Name: Dual-Mode-Imaging von Hautgewebe Oxygenation und Gefäßfunktion (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-08T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 35 s
Description: Erfahren Sie ein duales Bildgebungssystem zur nicht-invasiven Bewertung der Hautgewebe-Oxygenierung und Gefäßfunktion. Diese Methode integriert Infrarot- und Multispektralkameras für die Wundheilungsüberwachung.

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Unterstützt durch NIH Auszeichnungen RO1 HL073087, GM 077185 und 069589 GM zu CKS. Die Arbeit wird auch durch einen Zuschuss aus dem Programm Regenerative Medizin der DHLRI unterstützt. Die Autoren sind dankbar für die technische Unterstützung und klinische Eingänge aus den folgenden Personen an der Ohio State University: Dr. Sabyasachi.Biswas (Comprehensive Wound Center), Dr. Allison Spiwak (Circulation Technology Division), Joseph Agoston (Circulation Division), Thoma Schäben (Circulation Division), Joseph Ewing (Mechanical Engineering), Scott Killinger (Mechanical Engineering) und Xiaoyin Ge (Electrical Engineering).

<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/pubmed?term=((Noninvasive+method+for+measuring+local+hemoglobin+oxygen+saturation+in+tissue+using+wide+gap+second+derivative+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Postocclusive+reactive+hyperemia+in+healthy+volunteers+and+patients+with+peripheral+vascular+disease+measured+by+three+noninvasive+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Exp+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Oxygen+transport-1.+Basic+principles%5BTitle%5D)+AND+%22Bmj%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Oxygen+transport-2.+Tissue+hypoxia%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Wound+healing+essentials%3A+let+there+be+oxygen%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair+Regen%22%5BJournal%5D)">Wound healing essentials: let there be oxygen.</a> Wound Repair Regen. 17 (1), 1-18 (2009).</li>
<li>RL, G. reenman, Panasyuk, S., Wang, X., TE, L. yons, Dinh, T., Longoria, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+changes+in+the+skin+microcirculation+and+muscle+metabolism+of+the+diabetic+foot%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">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://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+use+of+thermal+diffusivity+to+quantify+tissue+perfusion+%5B%5D%22">The use of thermal diffusivity to quantify tissue perfusion [dissertation]</a>. , Massachusetts Institute of Technology. (1981).</li>
<li>Hassan, M., Togawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+skin+thermal+inertia+distribution+during+reactive+hyperaemia+using+a+single-hood+measurement+system%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Meas%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Lumped+parameter+thermal+model+for+the+study+of+vascular+reactivity+in+the+fingertip%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Dynamic+thermographic+imaging+method+for+quantifying+dermal+perfusion%3A+potential+and+limitations%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Biol+Eng+Comput%22%5BJournal%5D)">Dynamic thermographic imaging method for quantifying dermal perfusion: potential and limitations.</a> Med Biol Eng Comput. 27 (5), 496-501 (1989).</li>
</ol>

Oxygen existiert in biologischem Gewebe in verschiedenen Formen wie Hämoglobin oder Myoglobin gebundenen Sauerstoff, gelöster Sauerstoff und reaktiven Sauerstoffspezies. Sauerstoff-Transport spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung Gewebe Rentabilität und das normale metabolische Prozesse 3. Akute leichte bis mäßige Hypoxie initiiert metabolische Adaptation, Gefäß-Regulierung und angiogenen Reaktion 4. Extreme Hypoxie und Anoxie wird unzureichend Angiogenese und Zelltod führen. Das Ungleichgewicht zwischen begrenzte Sauerstoffversorgung und erhöhter Sauerstoffbedarf ist einer der wichtigsten ursächlichen Faktoren für viele Erkrankungen wie chronische Wunden 5. Im Falle von ischämischen Wunden ist Sauerstoffzufuhr durch fehlende Durchblutung begrenzt und kann nicht den metabolischen Bedarf des Heilungsprozesses und Kompromisse respiratory burst-Funktion bei der Bekämpfung der Infektion ab. Gleichzeitige Prüfung von kutanen Sauerstoffversorgung des Gewebes und vaskuläre Funktion hat klinische Bedeutung bei der chronischen Wundbehandlung. Die hyperspektrale Technik Schätzungen Hautgewebe Sauerstoffversorgung durch Beleuchtung Gewebe erkennen und Gewebe Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen 6. Ein wesentlicher Vorteil der hyperspektrale ist nicht-invasiv und berührungslose Erkennung von Gewebe funktionellen Eigenschaften. Allerdings ist die Sauerstoff-Messung Zuverlässigkeit für viele hyperspektrale Systeme von Hautfarbe und anderen Untergrundabsorption Schwankungen betroffen. Große Lücke zweite Ableitung Spektroskopie wurde bisher für die Sauerstoffversorgung des Gewebes Messung mit minimaler Wirkung von Streuung und die Pigmentierung der Haut 1 entwickelt. Wir wendeten das Prinzip der zweiten Ableitung Spektroskopie zur multispektralen Bildgebung und demonstriert die konsequente Messung der kutanen Sauerstoffversorgung des Gewebes unabhängig mit dem simulierten Veränderungen der Hautfarbe. Gewebedurchblutung war zuvor durch Messung Gewebe Temperaturleitfähigkeit 7 untersucht. Eine einzige Haube Methode wurde entwickelt, um thermische Anregung und Bild Gewebe dynamischen Reaktionen einzuführen, um das Hautgewebe thermische Trägheit Verteilung 8 schätzen. Experimente an menschlichen Unterarm Haut unterzogen arteriellen Manschette Okklusion zeigten lineare Beziehung zwischen thermischen Trägheit und Durchblutung durch ein Laser-Doppler-Imager vor und während der Blutfluss Okklusion 8 gemessen. Ein in einen Topf geworfen Biowärme-Modell wurde auch verwendet, um die Fingerspitze vaskuläre Reaktivität bei Venenverschlussplethysmographie 9 abzuschätzen. Trotz dieser Bemühungen ist die Quantifizierung der Haut die Durchblutung von Haut Temperaturmessungen, weil der Mangel an Sensibilität, die Abhängigkeit von subkutanen Fett dick, und andere Faktoren, wie Vasokonstriktion, Vasodilatation und Bewegungsartefakte 10 herausfordernde. In diesem Protokoll verwendeten wir eine Infrarot-Kamera an Gewebetemperatur Dynamik in Reaktion auf eine thermische Anregung bei Raumtemperatur zu erfassen. Die thermische Anregung wurde so gewählt, dass die Wirkung von Vasokonstriktion und Vasodilatation minimiert wurde. Weitere Modellierung und Messung Anstrengungen sind notwendig, um eine zuverlässige quantitative Korrelation zwischen der Gefäßfunktion Index und die Haut Gewebeperfusion abzugrenzen notwendig. In Nr. 3 haben wir die affine Transformation für die Co-Registrierung Aufgaben. Angesichts der Tatsache, dass die beiden Kameras mit unterschiedlichen Winkeln in den 3D-Raum positioniert sind, ist es möglicherweise genauer, eine Transformation in Bezug auf die 3D-Transformation zwischen den beiden Kameras gelten. Derzeit sind wir in die Richtung, die extrinsische Kalibrierung der Kameras beinhalten im 3D-Raum mit Epipolargeometrie erkunden.

<table><tbody><tr><td>wasserdichter schwarzer Higgins-Kalligrafiefarbe</td><td>Sanford</td><td>44314</td><td>verdünnt auf 1 %</td></tr><tr><td>tiefgekühlte Hamamatsu ORCA ER CCD-Kamera</td><td>Hamamatsu Corp.</td><td>C4742-80-12AG</td><td></td></tr><tr><td>Varispec SNIR, flüssigkristallgesteuerter, abstimmbarer Filter</td><td>Cambridge Research Systems</td><td>VIS-10-HC-20</td><td></td></tr><tr><td>Infrarotkamera ThermoVision A40</td><td>FLIR Systems Inc.</td><td>A40</td><td></td></tr><tr><td>Thorlabs OSL1, Lichtquelle mit hoher Intensität und Faseroptik</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>OSL1</td><td></td></tr></tbody></table>

dual-mode-imaging von hautgewebe oxygenation und gefäßfunktion

Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

Genaue Beurteilung der kutanen Sauerstoffversorgung des Gewebes und vaskuläre Funktion ist für eine angemessene Erkennung, Inszenierung, und die Behandlung von vielen gesundheitlichen Störungen wie chronische Wunden wichtig. Wir berichten über die Entwicklung eines Dual-Mode-Imaging-System für nicht-invasive und berührungslose bildgebende der kutanen Sauerstoffversorgung des Gewebes und Gefäßfunktion. Das bildgebende System integriert eine Infrarot-Kamera, einer CCD-Kamera, ein Flüssigkristall abstimmbaren Filter und eine hohe Intensität Faser-Lichtquelle. Ein Labview-Schnittstelle wurde für Geräte steuern, Synchronisation, Bildaufnahme, Verarbeitung und Visualisierung programmiert. Multispektrale Bilder von der CCD-Kamera aufgenommen wurden verwendet, um die Sauerstoffversorgung des Gewebes Karte zu rekonstruieren. Dynamische Thermografie-Bilder von der Infrarot-Kamera aufgenommen wurden verwendet, um die Gefäßfunktion Karte zu rekonstruieren. Kutane Gewebe mit Sauerstoff und Gefäßfunktion Bilder wurden durch treuhänderische Marker co-registriert. Die Leistungsmerkmale der Dual-Mode-Bild-System wurden am Menschen getestet.

Ein Dual-Mode-Imaging-System wurde für die berührungslose Prüfung von Hautgewebe Oxygenierung und vaskuläre Funktion entwickelt.

Dual-Mode-Imaging von Hautgewebe Oxygenation und Gefäßfunktion

Die genaue Beurteilung der kutanen Gewebeoxygenierung und der Gefäßfunktion ist entscheidend für die angemessene Erkennung, Stadieneinteilung und Behandlung zahlreicher gesundheitlicher...

Die genaue Beurteilung der kutanen Gewebeoxygenierung und der vaskulären Funktion ist wichtig für die angemessene Erkennung, Stadieneinteilung und Behandlung zahlreicher Erkrankungen, einschließlich chronischer Wunden. Hier werden die kutane Gewebeoxygenierung und die thermische Reaktivität des Gewebegefäßsystems berührungslos abgebildet. Mithilfe eines neuartigen Bildgebungssystems in Doppelmodus, das eine Infrarotkamera, eine CCD-Kamera, einen flüssigkristallabstimmbaren Filter und eine hochintensive Lichtquelle mit Lichtleitfaser integriert.Sauerstoffänderungen werden im Armgewebe eines gesunden Probanden mithilfe einer Blutdruckmanschette induziert, die durch das duale Bildgebungssystem überwacht wird, und mit simultanen Messungen der tiefliegenden Gewebeoxygenierung sowie der kutanen Gewebeoxygenierung verglichen. Auf Temperaturreize reagierende Änderungen der Sauerstoffspannung und Gewebetemperatur werden ebenfalls erfasst, um die vaskuläre thermische Reaktivitätskarte zu rekonstruieren. Die Karte der kutanen Gewebeoxygenierung und die Karte der vaskulären thermischen Gewebereaktivität werden mittels eines fortschrittlichen Co-Registrations-Algorithmus fusioniert. In dieser Arbeit beschreiben wir die Entwicklung eines neuartigen Bildgebungssystems zur nichtinvasiven Überwachung der Sauerstoffsättigung im Wundgewebe sowie des dynamischen thermografischen Profils, das zur Untersuchung exothermer Entzündungsprozesse und zur Verfolgung des Einflusses von warmem Blut in das Wundgewebe während der postinflammatorischen angiogenen Phase beiträgt.Aus klinischer Sicht hat dieses Bildgebungssystem das Potenzial, zentrale Fragen im Bereich des akuten und chronischen Wundmanagements zu beantworten, beispielsweise durch die Anwendung einer bildgeführten Débridement-Therapie. Zudem ermöglicht es die nichtinvasive Überwachung der Ansprechrate von wundtherapeutischen Maßnahmen mittels wiederholter Messungen der Gewebeoxygenierung. Dieses an der Comprehensive Wound Center der Ohio State University entwickelte duale Bildgebungssystem stellt den ersten Schritt hin zur simultanen Beurteilung der Gewebeoxygenierung und der vaskulären Funktion bei Wunden dar.Wie Sie sehen werden, ist das System nun bereit für funktionelle Tests; es laufen Arbeiten zur Verbesserung des ingenieurtechnischen Designs sowie zur Standardisierung eines Protokolls und zur Validierung eines Systems für den routinemäßigen klinischen Einsatz. Neben der Bildgebungs-Hardware und den Rekonstruktionsalgorithmen haben wir schnellere Maßnahmen zur Bildko-Registrierung entwickelt, um Überlagerungsbilder, die mit verschiedenen Bildgebungsmethoden erfasst wurden, zu integrieren und zu visualisieren. Der Ansatz ist modular aufgebaut und lässt zukünftige Erweiterungen durch neue Bildplattformen zu.Beginnen Sie mit einem gesunden Probanden. Lassen Sie diesen mit dem linken Unterarm auf einer Arbeitsplatte sitzen. Verwenden Sie einen Pinsel, um eine dünne Schicht Tusche auf dem Unterarm des Probanden aufzutragen, um unterschiedliche Hautfarben zu imitieren.Platzieren Sie vier Referenzmarker auf dem Unterarm des Probanden, um einen interessierenden Bereich (ROI) zu definieren, der sowohl die Tätowierung, die bemalte Haut als auch die normale Haut umfasst. Die Referenzmarker weisen gleichzeitige thermische und optische Kontraste auf, die die Bildko-Registrierung erleichtern. Hier wird das zweimodale Bildgebungssystem verwendet, das am Comprehensive Wound Center der Ohio State University entwickelt wurde. Das Bildgebungssystem besteht aus einer Infrarotkamera, einer CCD-Kamera, einem abstimmbaren Flüssigkristallfilter und einer hochintensiven Faserlichtquelle zur Durchführung der multispektralen Bildgebung der Gewebeoxygenierung.Schalten Sie alle externen Lichtquellen aus, lassen Sie die Versuchsperson den Arm positionieren und nehmen Sie Bilder auf. Die Bildgebungssoftware kalibriert automatisch die Belichtungszeiten bei jeder Wellenlänge. Nachdem die Probenbilder aus dem interessierenden Bereich gesammelt wurden, platzieren Sie ein weißes Brett im Bildgebungsgebiet und nehmen Sie Reflexionsbilder bei verschiedenen Wellenlängen auf.Diese werden zur Kalibrierung verwendet. Sobald die Referenzbilder aufgenommen wurden, berechnen Sie das Reflexionsverhältnis und leiten Sie die Gewebeoxygenierung für jedes Pixel basierend auf der breiten Lücke ab.Zweite-Ableitungs-Spektrum. Erhalten Sie der Vergleichsweise eine kutane Gewebeoxygenierungskarte mithilfe eines kommerziellen Systems, um festzustellen, ob eine Veränderung der Hautfarbe die Oxygenierungsmessungen in jedem System beeinflusst. Verwenden Sie statistische Analyse-Software, um einen Student-t-Test durchzuführen, bei dem die Messungen in den Bereichen mit und ohne Tinte verglichen werden.Als Nächstes befestigen Sie eine Druckmanschette am linken Oberarm des Probanden. Bestimmen und notieren Sie den systolischen und diastolischen Blutdruck des Probanden. Bringen Sie die Sensoren eines plex TS Gewebespektrofotometers und eines TCM transkutanen Sauerstoffmonitors am selben Arm an und schalten Sie die Geräte ein, um sie während 20 Minuten aufzuwärmen, während Sie die kutane Gewebe-Sauerstoffsättigung überwachen.Führen Sie Sauerstoffwechselveränderungen im Armgewebe durch eine postokklusive reaktive Hyperämie (PORH) ein. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Start“, um die Bildaufnahme zu beginnen. Überwachen Sie die präokklusive Grundlinie zwei Minuten lang.Als Nächstes den Blutdruckmanschett auf 50 Millimeter Quecksilber über dem systolischen Druck aufpumpen, um eine suprasystolische Okklusion zu erzeugen. Den aufgepumpten Manschett zwei Minuten lang belassen und weiterhin die Veränderungen der Gewebeparameter überwachen. Schließlich den Druckmanschett schnell entleeren, um eine reaktive Hyperämie auszulösen.Notieren Sie alle Gewebe-Sauerstoffparameter über zwei Minuten. Führen Sie eine dynamische thermografische Bildgebung durch. Der gesunde Proband sollte bequem sitzen.Sitzen Sie mit dem linken Arm, der auf einer Arbeitsplatte aufliegt. Positionieren Sie den Handrücken der linken Hand nach oben in Richtung der Infrarotkameraeinheit des Abbildungssystems. Bringen Sie anschließend eine Laser-Doppler-Sonde auf der Fingerspitze der linken Hand an, um die Hautperfusion kontinuierlich mit einer Abtastrate von 10 Hertz zu überwachen.Platzieren Sie eine Druckmanschette am linken Oberarm des Probanden. Bestimmen und notieren Sie anschließend den systolischen und diastolischen Blutdruck des Probanden. Erzeugen Sie unterschiedliche Grade der vaskulären Okklusion, indem Sie die Aufblasung der Druckmanschette auf folgende Druckstufen steuern: keine Okklusion, 0,5-facher diastolischer Blutdruck, kombinierter 0,5-facher diastolischer und systolischer Blutdruck sowie 1,5-facher systolischer Blutdruck.Danach führen Sie thermografische Bildgebungstests bei zwei Gefäßverschlussstufen durch: keiner Verschluss und ein systolischer Verschluss bei jeder Gefäßverschlussstufe. Setzen Sie eine thermische Stimulation ein, indem Sie 30 Sekunden lang einen Wasserbeutel mit Raumtemperatur auf die linke Hand legen. Unmittelbar nach dem Entfernen des Wasserbeutels beginnen Sie, thermografische Bilder kontinuierlich mit einer Aufnahmerate von zwei Bildern pro Sekunde zu erfassen.Bestimmen Sie mithilfe einer Software die Gefäß-Thermoreaktivitätsfunktion des Gewebes. Berechnen Sie den Funktionsindex für jedes Pixel des thermografischen Bildes als Verhältnis aus der Quadratwurzel der Dauer der thermischen Stimulation und der entsprechenden Temperaturänderung des Gewebes. Berechnen Sie den Wert der Gefäß-Thermoreaktivität des Fingers bei jedem Okklusionsdruck, indem Sie fünf ROIs in der Gefäß-Thermoreaktivitätskarte mitteln. Die Werte der Gefäß-Thermoreaktivität des Fingers werden mit Laser-Doppler-Messungen der vaskulären Perfusion des Fingers bei verschiedenen Okklusionsstufen verglichen.Um die Sauerstoffversorgungskarte, die aus der multispektralen Bildgebung gewonnen wurde, und die Gefäßfunktionskarte, die aus der dynamischen thermographischen Bildgebung erhalten wurde, zu registrieren. Verwenden Sie MATLAB, um alle Bilder in Graustufen umzuwandeln. Anschließend normalisieren Sie die Pixelintensitätswerte, indem Sie diese zwischen null und eins einstellen.Als Nächstes auf der Oxygenierungskarte oder multispektralen Aufnahme den Vordergrund oder die Hautregion identifizieren, deren Pixelintensitätswerte über dem empirischen globalen Schwellenwert von 0,8-fachem Mittelwert der Intensität des gesamten Bildes liegen. Das Bild anschließend mithilfe einer morphologischen Operation weiter verbessern. Danach zur Berücksichtigung von Beleuchtungsvariationen die Referenzmarker identifizieren.Diese Marker erscheinen als dunklere Bereiche im Vordergrund und weisen Intensitätswerte unterhalb der globalen und adaptiven lokalen Schwellenwerte auf. Verfeinern Sie die fiduziellen Markierungsbereiche mithilfe morphologischer Operationen, um Rauschen im Bild zu entfernen, und wählen Sie die OID dieser vier Bereiche als Kontrollpunkte auf dem optischen Foto aus.Wiederholen Sie ähnliche Schritte, um Markierungsregionen in der Gefäßfunktionskarte oder dem thermografischen Bild zu identifizieren. Ordnen Sie die beiden Sätze von Kontrollpunkten basierend auf ihrer räumlichen Nähe einander zu. Nachdem Sie sie auf denselben Maßstab normiert haben, ordnen Sie einem Kontrollpunkt im ersten Bild den nächstgelegenen Kontrollpunkt zu.Im zweiten Schritt berechnen Sie eine feine Transformation mit Translations-, Rotations- und Skalierungsinformationen zwischen den beiden Bildern, wobei die vaskuläre Funktionskarte als Referenz verwendet wird. Anschließend transformieren Sie die Sauerstoffkarten mithilfe der berechneten Transformation.Schließlich die korregistrierten Bilder zur Visualisierung überlagern. Hier wird eine rekonstruierte Karte der kutanen Gewebeoxygenierung gezeigt, die am Unterarm eines gesunden Probanden mit dem umfassenden, auf die Wunde zentrierten, zweimodalen Bildgebungssystem aufgenommen wurde. Beachten Sie, dass keine signifikanten Unterschiede in der Oxygenierung zwischen den markierten und nicht markierten Geweberegionen beobachtet werden.Es wurden 10 ROIs zufällig außerhalb und innerhalb des mit Tinte markierten Bereichs ausgewählt, um die Sauerstoffmessungen zu bewerten. Die hier gezeigten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Messung der Gewebeoxygenierung durch das umfassende Wundzentrum-System nicht signifikant von der Hautfarbe beeinflusst wird. Im Vergleich dazu werden die mittels eines kommerziellen Systems gewonnenen Messungen der Gewebeoxygenierung signifikant von der Hautfarbe beeinflusst.Das umfassende Bildgebungssystem für Wundzentren kann kontinuierlich Veränderungen der kutanen Gewebeatmung während der Basisokklusion und der Hyperämiephasen des PORH-Verfahrens überwachen. Während des PORH-Verfahrens korrelieren die Änderungen der kutanen Gewebeatmung mit Veränderungen der tieferen Gewebeatmung. Das umfassende Bildgebungssystem für Wundzentren kann außerdem die vaskuläre thermische Reaktivität des kutanen Gewebes abbilden.Diese Abbildungen zeigen repräsentative Gefäßfunktionskarten desselben Probanden bei verschiedenen durch eine Druckmanschette erzeugten Gefäßverschlussdrücken. Der gemittelte Gefäßfunktionsindex an den Fingerspitzen des Probanden korreliert mit der Laser-Doppler-Messung an den Fingerspitzen. Perfusion des Hautgewebes.Die vom Abbildungssystem erfasste Sauerstoffanreicherungskarte und die Gefäßfunktionskarte werden durch einen Co-Registrations-Algorithmus fusioniert. Diese Abbildung zeigt eine repräsentative Bildfusion. Hierbei handelt es sich um ein duales Modellbildgebungssystem zur simultanen Beurteilung der kontinuierlichen Gewebesauerstoffanreicherung und der thermischen Reaktivität der Gewebegefäße.Weitere Plattformen wie die Fluoreszenzbildgebung können hinzugefügt werden. Die Systemintegration von Hardware- und Softwarekomponenten stellt eine zentrale Grundlage dar. In diesem Zusammenhang kann der Bild-Co-Registrierungs-Algorithmus im System leicht an zusätzliche Bildgebungsmodalitäten angepasst werden, was dieses Produkt vielseitig einsetzbar macht.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis für das Potenzial haben, das dieser neue Bildgebungsansatz bietet. Die Entwicklung des Systems ist ein Beispiel für interdisziplinäre translationale Forschung am Comprehensive Wound Center der Ohio State University. Viel Erfolg bei Ihren Experimenten.

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Research

Forschung

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Medicine

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Wir präsentieren ein experimentelles Verfahren zur Messung der Sauerstoff-Partialdruck (pO2) in zerebralen Gefäßen auf Sauerstoff-abhängigen Löschung der Phosphoreszenz basiert. Tierische Vorbereitung und bildgebenden Verfahren wurden sowohl für großes Sichtfeld CCD-basierten Imaging von pO2 in Ratten und 2-Photonen-Anregung Bildgebung des pO2 bei Mäusen beschrieben.

Cerebral Blutoxygenierung Messung auf Sauerstoff-abhängige Quenching der Phosphoreszenz Based

Wir bieten hierin eine detaillierte Beschreibung des experimentellen Protokolls für die Bildgebung mit einem neu entwickelten tragbaren optoakustischen (photoakustischen) System für dreidimensionale funktionelle und molekulare Bildgebung in Echtzeit. Die demonstrierte Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit kann neue Anwendungsbereiche der optoakustischen Technologie in der präklinischen Forschung und klinischen Praxis definieren.

Universal-Hand Dreidimensionale Optoakustische Bildgebung Sonde für Deep Tissue Menschen Angiographie und Funktions präklinischen Studien in Echtzeit

Der Aufbau und die Verwendung eines multimodalen Mikroendoskops wird beschrieben, das oberflächliche Gewebebilddaten mit gewebephysiologischen Parametern wie Hämoglobinkonzentration, Melaninkonzentration und Sauerstoffsättigung koregistrieren kann. Diese Technik kann für die Beurteilung der Gewebestruktur und -perfusion nützlich sein und für die individuellen Bedürfnisse des Untersuchers optimiert werden.

Multimodale Bildgebung und Spektroskopie Faserbündelmikroendoskopie Plattform für Nicht-invasive,<em&gt; In Vivo</em&gt; Gewebeanalyse

Dieser Artikel beschreibt eine Methode zur Messung der retinalen Vaskulaturreaktivität in vivo mit menschlichen Probanden, die eine Gasatmungsprovokationstechnik verwenden, um vasoaktive Reize zu liefern und dabei Netzhautbilder zu erfassen.

Retinale Vaskuläre Reaktivität nach der optischen Kohärenztomographie Angiographie

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Aufnahme multispektraler optoakustischer Bilder von in vivo menschlichen Hautgefäßen. Dazu gehört die Quantifizierung von Hämoglobin und Melanin, die als Chromophore von Interesse für die Funktionsanalyse angesehen werden.

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Die Beurteilung der mikrovaskulären Funktion durch oxygenierungsempfindliche kardiale Magnetresonanztomographie in Kombination mit vasoaktiven Atemmanövern ist einzigartig in ihrer Fähigkeit, schnelle dynamische Veränderungen der myokardialen Oxygenierung in vivo zu beurteilen und kann daher als äußerst wichtige diagnostische Technik für die koronare Gefäßfunktion dienen.

Oxygenierungssensitive Herz-MRT mit vasoaktiven Atemmanövern zur nicht-invasiven Beurteilung der koronaren mikrovaskulären Dysfunktion

In diesem Artikel wird ein multimodaler Ansatz vorgestellt, der darauf abzielt, die Einschränkungen traditioneller Methoden bei der Erkennung von mesenterialer Ischämie und der Vorbeugung von Darmnekrose zu überwinden. Die vorgestellte Technik bietet eine vielversprechende Lösung, indem sie modernste Ultraschalluntersuchung mit modernsten Nahinfrarot-Lichttechnologien kombiniert.

Multimodale Diagnose der mesenterialen Ischämie

Wir beschreiben ein Protokoll zur nicht-invasiven und kontinuierlichen Messung des absoluten mikrovaskulären Blutflussindex und der Blutsauerstoffsättigung mit einem multimodalen Gerät, das auf einer diffusen Nahinfrarotoptik basiert. Anschließend bewerten wir die Stoffwechselrate des Sauerstoffverbrauchs und der reaktiven Hyperämie mit einem Gefäßverschlusstest.

Nicht-invasive Überwachung der mikrovaskulären Sauerstoffversorgung und reaktiven Hyperämie mit hybrider, diffuser optischer Nahinfrarotspektroskopie für die Intensivpflege

Hier beschreiben wir einen nicht-invasiven Ansatz mit Nahinfrarotspektroskopie zur Beurteilung einer reaktiven Hyperämie in der unteren Extremität. Dieses Protokoll bietet eine standardisierte Beurteilung der vaskulären und mikrovaskulären Reaktionsfähigkeit, die zur Bestimmung des Vorhandenseins einer vaskulären Dysfunktion sowie der Wirksamkeit therapeutischer Interventionen verwendet werden kann.

Nahinfrarotspektroskopie bei reaktiver Hyperämie zur Beurteilung der Gefäßfunktion der unteren Extremitäten 

Quantitative 3D-Sauerstoffkarten von murinen Tumoren wurden nichtinvasiv mit Hilfe der Pulselektronen-Paramagnetischen Resonanz abgebildet. Ultraschall B-Modus und Power-Doppler wurden für die Anatomie und den Gefäßaufbau eingesetzt. Bilder aus beiden Modalitäten wurden überlagert, um eine multiparametrische Tumoranalyse zu ermöglichen.

Beurteilung der Tumorhypoxie: In vivo 3D-Sauerstoffbildgebung durch paramagnetische Elektronenresonanz 

Hier stellen wir ein Protokoll zur Durchführung von Oxygen Sensitive – Dynamic Contrast Enhanced Optoacoustic Imaging (OS-DCE OAI) zur Bewertung präklinischer Modelle von Krebs und Wundheilung vor. OS OAI kann Oxy- und Deoxyhämoglobin abbilden und so die Sauerstoffversorgung des Gewebes kartieren. DCE-OAI kann die Pharmakokinetik eines exogenen Kontrastmittels abbilden und so die vaskuläre Perfusion kartieren.

Bewertungen der Sauerstoffversorgung und der vaskulären Perfusion in präklinischen Modellen von Krebs und Wundheilung mittels OS-DCE OAI

Erfahren Sie ein duales Bildgebungssystem zur nicht-invasiven Bewertung der Hautgewebe-Oxygenierung und Gefäßfunktion. Diese Methode integriert Infrarot- und Multispektralkameras für die Wundheilungsüberwachung.

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