NIH 수상 RO1 HL073087, GM 077,185, 그리고 CKS에 GM 069,589 지원. 작품은 또한 DHLRI의 재생 의료 프로그램에서 교부금에 의해 지원됩니다. 박사 Sabyasachi.Biswas (종합 상처 센터) 박사 앨리슨 Spiwak (순환 기술 부문), 조셉 Agoston (부수 부문), 토마 : 저자는 기술 지원과 오하이오 주립 대학에서 다음 인사에서 임상 입력에 감사 Shives (순환과), 조셉 유잉 (기계 공학), 스콧 킬링거 (기계 공학), 그리고 Xiaoyin GE (전기 공학).

1. multispectral 이미지로 매핑 조직 산소 금후 CWC 시스템으로 불리는 종합 상처 센터 (CWC) 이중 모드 이미징 시스템, 피부 조직의 산소와 혈관 기능의 열감지 화상의 multispectral 이미징에 대한 오하이오 주립 대학에서 개발되었습니다. 넓은 간격 초 파생 spectroscopic 기술은 multispectral 이미지 1을 기반으로 조직 산소지도를 재구성하는 데 사용되었다. 본 연구에서는 건강한 주제는 가구에서 휴식 왼쪽 팔뚝과 토 CWC 시스템의 전망 분야 내에서 팔뚝의 부분은 다른 피부 색깔을 모방하기 위해 인도 잉크 (에탄올에 녹아있는 1 %)로 색칠했습니다. Multispectral 이미지는 인수되었으며 산소지도는 넓은 간격 초 유도체 스펙트럼을 바탕으로 재건되었다. 재건축 산소지도는 상업적인 Hypermed OxyVu hyperspectral 조직 산소 측정 시스템에 의해 인수되는과 비교했다. 혈관 폐색으로 조직 산소 응답 후 occlusive 반응 충혈 (PORH) 2 프로토콜 다음과 같은 주제에 공부했다. PORH 테스트하기 전에, 주제의 수축기 및 diastolic 혈액 압력은 왼쪽 팔 위쪽에 배치 압력을 재는 완에 의해 기록되었다. PORH 프로토콜은 두 분 suprasystolic 폐색 (수축기 + 50mm HG) 2 분 동안, 두 분 반응 충혈 기간 사전 occlusive 기준 기간 구성되어. Multispectral 이미지는 파장 당 0.75 초 샘플링 속도에서 PORH 검사 중에 네 파장 (즉, 530nm, 550nm, 570nm, 590nm 및)에 인수했다. 딥 조직 산소 포화도와 같은 팔의 피부 조직 산소 장력이 동시에 OxiplexTS 조직 분광 광도계 (ISS 주식 회사, 어바나 샴페인 일리노이) 및 TCM transcutaneous 산소 모니터 (복사계, 덴마크) 각각에 의해 기록되었다. 2. 동적 열감지 이미지로 매핑 혈관 기능 동적 열감지 이미징은 같은 CWC 시스템을 사용하여 건강한 주제에 증명했다. 주제는 편안하게 가구와 CWC 시스템의 적외선 카메라 유닛쪽으로까지 직면하고있는 왼쪽의 dorsum에 휴식 왼팔과 나태한 위치에 테이블에 거짓말을 했어요. 레이저 도플러 프로브는 손가락 피부 재관류의 지속적인 모니터링에 대해 동일한 손의 손가락 끝에 배치되었습니다. 압력을 재는 완은 폐색의 다른 수준을 생산하기 위해 왼쪽 팔 위쪽에 배치했다. 실험 전에 제목은 압력 즉석에서 기록된 수축기 및 diastolic 압력과 함께, 적어도 10 분 동안 휴식을 요청했다. 동적 열감지 이미지는 다음 커프 압력 수준에서 포로로 붙잡혔습니다 : 아니요 폐색, 0.5 X diastolic 혈압, 0.5 X (diastolic 혈압 + 수축기 혈압)과 1.5 X 수축기 혈압. 각 커프 압력 수준에서 열 자극을 30 초 동안 왼쪽에 상온의 물 가방 (25 ° C)를 배치하여 소개되었습니다. 즉시 열 자극을 제거 후 왼쪽 열감지 화상 2 프레임 / 초의 속도로 인수되었으며 손가락 피부 재관류 10 Hz의 샘플링 속도에서 레이저 도플러 탐침에 의해 기록되었다. 검사 사이의 시간 간격은 10 분했습니다. 이후 측정이 같은 위치에 있다고 있도록 왼쪽의 위치는 사전에 표시되었다. 다른 폐색 수준에서 조직 혈관 기능은 온도 반응과 혈관 기능 지수를 모두 계산하여 평가되었다. 혈관 기능 색인은 열 자극과 상응하는 온도 변화 후 시간의 제곱근 사이의 비율로 정의했다. 3. 조직 산소 및 혈관 기능을지도 사이의 공동 등록 동적 열감지 이미지와 multispectral 이미징 인수 피부 조직 산소의지도에 의해 인수 피부 조직 혈관 기능의지도는 고급 이미징 알고리즘에 의해 공동으로 등록되었다. 동시 열 및 광학 대조와 네 신탁 마커, 이미지 공동 등록을 촉진하는 생물 학적 조직에 배치했다. 1) 그레이 스케일의 모든 이미지를 변환과 0 사이의 픽셀 강도 값을 정상화 : 현재 적외선 영상 (및 혈관 기능지도)와 광학 이미지를 (그리고 산소지도) 공동 등록을위한 프로토콜은 다음과 같은 주요 단계를 포함 1, 2) 광학 사진은 경험적 세계 임계값 (0.8 배 전체 이미지의 의미 강도 값)보다 높은 픽셀 강도 값을 가지고있는 전경 (피부) 영역을 식별하고, 전경 지역에있는 작은 구멍이 있었다 형태학의 종료 작업을 사용하여 가득; 3) 강도 값을 g 모두 아래 전경 (前景)에있는 어두운 지역으로 신탁 표시자 영역을 식별<html> lobal 한계와 20에 의해 - 20 픽셀 동네에서 의미 픽셀 값에 의해 정의된 적응 지역 한계. 적응 지역 임계값은 우리가 조명의 변화를 수용할 수, 4) 소음 및 스파이크를 제거하는 형태학의 작업을 사용하여 신탁 마커 영역을 수정, 네 가지 영역의 centroids는 광학 사진 조절점으로 선정, 5)와 유사한 단계를 반복 참조로 열 이미지와 두 이미지 사이의 affine 변환을 계산 7) 및 변형, 근접에 따라 제어 포인트의 두 집합을 (두 카메라가 밀접하게 위치라고 준)와 일치 6), 열 이미지에 마커 영역을 식별 광학 사진 및 correspondingly 산소지도 (광학 사진과 같은 카메라에서 얻은하는) 8) 마지막으로 시각화에 대한 중첩 이미지를 생성합니다. 4. 대표 결과 : 산소 프로토콜 (즉, # 1)에 대한 대표적인 결과는 광범위한 격차 초 파생 분광법에 따라 재건축 피부 조직 산소지도입니다. 넓은 간격 초 파생 분광법의 방법은 효과적으로 피부 산소 측정이 적은 가상 피부 색깔의 변화에​​ 의해 영향되었습니다 있도록 조직 배경 흡수에 의한 측정 유물을 감소. 우리는 또한 피부 조직 산소지도, 깊은 조직 산소와 피부 조직의 산소 장력이 동시에 기록된 PORH 프로토콜을 보여주었다. 혈관 기능 프로토콜 (즉, # 2)에 대한 대표적인 결과는 피부 조직의 온도 배포판, 외부 열 자극에 대한 응답으로 피부 조직 온도의 변화, 그리고 역동적인 열감지 이미징에서 파생 피부 조직 혈관 인덱스 매핑을 포함합니다. 상관 관계는 피부 조직 혈관 색인 및 피부 조직 재관류의 레이저 도플러 측정의 열감지 이미지 사이에 관찰되었다. 공동 등록 프로토콜 (즉, # 3)에 대한 대표적인 결과가 조직 산소지도 혈관 색인지도와 사진, 산소 간의 이미지 융합, 그리고 혈관 인덱스 이미지 멀티 대비 신탁 마커 공동 등록을 포함합니다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. 조직 산소와 혈관 기능의 비 접촉 이미징을위한 CWC 듀얼 모드 시스템 설정. 시스템이 모바일 카트가 설치되었다. 그것은 적외선 열감지​​ 카메라, CCD 카메라, 액정 조정할 수 필터, 그리고 광대역 광원 구성되어. 컴퓨터가 데이터를 수집, 분석 및 디스플레이의 작업을 동기화하는 데 사용되었다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. CWC 시스템에 대한 소프트웨어 인터페이스. 소프트웨어 인터페이스는 Labview 환경에서 프로그램되었다. 인터페이스의 왼쪽 상단에있는 하드웨어 구성 및 시스템 보정을위한 컨트롤 패널입니다. 인터페이스의 오른쪽에있는 적외선 카메라에서 획득한 조직 온도지도의 실시간 표시됩니다. 인터페이스의 하단에 피부 조직 재관류의 레이저 도플러 측정 있습니다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig3.jpg" alt="그림 3" /> 그림 3. CWC 시스템에 대한 소프트웨어 인터페이스 (계속)가.이 조직 산소 매개 변수를 표시하는 팝업 창이 있습니다. 왼쪽에있는 multispectral 이미지 재건 조직 산소지도입니다. 인터페이스의 오른쪽 상단 아래에서 다음 조직 산소 매개 변수를 표시합니다 (1) 피부 조직 산소가 조직 산소지도에 관심이 선택한 영역 (ROI)에서 평균 (2) 깊은 조직 산소는 OxplexTS 조직 산소 농도계로 감시 (3) 피부 조직 산소 장력은 TCM transcutaneous 산소 모니터로 감시. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig4.jpg" alt="그림 4" /> 그림 4. OxyVu 이미징 시스템에 의해 피부 조직 산소 이미징가. 왼쪽 그림은 피부 조직의 이미지를 그레이 스케일입니다. 잉크 층이 피부 색상을 시뮬레이션하기 위해 피부에 그려진했다. OxyVu 시스템에 의해 인수 피부 조직 산소의지도는 오른쪽에 표시됩니다. 흥미가있는 두 개의 사각형 모양의 영역 (로아)은 각각 시간과 잉크 그려진 영역 밖에 선정되었습니다. 잉크 그려진 지역 투자 수익 (ROI)은 평균 피부 조직 산소는 62.8 ± 11.0 %되었습니다. 잉크 그려진 영역 밖의 투자 수익 (ROI)은 평균 피부 조직 산소는 44.0 ± 11.0 %되었습니다. 18.8 %의 차이는 잉크 칠한 피부 지역 내외 피부 조직 산소 측정 관찰했다. <html> gure 5 &quot;/&gt; 그림 5. CWC 시스템에서 피부 조직 산소 이미징. multispectral 이미지는 그림 4에서와 같은 주제에 같은 피부 위치에있는 CWC 시스템에 의해 점령되었다. 왼쪽 그림은 피부 조직의 단일 파장의 이미지이고 오른쪽 그림은 재건 피부 조직 산소지도입니다. 잉크 계층은 그림 4에서와 같은 잉크 농도로 피부에 그려진했다. . 흥미가있는 두 개의 사각형 모양의 영역 (로아)은 각각 시간과 잉크 그려진 영역 밖에 선정되었습니다. 잉크 그려진 지역 투자 수익 (ROI)은 평균 피부 조직 산소가 60.9되었습니다 ± 6.9 %. 잉크 그려진 영역 밖의 투자 수익 (ROI)은 평균 피부 조직 산소가 65.8되었습니다 ± 5.5 %. 4.9 %의 차이는 잉크 칠한 피부 지역 내외 피부 조직 산소 측정 관찰했다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig6.jpg" alt="그림 6" /> 그림 6. 피부 조직 산소 측정의 신뢰성에 대한 가상 피부 색상 변화의 효과. 통계 분석은 OxyVu와 CWC 이미징 시스템 모두를위한 산소 측정에 가상 피부 색상 변화의 중요성을 결정하기 위해 실시되었다. 각각의 이미징 시스템, 평균 피부 조직 oxygenations는 무작위로 각 지역에 대한 관심 10 지역 (로아)를 선택하여 잉크 칠한 피부 지역 내외 계산했다. 우리 NULL 가설은 피부 색상의 변화가 피부 조직 산소 측정에 영향을주지 것입니다. 이 NULL 가설은 각각 산소 그림 4지도 (즉, OxyVu 측정) 및 그림 5 (즉, CWC 측정)를 사용하여 테스트되었습니다. 학생의 T - 테스트 OxyVu 측정에 대한 P 값이 NULL이 가설이 거절한다는 뜻인, 0.001보다 훨씬 적은 것으로 나타났습니다. 따라서, 피부 색상의 변화가 OxyVu 이미징 시스템의 피부 조직 산소 측정에 영향을 미칠 않습니다. 반면, CWC 측정에 대한 P 값이 피부 색상의 변화가 CWC 이미징 시스템에서 피부 조직 산소 측정에 영향을주지 않습니다 가능성을 암시, 0.728이다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig7.jpg" alt="그림 7" /> 그림 7. 포스트 occlusive 반응 충혈 (PORH) 동안 CWC 시스템에서 얻은 피부 조직 산소의 이미지. PORH 시험은 건강한 주제 아래 # 1의 팔뚝에 실시되었다. (A). 이미지 공동 등록을 배치 네 신탁 마커와 팔 단일 파장 그레이 스케일 이미지. (B) 기준의 피부 조직 산소지도 혈관 폐색 전 인수했다. (C) 2 분 동안 혈관 폐색 후 피부 조직 산소지도 (수축기 혈압 50mmHg +). 반응 충혈 후 (D) 피부 조직 산소지도. 피부 조직 산소 크게 변경하는 동안, 그리고 혈관 폐색 후, 이전에 관찰되었다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig8.jpg" alt="그림 8" /> 그림 8. 조직 산소 매개 변수가 연속 PORH 테스트 중에 모니터링. ()에서 테스트 프로토콜 사전 폐색의 suprasystolic의 폐색 기간 다음 기준, 그리고 반응 충혈 기간 종료 기간을 보여줍니다. 피부 조직 산소 기간 PORH 절차의 역사는 (B)에 꾸몄다 있습니다. 이것은 CWC 피부 산소지도에 관심이 선택한 영역 (ROI)을 평균하여 얻은 것입니다. 우리는 또한 (C)의 역모, OxiplexTS 조직 산소 농도계하여 깊은 조직 산소를 감시. transcutaneous 조직 산소 장력 또한 TCM 장​​치에 의해 감시와 (D)에 꾸몄다되었습니다. 피부 조직 산소의 CWC 측정 PORH 절차를 수행하는 동안 다른 산소 매개 변수와 잘 일치. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig9.jpg" alt="그림 9" /> 그림 9. 다른 혈관 폐색 압력에서 피부 조직 응답. 열감지 이미지가 열 자극 (즉, 실내 온도 25 ° C에서 물 주머니) 직후 인수되었습니다 것은 제목의 왼쪽에서 제거되었습니다. 열 자극이 제거된 후에 수평축은 서로 다른 시간 장소에 해당합니다. 수직 축은 혈관 폐색 압력의 다음 4 단계에 해당 : 0 (없음 폐색), 0.5DBP, 0.5 (DBP + SBP), 1.5SBP, DBP는 diastolic 혈압이며 SBP는 수축기 혈압입니다. 이 특정 주제에 대한, DBP가 69mmHg이고 SBP가 123mmHg입니다. 테스트 결과는 외부 열 자극에 대한 조직 온도 응답이 혈관 폐색의 수준 상관을 나타냅니다. 폐색 압력을 증가하면 열 응답 속도를 감소시킵니다. fig10.jpg &quot;고도 =&quot;그림 10 &quot;/&gt; 그림 10. 다른 혈관 폐색 압력에서 재건축 혈관 인덱스지도. 열감지 이미지의 각 픽셀에서 혈관 기능 지수 (V)은 열 자극 후 시간의 제곱근 (√ t에 대한 피부 조직 온도 변화 (Δ T)를 regressing에서 파생된되었습니다 ) : Δ ε은 임의의 오류이며, K는 상수입니다 + ε √ t + K. 왼쪽에서 혈관 기능 인덱스지도는 바로 다음과 같은 폐색 조건에 해당하는 () 아니오 폐색, (B) 0.5DBP, (C) 0.5 (DBP + SBP), (D) 1.5SBP. 이 특정 주제에 대한, diastolic 혈압 (DBP)은 69mmHg이고 수축기 혈압 (SBP)이 123mmHg입니다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig11.jpg" alt="그림 11" /> 그림 11. 혈관 기능 색인과 피부 조직 재관류 사이의 상관 관계는. # 2의 각 폐색의 압력에 손가락 팁 혈관 기능 인덱스는 조직 혈관 색인지도에 대한 관심 다섯 지역 (로아)을 평균하여 계산되었다. 피부 조직 재관류는 손가락 끝에 중 하나에서 레이저 도플러 장치에 의해 측정되었다. 손가락 팁 혈관 지수는 조직 혈관 기능의 양적 평가에 대한 동적 열감지 방법을 사용의 가능성을 나타내는, 레이저 도플러 측정과 상관. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig12.jpg" alt="그림 12" /> 그림 12. . 이미지를 공동 등록 프로세스는 첫 번째 행에, 우리는보기 : (A) 표준 사진, (B) 세그먼트 전경 지역 및 사진 이미지 (C) 세그먼트 마커. 두 번째 연속으로, 우리는보기 : (D) 표준 재관류지도 (E) 세그먼트 전경 지역 및 재관류의지도 (F) 세그먼트 마커. 마커 위치의 두 집합 사이의 affine 변환을 계산했습니다. 공동 등록 이미지 (G와 H) 사진 이미지와이 회복 affine 변환을 사용하여 산소지도를 변환하여 얻을 수 있었다. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig13.jpg" alt="그림 13" /> 그림 13. 공동 등록 결과. 함께 재관류지도로 변환 사진 및 산소지도, 공동 등록과 열지도로 표시되었습니다. (A)의 열지도는 레드 채널에서 변환된 사진 이미지의 100 %, 녹색 채널의 변형 산소 이미지의 100 %와 푸른 채널에서 재관류지도의 50 %를 만납니다. 더 나은 혈관을 시각화하기 위해, 우리는 (B)에서와 공동 등록 결과의 다른 버전을 제시한다. 열지도는 적색 채널에서 변형 사진 이미지의 100 %로 구성되었다, 50 녹색 채널, 그리고 혈관 인덱스지도가 거꾸로되었다 파란색 채널 변화 재관류지도의 50 %에 변형 산소 이미지의 %만이 정보 전경 지역은 보관되었습니다 이내.

<ol>
	<li>Myers, D. E., Anderson, L. D., Seifert, R. P., Ortner, J. P., Cooper, C. E., Beilman, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+method+for+measuring+local+hemoglobin+oxygen+saturation+in+tissue+using+wide+gap+second+derivative+near-infrared+spectroscopy.">Noninvasive method for measuring local hemoglobin oxygen saturation in tissue using wide gap second derivative near-infrared spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 10 (3), 034017-034017 (2005).</li><li>Jarm, T., Kragelj, R., Liebert, A., Lukasiewitz, P., Erjavec, T., Preseren-Strukelj, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postocclusive+reactive+hyperemia+in+healthy+volunteers+and+patients+with+peripheral+vascular+disease+measured+by+three+noninvasive+methods.">Postocclusive reactive hyperemia in healthy volunteers and patients with peripheral vascular disease measured by three noninvasive methods.</a> Adv Exp Med Biol. 530, 661-669 (2003).</li><li>Treacher, D. F., Leach, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+transport-1.+Basic+principles.">Oxygen transport-1. Basic principles.</a> Bmj. 317 (7168), 1302-1306 (1998).</li><li>Leach, R. M., Treacher, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+transport-2.+Tissue+hypoxia.">Oxygen transport-2. Tissue hypoxia.</a> BMJ. 317 (7169), 1370-1373 (1998).</li><li>Sen, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wound+healing+essentials:+let+there+be+oxygen.">Wound healing essentials: let there be oxygen.</a> Wound Repair Regen. 17 (1), 1-18 (2009).</li><li>RL, G. r. e. e. n. m. a. n., Panasyuk, S., Wang, X., TE, L. y. o. n. s., Dinh, T., Longoria, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+changes+in+the+skin+microcirculation+and+muscle+metabolism+of+the+diabetic+foot.">Early changes in the skin microcirculation and muscle metabolism of the diabetic foot.</a> Lancet. 366 (9498), 1711-1717 (2005).</li><li>Valvano, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The use of thermal diffusivity to quantify tissue perfusion [dissertation]. , (1981).</li><li>Hassan, M., Togawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+skin+thermal+inertia+distribution+during+reactive+hyperaemia+using+a+single-hood+measurement+system.">Observation of skin thermal inertia distribution during reactive hyperaemia using a single-hood measurement system.</a> Physiol Meas. 22 (1), 187-200 (2001).</li><li>Ley, O., Deshpande, C., Prapamcham, B., Naghavi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lumped+parameter+thermal+model+for+the+study+of+vascular+reactivity+in+the+fingertip.">Lumped parameter thermal model for the study of vascular reactivity in the fingertip.</a> J Biomech Eng. 130 (3), 031012-031012 (2008).</li><li>Wilson, S. B., Spence, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+thermographic+imaging+method+for+quantifying+dermal+perfusion:+potential+and+limitations.">Dynamic thermographic imaging method for quantifying dermal perfusion: potential and limitations.</a> Med Biol Eng Comput. 27 (5), 496-501 (1989).</li></ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

산소는 헤모글로빈이나 미오 글 로빈 바운드 산소, 용존산소와 반응 산소 종과 같은 여러 형태의 생물 학적 조직에 존재합니다. 산소 수송 조직 생존과 정상적인 신진 대사 과정 3 유지에 중요한 역할을합니다. 중간 hypoxia에 급성 온화는 신진 대사가 적응, 혈관 조절, 그리고 angiogenic 답변 4 시작됩니다. 익스 트림 hypoxia와 산소 결핍이 불충 분한 angiogenesis 및 세포 사망으로 이어질 것입니다. 제한된 산소 공급 증가 산소 요구량 사이의 불균형은 만성 상처 5 여러 장애에 대한 주요 원인이되는 요인 중 하나입니다. 허혈성 상처의 경우에는 산소 공급은 재관류의 부족에 의해 제한되며 치유 과정의 대사가 필요하고 감염을 싸우는 목적으로 손상 호흡 버스트 기능을 충족시키지 수 있습니다. 피부 조직의 산소와 혈관 기능의 동시 평가는 만성 상처 관리의 임상 의미가있다. hyperspectral 이미징 기술은 조명에 의해 피부 조직 조직 산소를 추정하고 다른 파장 6 조직 반사율을 감지. hyperspectral 이미지 중 하나는 가장 큰 장점은 비침습 및 조직 기능 등록 정보의 비 접촉 감지합니다. 그러나 많은 hyperspectral 이미징 시스템을위한 산소 측정의 신뢰성은 피부 색깔과 다른 배경 흡수 변화에 의해 영향을받습니다. 와이드 갭 초 유도체 분광은 산란 및 피부 착색 1 최소한의 효과와 조직 산소 측정 이전에 개발되었습니다. 우리는 multispectral 이미징에 두 번째 파생 분광법의 원리를 적용하여 시뮬레이션 피부 색상의 변화와 함께 독립적인 피부 조직 산소의 지속적인 측정을 보여주었다. 조직 재관류는 이전에 다음 ID로 조직 열 확산에 7을 측정하여 공부했습니다. 하나의 후드 방법은 피부 조직 열 관성 분포 8 추정하기 위해 열 자극 및 이미지 조직 역동적인 반응을 소개하기 위해 개발되었습니다. 동맥 폐색 커프의 대상이 인간의 팔뚝 피부에 대한 실험은 폐색 8 이전과 혈액의 흐름 동안 레이저 도플러 영상기로 측정 열 관성과 혈액 관류 사이의 선형 관계를 보여주었다. 일괄 bioheat 모델은 또한 정맥 폐색 plethysmography 9시 손가락 팁 혈관의 반응을 추정하는 데 사용되었다. 위의 노력에도 불구하고, 피부 온도 측정에서 quantifying 피부 혈액 관류 때문에 감성의 부족, 피하 지방 두께에 의존, 그리고 vasoconstriction, vasodilation, 및 모션 아티팩트 10 같은 다른 요인의 도전이다. 이 프로토콜에서는, 우리는 실온에서 열 자극에 대한 응답으로 조직 온도 역학을 캡처하는 적외선 카메라를 사용합니다. 온도 자극은 vasoconstriction과 vasodilation의 효과가 최소화되었습니다 있도록 선정되었습니다. 또한 모델링 및 측정 노력 혈관 기능 색인과 피부 조직 재관류 사이에 신뢰할 수있는 양적 상관 관계를 윤곽을 그리다하기 위해 필요합니다. # 3에서는, 우리는 공동 작업 등록에 대한 affine 변환을 사용합니다. 그러나, 두 카메라가 3D 공간에서 서로 다른 각도로 위치하는 감안할 때, 그것은 두 카메라 사이의 3D 변환 관련 변환을 적용하기 위해 잠재적으로 더 정확합니다. 현재 우리는 epipolar 지오메 트리를 사용하여 3D 공간에서 카메라의 외부 교정을 포함되는 방향으로 모색하고 있습니다.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Higgins Calligraphy waterproof black ink</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sanford</td>
<td>44314</td>
<td>diluted to 1%</td>
</tr>
<tr>
<td>Hamamatsu ORCA ER deep cooling CCD camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Hamamatsu, Bridgewater, NJ</td>
<td>C4742-80-12AG</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Varispec SNIR liquid crystal tunable filter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Cambridge Research Inc., Cambridge, MA</td>
<td>VIS-10-HC-20</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>ThermoVision A40 infrared camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>FLIR Systems Inc.,Sweden</td>
<td>A40</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Thorlabs OSL1 high intensity fiber light source</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>OSL1</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

dual-mode imaging of cutaneous tissue oxygenation and vascular function

피부 조직의 산소와 혈관 기능의 정확한 평가는 같은 만성 상처 많은 건강 장애의 적절한 감지, 스테이징 및 치료를 위해 중요합니다. 우리는 피부 조직 산소와 혈관 기능의 비침습 및 비 접촉 이미징을위한 이중 모드 이미징 시스템의 개발을보고합니다. 이미징 시스템은 적외선 카메라, CCD 카메라, 액정 조정할 수있는 필터 및 높은 강도 섬유 광원을 통합. Labview 인터페이스는 장비 제어, 동기화, 이미지 수집, 처리 및 시각화하기 위해 짜여졌다. CCD 카메라에 의해 촬영된 Multispectral 이미지가 조직 산소지도를 재구성하는 데 사용되었습니다. 적외선 카메라로 촬영된 동적 열감지 이미지는 혈관 기능지도를 재구성하는 데 사용되었습니다. 피부 조직의 산소 및 혈관 기능 이미지 신탁 마커를 통해 공동 등록되었다. 듀얼 모드 영상 시스템의 성능 특성은 인간에서 테스트되었습니다.

Watch this Scientific Journal Video about Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function at JoVE.com

Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

이중 모드 이미징 시스템은 피부 조직의 산소와 혈관 기능의 비 접촉 평가 위해 개발되었습니다.

피부 조직 산소와 혈관 기능의 듀얼 모드 영상

Accurate assessment of cutaneous tissue oxygenation and vascular function is important for appropriate detection, staging, and treatment of many health ...

dual-mode-imaging-cutaneous-tissue-oxygenation-vascular

Research

JoVE Journal

Medicine

16.4K 조회수.  The Ohio State University. 이중 모드 이미징 시스템은 피부 조직의 산소와 혈관 기능의 비 접촉 평가 위해 개발되었습니다.

비디오: Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive surgical procedures. Although this is an effective method of assessing in vitro diaphragm activity, it involves non-survival surgery. The application of non-invasive ultrasound imaging as an in vivo procedure is beneficial since it not only reduces the number of animals sacrificed, but is also suitable for monitoring disease progression in live mice. Thus, our ultrasound imaging method may likely assist in the development of novel therapies that alleviate muscle injury induced by various respiratory diseases. Particularly, in clinical diagnoses of obstructive lung diseases, ultrasound imaging has the potential to be used in conjunction with other standard tests to detect the early onset of diaphragm muscle fatigue. In the current protocol, we describe how to accurately evaluate diaphragm contractility in a mouse model using a diagnostic ultrasound imaging technique.

Diagnostic ultrasound imaging has proven to be effective in diagnosing various respiratory diseases in human and animal subjects. We demonstrate a comprehensive ultrasound protocol utilized by Dr. Zuo's lab to analyze diaphragm kinetics specifically in mouse models. This is also a non-invasive research technique which can provide quantitative information on mouse respiratory muscle function.

마우스 다이어프램 기능의 진단 초음파 이미징

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

연구

의학

Assessment of Vascular Function in Patients With Chronic Kidney Disease

Patients with chronic kidney disease (CKD) have significantly increased risk of cardiovascular disease (CVD) compared to the general population, and this is only partially explained by traditional CVD risk factors. Vascular dysfunction is an important non-traditional risk factor, characterized by vascular endothelial dysfunction (most commonly assessed as impaired endothelium-dependent dilation [EDD]) and stiffening of the large elastic arteries. While various techniques exist to assess EDD and large elastic artery stiffness, the most commonly used are brachial artery flow-mediated dilation (FMDBA) and aortic pulse-wave velocity (aPWV), respectively. Both of these noninvasive measures of vascular dysfunction are independent predictors of future cardiovascular events in patients with and without kidney disease. Patients with CKD demonstrate both impaired FMDBA, and increased aPWV. While the exact mechanisms by which vascular dysfunction develops in CKD are incompletely understood, increased oxidative stress and a subsequent reduction in nitric oxide (NO) bioavailability are important contributors. Cellular changes in oxidative stress can be assessed by collecting vascular endothelial cells from the antecubital vein and measuring protein expression of markers of oxidative stress using immunofluorescence. We provide here a discussion of these methods to measure FMDBA, aPWV, and vascular endothelial cell protein expression.

The degree of vascular dysfunction and contributing physiological mechanisms can be assessed in patients with chronic kidney disease by measuring brachial artery flow-mediated dilation, aortic pulse-wave velocity, and vascular endothelial cell protein expression.

만성 신장 질환 환자에서 혈관 기능의 평가

Patients with chronic kidney disease (CKD) have significantly increased risk of cardiovascular disease (CVD) compared to the general population, and this ...

A Methodological Approach to Non-invasive Assessments of Vascular Function and Morphology

The endothelium is the innermost lining of the vasculature and is involved in the maintenance of vascular homeostasis. Damage to the endothelium may predispose the vessel to atherosclerosis and increase the risk for cardiovascular disease. Assessments of peripheral endothelial function are good indicators of early abnormalities in the vascular wall and correlate well with assessments of coronary endothelial function. The present manuscript details the important methodological steps necessary for the assessment of microvascular endothelial function using laser Doppler imaging with iontophoresis, large vessel endothelial function using flow-mediated dilatation, and carotid atherosclerosis using carotid artery ultrasound. A discussion on the methodological considerations for each of the techniques is also presented, and recommendations are made for future research.

The present article describes the methodological considerations for several non-invasive assessments of vascular function and morphology that are commonly used in medical research to assess different stages of atherosclerosis.

혈관 기능 및 형태의 비 침습적 평가에 대한 방법 론적 접근

The endothelium is the innermost lining of the vasculature and is involved in the maintenance of vascular homeostasis.  Damage to the endothelium may ...

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. Pulmonary Hypertension (PH) was induced in 3-week-old piglets by a progressive obstruction of the pulmonary vascular bed. A ligation of the left Pulmonary Artery (PA) was performed first through a mini-thoracotomy. Second, weekly embolizations of the right lower pulmonary lobe were done under fluoroscopic guidance with n-butyl-2-cyanoacrylate during 5 weeks. Mean Pulmonary Arterial Pressure (mPAP) measured by ritght heart catheterism, increased progressively, as well as Right Atrial pressure and Pulmonary Vascular Resistances (PVR) after 5 weeks compared to sham animals. Right Ventricular (RV) structural and functional remodeling were assessed by transthoracic echocardiography (RV diameters, RV wall thickness, RV systolic function). RV elastance and RV-pulmonary coupling were assessed by Pressure-Volume Loops (PVL) analysis with conductance method. Histologic study of the lung and the right ventricle were also performed. Molecular analyses on RV fresh tissues could be performed through repeated transcutaneous endomyocardial biopsies. Pulmonary microvascular disease in obstructed and unobstructed territories was studied from lung biopsies using molecular analyses and pathology. Furthermore, the reliability and the reproducibility was associated with a range of PH severity in animals. Most aspects of the human CTEPH disease were reproduced in this model, which allows new perspectives for the understanding of the underlying mechanisms (mitochondria, inflammation) and new therapeutic approaches (targeted, cellular or gene therapies) of the overloaded right ventricle but also pulmonary microvascular disease.

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) and Right Ventricular (RV) dysfunction were induced in piglets by progressive obstruction of the pulmonary arteries. Consequences were remarkably similar to those observed in CTEPH patients. This animal model would be a very useful tool for pathophysiology and therapeutic experiments on CTEPH and RV failure.

만성 혈전 색 전성 폐 고혈압과 돼지에서 마우스 오른쪽 심실 기능의 평가

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. ...

Visualization of Vascular and Parenchymal Regeneration after 70% Partial Hepatectomy in Normal Mice

A modified silicone injection procedure was used for visualization of the hepatic vascular tree. This procedure consisted of in-vivo injection of the silicone compound, via a 26 G catheter, into the portal or hepatic vein. After silicone injection, organs were explanted and prepared for ex-vivo micro-CT (&#181;CT) scanning. The silicone injection procedure is technically challenging. Achieving a successful outcome requires extensive microsurgical experience from the surgeon. One of the challenges of this procedure involves determining the adequate perfusion rate for the silicone compound. The perfusion rate for the silicone compound needs to be defined based on the hemodynamic of the vascular system of interest. Inappropriate perfusion rate can lead to an incomplete perfusion, artificial dilation and rupturing of vascular trees.
The 3D reconstruction of the vascular system was based on CT scans and was achieved using preclinical software such as HepaVision. The quality of the reconstructed vascular tree was directly related to the quality of silicone perfusion. Subsequently computed vascular parameters indicative of vascular growth, such as total vascular volume, were calculated based on the vascular reconstructions. Contrasting the vascular tree with silicone allowed for subsequent histological work-up of the specimen after &#181;CT scanning. The specimen can be subjected to serial sectioning, histological analysis and whole slide scanning, and thereafter to 3D reconstruction of the vascular trees based on histological images. This is the prerequisite for the detection of molecular events and their distribution with respect to the vascular tree. This modified silicone injection procedure can also be used to visualize and reconstruct the vascular systems of other organs. This technique has the potential to be extensively applied to studies concerning vascular anatomy and growth in various animal and disease models.

Tools used for visualizing vascular regeneration require methods for contrasting the vascular trees. This film demonstrated a delicate injection technique used to achieve optimal contrasting of the vascular trees and illustrate the potential benefits resulting from a detailed analysis of the resulting specimen using &#181;CT and histological serial sections.

일반 마우스의 70 % 부분 간 절제술 후 혈관 및 실질 재생의 시각화

A modified silicone injection procedure was used for visualization of the hepatic vascular tree. This procedure consisted of in-vivo injection of the ...

Calcification of Vascular Smooth Muscle Cells and Imaging of Aortic Calcification and Inflammation

Cardiovascular disease is the leading cause of morbidity and mortality in the world. Atherosclerotic plaques, consisting of lipid-laden macrophages and calcification, develop in the coronary arteries, aortic valve, aorta, and peripheral conduit arteries and are the hallmark of cardiovascular disease. In humans, imaging with computed tomography allows for the quantification of vascular calcification; the presence of vascular calcification is a strong predictor of future cardiovascular events. Development of novel therapies in cardiovascular disease relies critically on improving our understanding of the underlying molecular mechanisms of atherosclerosis. Advancing our knowledge of atherosclerotic mechanisms relies on murine and cell-based models. Here, a method for imaging aortic calcification and macrophage infiltration using two spectrally distinct near-infrared fluorescent imaging probes is detailed. Near-infrared fluorescent imaging allows for the ex vivo quantification of calcification and macrophage accumulation in the entire aorta and can be used to further our understanding of the mechanistic relationship between inflammation and calcification in atherosclerosis. Additionally, a method for isolating and culturing animal aortic vascular smooth muscle cells and a protocol for inducing calcification in cultured smooth muscle cells from either murine aortas or from human coronary arteries is described. This in vitro method of modeling vascular calcification can be used to identify and characterize the signaling pathways likely important for the development of vascular disease, in the hopes of discovering novel targets for therapy.

Vascular calcification is an important predictor of and contributor to human cardiovascular disease. This protocol describes methods for inducing calcification of cultured primary vascular smooth muscle cells and for quantifying calcification and macrophage burden in animal aortas using near-infrared fluorescence imaging.

대동맥 석회화와 염증의 혈관 평활근 세포 및 이미지의 석회화

Cardiovascular disease is the leading cause of morbidity and mortality in the world.  Atherosclerotic plaques, consisting of lipid-laden macrophages and ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. It is hypothesized that pro-atherogenic mediators released from fat tissues particularly in association with central/visceral adiposity may promote pathogenic vascular changes locally and systemically, and the notion that cardiovascular disease may be the consequence of adipose tissue dysfunction continues to evolve. Here, we describe a unique method of videomicroscopy that involves analysis of vasodilator and vasoconstrictor responses of intact small human arterioles removed from the adipose depot of living human subjects. Videomicroscopy is used to examine functional properties of isolated microvessels in response to pharmacological or physiological stimuli using a pressured system that mimics in vivo conditions. The technique is a useful approach to gain understanding of the pathophysiology and molecular mechanisms that contribute to vascular dysfunction locally within the adipose tissue milieu. Moreover, abnormalities in the adipose tissue microvasculature have also been linked with systemic diseases. We applied this technique to examine depot-specific vascular responses in obese subjects. We assessed endothelium-dependent vasodilation to both increased flow and acetylcholine in adipose arterioles (50 - 350 &#181;m internal diameter, 2 - 3 mm in length) isolated from two different adipose depots during bariatric surgery from the same individual. We demonstrated that arterioles from visceral fat exhibit impaired endothelium-dependent vasodilation compared to vessels isolated from the subcutaneous depot. The findings suggest that the visceral microenvironment is associated with vascular endothelial dysfunction which may be relevant to clinical observation linking increased visceral adiposity to systemic disease mechanisms. The videomicroscopy technique can be used to examine vascular phenotypes from different fat depots as well as compare findings across individuals with different degrees of obesity and metabolic dysfunction. The method can also be used to examine vascular responses longitudinally in response to clinical interventions.

Videomicroscopy systems are used to examine functional properties of isolated adipose tissue arterioles in response to physiological and pharmacological stimuli. This technique can be used to examine microvascular phenotypes in different adipose tissue domains in obese humans.

인간 지방 조직 Microvascular 함수 Videomicroscopy를 사용 하 여 평가

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. ...

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic demand. Reactive hyperemia (in response to a brief period of tissue ischemia) is an independent predictor of cardiovascular events and provides important insight into vascular health and vasodilatory capacity. Skeletal muscle oxidative capacity is equally important in health and disease, as it determines the energy supply for myocellular processes. Here, we describe a simple, non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess each of these major clinical endpoints (reactive hyperemia, neurovascular coupling, and muscle oxidative capacity) during a single clinic or laboratory visit. Unlike Doppler ultrasound, magnetic resonance images/spectroscopy, or invasive catheter-based flow measurements or muscle biopsies, our approach is less operator-dependent, low-cost, and completely non-invasive. Representative data from our lab taken together with summary data from previously published literature illustrate the utility of each of these end-points. Once this technique is mastered, application to clinical populations will provide important mechanistic insight into exercise intolerance and cardiovascular dysfunction.

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with &#039;One Stop Shop&#039; Near-infrared Spectroscopy

Here, we describe a simple, non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess reactive hyperemia, neurovascular coupling and skeletal muscle oxidative capacity in a single clinic or laboratory visit.

골격 근육 혈관 결합, 산화 용량 및 Microvascular 함수 '원스톱 쇼핑' 근처-적외선 분광학

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation in a Mouse

The use of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) has increased substantially in recent years. ECMO has become a reliable and effective therapy for acute as well as end-stage lung diseases. With the increase in clinical demand and prolonged use of ECMO, procedural optimization and prevention of multi-organ damage are of critical importance. The aim of this protocol is to present a detailed technique of veno-venous ECMO in a non-intubated, spontaneously breathing mouse. This protocol demonstrates the technical design of the ECMO and surgical steps. This murine ECMO model will facilitate the study of pathophysiology related to ECMO (e.g., inflammation,bleeding and thromboembolic events). Due to the abundance of genetically modified mice, the molecular mechanisms involved in ECMO-related complications can also be dissected.

Here we present a protocol describing the technique of veno-venous extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) in a non-intubated, spontaneously breathing mouse. This murine model of ECMO can be effectively implemented in experimental studies of acute and end-stage lung diseases.

마우스에 Veno 정 맥 체 외 막 산소

The use of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) has increased substantially in recent years. ECMO has become a reliable and effective therapy for ...

Measurement of Tissue Oxygenation Using Near-Infrared Spectroscopy in Patients Undergoing Hemodialysis

Near-infrared spectroscopy (NIRS) has recently been applied as a tool to measure regional oxygen saturation (rSO2), a marker of tissue oxygenation, in clinical settings including cardiovascular and brain surgery, neonatal monitoring and prehospital medicine. The NIRS monitoring devices are real-time and noninvasive, and have mainly been used for evaluating cerebral oxygenation in critically ill patients during an operation or intensive care. Thus far, the use of NIRS monitoring in patients with chronic kidney disease (CKD) including hemodialysis (HD) has been limited; therefore, we investigated rSO2 values in some organs during HD. We monitored rSO2 values using a NIRS device transmitting near-infrared light at 2 wavelengths of attachment. The HD patients were placed in a supine position, with rSO2 measurement sensors attached to the foreheads, the right hypochondrium and the lower legs to evaluate rSO2 in the brain, liver and lower leg muscles, respectively. NIRS monitoring could be a new approach to clarify changes in organ oxygenation during HD or factors affecting tissue oxygenation in CKD patients. This article describes a protocol to measure tissue oxygenation represented by rSO2 as applied in HD patients.

We present a protocol to measure regional oxygen saturation (rSO2) in hemodialysis (HD) patients by using a near-infrared spectroscopy monitor. The rSO2 value is an index of tissue oxygenation. This noninvasive and real-time monitoring could be useful for confirming changes in organ oxygenation during HD.

혈액 투석을받는 환자에서 근적외선 분광법을 사용한 조직 산소화 측정

Near-infrared spectroscopy (NIRS) has recently been applied as a tool to measure regional oxygen saturation (rSO2), a marker of tissue oxygenation, in ...