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离焦果然诱导脉络膜厚度空间变化!周行涛教授团队动物眼近视研究发表

离焦果然诱导脉络膜厚度空间变化!周行涛教授团队动物眼近视研究发表

【概要描述】

离焦果然诱导脉络膜厚度空间变化!周行涛教授团队动物眼近视研究发表

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近视是屈光不正最常见的疾病,被证明与多种致盲性眼病有关,包括视网膜脱离和青光眼等,已成为全球健康问题。推进近视病因学和病理学的认识,对进一步探索近视的治疗策略至关重要。动物模型已揭示了近视发生和发展的潜在过程。研究证实,眼睛对光学离焦刺激作出双向反应,即视网膜检测离焦信号,脉络膜发生快速变化,巩膜持续重塑,导致加速或减缓眼睛伸长,最后形成近视或远视。虽然确切的机制尚未完全了解,但越来越多的证据表明脉络膜是视网膜和巩膜之间的“桥梁”,通过“直接改变其厚度以及在视网膜和巩膜之间传输信号”起着核心作用

对雏鸡进行离焦后,脉络膜厚度(ChT)发生快速变化,这是一种具有高度敏感的屈光状态调节的实验性近视常见动物模型。并且,越来越多的证据显示了外周视网膜在眼部生长调节方面的作用,使对于近视动物模型中ChT区域变化的研究越来越感兴趣。然而,以往使用高分辨率A-扫描的超声研究只能提供眼部组织结构的一维参数,限制了对雏鸡离焦后ChT区域变化的探索。并且,由于测量过程中无法固视,很难检测到空间变化。随着OCT技术的发展,特别是最新的全域扫频OCT(SS-OCT)技术,具有超高的扫描速度(以获得更宽广的视场)和更高的分辨率,实现在空间上构建和量化ChT。

1. A:雏鸡(10日龄)右眼SS-OCT扫描,包括1280行(b扫描),每行1536次a扫描。黑色箭头表示位于视网膜颞下的鸡眼“栉膜”,虚线表示在图B中分割的单一B-扫描;

B:雏鸡单线B-扫描:玻璃体腔(蓝色)、视网膜(橙色)、脉络膜(红色)和巩膜(绿色)。视网膜进一步分为神经纤维层(NFL)、神经节细胞层(GCL)、内丛状层(IPL)、内核层(INL)、外丛状层(OPL)、外核层(ONL)、外界膜(ELM)、内段/外段(IS/OS)和视网膜色素上皮(RPE)。脉络膜厚度(ChT)定义为Bruch’s膜与脉络膜界面之间的距离,用红线表示。

近日,复旦大学附属眼耳鼻喉科医院等四家单位由周行涛教授领衔的研究团队运用高清、超广角的图湃新一代40万速度全域扫频OCTA技术,观察对雏鸡离焦和随后恢复引起的ChT空间变化,在国际期刊《Experimental Eye Research》上发表标题为《Defocus-induced spatial changes in choroidal thickness of chicks observed by wide-field swept-source OCT》(超广角扫频OCT观察雏鸡离焦诱导后脉络膜空间变化)论文(并列第一作者:黄洋轶、王钰靓、沈阳),为进一步理解和认识视觉引导的眼睛生长机制提供了崭新的视角和更多依据。

脉络膜是位于巩膜和Bruch膜之间的血管层,是一个动态的、多功能的结构,大多数商业仪器无法自动分隔脉络膜巩膜交界,不得不依靠专业人员对图像手动分析。但脉络膜结构复杂,边界对比度往往相对较低难以区隔。图湃全域扫频OCTA可提供高分辨率和深度分辨的脉络膜血管系统可视化,以及利用图形识别结合人工智能(AI)技术自动分层算法能够对视网膜和脉络膜各层进行精准分层,准确识别出每一层,包括Bruch’s膜(BRM)和脉络膜-巩膜界面(CSI),能够获得厚度的精确测量。针对动物数据采集,无需外接任何镜头适配器,秒速采集动物超广角高清断层和血流影像,对视网膜和脉络膜各层同样能做到做精准分割,如图1所示。脉络膜厚度(ChT)定义为Bruch’s膜与脉络膜界面之间的距离(图1.b红线标示)。除了本研究中雏鸡的脉络膜结构,既往应用图湃全域扫频OCTA还采集到C57小鼠的全景眼球、斑马鱼全景眼球、兔子前后节OCTA及高清OCT,猴子、猫、狗等动物眼的高清影像。

2. C:基线时雏鸡眼Cht地形彩色图。使用定制软件,自动构建了一个ChT地形彩色图(以负镜片组的一只鸡眼为基线)。颜色条表示ChT的值,蓝色(较薄)到红色(较厚)以微米为单位。D: 采用ETDRS网格将分析区域分为9个区域,包括中心(中心圆直径1 mm)、中心旁(内环,进一步分为内上、下、鼻和颞区)和外围区域(外环,进一步分为外上、下、鼻和颞区)。S=上,I=下,N=鼻,T=颞。本研究动物模型为雏鸡,应用图湃全域扫频OCTA测量ChT,并使用定制软件进行分析:对中央(1 mm)、中央旁(1-3 mm)和外周(3-6 mm)环区的ChT与上、下、鼻和颞区的ChT进行了比较,即使用早期治疗糖尿病视网膜病变研究(ETDRS)网格将分析区域划分为以9个区域(图2.D所示)。实验在雏鸟10日龄(第0天)时开始,将8只雏鸡随机分为两组:1)负镜片组(=4):雏鸡右眼用负镜片(-10D)进行离焦治疗,左眼未治疗;2)正镜片组(=4):雏鸡右眼用正镜片(+10 D)进行离焦治疗,左眼未治疗。在第7天,镜片被移除。分别在第0、7、14和21天进行了生物特征测量。 

研究发现,雏鸡中央脉络膜对所施加的离焦更敏感,颞上脉络膜对负镜片远视离焦的反应高于其他区域,鼻下脉络膜对正镜片近视离焦的反应明显高于其他区域。负镜片组:1)在第7天,负镜片组离焦眼脉络膜整体比对侧眼薄179.28±25.94 μm (P = 0.001),但在第21天更厚241.80±57.13μm(P=0.024)。2)以上变化在中央脉络膜中更为明显,颞上脉络膜在诱导过程中变化较大,但在恢复过程中变化较小。正镜片组:1)在第7天,双眼的脉络膜增厚,第21天减少。2)大多数变化也发生在中心区域。离焦治疗眼的鼻下脉络膜在诱导过程中变化较大,但在恢复过程中变化较小。

研究结论认为,图湃新一代40万速度的全域扫频OCTA技术单次扫描15秒内即可获取视网膜和脉络膜24mm×20mm (相当于眼内角视场FOV 120°)的高分辨率(轴向光学分辨率为3.8µm,横向分辨率为10µm)的高清、超广角且支持全尺寸精准量化的断层扫描和血管造影图像,并利用图形识别结合人工智能(AI)技术自动分层算法,保证了准确的脉络膜分割和厚度的精确测量。这种在空间上构建和量化ChT的方法,为脉络膜的变化提供了更详尽的信息,可进一步应用于其他动物和脉络膜相关的研究 

本研究运用图湃全域扫频OCTA技术,观察到的雏鸡镜片离焦以及恢复期脉络膜厚度空间变化的详细数据,为脉络膜对视觉信号反应的区域不对称模式提供了证据。这些发现有望提高我们对正视化潜在机制的理解,并为近视的光学管理提供新的视角。

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