studien ble godkjent av etikkkomiteens styre Ved University Of Miami, og alle forsøkspersoner ble behandlet i samsvar med prinsippene I Helsinkideklarasjonen. Alle fagene ble rekruttert og informert om studiens formål og metoder, og hver frivillig signerte et samtykkeskjema.

studiefag

totalt 22 moderate myopiske pasienter og 17 høye myopiske pasienter ble rekruttert Ved Bascom Palmer Eye Institute Ved University Of Miami. Ifølge refraktive dioptre ble alle øynene gruppert i gruppen moderat nærsynthet (MM) med brytning mer enn-3,00 D og mindre enn − 6,00 d og høy myopi (HM) gruppe med brytning på minst − 6,00 D. i tillegg ble 29 friske kontrollpersoner (hc) med brytning mindre enn − 3,00 D rekruttert.

alle forsøkspersoner med følgende tilstander ble ekskludert fra studien: 1) eventuelle okulære sykdommer (betennelse, infeksjon og iskemiske sykdommer); 2) noen systemiske eller okulære sykdommer som diabetes, hypertensjon, glaukom og makuladegenerasjon.

studieundersøkelser og kliniske dataanalyser

alle forsøkspersonene gjennomgikk oftalmologiske undersøkelser, inkludert biomikroskopi av spaltelampe, MÅLING av BEST korrigert synsskarphet (BCVA), fundus-undersøkelse og måling av intraokulært trykk. Aksial lengde (AL) ble målt med Iol-Master (Zeiss 500, Carl Zeiss Meditec, Inc.(Dublin, CA). Refraksjonsdata ble transformert til sfærisk ekvivalent (SE) og beregnet som sfærisk dioptrisk effekt + sylindrisk dioptrisk effekt. BCVA var 20/20. Blodtrykk, inkludert systolisk trykk og diastolisk trykk, og hjertefrekvens ble også målt, og individets medisinske og familiehistorier ble oppnådd.

Tilpasset polarisering optisk koherens tomografi (PS-OCT) ble brukt til å måle birefringence av retinal nerve fiber lag (RNFL). Systemet ble utviklet basert på vårt eksisterende spektrometer brukt i våre tidligere studier . To identiske spektrometre ble brukt, og hver av dem besto av et diffraksjonsgitter (1200 linjer / mm), et objektiv (f = 180 mm) og et linjeskannekamera (Aviiva SM2 CL 2014, Atmel, San Jose, CA). Konfigurasjonen aktiverte en skannehastighet på 24 000 a-skanninger per sekund. Lyskilden var en super-luminescerende diode (SLD, senterbølgelengde 840 nm med en båndbredde på 50 nm). Etter vertikalt polarisert ble lyset delt av en ikke-polariserende stråle splitter inn i prøven og referansestrålene. Referanselyset passerte en kvartbølgeplate (QWP) orientert på 22,5° og ble reflektert av et speil. ETTER den dobbelte passasjen TIL QWP ble orienteringen av polarisasjonsplanet satt til å være 45° til den horisontale meridianen, som ga lik referansekraft i begge kanalene til de to spektrometrene. Prøvestrålen passerte EN QWP orientert til 45°, noe som gir en lysstråle på 0,75 mW på øyet, som ligger godt under sikkerhetsgrensen. Lysleveringssystemet besto av en xy galvanometer-skanner med en relelinse (f = 50 mm) og En Volk 60 D oftalmisk linse for å skanne netthinnen. Den teoretiske aksiale oppløsningen er 6.2 µ, tilsvarende ~ 5 µ i retina (brytningsindeks på 1.38). To identiske spektrometre ble brukt til å skaffe polarisert lys reflektert fra prøven, og referanse mål å oppdage fase retardasjon. Deretter ble rnfl birefringence beregnet basert på endringer i retardasjon versus skannedybde i vevet .

under bildebehandling satt fagene foran enheten med haken på hakestøtten. Operatøren justerte posisjonen og justeringen til øyet ble festet på en grønn prikk( fikseringsmål), i mellomtiden ble senteret av optisk nervehodet vist på både vertikale og horisontale skanninger. En sirkelscanning ble utført rundt det optiske nervehodet (3,4 mm i diameter) (Fig. 1). Alle rådataene ble behandlet ved hjelp av den tilpassede programvaren I Matlab R2008a. rnfl-grensene ble skissert fra OKT-intensitetsbildene, og informasjonen ble deretter brukt til å trekke ut faseforsinkelsen I RNFL (Fig . 2). Den sirkulære skanningen inneholdt 2048 a-skanninger, som ble delt inn i overlegne, nasale, dårligere og tidsmessige kvadranter. Faseforsinkelsene for hver kvadrant (512 a-skanninger) ble plottet som en funksjon av skannedybden. For bedre plotting ble signal normalisering gjort ved å sette den første pikselen av pRNFL til 0 i x-aksen og retardasjonen i den første pikselen til 0 i y-aksen. Denne prosedyren endret ikke bakkene oppnådd ved lineær regresjon. Skråningene til den lineære regresjonen ble definert SOM PR / UD (grad/100 µ) av kvadrantal RNFL-seksjonene, inkludert temporal (T), overlegen (S), nasal (N) og dårligere (I) kvadranter.

Fig. 1
figur1

Custom PS-OKTOBER skanning diameter ble satt til å være en 3.5 mm sentrert på optisk nervehodet. OKTA-skanning var 3 × 3 mm2 sentrert på fovea, og RFI-bildet ble tatt på et område på 4.3 × 4.3 mm2 sentrert på fovea

Fig. 2
figur2

den circumpapillary RNFL avbildet ved HJELP AV PS-OKTOBER. OCT-intensitetsbildene ble hentet fra ET HC-emne (a), ET MM-øye (b) og ET HM-øye (c). De skisserte rnfl-grensene som ble oppnådd fra OKT-intensitetsbildene, ble projisert på de tilsvarende retardasjonsbildene (d-f). Fase retardasjoner av 512 a-skanninger i den dårligere kvadranten ble plottet som en funksjon av skannedybden i RNFL (g og i) etter at signalet ble normalisert. Skråningene til den lineære regresjonen ble definert SOM PR / UD (grad/100 µ) AV RNFL, og resultatene er oppført i hvert panel. HC: sunn kontroll; MM: moderat nærsynthet; OG HM: høy nærsynthet

optisk koherens tomografi angiografi (OCTA) for måling av makulær mikrovaskulær

det retinale mikrovaskulære nettverket ble avbildet ved hjelp av optisk koherens tomografi angiografi (OCTA, Zeiss HD-OCT med AngioPlex, Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA). Dens tekniske aspekter er tidligere beskrevet i detalj . Kort sagt er systemet en oppgradert versjon Av Cirrus model 5000, som skanner med en hastighet på 68 000 a-skanninger per sekund og ikke-invasivt fanger den dybdekodede vaskulaturen i netthinnen. Angiografien genereres av flere b-skanninger av de samme stedene og analyseres med hensyn til både intensitet og faseinformasjon. Algoritmen for behandling av blodstrøminformasjonen er OCT Microangiographic-Complex (OMAGc), som gir enface-fartøyets nettverk i forskjellige retinale lag. I den foreliggende studien ble det generert et angiogram på 3 × 3 mm2 på mindre enn 3 sekunder ved å ta fire sekvensielle b-skanninger i hver y-akse med omtrent 9000 b-skanninger, hver sammensatt av 245 A-skanninger (en skanning = 1 piksel). OCTA-systemet inneholder en sanntids retinal sporingsteknologi kalt FastTrac™ som sikrer oppnåelse av retinal angiografiske bilder med minimal bevegelsesartefakter. Angiogrammer av overfladisk og dyp vaskulær plexus ble eksportert for analyse. Den overfladiske vaskulære plexus refererer til det vaskulære nettverket fra DEN indre begrensende membranen (ILM) til det indre plexiformlaget (IPL), mens den dype vaskulære plexus refererer til det vaskulære nettverket fra det indre nukleære laget (INL) til det ytre plexiformlaget (OPL) . De vaskulære enface-bildene av disse plexusene ble eksportert for videre analyse, inkludert forstørrelseskorreksjon, separasjon av store og små fartøy og fraktalanalyse . Forstørrelsen for å avbilde fundus ved hjelp av fundus fotografering og forlengelse av øyet forårsaket forskjeller I OCT i myopisk øye. Derfor var riktig forstørrelseskorreksjon nødvendig for å evaluere den dimensjonale informasjonen til netthinnen. Korreksjonen utføres ofte ved bruk av keratometriske målinger eller aksial lengde. Bennetts korreksjon med aksial lengde gir mer nøyaktige data enn keratometri korreksjonsmetoden . I denne studien Ble Bennetts formel brukt til å bestemme skaleringsfaktoren FOR OKT-angiogrammer for justering av okulær forstørrelse i moderate og høye myopigrupper .

OCTA databehandling

Makulære skanninger dekket et 3 × 3 mm2 område, hvor mikrovaskulær fartøyets områdetetthet ble målt (Fig . 3). Den makulære fartøyets områdetetthet ble definert som brøkområdet okkupert av en ringrom på 0,6 mm og 2.5 mm for henholdsvis indre og ytre diameter. Den opprinnelige OCTA-bildestørrelsen var 245 × 245 piksler, som ble endret til 1024 × 1024 piksler ved hjelp av de tidligere beskrevne kravene til fartøysegmenteringsprogramvaren . Bildene av de myopiske øynene ble deretter konvertert til de med flere piksler ved å bruke En skaleringsfaktor fra Bennetts formel (skaleringsfaktor = 3.382 × 0.013062 × (AL-1.82)). De forstørrede bildene ble deretter beskåret til en pikselstørrelse på 1024 × 1024 piksler. Bildemodus ble gråskalert. Segmenteringsprogramvaren, som kjører I Matlab-miljøet (Mathworks, Inc.(Natick, MA, USA), brukte en rekke bildebehandlingsprosedyrer, for eksempel å invertere, utjevne og fjerne bakgrunnsstøy og ikke-fartøystrukturer for å lage et binært bilde. Alle fartøy med diameter < 25 µ ble definert som en mikrokar og ble skilt fra de gjenværende fartøyene, definert som de store fartøyene. Denne prosedyren fjernet først de store fartøyets projeksjonsartefakter fra den dype vaskulære plexus . Vi skeletoniserte bildene. Sentrum av foveal avaskulær sone (FAZ) ble gjenkjent ved å søke intensitetsgradienten fra bildesenteret til periferien. Bildet fra venstre øye ble vendt horisontalt for å matche kvadrantdefinisjonen og gjennomsnittet. Fractal analyse ble utført i hver partisjon ved hjelp av box-telling metoden med fractal analysis toolbox (TruSoft Benoit Pro 2.0, TruSoft International, Inc., St. Petersburg, FL). I henhold til standardinnstillingene i fractal analyseprogramvaren ble pikselstørrelsen til den største boksen for telling av ikke-tomme bokser satt til 104 piksler, og den inkrementelle rotasjonsgraden av rutenettet i søking av ikke-tomme bokser ble satt til 15 grader. Den fraktale dimensjonen (Dbox) ble oppnådd for å representere fartøyets tetthet i ringrommet.

Fig. 3
figur3

OCTA bilde. Ringrommet fra 0,6 mm til 2.5 mm ble analysert

Retinal function imager for måling av makulær blodstrømningshastighet

RFI er en avansert oftalmisk multimodal avbildningsmodalitet, som direkte kan måle blodstrømningshastighet i små retinale kar . Systemet er tidligere beskrevet i detalj . Kort sagt, en stroboskopisk lyskilde og et høyoppløselig digitalkamera brukes til raskt å ta en serie retinale bilder og gi hastighetsmålinger med bildebehandlingsprogramvaren. Blodstrømningshastighetens driftsmodus bruker en grønn («rødfri») belysning. Når det grønne lyset trenger inn i netthinnen ned til retinalpigmentepitelet (RPE), kan alle karene i netthinnen over RPE avbildes. For å kontrollere effekten av hjertepulsering på strømningshastighetsmålinger, er en sonde festet til motivets finger slik at bildeopptak kan synkroniseres til en valgt fase av pasientens pulsmønster. De digitale bildene blir tatt, lagret og behandlet ved differensialavbildning, som direkte oppdager bevegelige erytrocytter i retinale fartøy så små som 4 µ i bredde. De målte hastighetene i sekundære og tertiære grener av arteriolene og venulene ble også registrert (Fig. 4). RFI-bildebehandling krever ingen kontrastmidler . Under bildebehandling ble 1% tropicamid brukt til å utvide eleven, og en velutdannet sensor fullførte denne eksamenen. Bildefeltet var 4,3 × 4,3 mm2 sentrert på fovea (RFI innstilling 20 grader). I denne studien Ble Bennetts formel brukt til å bestemme en skaleringsfaktor, som kompenserer for målingen .

Fig. 4
figur4

Retinal blodstrømningshastighet målt ved BRUK AV RFI. Retina av et sunt emne avbildet ved HJELP AV RFI med et synsfelt på 20 grader sentrert på fovea (mørkt område i midten) vises. Arteriolene er merket i rødt og overlappet med målte blodstrømshastigheter (uttrykt som gjennomsnittlig ± standardavvik, fartøyidentifikasjon, enhet: mm / s); venulene og deres respektive hastigheter er merket i rosa. De målte fartøyene dekker den andre, tredje og fjerde grenen av retinalkarene. De negative verdiene representerer arteriolær strømning mot fovea, og de positive verdiene representerer venulær strømning bort fra fovea

Statistisk analyse

alle data ble presentert i formatet gjennomsnittlig ± standardavvik (SD) og analysert med statistikkpakken (Statistic, StatSoft, Inc. Tulsa, ok). Enveisanalyse av varians (ANOVA) ble brukt, etterfulgt Av Fisher lsd post hoc test for å bestemme forskjellene i gjennomsnitt mellom de tre gruppene. Pearsons korrelasjon ble brukt til å bestemme forholdet mellom målinger. I tillegg ble multiple regresjon brukt til å bestemme om retinal hastighet og fartøyets tetthet som helhet kan forutsi pRNFL birefringence. P < 0,05 ble brukt som terskel for statistisk signifikans.