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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Apoyado por el NIH RO1 HL073087 premios, GM 077185, 069589 y GM para CKS. El trabajo también es apoyado por una beca del programa de Medicina Regenerativa de la DHLRI. Los autores agradecen el apoyo técnico e insumos clínicos a partir del siguiente personal de la Universidad Estatal de Ohio: Dr. Sabyasachi.Biswas (Centro Integral de la herida), la Dra. Allison Spiwak (División de Tecnología de circulación), Agoston José (División de Circulación), Thoma agramizas (División de Circulación), José Ewing (Ingeniería Mecánica), Scott Killinger (Ingeniería Mecánica), y Xiaoyin Ge (Ingeniería Eléctrica).

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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>

El oxígeno que existe en los tejidos biológicos en múltiples formas, tales como oxígeno de la hemoglobina o la mioglobina obligado, oxígeno disuelto, y las especies reactivas de oxígeno. El transporte de oxígeno juega un papel fundamental en el mantenimiento de la viabilidad del tejido y los procesos metabólicos normales 3. Agudo leve a moderada hipoxia iniciará la adaptación metabólica, regulación vascular, y la respuesta angiogénica 4. Hipoxia y anoxia extrema dará lugar a la angiogénesis insuficiente y la muerte celular. El desequilibrio entre el suministro de oxígeno limitada y demanda de oxígeno es uno de los principales factores causantes de muchas enfermedades, tales como heridas crónicas 5. En el caso de heridas isquémicas, el suministro de oxígeno es limitado por la falta de perfusión y no pueden satisfacer las necesidades metabólicas del proceso de curación y la función de poner en peligro estallido respiratorio destinadas a combatir la infección. Evaluación simultánea de la oxigenación de los tejidos cutáneos y la función vascular tiene importancia clínica en el tratamiento de heridas crónicas. La técnica de imagen hiperespectral estimaciones oxigenación de los tejidos cutáneos de tejido iluminar y detectar la reflectancia del tejido en diferentes longitudes de onda 6. Una ventaja importante de imágenes hiperespectrales no es invasiva y la detección sin contacto de las propiedades de los tejidos funcionales. Sin embargo, la confiabilidad de la medición de oxígeno para muchos sistemas de imágenes hiperespectrales se ve afectada por el color de la piel y otras variaciones de la absorción de fondo. Espectroscopia amplia brecha de la segunda derivada se desarrolló con anterioridad para la medición de oxigenación a los tejidos con un mínimo efecto de la dispersión y la pigmentación de la piel 1. Se aplicó el principio de la espectroscopia de la segunda derivada de imágenes multiespectrales y demostró la medición constante de la oxigenación de los tejidos cutáneos independiente con los cambios de color simulado piel. Perfusión de los tejidos se ha estudiado previamente por la medición de siete tejido difusión térmica. Un método simple capilla se creó para introducir la estimulación térmica y las respuestas de la imagen tejido dinámico con el fin de estimar la distribución del tejido de la piel inercia térmica 8. Los experimentos en la piel del antebrazo humano sometido a la oclusión del manguito arterial demostró una relación lineal entre la inercia térmica y la perfusión de la sangre medido por un sensor de láser Doppler antes y durante la oclusión del flujo sanguíneo 8. Un modelo biocalor agrupados también fue utilizado para estimar la reactividad vascular punta de los dedos durante la pletismografía de oclusión venosa 9. A pesar de los esfuerzos anteriores, la cuantificación de la perfusión sanguínea de la piel las mediciones de temperatura de piel es un reto debido a la falta de sensibilidad, la dependencia del espesor de la grasa subcutánea, y otros factores contribuyentes, como la vasoconstricción, vasodilatación, y 10 artefactos de movimiento. En este protocolo, se utilizó una cámara de infrarrojos para captar la dinámica de la temperatura del tejido en respuesta a una estimulación térmica a temperatura ambiente. La estimulación térmica fue seleccionado para que el efecto de vasoconstricción y vasodilatación se redujo al mínimo. Modelización y medición de los esfuerzos necesarios a fin de delinear una correlación cuantitativa fiable entre el índice de la función vascular y la perfusión del tejido cutáneo. En el # 3, se utilizó la transformación afín para las tareas de co-registro. Sin embargo, dado que las dos cámaras se colocan en diferentes ángulos en el espacio 3D, que es potencialmente más precisos para aplicar una transformación relacionados con la transformación 3D entre las dos cámaras. Actualmente estamos explorando en esa dirección que implican la calibración extrínsecos de las cámaras en un espacio 3D utilizando la geometría epipolar.

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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

La evaluación precisa de la oxigenación de los tejidos cutáneos y la función vascular es importante para la adecuada detección, clasificación y tratamiento de trastornos de salud varios, como las heridas crónicas. Se presenta el desarrollo de un sistema de imágenes de modo dual para imagen no invasiva y sin contacto de la oxigenación de los tejidos cutáneos y la función vascular. El sistema de imagen integrado una cámara de infrarrojos, una cámara CCD, un filtro de cristal líquido ajustable y una fuente de luz de alta intensidad de fibra. Una interfaz de LabVIEW se programó para el control del equipo, la sincronización, la adquisición de imágenes, procesamiento y visualización. Imágenes multiespectrales captadas por la cámara CCD se utilizaron para reconstruir el mapa de la oxigenación tisular. Dinámicas imágenes termográficas capturada por la cámara infrarroja se utiliza para reconstruir el mapa de la función vascular. Oxigenación de los tejidos cutáneos y las imágenes de función vascular fueron co-registrados a través de marcadores fiduciarios. Las características de funcionamiento del sistema de imagen de modo dual se pusieron a prueba en seres humanos.

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Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

Un sistema de modo dual de imágenes fue desarrollado para la evaluación sin contacto de la oxigenación de los tejidos cutáneos y la función vascular.

De modo dual de imágenes de la oxigenación de los tejidos cutáneos y la función vascular

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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Investigación

Medicina

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