Сканирующая лазерная офтальмоскопия - Scanning laser ophthalmoscopy
| Сканирующая лазерная офтальмоскопия | |
|---|---|
 Изображение здоровой сетчатки взрослого человека на Optomap
| |
| Цель | диагностическая визуализация сетчатки (или роговицы) |
Сканирующая лазерная офтальмоскопия ( СЛО ) - метод исследования глаза . Он использует технику конфокальной лазерной сканирующей микроскопии для диагностической визуализации на сетчатке или роговице глаза человека.
Как метод, используемый для визуализации сетчатки с высокой степенью пространственной чувствительности, он полезен при диагностике глаукомы , дегенерации желтого пятна и других заболеваний сетчатки. Кроме того, он был объединен с технологией адаптивной оптики для получения более четких изображений сетчатки.
Сканирующая лазерная офтальмоскопия
SLO использует зеркала с горизонтальной и вертикальной разверткой для сканирования определенной области сетчатки и создания растровых изображений, которые можно просматривать на телевизионном мониторе. Хотя он может отображать сетчатку в реальном времени, у него есть проблемы с отражениями от астигматизма глаза и роговицы. Движение глаз также может искажать данные SLO.
Адаптивная оптика, сканирующая лазерная офтальмоскопия
Адаптивная оптическая сканирующая лазерная офтальмоскопия (AOSLO) - это метод, используемый для измерения живых клеток сетчатки. В нем используется адаптивная оптика для удаления оптических аберраций на изображениях, полученных при сканирующей лазерной офтальмоскопии сетчатки.
История
Сканирующая лазерная офтальмоскопия разработана как метод наблюдения за отдельным слоем живого глаза на микроскопическом уровне. Использование конфокальных методов для уменьшения лишнего света путем фокусировки детектируемого света через небольшое отверстие сделало возможным визуализацию отдельных слоев сетчатки с еще большей четкостью, чем когда-либо прежде. Однако использование SLO для мониторинга отдельных клеток сетчатки оказалось проблематичным из-за оптических аберраций, создаваемых тканями переднего отдела глаза (в частности, роговицей и хрусталиком ). Эти аберрации (вызванные также астигматизмом и другими факторами, влияющими на положение глаз) уменьшали латеральное разрешение, и их было трудно удалить.
Впервые адаптивная оптика была использована для SLO в 1980-х годах. Эта первая попытка не использовала технологию обнаружения волнового фронта с ее деформируемым зеркалом и оценивала аберрации с помощью заранее измеренных факторов, таких как астигматизм. Однако это не рассеивало небольшие монохроматические аберрации, возникающие в результате прохождения света через переднюю часть глаза как в зрачок, так и из него во время сканирования. Изобретение и адаптация датчика волнового фронта Шака – Гартмана к устройству позволили получить изображения сетчатки с гораздо более высоким разрешением по горизонтали. Добавление к аппарату микромеханических зеркал вместо более крупных и дорогих зеркальных деформируемых зеркальных систем сделало AOSLO еще более пригодным для более широкого круга исследований и для лечения пациентов.
Процедура
Пациента помещают в оправку для снятия слепка, закрепленную таким образом, чтобы можно было манипулировать головкой в трех измерениях. Зрачки испытуемого расширяются с помощью расширяющего средства, чтобы минимизировать отклонения от аккомодации. После того, как глаза будут достаточно расширены, субъекту предлагается зафиксировать цель, пока она находится в оправе.
Как только объект будет правильно размещен, происходит коррекция волнового фронта и визуализация. Лазер коллимируется и затем отражается от светоделительного зеркала. Как и в конфокальном SLO, свет должен проходить как через горизонтальное, так и через вертикальное сканирующее зеркало до и после сканирования глаза, чтобы выровнять движущийся луч для получения более быстрых изображений сетчатки. Кроме того, свет отражается от деформируемого зеркала до и после воздействия на глаз, чтобы рассеять оптические аберрации. Лазер входит в глаз через зрачок, чтобы осветить область, на которую он был сфокусирован, и свет, отраженный назад, уходит тем же путем. Свет, возвращающийся от зеркал, проходит через первый светоделитель на другой светоделитель, где он одновременно направляется на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и на матрицу датчиков волнового фронта Шака – Гартмана . Свет, идущий к фотоумножителю, фокусируется через точечное отверстие конфокальной микроскопии, чтобы удалить свет, не отражающийся от интересующей плоскости, а затем записывается в ФЭУ. Свет, направленный на матрицу датчиков волнового фронта, разделяется линзами в матрице и затем записывается на камеру устройства с зарядовой связью (ПЗС) для обнаружения оптических аберраций. Затем эти аберрации вычитаются из изображений, записанных в ФЭУ, для значительного увеличения разрешения по горизонтали.
Приложения
Основным применением этого увеличенного латерального разрешения от AOSLO была способность определять пространственное распределение колбочек вокруг ямки . Можно не только определить пространственную плотность этих клеток для различных областей сетчатки, но также можно рассчитать анизотропию этих клеток для определения осевой ориентации клеток сетчатки у живого человека. Это является большим преимуществом по сравнению с типичным гистологическим исследованием небольшого количества пожертвованных человеческих глаз. AOSLO также выявил значительное снижение плотности упаковки конусов фовеальной области для миопических глаз по сравнению с эмметриопическими глазами. Было высказано предположение, что это различие происходит из-за естественного уменьшения плотности колбочек с увеличением осевой длины глаза, связанного с миопией. Аномалии в структуре фоторецепторов в регионах, поврежденных макулярной дистрофией, дополнительно были визуализированы с помощью AOSLO. У этих субъектов была визуализирована темная область внутри поражения желтого пятна и морфологически аномальные фоторецепторы были видны по периметру поражения. Кроме того, сканирование субъектов с дистрофией колбочек и пигментным ретинитом (RP) показало значительные изменения плотности упаковки колбочек у этих субъектов по сравнению с пациентами с нормальной сетчаткой. Это представляет возможное будущее использование AOSLO для отслеживания и подтверждения фенотипа для субъектов с больными генотипами.
Визуализация клеток пигментного эпителия сетчатки (RPE) у пациентов с заболеванием сетчатки и без нее также оказалась возможной с использованием AOSLO. С потерей фоторецепторных клеток фоновый рассеянный свет уменьшается, и свет, сфокусированный на RPE, может быть проанализирован более четко. Поскольку потеря клеток RPE представляет собой первичную патологию дегенерации желтого пятна, это дает возможность в будущем отслеживать деградацию RPE in vivo . Это было дополнительно доказано анализом автофлуоресценции липофусциновых гранул в сетчатке нормального человека и макака-резус с помощью AOSLO. Было показано, что сравнение этой флуоресценции в нормальной и больной сетчатке с одновременной визуализацией структуры колбочек и анализом соотношения колбочек / пигментных клеток сетчатки возможно и в будущем может позволить отслеживать повреждение сетчатки из-за дистрофий сетчатки. AOSLO уже использовался у макак-резусов для отслеживания светового повреждения макулы от определенных длин волн.
Кроме того, AOSLO обеспечивает более высокую степень точности отслеживания взгляда, чем это было возможно ранее при использовании других методов. Из-за короткого времени сканирования, задействованного в AOSLO, движение глаз само по себе представляет собой препятствие для получения изображений сетчатки. Вычислительные корректировки и моделирование позволили скорректировать аберрации, вызванные движением глаз между кадрами. Однако, отслеживая эти аберрации на основе изменений сетчатки между изображениями, можно отследить влияние света на индивидуальную ориентацию конуса. Исследования с использованием зрительного стимула и отслеживания взгляда AOSLO дали данные о том, как сетчатка отслеживает движения на микроскопическом уровне.
Высокая степень специфичности и способность фокусировать лазер на разных уровнях глаза с помощью AOSLO дополнительно позволили отслеживать кровоток в глазу в реальном времени. Путем инъекции флуоресцина макакам перед сканированием можно использовать флуоресцентную сканирующую лазерную офтальмоскопию с адаптивной оптикой (FAOSLO) для визуализации отдельных капилляров в слое нервных волокон и определения толщины самого слоя нервных волокон. Рисунок сосудов и диаметр этих капилляров были измерены во всех областях, просканированных FAOSLO. Это может найти применение в будущем для наблюдения за пациентами с глаукомой, у которых либо есть изменения толщины слоя нервных волокон, либо изменения в сосудистой сети из-за повреждения сетчатки.
Сравнение с расслоением сетчатки и другими методами визуализации
AOSLO представляет собой выгодную альтернативу расслоению сетчатки по ряду причин. Анализ плотности упаковки конусов до AOSLO был возможен только на установленных глазах из банков глазных доноров. Поскольку с помощью этого метода нельзя было измерить изменения колбочек в живых глазах, его нельзя было использовать для отслеживания изменений сетчатки с течением времени или движений глаз. Используя живых людей, AOSLO позволяет проводить эти измерения, а также упрощает контроль возраста и других мешающих факторов, сохраняя при этом аналогичные анатомические результаты для плотности упаковки конусов. Возможны также будущие клинические последствия для AOSLO.
AOSLO также выгодно отличается от других методов визуализации сетчатки. Флуоресцентная ангиография использует инъекцию флуоресцеинового красителя для изображения задней части сетчатки. Это широко используемый метод, но он имеет большое количество побочных эффектов, включая тошноту у пятой части пациентов и в некоторых случаях смерть от анафилаксии. Оптическая когерентная томография (ОКТ) представляет собой мощный клинический инструмент для мониторинга физиологии сетчатки у пациентов. В ОКТ используется интерферометрия с низкой когерентностью для дифференциации тканей глаза и неинвазивного создания поперечного сечения сетчатки живого пациента. Фактически он имеет большее осевое разрешение, чем AOSLO. Однако AOSLO представляет собой метод с гораздо более высоким разрешением, чем ОКТ, и поэтому может использоваться для отслеживания незначительных латеральных физических изменений, таких как влияние движений глаз на сетчатку. Комбинация AOSLO и OCT недавно была предпринята в одном устройстве для получения первых трехмерных изображений отдельных колбочек и иллюстрации общей мозаики колбочек возле ямки на высоких скоростях.