Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

שיטה ממוחשבת לשחזור כדי לכמת את צפיפות נימים באמצעות Nailfold Capillaroscopy

Published: October 27, 2015 doi: 10.3791/53088
* These authors contributed equally

Abstract

Capillaroscopy היא מתודולוגיה בלתי פולשני, יעילה, זולה יחסית וקלה ללמוד לישירות לדמיין את זרימת הדם. טכניקת capillaroscopy יכולה לספק תובנה בריאות כלי הדם של מטופל, מה שמוביל למגוון של דרמטולוגית ערך הפוטנציאלי, ophthalmologic, יישומים קליניים הראומטולוגיים ולב וכלי דם. בנוסף, הגידול עלול להיות תלוי באנגיוגנזה, שניתן על ידי מדידת צפיפות ונרשמת כלי-דם קטנים בתוך הגידול. עם זאת, יש מעט כרגע אין סטנדרטיזציה של שיטות, ופרסום אחד בלבד עד כה מדווח על מהימנותם של אלגוריתמים זמינים כרגע, מורכבים מבוססי מחשב לquantitating נתונים capillaroscopy. 1 מאמר זה מתאר אלגוריתם חדש, פשוט, אמין, נימים סטנדרטיות ספירה לquantitating נתונים capillaroscopy nailfold. אלגוריתם פשוט, לשחזור ממוחשב capillaroscopy כגון זה יקל יותרשימוש נרחב בטכניקה בקרב חוקרים וקלינאים. חוקרים רבים לנתח כרגע תמונות capillaroscopy ביד, קידום עייפות משתמש והסובייקטיביות של התוצאות. מאמר זה מתאר רומן, קל לשימוש אוטומטי אלגוריתם עיבוד תמונה בנוסף לאלגוריתם לשחזור, חצי אוטומטי ספירה. אלגוריתם זה מאפשר ניתוח של תמונות בדקות תוך הפחתת הסובייקטיביות; (בניסיון שלנו, פחות מ 1 HR) יש צורך בכמות מזערית בלבד של זמן אימון כדי ללמוד את הטכניקה.

Introduction

הדמיה כלי הדם הינה תחום צומח במהירות רב עם יישומים קליניים פוטנציאליים. 2 לדוגמא, אונקולוגים משתמשים הדמיה כלי-דם קטנים כדי לקבוע את היקף גידול אנגיוגנזה, מניב מידע רב ערך על המצב של הגידול ותובנה אפשרויות טיפול אפשריים. 3 4 עם זאת, capillaroscopy nailfold הוא אולי הצורה היעילה וישימה באופן נרחב ביותר מבחינת העלות של הדמיה כלי דם. חוקרים משתמשים capillaroscopy nailfold וידאו ללמוד שיעורי זרימת דם ולחקור מורפולוגיה נימים. 5 6 וידאו וcapillaroscopy nailfold עדיין תמונה שניהם נספחים לדאוג לאבחון וטיפול במחל רקמת החיבור של רנו תופעה ושונות כגון טרשת מערכתית. 2

יש capillaroscopy Nailfold יישומי לב וכלי דם פוטנציאליים שונים, כמו גם. capillaroscopy nailfold באמצעות מחקר הנוכחי מרמזשחולי סוכרת מסוג 1 וסוג 2 להפגין שכיחות גבוהה של מורפולוגיה נימים חריגה, עדיין יש לי צפיפות נימים ללא שינוי בהשוואה לאנשים שאינם סוכרתיים. 7-8 Capillaroscopy נחקר גם בניסוי בלחץ דם. ואקום נימים מבני שהוביל לצפיפות נימים מופחתת הודגם אצל אנשים עם יתר לחץ דם בהשוואה לאנשים שאינם יתר לחץ דם. 9-10 בניגוד לחולים עם יתר לחץ דם המבוגרים אלה (גיל ממוצע 40 ומעלה) שמפגינים ואקום מבני, מחקר שנעשה לאחרונה הראה כי יותר חולים עם יתר לחץ דם צעיר (ממוצע גיל ישן מתחת לגיל 40 שנים) יש לי ואקום פונקציונלי ללא ואקום מבני. 11 הדבר מצביע על כך ואקום פונקציונלי מתרחש לפני ועלול להתקדם לאורך זמן לואקום מבני.

מעניין לציין, חולים עם יתר לחץ דם שטופלו בתרופות להורדת לחץ דם ספציפיות כגון Perindopril / indapamide מוצג נורמהצפיפות אל נימים ותפקוד האנדותל לאחר טיפול, ואילו אלו שטופלו בACE (אנגיוטנסין-המרת אנזים) מעכבים או משתנים נשמרו צפיפות נימים נמוכה למרות שליטה להשוות את לחץ דם. 12 הדבר מצביעים על כך כמה תרופות להורדת לחץ דם עשויות לנרמל צפיפות נימים על ידי היפוך הנימים ואקום שנגרם על ידי יתר לחץ דם. בנוסף, חוקרים אחרים הראו כי הפחתה בצריכת המלח מובילה להיפוך של שני ואקום הנימים הפונקציונלי והמבני באנשים עם יתר לחץ דם. 13

למרות פוטנציאל היישומים הקליניים השונים של טכנולוגיה זו, יש סטנדרטיזציה קטנה בטכניקה לquantitating תמונות צפיפות נימים. 2 עד כה, חוקרים מצאו כי תוצאות צפיפות נימים הן שחזור משני פנים משקיף ופרספקטיבה בין-משקיף רק אם מדויק אותו אזור נמצא נספר בכל פעם. 1,14 15 9 16 17 18 שהיא תהליך איטי וסובייקטיבי ידני.

אלגוריתמים לכימות של תמונות נימים סטנדרטיים, מחשב מבוסס תיאורטית לספק ניתוח נתונים יעיל יותר ועם פחות לשחזור הסובייקטיביות, להקל יישומים קליניים של capillaroscopy. חלק מהחוקרים השתמשו אכן תוכניות מבוססות מחשב כדי לכמת את הנתונים מתמונות capillaroscopic nailfold. 1,6 19 20 עם זאת, פרסום אחד בלבד עד כה מתאר אמינות של תוכנה מורכבת זמינה עבור quantitating נתונים capillaroscopy, 1 ותכנית זו היא מסובכת כ בעבר ציין לעיל על ידי הדרישה לספור בדיוק את אותו שדה הראייה. כאן, אנו מציגים פרוטוקול פשוט, אמין לquantitating נימים באמצעות אלגוריתם סטנדרטי המאפשר להשימוש בשדות ראייה מרובים. השימוש בשדות ראייה מרובים מפשט לא רק את ההליך, אלא גם מאפשר ההערכה של שונות ביולוגיות נורמליות בספירת נימים.

מטרת מחקר זה היא לתאר אלגוריתם מבוסס מחשב לשחזור והיעיל אשר סטנדרטיזציה תהליך כימות הנימים. בעוד שיטות אלה אינן אוטומטיים לחלוטין שהם דורשים קלט משתמש קטן מאוד, ולספק quantitation המהיר ואמין של התמונות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: תהליך הרכישה לקבלת תמונות נימים כבר בעבר פורסם ומושג באמצעות מצלמה דיגיטלית עדיין עם תכנית מחשב רכישת תמונה וניתוח מקבילה 11 21 מעבדה זו מנצלת עדיין תמונות לניתוח, לא קטעי וידאו, לפשט רכישת תמונה לניתוח.. הבא מתאר את הטכניקה החדשה לquantitating נימים מהתמונות.

תהליך שיפור 1. תמונה

  1. השג תמונות דיגיטליות עם מצלמה דיגיטלית בשחור-לבן. כייל את התמונות לאובייקט של גודל ידוע על ידי לקיחת תמונה של אובייקט של אורך ידוע כמו סרגל עם המצלמה. תהליך זה מאפשר לתכנית המחשב למדוד ולספור במדויק נימים לאחר עיבוד. באופן אידיאלי לדיוק הגבוה ביותר, יש להשתמש (חתיכה מדעית מיוצרת מזכוכית עם שליט החרות בה) את ארנק. מדוד את מספר הפיקסלים בכיכר מ"מ 1התיבה באמצעות תוכנת מחשב.
    הערה: המפתח לשחזור וסטנדרטיזציה של פרוטוקול זה תלוי במידה רבה על מיקום נכון של התיבה 1 מ"מ 2 שנספרה.
  2. השתמש בכלי שיפור לעומת להחשיך את הנימים ולהבהיר את הרקע, אשר יהיה למקסם את ההדמיה של נימי הדם. בידול ראשוני של נימים מהרקע חשוב לחיתוך נכון של התמונה בצעדים מאוחר יותר. עושה זאת על ידי התאמת התמונה באמצעות לחיצה כדי לעשות את זה על "היסטוגרמה בכושר הטובה ביותר.": לכידה, עוצמה, היסטוגרמה תמונה, בכושר הטוב ביותר.
  3. לחתוך אזור של עניין (ROI) לספירת נימים כתמונה חדשה (בחר, אזורים של עניין). השתמש בתיבה 1 מ"מ 2, שנקבעה על ידי כיול התמונות ב530 פיקסלים השווים 1 מ"מ. לבדוק שהתמונה החתוכה מציבה השיא של לולאות הנימים בחלקו העליון של התמונה.
  4. לשטח את התמונה כך שכל התאמות תמונת העתיד תיושם באופן שווה להתמונה. כדי לעשות לחץ על זה: כרטיסיית תהליך, מסנני 2D, לרדד, עוצמת BG של רוחב "בהיר," אובייקט ל" 75, "ליישם.
  5. להעלות את הניגודיות של תמונה כל כך נימים הם דמיינו מקסימאלי. כדי לעשות זאת לחץ על: להתאים כרטיסייה, תצוגה, להעלות ניגוד ל -75.
  6. פחת מוקדי רעש התמונה כדי להחליק את הקצוות של הנימים על-ידי לחיצה על כרטיסיית תהליך, מסנני 2D, פחת מוקדי רעש, גודל ליבה 7 x 7, תחול.
  7. לסיים את ניגוד התמונה כך נימים שחורות והרקע לבן. לבצע שלב זה על ידי התאמת היסטוגרמה למודל "בכושר הטוב ביותר".
    הערה: אנא עיין באיור 2 בנציגי תוצאות לדוגמה למה שהתמונה מעובדות צריכה להיראות כמו ביצוע השלבים הבאים.

2. ביצוע ספירת נימים / צפיפות quantitating נימים

  1. על כל תמונה, לבחור חלק אחד של נימים מוגדרות היטב באמצעות featur "יעד אובייקט" באופן ידנידואר להיות מוכר כאובייקטים לייספרו על ידי התכנית. לאחר מכן, בחר חלק קטן של רקע, שימוש בתכונה "הרקע", כהתייחסות לאזורים שצריכים להיות התעלמו ידי אלגוריתם הספירה.
    הערה: השילוב של נקודות שיא אלה גורם לכל הנימים להיות מודגשות תוך התעלמות רעשי רקע. Quantitation הפרוטוקול (הספירה) מנצל פונקציות מחשב להבדיל חלקים של התמונה המבוססת על צבע ומורפולוגיה.
  2. השתמש בפונקצית הספירה לספור באופן מיידי את כל הנימים בתמונה עם ציוד ההדמיה. הגדר את הקוטר המינימאלי של אובייקטים ספרו עד 5 פיקסלים על מנת להימנע מספירת רעש רקע כנימים.
  3. עבור כל אדם, לספור את הממוצע של 3 - 4 תמונות על מנת לקבל הערכה אמינה יותר.
    הערה: אנא עיין באיור 3 בנציגי תוצאות לדוגמה למה שהתמונה צריכה להיראות במהלך הליך הספירה.
  4. 3. יצירה ושימוש בפקודות מאקרו כדי להפוך עיבוד תמונה

    הערה: כדי לחסוך זמן, ניתן ליצור פקודות מאקרו כדי לבצע אוטומטית רצף ספציפי של תהליכים באחד או תמונות רבות. יכולים להיות מותאמים אישית רצפים אלה כדי לבצע את שינויי התמונה מהירים יותר. במהותה, פקודות מאקרו אלה זוכרים איך התמונות מעובדות, ולבצע את כל השלבים במהירות וללא קלט משתמש. ביצוע ספירה על 12 תמונות נימים לוקח מעבדה זו בין 20 עד 30 דקות עם פקודות מאקרו (2 עד 3 דקות לכל תמונה), בניגוד לכ -8 דקות לכל תמונה בלי פקודות מאקרו. לכן שימוש בפקודות מאקרו היא 3 עד 5 פעמים יותר יעיל מאשר עיבוד כל תמונה בנפרד באופן ידני.

    1. על מנת ליצור מאקרו, בחר "מאקרו שיא" ועל תמונה אחת בצע את השלבים ותהליכים רצויים, כפי שמתוארים בשלבי 1 ו- 2 לעיל. שם מאקרו אשר מבוסס על עיבוד תמונת צעדים בוצעו לשימוש עתידי. כאשר USIng מאקרו בתמונות עתיד, פשוט לחץ על "מאקרו לרוץ" והתכנית באופן אוטומטי תחול שיפורים שנרשמו לתמונה (ים) הרצויות.
      הערה: מעבדה זו משתמשת במאקרו כדי לבצע את כל אבל אחד הצעדים בסעיף 1 לשיטות בכמה שניות. הצעד היחיד שדורש קלט משתמש בוחר בי כדי לחתוך את התמונה, שלב 1.2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

המטרה של הליך עיבוד תמונה זו היא לבדל את נימי דם מתמונת הרקע, כך שניתן לכמת בצורה מדויקת. שני עיבוד תמונה שלם ועיבוד תמונה מוגזם פוגע ביכולתה של התכנית לכמת את הנימים. כפי שניתן לראות באיור 3, עיבוד תמונה שלם הופך את הנימים קשות להבחין בין הרקע. זה קריטי, כי המשתמשים יוכלו להבחין בקלות את הגבול של נימים מאז שיטת הספירה שתוארה לעיל תלויה ביכולת של המשתמש כדי להדגיש בצורה מדויקת כמה נימים. מצד השני, כפי שניתן לראות באיור 3, היישום של צעדי עיבוד תמונה מיותרים עלול לגרום לטשטוש הנימים ולכן גם יכול להיות מזיק לתהליך הכימות.

תמונה מעובדת בצורה אופטימלית ניתן לספור בתוך 30 שניות וברורה שמבדיל נימים מהרקע כגם נימי פרט כאחד מהשני. דוגמא של תמונה מעובדת לראות באיור 2 חלק ד, עם התמונה נספר שמוצגת באיור 3.

צפיפות נימים משתנה בהתאם למיקומו של nailbed להיות נספר. טבלת 1 מראה כי עלייה בצפיפות נימים עם מרחק מהשורה העליונה של נימים בnailbed. סטנדרטיזציה של מיקום ROI היא חיונית כדי לספור שחזור. איור 1 מציג כיצד ניתן לשנות תמונות עם מיקומי ROI שונים.

מספר ת.ז T1 T2 T3 T4 אומר למעלה M1 M2 M3 M4 אומר התיכון L1 L2 L3 L4 הכי נמוך
חולה
Baseline 46 45 44 46 45.25 64 62 62 62 62.5 66 67 66 66 66.25
ספיגה ורידים 51 53 49 59 53 59 61 64 69 63.25 70 70 75 72 71.75
B מטופל
Baseline 47 51 48 51 49.25 73 74 75 81 75.75 76 85 81 80 80.5
ספיגה ורידים 68 57 65 64 63.5 75 78 76 72 75.25 91 89 93 83 89
C מטופל
Baseline 51 54 51 56 53 66 59 58 60 60.75 60 61 62 69 63
ספיגה ורידים 62 66 57 59 61 63 63 73 65 66 83 74 81 77 78.75

. טבלה 1: וריאציה בנימי ספירה עם דיפרנציאל מיקום במיטת ציפורן טבלה זו מציגה את הספירה מתקבלת עבור שלושה חולים שונים (A, B, C) ​​כאשר תיבת ROI ממוקמת variably בראש (סופר T1 - T4), אמצע (M1 - M4), ואזורים נמוכים יותר (L1 - L4) של מיטת הציפורן. הספירה הממוצעת להגדיל מהחלק העליון כדי להוריד את האזורים, הממחישה את הצורך בסטנדרטיזציה של מיקום תיבת ROI להשוות ספירה התקבלה ממעבדות שונות.

ביצוע ספירה באזור המתואר בשלב 1.2, סעיפים בסיסיים צריכים לנוע 30-60 נימים / 2 מ"מ ואילו סעיפי חסימת ורידים יכולים לנוע בכל מקום בין 50 ל 100. כפי שניתן לראות בטבלה 1, ד אלהensities שונה מהספרות אחרת. ספירת צפיפות נימים שהתקבלה במעבדה של המחברים הן נמוך ביותר סבירה כי מעבדה זו מתחילה ספירה בשורה הראשונה של נימים, שבו הצפיפות היא הנמוכה ביותר. כפי שניתן לראות בטבלה 1, סעיפי ביצוע באזורים נמוכים של nailbed להגדיל את הספירה לערכים שהתקבלה בעבר על ידי Antonios et al 9 וDebbabi et al. 16 פער זה ממחיש את הצורך בתקינה בכימות של capillaroscopy nailbed ידי הספירה הראשונה (ביותר שורת פרוקסימלי) של נימים. ספירה בשורה הראשונה של נימים היא גם אופטימלית בגלל הנימים באופן ברורה ומוחלט ביותר דמיינו בשורה הראשונה והפכו בהדרגה פחות גלוי עם השורות הבאות.

מחקרי שחזור סנוורו באמצעות N = 10 נושאים ושני משקיפים עצמאיים נערכו. תוצאות אמינות מתייחסות לספירה, B, ו- C הממוצע, מתקבלים על ידי אב eraging תוצאות על פני 4 תמונות לכל אחד. הספירה, B, ו- C מייצגת מדינות פיזיולוגיות שונות בתוך אותו האדם המשמשים להערכת בריאות כלי דם, בקצרה לסכם כאן. פרטים כבר פורסמו בעבר 21. צפיפות נימים מוגדרת כמספר נימים לכל מילימטר רבוע (2 מ"מ) של עור nailfold האצבע. שלב הוא שלב בסיסי במנוחה שבו נימי perfused 16 ברציפות. השלב ב 'מתרחש במהלך hyperemia תגובתי postocclusive. ספירה אלה מייצג את הסכום של נימים ברציפות perfused ולסירוגין perfused (מילואים פונקציונליים). שלב זה משמש כמדד לתפקוד נימים 16.

שלב ג מתרחש במהלך חסימת ורידים, ולכן מראה צפיפות נימי נימים מקסימלי כוללים שני perfused (עם תא דם אדום פעיל תנועה (RBC)) וnonperfused (מלאות RBCs עומד, שאינו נע). 22

ontent "> לאמינות תוך מדרג, intraclass המתאמים (ICC) היו 0.93 למתכוון ספירה, 0.93 לממוצע ספירת B, ו- C 0.94 לממוצע חשוב. לאמינות בין-מדרג, ICCS היה 0.94 למתכוונים ספירה, 0.98 לממוצע ספירת B, ו- C 0.94 לממוצע חשוב. בהתאם לכך, הטכניקה המתוארת כאן מדגימה אמינות מצוינת עם תוצאות טובות לשתי הפנים ושחזור בין הצופה.

איור 1
איור 1. סטנדרטיזציה מיקום היבול. נתון זה ממחיש כיצד מיקום משתנה של תיבת ROI בעליל משנה את התמונה החתוכה. בצד השמאל, התיבה ממוקמת נמוכה מדי, ניתוק השורה הראשונה של נימים. התיבה האמצעית ממוקמת גבוהה מדי, שגורמת חלל ריק מעל לשורה הראשונה של נימים. התיבה בצד הימין ממוקמת בצורה אופטימלית. התמונה החתוכה שלה מציגה את השורה הראשונה של גapillaries בחלקו העליון של התמונה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. שלבים של עיבוד תמונה () שלב מציג את התמונה הראשונית נלקחה מnailbed של הנושא עם מצלמה בצבע אחד;. שלב (ב) 'מראה את התמונה המקורית לאחר השיפור לעומת הראשון. התיבה הירוקה מראה תיבת פיקסל 530 x 530, שהוא שווה ערך לתיבת 1 מ"מ x 1 למצלמה; (ג) השלב ג מייצג את תיבת 1 מ"מ תיחתך מתמונת B; (ד) השלב D מציג תמונה המשופרת לאחר החלת השיפורים שנדונו לעיל. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 3
איור 3. תמונת ספרה סופית. תמונה המשופרת, נספר. הספירה הכוללת שנקבעה לתמונה זו הייתה 54 נימים / 2 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4. עיבוד תמונה לא נכון. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

התמונה משמאל מראה צילום שאינו מעובד מספיק. הנימים הן קשות להבחין בין הרקע ותהליך הכימות יהיה באופן שלילי בחיבה בטד. התמונה מהימין מראה את אותה תמונה לאחר עיבוד תמונה שגוי. נימים אישיות קשות להבחין מהשכנים ובכך תהליך הכימות יושפע לרעה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

capillaroscopy Nailfold מראה הבטחה ככלי שימושי קליני בעתיד לאונקולוגיה שונות, לב וכלי דם, ויישומי מחלה הראומטולוגיים. תהליך רכישת תמונה הוא עקבי למדי בקרב חוקרים, עדיין יש כיום מספר שיטות לעיבוד תמונה וניתוח. שיטות כוללות כיום ספירת נימים ממוחשבת וידנית. ספירה ידנית הן בעייתיות כפי שהם גוזלים זמן, ובכפוף לסובייקטיביות משתמש ועייפות. שיטות מבוססות מחשב הנוכחי דורשות רמה גבוהה של קלט משתמש, הן בתהליך שיפור התמונה ותהליך הכימות. השיטה החדשה שתוארה כאן דורשת הכשרת משתמש קטנה יחסית או מעורבות, כצעדי שיפור תמונה הם אוטומטיים לחלוטין. קלט משתמש נדרש רק לתהליך הספירה תחילה להבחין נימים מהרקע בעיבוד התמונות. שימוש בפקודות מאקרו האוטומטי כפי שמתואר כאן היא שלושה עד חמש פעמים יותר יעילה מאשר Manuברית עיבוד כל תמונה בנפרד.

אלגוריתמי מחשב מבוסס סטנדרטיים אמין לכמת נתונים capillaroscopy חסרים.

שיטות מבוססות מחשב סטנדרטי אמין נדרשות לכימות נימים כדי להפחית את הסובייקטיביות ולקדם יעילות. הטכניקה המתוארת כאן מדגימה אמינות מצוינת עם תוצאות טובות לשתי הפנים ושחזור בין צופה עם מתאמי intraclass של 0.93-0.98. יש לנו שדווחו בעבר המתאם של תוצאות שהושגו באמצעות הערכת צפיפות נימים ממוחשבת, בהשוואה לרמה של ספירה ידנית הזהב. 21 מתאמי פירסון בין תחילת המחקר, לאחר איסכמי, וספירת גודש ורידים נעשתה עם התוכנה וספירה ידנית מקבילה בנושאים 10 היו 0.78, 0.78, 0.71 ובהתאמה (כל p <0.05), המצביעים על הסכם סביר בין שתי השיטות.

התמונה של מעבדה זוצעדי מניפולציה לנצל מספר הכלים לעיבוד מחשב. שלב 1.3, תמונה "השטחה" מסירה את "שכבות" השונות שנמצאות בכל תמונה. זה חייב להיעשות ראשון כך שכל נהלי עיבוד תמונת העתיד ייושמו באופן שווה לכל החלקים של התמונה. התאמת ניגוד שני מכהה את הנימים ומחווירות את הרקע, ולכן עושה את נימי הדם גלויות יותר. תהליך "פחת מוקדי הרעש" מחליק את הקצוות של הנימים תוך שמירה על גודלם וצורתם. למרות שנראה שיש הבדלים בתמונת despeckled לעין בלתי מזוינת, זה הוא תהליך חשוב כדי להבטיח נימים מרובות לא מתמזגות בתהליך הספירה. השלמת את התמונה באמצעות "היסטוגרמה בכושר הטובה ביותר" אינו כולל את כל הפיקסלים בשני קצותיה של ההיסטוגרמה. זה עוזר להגדיר את הגבולות של הנימים תוך שיפור הניגוד בין הנימים והרקע נוסף. בסך הכל יששלושה צעדי שיפור לעומת זאת, וכל שלוש נחוצים כדי למקסם את הבהירות של התמונה הסופית לספירת נימים.

מדי פעם, התכנית תספור רבות או מעטים מדי נימים. הצעד הראשון כדי לתקן בעיה זו הוא לבטל את הדגשה ופשוט לנסות את תהליך הדגשה שוב. אם הנימים להיות מודגשים בצורה לא נכונה, התאמת קוטר נימי המינימום עשויה להיות נחוצה. החוקרים ממליצים קוטר מינימאלי ברירת מחדל של 5 פיקסלים. אם התכנית היא לספור נימים רבות מדי או לספור נימים אחד כנימים מרובות המשתמש צריך להגדיל את הקוטר המינימאלי של פיקסל אחד או שתיים. מצד השני, אם התכנית לא כוללת קבוצות פיקסל כהות שנימים, המשתמש יכול להפחית את הקוטר המינימאלי של פיקסל אחד.

יש גם צורך לתקן העמדה לספירה אלה בתוך nailbed. כפי שניתן לראות בטבלה, שקובע באותו הפרט הוא מאודעמדה תלויה, משתנית בהתאם במידה רבה על איזה חלק של nailbed מתבצע נספר.

שלבים קריטיים של הפרוטוקול כוללים הדמיה נכונה ואופטימלית של הנימים. הצעדים המאפשרים הדמיה אופטימלית של הנימים בפרוטוקול זה אוטומטי לחלוטין, המאפשרים לתמונת מניפולציה מהירה ומדויקת. בעוד שיטות אלה מייצגים התקדמות משמעותית באמינות ובקלות עיבוד התמונה וcapillaroscopic ספירה, המגבלה העיקרית של הטכניקה היא תהליך הספירה חצי אוטומטי. באופן אידיאלי, תהליך אוטומטי לחלוטין ייווצר בעתיד הקרוב. צריכים להרגיש עודדו חוקרים לבנות על המתודולוגיה שתוארה במאמר זה על מנת לפתח טכנולוגיה שימושית קליני אוטומטית לחלוטין המאפשרת כימות מהירה של צפיפות נימי nailfold של מטופל.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Image-Pro Premier Media Cybernetics, Inc 9.1 Image processing software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

רפואה גיליון 104 זרימת דם צפיפות נימים מחלות כלי דם capillaroscopy יתר לחץ דם מחלות לב וכלי דם עיבוד תמונה
שיטה ממוחשבת לשחזור כדי לכמת את צפיפות נימים באמצעות Nailfold Capillaroscopy
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Cheng, C., Lee, C. W., Daskalakis,More

Cheng, C., Lee, C. W., Daskalakis, C. A Reproducible Computerized Method for Quantitation of Capillary Density using Nailfold Capillaroscopy. J. Vis. Exp. (104), e53088, doi:10.3791/53088 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter