新的成像技术可以加快眼病治疗的发展

　　

研究人员已经开发出一种简单而快速的方法来进行光视网膜造影，这是一种测量眼睛视网膜中光诱导功能活动的成像技术，视网膜是我们眼睛后部负责探测光线和启动视觉的神经元网络。在60岁以上的美国人中，超过50%的人受到黄斑变性和糖尿病视网膜病变等视网膜疾病的影响。这些疾病会影响视网膜功能，降低视力，如果不治疗，可能导致失明。这种新方法可能有助于加快眼科疾病新疗法的开发。

加州大学戴维斯分校的研究团队负责人Ravi Jonnal说:“光视网膜成像通常使用非常昂贵的设备，需要多名专家操作，同时生成大量数据，需要大量的计算资源。”“我们想出了一种更便宜、更巧妙的方法。”

Jonnal和他的同事在Optica出版集团的高影响力研究期刊《Optica》上报告了他们的新方法，他们称之为基于速度的光视网膜造影。他们还证明了该方法能够测量三个健康受试者的视网膜反应。

“尽管基于速度的视视网膜造影有可能为临床医生提供更准确、更早的视网膜功能损失信息，但它的第一个真正影响更有可能是加快视网膜疾病新疗法的临床试验，”Jonnal说，他作为印第安纳大学Don Miller实验室的博士生进行了第一批视视网膜造影测量。“如果我们能比眼力表等传统检测方法更快地检测出视网膜功能是变好还是变坏，这将大大加快治疗方法的发展。”

跟踪形状变化

光视网膜造影检测到视网膜中产生或传导信号的神经元形状的微小变化。到目前为止，Jonnal和其他研究人员已经使用自适应光学和光学相干层析成像(OCT)来可视化和跟踪活的、运动的眼睛中的这些神经元，然后应用运动校正算法来稳定图像并提取功能响应。这个昂贵而耗时的过程需要分辨和跟踪单个细胞特征的位置，并使用这些位置来确定细胞是否改变了形状。

Jonnal说:“当我们使用自适应光学系统进行光视网膜成像测量时，实验可以很容易地花费半天时间，并产生需要处理的1tb数据。”“处理数据以提取功能性信号，最少需要一两天的时间。”

为了避免分辨和追踪单个神经元，Jonnal和他的同事想看看他们是否可以测量视网膜神经元相对移动的速度。“我们相信，即使特征的位置因细胞而异，它们相互移动的速度在细胞之间是高度相关的，”Jonnal说。“事实证明这是正确的。”

测量运动神经元

为了进行基于速度的光视网膜造影，研究人员开发了一种新的OCT相机，它允许一个操作员从视网膜上更多的位置收集图像，这是其他光视网膜造影方法所不能做到的。

研究人员通过收集三名健康志愿者的测量数据来演示他们的新技术。他们能够在10分钟内获取每位患者的数据，并在2到3分钟内处理数据并得到结果。他们表明，用简单方法测量的功能光视网膜反应与使用的光刺激剂量成比例，剂量-刺激反应在志愿者内部和之间是可重复的。

他们现在正在计划试验，旨在证明该技术对疾病相关功能障碍的敏感性。Jonnal还与加州大学戴维斯分校的临床医生合作，将其用于患者成像，并帮助解释遗传性视网膜疾病的干细胞疗法和基因疗法的试验结果。研究人员还希望将这种新的光视网膜造影方法应用于视网膜疾病的动物模型。

Journal Reference:

1. Kari V. Vienola, Denise Valente, Robert J. Zawadzki, Ravi S. Jonnal. Velocity-based optoretinography for clinical applications. Optica, 2022; 9 (10): 1100 DOI: 10.1364/OPTICA.460835