Торжеттік лазерлік офтальмоскопия және бейімделуші оптика технологиясы
Scanning laser ophthalmoscopy
Торжеттік лазерлік офтальмоскопия (SLO) – көздің торлы қабығы мен мүйіз қабығын зерттеу әдісі. Глаукома, макулярлық дегенерацияны анықтауда көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Скандық лазерлік офтальмоскопия (СЛО) – көзді тексеру әдісі. Ол адам көзінің торшасын немесе мүйіз қабығын диагностикалық бейнелеу үшін конфокалды лазерлік сканерлік микроскопия техникасын пайдаланады. Торшаны жоғары дәлдікпен кеңістіктік сезімталдықпен бейнелеу әдісі ретінде, ол глаукома, макулярлық дегенерация және басқа да торша ауруларын анықтауға көмектеседі. Сонымен қатар, ретинаның ашық суреттерін алу үшін адаптивті оптика технологиясымен үйлестірілген.
Scanning laser ophthalmoscopy (SLO) is a method of examination of the eye. It uses the technique of confocal laser scanning microscopy for diagnostic imaging of the retina or cornea of the human eye. As a method used to image the retina with a high degree of spatial sensitivity, it is helpful in the diagnosis of glaucoma, macular degeneration, and other retinal disorders. It has further been combined with adaptive optics technology to provide sharper images of the retina.
Скандық лазерлік офтальмоскопия
SLO көлденең және тік сканилеу айналарын пайдаланып, торлы қабықтың белгілі бір аймағын сканилеуге және теледидар экранында көрінетін растрлік суреттер жасауға мүмкіндік береді. Нақты уақытында торлы қабықты бейнелей алуға қабілетті болғанымен, көздің астигматизмі мен мүйіз қабығынан туындайтын шағылысулармен мәселелер туындайды. Көздің қозғалысы SLO деректерін шатастыруы мүмкін.
SLO utilizes horizontal and vertical scanning mirrors to scan a specific region of the retina and create raster images viewable on a television monitor. While it is able to image the retina in real time, it has issues with reflections from eye astigmatism and the cornea. Eye movements additionally can confound the data from SLO.
Адаптациялық оптикалық сканерлеу лазерлік офтальмоскопия
Адаптациялық оптикалық сканерлеу лазерлік офтальмоскопиясы (AOSLO) – тірі торлы қабықша жасушаларын өлшеуге қолданылатын техника. Ол торлы қабықшаның сканерленген лазерлік офтальмоскопиясынан алынған кескіндердегі оптикалық аберрацияларды жою үшін адаптивтік оптиканы пайдаланады.
Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy (AOSLO) is a technique used to measure living retinal cells. It utilizes adaptive optics to remove optical aberrations from images obtained from scanning laser ophthalmoscopy of the retina.
Тарих
Скандық лазерлік офтальмоскопия көздің нақты бір қабатын микроскоптық деңгейде көру әдісі ретінде дамыды. Конфокалды әдістерді қолдану арқылы артық жарықты азайту, анықталған жарықты кішкентай тесік арқылы шоғырландыру торшаның жеке қабаттарын бұрынғыдан да айқын бейнелеуге мүмкіндік берді. Дегенмен, жеке ретина жасушаларын бақылау үшін SLO қолдану алдыңғы көз тіндерінен (әсіресе, мүйіз қабығы мен линзадан) туындаған оптикалық аберрацияларға байланысты қиындықтар тудырды. Бұл аберрациялар (астигматизм және көздің орналасуына әсер ететін басқа факторлар) көлденең ажыратымдылықты төмендетіп, оларды жою қиынға соқты. Адаптивтік оптика алғаш рет 1980 жылдары SLO үшін қолданылды. Бұл алғашқы әрекет толқын фронтын анықтау технологиясын және деформацияланатын айнаны пайдаланбады, аберрацияларды астигматизм сияқты алдын ала өлшенген факторлар арқылы бағалады. Алайда, бұл сканерлеу кезінде алдыңғы көзден көзқарауыққа және одан сыртқа қарай жарық өтуінен туындаған шағын монохроматикалық аберрацияларды сейілтуге жеткіліксіз болды. Шак-Хартманн толқын фронты сенсорының ойлап табуы және құрылғыға бейімделуі торшаның кескіндерін әлдеқайда жоғары көлденең ажыратымдылықпен жасады. Құрылғыға үлкен, қымбат айналы деформацияланатын айналардың орнына микроэлектромеханикалық (МЭМ) айналарды қосу AOSLO-ны зерттеулердің кең ауқымында және пациенттерде қолдануға ыңғайлырақ етті.
Scanning laser ophthalmoscopy developed as a method to view a distinct layer of the living eye at the microscopic level. The use of confocal methods to diminish extra light by focusing detected light through a small pinhole made possible the imaging of individual layers of the retina with greater distinction than ever before. However, using SLO for monitoring of individual retinal cells proved problematic because of optical aberrations created from the tissues of the anterior eye (specifically the cornea and lens). These aberrations (caused additionally by astigmatism and other factors affecting eye position) diminished lateral resolution and proved difficult to remove. Adaptive optics was first attempted for SLO in the 1980s. This first attempt did not use wavefront detecting technology with its deformable mirror and estimated aberrations through pre measured factors such as astigmatism. However, this did not diffuse the small monochromatic aberrations resulting from light traveling through the anterior eye both into and out of the pupil during scanning. The invention and adaptation of the Shack–Hartmann wavefront sensor for the apparatus produced images of the retina with much higher lateral resolution. The addition of microelectricalmechanical (MEMs) mirrors instead of larger, more expensive mirror deformable mirror systems to the apparatus made AOSLO further usable for a wider range of studies and for use in patients.
Процедура
Субъект тіс іздерін түсіретін бекіткішке орналастырылады, ол үш өлшемді кеңістікте бас манипуляциясына мүмкіндік береді. Субъектің көзі дилатациялық агентті қолдану арқылы кеңейтіледі, бұл аккомодациядан туындаған ауытқуларды азайтуға бағытталған. Көздері жеткілікті түрде кеңейгеннен кейін, субъектті бекіткіштегі нысанаға назар аударуға шақырады. Субъект дұрыс орналасқаннан кейін толқындық түзету және бейнелеу жүзеге асырылады. Лазерлік сәуле коллимдеуден өтеді, содан кейін сәуле бөлуші айнадан шағылысады. Конфокалды SLO сияқты, көзді сканерлеу алдында және кейін жарық көлденең және тік сканерлеу айналарынан өтуі керек, бұл жылдам торлы қабат суреттерін алу үшін сәулені дұрыс бағыттауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, жарық көзге түскенге дейін және кейін деформацияланатын айнадан шағылысады, бұл оптикалық аберрацияларды таратуға көмектеседі. Лазерлік сәуле көздің қарындасы арқылы кіріп, оған бағытталған аймақты жарықтандырады, ал кері шағылысқан жарық сол жолмен шығады. Айналардан қайтып келген жарық бірінші сәуле бөлуші арқылы екінші сәуле бөлушіге өтеді, онда ол бір мезгілде фотокөбейтуші түтікке (PMT) және Shack–Hartmann толқындық сенсор массивіне бағытталады. Фотокөбейтушіге бағытталған жарық конфокалды микроскопиялық тесік арқылы шоғырландырылады, бұл қызығушылық жазықтығынан шағылыспаған жарықты жоюға және одан кейін PMT-де жазылуға мүмкіндік береді. Толқындық сенсор массивіне бағытталған жарық массивтегі линзалар арқылы бөлінеді, содан кейін оптикалық аберрацияларды анықтау үшін зарядталған құрылғы (CCD) камерасына жазылады. Бұл аберрациялар PMT-де жазылған суреттерден алынып тасталады, бұл жақтық ажыратымдылықты едәуір арттырады. AOSLO сонымен қатар миопиялық көздердегі фовеальді конустардың тығыздығының эметропиялық көздермен салыстырғанда айтарлықтай төмендеуін анықтады. Бұл айырмашылық миопиямен байланысты көздің осьтік ұзындығының ұлғаюымен конус тығыздығының табиғи төмендеуінен туындайды деп болжанады. AOSLO макулярлық дистрофиядан зақымдалған аймақтардағы фоторецепторлардың құрылымдық аномалияларын да бейнеледі. Бұл субъектілерде макулярлы зақымданудың ішінде қараңғы аймақ көрінді, ал зақымдану периметрінде морфологиялық аномалиялы фоторецепторлар байқалды. Сонымен қатар, конус дистрофиясы және пигменттік ретинит (RP) бар субъектілерді сканерлеу нормальды ретинасы бар субъектілерге қарағанда конус тығыздығының айтарлықтай өзгеруін көрсетті. Бұл AOSLO-ны ауру генотипі бар субъектілерде фенотипті бақылау және растау үшін болашақта қолдануға мүмкіндік береді. AOSLO-ны қолдану арқылы ретиналық пигменттік эпителий (RPE) жасушаларын ретиналық ауруы бар және жоқ пациенттерде бейнелеу мүмкін болды. Фоторецептор жасушаларының жоғалуымен бірге фондық шашыраған жарық азаяды және RPE-ге бағытталған жарықты айқын талдауға болады. RPE жасушаларының жоғалуы макулярлық дегенерацияның негізгі патологиясын құрайтындықтан, бұл RPE деградациясын in vivo бақылаудың болашақ мүмкіндігін ұсынады. Бұл AOSLO арқылы нормальды адам және резус макакаларының ретинасындағы липофусцин гранулаларының автофлуоресценциясын талдау арқылы расталды. Бұл флуоресценцияны қалыпты және аурулы ретиналарда конус құрылымын бір мезгілде бейнелеумен және конус/ретиналық пигменттік жасушалар арақатынасын талдаумен салыстыру мүмкін екені көрсетілді, ал болашақта ретиналық дистрофиядан туындаған ретиналық зақымдануды қадағалауға мүмкіндік беруі мүмкін. AOSLO резус макакаларында белгілі бір толқын ұзындығындағы макуланың жарықтан зақымдануын қадағалау үшін қолданылды. Сонымен қатар, AOSLO басқа техникаларға қарағанда көзді бақылаудың жоғары дәлдігін қамтамасыз етеді. AOSLO-дағы қысқа сканерлеу уақыты көздің қозғалысын ретина суретін алуға кедергі келтіретін факторға айналдырады. Есептеулік түзетулер мен модельдеу кадрлар арасындағы көздің қозғалысынан туындаған аберрацияларды түзетуге мүмкіндік берді. Алайда, суреттер арасындағы торлы қабаттағы өзгерістерге негізделген осы аберрацияларды бақылау арқылы жарықтың конустың жеке бағдарына тигізетін әсерін қадағалауға болады. Көзбен шолу және AOSLO көзді бақылау әдістерін қолдана отырып жүргізілген зерттеулер торлы қабаттың микроскоптық деңгейдегі қозғалысты қалай қадағалайтыны туралы мәліметтер берді.
The subject is placed in a dental impression mount fixed in a way to make it possible to manipulate the head in three dimensions. The subject's pupils are dilated using a dilating agent to minimize fluctuations from accommodation. After the eyes are sufficiently dilated, the subject is told to fixate on a target while in the mount. Once the subject is properly placed, wavefront correction and imaging takes place. A laser is collimated and then reflected off of a beam splitting mirror. As in confocal SLO, light must pass through both a horizontal and a vertical scanning mirror before and after the eye is scanned to align the moving beam for eventual retinal faster images of the retina. Additionally, the light is reflected off of a deformable mirror before and after exposure to the eye to diffuse optical aberrations. The laser enters the eye through the pupil to illuminate the region it has been focused onto and light reflected back leaves the same way. Light returning from the mirrors passes through the first beam splitter onto another beam splitter where it is directed simultaneously toward a photomultiplier tube (PMT) and toward a Shack–Hartmann wavefront sensor array. The light going toward the photomultiplier is focused through a confocal microscopy pinhole to remove light not reflecting off of the plane of interest and then recorded in the PMT. Light directed to the wavefront sensor array is split up by the lenslets in the array and then recorded onto a charge coupled device (CCD) camera for detection of optical aberrations. These aberrations are then subtracted from the images recorded in the PMT to vastly increase lateral resolution. AOSLO has also revealed significant decreases in foveal cone packing density for myopic eyes in comparison to emmetriopic eyes. This difference has been hypothesized to originate from a natural decrease in cone density with the increase in eye axial length associated with myopia. Abnormalities in photoreceptor structure in regions damaged by macular dystrophy have additionally been imaged by AOSLO. In these subjects, a dark area has been visualized within the macular lesion and morphologically abnormal photoreceptors have been visible on the lesion perimeter. Furthermore, scanning of subjects with cone dystrophy and retinitis pigmentosa (RP) has shown significant changes in cone packing density for these subjects compared to those with normal retinas. This presents a possible future use of AOSLO in phenotype tracking and confirmation for subjects with diseased genotypes. The imaging of retinal pigment epithelium (RPE) cells in patients with and without retinal disease has also proved possible with the use of AOSLO. With the loss of photoreceptor cells, background scattered light decreases and the light focused on the RPE can be analyzed more clearly. As the loss of RPE cells represents the primary pathology of macular degeneration, this provides a possible future avenue for tracking RPE degradation in vivo. This has been further proved with the analysis of lipofuscin granule autofluoresence in normal human and rhesus macaque retinas by AOSLO. Comparison of this fluorescence in normal and diseased retinas with simultaneous imaging of cone structure and cone/retinal pigment cell ratio analysis has been shown to be possible and in the future may allow for the tracking of retinal damage from retinal dystrophies. AOSLO has already been used in rhesus macaques to track light damage to the macula from particular wavelengths. Additionally, AOSLO provides a greater degree of accuracy for eye tracking than possible before with other techniques. Because of the short scan time involved in AOSLO, eye motion itself represents an obstacle to taking images of the retina. Computational adjustments and modeling have been able to correct for aberrations caused by eye motion between frames. However, by tracking these aberrations based on changes to the retina between pictures, the effect of light on the individual orientation of the cone can be tracked. Research utilizing a visual stimulus and AOSLO eye tracking have yielded data on how the retina tracks movement at the microscopic level.
Ретинаны дисекциялау және басқа да бейнелеу әдістерімен салыстыру
AOSLO түрлі себептерге байланысты тоқпандық диссекцияға тиімді балама болып табылады. AOSLO-дан бұрын конус тығыздығын тек көз донорлары банктерінен алынған көздерде ғана талдау мүмкін болды. Бұл әдіс тірі көздердегі конустардың өзгеруін өлшемегендіктен, уақыт өте келе ретинаның өзгеруін немесе көздің қозғалысын қадағалау үшін қолдануға болмайды. Тірі субъектілерді пайдалану арқылы AOSLO осы өлшемдерді, сондай-ақ жас және басқа да бөгеттеуші факторларды оңай бақылауға мүмкіндік береді, сонымен бірге конус тығыздығының анатомиялық нәтижелерін сақтайды. Оптикалық когерентті томография (ОКТ) пациенттерде торлы қабықтың физиологиясын бақылау үшін қуатты клиникалық құрал болып табылады. ОКТ көз ішіндегі тіндерді ажырату үшін және тірі пациенттің торлы қабығының кесінді суретін инвазивті емес түрде жасау үшін төмен когерентті интерферометрияны қолданады. Ол AOSLO-дан да жоғары осьтік ажыратымдылыққа ие. Дегенмен, AOSLO ОКТ-ге қарағанда әлдеқайда жоғары трансляциялық ажыратымдылықты ұсынады және осылайша көздің қозғалысының торлы қабыққа тигізетін әсері сияқты ұсақ бүйірлік физикалық өзгерістерді қадағалау үшін қолданылуы мүмкін. Жақында AOSLO және ОКТ комбинациясы бір құралда жеке конус жасушаларының алғашқы үш өлшемді суреттерін жасауға және фовеяға жақын жалпы конус мозаикасын жоғары жылдамдықпен көрсетуге талпыныс жасалды.
AOSLO represents an advantageous alternative to retinal dissection for a variety of reasons. Analysis of cone packing density before AOSLO was only possible on mounted eyes from eye donor banks. As this method could not measure changes to cones in living eyes, it could not be used to track retinal changes over time or eye movements. With the use of living subjects, AOSLO allows for these measurements as well as easier control of age and other confounding factors while maintaining similar anatomical results for cone packing density. Optical coherence tomography (OCT) represents a powerful clinical tool for monitoring retinal physiology in patients. OCT uses low coherence interferometry to differentiate tissues within the eye and create a cross section of a living patients’ retina non invasively. It actually has greater axial resolution than AOSLO. However, AOSLO represents a method with much greater translational resolution than OCT and can thus be used to track minor lateral physical changes such as the effects of eye movements on the retina. A combination of AOSLO and OCT has recently been attempted in one apparatus to produce the first three dimensional images of individual cone cells and illustrate the overall cone mosaic near the fovea at high speeds.