Name: Odtwarzalna komputerowa metoda ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych za pomocą kapilaroskopii fałdów paznokciowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 17 s
Description: Poznaj odtwarzalną komputerową metodę ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych za pomocą kapilaroskopii fałdów paznokciowych. Protokół umożliwia precyzyjną analizę mikrokrążenia w badaniach kardiologicznych.

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

Ten projekt był wspierany przez Granty Numerów HL96593 z NIH i D56HP20783 z HRSA/ HHS. Wyłączną odpowiedzialność za jego treść ponoszą autorzy i niekoniecznie reprezentują one oficjalne poglądy NIH lub HRSA / HHS.

Uwaga: Proces akwizycji obrazów kapilarnych został wcześniej opublikowany i odbywa się za pomocą aparatu cyfrowego z odpowiednim programem komputerowym do akwizycji i analizy obrazu. 1121 To laboratorium wykorzystuje do analizy nieruchome obrazy, a nie filmy, co upraszcza pozyskiwanie obrazów do analizy. Poniżej opisano nową technikę ilościowego oznaczania naczyń włosowatych na podstawie obrazów.
1. Proces ulepszania obrazu
<ol>
	<li>Uzyskuj obrazy cyfrowe za pomocą monochromatycznego aparatu cyfrowego. Skalibruj obrazy do obiektu o znanym rozmiarze, robiąc zdjęcie obiektu o znanej długości, takiego jak linijka, za pomocą aparatu. Proces ten pozwala programowi komputerowemu na dokładny pomiar i zliczenie naczyń włosowatych po przetworzeniu. Idealnie, aby uzyskać najwyższą precyzję, należy użyć siatki (naukowo wyprodukowanego kawałka szkła z wytrawioną w nim linijką). Zmierz liczbę pikseli w kwadratowym pudełku o średnicy 1 mm za pomocą programu komputerowego. 
	Uwaga: Kluczem do odtwarzalności i standaryzacji tego protokołu jest w dużej mierze prawidłowe umieszczenie liczonego pudełka o średnicy 1 mm2.</li>
	<li>Użyj narzędzi do poprawy kontrastu, aby przyciemnić naczynia włosowate i rozjaśnić tło, co zmaksymalizuje wizualizację naczyń włosowatych. Początkowe odróżnienie naczyń włosowatych od tła jest ważne dla prawidłowego kadrowania obrazu w późniejszych krokach. W tym celu należy dostosować obraz za pomocą "histogramu najlepszego dopasowania". Aby to zrobić, kliknij: przechwytywanie, intensywność, histogram obrazu, najlepsze dopasowanie.</li>
	<li>Przytnij obszar zainteresowania (ROI) do zliczania kapilar jako nowy obraz (wybierz obszary zainteresowania). Użyj pola 1 mm2, które zostało określone przez kalibrację obrazów przy 530 pikselach równych 1 mm. Sprawdź, czy przycięty obraz umieszcza wierzchołek pętli kapilarnych na samej górze obrazu.</li>
	<li>Spłaszcz obraz, aby wszystkie przyszłe dopasowania obrazu zostały równomiernie zastosowane do obrazu. Aby to zrobić, kliknij na: zakładkę proces, filtry 2D, spłaszczenie, intensywność BG "jasne", szerokość obiektu na "75", zastosuj.</li>
	<li>Zwiększ kontrast obrazu, aby maksymalnie uwidocznić naczynia włosowate. Aby to zrobić, kliknij: dostosuj zakładkę, wyświetl, zwiększ kontrast do 75.</li>
	<li>Usuń plamki na obrazie, aby wygładzić krawędzie naczyń włosowatych, klikając zakładkę procesu, filtry 2D, usuń plamki, rozmiar jądra 7 x 7, zastosuj.</li>
	<li>Sfinalizuj kontrast obrazu, tak aby naczynia włosowate były czarne, a tło białe. Wykonaj ten krok, dostosowując histogram do modelu "najlepiej dopasowanego". 
	Uwaga: Zapoznaj się z rysunkiem 2 w Reprezentatywnych wynikach, aby zapoznać się z przykładem tego, jak powinien wyglądać przetworzony obraz po wykonaniu tych kroków.</li>
</ol>
2. Wykonywanie zliczania naczyń włosowatych / Ilościowe określanie gęstości naczyń włosowatych
<ol>
	<li>Na każdym obrazie ręcznie wybierz jedną część dobrze zdefiniowanej kapilary za pomocą funkcji "obiekt docelowy", który ma zostać rozpoznany jako obiekty do zliczenia przez program. Następnie wybierz niewielką część tła, korzystając z funkcji "tło", jako odniesienie do obszarów, które muszą zostać zignorowane przez algorytm zliczający. 
	Uwaga: Połączenie tych świateł powoduje, że wszystkie naczynia włosowate są podświetlone, ignorując szum tła. Protokół kwantyfikacji (zliczania) wykorzystuje funkcje komputerowe do różnicowania części obrazu na podstawie koloru i morfologii.</li>
	<li>Użyj funkcji zliczania, aby natychmiast policzyć wszystkie naczynia włosowate na obrazie za pomocą sprzętu do obrazowania. Ustaw minimalną średnicę zliczanych obiektów na 5 pikseli, aby uniknąć zliczania szumu tła jako kapilarek.</li>
	<li>Dla każdej osoby policz średnią z 3 - 4 obrazów, aby uzyskać bardziej wiarygodną ocenę. 
	Uwaga: Proszę zapoznać się z rysunkiem 3 w Reprezentatywnych wynikach, aby zapoznać się z przykładowym wyglądem obrazu podczas procedury liczenia.</li>
</ol>
3. Tworzenie i używanie makr do automatyzacji przetwarzania obrazów
Uwaga: Aby zaoszczędzić czas, można tworzyć makra w celu automatycznego wykonywania określonej sekwencji procesów na jednym lub wielu obrazach. Sekwencje te można dostosować, aby przyspieszyć modyfikacje obrazu. Zasadniczo te makra zapamiętują sposób przetwarzania obrazów i wykonują wszystkie kroki szybko i bez udziału użytkownika. Wykonywanie obliczeń na 12 obrazach kapilarnych zajmuje temu laboratorium od 20 do 30 minut z makrami (od 2 do 3 minut na zdjęcie), w przeciwieństwie do około 8 minut na zdjęcie bez makr. Dlatego korzystanie z makr jest od 3 do 5 razy bardziej wydajne niż ręczne przetwarzanie każdego pojedynczego obrazu.
<ol>
	<li>Aby utworzyć makro, wybierz opcję "nagraj makro" i na jednym obrazie wykonaj żądane kroki i procesy, zgodnie z opisem w krokach 1 i 2 powyżej. Nazwij makro, na podstawie którego zostały wykonane kroki przetwarzania obrazu, aby móc się z niego odwołać w przyszłości. Używając makra na przyszłych zdjęciach, po prostu kliknij "uruchom makro", a program automatycznie zastosuje nagrane ulepszenia do żądanych obrazów. 
	Uwaga: W tym module użyto makra do wykonania wszystkich kroków opisanych w sekcji 1 metod w ciągu kilku sekund, z wyjątkiem jednego. Jedynym krokiem, który wymaga wprowadzenia przez użytkownika, jest wybór miejsca przycięcia obrazu, krok 1.2.</li>
</ol>

<ol><li>Gronenschild, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semi-automatic+assessment+of+skin+capillary+density%3A+proof+of+principle+and+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Semi-automatic assessment of skin capillary density: proof of principle and validation.</a> Microvasc Res. 90, 192-198 (2013).</li>
<li>Allen, J., Howell, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microvascular+imaging%3A+techniques+and+opportunities+for+clinical+physiological+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Meas%22%5BJournal%5D)">Microvascular imaging: techniques and opportunities for clinical physiological measurements.</a> Physiol Meas. 35, R91-R141 (2014).</li>
<li>Boettcher, M., Gloe, T., de Wit, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiautomatic+quantification+of+angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Surg+Res%22%5BJournal%5D)">Semiautomatic quantification of angiogenesis.</a> J Surg Res. 162, 132-139 (2010).</li>
<li>Wild, R., Ramakrishnan, S., Sedgewick, J., Griffioen, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+assessment+of+angiogenesis+and+tumor+vessel+architecture+by+computer-assisted+digital+image+analysis%3A+effects+of+VEGF-toxin+conjugate+on+tumor+microvessel+density%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Quantitative assessment of angiogenesis and tumor vessel architecture by computer-assisted digital image analysis: effects of VEGF-toxin conjugate on tumor microvessel density.</a> Microvasc Res. 59, 368-376 (2000).</li>
<li>Tresadern, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulating+nailfold+capillaroscopy+sequences+to+evaluate+algorithms+for+blood+flow+estimation%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">Simulating nailfold capillaroscopy sequences to evaluate algorithms for blood flow estimation.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2636-2639 (2013).</li>
<li>Anderson, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computerized+nailfold+video+capillaroscopy--a+new+tool+for+assessment+of+Raynaud%27s+phenomenon%5BTitle%5D)+AND+%22J+Rheumatol%22%5BJournal%5D)">Computerized nailfold video capillaroscopy--a new tool for assessment of Raynaud's phenomenon.</a> J Rheumatol. 32, 841-848 (2005).</li>
<li>Neubauer-Geryk, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decreased+reactivity+of+skin+microcirculation+in+response+to+L-arginine+in+later-onset+type+1+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Care%22%5BJournal%5D)">Decreased reactivity of skin microcirculation in response to L-arginine in later-onset type 1 diabetes.</a> Diabetes Care. 36, 950-956 (2013).</li>
<li>Pazos-Moura, C. C., Moura, E. G., Bouskela, E., Torres-Filho, I. P., Breitenbach, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nailfold+capillaroscopy+in+diabetes+mellitus%3A+morphological+abnormalities+and+relationship+with+microangiopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Braz+J+Med+Biol+Res%22%5BJournal%5D)">Nailfold capillaroscopy in diabetes mellitus: morphological abnormalities and relationship with microangiopathy.</a> Braz J Med Biol Res. 20, 777-780 (1987).</li>
<li>Antonios, T. F., Singer, D. R., Markandu, N. D., Mortimer, P. S., MacGregor, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+skin+capillary+rarefaction+in+essential+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Structural skin capillary rarefaction in essential hypertension.</a> Hypertension. 33, 998-1001 (1999).</li>
<li>Kaiser, S. E., Sanjuliani, A. F., Estato, V., Gomes, M. B., Tibirica, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antihypertensive+treatment+improves+microvascular+rarefaction+and+reactivity+in+low-risk+hypertensive+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Antihypertensive treatment improves microvascular rarefaction and reactivity in low-risk hypertensive individuals.</a> Microcirculation. 20, 703-716 (2013).</li>
<li>Cheng, C., Diamond, J. J., Falkner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+capillary+rarefaction+in+mild+blood+pressure+elevation%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+and+Translational+Science%22%5BJournal%5D)">Functional capillary rarefaction in mild blood pressure elevation.</a> Clinical and Translational Science. 1, 75-79 (2008).</li>
<li>Debbabi, H., Bonnin, P., Levy, B. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+blood+pressure+control+with+perindopril%2Findapamide+on+the+microcirculation+in+hypertensive+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Hypertens%22%5BJournal%5D)">Effects of blood pressure control with perindopril/indapamide on the microcirculation in hypertensive patients.</a> Am J Hypertens. 23, 1136-1143 (2010).</li>
<li>He, F. J., Marciniak, M., Markandu, N. D., Antonios, T. F., MacGregor, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+modest+salt+reduction+on+skin+capillary+rarefaction+in+white%2C+black%2C+and+Asian+individuals+with+mild+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Effect of modest salt reduction on skin capillary rarefaction in white, black, and Asian individuals with mild hypertension.</a> Hypertension. 56, 253-259 (2010).</li>
<li>Murray, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+measurement+location+on+reliability+of+quantitative+nailfold+videocapillaroscopy+in+patients+with+SSc%5BTitle%5D)+AND+%22Rheumatology+%28Oxford%29%22%5BJournal%5D)">The influence of measurement location on reliability of quantitative nailfold videocapillaroscopy in patients with SSc.</a> Rheumatology (Oxford). 51, 1323-1330 (2012).</li>
<li>Ingegnoli, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+of+different+capillaroscopic+measures+for+identifying+nailfold+microvascular+alterations%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Arthritis+Rheum%22%5BJournal%5D)">Feasibility of different capillaroscopic measures for identifying nailfold microvascular alterations.</a> Semin Arthritis Rheum. 38, 289-295 (2009).</li>
<li>Debbabi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+skin+capillary+density+in+treated+essential+hypertensive+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Hypertens%22%5BJournal%5D)">Increased skin capillary density in treated essential hypertensive patients.</a> Am J Hypertens. 19, 477-483 (2006).</li>
<li>Serne, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+skin+capillary+recruitment+in+essential+hypertension+is+caused+by+both+functional+and+structural+capillary+rarefaction%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Impaired skin capillary recruitment in essential hypertension is caused by both functional and structural capillary rarefaction.</a> Hypertension. 38, 238-242 (2001).</li>
<li>Shore, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillaroscopy+and+the+measurement+of+capillary+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Clin+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Capillaroscopy and the measurement of capillary pressure.</a> Br J Clin Pharmacol. 50, 501-513 (2000).</li>
<li>Rieder, M. J., O'Drobinak, D. M., Greene, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computerized+method+for+determination+of+microvascular+density%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">A computerized method for determination of microvascular density.</a> Microvasc Res. 49, 180-189 (1995).</li>
<li>Vermeulen, P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+angiogenesis+in+solid+human+tumours%3A+an+international+consensus+on+the+methodology+and+criteria+of+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Cancer%22%5BJournal%5D)">Quantification of angiogenesis in solid human tumours: an international consensus on the methodology and criteria of evaluation.</a> Eur J Cancer. 32A, 2474-2484 (1996).</li>
<li>Cheng, C., Daskalakis, C., Falkner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+Assessment+of+Microvascular+and+Endothelial+Function%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2012).</li>
<li>Antonios, T. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maximization+of+skin+capillaries+during+intravital+video-microscopy+in+essential+hypertension%3A+comparison+between+venous+congestion%2C+reactive+hyperaemia+and+core+heat+load+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Sci+%28Lond%29%22%5BJournal%5D)">Maximization of skin capillaries during intravital video-microscopy in essential hypertension: comparison between venous congestion, reactive hyperaemia and core heat load tests.</a> Clin Sci (Lond). 97, 523-528 (1999).</li>
</ol>

Autorzy nie pozostają w konflikcie interesów.

Kapilaroskopia fałdów paznokciowych jest obiecującym narzędziem klinicznie użytecznym w przyszłości w różnych zastosowaniach onkologicznych, sercowo-naczyniowych i reumatologicznych. Proces pozyskiwania obrazów jest dość spójny wśród badaczy, jednak obecnie istnieje wiele metod przetwarzania i analizy obrazu. Obecnie stosowane metody obejmują skomputeryzowane i ręczne zliczanie naczyń włosowatych. Ręczne liczenie jest problematyczne, ponieważ jest czasochłonne i podlega subiektywności i zmęczeniu użytkownika. Obecne meto...

Obrazowanie mikronaczyniowe to szybko rozwijająca się dziedzina z wieloma potencjalnymi zastosowaniami klinicznymi. 2 Na przykład onkolodzy wykorzystują obrazowanie mikronaczyń do określenia zakresu angiogenezy guza, dostarczając cennych informacji na temat stanu guza i wglądu w możliwe opcje leczenia. 34 Jednak kapilaroskopia fałdów paznokciowych jest prawdopodobnie najbardziej opłacalną i szeroko stosowaną formą obrazowania mikronaczyniowego. Naukowcy wykorzystują wideokapilaroskopię fałdu paznokciowego do badania szybkości przepływu krwi i badania morfologii naczyń włosowatych. 5 6 Zarówno kapilaroskopia fałdu paznokciowego na wideo, jak i na zdjęciach jest wspomagająca diagnostykę i leczenie zjawiska Raynauda oraz różnych chorób tkanki łącznej, takich jak twardzina układowa. cyfra arabska
Kapilaroskopia fałdu paznokciowego ma również różne potencjalne zastosowania sercowo-naczyniowe. Obecne badania z wykorzystaniem kapilaroskopii fałdów paznokciowych sugerują, że pacjenci z cukrzycą typu 1 i typu 2 wykazują wysoką częstość występowania nieprawidłowej morfologii naczyń włosowatych, ale mają niezmienioną gęstość naczyń włosowatych w porównaniu z osobami bez cukrzycy. 7-8 Kapilaroskopia była również badana eksperymentalnie w nadciśnieniu tętniczym. Strukturalne rozrzedzenie naczyń włosowatych prowadzące do zmniejszenia gęstości naczyń włosowatych wykazano u osób z nadciśnieniem tętniczym w porównaniu z osobami bez nadciśnienia. 9-10 W przeciwieństwie do starszych pacjentów z nadciśnieniem tętniczym (średnia wieku 40 lat i więcej), którzy wykazują strukturalne rozrzedzenie, nowsze badania wykazały, że młodsi pacjenci z nadciśnieniem tętniczym (średni wiek poniżej 40 lat) mają funkcjonalne rozrzedzenie bez strukturalnego rozrzedzenia. 11 Sugeruje to, że rozrzedzenie funkcjonalne zachodzi przed rozrzedzeniem strukturalnym i może z czasem przejść do rozrzedzenia strukturalnego.
Ciekawe, pacjenci z nadciśnieniem leczeni specyficznymi lekami przeciwnadciśnieniowymi, takimi jak peryndopryl/indamid, wykazywali normalną gęstość naczyń włosowatych i funkcję śródbłonka po leczeniu, podczas gdy ci leczeni inhibitorami ACE (konwertazy angiotensyny) lub diuretykami utrzymywali niską gęstość naczyń włosowatych pomimo porównywalnej kontroli ciśnienia krwi. 12 Sugeruje to, że niektóre leki przeciwnadciśnieniowe mogą normalizować gęstość naczyń włosowatych poprzez odwrócenie rozrzedzenia naczyń włosowatych spowodowanego nadciśnieniem. Ponadto inni badacze wykazali, że zmniejszenie spożycia soli prowadzi do odwrócenia zarówno funkcjonalnego, jak i strukturalnego rozrzedzenia naczyń włosowatych u osób z nadciśnieniem. 13
Pomimo różnych potencjalnych zastosowań klinicznych tej technologii, istnieje niewielka standaryzacja techniki ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych. 2 Do tej pory naukowcy odkryli, że wyniki gęstości naczyń włosowatych są powtarzalne zarówno z perspektywy wewnątrzobserwatorskiej, jak i międzyobserwacyjnej tylko wtedy, gdy za każdym razem liczony jest dokładnie ten sam obszar. 1,14 15 Warto zauważyć, że poprzedni badacze w dużej mierze wykonywali liczenie naczyń włosowatych ręcznie gołym okiem, 9 16 17 18, co jest procesem powolnym i subiektywnym.
Ustandaryzowane, komputerowe algorytmy do ilościowego oznaczania obrazów naczyń włosowatych teoretycznie zapewniają bardziej efektywną i powtarzalną analizę danych przy mniejszym subiektywnym charakterze, ułatwiając kliniczne zastosowania kapilaroskopii. Niektórzy badacze rzeczywiście używali programów komputerowych do ilościowego oznaczania danych z obrazów kapilaroskopowych fałdów paznokciowych. 1,6 19 20 Jednak do tej pory tylko jedna publikacja opisuje niezawodność złożonego oprogramowania dostępnego do ilościowego oznaczania danych kapilaroskopowych,1 a program ten, jak wcześniej wspomniano powyżej, jest skomplikowany ze względu na wymóg zliczania dokładnie tego samego pola widzenia. W tym miejscu przedstawiamy prostszy, niezawodny protokół ilościowego oznaczania naczyń włosowatych przy użyciu ustandaryzowanego algorytmu, który pozwala na wykorzystanie wielu pól widzenia. Zastosowanie wielu pól widzenia nie tylko upraszcza procedurę, ale także pozwala na ocenę normalnej zmienności biologicznej liczby naczyń włosowatych.
Celem tego badania jest opisanie powtarzalnego i wydajnego algorytmu komputerowego, który standaryzuje proces kwantyfikacji kapilarnej. Chociaż metody te nie są w pełni zautomatyzowane, wymagają bardzo niewielkiego wkładu użytkownika i zapewniają szybką i wiarygodną ocenę ilościową zdjęć.

<table><tbody><tr><td>Image-Pro Premier</td><td>Media Cybernetics, Inc</td><td>9.1</td><td>Oprogramowanie do przetwarzania obrazu</td></tr></tbody></table>

odtwarzalna komputerowa metoda ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych za pomocą kapilaroskopii fałdów paznokciowych

A Reproducible Computerized Method for Quantitation of Capillary Density using Nailfold Capillaroscopy

Kapilaroskopia to nieinwazyjna, efektywna, stosunkowo tania i łatwa do nauczenia metoda bezpośredniej wizualizacji mikrokrążenia. Technika kapilaroskopowa może zapewnić wgląd w stan zdrowia mikronaczyniowego pacjenta, prowadząc do wielu potencjalnie cennych zastosowań klinicznych w dermatologii, okulistyce, reumatologii i układzie sercowo-naczyniowym. Ponadto wzrost guza może być zależny od angiogenezy, którą można określić ilościowo, mierząc gęstość mikronaczyń w guzie. Jednak obecnie standaryzacja technik jest niewielka lub żadna, a tylko jedna publikacja do tej pory donosi o niezawodności obecnie dostępnych, złożonych algorytmów komputerowych do ilościowego określania danych kapilaroskopowych. 1 W tym artykule opisano nowy, prostszy, niezawodny i ustandaryzowany algorytm zliczania naczyń włosowatych do ilościowego określania danych kapilaroskopii fałdów paznokciowych. Prosty, powtarzalny skomputeryzowany algorytm kapilaroskopii, taki jak ten, ułatwiłby szersze zastosowanie tej techniki wśród badaczy i klinicystów. Wielu badaczy analizuje obecnie obrazy kapilaroskopowe ręcznie, co sprzyja zmęczeniu użytkownika i subiektywności wyników. W artykule opisano nowatorski, łatwy w użyciu algorytm automatycznego przetwarzania obrazu, a także powtarzalny, półautomatyczny algorytm zliczania. Algorytm ten umożliwia analizę obrazów w ciągu kilku minut przy jednoczesnym zmniejszeniu subiektywności; Do nauczenia się techniki potrzebna jest tylko minimalna ilość czasu na trening (z naszego doświadczenia wynika, że mniej niż 1 godzina).

Celem tej procedury przetwarzania obrazu jest odróżnienie naczyń włosowatych od tła obrazu, aby umożliwić ich dokładną kwantyfikację. Zarówno niewystarczające, jak i nadmierne przetwarzanie obrazu utrudnia programowi możliwość ilościowego określenia liczby naczyń włosowatych. Jak pokazano na Rysunku 3, niepełne przetwarzanie obrazu sprawia, że naczynia włosowate są trudne do odróżnienia od tła. Jest kluczowe, aby użytkownik mógł łatwo rozpoznać granicę naczynia włosowatego, ponieważ opisana powyżej metod...

Kapilaroskopia to nieinwazyjna, wydajna, stosunkowo niedroga i łatwa do nauczenia metoda bezpośredniej wizualizacji naczyń włosowatych w mikrokrążeniu. Jednak do tej pory tylko jedna publikacja opisuje niezawodność złożonego oprogramowania dostępnego do ilościowego oznaczania danych kapilaroskopowych. Tutaj przedstawiamy prosty, niezawodny protokół ilościowego oznaczania naczyń włosowatych przy użyciu ustandaryzowanego algorytmu.

Odtwarzalna komputerowa metoda ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych za pomocą kapilaroskopii fałdów paznokciowych

Capillaroscopy is a non-invasive, efficient, relatively inexpensive and easy to learn methodology for directly visualizing the microcirculation. The ...

Ogólnym celem tej procedury jest ilościowe określenie liczby naczyń włosowatych na milimetr kwadratowy w obszarze skóry znajdującym się bezpośrednio pod skórkami okołopaznokciowymi. Jest to realizowane poprzez wykonanie w pierwszej kolejności monochromatycznego zdjęcia łoża paznokcia pod skórkami. Drugim krokiem jest zaimportowanie obrazu do programu do analizy obrazowej.Następnie obrazy są poddawane obróbce. W celu lepszej wizualizacji naczyń włosowatych ostatnim krokiem jest identyfikacja i policzenie wszystkich naczyń włosowatych na jednym milimetrze kwadratowym. W rezultacie obróbka obrazu służy do przedstawienia ilości i morfologii naczyń włosowatych danej osoby. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania z dziedziny kardiologii, takie jak wpływ nadciśnienia, cukrzycy i innych chorób na mikrokrążenie.Używając monochromatycznej kamery cyfrowej, wykonaj obrazy naczyń kapilarnych zgodnie z wcześniej opisaną procedurą. Następnie wykonaj obrazy kalibracyjne wzorca z oznaczeniami milimetrowymi, korzystając z tej samej kamery i tych samych warunków powiększenia obrazu, które zostały zastosowane do uzyskania obrazów naczyń kapilarnych. Zaimportuj obraz wzorca do programu do przetwarzania obrazów i zmierz liczbę pikseli na linii o długości jednego milimetra na fotografii linijki.Zapisz tę liczbę i oblicz liczbę pikseli znajdujących się w obszarze o wymiarach jeden milimetr na jeden milimetr. Następnie otwórz jeden z obrazów naczyń włosowatych, przyciemnij naczynia i rozjaśnij tło, dostosowując obraz za pomocą histogramu dopasowania (best fit histogram). Następnie użyj polecenia create ROI z menu rozwijanego, aby utworzyć obszar zainteresowania (region of interest) o wymiarach jeden milimetr na jeden milimetr w górnej części ekranu.Przeciągnij i ustaw obszar zainteresowania w miejscu, w którym pętle kapilarne są najwyraźniejsze. Upewnij się, że obszar zainteresowania jest rozmieszczony tak, aby wierzchołki pętli kapilarnych znajdowały się na samej górze obszaru. Kluczem do powtarzalności i standaryzacji tego kroku protokołu jest prawidłowe rozmieszczenie pola obszaru zainteresowania o powierzchni jednego milimetra kwadratowego.Dobrą zasadą w celu zachowania standaryzacji jest umieszczenie ramki na szczycie lub w wierzchołku pętli kapilarnych na obrazie. Po prawidłowym ustawieniu należy kliknąć ROI, a następnie wybrać opcję crop z pojawiającego się menu rozwijanego, a następnie wyrównać obraz (flatten), aby wszystkie przyszłe korekty obrazu były nakładane równomiernie. Następnie należy zwiększyć kontrast obrazu do 75, tak aby naczynia kapilarne były maksymalnie widoczne.Należy również zastosować funkcję usuwania szumów (de-speckle) obrazu, aby wygładzić krawędzie naczyń włosowatych. Dostosować kontrast obrazu poprzez regulację histogramu do modelu najlepiej dopasowanego, tak aby naczynia włosowate były czarne, a tło białe. Na każdym obrazie należy ręcznie zaznaczyć fragment wyraźnie zarysowanego naczynia włosowatego, korzystając z funkcji obiektu docelowego, aby program rozpoznał go jako obiekt do zliczenia.Następnie, korzystając z funkcji tła, zaznacz niewielki fragment tła jako punkt odniesienia dla obszarów, które powinny zostać pominięte przez algorytm zliczania. Ustaw minimalną średnicę zliczanych obiektów na pięć pikseli, aby uniknąć zliczania szumu tła jako naczyń włosowatych. Następnie użyj funkcji zliczania, aby natychmiastowo policzyć wszystkie naczynia włosowate na obrazie dla każdego osobnika.Oblicz średnią z trzech lub czterech obrazów, aby uzyskać bardziej wiarygodną ocenę. Aby zaoszczędzić czas, utwórz makro, które automatycznie wykona określoną sekwencję procesów na jednym lub większej liczbie obrazów, wybierając najpierw opcję nagrywania makra i nazywając je na podstawie kroków i procesów wykonanych oraz opisanych w tym filmie. Następnie wykonaj kroki manipulacji obrazem podczas nagrywania makra.Podczas stosowania makra do kolejnych zdjęć wystarczy kliknąć „uruchom makro”, a program automatycznie zastosuje zapisane ulepszenia do wybranych obrazów. Jedynym krokiem wymagającym interwencji użytkownika jest wybranie obszaru przycięcia obrazu. Optymalnie przetworzony obraz można policzyć w ciągu 30 sekund, co pozwala na wyraźne odróżnienie naczyń włosowatych od tła, a także poszczególnych naczyń włosowatych od siebie nawzajem.Tutaj przedstawiono końcowy, ulepszony obraz. Całkowita liczba określona dla tego obrazu wyniosła 54 naczynia włosowate na milimetr kwadratowy. Po opanowaniu tej techniki można ilościowo ocenić i przetworzyć 12 obrazów w ciągu 20 minut.

a-reproducible-computerized-method-for-quantitation-capillary-density

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Kapilaroskopia to nieinwazyjna, stosunkowo tania metoda bezpośredniej wizualizacji mikrokrążenia. Technika przepływu krwi w przedramieniu zapewnia akceptowane nieinwazyjne pomiary funkcji śródbłonka.

Nieinwazyjna ocena funkcji mikrokrążenia i śródbłonka

Opisujemy użycie standardowego mikroskopu optycznego do wykonywania ilościowych pomiarów masy, objętości i gęstości komórek poprzez kombinację jasnego pola i różnicowego kontrastu interferencyjnego.

Ilościowa mikroskopia optyczna: pomiar cech biofizycznych komórek za pomocą standardowego mikroskopu optycznego

Przedstawione okno mysiej komory grzbietowego fałdu skórnego wizualizuje strefę ostrego, uporczywego niedokrwienia płata mięśniowo-skórnego. Przyżyciowa mikroskopia epifluorescencyjna pozwala na bezpośrednią i powtarzalną ocenę mikrokrążenia i ilościowe określenie hemodynamiki. Wyniki morfologiczne i hemodynamiczne można dodatkowo skorelować z analizami histologicznymi i molekularnymi.

Niedokrwienne uszkodzenie tkanki w grzbietowej komorze fałdu skórnego myszy: model płata skóry do badania ostrego uporczywego niedokrwienia

Niniejszy artykuł opisuje metodologiczne rozważania dotyczące kilku nieinwazyjnych ocen funkcji i morfologii naczyń krwionośnych, które są powszechnie stosowane w badaniach medycznych do oceny różnych etapów miażdżycy.

Metodologiczne podejście do nieinwazyjnej oceny funkcji i morfologii naczyń krwionośnych

Ten artykuł opisuje kwantyfikację hemocytometru i mikrofotografii migracji/inwazji za pomocą dwóch nowych wtyczek ImageJ o otwartym kodzie źródłowym: Kalkulatora Stężenia Komórek i Licznika Testu Migracji.  Ponadto opisano w nim protokoły akwizycji i kalibracji obrazu, a także szczegółowo omówiono wymagania wejściowe wtyczek.

Zautomatyzowana kwantyfikacja i analiza procedur zliczania komórek za pomocą wtyczek ImageJ

Ten protokół opisuje, w jaki sposób użycie spektroskopii polaryzacji dyfuzyjnej może poprawić kliniczną użyteczność testu uzupełniania naczyń włosowatych. Sugerujemy bardziej szczegółową analizę przebiegu uzupełniania naczyń włosowatych u zdrowych ochotników z wykorzystaniem filmów ze spektroskopii odbicia dyfuzyjnego oraz nowych informatycznych punktów końcowych.

Spektroskopia odbicia rozproszonego: test uzupełniania naczyń włosowatych pod kciukiem

Opisujemy ocenę współczynnika determinacji między gęstością naczynia a gęstością perfuzji powierzchownego splotu kapilarycznego przydołkowego, aby określić udział naczyń większych niż naczynia włosowate w gęstości perfuzji.

Ocena udziału naczyń włosowatych i innych naczyń w gęstości perfuzji plamki żółtej mierzonej za pomocą angiografii optycznej koherentnej tomografii

Ten artykuł opisuje dobrze sprawdzony i powtarzalny test barwienia lektyny dla całego preparatu siatkówki Mount oraz protokoły wymagane do ilościowego pomiaru parametrów naczyniowych często zmienianych w retinopatiach proliferacyjnych i nieproliferacyjnych.

Kwantyfikacja parametrów naczyniowych w całych siatkówkach górskich myszy z retinopatiami nieproliferacyjnymi i proliferacyjnymi

Choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów na całym świecie. Zwapnienie naczyń krwionośnych w znacznym stopniu przyczynia się do obciążenia chorobowością i śmiertelnością z przyczyn sercowo-naczyniowych. Protokół ten opisuje prostą metodę ilościowego oznaczania wytrącania wapnia za pośrednictwem komórek mięśni gładkich naczyń krwionośnych in vitro za pomocą obrazowania fluorescencyjnego.

Półautomatyczna i powtarzalna metoda biologiczna do ilościowego oznaczania depozycji wapnia in vitro

Kapilaroskopia jest dostępnym narzędziem do bezpośredniej, taniej i nieinwazyjnej wizualizacji mikrokrążenia. Celem tego protokołu jest umożliwienie naukowcom wykorzystania kapilaroskopii do wizualizacji obwodowej morfologii mikronaczyniowej w łożyskach paznokci myszy.

Nieinwazyjna wizualizacja morfologii mikrokrążenia łożyska paznokcia u myszy za pomocą kapilaroskopii

Poznaj odtwarzalną komputerową metodę ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych za pomocą kapilaroskopii fałdów paznokciowych. Protokół umożliwia precyzyjną analizę mikrokrążenia w badaniach kardiologicznych.

Odtwarzalna komputerowa metoda ilościowego oznaczania gęstości naczyń włosowatych za pomocą kapilaroskopii fałdów paznokciowych

Przeglądaj więcej filmów