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

Supportato da NIH premi RO1 HL073087, GM 077185, 069589 e GM a CKS. Il lavoro è supportato anche da una sovvenzione del programma di Medicina Rigenerativa della DHLRI. Gli autori sono grati al supporto tecnico e gli ingressi clinica dal seguente personale presso la Ohio State University: il dottor Sabyasachi.Biswas (Centro completo delle ferite), il Dr. Allison Spiwak (Technology Division Circulation), Joseph Agoston (Divisione Circolazione), Thoma capecchio (Divisione Circolazione), Joseph Ewing (Ingegneria Meccanica), Scott Killinger (ingegneria meccanica), e Xiaoyin Ge (Ingegneria Elettrica).

<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>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

L&#39;ossigeno presente nei tessuti biologici in molteplici forme come l&#39;ossigeno di emoglobina o mioglobina legato, ossigeno disciolto, e le specie reattive dell&#39;ossigeno. Trasporto di ossigeno gioca un ruolo fondamentale nel mantenere la vitalità dei tessuti e dei processi metabolici normali 3. Mite acuta all&#39;ipossia moderata avvierà adattamento metabolico, regolazione vascolare, e le risposte angiogenici 4. Anossia e ipossia estrema porterà ad angiogenesi insufficiente e la morte delle cellule. Lo squilibrio tra apporto di ossigeno limitata e una maggiore richiesta di ossigeno è uno dei principali fattori causali per molti disturbi, come ferite croniche 5. Nel caso di ferite ischemiche, rifornimento di ossigeno è limitata dalla mancanza di perfusione e non può soddisfare le necessità metaboliche del processo di guarigione e di compromettere la funzione burst respiratorio volto a combattere le infezioni. Valutazione simultanea di ossigenazione dei tessuti cutanei e la funzione vascolare ha significato clinico nella gestione delle ferite croniche. La tecnica di imaging iperspettrale stime ossigenazione dei tessuti cutanei da tessuto illuminante e rilevare riflettanza tessuto a lunghezze d&#39;onda differenti 6. Uno dei principali vantaggi di imaging iperspettrale è non invasiva e senza contatto di rilevamento delle proprietà funzionali del tessuto. Tuttavia, la sicurezza di misura di ossigeno per molti sistemi di imaging iperspettrale è influenzato dal colore della pelle e di altre variazioni di assorbimento di fondo. Spettroscopia gamma derivato secondo gap è stato sviluppato in precedenza per la misura ossigenazione dei tessuti con effetti minimi di dispersione e di pigmentazione della pelle 1. Abbiamo applicato il principio della spettroscopia derivata seconda di immagini multispettrali e dimostrato la misura coerente di ossigenazione dei tessuti cutanei indipendente con i cambiamenti simulati colore della pelle. Perfusione tessutale è stato precedentemente studiato da misura 7 diffusività termica dei tessuti. Un metodo cappuccio singolo è stato sviluppato per introdurre stimoli termici e le risposte del tessuto un&#39;immagine dinamica per valutare il tessuto cutaneo distribuzione inerzia termica 8. Esperimenti sulla pelle dell&#39;avambraccio umano sottoposto ad occlusione arteriosa bracciale dimostrato relazione lineare tra inerzia termica e perfusione sanguigna misurata da un laser Doppler imager prima e durante il flusso di sangue occlusione 8. Un modello bioheat concentrati è stato utilizzato anche per stimare la reattività vascolare punta delle dita durante occlusione venosa pletismografia 9. Nonostante gli sforzi di cui sopra, la quantificazione della perfusione sanguigna della pelle dalle misure della temperatura della pelle è impegnativo a causa della mancanza di sensibilità, la dipendenza dallo spessore grasso sottocutaneo, e di altri fattori come la vasocostrizione, vasodilatazione, e artefatti da movimento 10. In questo protocollo, abbiamo usato una telecamera a infrarossi per catturare la dinamica della temperatura dei tessuti in risposta ad una stimolazione termica a temperatura ambiente. La stimolazione termica è stata scelta in modo che l&#39;effetto di vasocostrizione e vasodilatazione è stato ridotto al minimo. Ulteriori sforzi di modellazione e misurazione sono necessari al fine di delineare una correlazione quantitativa affidabile tra l&#39;indice di funzione vascolare e la perfusione del tessuto cutaneo. In # 3, abbiamo usato la trasformazione affine per la co-registrazione compiti. Tuttavia, dato che le due telecamere sono posizionate con diverse angolazioni nello spazio 3D, è potenzialmente più corretto applicare una trasformazione relative alla trasformazione 3D tra le due fotocamere. Attualmente stiamo esplorando in questa direzione che coinvolgono calibrazione estrinseci delle telecamere nello spazio 3D usando geometria epipolare.

<!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

Valutazione accurata di ossigenazione dei tessuti cutanei e la funzione vascolare è importante per la rilevazione del caso, messa in scena, e il trattamento di molti disturbi di salute, come le lesioni croniche. Riportiamo lo sviluppo di un dual-mode sistema di imaging per l&#39;imaging non invasiva e senza contatto di ossigenazione dei tessuti cutanei e la funzione vascolare. Il sistema di imaging integrato una telecamera a infrarossi, una camera CCD, un filtro sintonizzabile a cristalli liquidi e una fonte di fibra ad alta intensità luminosa. Una interfaccia Labview è stato programmato per il controllo di apparecchiature, la sincronizzazione, acquisizione delle immagini, elaborazione e visualizzazione. Immagini multispettrali acquisite dalla fotocamera CCD sono stati utilizzati per ricostruire la mappa ossigenazione dei tessuti. Dinamica immagini termografiche catturato dalla telecamera a infrarossi sono stati utilizzati per ricostruire la mappa vascolare funzione. Ossigenazione dei tessuti cutanei e le immagini la funzione vascolare sono stati co-registrati attraverso marcatori fiduciari. Le caratteristiche di prestazione del sistema dual-mode immagine sono stati testati sugli esseri umani.

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

Un dual-mode sistema di imaging è stato sviluppato per i non-contatto valutazione di ossigenazione dei tessuti cutanei e la funzione vascolare.

Dual-mode Imaging di ossigenazione dei tessuti cutanei e di funzione vascolare

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

Diagnostic Ultrasound Imaging di funzione mouse Diaframma

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

Ricerca

Medicina

Assessment of Vascular Function in Patients With Chronic Kidney Disease

Valutazione della funzione vascolare nei pazienti con malattia renale cronica

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

Un approccio metodologico alle valutazioni non invasive di funzione vascolare e morfologia

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

Tromboembolica cronica Ipertensione polmonare e valutazione dei ventricolare destra Funzione nel Maialino

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

Visualizzazione dei Vascolare e parenchimale rigenerazione dopo il 70% epatectomia parziale in topi normali

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

Calcificazione vascolare cellule muscolari lisce e imaging di aortica calcificazioni e infiammazione

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

Valutazione della funzione microvascolare di tessuto adiposo umano mediante videomicroscopia

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

Muscolo scheletrico Neurovascular accoppiamento, capacità ossidativa e funzione microvascolare con 'One Stop Shop' spettroscopia nel vicino infrarosso

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

Ossigenazione extracorporea veno-venoso in un Mouse

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

Misura dell'ossigenazione tissutale mediante spettroscopia nel vicino infrarosso in pazienti sottoposti a emodialisi

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