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

Поддержка NIH награды RO1 HL073087, GM 077185, Г. М. 069589 на CKS. Работа также поддерживается за счет гранта программы регенеративной медицины DHLRI. Авторы выражают благодарность техническую поддержку и клинические материалы от следующих персонала Университета штата Огайо: д-р Sabyasachi.Biswas (Комплексный центр ран), доктор Элисон Spiwak (Отдел обращения Technology), Джозеф Agoston (Circulation отделение), Тома костры (Circulation отделение), Джозеф Юинга (машиностроение), Скотт Киллингер (машиностроение), а Xiaoyin Ge (электротехника).

<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>

Нет конфликта интересов объявлены.

Кислород присутствует в биологических тканей в нескольких формах, таких как гемоглобин или миоглобин связанного кислорода, растворенного кислорода и активных форм кислорода. Кислород транспорт играет важнейшую роль в поддержании жизнеспособности тканей и нормальные обменные процессы 3. Острый легкой до умеренной гипоксии будет инициировать метаболические адаптации, регуляции сосудистого и ангиогенных ответы 4. Экстремальные гипоксии и аноксии приведет к недостаточной ангиогенеза и гибели клеток. Дисбаланс между ограниченным предложением кислорода и повышенной потребностью в кислороде является одним из основных причинных факторов для многих расстройств, таких как хронические раны 5. В случае ишемического раны, снабжение кислородом ограничено отсутствием перфузии и не может удовлетворить метаболические потребности процесса заживления и компрометирующие функции респираторный взрыв направленных на борьбу с инфекцией. Одновременная оценка кожной оксигенации тканей и сосудистой функции клинического значения в ведение хронических ран. Гиперспектральных метод визуализации оценкам кожных оксигенации тканей путем освещения ткани и ткани обнаружить отражения на разных длинах волн 6. Одно из главных преимуществ гиперспектральных изображений является неинвазивным и бесконтактного обнаружения ткани функциональные свойства. Тем не менее, надежность измерения кислорода для многих гиперспектральных систем визуализации зависит от цвета кожи и другие варианты поглощения фона. Широкая щель второй спектроскопии производным был разработан ранее для измерения оксигенации тканей с минимальным влиянием рассеяния и пигментации кожи 1. Мы применили принцип второй производной спектроскопии для мультиспектральных изображений и продемонстрировал последовательное измерение кожной оксигенации тканей независимым моделирования изменения цвета кожи. Тканевой перфузии ранее изучали, измеряя ткани тепловых 7 диффузии. Единственный метод капот был разработан с целью ввести тепловой стимуляции и изображения тканей динамических характеристик для оценки кожной ткани тепловое распределение инерции 8. Эксперименты на человеческую кожу предплечья подвергаются артериальной окклюзии манжеты показали линейную зависимость между тепловой инерции и кровотока измеряли лазерного доплеровского томографа до и во время окклюзии кровотока 8. Сосредоточенными bioheat модели также используются для оценки реактивности сосудистой пальцем кончика при венозной окклюзии плетизмографии 9. Несмотря на вышеупомянутые усилия, количественной оценки перфузии кожи кровью из измерений температуры кожи является сложной задачей из-за отсутствия чувствительности, зависимость от толщины подкожной жировой клетчатки, а также другие факторы, такие как сужение сосудов, расширение кровеносных сосудов, и артефактов движения 10. В этом протоколе, мы использовали инфракрасную камеру, чтобы захватить динамику температуры тканей в ответ на тепловой стимуляции при комнатной температуре. Тепловой стимуляции был выбран так, что эффект вазоконстрикции и вазодилатации было сведено к минимуму. Дальнейшее моделирование и измерение усилия необходимы для того, чтобы очертить надежные количественные корреляции между индексом сосудистой функции и перфузии тканей кожи. В № 3 мы использовали аффинного преобразования для ко-регистрация задач. Однако, учитывая, что две камеры расположены под разными углами в 3D-пространстве, это потенциально более точных применять преобразования, связанные с 3D преобразование между двумя камерами. В настоящее время мы изучаем в этом направлении, которые включают внешнюю калибровку камеры в 3D пространстве с использованием эпиполярных геометрии.

<!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

Точная оценка кожной оксигенации тканей и сосудов функция имеет важное значение для надлежащего выявления, промежуточного хранения и лечения многих расстройств, таких как хронические раны. Мы сообщаем о развитии двухрежимный визуализации системы для неинвазивной и бесконтактные изображений кожного оксигенации тканей и сосудистой функции. Визуализации системы интегрированной инфракрасной камеры, ПЗС-камеры, жидкий кристалл перестраиваемых фильтров и высокой интенсивности волокна источника света. Интерфейс Labview был запрограммирован для аппаратуры управления, синхронизации, получения изображений, обработки и визуализации. Мультиспектральных изображений, полученных с помощью камеры CCD были использованы для восстановления карте оксигенации тканей. Динамический термографических снимках, сделанных инфракрасной камерой были использованы для восстановления сосудистой карту функции. Кожные оксигенации тканей и сосудов изображения функции были совместно зарегистрированы через доверительного маркеров. Тактико-технические характеристики двухрежимный образ системы были протестированы на людях.

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

Двухрежимный изображения была разработана система для бесконтактной оценки кожного оксигенации тканей и сосудистой функции.

Два режима изображения кожных оксигенации тканей и сосудистой функции

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

Диагностическая ультразвуковая Визуализация Мышь диафрагмы функции

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

Оценка функции сосудов у больных с хронической болезнью почек

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

Методологический подход неинвазивных оценок функции сосудов и морфологии

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

Хронический тромбоэмболических легочной гипертензии и оценка функции правого желудочка в Пятачка

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

Визуализация сосудистой и паренхиматозных регенерации после того, как 70% частичной гепатэктомии у нормальных мышей

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

Обызвествление сосудистых гладких мышечных клеток и визуализации аортальной кальцификации и Воспаление

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

Оценка микрососудистой функции человека жировой ткани с помощью 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

Скелетных мышцах нервно-сосудистого муфта, окислительный потенциал и микрососудистой функция с «Одна остановка магазин» ближней инфракрасной спектроскопии

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

Вено венозная Экстракорпоральная мембранная оксигенация в мышь

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

Измерение оксигенации тканей с помощью ближней инфракрасной спектроскопии у пациентов, проходящих гемодиализ

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