وفي دراسة حديثة نشرت في مجلة البصريات الطبية الحيوية ، أظهر الباحثون الوظيفة المتعددة الوسائط للتحليل الطيفي الفلوري العيني المستهدف في المختبر وفي الجسم الحي .
نظرًا للميزات والتركيبة غير المتجانسة للغاية لقاع العين، إما أن تتوزع المؤشرات الحيوية على نطاق واسع في جميع أنحاء هذا النسيج أو تتمركز في مناطق محددة. على سبيل المثال، تنتشر لويحات بيتا أميلويد في جميع أنحاء شبكية العين لدى مرضى الزهايمر، في حين أن المرضى الذين يعانون من DR لديهم نزيف موضعي.
لا توفر تقنيات التصوير النموذجية بيانات كافية عن التغيرات في شبكية العين الناجمة عن هذه الأمراض بالمقارنة مع التحليل الطيفي الانعكاسي المنتشر للعين المستهدف (DRS). تتيح طرق DRS العينية التحليل الطيفي لأجزاء معينة من قاع العين، بما في ذلك القرص البصري والشبكية المحيطية والنقرة بين 500 و800 نانومتر.
يمكن للانعكاس المنتشر والتحليل الطيفي الفلوري أيضًا توضيح تأثير عوامل مثل تراكم الليبوفوسين، والتغيرات الهيكلية RNFL، وطيف امتصاص الدم، والملامح الطيفية للميلانين، وكلها تؤثر على الخصائص البصرية لأنسجة الشبكية.
بعد ذلك، تم استخدام التصوير في الجسم الحي وDRS لتقييم تشبع الأكسجين في الدم (StO 2 ) في رأس العصب البصري والنقرة المجاورة لثمانية مشاركين أصحاء في الدراسة الذين قدموا موافقة مستنيرة قبل الدراسة. تراوحت أعمار هؤلاء الأفراد بين 27 و35 عامًا، ولم يكن لديهم أي أمراض جهازية أو أدوية، وكانت نتائجهم طبيعية بعد فحوصات العين.
أضاء الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الموقع الدقيق للمنطقة الفعلية لاكتساب الطيف (ROSA)، مما سمح للكاميرا بالتقاط موقعها. تم استخدام تسلسل الاستحواذ من خطوتين، يليه التصوير المشترك والتحليل الطيفي المستهدف.
تم تحديد موقع منطقة الحصول على DRS بناءً على تجزئة صورة ROSA. تم الحصول على الأطياف عن طريق نقل ROSA إلى ستة مواقع مختلفة داخل مجال رؤية الهدف المرجعي للتحليل الطيفي.
تقوم مرشحات ممر الموجة بعزل إضاءة الإثارة للتصوير الفلوري الأخضر. نسبيًا، أتاحت مرشحات التمرير الطويل التصوير الحصري والاكتساب الطيفي للضوء المنبعث من التألق.
يتضمن التحليل الطيفي ثلاث خطوات معالجة، حيث تمت إزالة المساهمات الطيفية للضوء المحيط من الطيف، وتم تحديد تأثير طيف مصدر الإضاءة لاحقًا. ثم تم تطبيع طيف الضوء لتصحيح الاختلافات في شدة الإشارة.
تتوافق عمليات الاستحواذ على DRS لمدة خمس ثوانٍ مع 13 طيفًا مكتسبًا وتم إجراؤها على رأس العصب البصري والنقرة المجاورة لجميع المشاركين الثمانية. أظهر متوسط أطياف الامتصاص لكلا الموقعين التباين بين الأفراد.
كانت جميع الطرق السابقة لتقييم تشبع الأكسجين في الدم في العين ذات حساسية محدودة، ونتيجة لذلك، سمحت بالتقييم النسبي لـ StO 2 فقط للأوعية الدموية الكبيرة في قاع العين. في الدراسة الحالية، أدت قياسات تشبع الأكسجين في الدم في مناطق مختلفة إلى قيم مختلفة لـ StO 2 .
ولوحظ انخفاض تشبع الأكسجين والمزيد من التباين بين الأفراد في StO 2 في المنطقة المجاورة للنقرة مقارنة برأس العصب البصري، حيث تراوحت بين 30.4-58.4% و62.1-69.7% على التوالي.
تم تنفيذ خوارزمية قياس التأكسج العيني للأطياف المكتسبة في الجسم الحي وأظهرت إمكانية تقييم وجود الفلوروفورات/الكروموفورات المختلفة التي يمكن استخدامها لتشخيص أمراض الشبكية المختلفة. وبشكل أكثر تحديدًا، استهدف هذا النهج مناطق محددة ذات اهتمام تم تحديدها من خلال مضان واسع المجال واكتسب صورة طيفية كاملة للانبعاث لهذه الجزيئات.
علاوة على ذلك، اكتسبت هذه التكنولوجيا ملامح طيفية متميزة في المناطق المختلفة التي تم اختبارها أثناء الاختبار في المختبر وأثناء الاختبار في الجسم الحي . في الختام، يمكن أن يفتح التحليل الطيفي البصري المستهدف طرقًا جديدة لتشخيص أمراض العيون وعلاجها بمرور الوقت.
خلفية
تحدث بعض التغيرات الهيكلية والوظيفية النموذجية في العيون، وخاصة قاع العين، بسبب أمراض العين مثل اعتلال الشبكية السكري (DR)، والضمور البقعي المرتبط بالعمر (AMD)، والزرق. يمكن أن تؤدي الأمراض العصبية مثل مرض الزهايمر (AD) ومرض باركنسون (PD) أيضًا إلى تغيرات في الشبكية، مثل ترقق طبقة الألياف العصبية في شبكية العين (RNFL) والتغيرات في ديناميكا الدم.نظرًا للميزات والتركيبة غير المتجانسة للغاية لقاع العين، إما أن تتوزع المؤشرات الحيوية على نطاق واسع في جميع أنحاء هذا النسيج أو تتمركز في مناطق محددة. على سبيل المثال، تنتشر لويحات بيتا أميلويد في جميع أنحاء شبكية العين لدى مرضى الزهايمر، في حين أن المرضى الذين يعانون من DR لديهم نزيف موضعي.
لا توفر تقنيات التصوير النموذجية بيانات كافية عن التغيرات في شبكية العين الناجمة عن هذه الأمراض بالمقارنة مع التحليل الطيفي الانعكاسي المنتشر للعين المستهدف (DRS). تتيح طرق DRS العينية التحليل الطيفي لأجزاء معينة من قاع العين، بما في ذلك القرص البصري والشبكية المحيطية والنقرة بين 500 و800 نانومتر.
يمكن للانعكاس المنتشر والتحليل الطيفي الفلوري أيضًا توضيح تأثير عوامل مثل تراكم الليبوفوسين، والتغيرات الهيكلية RNFL، وطيف امتصاص الدم، والملامح الطيفية للميلانين، وكلها تؤثر على الخصائص البصرية لأنسجة الشبكية.
حول الدراسة
في الدراسة الحالية، حدد الباحثون السمات الرئيسية لتقنية التحليل الطيفي للعين المستهدفة في المختبر باستخدام هدف مرجعي وعين نموذجية. كان الهدف المرجعي عبارة عن شاشة فائقة الوضوح مع شبكة من ثمانية ألوان مختلفة، مع وضع كاميرا قاع العين أمامها وتجمع فقط الضوء المنبعث من الشاشة. ساعد نموذج العين OEMI-7، وهو بؤبؤ يبلغ طوله 7 ملم يحاكي العين البشرية بدقة، في التحقق من صحة عمليات الاستحواذ على DRS.بعد ذلك، تم استخدام التصوير في الجسم الحي وDRS لتقييم تشبع الأكسجين في الدم (StO 2 ) في رأس العصب البصري والنقرة المجاورة لثمانية مشاركين أصحاء في الدراسة الذين قدموا موافقة مستنيرة قبل الدراسة. تراوحت أعمار هؤلاء الأفراد بين 27 و35 عامًا، ولم يكن لديهم أي أمراض جهازية أو أدوية، وكانت نتائجهم طبيعية بعد فحوصات العين.
أضاء الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الموقع الدقيق للمنطقة الفعلية لاكتساب الطيف (ROSA)، مما سمح للكاميرا بالتقاط موقعها. تم استخدام تسلسل الاستحواذ من خطوتين، يليه التصوير المشترك والتحليل الطيفي المستهدف.
تم تحديد موقع منطقة الحصول على DRS بناءً على تجزئة صورة ROSA. تم الحصول على الأطياف عن طريق نقل ROSA إلى ستة مواقع مختلفة داخل مجال رؤية الهدف المرجعي للتحليل الطيفي.
تقوم مرشحات ممر الموجة بعزل إضاءة الإثارة للتصوير الفلوري الأخضر. نسبيًا، أتاحت مرشحات التمرير الطويل التصوير الحصري والاكتساب الطيفي للضوء المنبعث من التألق.
يتضمن التحليل الطيفي ثلاث خطوات معالجة، حيث تمت إزالة المساهمات الطيفية للضوء المحيط من الطيف، وتم تحديد تأثير طيف مصدر الإضاءة لاحقًا. ثم تم تطبيع طيف الضوء لتصحيح الاختلافات في شدة الإشارة.
نتائج الدراسة
اكتسبت العين النموذجية أطياف الانعكاس من الأوعية الدموية، والشبكية بالقرب من رأس العصب البصري، ورأس العصب البصري، والشبكية بعيدًا عن رأس العصب البصري (D). أظهرت الأوعية الدموية والعصب البصري أطياف انعكاس مختلفة بشكل واضح. وبالمثل، ساعدت العين النموذجية في إجراء تحليل الفلورسنت لأربع مناطق، مع إرسال الأوعية الدموية ورأس العصب البصري فقط إشارات الفلورسنت.تتوافق عمليات الاستحواذ على DRS لمدة خمس ثوانٍ مع 13 طيفًا مكتسبًا وتم إجراؤها على رأس العصب البصري والنقرة المجاورة لجميع المشاركين الثمانية. أظهر متوسط أطياف الامتصاص لكلا الموقعين التباين بين الأفراد.
كانت جميع الطرق السابقة لتقييم تشبع الأكسجين في الدم في العين ذات حساسية محدودة، ونتيجة لذلك، سمحت بالتقييم النسبي لـ StO 2 فقط للأوعية الدموية الكبيرة في قاع العين. في الدراسة الحالية، أدت قياسات تشبع الأكسجين في الدم في مناطق مختلفة إلى قيم مختلفة لـ StO 2 .
ولوحظ انخفاض تشبع الأكسجين والمزيد من التباين بين الأفراد في StO 2 في المنطقة المجاورة للنقرة مقارنة برأس العصب البصري، حيث تراوحت بين 30.4-58.4% و62.1-69.7% على التوالي.
تم تنفيذ خوارزمية قياس التأكسج العيني للأطياف المكتسبة في الجسم الحي وأظهرت إمكانية تقييم وجود الفلوروفورات/الكروموفورات المختلفة التي يمكن استخدامها لتشخيص أمراض الشبكية المختلفة. وبشكل أكثر تحديدًا، استهدف هذا النهج مناطق محددة ذات اهتمام تم تحديدها من خلال مضان واسع المجال واكتسب صورة طيفية كاملة للانبعاث لهذه الجزيئات.
الاستنتاجات
أتاح النظام المتعدد الوسائط المقدم في هذه الدراسة التصوير المتزامن والمستمر والتحليل الطيفي المستهدف في قاع العين. علاوة على ذلك، فقد أظهرت حساسية عالية، ودقة طيفية، وسرعة اكتساب قصيرة للكشف عن العلامات الحيوية لشبكية العين. ومن الجدير بالذكر أن الأنظمة الأخرى، مثل التصوير الفائق الطيفي، تتنازل بين الدقة الطيفية وسرعة الاستحواذ.علاوة على ذلك، اكتسبت هذه التكنولوجيا ملامح طيفية متميزة في المناطق المختلفة التي تم اختبارها أثناء الاختبار في المختبر وأثناء الاختبار في الجسم الحي . في الختام، يمكن أن يفتح التحليل الطيفي البصري المستهدف طرقًا جديدة لتشخيص أمراض العيون وعلاجها بمرور الوقت.