройства (LAPD) на EPFL, наблюдава промените в RPE преди появата на симптомите, предоставяйки на изследователите първите in vivo изображения, в които клетките могат да бъдат диференцирани. Въоръжени с тази способност за ранно откриване, клиницистите ще могат да диагностицират тези заболявания, преди да се появят необратими симптоми.

Резултатите от първото клинично изпитване са публикувани в статия в списание Науки по офталмология.

Наблюдавайте промените в клетките зад фоторецепторите

В допълнение към причиняването на AMD, влошаването на RPE причинява редица други очни заболявания, включително пигментен ретинит и диабетна ретинопатия.

Разположен между фоторецепторите и хороидеята (тънък слой тъкан, съдържащ съдове, които транспортират кръв към ретината), RPE играе важна роля в поддържането на зрителната функция и поддържането на пръчиците и конусите здрави на окото.

Няколко изследователски групи са изследвали тези клетки под микроскоп – in vitro – за да определят свойствата им и да наблюдават морфологичните промени, които настъпват със стареенето, но също и с появата и прогресирането на заболявания на ретината като AMD и пигментен ретинит.

Досега обаче не е имало лесен и надежден метод за наблюдение на RPE при жив пациент – ​​in vivo – за ранно откриване и текущо наблюдение на тези състояния.

Наклонените светлинни лъчи държат ключа

Правени са различни опити за проектиране на устройство, което позволява на клиницистите да изследват RPE. Но досега всеки от тях е неуспешен поради неадекватна разделителна способност, проблеми с безопасността на пациентите или прекалено дълго време на експозиция.

Екипът на EPFL разработи ретинална камера с два наклонени лъча, насочени към бялото на окото, съчетана с адаптивна оптична система, която коригира изкривяванията на светлинните вълни, за да произведе рязко изображение.

Тази технология, наречена транссклерално оптично изображение, е подобна на съществуващите системи за изображения на ретината по отношение на използването на инфрачервени светлинни лъчи.

Но според Кристоф Мозер, който оглавява LAPD в инженерното училище, има една ключова разлика: „Лъчите се фокусират наклонено през бялото на окото, което заобикаля проблема с излишната светлина, причинена от силно отразяващи конусовидни фоторецепторни клетки. , разположен в центъра на окото, когато осветявате ретината през зеницата.

Въоръжени с тази способност за ранно откриване, клиницистите ще могат да диагностицират тези заболявания, преди да се появят необратими симптоми. Изображението е обществено достояние

След това светлинните вълни се улавят от камерата, докато излизат от окото през зеницата. Екипът имаше момент на еврика, когато видя първото ясно изображение на екрана, тъй като това беше първият път, когато някой наблюдаваше тази част от човешкото тяло с помощта на камера, клинично съвместими изображения.

Първо клинично изпитване, включващо 29 участници

Изследователите разработиха клиничен прототип в партньорство с EarlySight, отделяне от същата лаборатория EPFL. С време на експозиция по-малко от пет секунди, ключово предимство в скоростта за потенциална диагностична употреба, камерата е в състояние да заснеме 100 необработени изображения. След това алгоритмите подравняват и прегрупират необработените кадри, за да създадат едно висококачествено изображение на екрана.

Интерфейсът има пет бутона, всеки от които съответства на предварително дефинирана област на окото, което позволява да се избере желаното изображение. Потребителите могат също така да щракнат навсякъде в задната част на диаграмата на очите, за да изберат конкретната област, която желаят да изобразят.

Прототипът на устройството, известен като Cellularis, е разработен като част от проекта EIT Health ASSESS на Европейския съюз, в партньорство с изследователския екип на Франсин Бехар-Коен в Националния институт по здравеопазване и медицински изследвания (INSERM) в Париж и с клиничния изследователски лабораторен център на офталмологичната болница Jules-Gonin в Лозана.

След това камерата беше оценена в клинично изпитване, ръководено от Irmela Mantel, лекар, свързан с медицинското звено за ретина на офталмологичната болница Jules-Gonin, предназначено да оцени способността на устройството да произвежда изображения Clear RPE при 29 здрави доброволци. Във всеки случай изображенията, генерирани от камерата, бяха достатъчно точни, за да определят количествено морфологичните характеристики на RPE клетките на участниците. Те бяха съхранени в база данни за бъдещ принос към медицинските изследвания.

„Морфологията на тези клетки, които играят съществена роля във функцията на ретината, е силен индикатор за тяхното здраве“, обяснява Лаура Ковалчук, учен в EPFL и очна болница Jules-Gonin и водещ автор на изследването.

Вижте също

Това показва очертанията на главата и мозъка

“Способността за точно откриване на RPE клетки и наблюдаване на морфологичните промени, които настъпват в тях, е жизненоважна за ранното откриване на дегенеративни заболявания на ретината и за наблюдение на ефективността на новите лечения.”

Относно тези новини за изследване на макулната дегенерация, свързана с възрастта

Автор: Пресслужба
източник: EPFL
Контакт: Пресслужба – EPFL
Образ: Изображението е обществено достояние

Оригинално изследване: Свободен достъп.
„Изобразяване In Vivo на пигментния епител на ретината с помощта на транссклерално оптично изобразяване в здрави очи“ от Laura Kowalczuk et al. Науки по офталмология


Резюме

In vivo изобразяване на пигментния епител на ретината с помощта на транссклерално оптично изобразяване в здрави очи

Обективен

За изобразяване на здрави пигментни епителни клетки на ретината (RPE). на живо използвайки транссклерално оптично изобразяване (TOPI) и да анализира статистиката на характеристиките на макулните RPE клетки като функция на възрастта, аксиалната дължина (AL) и ексцентричността.

Дизайн

Моноцентрично, проучвателно, проспективно и описателно клинично проучване.

Високоговорители

49 очи (AL: 24,03±0,93 mm; обхват: 21,88 – 26,7 mm) от 29 участници на възраст 21-70 години (37,1±13,3 години; 19 мъже, 10 жени)

Методи

Изображения на ретината, включително фотография на фундуса с ултрашироко поле и оптична кохерентна томография със спектрален домейн, AL и измервания на рефракционна грешка бяха събрани в началото. За всяко око бяха получени 6 RPE изображения с висока разделителна способност с помощта на TOPI на различни места, едно от които беше изобразено 5 пъти, за да се оцени повторяемостта на метода. Последващият офталмологичен преглед се повтаря 1-3 седмици след TOPI, за да се оцени безопасността. RPE изображенията бяха анализирани с персонализиран автоматизиран софтуер за извличане на клетъчни параметри. Статистическият анализ на избрани изображения с висок контраст включваше изчисляване на коефициента на вариация (CoV) за всяка характеристика при всяка реплика, тестове на Spearman и Mann-Whitney за изследване на връзката между характеристиките на клетките и характеристиките на окото и/или субекта.

Основни критерии за преценка.

Характеристики на RPE клетки като плътност, площ, разстояние от център до център, брой съседи, кръглост, удължение, плътност и CoV гранично разстояние.

Резултати

Характеристиките на макулните RPE клетки бяха извлечени от TOPI изображения при ексцентричност от 1.6° до 16.3° спрямо фовеята. За всяка характеристика средният CoV е по-малък от 4%. Тестът на Spearman показа корелация в характеристиките на клетките на RPE. В perifovea, областта, в която са избрани изображения за всички участници, по-дългата AL е значително свързана с намалена RPE клетъчна плътност (R Spearman, Rs = -0.746; стр<0,0001) и увеличение на клетъчната повърхност (Rs=0,668; стр<0,0001), без морфологична модификация. Стареенето също е значително свързано с намаляването на плътността на RPE (Rs=-0,391; стр=0,036) и увеличение на клетъчната повърхност (Rs=0,454; стр=0,013). По-ниски, по-малко симетрични, по-удължени и по-големи кръгли клетки са наблюдавани в продължение на 50 години.

заключение

Технология TOPI изобразява RPE клетки на живо с повторяемост от по-малко от 4% за CoV и се използва за анализиране на влиянието на физиологичните фактори върху морфометрията на RPE клетките в перифовеума на здрави доброволци.

Add Comment