异常视网膜中央凹形态眼白化病Spectral-Domain光学相干断层扫描成像

目标评价视网膜中央凹的光谱结构在儿科白化病和评估的效用spectral-domain目镜成像的光学相干断层扫描(OCT)儿童眼球震颤。

方法Spectral-domain OCT成像进行三组研究对象:对象与眼白化病(OA)和视网膜中央凹发育不全或怀疑OA,眼球震颤,有或没有虹膜透照法;一个主题与oculocutaneous白化病和Hermansky-Pudlak综合症;和控制对象。密集的容积扫描每一窝被抓获使用标准和手持spectral-domain 10月设备。图像是位和得分的存在和配置每个凹视网膜层。

结果优质spectral-domain OCT图像获得每个主题揭示了一系列与OA受试者的异常或可疑OA和主题oculocutaneous白化病和Hermansky-Pudlak综合症:持久性异常,整个中央高度反光的乐队,多个内视网膜层通常缺席的中心凹,和损失的正常增厚感光视网膜中心凹核层与对照组相比。视神经与OA高架在多个学科的眼睛或疑似OA和主题oculocutaneous白化病和Hermansky-Pudlak综合症。

结论视网膜中央凹的频谱形态异常被认为与OA或怀疑OA对象,这在某些情况下使用时域10月10月这些发现与之前的研究阐明视网膜中央凹的形态发育不全临床。这种成像方式可能是有用的在评价孩子。

眼白化病(OA)是一种遗传性疾病的黑色素生产发生的频率大约在50 000人在美国。¹相比oculocutaneous白化病(亚奥理事会)涉及皮肤、头发和眼睛,OA有限与眼睛的关系。²眼白化病1型是一种遗传和x染色体相关疾病导致眼部临床特征,包括眼球震颤,视力减退,hypopigmentation视网膜、视网膜中央凹发育不全,半透明的虹膜,黄斑透明度,畏光,异常的神经元连接(异常交叉的神经纤维交叉)。^{3- - - - - -5}视力下降不同,报告显示,视力减少到20/25到20/200。^{6- - - - - -8}可能与降低色素沉着,光线进入眼睛更容易散射和由此导致的视网膜图像退化,同时与视网膜中央凹发育不全,中央视力应该减少由于广泛的中央锥。^4,8,9

眼球震颤白化病通常体现了时代2或3个月,通常随年龄增大而减小,在视觉收敛结果。¹⁰眼球震颤可能是由于视网膜中央凹发育不全(缺席视网膜中央凹坑在光学显微镜)和异常的视觉通路的白化病患者。^3,10此外,散光等屈光不正是常见的,可能会导致某种程度的弱视和低视力。⁴由于视神经通路的错误指向,OA患者高危斜视和立体电视的损失。⁴

亚奥理事会所涉及的基因1型(OCA1)关注酪氨酸酶基因的突变。²那些缺乏酪氨酸酶基因的颜料由于缺乏完整的活动OCA1A,而与酪氨酸酶基因的突变,使残余酶活力OCA1B。个人OCA2、OCA3 OCA4当突变P-gene 15号染色体上的q, tyrosine-related蛋白1基因,或膜相关转运体基因,分别。²Hermansky-Pudlak综合征(HPS),由1 7 HPS基因突变引起的,和Chediak-Higashi综合征,由lysosomal-trafficking调节器基因的突变引起的,是多系统疾病与亚奥理事会有关。³与前面描述的条件除了OCA1A,个人可能有一些色素在皮肤,头发,鸢尾科植物。

光学相干断层扫描(OCT)的光学模拟超声和措施的回波时间延迟和大小反映或使用low-coherence背散射光干涉法。¹¹横断面图像是通过测量获得的反散射光而发生横向扫描多个网站。获得的数据显示为假彩色或灰度图像。

传统的时域(TD) 10月系统(层10月;卡尔蔡司Meditec制造、都柏林、加州)可以提供8 - 512 10-μm轴向分辨率和轴向扫描1.3秒。¹¹临床局限性相对缓慢的标准TD-OCT部分由于主题的眼睛运动,从而导致图像构件。这样的工件可能会减少利用互相关算法,自动调整相邻轴向扫描和眼动跟踪协议。¹¹10月超高分辨率成像的轴向分辨率2到3μm被用来演示视网膜形态学与改进的细节。不幸的是,超高分辨率10月甚至低于TD系统,通常是150 - 250轴向扫描,扫描速度每秒。¹¹因此,图像构件由于眼睛运动更严重,覆盖更多的限制。¹¹

克服这种局限性,眼科成像研究正在逐步依靠小说(傅里叶)spectral-domain (SD) 10月系统。^{11- - - - - -13}SD-OCT系统有更高的速度和灵敏度优于传统的10月系统(比标准TD-OCT快50倍和100倍10月超高分辨率成像系统)。¹¹由于速度的增加,一个横断面扫描1000 a可以被捕获,处理,并显示在大约60毫秒。这降低了目标运动工件,导致一个更稳定的捕获的图像。这对于年轻患者的检查尤其相关的已知或疑似白化病,合作的时间检查可能有限和眼球震颤可能影响扫描获得更长的持续时间。更精确的成像与OA的儿童或怀疑OA会给更好的洞察形态发现黄斑疾病的范围。

研究对象的父母同意受试者的杜克大学参与的机构审查委员会批准了研究SD-OCT视网膜成像。同意由调查员获得眼科记录,包括其他眼科成像研究杜克大学眼科中心执行。研究对象被小儿眼科医生检查(S.F.F.)。临床检查包括最佳矫正视力、存在和类型的清单眼球震颤,皮肤颜色、头发颜色、虹膜颜色和透照法缺陷的存在与否(评估主体在黑暗的房间里,坐在slitlamp生物显微镜,除非孩子不能坐在table-mounted slitlamp生物显微镜,在这种情况下,使用便携式slitlamp)。眼底检查进行间接检眼镜和一个20-diopter (D)或28天聚光透镜。皮肤活检和/或基因测试没有在主题与OA或疑似OA或对照组。这个话题与亚奥理事会和HPS被基因检测诊断之前。视网膜中央凹发育不全患者确定临床使用20 d透镜通过可视化和间接检眼镜检查,寻找缺失的视网膜中央凹坑),在临床检查与眼球震颤,有或没有虹膜透照法的缺陷是包含在群与OA或疑似OA。对照组是白人,是5 - 11岁,正常皮肤和头发色素沉着,有20/20在每只眼睛视力,缺乏眼球震颤。与亚奥理事会的诊断HPS谈论这个问题。 This subject was chosen as a positive control to verify the findings of OCA when compared with the subjects with suspected OA who did not clearly have albinism. As the subject with OCA and HPS was already scheduled to undergo anesthesia for strabismus surgery, imaging under anesthesia allowed for the entire posterior pole to be imaged under controlled conditions to ensure that the area where the fovea might be located would not be inadvertently bypassed during SD-OCT imaging.

双眼的视网膜的研究对象使用SD-OCT被扫描,和最好的眼部图像,左或右,用于分析。主题与已知的亚奥理事会也SD-OCT视网膜成像的仰卧位时执行计划斜视手术的麻醉,和执行SD-OCT使用便携式手持,无触点SD-OCT设备(Bioptigen公司、研究三角公园,北卡罗莱纳)。

我们使用了一个SD-OCT系统由我们中的一个(J.A.I.)提供的操作软件Bioptigen公司精制的成像OA患者(与C.A.T.合作)。SD-OCT光源是一个超发光二极管(Superlum二极管、Carrigtwohill,科克,爱尔兰)的中心波长840 nm和带宽的49位nm),产生一个理论上的轴向分辨率6.3μm空气和4.6μm组织。每一个a的横向分辨率大约是15到20μm。电力事故研究主题的角膜是大约500μW,远远低于美国国家标准协会的延长暴露极限750μW 8小时。¹⁴

在每只眼睛视网膜的10×10毫米或12×12毫米100年5.8秒在一系列的成像水平SD-OCT扫描包含在每个快1000 a。这个生产了100 B-scans沿着80年到100年的水平扫描和间距之间μm扫描。除了成像黄斑,一系列的边界扫描包括颞视神经盘和颞拱廊。在几个眼睛,2额外的扫描捕获模式:首先,除了早些时候扫描都遵循着相同的抽样,面向90°水平;第二,5×5毫米区域成像与200年水平B-scans 500 a,导致25-μm间距扫描。每张图片摄于5.8秒。

由崩溃SD-OCT B-scans轴线(平均所有像素),二维图像类似于眼底图像,称为总结体素投影(高级)。^15,16这种技术允许创建里程碑式的有用的10月注册一个横断面图像映射到东方的眼底图像和视网膜中央凹的位置扫描。高级特性,比如黄斑,视神经盘和血管。而创建的高级副总裁与固定SD-OCT系统通常是高质量的,在儿童SD-OCT高级图像的质量(与手持SD-OCT系统)较差。因此,高级图像的质量是增强通过应用自适应图像处理算法。首先,原始SD-OCT图像去噪使用迭代最大posteriori-based算法。在我们的最大后验框架,我们使用最小二乘损失可能性术语和之前的一个变体Tikhonov正则化项。¹⁷然后,高级的对比图像增强通过比较和规范每个水平线的强度(预计快)高级副总裁对全球高级副总裁的强度。因此,错误的黑暗或光明的离群值调整帧对投射B-scans邻近的强度。¹²

创建总结,从序列的图像噪点更少的重复B-scans从一个独特的方位位置,大型旋转动作纠正使用ImageJ(马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院,)“StackReg”注册插件。¹⁸然后,由此产生的图像是注册使用光学流为基础的技术和亚像素精度¹⁹使用二阶经典内核回归算法和融合。^20.

七白研究对象(42岁)、2与疑似OA办公自动化和5,视网膜成像SD-OCT的双眼。这些研究对象在临床检查视网膜中央凹发育不全,从20/40到20/80(最佳矫正视力≤0.30 - -0.60 logMAR;值,0.48 logMAR),轻微的皮肤色素沉着,蓝色、绿色或淡褐色的彩虹,眼球震颤(表1)。五7受试者与OA或疑似OA没有明确的虹膜的透照。透照缺陷记录,没有仔细检查后才使用slitlamp活组织镜检查瞳孔放大之前在黑暗的房间里。虹膜透照不分级。年龄相仿的四个白色对照组没有OA被成像的比较。这些研究对象正常皮肤和头发的色素,色素彩虹,没有正常的视力,眼球震颤。此外,该研究主题与亚奥理事会和HPS 4岁,视力20/200 (1.00 logMAR),没有皮肤黑色素的色素,中心凹发育不全的,著名的透照法缺陷的蓝色鸢尾科植物,眼球震颤是成像。统计学的研究对象是包含在表1。

表2总结分析的结果SD-OCT每个主题的图像。所示图1,2,3,4,5成像显示,一系列的改变眼睛的视网膜中央凹架构与亚奥理事会和OA患者与对照组相比。其中包括变量失去正常视网膜中央凹窝和增加的建筑出现在SD-OCT图像信号从脉络膜和巩膜。视神经增厚也观察到SD-OCT扫描4科目与OA或疑似OA和亚奥理事会和HPS。正常SD-OCT形态包括倾斜的视网膜中央凹抑郁,增厚hyporeflective感光核层与膨胀向上集中在中央窝,和向心神经纤维层的位移,神经节细胞层、内网状层,内部核层,与扩大亨利和外网状层纤维层扩展孔穴(图1)。在对照组,脉络膜血管最低限度和巩膜不成像SD-OCT可见。

正常的视网膜中央凹窝的抑郁明显标志的眼睛控制对象(图1)。虽然对照组显示微妙变化的厚度内视网膜层围绕中央窝,它们都证明了细胞的正常心分布扩展出了窝。这些层的正常位移和亨利的拓宽纤维层的中央窝缺席在每一个科目的眼睛与OA或疑似OA和亚奥理事会和HPS。与OA 1眼从一个主题,一个微妙的抑郁症视网膜中央凹视网膜可见的网站即使反射带符合内心的视网膜layers-including神经纤维layer-persisted在这个网站(5)主题(表2)。与疑似OA另一话题,视网膜中心凹神经纤维层变薄,和感光层也显示即使轻微向上凸起没有可见视网膜中央凹抑郁和其余内视网膜层突出整个窝(6)主题(表2和图2)。经典的向上凸起的厚感光视网膜中心凹核层10月总是出现在控制的眼睛。相比之下,感光层厚度在SD-OCT扫描显示没有变化异常的窝在2与疑似OA和主题主题与亚奥理事会和HPS(受试者8、9和10)(表2和图3在5)和非常轻微的声望的受试者与OA或疑似OA。

我们不打算评估视神经头SD-OCT在这项研究中;然而,由于眼球震颤的捕捉和领域的研究对象与OA或疑似OA和亚奥理事会和HPS,我们能够查看图像的视神经,有时两眼的所有这些主题。在1主题识别视神经头高度,我们回去了视神经的图像在所有的科目。视神经头出现非常显著升高双眼单一主题与亚奥理事会和HPS(主题10)(表2和图4和5)和适度升高至少1眼额外4科目与OA或疑似OA(受试者5、6、8、11)(表2)。视神经没有成像在对照组。

在这项研究中,我们表明,视网膜中央凹发育不全在亚奥理事会与缺乏所有的中央窝的形态特征SD-OCT黄斑的扫描。虽然传统TD-OCT显示单扫描与视网膜中央凹轮廓,^4,21高分辨率和三维成像实现SD-OCT手持扫描检查麻醉期间的一个主题允许保证没有视网膜中央凹形态的定义。从三维扫描栈,内层视网膜层包括神经节细胞和神经纤维层绝对延长完整显示整个窝没有变薄。类似的不寻常的视网膜中央凹异常被发现考试可能OA或亚奥理事会的孩子的眼睛。这些孩子,20/40到20/80的视觉眼和温和的白色彩虹,演示了视网膜中央凹抑郁和持久性的内凹视网膜层。视网膜内元素的正常心位移与亨利纤维层辐射从孔穴没有在所有这些眼睛。的眼睛与OA科目或怀疑OA显示轻微的视网膜中央凹的1或2元素发展的建议(表2);但是,没有眼睛流露出内心的视网膜层位移。

2影响组之间的比较,我们发现坚持神经节细胞的细胞核和丛状的和内在的核层在所有的科目(与对照组相比)。我们还发现,尽管视网膜中央凹抑郁损失的规模,神经纤维层变薄,和感光核层变薄主体之间的不同与OA或疑似OA,当整个视网膜内的微体系结构被认为是,所有受试者疑似OA的眼睛和眼睛的主题与亚奥理事会和HPS显然是不正常的。在这个小的学习小组,我们无法关联视力的视网膜中央凹的发展。

困难儿童在使用OCT技术图像已知和疑似OA运动的孩子,是否由于眼球震颤或缩短注意典型的年幼的孩子。的快速图像采集SD-OCT不完全消除这一挑战但提高分辨率的扫描,并允许更精确的成像即使面对眼球震颤。快速扫描还允许重复成像在高分辨率的单一位置和结果总结扫描(图2)。然而,在儿童眼球震颤,它仍然可能很难确定窝是一个SD-OCT期间获取的扫描。使用手持SD-OCT系统允许我们把SD-OCT成像检查麻醉和捕获的三维图像在一个孩子眼球震颤(黄斑图3)。

分析在这项研究是基于与先前的TD-OCT SD-OCT成像和比较研究,扩大在这些发现。我们的一些发现支持在先前发表的文章,其中许多^2,21,22包括持久化层视网膜中央窝,虽然使用SD-OCT允许更好地确定层实际上仍然存在,影响整体图像质量。搜索引擎优化等⁴描述的特征TD-OCT发现白化病的hyporeflectivity窝,缺乏视网膜中央凹抑郁(我们还指出),并增加反射率从脉络膜的层。的感光层的hyporeflectivity窝可能是由于有限的图像质量从hyperreflectivity TD系统或神经纤维层的中央。我们没有找到一个感光反射率差异与OA受试者或疑似OA与亚奥理事会和HPS。Seo和他的同事们还描述“电车轨道标志”引起的增加脉络膜的层的透照和反射率的增加脉络膜的空间。这是在我们的研究中未见。我们发现增加可视化脉络膜血管和巩膜的科目与OA或疑似OA和亚奥理事会和HPS,与hyporeflectivity大型脉络膜血管对比突出hyperreflectivity底层的巩膜。组织层的反射率SD-OCT是一个函数的结构和阴影或损失的反射率信号从上覆结构的反射率。缺乏色素的视网膜色素上皮细胞和脉络与OA受试者或疑似OA和主体与亚奥理事会和HPS结果明显增加信号波长830 nm中央(相关的)扩展到脉络膜和巩膜。因为扫描深度的增加与这个系统与TD系统相比,作为电车轨道出现在前面的研究显然是hyperreflectivity一侧视网膜色素上皮和巩膜下hyporeflective脉络膜血管。观察病例报告的一个10岁的女孩与亚奥理事会是使用OCT成像的,梅尔et al^23,24还显示缺乏视网膜中央凹的萧条。他们报道增加视网膜中央凹厚度大于300μm患者相比,亚奥理事会150 -μm厚中央控制的眼睛。他们推测,窝充满hyperreflective组织,可能包括多个神经节细胞层。在我们的研究中,我们认为增加视网膜中央凹与OA受试者的厚度或疑似OA和亚奥理事会和HPS的主题是由于坚持神经纤维层,神经节细胞层、内网状层,内部核层和外网状层。在观察病例报告一个79岁的老人与视网膜中央凹发育不全使用OCT成像,McGuire et al²¹证实我们的一些发现,他们还发现的延续外核层,内部核层,整个窝和神经节细胞层。然而,他们描述一个杰出的感光层集中。相比之下,我们发现厚度的感光层显示轻微损失SD-OCT扫描整个异常的窝在OA或疑似OA和主体与亚奥理事会和HPS相比正常的感光层的增厚的中央控制的眼睛。

在使用SD-OCT技术,内视网膜层持久化在中央和脉络膜和巩膜的反射率可以更好的定义与OA科目,疑似OA,亚奥理事会。评估每一层如何有助于总体反射率和hyporeflectivity出现在高分辨率扫描提供了更好的整体发育不全的中央窝的解剖的图片出现在亚奥理事会和OA或疑似OA。白化病是一种疾病可以从总缺乏黑色素在所有不同组织和可怜的视觉结果在某些形式的亚奥理事会温和hypopigmentation(或正常色素在大多数组织)和正常视力albinoidism。^7,25例如,脉络膜的色素沉淀相媲美,在对照组与亚奥理事会(10)主题(主题1表2)。通过比较发现对照组与亚奥理事会的极端的结果,更好的理解在视网膜微体系结构可以得到改变。这个基于组织反射成像研究展示了形态但不能证明在视网膜细胞的功能元素。

值得注意的是,我们竟然发现高程异常的视神经头与OA 4的6个科目,可能OA、亚奥理事会。我们没有设计的研究来评估视神经头,没有图片的视觉神经的控制对象。然而,先前的报道10月神经纤维层的成像在健康儿童视神经科目²⁶并与弱视儿童学科²⁷没有这样的高度。视神经增厚与OA科目或疑似OA和主体与亚奥理事会和HPS可能是巧合的发现;然而,这是一个有趣的协会与异常重定向的视网膜疾病在交叉轴突沿着视神经通路。可能在一个金发碧眼的眼底视神经出现灰色和边境更难以描绘,视神经头海拔可能没有临床赞赏。视神经厚度将评估预期在未来的研究。

关联SD-OCT发现是很重要的在这个研究与组织病理学结果与亚奥理事会眼睛的主题。视网膜中央凹发育不全被指出在亚奥理事会在几个组织病理学特征研究在20世纪早期。^{28- - - - - -32}周等³³描述了在1型HPS患者的眼部表现。Hermansky-Pudlak综合症的三合会发现包括亚奥理事会、血小板功能障碍,ceroid脂褐质积累。周和他的同事们描述一个病人黄斑透明度,没有视网膜中央凹坑,和视网膜中央凹光反射显示视网膜中央凹发育不全,这是与TD-OCT证实。在病理标本,他们描述异常的黑色素细胞眼部组织,后embryotoxon,睫状体透明样变化,中心凹发育不全的,标志着hypopigmentation,眼部出血。中央窝的这项研究并没有包含任何图像或任何描述视网膜层的假定的小窝。他们注意缺乏中央和视网膜色素上皮细胞分化的很少有黑色素颗粒。在另一篇文章中,Mietz et al²⁵描述一个眼睛从一个99岁的患者完整的亚奥理事会,他们无法找到一个能分化后的串行部分通过后。他们指出部分萎缩的视神经头垂直沙漏配置。

成像与SD-OCT给临床医生更详细的信息关于视网膜在亚奥理事会患者和那些已知或怀疑OA。万博manbetx平台首页提出的分级模式类似于一个Seo et al⁴可以实现,有更大的定义基于高速提供的更多细节,高分辨率SD-OCT成像。诊断OA的迹象,应该寻找一个适当的10月视网膜图像集。它是非常重要的临床医生认识到分析凹以外的OCT图像可能是误导的图像可能代表视网膜中央凹发育不全出现在一只眼睛正常的小窝(图138 B,扫描或58)。下面的红衣主教标志应该评估一组适当的OCT图像:(1)缺乏中央视网膜中央凹抑郁;(2)持久性神经节和丛状的(反射)视网膜中央窝层;(3)神经纤维层的持久性(虽然这是普遍略低于其他迹象)。一个非常突出的形象,整个脉络在这些主题也常见,尽管这可能稍有不同,这取决于脉络膜的色素沉着。我们的研究是有限的已知仅包含1患者的亚奥理事会。SD-OCT的额外研究眼睛的孩子与亚奥理事会可以提供数据确凿我们当前的结果。这种成像技术提供的新数据,新的问题出现关于OA的病理生理学。它是完全缺乏黑色素生产参与这种疾病或有另一个进程导致多个视网膜的持久性层通常没有窝?是交叉的错误指向OA和亚奥理事会导致逆行影响视网膜中央凹发展?²²作为一种新的成像模式很容易应用于儿童即使在眼球震颤,SD-OCT可能提供有价值的结构细节与疑似视网膜中央凹发育不全和白化病孩子。

通信:辛西娅·a·托斯医学眼科学和生物医学工程部门,盒子3802年,杜克大学医学中心,数控27710(达勒姆cynthia.toth@duke.edu)。

投稿:2008年4月11日;最终修订收到8月20日,2008;2008年9月3日,接受了。

财务信息披露:Farsiu博士已经收到了来自北卡罗莱纳生物技术研究支持中心和Bioptigen Inc . Bioptigen Izatt博士是一个投资者和员工,公司与Bioptigen专利,Inc .托斯博士获得了研究支持和Genentech的顾问,从西获得了研究支持疗法,已经收到了研究支持和演讲者从Bioptigen谢礼,公司已经收到了从爱尔康实验室研究支持和专利使用费,公司,收到了来自北卡罗莱纳生物技术研究支持中心。

资金/支持:本研究当归和尤安Baird的支持,通过从Bioptigen软件捐赠,Inc .,北卡罗莱纳生物技术中心部分的合作资金拨款2007 - cfg - 8005题为“改善成像的表型在年龄相关性黄斑变性”。

附加信息:万博manbetx平台首页通过他们的大学,Drs Farsiu Izatt,托斯临时专利申请提出了快速检测和分割视网膜脉络膜小疣的光学相干断层扫描图像,和托斯博士提出专利申请的方法和系统coregistrating光学相干断层扫描与其他临床试验。