Name: Obrazowanie w dwóch trybach utlenowania tkanek skórnych i funkcji naczyniowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-08T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 35 s
Description: Poznaj system obrazowania w dwóch trybach do nieinwazyjnej oceny utlenowania tkanek skórnych i funkcji naczyniowych. Ta metoda integruje kamerę termowizyjną, CCD i filtr LCTF w celu monitorowania gojenia ran.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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).

<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>

Nie zadeklarowano konfliktów interesów.

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.

<table><tbody><tr><td>Wodoodporny czarny atrament kaligraficzny Higgins</td><td>Sanford</td><td>44314</td><td>rozcieńczony do 1%</td></tr><tr><td>Kamera CCD z głębokim chłodzeniem Hamamatsu ORCA ER</td><td>Hamamatsu Corp.</td><td>C4742-80-12AG</td><td></td></tr><tr><td>Regulowany filtr ciekłokrystaliczny Varispec SNIR</td><td>Cambridge Research Systems</td><td>VIS-10-HC-20</td><td></td></tr><tr><td>Kamera podczerwieni ThermoVision A40</td><td>FLIR Systems Inc.</td><td>A40</td><td></td></tr><tr><td>Wysokointensywne światłowodowe źródło światła Thorlabs OSL1</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>OSL1</td><td></td></tr></tbody></table>

obrazowanie dwutrybowe utlenowania tkanki skórnej i funkcji naczyniowej

Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

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.

Opracowano dwumodalny system obrazowania do bezkontaktowej oceny utlenowania tkanek skóry oraz funkcji naczyniowej.

Obrazowanie dwutrybowe utlenowania tkanki skórnej i funkcji naczyniowej

Dokładna ocena utlenowania tkanek skóry oraz funkcji naczyniowej jest istotna dla prawidłowego wykrywania, określania stopnia zaawansowania i leczenia wielu schorzeń...

Dokładna ocena natlenienia tkanki skórnej i funkcji naczyniowej jest istotna dla właściwego wykrywania, oceny stopnia zaawansowania i leczenia wielu schorzeń, w tym ran przewlekłych. W niniejszym materiale obrazowanie natlenienia tkanki skórnej oraz termicznej reaktywności naczyniowej tkanki jest przeprowadzane nieinwazyjnie. Wykorzystano w tym celu nowatorski system obrazowania w trybie dualnym, który integruje kamerę podczerwieni, kamerę CCD, regulowany filtr ciekłokrystaliczny oraz wysokointensywne światłowodowe źródło światła.Zmiany oksygenacji są indukowane w tkance ramienia zdrowego badanego przy użyciu mankietu do pomiaru ciśnienia krwi monitorowanego przez dwutrybowy system obrazowania; w porównaniu z jednoczesnymi pomiarami oksygenacji tkanek głębokich i tkanki skórnej, rejestrowane są również zmiany napięcia tlenowego i temperatury tkanki w odpowiedzi na zewnętrzną stymulację termiczną w celu zrekonstruowania mapy reaktywności naczyniowej na temperaturę. Mapa oksygenacji tkanki skórnej oraz mapa reaktywności naczyniowej tkanek na temperaturę są łączone za pomocą zaawansowanego algorytmu koregistracji. W niniejszej pracy opisujemy opracowanie nowatorskiego systemu obrazowania do nieinwazyjnego monitorowania nasycenia tlenem tkanki rany oraz dynamicznego profilu termograficznego, co pomaga w badaniu egzotermicznego stanu zapalnego oraz w śledzeniu przepływu ciepłej krwi do tkanki rany podczas poinfalmacyjnej fazy angiogenezy.Z perspektywy klinicznej ten system obrazowania ma potencjał, aby pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie leczenia ran ostrych i przewlekłych, takie jak wykorzystanie oczyszczania rany pod kontrolą obrazową. Będzie on również pomocny w nieinwazyjnym monitorowaniu reakcji na interwencje terapeutyczne w ranie poprzez wielokrotne pomiary natlenienia tkanek. Ten dwumodelowy system obrazowania, opracowany w Comprehensive Wound Center na Uniwersytecie stanowym w Ohio, jest pierwszym krokiem w kierunku jednoczesnej oceny natlenienia tkanki rany oraz funkcji naczyniowych.Jak widać, system jest teraz gotowy do testów funkcjonalnych; trwają prace nad ulepszeniem projektu inżynieryjnego, standaryzacją protokołu oraz walidacją systemu do rutynowego zastosowania klinicznego. Oprócz sprzętu do obrazowania i algorytmów rekonstrukcji opracowaliśmy szybsze metody korejestracji obrazów w celu integrowania i wizualizacji obrazów nakładkowych pozyskanych za pomocą różnych modalności obrazowania. Podejście to ma charakter modułowy, co umożliwia w przyszłości dodawanie nowych platform obrazowania.Zacznij od wyboru zdrowego ochotnika. Poproś go, aby usiadł z lewym przedramieniem opartym o blat. Za pomocą pędzla nałóż cienką warstwę tuszu kreślarskiego na przedramię ochotnika, aby zasymulować różne kolory skóry.Umieść cztery markery referencyjne na przedramieniu badanego, aby wyznaczyć obszar zainteresowania (ROI) obejmujący zarówno skórę pomalowaną tuszem, jak i skórę niezabarwioną. Markery referencyjne wykazują jednoczesny kontrast termiczny i optyczny, co ułatwia korejestrację obrazów; w tym celu wykorzystano dwumodalny system obrazowania opracowany w Comprehensive Wound Center na Uniwersytecie stanu Ohio. System obrazowania składa się z kamery podczerwieni, kamery CCD, regulowanego filtra ciekłokrystalicznego oraz wysokointensywnego światłowodowego źródła światła, co pozwala na przeprowadzenie obrazowania wielospektralnego w celu oceny natlenienia tkanek.Wyłącz wszystkie zewnętrzne źródła światła, a następnie poproś badanego o ułożenie ramienia i wykonaj zdjęcia. Oprogramowanie do obrazowania automatycznie kalibruje czasy ekspozycji dla każdej długości fali. Po zebraniu obrazów próbkowych z obszaru zainteresowania, umieść w obszarze obrazowania białą tablicę i wykonaj zdjęcia refleksyjne przy różnych długościach fal.Próbki te zostaną wykorzystane do kalibracji. Po pozyskaniu obrazów referencyjnych należy obliczyć stosunek odbicia i wyznaczyć utlenowanie tkanki dla każdego piksela na podstawie szerokiej przerwy.Widmo drugiej pochodnej. Dla porównania, uzyskaj mapę utlenowania tkanki skórnej za pomocą komercyjnego systemu, aby ustalić, czy zmiana koloru skóry wpływa na pomiary utlenowania w każdym z systemów. Użyj oprogramowania do analizy statystycznej, aby przeprowadzić test t-Studenta, porównując pomiary w obszarach z tuszem i bez niego.Następnie załóż mankiet ciśnieniowy na lewe ramię badanego. Zmierz i zapisz skurczowe oraz rozkurczowe ciśnienie tętnicze krwi badanego. Umieść sensory spektrofotometru tkankowego plex TS oraz transkutaneousnego monitora tlenu A TCM na tym samym ramieniu i włącz urządzenia, aby rozgrzewały się przez 20 minut, monitorując w tym czasie mapę utlenowania tkanek skórnych.Wprowadź zmiany w utlenowaniu tkanki ramienia, wykonując reaktywną hiperemię pozakluzyjną (PORH). Kliknij przycisk start, aby rozpocząć obrazowanie. Monitoruj linię bazową przed okluzją przez dwie minuty.Następnie napompuj mankiet do ciśnienia o 50 mmHg wyższego od ciśnienia skurczowego, aby wywołać okluzję nadsystoliczną. Pozostaw mankiet napompowany przez dwie minuty, kontynuując monitorowanie zmian parametrów tkankowych. Na koniec szybko spuść powietrze z mankietu, aby wywołać hiperemię reaktywną.Rejestruj wszystkie parametry natlenienia tkanek przez dwie minuty. W celu wykonania dynamicznego obrazowania termograficznego, zapewnij badanej zdrowej osobie komfortową pozycję.Osoba badana powinna usiąść z lewym ramieniem opartym o blat. Grzbiet lewej dłoni należy skierować w górę, w stronę jednostki kamery podczerwieni systemu obrazowania. Następnie na opuszkę palca lewej dłoni należy przyłożyć sondę laserowego dopplera, aby stale monitorować perfuzję skóry z częstotliwością próbkowania 10 hertz.Załóż mankiet ciśnieniowy na lewe ramię badanego. Następnie zmierz i zapisz skurczowe oraz rozkurczowe ciśnienie tętnicze badanego. Wygeneruj różne poziomy okluzji naczyniowej poprzez kontrolowanie stopnia napompowania mankietu przy następujących poziomach ciśnienia: brak okluzji, 0,5 raz ciśnienia rozkurczowego, suma 0,5 raz ciśnienia rozkurczowego i ciśnienia skurczowego oraz 1,5 raz ciśnienia skurczowego.Następnie należy przeprowadzić badania obrazowania termograficznego dla dwóch poziomów okluzji naczyniowej: braku okluzji oraz okluzji skurczowej. Stymulację termiczną wprowadza się poprzez przyłożenie worka z wodą o temperaturze pokojowej do lewej dłoni na 30 sekund. Natychmiast po usunięciu worka z wodą należy rozpocząć ciągłą akwizycję obrazów termograficznych z częstotliwością obrazowania dwóch klatek na sekundę.Przy użyciu oprogramowania określ funkcję reaktywności termicznej naczyń tkankowych. Oblicz indeks funkcji dla każdego piksela obrazu termograficznego, wyliczając stosunek pierwiastka kwadratowego z czasu stymulacji termicznej do odpowiadającej mu zmiany temperatury tkanki. Oblicz wartość reaktywności termicznej naczyń palca dla każdego ciśnienia okluzji, uśredniając pięć obszarów ROI na mapie reaktywności termicznej naczyń tkankowych. Wartości reaktywności termicznej naczyń palca porównuje się z pomiarami laserowskiej dopplerometrii perfuzji naczyń palca przy różnych poziomach okluzji.W celu korejestracji mapy natlenienia uzyskanej z obrazowania wielospektralnego oraz mapy funkcji naczyniowej uzyskanej z dynamicznego obrazowania termograficznego, należy wykorzystać program MATLAB do przekształcenia wszystkich obrazów w skalę szarości. Następnie należy znormalizować wartości intensywności pikseli, ustawiając je w przedziale od zera do jeden.Następnie na mapie natlenienia lub obrazie wielospektralnym zidentyfikuj pierwszy plan lub obszar skóry, którego wartości intensywności pikseli są wyższe niż empiryczny globalny próg wynoszący 0,8 średniej wartości intensywności całego obrazu. W dalszym ciągu ulepsz obraz, stosując operację morfologiczną. Następnie, aby skompensować zmienność oświetlenia, zidentyfikuj markery referencyjne.Markery te będą widoczne jako ciemniejsze obszary na pierwszym planie i będą miały wartości intensywności poniżej globalnych i adaptacyjnych progów lokalnych. Należy doprecyzować obszary markerów fiducyjnych za pomocą operacji morfologicznych w celu usunięcia szumu z obrazu, a następnie wybrać identyfikatory obiektów (OID) tych czterech obszarów jako punkty kontrolne na zdjęciu optycznym.Powtórz analogiczne kroki w celu zidentyfikowania obszarów znacznikowych na mapie funkcji naczyniowych lub obrazie termograficznym. Dopasuj dwa zestawy punktów kontrolnych na podstawie ich bliskości. Po znormalizowaniu ich do tej samej skali, dopasuj punkt kontrolny na pierwszym obrazie do najbliższego punktu kontrolnego.W drugim przypadku oblicz dokładną transformację zawierającą informacje o translacji, rotacji i skalowaniu między dwoma obrazami, przyjmując mapę naczyń krwionośnych jako punkt odniesienia. Następnie przekształć mapę natlenienia, korzystając z obliczonej transformacji.Na koniec, w celu wizualizacji, nałóż na siebie zarejestrowane obrazy. Przedstawiono tutaj zrekonstruowaną mapę utlenowania tkanki skórnej, pozyskaną z przedramienia zdrowego ochotnika przy użyciu kompleksowego dwumodalnego systemu obrazowania centrycznego w ranie. Należy zauważyć, że nie zaobserwowano istotnych różnic w utlenowaniu pomiędzy obszarami tkanki pomalowanej a niepomalowanej.W celu oceny pomiarów natlenienia z obszarów poza i w obrębie regionu pomalowanego tuszem losowo wybrano 10 ROI. Przedstawione tutaj wyniki sugerują, że pomiar natlenienia tkanek za pomocą kompleksowego systemu centrum leczenia ran nie jest w znacznym stopniu zależny od koloru skóry. W porównaniu z tym, pomiary natlenienia tkanek uzyskane przy użyciu systemu komercyjnego są w znacznym stopniu zależne od koloru skóry.Kompleksowy system obrazowania centrum leczenia ran umożliwia ciągłe monitorowanie zmian w utlenowaniu tkanki skórnej podczas fazy baseline’owej okluzji oraz fazy hiperemii w procedurze PORH. W trakcie procedury PORH zmiana utlenowania tkanki skórnej pokrywa się ze zmianami utlenowania tkanek głębokich. Kompleksowy system obrazowania centrum leczenia ran pozwala również na obrazowanie termicznej reaktywności naczyniowej tkanki skórnej.Ryciny te przedstawiają reprezentatywne mapy funkcji naczyniowej tego samego badanego przy różnych ciśnieniach okluzji naczyniowej wywołanych przez mankiet ciśnieniowy. Średni wskaźnik funkcji naczyniowej w opuszkach palców badanego koreluje z pomiarem dopplerowskim laserowym opuszek palców. Perfundacja tkanki skóry.Mapa natlenienia oraz mapa funkcji naczyniowej pozyskane przez system obrazowania są łączone za pomocą algorytmu korejestracji. Na tej ilustracji przedstawiono reprezentatywny przykład fuzji obrazów. Prezentowany układ to system obrazowania z podwójnym modelem, służący do jednoczesnej oceny natlenienia tkanek ciągłych oraz naczyniowej reaktywności termicznej tkanek.Można dodać inne platformy, takie jak obrazowanie fluorescencyjne. Integracja systemowa komponentów sprzętowych i programowych stanowi kluczowy fundament. Dzięki temu algorytm korejestracji obrazów w systemie można łatwo dostosować do dodatkowych modalności obrazowania, co czyni ten produkt wszechstronnym.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobre zrozumienie możliwości, jakie oferuje to nowe podejście do obrazowania. Opracowanie tego systemu jest przykładem interdyscyplinarnejy badań translacyjnych prowadzonych w kompleksowym centrum leczenia ran na Uniwersytecie Stanowym Ohio. Powodzenia w przeprowadzaniu doświadczeń.

dual-mode-imaging-cutaneous-tissue-oxygenation-vascular

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Dwuzakresowe obrazowanie tlenu krążącego w tkankach skóry i funkcji naczyń krwionośnych

Przedstawiamy procedurę eksperymentalną pomiaru ciśnienia parcjalnego tlenu (pO2) w naczyniach krwionośnych mózgu, opartą na zależnym od tlenu wygaszaniu fosforescencji. Opisano procedury przygotowania zwierząt oraz obrazowania zarówno dla obrazowania pO2 w szerokim polu widzenia z wykorzystaniem detektora CCD u szczurów, jak i obrazowania pO2 opartego na dwufotonowym wzbudzeniu u myszy.

Pomiar utlenowania krwi mózgowej oparty na zależnym od tlenu wygaszaniu fosforescencji

Poniżej przedstawiamy szczegółowy opis eksperymentalnego protokołu obrazowania z nowo opracowanym ręcznym systemem optoakustycznym (fotoakustycznym) do trójwymiarowego obrazowania funkcjonalnego i molekularnego w czasie rzeczywistym. Wykazana wysoka wydajność i wszechstronność mogą zdefiniować nowe obszary zastosowań technologii optoakustycznej w badaniach przedklinicznych i praktyce klinicznej.

Uniwersalna ręczna trójwymiarowa sonda do obrazowania optoakustycznego do angiografii tkanek głębokich i funkcjonalnych badań przedklinicznych w czasie rzeczywistym

Opisano montaż i użycie multimodalnego mikroendoskopu, który może rejestrować dane obrazu tkanek powierzchownych z parametrami fizjologicznymi tkanek, w tym stężeniem hemoglobiny, stężeniem melaniny i nasyceniem tlenem. Technika ta może być przydatna do oceny struktury tkanki i perfuzji oraz może być zoptymalizowana pod kątem indywidualnych potrzeb badacza.

Multimodalna platforma obrazowania i spektroskopii mikroendoskopii z wiązkami włókien do nieinwazyjnej analizy tkanek in vivo

Ten artykuł opisuje metodę pomiaru reaktywności naczyń krwionośnych siatkówki in vivo u ludzi przy użyciu techniki prowokacji oddechowej gazem w celu dostarczania bodźców wazoaktywnych podczas pozyskiwania obrazów siatkówki.

Reaktywność naczyniowa siatkówki oceniana za pomocą angiografii optycznej koherentnej tomografii

Obecny protokół opisuje pozyskiwanie wielospektralnych obrazów optoakustycznych in vivo ludzkiego układu krwionośnego. Obejmują one kwantyfikację hemoglobiny i melaniny, uważanych za chromofory będące przedmiotem zainteresowania dla analizy funkcjonalnej.

Wielospektralna tomografia optoakustyczna do obrazowania funkcjonalnego w badaniach naczyniowych

Ocena funkcji mikronaczyniowej za pomocą obrazowania rezonansu magnetycznego serca wrażliwego na natlenienie w połączeniu z manewrami oddychania wazoaktywnego jest wyjątkowa pod względem zdolności do oceny szybkich dynamicznych zmian w utlenowaniu mięśnia sercowego in vivo, a zatem może służyć jako krytycznie ważna technika diagnostyczna dla funkcji naczyń wieńcowych.

Wrażliwy na natlenienie rezonans magnetyczny serca z manewrami oddychania naczyniowego do nieinwazyjnej oceny dysfunkcji mikronaczyń wieńcowych

Ten artykuł przedstawia podejście multimodalne, które ma na celu przezwyciężenie ograniczeń tradycyjnych metod w wykrywaniu niedokrwienia krezki i zapobieganiu martwicy jelit. Prezentowana technika stanowi obiecujące rozwiązanie polegające na połączeniu najnowocześniejszej ultrasonografii z najnowocześniejszymi technologiami światła bliskiej podczerwieni.

Multimodalna diagnostyka niedokrwienia krezki

Opisujemy protokół do nieinwazyjnego i ciągłego pomiaru bezwzględnego wskaźnika przepływu krwi w mikronaczyniach krwionośnych i nasycenia krwi tlenem za pomocą multimodalnego urządzenia opartego na optyce dyfuzyjnej bliskiej podczerwieni. Następnie oceniamy tempo metabolizmu zużycia tlenu i reaktywnego przekrwienia za pomocą testu okluzji naczyniowej.

Nieinwazyjne monitorowanie utlenowania mikrokrążenia i reaktywnego przekrwienia przy użyciu hybrydowej, rozproszonej spektroskopii optycznej w bliskiej podczerwieni do intensywnej terapii

Tutaj opisujemy nieinwazyjne podejście wykorzystujące spektroskopię bliskiej podczerwieni do oceny reaktywnego przekrwienia kończyny dolnej. Protokół ten zapewnia standaryzowaną ocenę reakcji naczyniowej i mikronaczyniowej, która może być wykorzystana do określenia obecności dysfunkcji naczyniowej, a także skuteczności interwencji terapeutycznych.

Spektroskopia bliskiej podczerwieni podczas przekrwienia reaktywnego w celu oceny funkcji naczyniowej kończyn dolnych

Ilościowe mapy tlenowe 3D mysich guzów zostały zobrazowane nieinwazyjnie za pomocą pulsacyjnego rezonansu paramagnetycznego. Ultrasonografia B-mode i Power Doppler zostały wykorzystane do anatomii i struktury naczyniowej. Obrazy z obu modalności nałożono na siebie, umożliwiając wieloparametryczną analizę guza.

Ocena niedotlenienia guza: obrazowanie tlenu in vivo 3D za pomocą elektronowego rezonansu paramagnetycznego

Przedstawiamy tutaj protokół do wykonywania Oxygen Sensitive – Dynamic Contrast Enhanced Optoacoustic Imaging (OS-DCE OAI) w celu oceny przedklinicznych modeli raka i gojenia się ran. OS OAI może obrazować oksysyhemoglobinę i oksyhemoglobinę, mapując natlenowanie tkanek. DCE-OAI może obrazować farmakokinetykę egzogenicznego środka kontrastowego, mapując tym samym perfuzję naczyniową.

Oceny tlenowania i perfuzji naczyniowej w przedklinicznych modelach nowotworów i gojenia ran z wykorzystaniem OS-DCE OAI

Poznaj system obrazowania w dwóch trybach do nieinwazyjnej oceny utlenowania tkanek skórnych i funkcji naczyniowych. Ta metoda integruje kamerę termowizyjną, CCD i filtr LCTF w celu monitorowania gojenia ran.

Obrazowanie dwutrybowe utlenowania tkanki skórnej i funkcji naczyniowej

Przeglądaj więcej filmów