삼중으로 측정된 후방 공막 복굴절

Nature Biomedical Engineering 7권, 페이지 986–1000(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

근시 눈의 경우, 후방 공막에서 콜라겐의 병리학적 재형성이 대부분 생체외에서 관찰되었습니다. 여기서 우리는 후방 공막 복굴절을 측정하기 위한 삼중 입력 편광 민감성 광학 일관성 단층 촬영(OCT)의 개발을 보고합니다. 기니피그와 인간의 경우 이 기술은 이중 입력 편광에 민감한 OCT보다 우수한 영상 감도와 정확도를 제공합니다. 어린 기니피그를 대상으로 한 8주간의 연구에서 공막 복굴절은 구면 등가 굴절 이상과 양의 상관관계가 있었고 근시의 발병을 예측했습니다. 성인 개인을 대상으로 한 단면 연구에서 공막 복굴절은 근시 상태와 관련이 있었고 굴절 이상과 음의 상관 관계가 있었습니다. 삼중 입력 편광 민감형 OCT는 근시 진행을 평가하기 위한 비침습적 바이오마커로서 후방 공막 복굴절을 확립하는 데 도움이 될 수 있습니다.

근시(근시)는 안경, 콘택트 렌즈 또는 굴절 수술로 교정할 수 있는 널리 퍼진 시력 장애입니다. 그러나 고도 근시로의 완화되지 않은 진행으로 인해 환자는 시력을 위협하는 합병증이 발생할 위험이 높아집니다1,2. 최근 연구에 따르면 고도근시 환자의 10~30%는 노년기에 근시황반병증, 시신경병증 등의 병리학적 합병증이 발생하여 회복 불가능한 시각 장애를 초래하는 것으로 보고되었습니다5,6. 초기 근시 진행을 지연시키고 병리학적 합병증이 있는 눈을 구하기 위한 임상적 개입이 가능합니다7,8. 그러나 치료 시기를 안내하는 신뢰할 수 있는 바이오마커가 부족합니다. 특히, 초기 근시의 경우 국소 아트로핀이 근시 진행을 조절하는 데 효과적인 것으로 입증되었지만9, 부작용으로 인해 모든 환자에게 보편적으로 적용하기는 어렵습니다10,11. 현재 치료 결정은 문서화된 근시 진행12, 즉 지난해 구면 등가 굴절 이상(SE)의 기준선과 악화를 기반으로 합니다. 그러나 어린 시절 근시 발달 중 SE의 큰 변동과 문서화된 기록의 부족으로 인해 의사 결정에 실질적인 문제가 발생합니다13. 말기 근시의 경우 황반 좌굴을 포함한 후방 공막 강화(PSR) 수술은 후방 공막을 강화하고 눈의 지속적인 신장을 막기 위해 임상적으로 이용 가능한 치료법입니다14,15. 그러나 PSR 수술을 수행할지 여부와 시기에 대한 기준은 논란의 여지가 있으며 결론이 나지 않습니다15,16. 치료 결정을 내리기 위해서는 근시 진행을 확실하게 예측하고 근시 눈의 초기 병리학적 변화를 나타내는 바이오마커가 절실히 필요합니다.

눈 모양을 정의하는 중추적인 역할로 인해 공막은 동물 모델과 근시 또는 병리학적 근시가 있는 인간에서 광범위하게 연구되었습니다. 공막은 눈을 코팅하고 내부 구조를 보호하는 조밀하고 콜라겐이 풍부하며 기계적으로 강한 조직입니다. 근시가 발생하고 진행되는 동안 공막의 후방 부분은 얇아짐22, 약화23 및 표면적 확대24를 포함하는 리모델링 과정을 거치며, 이로 인해 눈의 축 방향이 과도하게 늘어나 광학 기능이 손상됩니다. 더욱이, 광범위한 공막 리모델링은 병리학적 근시의 특징인 후방 안구벽의 불규칙한 돌출인 포도상구종에 걸리기 쉽게 할 수 있습니다. 포도상구종은 망막 전체에 전단력을 생성할 수 있으며 근시와 관련된 시력을 위협하는 합병증의 주요 병태생리학적 요인 중 하나입니다25. 현재 포도상종은 초음파나 OCT(광시야광간섭단층촬영)를 이용해 불규칙한 눈 모양을 관찰함으로써 진단된다6. 그러나 눈 모양 변형은 광범위한 공막 리모델링의 이차적 결과일 수 있으며, 이 시점에서는 이미 돌이킬 수 없는 망막 손상이 발생했을 수 있습니다26. 근시의 초기 단계부터 후기 단계까지 공막 콜라겐은 현미경 수준에서 지속적으로 재형성됩니다. 이러한 변화에는 콜라겐 섬유 직경의 감소, 짜여진 섬유의 수 감소와 함께 무질서한 구조로의 전환 및 섬유 방향의 변경이 포함됩니다. 편광광현미경(PLM)31,32 및 투과전자현미경(TEM)을 포함한 이미징 기술은 공막 리모델링과 관련된 이러한 변화를 식별하는 데 필수적이지만 생체 외 샘플에만 적합합니다. 현재 생체 내에서 후방 공막 콜라겐을 검사할 수 있는 도구는 상업적으로 이용 가능하지 않습니다. 근시 눈의 공막 리모델링에 대한 지식을 바탕으로 우리는 후방 공막에서 콜라겐의 생체 내 영상화를 가능하게 하는 도구가 근시 상태 평가, 진행 예측, 공막 약화 식별 및 전향적 평가를 가능하게 할 수 있다고 생각합니다. 병리학적 변화의 위험.

450 µm) was one of the factors limiting light penetration to the sclera. In addition, we observed that Caucasian eyes provide slightly better penetration of the sclera than Asian eyes, perhaps due to less scattering and absorption caused by lesser pigmentation. Second, as both the diameter and the alignment of the collagen fibres determine the birefringence measured by TRIPS-OCT, the explanation of increased PSB requires further analysis of the collagen fibre orientation and previous knowledge of the underlying structures. Lastly, the scleral birefringence measurement highly depends on the segmentation of the choroidal–scleral interface, which is performed manually at present. The issue with manual segmentation is that the interface between the choroid and the sclera is not well defined. There are fine petaloid scleral structures unevenly connecting to the above choroid tissues and large blood vessels going through the sclera from the choroid. To minimize the truncation of the inner parts of the sclera, we used a 200-µm band centred on the choroidal–scleral interface to produce the en face images and quantify birefringence. Incorporating an area including the choroid does not affect the PSB measurement because no structure in the choroid is observed to be birefringent. In addition, manual labelling is a time-consuming and subjective process, whereas an automated and reliable image segmentation algorithm will improve the accuracy and efficiency of TRIPS-OCT analysis./p>

21 yr; staphyloma observed in both eyes on wide-field OCT imaging. The exclusion criteria consisted of eye conditions that might result in poor-quality imaging scans (severe cataract, corneal haze/opacity)./p>

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