20.06.2023 Od wielu lat okuliści wykorzystują wizualną kontrolę fotografii dna oka [1] oraz obrazów uzyskanych za pomocą optycznej tomografii koherencyjnej (ang. Optical Coherence Tomography – OCT) [2] do diagnozowania chorób oczu i monitorowania postępów terapii dzięki ich zdolności do wykrywania zmian morfologicznych w siatkówce oka. Jednak samo obrazowanie morfologicznych objawów chorób nie dostarcza wystarczających informacji na temat utraty funkcji fotoreceptorów.
Ponad dekadę temu wykazano, że optyczna tomografia koherencyjna może wykrywać niewielkie zmiany intensywności światła podczerwonego odbitego od siatkówek zwierzęcych in vitro [3,4] i in vivo [5] występujące po jednoczesnej stymulacji światłem widzialnym. Odkrycia te stworzyło podwaliny pod rozwój optoretinografii (ang. optoretinography – ORG) [6], metody, która mierzy odpowiedź siatkówki oka na światło, dając tym samym możliwość uzyskania informacji o działaniu neuronów siatkówki (fotoreceptorów).
W ICTER pracujemy nad rozwojem ORG ze stymulacją siatkówki pojedynczym impulsem światła, jak światłem migoczącym [7]. Aby uzyskać dane ORG, używamy tomografii STOC (ang. Spatio-Temporal Optical Coherence-Tomography) [8], która pozwala nam rejestrować trójwymiarowe objętościowe obrazy siatkówki w ciągu kilku milisekund. Po przetworzeniu danych wyodrębniamy sygnały ORG, śledząc zmiany w siatkówce zachodzące między błoną graniczną (ang. inner and outer photoreceptor junction – IS/OS) a końcówkami zewnętrznego segmentu czopków (ang. cone outer segment tips – COST). Rysunek (a) pokazuje lokalizację źródła sygnału ORG na tomograficznym obrazie siatkówki oka ludzkiego.
Przykładowe wyniki pokazujące odpowiedzi siatkówki zaadaptowanej do ciemności na pojedynczy impuls światła pokazano na rys. (b) i (c). Rysunek (b) przedstawia uśredniony przestrzennie sygnał ORG w funkcji czasu zarejestrowany dla równomiernie rozłożonego bodźca. Natomiast rys. (c) pokazuje maksymalną amplitudę sygnału ORG na obrazowanej części powierzchni siatkówki w odpowiedzi na stymulację wzorem zawierającym literę E.
W eksperymentach f-ORG (ang. Flicker ORG), które są główną tematyką naszych prac, do stymulacji siatkówki wykorzystywane jest migoczące światło. Po raz pierwszy takie badanie przeprowadzili Schmoll i wsp. i zmierzyli oni odpowiedź fotoreceptorów na migotanie o częstotliwości 5 Hz [9], W ostatnim czasie, natomiast grupa z Lübeck zmierzyła odpowiedź na różne częstotliwości migotania (od 1 Hz do 6,6 Hz) [10]. Nasza metodologia f-ORG pozwala na pomiar odpowiedzi siatkówki w szerszym zakresie częstotliwości i mapowanie odpowiedzi fotoreceptorów na migoczące światło na powierzchni siatkówki. Przykładowe wyniki zmierzonych charakterystyk częstotliwościowych odpowiedzi u czterech zdrowych osób przedstawiono na rys. (d). Natomiast przykład przestrzennie wykrytej odpowiedzi siatkówki na bodziec projektowany przy użyciu DMD z paskami światła migoczącymi z różnymi częstotliwościami przedstawiono na rys. (e).
Tekst: dr Sławomir Tomczewski, PhD,
Zespół:
Słowa kluczowe: Optyczna Tomografia Koherencyjna, STOC-T, OCT, Optoretinografia, Migotanie, f-ORG.
Publikacje:
- V. J. Srinivasan, M. Wojtkowski, J. G. Fujimoto, and J. S. Duker, „In vivo measurement of retinal physiology with high-speed ultrahigh-resolution optical coherence tomography,” Opt. Lett. 31, 2308 (2006).
- S. Tomczewski, P. Węgrzyn, D. Borycki, E. Auksorius, M. Wojtkowski, and A. Curatolo, „Light-adapted flicker optoretinograms captured with a spatio-temporal optical coherence-tomography (STOC-T) system,” Biomed. Opt. Express 13, 2186 (2022).
- E. Auksorius, D. Borycki, P. Wegrzyn, B. L. Sikorski, K. Lizewski, I. Zickiene, M. Rapolu, K. Adomavicius, S. Tomczewski, and M. Wojtkowski, „Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography provides full thickness imaging of the chorioretinal complex,” iScience 25, 105513 (2022).
