Name: dual-mode imaging of cutaneous tissue oxygenation and vascular function
Uploaded: 2010-12-08T17:00:00
Duration: 11 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function at JoVE.com

Ondersteund door NIH awards RO1 HL073087, GM 077185, 069589 en GM te CKS. Het werk wordt ook ondersteund door een subsidie ​​van het Regeneratieve Geneeskunde programma van de DHLRI. De auteurs zijn dank verschuldigd aan de technische ondersteuning en klinische input van de volgende personen aan de Ohio State University: Dr Sabyasachi.Biswas (Comprehensive Wound Center), dr. Allison Spiwak (Circulation Technology Division), Joseph Agoston (Circulation Division), Thoma scheven (Circulation Division), Joseph Ewing (Werktuigbouwkunde), Scott Killinger (Werktuigbouwkunde), en Xiaoyin Ge (Elektrotechniek).

1. Mapping weefseloxygenatie door multispectrale beeldvorming Een uitgebreide Wound Center (CWC) dual-mode imaging-systeem, voortaan aangeduid als de CWC systeem werd ontwikkeld aan de Ohio State University voor multispectrale beeldvorming van cutane zuurstofvoorziening van de weefsels en thermografische beeldvorming van de vaatfunctie. De brede kloof tweede afgeleide spectroscopische techniek werd gebruikt om de zuurstofvoorziening van de weefsels kaarten gebaseerd op een multispectrale beelden te reconstrueren. In deze studie, een gezonde persoon zat met de linker onderarm rust op een aanrecht. Een deel van de onderarm in het gezichtsveld van het CWC systeem werd beschilderd met Oost-Indische inkt (1% opgelost in ethanol) om de verschillende huidskleuren na te bootsen. Multispectrale beelden werden verkregen en een oxygenatie kaart is gereconstrueerd op basis van de brede kloof tweede afgeleide spectrum. De gereconstrueerde oxygenatie kaart werd vergeleken met die verkregen door een commerciële Hypermed OxyVu hyperspectrale weefseloxygenatie meetsysteem. Weefsel zuurstof reacties op vasculaire occlusie werden bestudeerd over hetzelfde onderwerp na een protocol van de post-occlusieve reactieve hyperemie (PORH) 2. Voordat de PORH test werden het onderwerp systolische en diastolische bloeddruk opgenomen met een druk manchet geplaatst op de linker bovenarm. De PORH protocol bestond uit een pre-occlusieve baseline periode van twee minuten, een suprasystolic occlusie (systolische + 50 mm Hg) periode van twee minuten, en een reactieve hyperemie periode van twee minuten. Multispectrale beelden werden verkregen op vier golflengten (dat wil zeggen, 530nm, 550nm, 570nm, 590nm en) tijdens de PORH test aan het sampling rate van 0,75 seconden per golflengte. Deep tissue zuurstofverzadiging en huidweefsel zuurstof spanning op dezelfde arm tegelijkertijd werden opgenomen door een OxiplexTS weefsel spectrofotometer (ISS Inc, Urbana Champaign, IL) en een TCM transcutane zuurstof monitor (Radiometer, Denemarken) respectievelijk. 2. In kaart brengen van vasculaire functie door dynamische thermografische imaging Dynamische thermografische beelden werd gedemonstreerd op een gezonde persoon met dezelfde CWC-systeem. Het onderwerp comfortabel gelogen op een tafel in rugligging, met de linker arm rustend op een werkblad en het dorsale gedeelte van de linkerhand naar boven en naar de infrarood camera-unit van het CWC-systeem. Een laser Doppler sonde werd geplaatst op de vingertop van dezelfde hand voor continue bewaking van de vinger de huid perfusie. Een druk manchet werd geplaatst op de linker bovenarm op verschillende niveaus van occlusie te produceren. Voordat het experiment werd de proefpersoon gevraagd om uit te rusten voor ten minste 10 minuten, met de systolische en diastolische druk geregistreerd door de druk manchet. Dynamische thermografische beelden werden vastgelegd op de volgende manchetdruk niveaus: geen last van 0,5 x diastolische bloeddruk, 0,5 x (diastolische bloeddruk + systolische bloeddruk), en 1,5 x systolische bloeddruk. Op elk manchetdruk niveau werd een thermische prikkels geïntroduceerd door het plaatsen van een waterzak van de kamertemperatuur (25 ° C) aan de linker kant gedurende 30 seconden. Onmiddellijk na het verwijderen van de thermische stimulatie werden de linkerhand thermografische beelden die met een snelheid van 2 frames / seconde en de vinger huid perfusie werd opgenomen door de laser Doppler sonde met een bemonsteringsfrequentie van 10 Hz. Het tijdsinterval tussen de tests was 10 minuten. De positie van de linkerhand stond in het teken van tevoren, zodat de latere metingen werden op dezelfde positie. Weefsel vasculaire functies op verschillende niveaus occlusie werden geëvalueerd door het berekenen van zowel de temperatuur respons en de vasculaire functie index. De vasculaire functie-index werd gedefinieerd als de verhouding tussen de vierkantswortel van de tijd na thermische stimulatie en de bijbehorende temperatuur te veranderen. 3. Co-registratie tussen weefseloxygenatie en vaatfunctie kaarten De kaart van huidweefsel vasculaire functie overgenomen door dynamische thermografische beeldvorming en de kaart van cutane weefsel oxygenatie overgenomen door multispectrale beeldvorming werden mede-geregistreerd door een geavanceerde imaging-algoritme. Vier fiduciaire markers, met gelijktijdige thermische en optische contrasten, werden geplaatst op de biologisch weefsel om de afbeelding co-registratie mogelijk te maken. Momenteel is het protocol voor co-registratie van het optische beeld (en de oxygenatie kaart) met het thermische beeld (en de vasculaire functie kaart) omvat de volgende belangrijke stappen: 1) alle beelden te transformeren naar grijstinten en normaliseren van de pixel intensiteit waarden tussen 0 en 1, 2) voor de optische foto, identificeer de voorgrond (huid) regio met een hoge intensiteit pixel waarden dan de empirische een algemene drempel (0,8 keer de gemiddelde intensiteit waarde van de hele afbeelding) heeft, de kleine gaatjes op de voorgrond regio werden gevuld worden met de morfologische nauwe operatie; 3) identificatie van de fiduciaire marker regio&#39;s als donkere gebieden op de voorgrond waarvan de intensiteit waarden zijn lager dan zowel de g<html> lobal drempel en de adaptieve lokale vastgestelde drempel de gemiddelde pixel waarden in de 20-by-20 pixel buurt. Het adaptieve lokale drempel liet ons toe om de verlichting geschikt voor variatie; 4) het verfijnen van de fiduciaire marker regio&#39;s met behulp van morfologische operaties om ruis en pieken verwijderen, de hartlijnen van de vier regio&#39;s werden geselecteerd als controle punten in de optische foto; 5) soortgelijke stappen te herhalen om identificeren marker regio&#39;s in het thermische beeld; 6) overeen met de twee sets van controlepunten op basis van nabijheid (gezien het feit dat de twee camera&#39;s nauw geplaatst); 7) berekenen een affiene transformatie tussen de twee beelden met het thermische beeld als de referentie en transformeren de optische foto en de zuurstof kaart (die wordt verkregen uit dezelfde camera als de optische foto) navenant; 8) tenslotte het genereren van het bedekt afbeeldingen voor visualisatie. 4. Representatieve resultaten: De vertegenwoordiger resultaten voor de oxygenatie protocol (dat wil zeggen, # 1) zijn huid weefseloxygenatie kaarten gereconstrueerd op basis van brede kloof tweede afgeleide spectroscopie. De methode van brede kloof tweede afgeleide spectroscopie effectief verminderd de meting artefacten veroorzaakt door weefsel achtergrond absorptie, zodat de huid zuurstof meting werd minder beïnvloed door de gesimuleerde veranderingen in de huidskleur. We toonden ook een PORH protocol waar de huid weefseloxygenatie kaart, de diepe zuurstofvoorziening van de weefsels, en het huidweefsel zuurstofspanning gelijktijdig werden opgenomen. De vertegenwoordiger resultaten voor de vaatfunctie protocol (dat wil zeggen, # 2) omvatten het huidweefsel temperatuur-distributies, het huidweefsel temperatuur verandert als reactie op externe thermische stimulatie, en het huidweefsel vasculaire index kaarten afgeleid van dynamische thermografische beeldvorming. Correlaties werden vastgesteld tussen de thermografische beeldvorming van huidweefsel vasculaire index en de laser Doppler meting van de huid weefselperfusie. De representatieve resultaten voor de co-registratie protocol (dat wil zeggen, # 3) de zuurstofvoorziening van de weefsels kaart, de vasculaire index kaart, en het beeld fusie tussen fotografie, oxygenatie, en vasculaire indexbeelden co-geregistreerd door multi-contrast fiduciaire markers. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig1.jpg" alt="Figuur 1" /> Figuur 1. CWC dual-mode-systeem set-up voor non-contact beeldvorming van zuurstofvoorziening van de weefsels en vasculaire functie. Het systeem werd geïnstalleerd op een mobiele kar. Het bestond uit een infrarood thermische camera, een CCD-camera, een vloeibaar kristal afstembare filter, en een breedband-lichtbron. Een computer werd gebruikt om de taken van data verzamelen, analyseren, en weergave te synchroniseren. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig2.jpg" alt="Figuur 2" /> Figuur 2. Software-interface voor de COR-systeem. De software interface werd geprogrammeerd in de Labview-omgeving. Op de linkerbovenhoek van de interface is het bedieningspaneel voor de hardware configuratie en kalibratie van het systeem. Aan de rechterkant van de interface is de real-time weergave van het weefsel temperatuur kaart overgenomen door de infrarood camera. Op de bodem van de interface zijn laser Doppler-metingen van de huid weefselperfusie. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig3.jpg" alt="Figuur 3" /> Figuur 3. Software-interface voor het CWC-systeem (vervolg). Dit is een pop-up venster om de weefseloxygenatie parameters laten zien. Aan de linkerkant is de zuurstofvoorziening van de weefsels kaart gereconstrueerd op basis van de multispectrale beelden. De rechterkant van de interface worden de volgende weefseloxygenatie parameters van boven naar beneden: (1) cutane weefseloxygenatie gemiddeld uit een geselecteerde regio of interest (ROI) in het weefsel oxygenatie kaart, (2) diepe weefseloxygenatie gecontroleerd door een OxplexTS weefsel oximeter , (3) cutane weefsel zuurstof spanning gecontroleerd door een TCM transcutane zuurstof monitor. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig4.jpg" alt="Figuur 4" /> Figuur 4. Cutane weefseloxygenatie beeldvorming door een OxyVu imaging-systeem. De linker figuur is een afbeelding in grijswaarden van het huidweefsel. Een laag van inkt werd geschilderd op de huid om de huidskleur te simuleren. De kaart van cutane zuurstofvoorziening van de weefsels verkregen door de OxyVu systeem wordt getoond aan de rechterkant. Twee vierkante regio&#39;s van belang (ROI) werden geselecteerd binnen en buiten de inkt geschilderd gebied respectievelijk. Voor de ROI binnen de inkt geschilderd gebied, de gemiddelde huid weefseloxygenatie was 62,8 ± 11,0%. Voor de ROI buiten de inkt geschilderd gebied, de gemiddelde huid weefseloxygenatie was 44,0 ± 11,0%. Een verschil van 18,8% werd waargenomen voor de cutane weefseloxygenatie metingen binnen en buiten de inkt-geverfde huid. <html> guur 5 &quot;/&gt; Figuur 5. Cutane weefseloxygenatie beeldvorming door de COR systeem. Multispectrale beelden werden gevangen genomen door de COR-systeem op dezelfde plaats op de huid over hetzelfde onderwerp als die in figuur 4. De linker figuur is de enige golflengte beeld van het huidweefsel en de afbeelding rechts is de gereconstrueerde huid weefseloxygenatie kaart. Een laag van inkt werd geschilderd op de huid met de inkt concentratie hetzelfde als dat in figuur 4. . Twee vierkante regio&#39;s van belang (ROI) werden geselecteerd binnen en buiten de inkt geschilderd gebied respectievelijk. Voor de ROI binnen de inkt geschilderd gebied, de gemiddelde huid weefseloxygenatie was 60,9 ± 6,9%. Voor de ROI buiten de inkt geschilderd gebied, de gemiddelde huid weefseloxygenatie was 65,8 ± 5,5%. Een verschil van 4,9% werd waargenomen voor de cutane weefseloxygenatie metingen binnen en buiten de inkt-geverfde huid. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig6.jpg" alt="Figuur 6" /> Figuur 6. Het effect van gesimuleerde veranderingen in de huidskleur van de betrouwbaarheid van cutane weefsel oxygenatie metingen. Statistiek analyse werd uitgevoerd om de betekenis van de gesimuleerde huidskleur verandert in zuurstof metingen te bepalen voor zowel de OxyVu en de COR beeldvormende systemen. Voor elke imaging-systeem, werden de gemiddelde huidweefsel oxygenations berekend binnen en buiten de inkt-geschilderde delen van de huid door de willekeurige selectie van 10 regio&#39;s van belang (ROI) in elk gebied. Onze nulhypothese is dat de verandering van huidskleur niet van invloed op de huid weefseloxygenatie meting. Deze nul-hypothese werd getest met behulp van zuurstof kaarten in Figuur 4 (dat wil zeggen, de OxyVu metingen) en Figuur 5 (dat wil zeggen, de COR metingen) respectievelijk. Student&#39;s t-tests tonen aan dat de p-waarde voor de OxyVu metingen is veel minder dan 0,001, hetgeen betekent dat de nulhypothese wordt verworpen. Daarom is de verandering van de huidskleur van invloed op de huid weefseloxygenatie metingen in een OxyVu imaging-systeem. In tegenstelling, de p-waarde voor de CWC metingen is 0.728, wat de kans dat de verandering van de huidskleur niet de cutane weefseloxygenatie metingen in een CWC imaging systeem beïnvloeden. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig7.jpg" alt="Figuur 7" /> Figuur 7. Cutane weefseloxygenatie beelden verkregen uit het CWC systeem tijdens post-occlusieve reactieve hyperemie (PORH). PORH De test werd uitgevoerd op de onderarm van een gezonde persoon na # 1. (A). Enkele golflengte grijswaarden afbeelding van het wapen met vier fiduciaire markers geplaatst voor het imago van co-registratie. (B) De baseline cutane weefseloxygenatie kaart verworven voor vasculaire occlusie. (C) De huid weefseloxygenatie kaart na vasculaire occlusie (systolische druk + 50mmHg) voor 2 minuten. (D) De huid weefseloxygenatie kaart na reactieve hyperemie. Significante veranderingen in de huid weefseloxygenatie werden waargenomen voor, tijdens en na vasculaire occlusie. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig8.jpg" alt="Figuur 8" /> Figuur 8. Weefsel zuurstof parameters voortdurend gecontroleerd tijdens een PORH test. Het testprotocol in (a) toont een periode van pre-occlusie baseline, gevolgd door een suprasystolic occlusie periode, en eindigen met een reactieve hyperemie periode. De geschiedenis van cutane weefsel oxygenatie duur van de PORH procedure is uitgezet in (b). Het werd verkregen door het gemiddelde een geselecteerde regio of interest (ROI) in de CWC cutane oxygenatie kaart. We hebben ook toezicht gehouden op de diepe zuurstofvoorziening van de weefsels door een OxiplexTS weefsel oximeter, zoals uitgezet in (c). De transcutane weefsel zuurstof spanning werd ook gevolgd door een TCM apparaat en uitgezet in (d). De COR metingen van cutane weefsel oxygenatie goed samen met andere zuurstofhoudende parameters tijdens de PORH procedure. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig9.jpg" alt="Figuur 9" /> Figuur 9. Huidweefsel reacties op verschillende vasculaire occlusie druk. Thermografische beelden werden onmiddellijk verkregen is na de thermische stimulatie (dat wil zeggen, een waterzak op kamertemperatuur 25 ° C) werd verwijderd van links van het onderwerp hand. De horizontale as komt overeen met de verschillende tijdstippen plekken na de thermische stimulatie werd verwijderd. De verticale as komt overeen met de volgende vier niveaus van vasculaire occlusie druk: 0 (geen occlusie), 0.5DBP, 0.5 (DBP + SBP), 1.5SBP, waar DBP is de diastolische bloeddruk en SBP is de systolische bloeddruk. Voor dit specifieke onderwerp, is de DBP 69mmHg en de SBP is 123mmHg. De testresultaten geven aan dat het weefsel temperatuur antwoord op de externe thermische stimulatie is gecorreleerd met het niveau van de vasculaire occlusie. Het verhogen van de occlusie druk vermindert de thermische respons. fig10.jpg &quot;alt =&quot; Figuur 10 &quot;/&gt; Figuur 10. Gereconstrueerd vasculaire index kaarten op verschillende vasculaire occlusie druk. Vaatfunctie index (v) op elke pixel van de thermografische foto&#39;s werd afgeleid door regressie het huidweefsel temperatuur verandering (Δ T) tegen de vierkantswortel van de tijd na de thermische stimulatie (√ t ): Δ √ t + K + ε, waar ε is de toevallige fout en K is een constante. Vasculaire functie index kaarten van links naar rechts overeen met de volgende occlusie voorwaarden: (a) geen occlusie, (b) 0.5DBP, (c) 0,5 (DBP + SBP), (d) 1.5SBP. Voor dit specifieke onderwerp, is de diastolische bloeddruk (DBP) 69mmHg en de systolische bloeddruk (SBP) is 123mmHg. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig11.jpg" alt="Figuur 11" /> Figuur 11. Correlatie tussen de vaatfunctie-index en de huid weefselperfusie. De vinger vaatfunctie index bij elke occlusie druk in # 2 werd berekend door het gemiddelde vijf regio&#39;s van belang (ROI) in het weefsel vasculaire index kaart. De huid weefselperfusie werd gemeten met een laser Doppler-apparaat bij een van de vingertop. De vingertop vasculaire index gecorreleerd met de laser Doppler meting, met vermelding van het potentieel van het gebruik van de dynamische thermografische methode voor kwantitatieve beoordeling van de weefsel vaatfunctie. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig12.jpg" alt="Figuur 12" /> Figuur 12. . Het beeld co-registratie in de eerste rij, laten we zien: (a) de genormaliseerde foto, (b) de gesegmenteerde voorgrond regio, en (c) de gesegmenteerde markers op de foto beeld. In de tweede rij, tonen we: (d) de genormaliseerde perfusie kaart, (e) de gesegmenteerde voorgrond regio, en (f) de gesegmenteerde markers in de perfusie kaart. De affiene transformatie tussen de twee sets van de marker posities was berekend. De co-geregistreerde beelden (g en h) werden verkregen door het transformeren van de foto beeld en de zuurstof-kaart met behulp van dit hersteld affiene transformatie. <img src="/files/ftp_upload/2095/2095fig13.jpg" alt="Figuur 13" /> Figuur 13. De co-registratie resultaten. De getransformeerde foto en zuurstof kaart, samen met de perfusie kaart waren co-geregistreerd en weergegeven in als een warmte-kaart. De warmte kaart in (a) werd gepresenteerd met 100% van getransformeerde foto beeld in het rode kanaal, 100% van getransformeerde zuurstof beeld in het groene kanaal en 50% van de perfusie kaart in het blauwe kanaal. Met het oog op de schepen beter te visualiseren, presenteren we een andere versie van de co-registratie resultaat als in (b). De hitte kaart is samengesteld uit 100% van getransformeerde foto beeld in het rode kanaal, 50% van getransformeerde zuurstof beeld in groene kanaal, en 50% van de veranderde perfusie kaart in het blauwe kanaal, waar de vasculaire index kaart was omgekeerd en alleen de informatie binnen de voorgrond regio werd gehouden.

<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>

Zuurstof bestaat in biologisch weefsel in meerdere vormen, zoals hemoglobine of myoglobine gebonden zuurstof, opgeloste zuurstof, en reactieve zuurstof species. Het transport van zuurstof speelt een cruciale rol bij het ​​handhaven van levensvatbaarheid van het weefsel en normale metabolische processen 3. Acute milde tot matige hypoxie initieert metabole adaptatie, vasculaire regulatie, en angiogene respons 4. Extreme hypoxie en anoxie zal leiden tot onvoldoende angiogenese en celdood. De onbalans tussen de beperkte zuurstoftoevoer en de toegenomen zuurstofbehoefte is een van de belangrijkste oorzakelijke factoren voor veel aandoeningen, zoals chronische wonden 5. In het geval van ischemische wonden, is toevoer van zuurstof beperkt door een gebrek aan perfusie en kan niet voldoen aan de metabole behoefte van het genezingsproces en afbreuk te doen aan respiratoire burst-functie gericht op de bestrijding van infecties. Gelijktijdige beoordeling van de cutane weefsel oxygenatie en vasculaire functie heeft klinische relevantie in chronische wondbehandeling. De hyperspectrale beeldvormende techniek schattingen cutane weefseloxygenatie door het verlichten weefsel en weefsel te detecteren reflectie bij verschillende golflengten 6. Een groot voordeel van hyperspectrale beeldvorming is niet-invasieve en niet-contact detectie van weefsel functionele eigenschappen. Echter, de zuurstof meting van betrouwbaarheid voor vele hyperspectrale beeldsystemen beïnvloed door huidskleur en andere achtergrond absorptie variaties. Brede kloof tweede afgeleide spectroscopie werd eerder ontwikkeld voor de zuurstofvoorziening van de weefsels meting met een minimaal effect van de verstrooiing en huidpigmentatie 1. We passen het beginsel van de tweede afgeleide spectroscopie om multispectrale beeldvorming en aangetoond dat de consequente meting van cutane weefsel oxygenatie onafhankelijk met de gesimuleerde veranderingen in de huidskleur. Weefselperfusie werd eerder bestudeerd door het meten van weefsel thermische diffusie 7. Een enkele motorkap methode werd ontwikkeld om thermische prikkels en het imago weefsel dynamische reacties in te voeren teneinde het huidweefsel thermische inertie distributie acht te schatten. Experimenten op de menselijke onderarm huid blootgesteld aan arteriële occlusie manchet aangetoond lineair verband tussen de thermische inertie en de doorbloeding gemeten met een laser Doppler imager voor en tijdens de bloedstroom occlusie 8. Een hoop gegooid biowarmte model werd ook gebruikt om de vingertop vasculaire reactiviteit schatting tijdens de veneuze occlusie plethysmografie 9. Ondanks de hierboven beschreven inspanningen, is het kwantificeren van de huid doorbloeding van de huid temperatuur metingen een uitdaging, omdat het gebrek aan gevoeligheid, de afhankelijkheid van onderhuidse vet dikte, en andere factoren, zoals vaatvernauwing, vasodilatatie, en bewegingsartefacten 10. In dit protocol hebben we gebruik gemaakt van een infrarood camera om weefsel temperatuur dynamiek vast te leggen in reactie op een thermische stimulatie bij kamertemperatuur. De thermische stimulatie was zo gekozen dat het effect van vasoconstrictie en vasodilatatie werd geminimaliseerd. Verdere modellering en meting inspanningen zijn nodig om een ​​betrouwbare kwantitatieve correlatie tussen de vaatfunctie index en de huid weefselperfusie af te bakenen. In # 3, gebruikten we de affiene transformatie voor de co-registratie taken. Echter, gezien het feit dat de twee camera&#39;s zijn geplaatst met de verschillende hoeken in de 3D-ruimte, is het potentieel meer nauwkeurig tot een transformatie met betrekking tot de 3D-transformatie tussen de twee camera&#39;s toe te passen. Momenteel zijn we onderzoeken in die richting, die extrinsieke calibratie van de camera&#39;s te betrekken in de 3D-ruimte met behulp van epipolar geometrie.

<!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

Accurate beoordeling van cutane weefsel oxygenatie en vasculaire functie is van belang voor een passende detectie, enscenering, en de behandeling van veel gezondheidsproblemen aandoeningen, zoals chronische wonden. Wij rapporteren de ontwikkeling van een dual-mode imaging-systeem voor niet-invasieve en niet-contact beeldvorming van cutane zuurstofvoorziening van de weefsels en vasculaire functie. De imaging-systeem geïntegreerde een infrarood camera, een CCD-camera, een vloeibaar kristal afstembare filter en een hoge intensiteit vezel lichtbron. Een Labview-interface was geprogrammeerd voor apparatuur controle, synchronisatie-, beeld-acquisitie, verwerking en visualisatie. Multispectrale beelden vastgelegd door de CCD-camera werden gebruikt om het weefsel oxygenatie kaart te reconstrueren. Dynamische thermografische beelden die door de infrarood camera werden gebruikt om de vasculaire functie kaart te reconstrueren. Cutane weefseloxygenatie en vasculaire functie beelden werden co-ingeschreven via fiduciaire markers. De prestatiekenmerken van de dual-mode image-systeem werden getest bij mensen.

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

Een dual-mode imaging-systeem is ontwikkeld voor non-contact beoordeling van cutane zuurstofvoorziening van de weefsels en vasculaire functie.

Dual-mode beeldvorming van Cutane zuurstofvoorziening van de weefsels en de vaatfunctie

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Echografie van Muis diafragmafunctie

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

Assessment of Vascular Function in Patients With Chronic Kidney Disease

Evaluatie van de vaatfunctie bij patiënten met chronische nierziekte

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

Een methodologische aanpak van niet-invasieve Assessments van de vaatfunctie en morfologie

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

Chronische trombo-embolische pulmonale hypertensie en beoordeling van rechter ventrikel functie in de Piglet

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

Visualisatie van vasculaire en Parenchymale Regeneratie na 70% Gedeeltelijke hepatectomy in normale muizen

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

Verkalking van vasculaire gladde spiercellen en Imaging van Aorta verkalking en Ontsteking

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

Beoordeling van menselijk vetweefsel microvasculaire functie met behulp van Videomicroscopy

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

Skeletal Muscle neurovasculaire koppeling, oxidatieve capaciteit en microvasculaire functie met 'One Stop Shop' nabij-infrarood spectroscopie

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

Veno-veneuze Extracorporale membraan oxygenatie in een muis

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

Meting van weefseloxygenatie met behulp van nabij-infraroodspectroscopie bij patiënten die hemodialyse ondergaan

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