Opracowano dwumodalny system obrazowania do bezkontaktowej oceny utlenowania tkanek skóry oraz funkcji naczyniowej.
Artykuł metodologiczny
Obrazowanie dwutrybowe utlenowania tkanki skórnej i funkcji naczyniowej
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Dokładna ocena utlenowania tkanek skórnych oraz funkcji naczyniowych jest istotna dla właściwego wykrywania, określania stopnia zaawansowania i leczenia wielu schorzeń, takich jak rany przewlekłe. Opisujemy opracowanie dwumodalnego systemu obrazowania do nieinwazyjnego i bezkontaktowego obrazowania utlenowania tkanek skórnych oraz funkcji naczyniowych. System obrazowania zintegrowano z kamerą podczerwien owną, kamerą CCD, regulowanym filtrem ciekłokrystalicznym oraz światłowodowym źródłem światła o wysokiej intensywności. Zaprogramowano interfejs Labview do sterowania urządzeniami, synchronizacji, akwizycji, przetwarzania i wizualizacji obrazów. Obrazy wielospektralne zarejestrowane przez kamerę CCD wykorzystano do rekonstrukcji mapy utlenowania tkanek. Dynamiczne obrazy termograficzne zarejestrowane przez kamerę podczerwienią posłużyły do rekonstrukcji mapy funkcji naczyniowych. Obrazy utlenowania tkanek skórnych oraz funkcji naczyniowych zarejestrowano wspólnie przy użyciu markerów fiducyjnych. Charakterystyka działania dwumodalnego systemu obrazowania została przetestowana u ludzi.
Protokół
1. Mapowanie natlenienia tkanek za pomocą obrazowania multispektralnego
W Ohio State University opracowano dwutrybowy system obrazowania Comprehensive Wound Center (CWC), zwany dalej systemem CWC, służący do obrazowania multispektralnego natlenienia tkanek skórnych oraz obrazowania termograficznego funkcji naczyniowych. Do rekonstrukcji map natlenienia tkanek na podstawie obrazów multispektralnych wykorzystano technikę spektroskopowej drugiej pochodnej z szerokim odstępem 1. W niniejszym badaniu zdrowy ochotnik siedział z lewym przedramieniem opartym o blat. Fragment przedramienia znajdujący się w polu widzenia systemu CWC pomalowano tuszem indyjskim (1% roztwór w etanolu), aby zasymulować różne kolory skóry. Wykonano obrazy multispektralne, a następnie zrekonstruowano mapę natlenienia na podstawie widma drugiej pochodnej z szerokim odstępem. Zrekonstruowaną mapę natlenienia porównano z mapą uzyskaną za pomocą komercyjnego systemu pomiaru natlenienia tkanek Hypermed OxyVu.
Reakcje natlenienia tkanek na okluzję naczyniową badano u tego samego badanego zgodnie z protokołem reaktywnej hiperemii po okluzji (PORH) 2. Przed testem PORH zmierzono skurczowe i rozkurczowe ciśnienie tętnicze badanego za pomocą mankietu założonego na lewe ramię. Protokół PORH składał się z dwuminutowego okresu bazowego przed okluzją, dwuminutowego okresu okluzji nadskurczowej (ciśnienie skurczowe + 50 mm Hg) oraz dwuminutowego okresu hiperemii reaktywnej. Podczas testu PORH pozyskiwano obrazy wielospektralne przy czterech długościach fal (tj. 530nm, 50nm, 570nm i 590nm) z częstotliwością próbkowania 0,75 sekundy na jedną długość fali. Nasycenie tlenem tkanek głębokich oraz przezskórne napięcie tlenu w tkankach na tym samym ramieniu rejestrowano jednocześnie odpowiednio za pomocą spektrofotometru tkankowego OxiplexTS (ISS Inc., Urbana Champaign, IL) i monitora tlenu przezskórnego TCM (Radiometer, Dania).
2. Mapowanie funkcji naczyniowej za pomocą dynamicznego obrazowania termograficznego
Dynamiczne obrazowanie termograficzne zostało zaprezentowane u zdrowego badanego przy użyciu tego samego systemu CWC. Badany spoczywał wygodnie na stole w pozycji tyłem, z lewą ręką opartą o blat, a grzbietem lewej dłoni skierowanym ku górze, w stronę jednostki kamery podczerwieni systemu CWC. Sonda lasernego Dopplera została umieszczona na opuszce palca tej samej ręki w celu ciągłego monitorowania perfuzji skóry palca. Na lewym ramieniu umieszczono mankiet uciskowy, aby uzyskać różne stopnie okluzji. Przed eksperymentem poproszono badanego o odpoczynek przez co najmniej 10 minut, a mankietem uciskowym zarejestrowano ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Dynamiczne obrazy termograficzne przechwycono przy następujących poziomach ciśnienia w mankiecie: brak okluzji, 0,5 x ciśnienie rozkurczowe, 0,5 x (ciśnienie rozkurczowe + ciśnienie skurczowe) oraz 1,5 x ciśnienie skurczowe. Przy każdym poziomie ciśnienia w mankiecie zastosowano stymulację termiczną, kładąc worek z wodą o temperaturze pokojowej (25°C) na lewej dłoni przez 30 sekund. Natychmiast po usunięciu stymulacji termicznej wykonano obrazy termograficzne lewej dłoni z częstotliwością 2 klatek/sekundę, a perfuzję skóry palca rejestrowano sondą lasernego Dopplera z częstotliwością próbkowania 10 Hz. Odstęp czasowy między testami wynosił 10 min. Położenie lewej dłoni zostało zaznaczone wcześniej, aby kolejne pomiary przeprowadzono w tej samej pozycji. Funkcje naczyniowe tkanek przy różnych poziomach okluzji oceniano, obliczając zarówno odpowiedź temperaturową, jak i wskaźnik funkcji naczyniowej. Wskaźnik funkcji naczyniowej zdefiniowano jako stosunek pierwiastka kwadratowego czasu po stymulacji termicznej do odpowiadającej mu zmiany temperatury.
3. Korejestracja map natlenienia tkanek i funkcji naczyniowej
Mapa funkcji naczyniowej tkanki skórnej uzyskana dzięki dynamicznemu obrazowaniu termograficznemu oraz mapa oksygenacji tkanki skórnej uzyskana za pomocą obrazowania wielospektralnego zostały zarejestrowane wspólnie przy użyciu zaawansowanego algorytmu obrazowania. Na tkance biologicznej umieszczono cztery markery fiducyjne o jednoczesnym kontraście termicznym i optycznym, aby ułatwić korejestrację obrazów. Obecnie protokół korejestracji obrazu optycznego (i mapy oksygenacji) z obrazem termicznym (i mapą funkcji naczyniowej) obejmuje następujące kluczowe etapy: 1) przekształcenie wszystkich obrazów w skalę szarości i normalizacja wartości intensywności pikseli w zakresie od 0 do 1; 2) dla zdjęcia optycznego identyfikacja obszaru pierwszego planu (skóry), który posiada wartości intensywności pikseli wyższe niż empiryczny próg globalny (0,8 średniej wartości intensywności całego obrazu); małe otwory w obszarze pierwszego planu zostały wypełnione za pomocą operacji morfologicznego domykania; 3) identyfikacja obszarów markerów fiducyjnych jako ciemniejszych regionów na pierwszym planie, których wartości intensywności znajdują się poniżej zarówno progu globalnego, jak i adaptacyjnego progu lokalnego zdefiniowanego przez średnie wartości pikseli w sąsiedztwie 20 na 20 pikseli. Adaptacyjny próg lokalny pozwolił na uwzględnienie zmienności oświetlenia; 4) doprecyzowanie obszarów markerów fiducyjnych za pomocą operacji morfologicznych w celu usunięcia szumów i impulsów; centroidy czterech obszarów wybrano jako punkty kontrolne na zdjęciu optycznym; 5) powtórzenie analogicznych kroków w celu identyfikacji obszarów markerów na obrazie termicznym; 6) dopasowanie dwóch zestawów punktów kontrolnych na podstawie bliskości (biorąc pod uwagę, że obie kamery były rozmieszczone blisko siebie); 7) obliczenie przekształcenia afinicznego między dwoma obrazami, przyjmując obraz termiczny jako referencyjny, a następnie odpowiednie przekształcenie zdjęcia optycznego i mapy tlenowania (która pochodzi z tej samej kamery co zdjęcie optyczne); 8) na koniec wygenerowanie nałożonych obrazów do wizualizacji.
4. Reprezentatywne wyniki:
Reprezentatywne wyniki dla protokołu oksygenacji (tj. #1) stanowią mapy oksygenacji tkanki skórnej zrekonstruowane w oparciu o spektroskopię drugiej pochodnej z szerokim odstępem. Metoda spektroskopii drugiej pochodnej z szerokim odstępem skutecznie zredukowała artefakty pomiarowe spowodowane absorpcją tła tkankowego, dzięki czemu pomiar oksygenacji skórnej był w mniejszym stopniu podatny na symulowane zmiany koloru skóry. Zademonstrowaliśmy również protokół PORH, w którym mapy oksygenacji tkanki skórnej, oksygenacja głębokich tkanek oraz ciśnienie tlenu w tkance skórnej były rejestrowane jednocześnie.
Reprezentatywne wyniki dla protokołu funkcji naczyniowej (tj. nr 2) obejmują rozkłady temperatury tkanki skórnej, zmiany temperatury tkanki skórnej w odpowiedzi na zewnętrzną stymulację termiczną oraz mapy indeksu naczyniowego tkanki skórnej opracowane na podstawie dynamicznego obrazowania termograficznego. Zaobserwowano korelacje między obrazowaniem termograficznym indeksu naczyniowego tkanki skórnej a pomiarem perfuzji tkanki skóry metodą laserowego dopplerowskiego przepływomierza.
Reprezentatywne wyniki dla protokołu koregistracji (tj. nr 3) obejmują mapę natlenienia tkanek, mapę indeksu naczyniowego oraz fuzję obrazów fotograficznych, mapy natlenienia i mapy indeksu naczyniowego, skorejestrowanych za pomocą wielokontrastowych markerów powierniczych.
Rysunek 1. Konfiguracja dwutrybowego systemu CWC do bezkontaktowego obrazowania natlenienia tkanek i funkcji naczyniowej. System został zamontowany na wózku mobilnym. Składał się on z kamery termowizyjnej w podczerwieni, kamery CCD, strojonego filtra ciekłokrystalicznego oraz szerokopasmowego źródła światła. Do synchronizacji zadań związanych z gromadzeniem, analizą i wyświetlaniem danych wykorzystano komputer.
Rycina 2. Interfejs oprogramowania systemu CWC. Interfejs oprogramowania został zaprogramowany w środowisku Labview. W lewym górnym rogu interfejsu znajduje się panel sterowania konfiguracją sprzętu i kalibracją systemu. Po prawej stronie interfejsu widoczny jest w czasie rzeczywistym obraz mapy temperatury tkanki zarejestrowany przez kamerę podczerwieni. W dolnej części interfejsu znajdują się pomiary perfuzji tkanki skóry wykonane metodą lasernego Dopplera.
Rysunek 3. Interfejs oprogramowania systemu CWC (cd.). Jest to okno wyskakujące służące do wyświetlania parametrów utlenowania tkanek. Po lewej stronie znajduje się mapa utlenowania tkanek zrekonstruowana z obrazów wielospektralnych. Prawa strona interfejsu wyświetla następujące parametry utlenowania tkanek (od góry dołu): (1) utlenowanie tkanek skórnych uśrednione z wybranego obszaru zainteresowania (ROI) na mapie utlenowania tkanek; (2) utlenowanie tkanek głębokich monitorowane przez oksymetr tkankowy OxplexTS; (3) napięcie tlenu w tkankach skórnych monitorowane przez transkutaneousny monitor tlenu TCM.
Rysunek 4. Obrazowanie utlenowania tkanek skórnych z wykorzystaniem systemu obrazowania OxyVu. Rysunek po lewej stronie przedstawia obraz tkanek skóry w skali szarości. W celu symulacji koloru skóry na skórze naniesiono warstwę tuszu. Po prawej stronie przedstawiono mapę utlenowania tkanek skórnych pozyskaną za pomocą systemu OxyVu. Wybrano dwa kwadratowe obszary zainteresowania (ROI) odpowiednio wewnątrz i na zewnątrz obszaru pokrytego tuszem. Dla ROI w obrębie obszaru pokrytego tuszem średnie utlenowanie tkanek skórnych wynosiło 62,8±1,0%. Dla ROI poza obszarem pokrytym tuszem średnie utlenowanie tkanek skórnych wynosiło 44,0±1,0%. Odnotowano różnicę na poziomie 18,8% w pomiarach utlenowania tkanek skórnych wewnątrz i na zewnątrz obszaru skóry pokrytego tuszem.
Rysunek 5. Obrazowanie utlenowania tkanki skórnej za pomocą systemu CWC. Obrazy multispektralne zostały zarejestrowane przez system CWC w tym samym miejscu na skórze tego samego badanego, co na rysunku 4. Lewy obraz przedstawia obraz tkanki skóry w jednej długości fali, a prawy obraz to zrekonstruowana mapa utlenowania tkanki skórnej. Na skórę naniesiono warstwę tuszu o stężeniu takim samym, jak na rysunku 4. Wybrano dwa kwadratowe obszary zainteresowania (ROI) – odpowiednio wewnątrz i na zewnątrz obszaru pomalowanego tuszem. Dla ROI wewnątrz obszaru pomalowanego tuszem średnie utlenowanie tkanki skórnej wyniosło 60,9±6,9%. Dla ROI na zewnątrz obszaru pomalowanego tuszem średnie utlenowanie tkanki skórnej wyniosło 65,8±5,5%. W pomiarach utlenowania tkanki skórnej wewnątrz i na zewnątrz obszaru skóry pomalowanej tuszem zaobserwowano różnicę wynoszącą 4,9%.
Rysunek 6. Wpływ symulowanych zmian koloru skóry na wiarygodność pomiarów utlenowania tkanki skórnej. Przeprowadzono analizę statystyczną w celu określenia istotności wpływu symulowanych zmian koloru skóry na pomiary natlenienia dla systemów obrazowania OxyVu i CWC. Dla każdego systemu obrazowania obliczono średnie natlenienie tkanki skórnej w obszarach pomalowanych tuszem oraz poza nimi, wybierając losowo po 10 obszarów zainteresowania (ROI) w każdym z tych obszarów. Hipoteza zerowa zakładała, że zmiana koloru skóry nie wpłynie na pomiar natlenienia tkanki skórnej. Hipotezę zerową przetestowano odpowiednio na mapach natlenienia przedstawionych na rysunku 4 (pomiary OxyVu) oraz rysunku 5 (pomiary CWC). Testy t-Studenta wykazały, że wartość p dla pomiarów OxyVu jest znacznie mniejsza niż 0,01, co oznacza odrzucenie hipotezy zerowej. Zatem zmiana koloru skóry wpływa na pomiary natlenienia tkanki skórnej w systemie obrazowania OxyVu. W przeciwieństwie do tego, wartość p dla pomiarów CWC wyniosła 0,728, co wskazuje na prawdopodobieństwo, że zmiana koloru skóry nie wpływa na pomiary natlenienia tkanki skórnej w systemie obrazowania CWC.
Rysunek 7. Obrazy utlenowania tkanki skórnej uzyskane za pomocą systemu CWC podczas reaktywnej hiperemii pookluzyjnej (PORH). Test PORH przeprowadzono na przedramieniu zdrowego ochotnika zgodnie z #1. (a). Jednobarwny obraz przedramienia o pojedynczej długości fali z czterema markerami powierznymi umieszczonymi w celu koregistracji obrazów. (b) Bazowa mapa utlenowania tkanki skórnej uzyskana przed okluzją naczyniową. (c) Mapa utlenowania tkanki skórnej po okluzji naczyniowej (ciśnienie skurczowe + 50 mmHg) trwającej 2 minuty. (d) Mapa utlenowania tkanki skórnej po hiperemii reaktywnej. Istotne zmiany w utlenowaniu tkanki skórnej zaobserwowano przed, w trakcie i po okluzji naczyniowej.
Rycina 8. Parametry utlenowania tkanek monitorowane w sposób ciągły podczas testu PORH. Protokół testowy w (a) przedstawia okres baseline przed okluzją, po którym następuje okres okluzji nadsystolicznej, a kończy się okres hiperemii reaktywnej. Historia utlenowania tkanki skórnej podczas procedury PORH przedstawiona jest na wykresie (b). Uzyskano ją poprzez uśrednienie wybranego obszaru zainteresowania (ROI) na mapie utlenowania skóry CWC. Monitorowano również utlenowanie tkanek głębokich za pomocą oksymetru tkankowego OxiplexTS, co przedstawiono na wykresie (c). Napięcie tlenu w tkankach przezskórnych monitorowano również za pomocą urządzenia TCM, co przedstawiono na wykresie (d). Pomiary utlenowania tkanki skórnej wykonane za pomocą CWC dobrze pokrywają się z innymi parametrami natlenienia podczas procedury PORH.
Rycina 9. Reakcje tkanki skórnej przy różnych ciśnieniach okluzji naczyniowej. Obrazy termograficzne pozyskano bezpośrednio po stymulacji termicznej (tj. za pomocą woreczka z wodą w temperaturze pokojowej 25°C) usunięto z lewej dłoni badanej osoby. Oś pozioma odpowiada różnym punktom czasowym po usunięciu stymulacji termicznej. Oś pionowa odpowiada następującym czterem poziomom ciśnienia okluzji naczyniowej: 0 (brak okluzji), 0,5DBP, 0,5(DBP+SBP), 1,5SBP, gdzie DBP to ciśnienie skurczowe, a SBP to ciśnienie rozkurczowe. Dla tej konkretnej osoby DBP wynosi 69 mmHg, a SBP 123 mmHg. Wyniki testu wskazują, że odpowiedź temperatury tkanki na zewnętrzną stymulację termiczną jest skorelowana z poziomem okluzji naczyniowej. Zwiększenie ciśnienia okluzji zmniejsza tempo odpowiedzi termicznej.
Rycina 10. Zrekonstruowane mapy indeksu naczyniowego przy różnych ciśnieniach okluzji naczyniowej. Wskaźnik funkcji naczyniowej (v) dla każdego piksela obrazów termograficznych został wyznaczony poprzez regresję zmiany temperatury tkanki skórnej (ΔT) w funkcji pierwiastka kwadratowego z czasu po stymulacji termicznej (√t): Δ √t + K + ε, gdzie ε to błąd losowy, a K to stała. Mapy wskaźnika funkcji naczyniowej od lewej do prawej odpowiadają następującym warunkom okluzji: (a) brak okluzji, (b) 0,5DBP, (c) 0,5 (DBP+SBP), (d) 1,5SBP. Dla tego konkretnego badanego ciśnienie rozkurczowe (DBP) wynosi 69 mmHg, a ciśnienie skurczowe (SBP) 123 mmHg.
Rysunek 1. Korelacja między indeksem funkcji naczyniowych a perfuzją tkanki skóry. Wskaźnik funkcji naczyniowej opuszki palca dla każdego ciśnienia okluzji w punkcie #2 obliczono, wyciągając średnią z pięciu obszarów zainteresowania (ROI) na mapie wskaźnika naczyniowego tkanki. Perfuzję tkanki skóry mierzono urządzeniem laser Doppler w jednej z opuszek palców. Wskaźnik naczyniowy opuszki palca korelował z pomiarem laser Doppler, co wskazuje na potencjał wykorzystania dynamicznej metody termograficznej do ilościowej oceny funkcji naczyniowej tkanki.
Rysunek 12. Proces koregistracji obrazów. W pierwszym rzędzie przedstawiono: (a) znormalizowane zdjęcie, (b) wysegmentowany obszar pierwszego planu oraz (c) wysegmentowane markery na zdjęciu. W drugim rzędzie przedstawiono: (d) znormalizowaną mapę perfuzji, (e) wysegmentowany obszar pierwszego planu oraz (f) wysegmentowane markery na mapie perfuzji. Obliczono transformację afiniczną między dwoma zestawami pozycji markerów. Obrazy zarejestrowane wspólnie (g i h) uzyskano poprzez przekształcenie zdjęcia oraz mapy utlenowania przy użyciu tej odzyskanej transformacji afinicznej.
Rysunek 13. Wyniki koregistracji. Przekształcone zdjęcie oraz mapa utlenowania wraz z mapą perfuzji zostały zarejestrowane wspólnie i wyświetlone w formie mapy cieplnej. Mapa cieplna na obrazie (a) została przedstawiona z wykorzystaniem 10% przekształconego obrazu fotograficznego w kanale czerwonym, 10% przekształconego obrazu utlenowania w kanale zielonym oraz 50% mapy perfuzji w kanale niebieskim. W celu lepszej wizualizacji naczyń przedstawiamy inną wersję wyniku korejestracji, widoczną na obrazie (b). Mapa cieplna składała się ze 100% przekształconego obrazu fotograficznego w kanale czerwonym, 50% przekształconego obrazu utlenowania w kanale zielonym oraz 50% zmodyfikowanej mapy perfuzji w kanale niebieskim, przy czym mapa indeksu naczyniowego została odwrócona i zachowano jedynie informacje w obszarze pierwszego planu.
Dyskusja
Tlen występuje w tkankach biologicznych w wielu formach, takich jak tlen związany z hemoglobiną lub mioglobiną, tlen rozpuszczony oraz reaktywne formy tlenu. Transport tlenu odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu żywotności tkanek i prawidłowych procesów metabolicznych 3. Ostra hipoksja o nasileniu lekkim do umiarkowanego inicjuje adaptację metaboliczną, regulację naczyniową oraz odpowiedzi angiogenne 4. Skrajna hipoksja i anoksja prowadzą do niewystarczającej angiogenezy i śmierci komórek. Nierównowaga między ograniczoną podażą tlenu a zwiększonym zapotrzebowaniem na tlen jest jednym z głównych czynników przyczyniających się do wielu zaburzeń, takich jak rany przewlekłe 5. W przypadku ran niedokrwiennych podaż tlenu jest ograniczona z powodu braku perfuzji i nie może zaspokoić potrzeb metabolicznych procesu gojenia, co upośledza funkcję wyrzutu oddechowego ukierunkowaną na zwalczanie infekcji. Jednoczesna ocena natlenienia tkanki skórnej i funkcji naczyniowej ma istotne znaczenie kliniczne w leczeniu ran przewlekłych.
Technika obrazowania hiperspektralnego szacuje natlenienie tkanki skórnej poprzez oświetlenie tkanki i wykrywanie jej odbicia przy różnych długościach fal 6. Główną zaletą obrazowania hiperspektralnego jest nieinwazyjne i bezkontaktowe wykrywanie funkcjonalnych właściwości tkanek. Jednakże niezawodność pomiaru natlenienia w wielu systemach obrazowania hiperspektralnego jest wpływana przez kolor skóry oraz inne wariacje absorpcji tła. Wcześniej opracowano spektroskopię drugiej pochodnej z szeroką przerwą (wide gap second derivative spectroscopy) do pomiaru natlenienia tkanek przy minimalnym wpływie rozpraszania i pigmentacji skóry 1. Zastosowaliśmy zasadę spektroskopii drugiej pochodnej do obrazowania multispektralnego i wykazaliśmy spójność pomiaru natlenienia tkanki skórnej niezależnie od symulowanych zmian koloru skóry.
Perfuzja tkanek była wcześniej badana poprzez pomiar rozsyłania cieplnego tkanek 7. Opracowano metodę pojedynczej osłony (hood) w celu wprowadzenia stymulacji termicznej i obrazowania dynamicznych odpowiedzi tkanek, aby oszacować rozkład bezwładności cieplnej tkanki skóry 8. Eksperymenty na skórze przedramienia człowieka poddaną uciskowi mankietowym tętnic wykazały liniową zależność między bezwładnością cieplną a perfuzją krwi mierzoną za pomocą laserowego obrazowania Dopplera przed i w trakcie okluzji przepływu krwi 8. Do oszacowania reaktywności naczyniowej opuszki palca podczas pletyzmografii z okluzją żylną wykorzystano również uproszczony model biocieplny 9. Pomimo powyższych starań, ilościowe określenie perfuzji krwi w skórze na podstawie pomiarów temperatury skóry jest trudne ze względu na brak czułości, zależność od grubości tkanki tłuszczowej podskórnej oraz inne czynniki wpływające na wynik, takie jak skurcz naczyń, rozszerzenie naczyń i artefakty ruchowe 10. W niniejszym protokole wykorzystaliśmy kamerę podczerwieni do rejestracji dynamiki temperatury tkanek w odpowiedzi na stymulację termiczną w temperaturze pokojowej. Stymulację termiczną dobrano tak, aby zminimalizować efekt skurczu i rozszerzenia naczyń. Dalsze prace nad modelowaniem i pomiarami są niezbędne, aby określić wiarygodną korelację ilościową między indeksem funkcji naczyniowej a perfuzją tkanki skóry.
W części #3 do zadań korejestracji wykorzystaliśmy transformację afiniczną. Jednak ze względu na to, że dwie kamery są ustawione pod różnymi kątami w przestrzeni 3D, potencjalnie dokładniejsze byłoby zastosowanie transformacji powiązanej z transformacją 3D między dwiema kamerami. Obecnie badamy ten kierunek, który obejmuje kalibrację zewnętrzną kamer w przestrzeni 3D z wykorzystaniem geometrii epipolarnej.
Oświadczenia
Nie zadeklarowano konfliktów interesów.
Podziękowania
Praca finansowana z grantów NIH RO1 HL073087, GM 077185 oraz GM 069589 przyznanych CKS. Praca jest również wspierana przez grant z programu Regenerative Medicine w DHLRI. Autorzy są wdzięczni za wsparcie techniczne i wkład kliniczny następującym osobom z Ohio State University: dr. Sabyasachi Biswasowi (Comprehensive Wound Center), dr Allison Spiwak (Circulation Technology Division), Josephowi Agostonowi (Circulation Division), Thomie Shives (Circulation Division), Josephowi Ewingowi (Mechanical Engineering), Scottowi Killingerowi (Mechanical Engineering) oraz Xiaoyin Ge (Electrical Engineering).
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Wodoodporny czarny atrament kaligraficzny Higgins | Sanford | 44314 | rozcieńczony do 1% |
| Kamera CCD z głębokim chłodzeniem Hamamatsu ORCA ER | Hamamatsu Corp. | C4742-80-12AG | |
| Regulowany filtr ciekłokrystaliczny Varispec SNIR | Cambridge Research Systems | VIS-10-HC-20 | |
| Kamera podczerwieni ThermoVision A40 | FLIR Systems Inc. | A40 | |
| Wysokointensywne światłowodowe źródło światła Thorlabs OSL1 | Thorlabs Inc. | OSL1 |
Bibliografia
- Myers, D. E., Anderson, L. D., Seifert, R. P., Ortner, J. P., Cooper, C. E., Beilman, G. J. Noninvasive method for measuring local hemoglobin oxygen saturation in tissue using wide gap second derivative near-infrared spectroscopy. J Biomed Opt. 10 (3), 034017-034017 (2005).
- Jarm, T., Kragelj, R., Liebert, A., Lukasiewitz, P., Erjavec, T., Preseren-Strukelj, M. Postocclusive reactive hyperemia in healthy volunteers and patients with peripheral vascular disease measured by three noninvasive methods. Adv Exp Med Biol. 530, 661-669 (2003).
- Treacher, D. F., Leach, R. M. Oxygen transport-1. Basic principles. Bmj. 317 (7168), 1302-1306 (1998).
- Leach, R. M., Treacher, D. F. Oxygen transport-2. Tissue hypoxia. BMJ. 317 (7169), 1370-1373 (1998).
- Sen, C. K. Wound healing essentials: let there be oxygen. Wound Repair Regen. 17 (1), 1-18 (2009).
- RL, G. reenman, Panasyuk, S., Wang, X., TE, L. yons, Dinh, T., Longoria, L. Early changes in the skin microcirculation and muscle metabolism of the diabetic foot. Lancet. 366 (9498), 1711-1717 (2005).
- Valvano, J. W. The use of thermal diffusivity to quantify tissue perfusion [dissertation]. , Massachusetts Institute of Technology. (1981).
- Hassan, M., Togawa, T. Observation of skin thermal inertia distribution during reactive hyperaemia using a single-hood measurement system. Physiol Meas. 22 (1), 187-200 (2001).
- Ley, O., Deshpande, C., Prapamcham, B., Naghavi, M. Lumped parameter thermal model for the study of vascular reactivity in the fingertip. J Biomech Eng. 130 (3), 031012-031012 (2008).
- Wilson, S. B., Spence, V. A. Dynamic thermographic imaging method for quantifying dermal perfusion: potential and limitations. Med Biol Eng Comput. 27 (5), 496-501 (1989).
Przedruki i uprawnienia
