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주 : 모세관 이미지를 획득하기위한 획득 프로세스는 이전에 간행되었으며, 해당 이미지 획득 및 분석 컴퓨터 프로그램을 갖는 디지털 스틸 카메라를 이용하여 수행된다 (11) (21)이 실험실 분석을위한 영상 획득을 단순화 분석 아닌 동영상을 정지 영상을 이용한다.. 다음은 이미지에서 모세 혈관을 정량을위한 새로운 기술에 대해 설명합니다. 1. 이미지 향상 과정 <ol><li> 흑백 디지털 카메라와 디지털 이미지를 얻습니다. 이러한 카메라 눈금자로 알려진 길이의 물체의 사진을 촬영하여 알려진 크기의 객체 이미지들을 보정. 이 프로세스는 측정을 정확하게 처리 후 모세관을 계산하는 컴퓨터 프로그램을 허용한다. 이상적으로 높은 정밀도, 십자선 (그것으로 에칭 통치자와 유리의 과학적으로 제조 된 조각)이 사용되어야한다. 1mm 평방의 화소 수를 측정컴퓨터 프로그램을 사용하여 상자. 참고 :이 프로토콜의 재현성 및 표준화의 핵심은 계산됩니다 1mm 2 상자의 적절한 배치에 크게 의존한다. </li><li> 모세 혈관의 시각화를 극대화 배경, 모세 혈관을 어둡게하고 밝게 대비 향상 도구를 사용합니다. 배경에서 모세 혈관의 초기 분화 이후 단계에있는 이미지의 적절한 자르기 중요하다. 사용하여 이미지 조정하여이 작업을 수행에서이 클릭하려면 &quot;가장 적합한 히스토그램을.&quot;캡처, 강도, 이미지 히스토그램, 최적입니다. </li><li> 새로운 화상으로서 모세관 카운팅 ROI를 자르 (관심 영역을 선택). 1mm 대등 530 화소의 이미지를 보정하여 결정 하였다 1mm 2 상자를 사용한다. 자른 이미지는 이미지의 맨 위에 모세관 루프의 정점을 배치 있는지 확인합니다. </li><li> 그래서 미래의 모든 이미지 조정이 고르게에 적용 할 이미지를 평평이미지. 에이 클릭하려면 : 프로세스 탭, 2D 필터를 평평하게, &quot;밝은,&quot;개체 폭의 BG 강도는 &quot;75,&quot;적용 할 수 있습니다. </li><li> 모세 혈관이 최대로 가시화되도록 영상의 콘트라스트를 올린다. 이렇게하려면 클릭 : 75에 대비 인상, 탭 표시를 조정합니다. </li><li> 프로세스 탭, 2D 필터, 반점 제거, 커널 크기 7 × 7을 클릭하여 모세 혈관의 가장자리를 부드럽게 이미지를 반점 제거, 적용됩니다. </li><li> 모세관은 검은 색 및 흰색 배경하므로 화상의 명암을 마무리. &quot;가장 적합한&quot;모델 히스토그램을 조정하여이 단계를 수행합니다. 참고 : 처리 된 이미지는 다음 단계를 다음과 같이해야하는지의 예를 들어 대표 결과에 그림 2 참조하시기 바랍니다. </li></ol> 모세관 수를 수행 2. / 정량 모세관 밀도 <ol><li> 각 이미지를 수동 &quot;타겟 오브젝트&quot;를 이용 featur 잘 정의 모세관의 한 부분을 선택객체가 프로그램에 의해 계산하기로 전자 인식합니다. 그리고, 계산 알고리즘에 의해 무시 될 필요 영역에 참조로, &quot;배경&quot;기능을 이용하여, 배경의 작은 부분을 선택한다. 주의 : 이러한 하이라이트 조합 배경 잡음을 무시하면서 모든 모세관이 강조되게. 정량 (카운팅) 프로토콜은 컬러 및 형태에 기초하여 상기 이미지의 부분을 구별하는 컴퓨터 기능을 이용한다. </li><li> 즉시 영상 장비와 이미지의 모든 모세 혈관을 계산하는 카운트 기능을 사용합니다. 모세관으로 배경 잡음을 계산 피하기 위해 5 픽셀 카운트 오브젝트의 최소 직경을 설정한다. </li><li> 보다 신뢰성 평가를 얻기 위해서는 4 이미지 - 각 개인에 대한, (3)의 평균을 계산. 참고 : 이미지가 계산 과정에서 같이해야하는지의 예를 들어 대표 결과에 그림 3을 참조하십시오. </li></ol&gt; 3. 작성 및 이미지 처리를 자동화하는 매크로를 사용하여 주 : 시간을 절약하기 위해, 매크로 자동 하나 또는 많은 이미지에 특정 프로세스 시퀀스를 수행하기 위해 생성 될 수있다. 이 시퀀스는 이미지 수정 빨리 만들기 위해 사용자 정의 할 수 있습니다. 본질적으로,이 매크로는 이미지가 처리되는 방식을 기억하고 신속하고 사용자 입력없이 모든 단계를 수행합니다. 매크로없이 사진 당 약 8 분 반대로 12 모세관 이미지에 카운트를 수행하면, 매크로 (2 사진 당 분 3)과 20 ~ 30 분 사이에이 실습을합니다. 따라서 매크로를 사용하여 3 ~ 5 배 더 효율적 수동으로 각각의 이미지를 처리​​하는 것보다. <ol><li> 매크로를 만들려면, &quot;기록 매크로&quot;를 선택하고 하나의 이미지에 위의 1 단계와 2 단계에 설명 된대로 단계 및 프로세스가 원하는 수행합니다. 나중에 참조 할 수 있도록 수행 된 이미지 처리 단계에 따라 매크로 이름을 지정합니다. 때 USI를미래의 사진에 매크로를 겨, 단순히 &quot;매크로 실행&quot;버튼을 클릭 프로그램이 자동으로 원하는 이미지 (들)에 기록 된 개선 사항을 적용합니다. 참고 :이 연구소는 몇 초에서 방법의 제 1 단계 중 하나를 제외하고 모두 수행하기 위해 매크로를 사용합니다. 사용자 입력을 필요로하는 유일한 단계는 이미지를 자르고, 여기서 단계 1.2을 선택한다. </li></ol>

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	<li>Gronenschild, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semi-automatic+assessment+of+skin+capillary+density:+proof+of+principle+and+validation.">Semi-automatic assessment of skin capillary density: proof of principle and validation.</a> Microvasc Res. 90, 192-198 (2013).</li><li>Allen, J., Howell, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microvascular+imaging:+techniques+and+opportunities+for+clinical+physiological+measurements.">Microvascular imaging: techniques and opportunities for clinical physiological measurements.</a> Physiol Meas. 35, R91-R141 (2014).</li><li>Boettcher, M., Gloe, T., de Wit, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiautomatic+quantification+of+angiogenesis.">Semiautomatic quantification of angiogenesis.</a> J Surg Res. 162, 132-139 (2010).</li><li>Wild, R., Ramakrishnan, S., Sedgewick, J., Griffioen, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+angiogenesis+and+tumor+vessel+architecture+by+computer-assisted+digital+image+analysis:+effects+of+VEGF-toxin+conjugate+on+tumor+microvessel+density.">Quantitative assessment of angiogenesis and tumor vessel architecture by computer-assisted digital image analysis: effects of VEGF-toxin conjugate on tumor microvessel density.</a> Microvasc Res. 59, 368-376 (2000).</li><li>Tresadern, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulating+nailfold+capillaroscopy+sequences+to+evaluate+algorithms+for+blood+flow+estimation.">Simulating nailfold capillaroscopy sequences to evaluate algorithms for blood flow estimation.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2636-2639 (2013).</li><li>Anderson, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computerized+nailfold+video+capillaroscopy--a+new+tool+for+assessment+of+Raynaud's+phenomenon.">Computerized nailfold video capillaroscopy--a new tool for assessment of Raynaud's phenomenon.</a> J Rheumatol. 32, 841-848 (2005).</li><li>Neubauer-Geryk, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+reactivity+of+skin+microcirculation+in+response+to+L-arginine+in+later-onset+type+1+diabetes.">Decreased reactivity of skin microcirculation in response to L-arginine in later-onset type 1 diabetes.</a> Diabetes Care. 36, 950-956 (2013).</li><li>Pazos-Moura, C. C., Moura, E. G., Bouskela, E., Torres-Filho, I. P., Breitenbach, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nailfold+capillaroscopy+in+diabetes+mellitus:+morphological+abnormalities+and+relationship+with+microangiopathy.">Nailfold capillaroscopy in diabetes mellitus: morphological abnormalities and relationship with microangiopathy.</a> Braz J Med Biol Res. 20, 777-780 (1987).</li><li>Antonios, T. F., Singer, D. R., Markandu, N. D., Mortimer, P. S., MacGregor, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+skin+capillary+rarefaction+in+essential+hypertension.">Structural skin capillary rarefaction in essential hypertension.</a> Hypertension. 33, 998-1001 (1999).</li><li>Kaiser, S. E., Sanjuliani, A. F., Estato, V., Gomes, M. B., Tibirica, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antihypertensive+treatment+improves+microvascular+rarefaction+and+reactivity+in+low-risk+hypertensive+individuals.">Antihypertensive treatment improves microvascular rarefaction and reactivity in low-risk hypertensive individuals.</a> Microcirculation. 20, 703-716 (2013).</li><li>Cheng, C., Diamond, J. J., Falkner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+capillary+rarefaction+in+mild+blood+pressure+elevation.">Functional capillary rarefaction in mild blood pressure elevation.</a> Clinical and Translational Science. 1, 75-79 (2008).</li><li>Debbabi, H., Bonnin, P., Levy, B. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+blood+pressure+control+with+perindopril/indapamide+on+the+microcirculation+in+hypertensive+patients.">Effects of blood pressure control with perindopril/indapamide on the microcirculation in hypertensive patients.</a> Am J Hypertens. 23, 1136-1143 (2010).</li><li>He, F. J., Marciniak, M., Markandu, N. D., Antonios, T. F., MacGregor, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+modest+salt+reduction+on+skin+capillary+rarefaction+in+white,+black,+and+Asian+individuals+with+mild+hypertension.">Effect of modest salt reduction on skin capillary rarefaction in white, black, and Asian individuals with mild hypertension.</a> Hypertension. 56, 253-259 (2010).</li><li>Murray, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+measurement+location+on+reliability+of+quantitative+nailfold+videocapillaroscopy+in+patients+with+SSc.">The influence of measurement location on reliability of quantitative nailfold videocapillaroscopy in patients with SSc.</a> Rheumatology (Oxford). 51, 1323-1330 (2012).</li><li>Ingegnoli, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+different+capillaroscopic+measures+for+identifying+nailfold+microvascular+alterations.">Feasibility of different capillaroscopic measures for identifying nailfold microvascular alterations.</a> Semin Arthritis Rheum. 38, 289-295 (2009).</li><li>Debbabi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+skin+capillary+density+in+treated+essential+hypertensive+patients.">Increased skin capillary density in treated essential hypertensive patients.</a> Am J Hypertens. 19, 477-483 (2006).</li><li>Serne, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+skin+capillary+recruitment+in+essential+hypertension+is+caused+by+both+functional+and+structural+capillary+rarefaction.">Impaired skin capillary recruitment in essential hypertension is caused by both functional and structural capillary rarefaction.</a> Hypertension. 38, 238-242 (2001).</li><li>Shore, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillaroscopy+and+the+measurement+of+capillary+pressure.">Capillaroscopy and the measurement of capillary pressure.</a> Br J Clin Pharmacol. 50, 501-513 (2000).</li><li>Rieder, M. J., O'Drobinak, D. M., Greene, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computerized+method+for+determination+of+microvascular+density.">A computerized method for determination of microvascular density.</a> Microvasc Res. 49, 180-189 (1995).</li><li>Vermeulen, P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+angiogenesis+in+solid+human+tumours:+an+international+consensus+on+the+methodology+and+criteria+of+evaluation.">Quantification of angiogenesis in solid human tumours: an international consensus on the methodology and criteria of evaluation.</a> Eur J Cancer. 32A, 2474-2484 (1996).</li><li>Cheng, C., Daskalakis, C., Falkner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+Assessment+of+Microvascular+and+Endothelial+Function.">Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2012).</li><li>Antonios, T. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximization+of+skin+capillaries+during+intravital+video-microscopy+in+essential+hypertension:+comparison+between+venous+congestion,+reactive+hyperaemia+and+core+heat+load+tests.">Maximization of skin capillaries during intravital video-microscopy in essential hypertension: comparison between venous congestion, reactive hyperaemia and core heat load tests.</a> Clin Sci (Lond). 97, 523-528 (1999).</li></ol>

The authors have no conflicts of interest.

Nailfold capillaroscopy 다양한 종양, 심혈관 질환 및 류마티스 질환 응용 프로그램에 대한 미래에 임상 적으로 유용한 도구로 약속을 보여줍니다. 이미지 획득 과정은 연구자 중에서 상당히 일관성이 아직 영상 처리 및 분석을위한 다수의 방법이 현재 존재한다. 방법은 현재 컴퓨터 및 수동 모세관 수를 포함한다. 수동 계산은 시간 소모적이기 때문에 문제가 있고, 사용자의 주관에 따라 피로. 현재 컴?...

미세 혈관 이미징. 많은 잠재적 임상 적용에 급속히 성장하는 분야, 예를 들면 2, 종양 가능한 치료 방법으로 종양과 통찰력의 상태에 관한 유용한 정보를 산출, 종양 혈관 신생의 범위를 결정하는 미세 혈관 이미지를 사용하고있다. (3) (4) 단, nailfold의 capillaroscopy 아마도 미세 혈관 이미징의 가장 비용 효율적이고 광범위하게 적용 할 수있는 형태이다. 연구진은 모세관 형태를 혈류 속도를 연구하고 조사하는 비디오 nailfold의 capillaroscopy을 사용하고 있습니다. (5) (6) 비디오 및 정지 영상 nailfold의 capillaroscopy 모두를하고 있습니다 부속 진단 및 전신 경화증으로 레이노 현상과 다양한 결합 조직 질환 치료를위한 신경. 2 Nailfold capillaroscopy뿐만 아니라 다양한 잠재적 인 심장 혈관 애플리케이션을 보유하고 있습니다. 현재 연구 사용 nailfold의 capillaroscopy 시사그 당뇨병 유형 1과 유형 2의 환자는 당뇨병이 아닌 개인들에 비해 불변 모세관 밀도 이상 모세관 형태의 높은 유병률을 나타내고, 아직. 7-8 Capillaroscopy 또한 고혈압 실험적으로 연구되고있다. 감소 모세관 밀도로 이어지는 구조 모세관 진공이 아닌 고혈압 사람들에 비해 고혈압 개인에서 입증되었다. 9-10 이러한 이전 고혈압 환자는 달리 구조 진공을 전시, 최근의 연구가 있음을 보여 주었다 (40 위의 평균 연령) 젊은 고혈압 환자는 구조 진공없이 기능 진공이 (세 미만 40 세 의미). (11)이 기능 진공 전에 발생 제안 및 구조 진공 시간에 걸쳐 진행된다. 흥미롭게도, 고혈압 환자는 페린도 프릴과 같은 특정 항 고혈압 약물로 치료 / 인다 파 미드는 규범을 표시알 모세관 밀도와 처리 후의 내피 기능, ACE (안지오텐신 전환 효소) 억제제 또는 이뇨제로 치료 것과 필적 혈압 조절에도 불구하고 낮은 모세관 밀도를 유지한다. (12)이 일부 항 고혈압 약물 모세관을 역전시킴으로써 모세관 밀도를 정상화 수 있음을 시사 고혈압에 의한 진공. 또한, 다른 연구자는 소금 섭취 감소 고혈압 개인의 기능적 및 구조적 모세관 희박 반전 리드 것으로 나타났다. 13 이 기술의 다양한 잠재적 인 임상 적용에도 불구하고, 기술에 약간의 표준화가 모세 혈관 밀도 이미지를 정량을 위해 존재한다. (2) 지금까지 연구자들은 모세 혈관 밀도 결과 내 관찰자 간 관찰자의 관점 만 정확한을 경우 모두에서 재현 할 수 있음을 발견했다 같은 지역 각 시간을 계산하고있다. 1,14 (15) </sup&gt; 참고로, 이전의 연구는 크게 수동으로 느리고 주관적인 과정이다 육안, 9 16 17 18를 사용하여 모세관 카운트를 수행했습니다. 모세관 이미지의 정량을위한 표준화, 컴퓨터 기반의 알고리즘은 이론적 capillaroscopy의 임상 적용을 용이하게, 덜 주관으로보다 효율적이고 재현성있는 데이터 분석을 제공합니다. 일부 연구자들은 참으로. nailfold capillaroscopic 사진에서 데이터를 정량화하기 위해 1,6 19 20 그러나, 현재까지 단 하나의 게시 capillaroscopy 데이터, 1 정량에 사용할 수 복잡한 소프트웨어 프로그램의 신뢰성에 대해 설명을 컴퓨터 기반의 프로그램을 사용하고이 프로그램은 다음과 같이 복잡 이전에 동일한 시야를 계산하기위한 요구 사항에 의해 위에서 언급. 여기서는 허용 표준 알고리즘을 이용하여 정량 모세관을위한 간단하고 신뢰성있는 프로토콜을 제시복수의 시야의 용도. 복수의 시야의 사용뿐만 아니라 절차를 단순화 할뿐만 아니라 모세관 카운트 정상적인 생물학적 변화의 평가를 허용한다. 본 연구의 목적은 모세관 정량 처리를 표준화 및 재현성 효율적인 컴퓨터 기반의 알고리즘을 설명하기위한 것이다. 이러한 방법은 완전히 자동화되지 않지만 그들은 매우 작은 사용자 입력을 필요로하고, 이미지의 신속하고 신뢰성있는 정량을 제공한다.

<table><tbody><tr><td>Image-Pro Premier</td><td>Media Cybernetics, Inc</td><td>9.1</td><td>Image processing software</td></tr></tbody></table>

a reproducible computerized method for quantitation of capillary density using nailfold capillaroscopy

Capillaroscopy 직접 미세 순환을 시각화, 비 침습적 효율이 상대적으로 저렴하고 쉽게 배울 방법론이다. capillaroscopy 기술은 잠재적으로 가치있는 피부 질환, 안과, 류마티스 및 심혈관 임상 다양한 용도로 이어지는, 환자의 미세 혈관의 건강에 대한 통찰력을 제공 할 수있다. 또한, 종양의 성장은 종양 내 미세 혈관 밀도를 측정함으로써 정량화 될 수있는 혈관 신생에 의존 할 수있다. 그러나,이 기술없이 표준화에 현재 조금이고, 지금까지 단 하나의 공보 capillaroscopy 데이터 정량을 위해 현재 사용 가능한 복잡한 컴퓨터 기반 알고리즘의 신뢰성을보고한다. (1)이 논문은 새로운 간단하고 신뢰할 표준화 모세관 카운팅 알고리즘을 설명 nailfold capillaroscopy 데이터를 정량합니다. 간단하고 재현성 컴퓨터 capillaroscopy 알고리즘 등이 더 용이하게하는 것처럼연구자와 임상의 간의 기술의 광범위한 사용. 많은 연구자들은 현재 결과 사용자의 피로와 주체성을 촉진, 손으로 capillaroscopy 이미지를 분석. 이 논문은 신규 한 설명하기 쉬운 화상 처리 알고리즘 재현성, 반자동 카운팅 알고리즘 이외에 자동화. 이 알고리즘은 주관성을 감소시키면서 분 화상의 분석을 가능하게; 트레이닝 시간의 최소량은 (우리의 경험에서, 1 시간 미만)의 기술을 배울 필요가있다.

이 화상 처리 순서의 목적은 정확하게 정량화 될 수 있도록 배경 이미지에서 모세관을 구별하는 것이다. 모두 불완전한 화상 처리 과도한 화상 처리는 모세관을 정량화하는 프로그램의 기능에 해롭다. 도 3에 도시 된 바와 같이, 불완전한 화상 처리는 배경으로부터 구별 모세관 어렵게한다. 이는 사용자가 상기 계산 방법은 정확하게 몇 모세관을 강조 할 수있는 사용자의 능력에 의존...

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A Reproducible Computerized Method for Quantitation of Capillary Density using Nailfold Capillaroscopy

Capillaroscopy is a non-invasive, efficient, relatively inexpensive and easy-to-learn methodology for directly visualizing capillaries in the microcirculation. However, only one publication to date describes the reliability of a complex software program available for quantitating capillaroscopy data. Here, we present a simple, reliable protocol for quantitating capillaries using a standardized algorithm.

Nailfold Capillaroscopy를 사용하여 모세관 밀도의 정량에 대한 재현 전산 방법

Capillaroscopy is a non-invasive, efficient, relatively inexpensive and easy to learn methodology for directly visualizing the microcirculation. The ...

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8.9K 조회수.  Thomas Jefferson University. Capillaroscopy is a non-invasive, efficient, relatively inexpensive and easy-to-learn methodology for directly visualizing capillaries in the microcirculation. However, only one publication to date describes the reliability of a complex software program available for quantitating capillaroscopy data. Here, we present a simple, reliable protocol for quantitating capillaries using a standardized algorithm. 

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Quantitative Optical Microscopy: Measurement of Cellular Biophysical Features with a Standard Optical Microscope

We describe the use of a standard optical microscope to perform quantitative measurements of mass, volume, and density on cellular specimens through a combination of bright field and differential interference contrast imagery. Two primary approaches are presented: noninterferometric quantitative phase microscopy (NIQPM), to perform measurements of total cell mass and subcellular density distribution, and Hilbert transform differential interference contrast microscopy (HTDIC)&#160;to determine volume. NIQPM is based on a simplified model of wave propagation, termed the paraxial approximation, with three underlying assumptions: low numerical aperture (NA) illumination, weak scattering, and weak absorption of light by the specimen. Fortunately, unstained cellular specimens satisfy these assumptions and low NA illumination is easily achieved on commercial microscopes. HTDIC is used to obtain volumetric information from through-focus DIC imagery under high NA illumination conditions. High NA illumination enables enhanced sectioning of the specimen along the optical axis. Hilbert transform processing on the DIC image stacks greatly enhances edge detection algorithms for localization of the specimen borders in three dimensions by separating the gray values of the specimen intensity from those of the background. The primary advantages of NIQPM and HTDIC lay in their technological accessibility using &#8220;off-the-shelf&#8221; microscopes. There are two basic limitations of these methods: slow z-stack acquisition time on commercial scopes currently abrogates the investigation of phenomena faster than 1 frame/minute, and secondly, diffraction effects restrict the utility of NIQPM and HTDIC to objects from 0.2 up to 10 (NIQPM) and 20 (HTDIC) &#956;m in diameter, respectively. Hence, the specimen and its associated time dynamics of interest must meet certain size and temporal constraints to enable the use of these methods. Excitingly, most fixed cellular specimens are readily investigated with these methods.

We describe the use of a standard optical microscope to perform quantitative measurements of cellular mass, volume, and density through a combination of bright field and differential interference contrast imagery.

양이 광학 현미경 : 세포 생물 물리학의 측정​​ 표준 광학 현미경과 특징

We describe the use of a standard optical microscope to perform quantitative measurements of mass, volume, and density on cellular specimens through a ...

연구

생체공학

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

Microvascular 및 내피 기능의 비 침습적 평가

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

의학

Ischemic Tissue Injury in the Dorsal Skinfold Chamber of the Mouse: A Skin Flap Model to Investigate Acute Persistent Ischemia

Despite profound expertise and advanced surgical techniques, ischemia-induced complications ranging from wound breakdown to extensive tissue necrosis are still occurring, particularly in reconstructive flap surgery. Multiple experimental flap models have been developed to analyze underlying causes and mechanisms and to investigate treatment strategies to prevent ischemic complications. The limiting factor of most models is the lacking possibility to directly and repetitively visualize microvascular architecture and hemodynamics. The goal of the protocol was to present a well-established mouse model affiliating these before mentioned lacking elements. Harder et al. have developed a model of a musculocutaneous flap with a random perfusion pattern that undergoes acute persistent ischemia and results in ~50% necrosis after 10 days if kept untreated. With the aid of intravital epi-fluorescence microscopy, this chamber model allows repetitive visualization of morphology and hemodynamics in different regions of interest over time. Associated processes such as apoptosis, inflammation, microvascular leakage and angiogenesis can be investigated and correlated to immunohistochemical and molecular protein assays. To date, the model has proven feasibility and reproducibility in several published experimental studies investigating the effect of pre-, peri- and postconditioning of ischemically challenged tissue.

The window of the murine dorsal skinfold chamber presented visualizes a zone of acute persistent ischemia of a musculocutaneous flap. Intravital epi-fluorescence microscopy permits for direct and repetitive assessment of the microvasculature and quantification of hemodynamics. Morphologic and hemodynamic results can further be correlated with histological and molecular analyses.

마우스의 등쪽 피하 지방 상공 회의소에서 허혈성 조직 손상 : 피부 플랩 모델은 급성 영구 허혈을 조사하기

Despite profound expertise and advanced surgical techniques, ischemia-induced complications ranging from wound breakdown to extensive tissue necrosis are ...

A Semi-Automated and Reproducible Biological-Based Method to Quantify Calcium Deposition In Vitro

Vascular calcification involves a series of degenerative pathologies, including inflammation, changes to cellular phenotype, cell death, and the absence of calcification inhibitors, that concomitantly lead to a loss of vessel elasticity and function. Vascular calcification is an important contributor to morbidity and mortality in many pathologies, including chronic kidney disease, diabetes mellitus, and atherosclerosis. Current research models to study vascular calcification are limited and are only viable at the late stages of calcification development in vivo. In vitro tools for studying vascular calcification use end-point measurements, increasing the demands on biological material and risking the introduction of variability to research studies. We demonstrate the application of a novel fluorescently labeled probe that binds to in vitro calcification development on human vascular smooth muscle cells and determines the real-time development of in vitro calcification. In this protocol, we describe the application of our newly developed calcification assay, a novel tool in disease modeling that has potential translational applications. We envisage this assay to be relevant in a broader spectrum of mineral deposition research, including applications in bone, cartilage, or dental research.

A Semi-Automated and Reproducible Biological-Based Method to Quantify Calcium Deposition In Vitro

Cardiovascular disease is the leading cause of death worldwide. Vascular calcification contributes substantially to the burden of cardiovascular morbidity and mortality. This protocol describes a simple method to quantify vascular smooth muscle cell-mediated calcium precipitation in vitro by fluorescent imaging.

시험관 내에서 칼슘 침착을 정량화하기 위한 반자동화되고 재현 가능한 생물학적 기반 방법

Vascular calcification involves a series of degenerative pathologies, including inflammation, changes to cellular phenotype, cell death, and the absence ...

생화학

Visual Detection of Multiple Nucleic Acids in a Capillary Array

Multi-target, short time, and resource-affordable methodologies for the detection of multiple nucleic acids in a single, easy to operate test are urgently needed in disease diagnosis, microbial monitoring, genetically modified organism (GMO) detection, and forensic analysis. We have previously described the platform called CALM (Capillary Array-based Loop-mediated isothermal amplification for Multiplex visual detection of nucleic acids). Herein, we describe improved fabrication and performance processes for this platform. Here, we apply a small, ready-to-use cassette assembled by capillary array for multiplex visual detection of nucleic acids. The capillary array is pre-treated into a hydrophobic and hydrophilic pattern before fixing loop-mediated isothermal amplification (LAMP) primer sets in capillaries. After assembly of the loading adaptor, LAMP reaction mixture is loaded and isolated into each capillary, due to capillary force by a single pipetting step. The LAMP reactions are performed in parallel in the capillaries. The results are visually read out by illumination with a hand-held UV flashlight. Using this platform, we demonstrate monitoring of 8 frequently appearing elements and genes in GMO samples with high specificity and sensitivity. In summary, the platform described herein is intended to facilitate the detection of multiple nucleic acids. We believe it will be widely applicable in fields where high-throughput nucleic acid analysis is required.

This protocol describes the fabrication of a small, ready-to-use cassette that can be applied for visual detection of multiple nucleic acids in a single, test that is easy to operate. In this approach, a capillary array was used for multiplex and highly efficient detection of GMO targets.

모 세관 배열에 여러 개의 핵 산의 비주얼 검색

Multi-target, short time, and resource-affordable methodologies for the detection of multiple nucleic acids in a single, easy to operate test are urgently ...

NanoDrop Microvolume Quantitation of Nucleic Acids

Biomolecular assays are continually being developed that use progressively smaller amounts of material, often precluding the use of conventional cuvette-based instruments for nucleic acid quantitation for those that can perform microvolume quantitation.
The NanoDrop microvolume sample retention system (Thermo Scientific NanoDrop Products) functions by combining fiber optic technology and natural surface tension properties to capture and retain minute amounts of sample independent of traditional containment apparatus such as cuvettes or capillaries. Furthermore, the system employs shorter path lengths, which result in a broad range of nucleic acid concentration measurements, essentially eliminating the need to perform dilutions. Reducing the volume of sample required for spectroscopic analysis also facilitates the inclusion of additional quality control steps throughout many molecular workflows, increasing efficiency and ultimately leading to greater confidence in downstream results.
The need for high-sensitivity fluorescent analysis of limited mass has also emerged with recent experimental advances. Using the same microvolume sample retention technology, fluorescent measurements may be performed with 2 &mu;L of material, allowing fluorescent assays volume requirements to be significantly reduced. Such microreactions of 10 &mu;L or less are now possible using a dedicated microvolume fluorospectrometer.
Two microvolume nucleic acid quantitation protocols will be demonstrated that use integrated sample retention systems as practical alternatives to traditional cuvette-based protocols. First, a direct A260 absorbance method using a microvolume spectrophotometer is described. This is followed by a demonstration of a fluorescence-based method that enables reduced-volume fluorescence reactions with a microvolume fluorospectrometer. These novel techniques enable the assessment of nucleic acid concentrations ranging from 1 pg/ &mu;L to 15,000 ng/ &mu;L with minimal consumption of sample.

The use of NanoDrop microvolume systems as practical and efficient alternatives to traditional nucleic acid quantitation methodology is described through the demonstration of two microvolume nucleic acid quantitation protocols.

핵산의 NanoDrop Microvolume의 Quantitation

Biomolecular assays are continually being developed that use progressively smaller amounts of material, often precluding the use of conventional ...

생물학

Diffuse Reflectance Spectroscopy: Getting the Capillary Refill Test Under One's Thumb

The capillary refill test was introduced in 1947 to help estimate circulatory status in critically ill patients. Guidelines commonly state that refill should occur within 2 s after releasing 5 s of firm pressure (e.g., by the physician&#39;s finger) in the normal healthy supine patient. A slower refill time indicates poor skin perfusion, which can be caused by conditions including sepsis, blood loss, hypoperfusion, and hypothermia. Since its introduction, the clinical usefulness of the test has been debated. Advocates point out its feasibility and simplicity and claim that it can indicate changes in vascular status earlier than changes in vital signs such as heart rate. Critics, on the other hand, stress that the lack of standardization in how the test is performed and the highly subjective nature of the naked eye assessment, as well as the test&#39;s susceptibility to ambient factors, markedly lowers the clinical value. The aim of the present work is to describe in detail the course of the refill event and to suggest potentially more objective and exact endpoint values for the capillary refill test using diffuse polarization spectroscopy.

This protocol describes how the use of diffuse polarization spectroscopy can improve the clinical usefulness of the capillary refill test. We suggest a more detailed analysis of the course of the capillary refill in healthy volunteers using diffuse reflectance spectroscopy videos and new informatic endpoints.

The capillary refill test was introduced in 1947 to help estimate circulatory status in critically ill patients. Guidelines commonly state that refill ...

신경과학

Quantification of Vascular Parameters in Whole Mount Retinas of Mice with Non-Proliferative and Proliferative Retinopathies

Retinopathies are a heterogeneous group of diseases that affect the neurosensory tissue of the eye. They are characterized by neurodegeneration, gliosis&#160;and a progressive change in vascular function and structure. Although the onset of the retinopathies is characterized by subtle disturbances in visual perception, the modifications in the vascular plexus are the first signs detected by clinicians. The absence or presence of neovascularization determines whether the retinopathy is classified as either non-proliferative (NPDR) or proliferative (PDR). In this sense, several animal models tried to mimic specific vascular features of each stage to determine the underlying mechanisms involved in endothelium alterations, neuronal death and other events taking place in the retina. In this article, we will provide a complete description of the procedures required for the measurement of retinal vascular parameters in adults and early birth mice at postnatal day (P)17. We will detail the protocols to carry out retinal vascular staining with Isolectin GSA-IB4 in whole mounts for later microscopic visualization. Key steps for image processing with Image J Fiji software are also provided, therefore, the readers will be able to measure vessel density, diameter and tortuosity, vascular branching, as well as avascular and neovascular areas. These tools are highly helpful to evaluate and quantify vascular alterations in both non-proliferative and proliferative retinopathies.

This article describes a well-established and reproducible lectin stain assay for the whole mount retinal preparations and the protocols required for the quantitative measurement of vascular parameters frequently altered in proliferative and non-proliferative retinopathies.

비증식 및 증식 망막증을 가진 마우스의 전체 산 망막에 있는 혈관 매개변수의 정량화

Retinopathies are a heterogeneous group of diseases that affect the neurosensory tissue of the eye. They are characterized by neurodegeneration, ...

Evaluation of Capillary and Other Vessel Contribution to Macular Perfusion Density Measured with Optical Coherence Tomography Angiography

Parafoveal circulation of the superficial retinal capillary plexus is usually measured with vessel density, which determines the length of capillaries with circulation, and perfusion density, which calculates the percentage of the evaluated area that has circulation. Perfusion density also considers the circulation of vessels larger than capillaries, although the contribution of these vessels to the first is not usually evaluated. As both measurements are automatically generated by optical coherence tomography angiography devices, this paper proposes a method for estimating the contribution of vessels larger than capillaries by using a coefficient of determination between vessel and perfusion densities. This method can reveal a change in the proportion of perfusion density from vessels larger than capillaries, even when mean values do not differ. This change could reflect compensatory arterial vasodilatation as a response to capillary dropout in the initial stages of retinal vascular diseases before clinical retinopathy appears. The proposed method would allow the estimation of the changes in the composition of perfusion density without the need for other devices.

We describe the evaluation of a coefficient of determination between vessel and perfusion density of the parafoveal superficial capillary plexus to identify the contribution of vessels larger than capillaries to perfusion density.

광학 간섭 단층 촬영 혈관조영술로 측정된 황반 관류 밀도에 대한 모세관 및 기타 혈관 기여도 평가

Parafoveal circulation of the superficial retinal capillary plexus is usually measured with vessel density, which determines the length of capillaries ...

Automated Quantification and Analysis of Cell Counting Procedures Using ImageJ Plugins

The National Institute of Health&#39;s ImageJ is a powerful, freely available image processing software suite. ImageJ has comprehensive particle analysis algorithms which can be used effectively to count various biological particles. When counting large numbers of cell samples, the hemocytometer presents a bottleneck with regards to time. Likewise, counting membranes from migration/invasion assays with the ImageJ plugin Cell Counter, although accurate, is exceptionally labor intensive, subjective, and infamous for causing wrist pain. To address this need, we developed two plugins within ImageJ for the sole task of automated hemocytometer (or known volume) and migration/invasion cell counting. Both plugins rely on the ability to acquire high quality micrographs with minimal background. They are easy to use and optimized for quick counting and analysis of large sample sizes with built-in analysis tools to help calibration of counts. By combining the core principles of Cell Counter with an automated counting algorithm and post-counting analysis, this greatly increases the ease with which migration assays can be processed without any loss of accuracy.

This paper describes the quantification of hemocytometer and migration/invasion micrographs through two new open-source ImageJ plugins Cell Concentration Calculator and migration assay Counter. Furthermore, it describes image acquisition and calibration protocols as well as discusses in detail the input requirements of the plugins.

ImageJ에 플러그인을 사용하여 셀 카운팅 절차의 자동화 된 정량 및 분석

The National Institute of Health&#39;s ImageJ is a powerful, freely available image processing software suite. ImageJ has comprehensive particle analysis ...

Nailfold Capillaroscopy를 사용하여 모세관 밀도의 정량에 대한 재현 전산 방법

요약

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