CN103211576A - 一种用于小鼠视网膜oct检查的广角光学成像系统及其检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，包括OCT仪（1）和其镜头前设置的前置透镜（2），该前置透镜（2）的前侧设有平凹透镜（3）。采用上述广角光学成像系统的检查方法步骤为：将麻醉后的小鼠固定在三维实验台（6）上；接着散大小鼠瞳孔后将平凹透镜（3）中的凹透镜（5）覆盖在小鼠眼球表面；然后将前置透镜（2）固定设置在OCT仪（1）的镜头上，调整三维试验台（6）使小鼠眼球位于前置透镜（2）的正前方，并由远而近直到出现眼底图像；最后通过调整三维试验台（6）和OCT仪（1）的Z轴焦距，得到清晰的视网膜断层图像。本发明具有简单易行、成像范围广、分辨率高且易于定位的特点，适宜推广使用。

Description

一种用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统及其检查方法

技术领域

 本发明涉及小型啮齿类动物视网膜结构成像技术领域，具体地说是一种用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统及其检查方法。

背景技术

小鼠作为一种和人类基因型高度相似的实验动物，在医学研究中应用广泛，在眼科基础研究中同样如此。因此，一种成熟可靠的小鼠视网膜结构评价技术对眼科疾病的动物模型研究有着重大意义。目前小鼠的视网膜结构评估主要通过处死小鼠后摘除眼球行组织学切片观察。然而小鼠眼球太小，在切片过程中保证组织的完整性是一项需要长期经验积累的困难工作；同时为了在时间上纵向观察研究需要牺牲大量的小鼠，既浪费了经费又不利于动物保护的要求。因此活体小鼠视网膜结构评价方法具有高度的实用意义。

光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT），是近年来应用于眼科临床的一种诊断技术，具有无损伤、细胞级高分辨率、快速成像等优点，使用OCT可以很好地解决小鼠视网膜活体研究的问题。由于人和小鼠的眼屈光系统有很大差异，临床OCT不能直接应用于小鼠的视网膜研究。国际上虽然有专用小鼠OCT和临床OCT附加光学组件的小鼠视网膜成像研究，但是都存在小鼠视网膜观察范围小、检查定位困难的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种简单易行、成像范围广、分辨率高且易于定位的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统及其检查方法。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，包括OCT仪，其特征在于所述OCT仪的镜头前设置有前置透镜，该前置透镜的前侧设有平凹透镜，OCT仪、前置透镜和平凹透镜构成该广角光学成像系统。

所述的平凹透镜采用盖玻片和凹透镜组合构成，盖玻片位于前置透镜和凹透镜之间。

所述的凹透镜采用柔性物质制成。

所述的前置透镜采用屈光度为78D-120D的凹透镜。

所述的广角光学成像系统还包括一个固定实验动物的三维试验台，三维试验台位于平凹透镜的下侧。

一种采用所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统的检查方法，其特征在于所述的检查方法步骤为：

（a）采用麻醉剂麻醉小鼠，麻醉成功后将小鼠固定在三维实验台上；

（b）采用散瞳剂散大小鼠瞳孔后将凹透镜覆盖在小鼠眼球表面，取盖玻片置于凹透镜上构成位于小鼠眼球前表面的平凹透镜；

（c）将前置透镜固定设置在OCT仪的镜头上，调整三维试验台使小鼠眼球位于前置透镜的正前方，并由远而近直到出现眼底图像；

（d）调整三维试验台位置直至OCT仪的显示屏上出现较为清晰的扫描视网膜眼底图像，再根据所需检查的部位通过三维试验台微调小鼠眼球的位置和OCT仪的Z轴焦距，最终得到清晰的视网膜断层图像。

所述步骤（a）中的麻醉剂采用氯胺酮和甲苯噻嗪的混合溶液。

所述步骤（a）中的麻醉剂剂量按照0.2-0.5ml/20g体重腹腔注射麻醉小鼠。

所述步骤（b）中的散瞳剂采用生理盐水稀释后的复方托吡卡胺制成。

本发明相比现有技术有如下优点：

1、本发明的光学成像系统构造简单且费用低廉，前置透镜可使用眼科临床使用的裂隙灯前置镜，小鼠眼表的平凹透镜可由粘弹剂制成的凹透镜和普通盖玻片构成，无需为了获得眼底图像和OCT图像需要在小鼠角膜表面放置不同屈光度的专用透镜。

2、本发明的成像范围广，该广角光学成像系统使用OCT软件中的6mm扫描宽度即可完成对小鼠全视网膜的断层扫描。

3、本发明的分辨率高，使用该广角光学成像系统获得的小鼠OCT图像达到了临床图像的相同水平，可分辨出小鼠视网膜断层十层以上，甚至可获得比专用小鼠OCT仪更加清晰的图像，所获得OCT图像具有更高的信噪比。

4、本发明易于定位检查，该广角光学成像系统可同时获得扫描激光眼底图像和OCT断层扫描图像，同步的眼底和OCT图像使得研究人员可以获得小鼠视网膜任意部位的断层图像，只需要简单地用鼠标拖动扫描线的位置、定义激光扫描线的角度即可。

5、本发明的方法简单易行，可重复性好，结果准确，不受外界环境干扰，可以获得清晰的小鼠视网膜断层图像，大大提高了小鼠视网膜结构评估的记录效率，有效减少实验小鼠的数量，节省研究经费。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明的光学成像系统采用屈光度为78D的前置透镜所得图像；

附图3为本发明的光学成像系统采用屈光度为90D的前置透镜所得的激光扫描眼底图像和视网膜断层图像；

附图4为本发明的检查方法所得的小鼠视网膜断层放大图像。

其中：1—OCT仪；2—前置透镜；3—平凹透镜；4—盖玻片；5—凹透镜；6—三维试验台；7—小鼠眼球。

GCL—神经节细胞层；IPL—内丛状层；INL—内核层；OPL—外丛状层；ONL—外核层；IS-OS—光感受器细胞内外节层；RPE—视网膜色素上皮层。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示：一种用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，包括OCT仪1，在OCT仪1的镜头前设置有前置透镜2，该前置透镜2采用屈光度为78D-120D的凹透镜，在前置透镜2的前侧设有平凹透镜3，平凹透镜3采用盖玻片4和凹透镜5组合构成，盖玻片5位于前置透镜2和凹透镜5之间，凹透镜5采用柔性物质制成，OCT仪1、前置透镜2和平凹透镜3构成该广角光学成像系统。另外广角光学成像系统还包括一个固定实验动物并可以自由移动的三维试验台6，三维试验台6位于平凹透镜3的下侧用于固定小鼠。

一种采用所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统的检查方法，该检查方法步骤为：（a）采用氯胺酮和甲苯噻嗪的混合溶液制成的麻醉剂按照0.2-0.5ml/20g体重腹腔注射麻醉小鼠，麻醉成功后将小鼠固定在三维实验台6上；（b）然后采用生理盐水稀释后的复方托吡卡胺制成的散瞳剂散大小鼠瞳孔后将凹透镜5覆盖在小鼠眼球7表面，取盖玻片4置于凹透镜5上构成位于小鼠眼球前表面的平凹透镜3；（c）将前置透镜2固定设置在OCT仪1的镜头前，调整三维试验台6使小鼠眼球位于前置透镜2的正前方，并由远而近直到出现眼底图像；（d）调整三维试验台6位置直至OCT仪1的显示屏上出现较为清晰的扫描视网膜眼底图像，再根据所需检查的部位通过三维试验台6微调小鼠眼球7的位置和OCT仪1的Z轴焦距，最终得到清晰的视网膜断层图像。另外为验证添加前置透镜2等光学成像仪器后，OCT仪1所成的像是正像还是倒像，检查前我们对小鼠行眼底激光，在其视盘颞上方形成一个激光斑。随后用广角光学成像系统对小鼠视网膜成像，所观察到的激光斑位置仍在视盘颞上方，由此得出：通过该广角光学成像系统所成图像仍然是正像。

实施例1

选用C57BL小鼠，检查前注意检查小鼠屈光介质是否透明；同时采用临床最常见的OCT仪1:Zeiss Cirrus HD-OCT 4000或400。取氯胺酮和甲苯噻嗪的混合溶液制成的麻醉剂按照0.3ml/20g体重腹腔注射麻醉小鼠，麻醉成功后将小鼠固定于一个可以三维移动的三维实验台6上，然后采用生理盐水稀释后的复方托吡卡胺制成的散瞳剂散大小鼠瞳孔后将凹透镜5覆盖在小鼠眼球7前表面，该凹透镜5可采用医用透明质酸粘弹剂塑形而成，接着取盖玻片4置于凹透镜5上构成位于小鼠眼球前表面的平凹透镜3，透明质酸粘弹剂填充于盖玻片4和检查动物的角膜弧形表面之间塑形而成凹透镜5，覆盖在透明质酸粘弹剂制成的凹透镜5表面的盖玻片4不能缩放眼底图像，仅仅起到塑造粘弹剂制成的凹透镜5平面的作用；将一屈光度为78D的Volk前置透镜2固定设置在OCT仪1的镜头上，调整三维试验台6使小鼠眼球位于前置透镜2的正前方5cm左右，并由远而近直到出现眼底图像；（d）调整三维试验台6位置直至OCT仪1的显示屏上出现较为清晰的扫描视网膜眼底图像，再根据所需检查的部位通过三维试验台6微调小鼠眼球7的位置和OCT仪1的Z轴焦距，最终得到清晰的视网膜断层图像（如图2所示）。

在上述过程中，由于小鼠的生理特点，眼部畸形发生率高，屈光介质容易受药物、压力、缺水及环境等影响很快发生浑浊，所以实验前需检查眼部情况，避免选用屈光间质差的动物以免影响结果；实验时需小心操作，一旦麻醉成功后即采用粘弹剂点眼加用盖玻片4覆盖，即可以组成一平凹透镜3参与光学成像，又能减少小鼠眼部水分的蒸发，防止其屈光间质浑浊。

实施例2

选用C57BL小鼠，检查前注意检查小鼠屈光介质是否透明；同时采用临床最常见的OCT仪1:Zeiss Cirrus HD-OCT 4000或400。取氯胺酮和甲苯噻嗪的混合溶液制成的麻醉剂按照0.4ml/20g体重腹腔注射麻醉小鼠，麻醉成功后将小鼠固定于一个可以三维移动的三维实验台6上，然后采用生理盐水稀释后的复方托吡卡胺制成的散瞳剂散大小鼠瞳孔后将凹透镜5覆盖在小鼠眼球7前表面，该凹透镜5可采用医用透明质酸粘弹剂塑形而成，接着取盖玻片4置于凹透镜5上构成位于小鼠眼球前表面的平凹透镜3，透明质酸粘弹剂填充于盖玻片4和检查动物的角膜弧形表面之间塑形而成凹透镜5，覆盖在透明质酸粘弹剂制成的凹透镜5表面的盖玻片4不能缩放眼底图像，仅仅起到塑造粘弹剂制成的凹透镜5平面的作用；将一屈光度为90D的Volk Superfield NC前置透镜2固定设置在OCT仪1的镜头上，调整三维试验台6使小鼠眼球位于前置透镜2的正前方5cm左右，并由远而近直到出现眼底图像；（d）调整三维试验台6位置直至OCT仪1的显示屏上出现较为清晰的扫描视网膜眼底图像，再根据所需检查的部位通过三维试验台6微调小鼠眼球7的位置和OCT仪1的Z轴焦距，最终得到清晰的视网膜断层图像（如图3所示）。在上述过程中，由于小鼠的生理特点，眼部畸形发生率高，屈光介质容易受药物、压力、缺水及环境等影响很快发生浑浊，所以实验前需检查眼部情况，避免选用屈光间质差的动物以免影响结果；实验时需小心操作，一旦麻醉成功后即采用粘弹剂点眼加用盖玻片4覆盖，即可以组成一平凹透镜3参与光学成像，又能减少小鼠眼部水分的蒸发，防止其屈光间质浑浊。

通过比较实施例1和实施例2所获得的小鼠眼底成像中的效果，屈光度为78D的前置透镜2所得图像较小，对细节的分辨力也略低；屈光度为90D的前置透镜2则可以较好地平衡图像大小、检查范围与成像清晰度之间的关系，同时眼底图像和视网膜断层图像可以同时清晰显示。附图4即为本发明的检查方法所得的小鼠视网膜断层放大图像，该放大图像可以清晰的看到小鼠活体视网膜的各个层次，其中GCL指的是神经节细胞层、IPL指的是内丛状层；INL指的是内核层；OPL指的是外丛状层；ONL指的是外核层；IS-OS指的是光感受器细胞内外节连接；RPE指的是视网膜色素上皮层。

本发明的方法简单易行，可重复性好，具有成像范围广、分辨率高、易于定位、结果准确等优点，不受任何外界环境干扰，可以获得清晰的小鼠视网膜断层图像，大大提高了小鼠视网膜结构评估的记录效率。使用小鼠视网膜光学相干断层扫描检查中的广角眼底光学成像系统能够同时、很好地采集小鼠的眼底图像和视网膜断层图像，实验结果稳定，大大提高了小鼠视网膜结构评估的记录效率，对研究眼科疾病动物模型的视网膜结构有重要作用，适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，包括OCT仪（1），其特征在于所述OCT仪（1）的镜头前设置有前置透镜（2），该前置透镜（2）的前侧设有平凹透镜（3），OCT仪（1）、前置透镜（2）和平凹透镜（3）构成该广角光学成像系统。

2.根据权利要求1所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，其特征在于所述的平凹透镜（3）采用盖玻片（4）和凹透镜（5）组合构成，盖玻片（4）位于前置透镜（2）和凹透镜（5）之间。

3.根据权利要求2所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，其特征在于所述的凹透镜（5）采用柔性物质制成。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，其特征在于所述的前置透镜（2）采用屈光度为78D-120D的凹透镜。

5.根据权利要求1-3任一所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统，其特征在于所述的广角光学成像系统还包括一个固定实验动物的三维试验台（6），三维试验台（6）位于平凹透镜（3）的下侧。

6.一种采用根据权利要求1-5任一所述的用于小鼠视网膜OCT检查的广角光学成像系统的检查方法，其特征在于所述的检查方法步骤为：

（a）采用麻醉剂麻醉小鼠，麻醉成功后将小鼠固定在三维实验台（6）上；

（b）采用散瞳剂散大小鼠瞳孔后将凹透镜（5）覆盖在小鼠眼球表面，取盖玻片（4）置于凹透镜（5）上构成位于小鼠眼球前表面的平凹透镜（3）；

（c）将前置透镜（2）固定设置在OCT仪（1）的镜头上，调整三维试验台（6）使小鼠眼球位于前置透镜（2）的正前方，并由远而近直到出现眼底图像；

（d）调整三维试验台（6）位置直至OCT仪（1）的显示屏上出现较为清晰的扫描视网膜眼底图像，再根据所需检查的部位通过三维试验台（6）微调小鼠眼球的位置和OCT仪（1）的Z轴焦距，最终得到清晰的视网膜断层图像。

7.根据权利要求6所述的检查方法，其特征在于所述步骤（a）中的麻醉剂采用氯胺酮和甲苯噻嗪的混合溶液。

8.根据权利要求7所述的检查方法，其特征在于所述步骤（a）中的麻醉剂剂量按照0.2-0.5ml/20g体重腹腔注射麻醉小鼠。

9.根据权利要求6所述的检查方法，其特征在于所述步骤（b）中的散瞳剂采用生理盐水稀释后的复方托吡卡胺制成。

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