Name: dual-mode imaging of cutaneous tissue oxygenation and vascular function
Uploaded: 2010-12-08T17:00:00
Duration: 11 min 35 s
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Soutenu par le NIH RO1 prix HL073087, GM 077185, 069589 et GM à CKS. Le travail est également soutenue par une subvention du Programme de médecine régénératrice de l&#39;DHLRI. Les auteurs sont reconnaissants à l&#39;appui technique et les intrants cliniques du personnel suivant à l&#39;Université Ohio State: Dr Sabyasachi.Biswas (Centre plaies complète), le Dr Allison Spiwak (Division de la technologie de circulation), Joseph Agoston (Division de circulation), Thoma Shives (Division du prêt), Joseph Ewing (génie mécanique), Scott Killinger (génie mécanique), et Xiaoyin Ge (génie électrique).

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	<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>

L&#39;oxygène existe dans les tissus biologiques dans des formes multiples, telles que l&#39;hémoglobine en oxygène ou de myoglobine liés, l&#39;oxygène dissous, et les espèces réactives de l&#39;oxygène. Transport de l&#39;oxygène joue un rôle crucial dans le maintien de la viabilité des tissus et des processus métaboliques normaux 3. Bénigne aiguë à l&#39;hypoxie modérée lancera adaptation métabolique, la régulation vasculaire, et les réponses angiogéniques 4. Hypoxie et l&#39;anoxie extrême mènera à l&#39;angiogenèse insuffisante et la mort cellulaire. Le déséquilibre entre l&#39;apport en oxygène limitée et la demande accrue d&#39;oxygène est un des principaux facteurs à l&#39;origine pour de nombreux troubles tels que les plaies chroniques 5. Dans le cas de plaies ischémiques, l&#39;approvisionnement en oxygène est limitée par le manque de perfusion et ne peuvent satisfaire les besoins métaboliques du processus de guérison et de compromettre la fonction explosion respiratoire visant à combattre l&#39;infection. L&#39;évaluation simultanée de l&#39;oxygénation des tissus cutanés et la fonction vasculaire a une importance clinique dans le traitement des plaies chroniques. La technique d&#39;imagerie hyperspectrale estimations oxygénation des tissus cutanés par le tissu éclairant et de détecter la réflectance des tissus à différentes longueurs d&#39;onde 6. Un avantage majeur de l&#39;imagerie hyperspectrale est non invasive et sans contact de détection de propriétés des tissus fonctionnels. Cependant, la fiabilité de la mesure d&#39;oxygène pour de nombreux systèmes d&#39;imagerie hyperspectrale est affectée par la couleur de peau et d&#39;autres variations d&#39;absorption de fond. Large spectroscopie dérivée seconde lacune a été développé précédemment pour la mesure de l&#39;oxygénation tissulaire avec un effet minimal de diffusion et une pigmentation de la peau. Nous avons appliqué le principe de la spectroscopie dérivée seconde à l&#39;imagerie multispectrale et a démontré la mesure cohérente de l&#39;oxygénation des tissus cutanés indépendants avec les changements simulés couleur de la peau. Perfusion tissulaire a été préalablement étudiée en mesurant 7 diffusivité thermique des tissus. Une méthode simple capot a été développé pour introduire une stimulation thermique et les réponses des tissus image dynamique en vue d&#39;estimer le tissu cutané inertie thermique de distribution 8. Expériences sur la peau avant-bras humain soumis à une occlusion artérielle coiffe démontré de relation linéaire entre l&#39;inertie thermique et de la perfusion artérielle mesurée par un imageur laser à effet Doppler avant et pendant l&#39;occlusion du flux sanguin 8. Un modèle biochaleur regroupées a également été utilisé pour estimer la réactivité du bout des doigts vasculaires pendant l&#39;occlusion veineuse pléthysmographie 9. Malgré les efforts ci-dessus, la quantification de la perfusion sanguine cutanée à partir de mesures de température cutanée est difficile en raison du manque de sensibilité, de la dépendance des sous-cutanée épaisseur du gras, et d&#39;autres facteurs tels que la vasoconstriction, vasodilatation, et 10 artefacts de mouvement. Dans ce protocole, nous avons utilisé une caméra infrarouge pour capter la dynamique température des tissus en réponse à une stimulation thermique à température ambiante. La stimulation thermique a été choisi afin que l&#39;effet de vasoconstriction et la vasodilatation a été minimisé. La modélisation et des efforts de mesure sont nécessaires afin de délimiter une corrélation quantitative fiable entre l&#39;indice de la fonction vasculaire et la perfusion des tissus cutanés. En n ° 3, nous avons utilisé la transformation affine pour les tâches de co-inscription. Toutefois, étant donné que les deux caméras sont positionnées avec des angles différents dans l&#39;espace 3D, il est potentiellement plus précis pour appliquer une transformation liée à la transformation 3D entre les deux caméras. Actuellement, nous étudions dans cette direction qui impliquent l&#39;étalonnage extrinsèques des caméras dans l&#39;espace 3D en utilisant la géométrie épipolaire.

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		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
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<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

L&#39;évaluation précise de l&#39;oxygénation des tissus cutanés et la fonction vasculaire est important pour la détection appropriée, mise en scène, et le traitement des troubles de santé tels que de nombreuses plaies chroniques. Nous rapportons le développement d&#39;un système d&#39;imagerie bi-mode pour l&#39;imagerie non-invasive et sans contact de l&#39;oxygénation des tissus cutanés et la fonction vasculaire. Le système d&#39;imagerie intégrée une caméra infrarouge, une caméra CCD, un filtre à cristaux liquides accordable et une source de fibres à haute intensité de lumière. Une interface Labview a été programmé pour le contrôle de l&#39;équipement, la synchronisation, l&#39;acquisition d&#39;images, de traitement et de visualisation. Images multispectrales capturée par la caméra CCD ont été utilisés pour reconstruire la carte oxygénation des tissus. Dynamique images thermographiques capturée par la caméra infrarouge ont été utilisés pour reconstruire la carte de la fonction vasculaire. L&#39;oxygénation des tissus cutanés et les images de la fonction vasculaire ont été co-enregistré par le biais des marqueurs fiduciaires. Les caractéristiques de performance du système de l&#39;image bi-mode ont été testés chez les humains.

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Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

Un système bi-mode d&#39;imagerie a été développé pour les non-contact avec l&#39;évaluation de l&#39;oxygénation des tissus cutanés et la fonction vasculaire.

Double mode d&#39;imagerie de l&#39;oxygénation des tissus cutanés et la fonction vasculaire

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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L&#39;échographie diagnostique de souris membrane Fonction

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