Wizualizacja i kwantyfikacja warstwy bezkomórkowej w tętniczkach mięśnia Cremaster szczura

Ogólnym celem tej procedury jest ilościowe określenie czasoprzestrzennych zmian szerokości warstwy wolnej od komórek in vivo. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu mikrohemodynamiki, aby lepiej zrozumieć rolę filii komórkowej w mikrokrążeniu. Główną zaletą tej metody jest to, że szerokość filii komórkowej in vivo można określić ilościowo bardziej spójnie i wygodniej niż w przypadku poprzednich ręcznych technik pomiarowych, które były bardzo czasochłonne.

Przed rozpoczęciem pomiaru szerokości warstwy bezkomórkowej uruchom plik skryptu warstwy wolnej od komórek przed MatLab. Następnie kliknij otwórz plik, aby wybrać plik wideo do analizy i dostosuj suwak obrotu, aby wyrównać ścianki pojedynczego naczynia w pionie za pomocą suwaka powiększenia, aby dostosować poziom powiększenia zgodnie z potrzebami. Gdy statek znajdzie się w odpowiedniej pozycji, kliknij przycisk potwierdź edycję, a następnie kliknij przycisk ustaw zwrot z inwestycji do przycięcia, aby zdefiniować obszar zainteresowania.

Wyrównany obraz zostanie wyświetlony w wyskakującym okienku. W razie potrzeby dostosuj prostokątny obiektyw na obrazie i kliknij dwukrotnie obiektyw, aby potwierdzić obszar zainteresowania. Następnie kliknij przycisk Wyodrębnij obrazy, aby wyodrębnić wszystkie edytowane klatki wideo do kolejnych obrazów bitmapowych, które znajdą się w folderze o tej samej nazwie, co wybrany plik wideo.

Aby zmierzyć szerokość warstwy wolnej od komórek, kliknij Wybierz folder i kliknij folder z obrazami. Pierwsza ramka obrazu pojawi się w panelu obrazu w skali szarości wraz z odpowiadającym jej histogramem intensywności szarości w panelu histogramu obrazu. Wybierz żądaną ramkę obrazu z listy, aby przeprowadzić analizę, a następnie kliknij przycisk Znajdź ściany naczynia, aby zidentyfikować wewnętrzną ścianę naczynia na obrazie wyznaczoną jako miejsce, w którym szczyt profilu natężenia światła przechodzi z ciemności do światła w ciągu dwóch pikseli.

Sprawdź filtr mediany, aby zastosować filtr mediany do obrazu w celu zmniejszenia szumu soli i pieprzu. Sprawdź automatyczny kontrast, aby uzyskać cyfrową regulację intensywności obrazu, aby zwiększyć kontrast obrazu. Następnie wybierz algorytm progowy z listy, aby automatycznie określić wartość progową, która dzieli poziomy szarości na dwie klasy: białe piksele z poziomami szarości powyżej wartości progowej i czarne piksele z poziomami szarości poniżej wartości progowej.

Aby zmierzyć przestrzenną zmienność szerokości warstw bez komórek, wprowadź rozdzielczość w pikselach w polu rozdzielczości pikseli. Następnie kliknij przycisk Oblicz, aby uzyskać zróżnicowanie przestrzenne szerokości warstw bez komórek, a następnie kliknij przycisk Eksportuj. csv, aby wyeksportować dane o szerokości warstwy bez komórek w formacie tabelarycznym.

Aby zmierzyć czasową zmienność szerokości warstw bez komórek na określonej linii analizy wzdłuż naczynia, kliknij opcję Zmienność czasowa i wprowadź informacje o liczbie klatek na sekundę. Wprowadź pierwszą i ostatnią klatkę obrazów do analizy odpowiednio w polach klatka początkowa i ostatnia klatka. Dostosuj suwak linii analizy, aby wybrać położenie linii analizy wzdłuż zbiornika i potwierdzić położenie linii analizy, jak pokazano na obrazach w skali szarości i binarnych.

Następnie kliknij przycisk Oblicz, aby uzyskać czasową zmienność szerokości warstw bez komórek, a następnie kliknij przycisk Export. csv, aby wyeksportować dane o szerokości warstwy bez komórek w formacie tabelarycznym. Tutaj pokazany jest typowy przepływ czerwonych krwinek przez nierozgałęzioną tętnicę w mięśniu cremaster szczura, gdzie można zaobserwować warstwę bezkomórkową między rdzeniem RBC a wewnętrzną ścianą naczynia.

Dobry kontrast między tymi składnikami ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia dokładności pomiarów szerokości warstwy bez komórek. Początkowa faza analizy obrazu polegała na wykryciu wewnętrznej ściany naczynia. Uzyskując profil natężenia światła wzdłuż linii analizy prostopadłej do naczynia, lokalizacja jest przybliżona w piku, który przechodzi z ciemności do światła w ciągu dwóch pikseli.

Następnie granice rdzenia RBC są wykrywane za pomocą algorytmu progowania obrazu, a następnie można obliczyć szerokości CFL. Ponieważ czerwone krwinki w warstwie bezkomórkowej mają różną przepuszczalność światła, różnicę w poziomach szarości można podzielić na dwie klasy. Jednak identyfikacja dokładnej wartości progowej między dwoma pikami w histogramie obrazu może być ograniczona przez słabą jakość obrazu i kontrast.

Aby poprawić kontrast między czerwonymi krwinkami a warstwą bezkomórkową, można zastosować niebieski filtr. Jest to jeszcze bardziej widoczne na tych obrazach, na których granice rdzeni czerwonych krwinek zostały dokładniej zidentyfikowane za pomocą niebieskiego filtra. Algorytm progowania może również wpływać na pomiar szerokości warstwy bezkomórkowej, co jest widoczne na tych obrazach, w których różne algorytmy progowania doprowadziły do identyfikacji różnych granic rdzenia czerwonych krwinek, a tym samym różnych szerokości warstw wolnych od komórek.

Pomiar szerokości warstwy bezkomórkowej in vivo jest bardzo czuły na jakość obrazów. Dlatego należy pamiętać o starannym przygotowaniu zabiegu i skorzystaniu z odpowiedniego asystenta optycznego, aby uzyskać dobrą jakość obrazu. Ponadto konieczne jest wybranie odpowiedniego algorytmu progowania obrazu, aby zapewnić dokładny i spójny pomiar szerokości warstwy bez komórek.