Summary
एक दोहरे मोड इमेजिंग प्रणाली त्वचीय ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह के मूल्यांकन गैर संपर्क के लिए विकसित किया गया था.
Abstract
त्वचीय ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह का सटीक आकलन उपयुक्त पता लगाने, मचान, पुराने घावों के रूप में कई स्वास्थ्य विकारों की और उपचार के लिए महत्वपूर्ण है. हम त्वचीय ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह के गैर इनवेसिव और गैर संपर्क इमेजिंग के लिए एक दोहरे मोड इमेजिंग प्रणाली के विकास रिपोर्ट. इमेजिंग प्रणाली एक अवरक्त कैमरा, एक सीसीडी कैमरा, एक लिक्विड क्रिस्टल tunable फ़िल्टर और एक उच्च तीव्रता के फाइबर प्रकाश स्रोत एकीकृत. Labview नियंत्रण उपकरण, तुल्यकालन, छवि अधिग्रहण, प्रसंस्करण, और दृश्य इंटरफ़ेस के लिए क्रमादेशित था. Multispectral सीसीडी कैमरे द्वारा कब्जा कर लिया छवियों के लिए ऊतक oxygenation नक्शा पुनर्निर्माण के लिए इस्तेमाल किया गया. गतिशील thermographic अवरक्त कैमरे द्वारा कब्जा कर लिया छवियों को संवहनी समारोह नक्शे के पुनर्निर्माण के लिए इस्तेमाल किया गया. Cutaneous ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह छवियों सह प्रत्ययी मार्करों के माध्यम से दर्ज की गई. दोहरे मोड छवि प्रणाली के प्रदर्शन विशेषताओं मानव में परीक्षण किया गया.
Protocol
1. मानचित्रण multispectral इमेजिंग से ऊतक oxygenation
त्वचीय ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह के thermographic इमेजिंग multispectral इमेजिंग के लिए एक व्यापक घाव केंद्र (सीडब्ल्यूसी) दोहरे मोड इमेजिंग प्रणाली, अब कांग्रेस कार्यसमिति प्रणाली के रूप में संदर्भित, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में विकसित किया गया था. व्यापक अंतर दूसरा व्युत्पन्न स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक ऊतक oxygenation multispectral 1 छवियों पर आधारित नक्शे के पुनर्निर्माण के लिए इस्तेमाल किया गया था. इस अध्ययन में, एक स्वस्थ विषय एक countertop पर बाईं बांह की कलाई आराम के साथ बैठे थे. सीडब्ल्यूसी प्रणाली के दृश्य के क्षेत्र के भीतर प्रकोष्ठ के एक हिस्से को भारत स्याही (1% इथेनॉल में भंग) के साथ चित्रित किया गया था विभिन्न त्वचा का रंग की नकल कर सकते हैं. Multispectral छवियों का अधिग्रहण और एक oxygenation नक्शा व्यापक अंतर दूसरा व्युत्पन्न स्पेक्ट्रम पर आधारित पुनर्निर्मित किया गया. खंगाला oxygenation नक्शा है कि एक वाणिज्यिक Hypermed OxyVu hyperspectral ऊतक oxygenation माप प्रणाली द्वारा अधिग्रहीत के साथ तुलना में किया गया था.
ऊतक संवहनी रोड़ा ऑक्सीजन प्रतिक्रियाओं बाद occlusive प्रतिक्रियाशील (PORH) hyperemia 2 के एक प्रोटोकॉल के बाद एक ही विषय पर अध्ययन किया गया . PORH परीक्षण से पहले, विषय systolic और diastolic दबाव एक दबाव कफ ऊपरी बाएँ हाथ पर रखा द्वारा दर्ज किए गए. PORH प्रोटोकॉल एक पूर्व occlusive दो मिनट, suprasystolic (सिस्टोलिक + 50 मिमी Hg) दो मिनट की अवधि रोड़ा, और दो मिनट की एक प्रतिक्रियाशील hyperemia अवधि के आधारभूत अवधि के शामिल. Multispectral छवियों तरंगदैर्ध्य प्रति 0.75 सेकंड नमूना दर पर PORH परीक्षण के दौरान चार तरंगदैर्य (यानी, 530nm, 550nm, 570nm, और 590nm) पर हासिल किया गया. दीप ऊतक ऑक्सीजन संतृप्ति और एक ही हाथ पर त्वचीय ऊतक ऑक्सीजन तनाव के साथ एक OxiplexTS ऊतक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (आईएसएस इंक, Urbana Champaign, आईएल) और एक TCM transcutaneous ऑक्सीजन (रेडियोमीटर, डेनमार्क) मॉनिटर क्रमशः द्वारा दर्ज किए गए.
2. मानचित्रण गतिशील thermographic इमेजिंग द्वारा नाड़ी समारोह
गतिशील thermographic इमेजिंग एक स्वस्थ ही कांग्रेस कार्यसमिति प्रणाली का उपयोग विषय पर प्रदर्शन किया गया. विषय आराम से लापरवाह स्थिति में बाएँ हाथ एक countertop और बाएँ हाथ सीडब्ल्यूसी प्रणाली के अवरक्त कैमरा यूनिट की ओर का सामना करना पड़ के dorsum पर आराम के साथ एक मेज पर झूठ बोला था. एक लेजर डॉपलर जांच उंगली त्वचा छिड़काव की सतत निगरानी के लिए एक ही हाथ की उंगली टिप पर रखा गया था. कफ दबाव ऊपरी बाएँ हाथ पर रखा गया था करने के लिए रोड़ा के विभिन्न स्तरों का उत्पादन किया गया. प्रयोग से पहले, विषय systolic और diastolic दबाव कफ दबाव द्वारा दर्ज के साथ कम से कम 10 मिनट के लिए, आराम के लिए कहा था. गतिशील thermographic छवियों निम्न कफ दबाव स्तर पर कब्जा कर लिया गया: कोई रोड़ा, 0.5 x diastolic रक्तचाप, 0.5 x (diastolic रक्तचाप + दबाव सिस्टोलिक रक्तचाप), और 1.5 x सिस्टोलिक रक्तचाप. प्रत्येक कफ दबाव स्तर पर, एक थर्मल उत्तेजना के 30 सेकंड के लिए बाएं हाथ पर कमरे के तापमान के पानी बैग (25 डिग्री सेल्सियस) रखकर पेश किया गया था. थर्मल उत्तेजना के हटाने के तुरंत बाद, बाएं हाथ की thermographic छवियों 2 / दूसरे फ्रेम के एक दर पर हासिल किया गया और उंगली त्वचा छिड़काव लेजर डॉपलर जांच द्वारा 10 हर्ट्ज के नमूने दर पर दर्ज किया गया था. परीक्षण के बीच समय अंतराल 10 मिनट था. बाएं हाथ की स्थिति अग्रिम में चिह्नित किया गया था इतना है कि बाद में माप एक ही स्थान पर थे. अलग रोड़ा स्तर पर ऊतक संवहनी कार्यों दोनों तापमान प्रतिक्रिया और नाड़ी समारोह सूचकांक की गणना के द्वारा मूल्यांकन किया गया. नाड़ी समारोह सूचकांक थर्मल उत्तेजना और इसी तापमान परिवर्तन के बाद समय के वर्गमूल के बीच अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया था.
3. ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह के नक्शे के बीच सह पंजीकरण
त्वचीय ऊतकों संवहनी समारोह गतिशील thermographic इमेजिंग और त्वचीय ऊतक multispectral इमेजिंग द्वारा अधिग्रहीत oxygenation के मानचित्र द्वारा अधिग्रहीत का नक्शा सह थे एक उन्नत इमेजिंग एल्गोरिथ्म द्वारा दर्ज की गई. सह पंजीकरण की छवि की सुविधा एक साथ थर्मल और ऑप्टिकल विरोधाभासों के साथ चार प्रत्ययी मार्करों, जैविक ऊतक पर रखा गया था. 1) ग्रे स्केल के लिए सभी छवियों को बदलने के लिए और 0 के बीच पिक्सेल तीव्रता मूल्यों को मानक के अनुसार: वर्तमान में सह थर्मल छवि (और नाड़ी समारोह मानचित्र) के साथ ऑप्टिकल छवि और oxygenation (नक्शा) दर्ज करने के लिए प्रोटोकॉल के निम्नलिखित प्रमुख कदम शामिल हैं और 1, 2 ऑप्टिकल तस्वीर के लिए), अग्रभूमि (त्वचा) क्षेत्र है जो एक अनुभवजन्य वैश्विक दहलीज (0.8 बार पूरी छवि का मतलब तीव्रता मूल्य) की तुलना में उच्च पिक्सेल तीव्रता मूल्यों की पहचान, अग्रभूमि क्षेत्र में छोटे छेद थे रूपात्मक पास के ऑपरेशन का उपयोग कर भरा, 3) अग्रभूमि जिनकी तीव्रता मान दोनों छ नीचे में काले क्षेत्रों के रूप में प्रत्ययी मार्कर क्षेत्रों की पहचान lobal दहलीज और अनुकूली स्थानीय 20-20 पिक्सेल पड़ोस में मतलब पिक्सेल मूल्यों द्वारा परिभाषित दहलीज. अनुकूली स्थानीय दहलीज हमें रोशनी विभिन्नता को समायोजित करने की अनुमति दी, 4) प्रत्ययी मार्कर morphological आपरेशन का उपयोग करने के लिए शोर और spikes हटाने के क्षेत्रों को परिष्कृत, ऑप्टिकल तस्वीर में चार क्षेत्रों के centroids नियंत्रण अंक के रूप में चयन किया गया था, 5) के लिए इसी तरह के चरणों को दोहराएँ थर्मल छवि में मार्कर क्षेत्रों की पहचान; 6) मैच नियंत्रण अंक के दो सेट निकटता पर आधारित (none कि दो कैमरों के निकट तैनात थे), 7) संदर्भ के रूप में थर्मल छवि के साथ एक दो छवियों के बीच एक affine परिवर्तन की गणना और बदलना ऑप्टिकल फ़ोटो और ऑक्सीजन (जो ऑप्टिकल तस्वीर के रूप में एक ही कैमरे से प्राप्त है) तदनुसार नक्शे, 8) अंत में दृश्य के लिए मढ़ा छवियों को उत्पन्न.
4. प्रतिनिधि परिणाम:
oxygenation प्रोटोकॉल (यानी, # 1) के लिए प्रतिनिधि परिणाम त्वचीय ऊतक oxygenation व्यापक अंतर दूसरा व्युत्पन्न स्पेक्ट्रोस्कोपी पर आधारित खंगाला नक्शे हैं. व्यापक अंतर दूसरा व्युत्पन्न स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि प्रभावी ढंग से कम माप ऊतक पृष्ठभूमि अवशोषण की वजह से कलाकृतियों त्वचीय oxygenation माप कम इतना है कि नकली त्वचा का रंग बदल से प्रभावित किया गया था. हम भी एक PORH प्रोटोकॉल जहां त्वचीय ऊतक oxygenation नक्शे, गहरी ऊतक oxygenation, और त्वचीय ऊतकों ऑक्सीजन तनाव के साथ दर्ज किए गए प्रदर्शन किया.
नाड़ी समारोह प्रोटोकॉल (यानी, # 2) के लिए प्रतिनिधि परिणाम cutaneous ऊतकों तापमान वितरण, cutaneous बाहरी थर्मल उत्तेजना के जवाब में ऊतक के तापमान में परिवर्तन, और त्वचीय ऊतकों संवहनी सूचकांक गतिशील thermographic इमेजिंग से प्राप्त नक्शे शामिल हैं. Correlations cutaneous ऊतकों संवहनी सूचकांक और त्वचा के ऊतकों छिड़काव के लेजर डॉपलर माप की thermographic इमेजिंग के बीच मनाया गया.
सह पंजीकरण प्रोटोकॉल (यानी, # 3) के लिए प्रतिनिधि परिणाम ऊतक oxygenation नक्शे, नाड़ी सूचकांक नक्शा, और फ़ोटो oxygenation के बीच छवि संलयन, और संवहनी सूचकांक सह बहु विपरीत प्रत्ययी मार्करों द्वारा पंजीकृत छवियों शामिल हैं.
चित्रा 1. सीडब्ल्यूसी दोहरे मोड ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह के गैर संपर्क इमेजिंग के लिए सिस्टम सेटअप सिस्टम एक मोबाइल गाड़ी पर स्थापित किया गया था. यह एक अवरक्त थर्मल कैमरा, एक सीसीडी कैमरा, एक लिक्विड क्रिस्टल tunable फ़िल्टर, और एक ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत शामिल. एक कंप्यूटर करने के लिए डेटा संग्रह, विश्लेषण और प्रदर्शन के कार्यों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए इस्तेमाल किया गया था.
चित्रा 2. सीडब्ल्यूसी प्रणाली के लिए सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस Labview वातावरण में क्रमादेशित था. अंतरफलक के बाईं शीर्ष पर हार्डवेयर विन्यास और अंशांकन प्रणाली के लिए नियंत्रण कक्ष है. अंतरफलक के अधिकार पर ऊतक तापमान अवरक्त कैमरे द्वारा अधिग्रहीत नक्शे के वास्तविक समय प्रदर्शन है. अंतरफलक के नीचे त्वचा के ऊतकों छिड़काव के लेजर डॉपलर माप हैं.
चित्रा 3. सीडब्ल्यूसी प्रणाली के लिए सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस (शेष भाग). यह एक पॉप - अप विंडो ऊतक oxygenation मापदंडों दिखाने है. बाईं ओर ऊतक oxygenation नक्शा multispectral छवियों से खंगाला है. अंतरफलक के दाईं ओर ऊपर नीचे से निम्नलिखित ऊतक oxygenation मापदंडों को प्रदर्शित करता है: (1) त्वचीय ऊतक oxygenation ब्याज की एक चयनित क्षेत्र (आरओआई) ऊतक oxygenation नक्शे में से औसतन, (2) गहरी ऊतक oxygenation एक OxplexTS ऊतक oximeter द्वारा निगरानी , (3) cutaneous ऊतकों ऑक्सीजन तनाव एक TCM transcutaneous ऑक्सीजन मॉनिटर द्वारा निगरानी की.
चित्रा 4. एक OxyVu इमेजिंग प्रणाली द्वारा Cutaneous ऊतक oxygenation इमेजिंग. बाईं आंकड़ा है त्वचा के ऊतक के एक grayscale छवि . स्याही की एक परत त्वचा पर चित्रित किया गया था त्वचा का रंग अनुकरण. cutaneous ऊतकों OxyVu प्रणाली द्वारा अधिग्रहीत oxygenation के नक्शे सही पर दिखाया गया है. ब्याज की दो वर्ग के आकार का क्षेत्र (ROIs) के भीतर और क्रमशः स्याही चित्रित क्षेत्र के बाहर चयन किया गया था. स्याही चित्रित क्षेत्र के भीतर रॉय के लिए, औसतन त्वचीय ऊतक oxygenation 62.8 ± 11.0% था. स्याही चित्रित क्षेत्र के बाहर रॉय के लिए, औसतन त्वचीय ऊतक oxygenation 44.0 ± 11.0% था. 18.8% की एक अंतर स्याही चित्रित त्वचा क्षेत्र के भीतर और बाहर त्वचीय ऊतक oxygenation मापन के लिए मनाया गया.
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चित्रा 5. सीडब्ल्यूसी प्रणाली द्वारा Cutaneous ऊतक oxygenation इमेजिंग multispectral छवियाँ. चित्रा 4 में के रूप में एक ही विषय पर एक ही त्वचा के स्थान पर कांग्रेस कार्यसमिति प्रणाली द्वारा कब्जा कर लिया गया . बाईं आंकड़ा त्वचा ऊतक के एकल तरंगदैर्ध्य छवि है और सही आंकड़ा खंगाला त्वचीय ऊतक oxygenation नक्शा है. स्याही की एक परत त्वचा पर स्याही चित्रा 4 में के रूप में एक ही एकाग्रता के साथ चित्रित किया गया था. . ब्याज की दो वर्ग के आकार का क्षेत्र (ROIs) के भीतर और क्रमशः स्याही चित्रित क्षेत्र के बाहर चयन किया गया था. स्याही चित्रित क्षेत्र के भीतर रॉय के लिए, औसतन त्वचीय ऊतक oxygenation था 60.9 ± 6.9% है. स्याही चित्रित क्षेत्र के बाहर रॉय के लिए, औसतन त्वचीय ऊतक oxygenation था 65.8 ± 5.5% है. 4.9% की एक अंतर स्याही चित्रित त्वचा क्षेत्र के भीतर और बाहर त्वचीय ऊतक oxygenation मापन के लिए मनाया गया.
चित्रा 6. त्वचीय ऊतक oxygenation माप की विश्वसनीयता पर नकली त्वचा का रंग बदल के सांख्यिकीय विश्लेषण प्रभाव. दोनों OxyVu और सीडब्ल्यूसी इमेजिंग सिस्टम के लिए नकली त्वचा oxygenation माप के रंग में परिवर्तन के महत्व को निर्धारित किया गया. प्रत्येक इमेजिंग प्रणाली के लिए औसतन cutaneous ऊतकों oxygenations स्याही चित्रित त्वचा के क्षेत्रों के भीतर और बाहर बेतरतीब ढंग से प्रत्येक क्षेत्र में ब्याज के 10 क्षेत्रों (ROIs) का चयन करके गणना की गई. हमारे शून्य परिकल्पना यह है कि त्वचा का रंग बदलने त्वचीय ऊतक oxygenation माप को प्रभावित नहीं करेगा. चित्रा 4 में oxygenation नक्शे (यानी, OxyVu माप) और चित्रा 5 (यानी, सीडब्ल्यूसी माप) क्रमशः का उपयोग कर इस शून्य परिकल्पना का परीक्षण किया गया था. छात्र के टी - परीक्षण बताते है कि OxyVu मापन के लिए पी मूल्य 0.001 की तुलना में काफी कम है, जिसका अर्थ है कि शून्य परिकल्पना को अस्वीकार कर दिया है. इसलिए, त्वचा का रंग के बदलने के एक OxyVu इमेजिंग प्रणाली में cutaneous ऊतक oxygenation माप को प्रभावित करता है. इसके विपरीत, सीडब्ल्यूसी मापन के लिए पी मान 0.728 है, संभावना है कि त्वचा के रंग के परिवर्तन एक सीडब्ल्यूसी इमेजिंग प्रणाली में cutaneous ऊतक oxygenation माप को प्रभावित नहीं करता है जिसका अर्थ है.
7 चित्रा. Cutaneous ऊतक oxygenation बाद occlusive प्रतिक्रियाशील hyperemia (PORH) के दौरान सीडब्ल्यूसी प्रणाली से प्राप्त छवियों PORH परीक्षण बाहर एक स्वस्थ विषय निम्नलिखित # 1 के प्रकोष्ठ पर किया गया . (क). चार प्रत्ययी सह पंजीकरण की छवि के लिए रखा मार्कर के साथ हाथ के एकल तरंगदैर्ध्य ग्रे स्केल छवि. (ख) आधारभूत त्वचीय ऊतक oxygenation नक्शा संवहनी रोड़ा से पहले हासिल कर ली. (ग) संवहनी रोड़ा के बाद त्वचीय ऊतक oxygenation 2 मिनट के लिए नक्शे (सिस्टोलिक + दबाव 50mmHg). (घ) प्रतिक्रियाशील hyperemia बाद त्वचीय ऊतक oxygenation नक्शा. त्वचीय ऊतक oxygenation में महत्वपूर्ण परिवर्तन करने से पहले के दौरान, और संवहनी रोड़ा के बाद मनाया गया,.
8 चित्रा. ऊतक ऑक्सीजन पैरामीटर एक PORH परीक्षण के दौरान लगातार निगरानी (क) में परीक्षण प्रोटोकॉल पूर्व रोड़ा आधारभूत, एक suprasystolic रोड़ा अवधि के द्वारा पीछा किया, और एक प्रतिक्रियाशील hyperemia अवधि के साथ अंत की अवधि से पता चलता है.. त्वचीय ऊतक oxygenation अवधि PORH प्रक्रिया के इतिहास (ख) में प्लॉट किए जाते है. यह ब्याज की एक चयनित क्षेत्र (आरओआई) सीडब्ल्यूसी त्वचीय oxygenation नक्शा में औसत से प्राप्त हुई थी. हम भी एक OxiplexTS ऊतक oximeter के द्वारा नजर रखी गहरी ऊतक oxygenation, के रूप में (ग) में प्लॉट किए जाते हैं. transcutaneous ऊतक ऑक्सीजन तनाव भी एक TCM डिवाइस के द्वारा नजर रखी थी और (घ) में साजिश रची. त्वचीय ऊतक oxygenation के सीडब्ल्यूसी माप PORH प्रक्रिया के दौरान अन्य ऑक्सीजन मानकों के साथ अच्छी तरह से मेल खाना.
9 चित्रा. विभिन्न संवहनी रोड़ा दबाव Cutaneous ऊतक प्रतिक्रियाओं thermographic छवियों तुरंत थर्मल उत्तेजना (यानी, कमरे तापमान 25 डिग्री सेल्सियस पर पानी की थैली) के बाद हासिल किया गया विषय के बाएं हाथ से हटा दिया गया था. क्षैतिज अक्ष अलग समय स्पॉट से मेल खाती है है थर्मल उत्तेजना के बाद हटा दिया गया था. अनुलंब अक्ष संवहनी रोड़ा दबाव के निम्नलिखित 4 स्तर तक मेल खाती है: 0 (कोई रोड़ा), 0.5DBP, 0.5 (DBP एसबीपी +), 1.5SBP, जहां DBP diastolic रक्तचाप और SBP सिस्टोलिक रक्तचाप है. इस विशिष्ट विषय के लिए, DBP 69mmHg और एसबीपी 123mmHg है. परीक्षण के परिणामों से संकेत मिलता है कि ऊतक तापमान बाहरी थर्मल उत्तेजना के जवाब संवहनी रोड़ा के स्तर के साथ सहसंबद्ध है. रोड़ा दबाव बढ़ाने थर्मल प्रतिक्रिया की दर कम कर देता है.
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10 चित्रा. खंगाला विभिन्न संवहनी रोड़ा दबाव में संवहनी सूचकांक नक्शे. Thermographic छवियों के प्रत्येक पिक्सेल पर संवहनी समारोह सूचकांक (v) थर्मल उत्तेजना के बाद समय के वर्गमूल (√ टी के खिलाफ cutaneous ऊतकों तापमान परिवर्तन (Δ टी) regressing द्वारा प्राप्त किया गया ): Δ √ टी + + ε कश्मीर, जहां ε यादृच्छिक त्रुटि है और कश्मीर एक स्थिर है. संवहनी समारोह सूचकांक नक्शे के बाएँ से सही निम्नलिखित रोड़ा शर्तों के अनुरूप करने के लिए: (क) कोई रोड़ा नहीं है, (ख) 0.5DBP, (ग) 0.5 (DBP एसबीपी +), 1.5SBP (घ). इस विशिष्ट विषय के लिए, diastolic रक्तचाप (DBP) 69mmHg और सिस्टोलिक रक्तचाप (एसबीपी) 123mmHg है.
11 चित्रा. नाड़ी समारोह सूचकांक और त्वचा के ऊतकों छिड़काव के बीच सहसंबंध. उंगली टिप # 2 में प्रत्येक रोड़ा दबाव में नाड़ी समारोह सूचकांक हित के ऊतक संवहनी सूचकांक नक्शा में पांच क्षेत्रों (ROIs) के औसत से गणना की गई. त्वचा के ऊतकों छिड़काव एक लेजर डॉपलर डिवाइस के द्वारा एक उंगली टिप पर मापा गया था. उंगली टिप संवहनी सूचकांक लेजर डॉपलर माप के साथ सहसंबद्ध है, ऊतक नाड़ी समारोह के मात्रात्मक निर्धारण के लिए गतिशील thermographic पद्धति का उपयोग करके की क्षमता का संकेत है.
12 चित्रा. छवि सह पंजीकरण प्रक्रिया पहली पंक्ति में, हम बताते हैं: (क) सामान्यीकृत फोटो, (ख) खंडों अग्रभूमि क्षेत्र, और (ग) फोटो छवि में खंडों मार्करों. (घ) सामान्यीकृत छिड़काव नक्शे, (ङ) खंडों अग्रभूमि क्षेत्र, और (च) छिड़काव नक्शे में खंडों मार्कर: दूसरी पंक्ति में, हम बताते हैं. मार्कर पदों के दो सेट के बीच affine परिवर्तन की गणना की गई. सह पंजीकृत छवियों (छ और ज) फोटो छवि और ऑक्सीजन इस बरामद affine परिवर्तन का उपयोग कर नक्शा बदलने के द्वारा प्राप्त किया गया.
13 चित्रा. सह पंजीकरण परिणाम है. तब्दील फोटो और नक्शे छिड़काव के साथ साथ ऑक्सीजन नक्शा सह दर्ज किए गए थे और एक गर्मी नक्शे के रूप में प्रदर्शित . (क) में गर्मी नक्शा लाल चैनल में तब्दील फोटो छवि के 100%, हरे चैनल में तब्दील ऑक्सीजन छवि के 100% और नीले चैनल में छिड़काव नक्शा के 50% के साथ प्रस्तुत किया गया था. आदेश में जहाजों की कल्पना करने के लिए बेहतर है, हम (ख) में के रूप में सह पंजीकरण परिणाम के दूसरे संस्करण प्रस्तुत करते हैं. गर्मी नक्शा लाल चैनल में तब्दील तस्वीर छवि के 100% से बना था, हरे चैनल, और नीले चैनल, जहां नाड़ी सूचकांक नक्शा औंधा किया गया था में बदल छिड़काव नक्शे के 50% में तब्दील ऑक्सीजन छवि के 50% और केवल जानकारी के भीतर अग्रभूमि क्षेत्र रखा गया था.
Discussion
ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन या मायोग्लोबिन बाध्य ऑक्सीजन, ऑक्सीजन भंग, और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों जैसे कई रूपों में जैविक ऊतक में मौजूद है. ऑक्सीजन परिवहन ऊतक व्यवहार्यता और सामान्य चयापचय प्रक्रियाओं 3 को बनाए रखने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है. मध्यम hypoxia के लिए तीव्र हल्के चयापचय अनुकूलन, नाड़ी विनियमन, और angiogenic 4 प्रतिक्रियाएं आरंभ हो जाएगा. चरम hypoxia और अनॉक्सिता अपर्याप्त angiogenesis और कोशिका मृत्यु का नेतृत्व करेंगे. सीमित ऑक्सीजन की आपूर्ति और वृद्धि की ऑक्सीजन की मांग के बीच असंतुलन पुरानी 5 घाव के रूप में कई विकारों के लिए प्रमुख प्रेरणा कारकों में से एक है . इस्कीमिक घाव के मामले में, ऑक्सीजन की आपूर्ति के छिड़काव की कमी के द्वारा सीमित है और उपचार प्रक्रिया के चयापचय की जरूरत है और समझौता श्वसन फट संक्रमण से लड़ने के उद्देश्य से एक समारोह को पूरा नहीं कर सकते. त्वचीय ऊतक oxygenation और नाड़ी समारोह के साथ - साथ मूल्यांकन पुरानी घाव प्रबंधन में चिकित्सीय महत्व है.
hyperspectral इमेजिंग तकनीक रोशन ऊतकों द्वारा cutaneous ऊतक oxygenation का अनुमान है और अलग 6 तरंगदैर्य पर ऊतक reflectance पता लगाने. Hyperspectral इमेजिंग के एक प्रमुख लाभ गैर इनवेसिव और ऊतक कार्यात्मक संपत्तियों का पता लगाने के गैर संपर्क है. हालांकि, कई hyperspectral इमेजिंग सिस्टम के लिए ऑक्सीजन माप विश्वसनीयता त्वचा का रंग और अन्य पृष्ठभूमि अवशोषण विविधताओं से प्रभावित है. वाइड अंतराल दूसरा व्युत्पन्न स्पेक्ट्रोस्कोपी पहले ऊतक oxygenation माप के लिए बिखरने और त्वचा pigmentation के एक न्यूनतम प्रभाव के साथ विकसित किया गया था . हम multispectral इमेजिंग के लिए दूसरा व्युत्पन्न स्पेक्ट्रोस्कोपी के सिद्धांत लागू होता है और त्वचीय ऊतक नकली त्वचा का रंग बदल के साथ स्वतंत्र oxygenation के अनुरूप माप प्रदर्शन.
ऊतक छिड़काव पहले ऊतक थर्मल diffusivity के 7 को मापने के द्वारा अध्ययन किया गया था. एक एकल हुड विधि थर्मल उत्तेजना और छवि ऊतक गतिशील प्रतिक्रियाओं को लागू करने में त्वचा के ऊतकों थर्मल जड़त्व 8 वितरण का अनुमान करने के लिए विकसित किया गया था. मानव बांह की कलाई धमनी कफ रोड़ा करने के लिए अधीन त्वचा पर प्रयोग थर्मल जड़त्व और रक्त छिड़काव से पहले और रक्त के प्रवाह के दौरान 8 रोड़ा एक लेजर डॉपलर imager के द्वारा मापा के बीच रैखिक संबंध का प्रदर्शन किया. एक lumped bioheat मॉडल भी शिरापरक रोड़ा plethysmography 9 के दौरान उंगली टिप संवहनी जेट का अनुमान किया गया था. ऊपर प्रयासों के बावजूद, त्वचा तापमान माप से बढ़ाता त्वचा रक्त छिड़काव संवेदनशीलता की कमी है, वसा मोटाई पर निर्भरता, और जैसे वाहिकासंकीर्णन, vasodilation, और गति कलाकृतियों 10 अन्य योगदान कारकों की वजह से चुनौती दे रहा है. इस प्रोटोकॉल में, हम एक अवरक्त कैमरा इस्तेमाल के लिए कमरे के तापमान पर एक थर्मल उत्तेजना के जवाब में ऊतक के तापमान गतिशीलता पर कब्जा. थर्मल उत्तेजना का चयन किया गया था ताकि vasoconstriction और vasodilation के प्रभाव को कम से कम था. इसके अलावा मॉडलिंग और माप प्रयासों के लिए आवश्यक हैं क्रम में नाड़ी समारोह सूचकांक और त्वचा के ऊतकों छिड़काव के बीच एक विश्वसनीय मात्रात्मक सहसंबंध चित्रित.
# 3 में, हम सह पंजीकरण कार्यों के लिए affine परिवर्तन का इस्तेमाल किया. हालांकि, दिया है कि दो कैमरों अलग कोण के साथ 3 डी अंतरिक्ष में तैनात हैं, यह संभवतः अधिक सटीक एक दो कैमरों के बीच 3 डी परिवर्तन से संबंधित परिवर्तन को लागू करने है. वर्तमान में हम उस दिशा में जो epipolar ज्यामिति का उपयोग करते हुए 3 डी अंतरिक्ष में कैमरे के बाह्य अंशांकन शामिल में तलाश रहे हैं.
Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
NIH पुरस्कार RO1 HL073087, 077185 जीएम, और 069589 CKS के लिए जीएम द्वारा समर्थित है. काम भी DHLRI के पुनर्योजी चिकित्सा कार्यक्रम से एक अनुदान द्वारा समर्थित है. डॉ. (व्यापक घाव केंद्र) Sabyasachi.Biswas, डा. एलीसन Spiwak (सर्कुलेशन प्रौद्योगिकी प्रभाग), यूसुफ Agoston (सर्कुलेशन प्रभाग), Thoma: लेखकों के तकनीकी सहायता और ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में निम्नलिखित कर्मियों से नैदानिक जानकारी के लिए आभारी हैं Shives (सर्कुलेशन प्रभाग), यूसुफ Ewing (मैकेनिकल इंजीनियरिंग), स्कॉट Killinger (मैकेनिकल इंजीनियरिंग), और Xiaoyin जीई (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Higgins Calligraphy waterproof black ink | Sanford | 44314 | diluted to 1% |
| Hamamatsu ORCA ER deep cooling CCD camera | Hamamatsu Corp. | C4742-80-12AG | |
| Varispec SNIR liquid crystal tunable filter | Cambridge Research Systems | VIS-10-HC-20 | |
| ThermoVision A40 infrared camera | FLIR Systems Inc. | A40 | |
| Thorlabs OSL1 high intensity fiber light source | Thorlabs Inc. | OSL1 |
References
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