测量血红蛋白水平在帕金森氏症患者的视神经盘使用新的比色分析软件

文摘

目标。评估的一种新方法测量血红蛋白(Hb)水平和量化的颜色变化视神经头的帕金森病(PD)患者。我们也比较视网膜神经纤维层(RNFL)厚度差异获得使用光谱域光学相干断层扫描(OCT) PD组与健康组之间的设备。方法。一百五十五PD患者和91年性别和年龄健康受试者包括横断面研究。10月考试和一个视神经盘的照片进行。拉古纳ONhE(“视神经血红蛋白”;Insoft SL,特内里费,西班牙)软件是用于分析Hb水平获得视神经盘照片。结果。PD患者表现出显著降低意味着视神经盘Hb百分比(57.56%在PD, 67.63%在健康受试者;)以及减少乙肝在几乎所有分析领域,最大的差异在劣质和鼻部门发现。RNFL参数显著降低PD患者与健康受试者相比,尤其是下象限。结论。测量视神经盘Hb水平获得与拉古纳ONhE软件有很好的能力检测视神经颜色变化(乳头状苍白,因此这可能显示视神经萎缩和轴突丧失)在PD患者。

1。介绍

帕金森病(PD)是一种神经退化过程,导致多巴胺能神经元的选择性的损失,主要是在大脑的基底神经节(1]。神经元和神经回路在基底神经节外可以同时受到影响,甚至以前黑质有明显的变化2]。在PD视觉系统也在改变,尤其是相对应的视野中央(3]。

视网膜神经节细胞的损失可以使用目镜成像检测技术,如光学相干断层扫描(OCT) [4),提供无创、快速、客观、和可再生的测量视网膜神经纤维层(RNFL)。Spectral-domain 10月在PD患者的先前的研究展示了一种减少黄斑厚度(5- - - - - -9[]和RNFL厚度9- - - - - -11在PD患者与健康对照组相比。

视神经轴突的亏损也观察到进步的苍白,眼底检查检眼镜。然而,人眼无法量化轴突丧失或检测早期轴突丧失(乳头状萎缩只能观察到当超过50%的神经纤维已经失去)(12]。拉古纳ONhE(视神经头血红蛋白)项目是一个由一群眼科医生和工程师设计新方法,允许测量血红蛋白水平(Hb)视神经头使用传统眼底彩色照片,弥补不同的变量,如照明或透镜吸收和扩散。拉古纳ONhE已经用于青光眼性视神经病变的诊断,证明与经典的功能和结构相似的诊断能力测试用于青光眼(13),这个新技术也被证明是有用的分析轴突丧失neuroophthalmologic病人,如多发性硬化症患者(14]。

与其他地区的后极眼睛,视神经头部包含大量的一个色素,Hb,负责其特定的颜色。因此,测量Hb的数量在不同部门的视神经头可以用来量化的颜色变化发生在盘由于不同的流程,如神经退行性疾病。

鉴于RNFL和黄斑厚度测量的价值评估的方法和诊断PD (5- - - - - -11),本研究的目的是探讨视神经颜色差异的一组PD患者和一群健康受试者,颜料使用Hb作为参考。我们的研究还分析了RNFL厚度差异所获得的两组使用两个光谱域10月设备:卷高清晰度(HD) 10月和Spectralis 10月我们所知,拉古纳ONhE探测的能力Hb水平变化在不同部门的乳头(因此乳头颜色变化)没有检查PD患者与健康受试者相比。

2。材料和方法

研究遵循赫尔辛基宣言的设计原则和研究协议是临床研究伦理委员会批准阿拉贡(西班牙萨拉戈萨)。从所有参与者通知书面同意了。

2.1。主题和测量协议

必需的入选标准是最佳矫正视力(BCVA)的20/40或更好,折射误差在±5.00度相当于球体和±2.00度散光,和透明的眼媒体(核颜色/乳白光,皮质或后囊下的镜头不透明度< 1),根据晶状体混浊第三分类系统(15]。排除标准包括先前的眼内手术、糖尿病或其他疾病影响的视野或神经系统和当前使用的药物可能会影响视功能。排除标准还包括青光眼迹象(扁平眼压超过20毫米汞柱),以前的眼内手术,cup-to-disc比率为0.5或更高版本,或弧形神经纤维束视野缺陷。严重的PD患者不包括由于他们无法完成勘探协议。

一百五十五PD患者和91性别和年龄健康受试者中研究从2013年1月至2013年9月。大脑PD的诊断是基于英国银行标准,包括运动徐缓和一个额外的症状,也就是说,刚性,4 - 6赫兹震颤、休息或姿势不稳定16,17]。“定”的诊断PD,需要三个或更多的下列标准结合上面提到的:单侧发病,进步的障碍,影响发病的最持久的不对称,出色的左旋多巴反应(70% - -100%),严重的levodopa-induced舞蹈病,左旋多巴反应5年或更长时间,和临床的10年或更多17,18]。

所有的受试者都接受一个完整neuroophthalmologic检查,其中包括BCVA评估;颜色视觉评价(使用石原的等色线图表);眼动;前部分瞳孔,fundoscopic考试;Goldmann扁平张力测定法;和10月10月考试使用卷高清(卡尔蔡司Meditec制造都柏林)和10月Spectralis(海德堡、工程公司、海德堡、德国)。视神经盘的照片之一是获得使用佳能CF 60 DSi视网膜照片(佳能公司、东京、日本)连接到一个佳能EOS - 1 ds Mark III身体相机。每只眼睛是单独考虑,只有一只眼睛的每个主题包括随机分析。根据不同疾病的持续时间和严重程度验证量表也记录下来。

2.2。10月的评估

10月进行了测试获得的测量视神经盘旁RNFL使用卷和Spectralis 10月设备,这两个被用于随机顺序,以防止任何疲劳的偏见的影响。同样的有经验的操作人员执行所有扫描。使用内固定目标,因为它提供了最高的再现性(4]。扫描质量评估分析,之前和劣质扫描被否决。3例患者被排除在外,因为集中扫描不能获得由于固定不佳。十个图片与工件或缺失的部分,或显示看似扭曲的解剖,被排除在外19]。为了获得高质量的和集中的图像,用卷10月设备需要重复扫描采集与Spectralis 10月11日的眼睛和设备在8的眼睛。

卷10月视神经盘协议产生200×200立体像素图像从200年由200 a的线性扫描。这个选项分析视神经周围一个6毫米的立方体。在每个系列的扫描,意味着RNFL厚度、象限RNFL厚度(优越,劣质、时间和鼻),和厚度在12-clock-hours乳头状行业30°RNFL进行了分析。小时部门分配一个号码从位置H1 H12右眼在顺时针方向和逆时针方向的左眼。的RNFL Spectralis协议生成一个地图与平均厚度和六部门厚度(superonasal、鼻、inferonasal inferotemporal,时间,和superotemporal顺时针方向为右眼和左眼逆时针)。RNFL收购获得的同一观察者使用TruTrack眼球追踪技术承认,锁上,遵循期间患者的视网膜扫描和自动跟踪扫描,以确保准确的监测疾病进展(我们在研究中使用这种技术将来为了执行纵向研究与此示例)。

2.3。视神经盘照片评价

拉古纳ONhE程序(Insoft SL,特内里费,西班牙)分析视神经头部照片的三个谱组件:蓝色、绿色和红色。视神经头高Hb水平反映的地区主要是红灯。相比之下,低的地区Hb组件反映较低比例的红色组件相比,绿色和蓝色光。使用不同浓度或不同厚度的各种血红细胞稀释,这可能是建立实验获得的照片,这种技术可用于确定Hb的数量。基于反射的红色,绿色和蓝色的光,照片的细胞稀释,几个公式的结果几乎是线性的数量成正比的Hb礼物(13]。

拉古纳ONhE软件使用数学算法自动组件细分进行半自动视神经头边界界定和识别视网膜中央血管。因此,两个区域的视神经头定义:视网膜中央血管和视神经头部组织本身。从乳头获得绝对的和可重复的结果,需要一个参考模式。眼睛里的参考价值必须得到同样的变量(照明光的强度和光谱成分,透镜吸收,等等)。因为镜头恶化的影响(血管和组织)是成比例的,在测量距离之间的区别绿色和蓝色的相应像素船只,这absorption-diffusion组织的程度可能估计。船只的结果是用作参考价值计算Hb内容的组织(20.]。乳头的形象将自动分成八45°径向行业,和两个同心圆也定义,包括1/3和2/3的圆盘半径,获得平均Hb和24个部门,如图1。有几个因素阻碍视神经头部图像的自动分析:照明问题,类型的相机使用,图像的饱和度,病人合作,等等。出于这个原因,图像的程序有一个预处理系统,准备和后续改善视网膜图像分割阶段。这种预处理系统防止继续分析满足一定的亮度和饱和度标准的照片,,反过来,允许使用来自不同摄像机的图像。最后,镜头的影响地位是补偿,通过分析绿色和蓝色的组件之间的差异在计算中Hb内容。蓝色,绿色和红色组件使用一个图像分析评估项目与Matlab的图像处理工具箱(MathWorks公司纳蒂克,马萨诸塞州)。

2.4。统计分析

这是一个观察,未来的横断面研究。所有数据分析使用SPSS软件20.0版本(SPSS公司,芝加哥,伊利诺斯州)统计软件。Kolmogorov-Smirnov测试是用来评估样本分布。由于正态分布的数据,10月和Hb参数之间使用学生的健康和PD患者相比以及与Bonferroni调整为多个比较,和相关性进行皮尔逊的测试。视神经盘Hb百分比和疾病严重程度之间的相关性(由Hoehn-Yahr阶段评估)也由皮尔森分析PD组的测试。

3所示。结果

流行病学和疾病的特点,PD患者和健康者如表所示1。PD患者组的平均年龄为67.3岁(范围:54 - 80)和健康对照组67.2年(范围:55 - 79)。眼压组之间没有显著差异()。PD的时间范围从2到19年,平均8.5年的诊断。Hoehn-Yahr得分均值为2.68。最常见的Hoehn-Yahr阶段第二阶段(56例)和第三阶段(41例)和平均Schwab-England ADL评分是44.05%。BCVA不同组间显著(PD患者的健康对照组的0.95,0.74;)。关于药物注册的PD患者,主要有三个不同的治疗组:dopamine-enhancers(最常见)、多巴胺受体激动剂和其他药物(如抗胆碱能类和金刚烷胺)。我们包括10新创病人(没有药物)。

意味着Hb行业的比例和Hb内容3,5,8,9日,12日,15日,19日和21(主要是与外环的乳头)拉古纳ONhE程序计算的PD患者明显低于健康对照组(以及与Bonferroni调整,)。行业的主要差异被发现3、9岁和12岁的乳头,范围从0.77%(在部门19)到12.14%(在部门12)(表2)。图2显示,作为一个例子,乳头的形态和相应的pseudoimages指示提供的Hb水平拉古纳ONhE分析健康控制和PD患者。

RNFL测量研究中评估和健康之间的区别的重要性和PD组如表所示3。卷10月测量显示RNFL厚度显著下降(以及与Bonferroni调整,)在PD患者与健康对照组相比,平均厚度,劣质象限厚度,厚度和时钟小时部门2和5。主要的区别是在上级发现象限(24.03μ区别)伪劣象限(15.14μm组)之间的区别。

10月Spectralis显示显著减少的厚度(以及与Bonferroni调整,)在下象限和superotemporal RNFL厚度,PD组。的主要差异下象限(10.14中被检测到μ(10.02米)和superotemporal RNFL厚度μ米)。所有结构厚度往往减少PD患者。

RNFL厚度之间的相关性获得卷和10月Spectralis Hb的百分比在不同行业提供的拉古纳ONhE程序是轻微的。同样,视神经Hb水平之间的相关性和Hoehn-Yahr阶段PD组是轻微的,不具有统计学意义。

4所示。讨论

兔子视网膜的研究揭示了多巴胺能神经元,随后被确认的人类视网膜内部核层的。校长多巴胺能细胞在视网膜上无长突亚型。这些视网膜多巴胺能细胞建议从黑暗中扮演一个角色转变light-adapted状态。PD不仅与色素在黑质多巴胺神经元的死亡,但也损失的神经元在其他领域,如多巴胺能无长突细胞、视网膜神经节细胞,细胞更高的视觉区域(例如,外侧膝状体核、下橄榄核胆碱能Meynert,和视觉皮层)(21]。视网膜神经节细胞的减少会导致相应的减少视网膜和RNFL厚度能被探测到的PD患者使用10月Satue等人和Rohani等人都表明傅氏域10月是有效的仪器来检测RNFL PD患者的萎缩(9,10]。在我们的研究中,其中包括一个更大的人口,我们发现减少测量RNFL卷和Spectralis设备。最近的一项研究由罗斯et al。2210月),包括intraretinal层细分报告重要结合外核和感光层变薄在PD组与健康受试者;差异RNFL、黄斑总额或其他视网膜层厚度没有检测到。此外,丁等。23)建立了一个详细的数学模型基于原始10月数据允许分化的foveae PD患者与健康对照组。这些发现表明数学建模的发展前景的临床效用评价弥散神经退行性条件。

Hb数量在每一个24部门的乳头拉古纳ONhE分析获得的更大的健康受试者的PD患者,尤其是在部门相应的乳头的外环(图1)。外环的乳头大多与neuroretinal rim(神经节细胞轴突的本地化),而介质环过渡区和内圈主要包括杯面积(这是生理上的苍白,因为它是视神经盘区无神经节细胞轴突和血管不好)。最大的neuroretinal rim是乳头状区血管供应;因此,轴突灌注的变化和/或轴突丧失应该在这个位置。行业的主要差异被发现3、9和12,与鼻伪劣地区的乳头。这符合与10月设备获得的结果,一些最大的显著差异控制和PD组之间也发现下象限(卷和Spectralis 10月)。这两个结果之间的相关性(Hb水平和10月测量),然而,轻微的人口。虽然我们没有发现协会(10月发现神经节细胞轴突的损失意味着更苍白视神经盘,因此较低比例的乙肝检测到拉古纳ONhE),还需要长期的研究获得统计可靠的结果。缺少两种技术之间的相关性可能是由于不同的参数进行了分析。拉古纳ONhE软件检测到的变化Hb(因此颜色变化)的比例在不同的视神经盘部门。 This means that the program can detect areas with ischemia and/or a decrease in the number of axons (pale areas). OCT, however, detects and quantifies the RNFL thickness. Therefore, the Laguna ONhE software could detect not only optic disc areas with a decrease in ganglion cells, but also areas with decreased perfusion (prior to death of the neurons). The method used in this study may be applied in all clinical centers because only a good photograph of the optic nerve is required for image processing using this software.

视神经盘Hb水平与疾病严重程度之间的相关性(由Hoehn-Yahr阶段评估)是轻微的,而不是我们组达到统计上的显著水平。这结果是类似于另一个最近的研究(22]报道10月措施没有联系与疾病的严重程度和持续时间。它可以是非常有趣的调查之间的关系视网膜和视神经盘变化检测到不同的数字成像技术和PD患者的疾病严重程度。需要更大样本量的大型研究获得统计可靠的关联。在另一个神经退行性疾病,多发性硬化症(MS)、10月视网膜层厚度之间的相关性,临床亚型,女士和其他验证临床措施已报告,使这一种很有前途的方法24]。

可能会限制我们的研究可能是PD患者白内障的发病率高是由于先进的年龄和手术可能不是由于疾病和地震的影响(尽管透明眼媒体是一个包含标准)。正常的人类的高可变性视神经盘形态(不同盘RNFL包的大小和分布在视神经头),以及屈光不正,可怜的固定,眼球运动,可能会影响测量精度。高眼压青光眼性视神经头部形态(cup-to-disc比0.5或更高版本),和弓状神经纤维束青光眼的视野缺陷检测的标准在我们的研究人群中,所以一些低压preperimetric青光眼患者可能是包含在两组(PD和控制),这可能有偏见的结果。另外有显著分散在Hb值高的标准差(SD)(表2)。这种变化可以减少强度的结论;然而,我们的结果可以观察到清晰的趋势。临床医生应该考虑这个限制在使用这个方法,以及其他数字图像分析技术。

我们的研究小组已经证明了这个项目的效用在最近的一项研究中表现在MS患者中,我们发现,Hb数量在每一个24部门的健康受试者的乳头是高于MS患者(特别是在时间领域,更大的损失的神经纤维与10月观察),虽然我们没有之间的相关性分析设备(14]。Gonzalez-De la Rosa等人报道之间显著的线性相关性的意思是Hb行业8和20(垂直行业),青光眼患者执行功能和结构测试,如10月(10月平均厚度和Hb部门之间8-20)[13]。Hb水平分析视神经头部照片使用拉古纳ONhE程序提供了有用的和可再生的信息的变化颜色和灌注的乳头次要RNFL损失。这种方法不仅可以检测视神经盘的苍白(由于轴突发生损失或视神经萎缩),它能够量化。

纵向研究与大样本需要评估的能力拉古纳ONhE程序提供一种新的生物标志物PD和其他神经退行性疾病的神经退化。我们的研究表明,这个程序有一个重要的临床应用,但这些发现应该确认和扩展为其他眼科疾病引起视神经盘轴突丧失。

5。结论

我们的研究结果表明,Hb内容是最低在某些领域的PD患者的视神经头而与健康受试者。这个假设视神经PD患者比对照组,苍白,我们可以通过使用拉古纳ONhE量化它的软件。我们的研究表明,这个简单,便宜,而且可以发现乳头状的无损伤技术,苍白的PD患者和它可以假设视神经轴突的损失。

利益冲突

Gonzalez-De la Rosa专有利益拉古纳ONhE计划。其他作者没有专有的兴趣。作者不存在相互矛盾的关系。

承认

这部分工作是支持学院祝您健康卡洛斯三世授予PI0990617号和PI12/02301M。

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