نحن نصف استخدام الفحص المجهري للتماسك البصري كامل المجال كطريقة لتقييم الجودة العالية لسدى المتبرع بالقرنية. يمكن استخدام هذا البروتوكول لتحديد السمات التي تدل على الصحة أو المرض ، ويهدف إلى تحسين فحص واختيار الأنسجة المانحة ، وبالتالي نتائج رأب القرنية.
من المرجح أن تكون جودة سدى القرنية المانحة، والتي تشكل حوالي 90٪ من إجمالي سمك القرنية، أحد العوامل الرئيسية، إن لم تكن الرئيسية، التي تحد من نجاح رأب القرنية الرقائقي الأمامي العميق والمخترق. هذه هي العمليات الجراحية التي تنطوي على استبدال جزء أو كل طبقات القرنية المريضة ، على التوالي ، عن طريق الأنسجة المتبرع بها ، الكسب غير المشروع ، المأخوذة من شخص متوفى مؤخرا. ومع ذلك ، فإن وسائل تقييم الجودة اللحمية لترقيع القرنية في بنوك العيون محدودة وتفتقر إلى القدرة على التقييم الكمي عالي الدقة لمؤشرات المرض. يعد الفحص المجهري للتماسك البصري كامل المجال (FF-OCM) ، الذي يسمح بتصوير 3D عالي الدقة لعينات الأنسجة البيولوجية الطازجة أو الثابتة خارج الجسم الحي ، تقنية غير جراحية مناسبة تماما لتقييم قرنية المتبرع. هنا نصف طريقة للتحليل النوعي والكمي لسدى القرنية باستخدام FF-OCM. تم تطبيق البروتوكول بنجاح على قرنيات المتبرع الطبيعي وأزرار القرنية المرضية ، ويمكن استخدامه لتحديد السمات الصحية والمرضية على المستويين العياني والمجهري ، وبالتالي تسهيل الكشف عن الاضطرابات اللحمية التي يمكن أن تضر بنتيجة رأب القرنية. من خلال تحسين مراقبة جودة الكسب غير المشروع ، فإن هذا البروتوكول لديه القدرة على أن يؤدي إلى اختيار (ورفض) أفضل للأنسجة المانحة وبالتالي تقليل فشل الكسب غير المشروع.
أمراض القرنية هي من بين الأسباب الرئيسية للعمى في جميع أنحاء العالم1. لا يمكن علاج بعض الأمراض إلا جراحيا ، وغالبا ما تنطوي على استبدال جزء (أي رأب القرنية الرقائقي) أو القرنية المريضة بالكامل (أي رأب القرنية المخترق) ، بأنسجة متبرع بها ، الكسب غير المشروع ، مأخوذة من شخص متوفى مؤخرا. بالنسبة لأمراض القرنية التي لا تؤثر على البطانة (على سبيل المثال ، القرنية المخروطية ، والندوب اللحمية بعد التهاب القرنية المعدي ، والصدمات ، والحثل اللحمي) ، يعتبر رأب القرنية الصفائحي الأمامي العميق (DALK) حاليا التقنية الجراحية المفضلة2،3،4،5. تتيح هذه التقنية الحفاظ على بطانة القرنية للمتلقي ، عن طريق استبدال ظهارة القرنية المركزية والسدى فقط ، والتي ترتبط بانخفاض معدل رفض الكسب غير المشروع ، وغياب الرفض البطاني ، وانخفاض فقدان الخلايا البطانية ، ونسبة فعالية التكلفةالمواتية 6،7،8،9،10،11 . يسمح DALK أيضا باستخدام القرنيات ذات جودة البطانة الأقل من المثلى كطعوم ، حيث لن يتم زرع هذه الطبقة المعرضة للخطر12. على العكس من ذلك ، من المرجح أن تكون جودة سدى القرنية المانحة هي العامل الرئيسي المحدد لنجاح الكسب غير المشروع واستعادة الرؤية لأن السدى هي طبقة القرنية المانحة الوحيدة المتبقية ، في حين سيتم استبدال ظهارة المتبرع بظهارة المتلقي. لسوء الحظ ، فإن وسائل تقييم سدى القرنية المانحة في بنوك العيون محدودة. وعادة ما تشمل فحص المصباح الشقي لمقلة العين المانحة عندما يتم استرجاع الأنسجة عن طريق الاستئصال والفحص المجهري الضوئي للسدىالمانحة 13. بدأت بعض بنوك العيون في استكمال هذه الإجراءات القياسية باستخدام التصوير المقطعي للتماسك البصري بمجال فورييه (FD-OCT)14.
يستخدم التصوير المقطعي للتماسك البصري العيني (OCT) ، وهو تناظري بصري للتصوير بالموجات فوق الصوتية15 ، تداخل النطاق العريض أو الضوء القابل للضبط لتوليد أقسام بصرية من شبكية العين 16 والجزء الأمامي17. في OCT للمجال الزمني ، وهو أساس الأنظمة السريرية المبكرة ، يتم تغيير موضع المرآة المرجعية ، بحيث تظهر أنماط التداخل كلما سافر الشعاع المرجعي تقريبا نفس مقدار الوقت الذي تسلكه الحزمة المنعكسة في واجهات الأنسجة المختلفة ، مع إنشاء A-scans كدالة للوقت. في FD-OCT (وتسمى أيضا OCT الطيفية أو مجال التردد) ، أساس معظم الأنظمة السريرية الحديثة ، يتم تثبيت المرآة المرجعية في موضع واحد ويتم الحصول على A-scan، مع خلط جميع أنماط التداخل معا، في وقت واحد، وتشريحها بعيدا عن طريق تحليل فورييه.
في حين أن أنظمة OCT السريرية (الوقت أو المجال الطيفي) تسمح بمناظر مقطعية للقرنية واكتشاف العتامة اللحمية بدقة محورية أعلى من الفحص المجهري الحيوي للمصباح الشقي ، فإن دقتها الجانبية محدودة. يسمح الفحص المجهري متحد البؤر18 بفحص القرنية بدقة جانبية تقترب من التفاصيل النسيجية ، ولكنه محدود محوريا.
يجمع الفحص المجهري المقطعي للتماسك البصري كامل المجال (FF-OCT أو FF-OCM)19,20 بين عناصر كل من الفحص المجهري متحد البؤر و OCT ، مما يحقق دقة جانبية مماثلة للدقة المحورية التي تبلغ حوالي 1 ميكرومتر. وبشكل أكثر تحديدا ، يستخدم FF-OCM مصادر ضوء عريضة النطاق غير متماسكة (على سبيل المثال ، مصباح هالوجين) وبصريات ذات فتحة عددية عالية للحصول على صور مقطعية 2D بدون مسح جانبي. من خلال المسح في اتجاه العمق ، يتيح FF-OCM التصوير 3D غير الغازية لعينات الأنسجة البيولوجية الطازجة أو الثابتة خارج الجسم الحي. تم استخدامه لتصوير القرنية21،22،23. من خلال توفير كل من وجهات النظر عالية الدقة في الوجه والمقطع العرضي ، يوفر FF-OCM معلومات عن كل من التركيب النسيجي والتفاصيل الخلوية للقرنية. في الواقع ، ثبت أن FF-OCM يوفر معلومات هيكلية متفوقة على علم الأنسجة وكان قادرا على تحديد المزيد من مؤشرات المرض قدر الإمكان مع الجمع بين OCT المجال الطيفي والمجهر متحد البؤر24,25.
هنا نصف بروتوكولا للتقييم النوعي والكمي لسدى المتبرع بالقرنية باستخدام FF-OCM. تعتمد الطريقة على التحليل الشبيه بالأنسجة للخصائص العيانية والمجهرية التي تدل على الحالة اللحمية ، بما في ذلك ثلاثة معلمات انسجة كمية (أي سمك طبقة بومان وتنوعها ، والانعكاسية اللحمية). لذلك يتم تطبيق البروتوكول الموصوف على أنسجة القرنية الطبيعية وغير الطبيعية ويسمح بتمييز أنسجة القرنية البشرية المريضة عن الطبيعية.
يعتمد البروتوكول الموصوف هنا للتقييم النوعي والكمي للسدى المانحة للقرنية باستخدام FF-OCM على التحليل الشبيه بالأنسجة للسمات العيانية والمجهرية التي تشير إلى الحالة اللحمية ، بما يتجاوز قدرات المجال الطيفي OCT والمجهر متحد البؤر21،24،25 ، ويتيح التمييز بين الأنسجة البشرية المريضة والطبيعية.
بصرف النظر عن تقييم الجودة البطانية الممتازة للقرنيات المانحة البشرية عن طريق الفحص المجهري المرآوي ، فإن تقييم جودة اللحمة يمثل تحديا في بنوك العيون ، ويقتصر عموما على المراقبة الإجمالية باستخدام المجهر الحيوي للمصباح الشقي و / أو الفحص المجهري الضوئي في البروتوكولات الحالية. إن عدم وجود دقة دقيقة مع الطرق الحالية لا يعني فقط أنه يمكن اختيار القرنيات المصابة ببعض أمراض اللحمة التي تعرض نتيجة رأب القرنية للخطر ، ولكن أيضا أنه قد يتم رفض القرنيات بسبب عتامة اللحمة التي هي في الواقع قيد على السدى الأمامي أو المناطق الظهارية ولا يزال من الممكن استخدامها لإجراءات رأب القرنية البطاني14.
يمكن استكمال بروتوكول بنك العين الحالي بإضافة FF-OCM ، والذي نظرا لدقته الفائقة ، يشكل أداة قوية وغير جراحية لإكمال تقييم جودة القرنية ، وخاصة السدى (بما في ذلك طبقة بومان). على عكس فحص المصباح الشقي ، يظل الكسب غير المشروع مغمورا في غرفة مغلقة مملوءة بوسط تخزين طوال فترة الحصول على صورة FF-OCM ، مما يقلل من أي خطر محتمل للتلوث.
للحصول على صورة ناجحة باستخدام FF-OCM (انظر جدول المواد) ، من المهم أن يكون هدف المجهر مغمورا جيدا في الجل البصري الذي يتم تطبيقه أعلى غطاء حامل العينة (الخطوة 2.2.3). يوصى أيضا بالتحقق بانتظام من معايرة الجهاز ، وهو إجراء يتم تنفيذه أيضا بعد الضبط التلقائي غير الناجح (الخطوة 2.2.2) ويتم الوصول إليه عبر “الأدوات والخيارات” في برنامج الاستحواذ (انظر جدول المواد). الإجراء ، الذي يتضمن استخدام مرآة معايرة في حامل العينة ، هو نفس إعداد العينة المعتاد (انظر الخطوة 1.2) باستثناء أنه يجب وضع الجل البصري على المرآة قبل وضع غطاء الغطاء.
تم استخدام سلسلة من ترقيع القرنية المانحة ، التي تعتبر ذات سدى طبيعية وفقا لإجراءات بنك العين الحالية ، لوصف البروتوكول في هذه المخطوطة وعلى وجه التحديد إظهار مدى ملاءمة FF-OCM لإجراء تقييم دقيق وموثوق لجودة انسجة المانحين. تمت مقارنة قرنيات المتبرع الطبيعي هذه مع القرنيات المرضية المغمورة في وسط التخزين ، مما يدل على أن التحليل الشبيه بالأنسجة أصبح ممكنا باستخدام FF-OCM للعديد من السمات اللحمية (الموضحة في الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 والشكل 5 والشكل 6 والشكل 7 والشكل 8) في ترقيع القرنية يسمح بالتمييز بين أنسجة القرنية البشرية المريضة والطبيعية.
بصرف النظر عن التغيرات المورفولوجية ، مثل وجود ندوب (الشكل 5 والشكل 7) ، أو الأنسجة الليفية (الشكل 8) ، أو البحيرات (الشكل 2) ، أو خطوط Vogt (الشكل 4) ، أو زيادة قطر العصب اللحمي (الشكل 4) ، توجد سمات انسجة نموذجية في القرنيات المريضة. يبدو أن المعلمات اللحمية ذات الصلة بشكل خاص في تقييم الجودة اللحمية هي سمك طبقة بومان وتنوعها ، والانعكاسية اللحمية. وبالتالي فإن الخطوات الحاسمة في البروتوكول هي الخطوتان 4.1 و 4.3.
أثناء إفرازها أثناء نمو القرنية البشرية ، تصبح طبقة بومان ، على وجه الخصوص ، متميزة بحلول 19 أسبوعا من الحمل ولا يتم إصلاحها أبدا بعد الولادة32. وبالتالي فإن الأضرار التي لحقت بطبقة بومان لا رجعة فيها وتعمل كمؤشر مثالي للتلف اللحمي السابق في أنسجة القرنية المانحة ، بما في ذلك الأضرار الناجمة عن الجراحة الانكسارية والتهاب القرنية المعدية والقرنية المخروطية. ترتبط أمراض القرنية هذه ، التي تشكل موانع لاستخدام قرنية المتبرع ، بانخفاض وتغير سمك طبقة بومان بسبب الانقطاع والتندب (الشكل 5) ، ومن المحتمل أن تفوتها بروتوكولات بنك العين الحالية عندما لا يكون تاريخ المتبرع معروفا بدقة.
على الرغم من ضعف شفافية القرنية بعد وفاة المتبرع بسبب وذمة القرنية بعد الوفاة ، فمن المتوقع أن تنخفض كمية الضوء المتناثر أو الانعكاسية اللحمية أضعافا مضاعفة مع العمق في السدى (انظر الشكل 3 والشكل 4 أ) ؛ نتيجة لذلك ، سيكون لوغاريتم الانعكاسية اللحمية الطبيعية دالة خطية للعمق اللحمي في قرنية المانحين الطبيعية ، ممثلة بقيم مربع R قريبة من 1. على العكس من ذلك ، يرتبط وجود السمات العيانية بملامح العمق اللوغاريتمي غير الخطي ويدل على مرض انسجة (الشكل 4B والشكل 7)25.
نظرا لأن كثافة الخلايا القرنية مسؤولة عن تخليق وتجديد ألياف الكولاجين اللحمية ومصفوفة خارج الخلية ، يبدو من المعقول افتراض أن كثافة الخلايا القرنية هي معلمة أخرى ذات صلة لتقييم جودة انسجة المتبرع ، وأنه لا ينبغي زرع الأنسجة التي تظهر عددا منخفضا جدا من الخلايا القرنية. لذلك يتضمن البروتوكول طريقة دقيقة وموثوقة لقياس كثافة الخلايا القرنية من صور FF-OCM التي يمكن استخدامها بسهولة في بنوك العيون25 وتتبع اتفاقية الفحص المجهري متحد البؤر. لاحظ أنه مع FF-OCM ، يمكن أيضا تحديد كثافة الخلايا القرنية عن طريق حساب الخلايا القرنية مباشرة في عرض المقطعالعرضي 33 ، وهي ميزة محتملة على الفحص المجهري متحد البؤر ، والذي يتطلب حساب الخلايا القرنية على شرائح متعددة في الوجه. ومع ذلك ، على عكس المرضى الأحياء ، حيث ثبت أن كثافة الخلايا القرنية أقل في مرضى المرض منها في الضوابط العادية 34،35،36،37 وترتبط مع شدة المرض34،38 ، لم يكن هذا هو الحال في عينات الأنسجة البشرية خارج الجسم الحي 25 ، ومن الضروري إجراء مزيد من الدراسات لتحديد ما إذا كان الحد الأدنى من الخلايا القرنية مطلوبا في قرنيات المتبرع بها ليؤدي إلى انتعاش بصري جيد بعد الزرع. يمكن تفسير انخفاض كثافة الخلايا القرنية في أنسجة المتبرع كما هو الحال في الأنسجة المرضية بالشيخوخة ، وفقدان الخلايا بعد الوفاة الناجم عن نقص التروية ، و / أو تخزين أنسجة المتبرع27،39،40،41. وتجدر الإشارة أيضا إلى أن قرنيات المتبرع الطبيعي التي تم الحصول عليها وتصويرها في هذا البروتوكول إما تم تخزينها وذمها أو تفريغها ، أو تم التخلص منها من قبل بنك العيون قبل الزرع بسبب رداءة جودة البطانة وفقا لمعايير جمعية بنك العيون في الاتحاد الأوروبي. إذا تم تضمين تصوير FF-OCM جنبا إلى جنب مع البروتوكول الموصوف في إعداد بنك العين ، تقييم القرنيات عادة في حالة أعذب مما كان ممكنا هنا ، مما قد يؤثر على كثافة الخلايا القرنية.
يمكن تمديد البروتوكول الموصوف هنا لتحليل الجودة اللحمية لتقييم غشاء Descemet ، والذي يمكن حله أيضا باستخدام FF-OCM من حيث السماكة والهيكل21,24. قد يكون هذا مفيدا لاختيار الأنسجة لرأب القرنية البطاني الغشائي ل Descemet ، حيث قد يكون من الصعب فصل أغشية Descemet الرقيقة عن السدى.
في الختام ، يتيح FF-OCM تقييما دقيقا وموثوقا لسدى القرنية من متبرع بشري أثناء التخزين. من خلال تحسين جودة الكسب غير المشروع ، فإن إضافة هذا البروتوكول إلى إجراءات بنك العين الحالية لديها القدرة على تحسين فحص واختيار الأنسجة المانحة ، وبالتالي نتائج رأب القرنية. يجب تسهيل التكامل الواقعي لجهاز FF-OCM في روتين بنك العين من خلال التحديثات التكنولوجية الأخيرة ، بما في ذلك الحصول على الصور بشكل أسرع ومجال رؤية أكبر بفضل تطوير كاميرا CMOS مخصصة ، وتصميم أشرطة كاسيت معقمة مخصصة يمكن التخلص منها لتخزين القرنية والتعامل معها أثناء التصوير.
The authors have nothing to disclose.
تلقى هذا العمل تمويلا من الوكالة الوطنية للبحوث (ANR) ، في إطار منحة PRTS (مشروع البحوث الترجمية في الصحة) رقم ANR-13-PRTS-0009 (V.B.) ومن برنامج البحث والابتكار Horizon 2020 التابع للاتحاد الأوروبي في إطار اتفاقية منحة Marie Skłodowska-Curie رقم 709104 (K.I.). يشكر المؤلفون سيلين دي سوزا على المساعدة في عد الخلايا والمعالجة النسيجية.
Light-CT Scanner | LLTech, France | http://www.lltechimaging.com/products-applications/products/ | FF-OCM device used in this manuscript for imaging |
CorneaJet | EuroBio, France | http://www.eurobio-cornea.com/en/corneamax-10-100-ml-xml-352-822.html | Organ culture medium in which donor corneas are stored |
CorneaMax | EuroBio, France | http://www.eurobio-cornea.com/en/corneajet-10-50-ml-xml-352-823.html | Dextran-supplemented organ culture medium used for deturgescence |
Fiji (ImageJ) | National Institute of Health, Bethesda, MD, USA | https://fiji.sc/ | Open source image processing software |
Matlab | Mathworks, Inc., Natick, MA, USA | https://www.mathworks.com/products/matlab.html | Mathematical computing software |