وضع مزدوج تصوير الأنسجة الجلدية الأكسجة وظيفة الأوعية الدموية
Summary
وقد تم وضع التصوير وضع نظام ثنائي لعدم الاتصال تقييم أكسجة الأنسجة الجلدية وظيفة الأوعية الدموية.
Abstract
تقييم دقيق لأكسجة الأنسجة الجلدية وظيفة الأوعية الدموية من المهم للكشف عن المناسبة ، التدريج ، والعلاج من اضطرابات صحية عديدة مثل الجروح المزمنة. نحن تقرير وضع نظام التصوير ثنائي لتصوير الوضع غير الغازية وغير اتصال ، من الأوكسجين النسيج الجلدي وظيفة الأوعية الدموية. نظام التصوير بالأشعة تحت الحمراء المتكامل كاميرا ، كاميرا CCD ، مرشح الانضباطي الكريستال السائل وكثافة عالية من الألياف مصدر الضوء. كان مبرمجا واجهة من أجل السيطرة LABVIEW المعدات والتزامن والحصول على الصور ، وتجهيز ، والتصور. واستخدمت الصور المتعددة الأطياف الملتقطة بواسطة الكاميرا CCD لإعادة بناء الخريطة أكسجة الأنسجة. واستخدمت صور الحراري الديناميكي الملتقطة بواسطة الكاميرا بالأشعة تحت الحمراء لإعادة بناء الخريطة وظيفة الأوعية الدموية. وكانت الأنسجة الجلدية الأوكسجين والصور وظيفة الأوعية الدموية من خلال المشاركة في تسجيل علامات الائتمانية. تم اختبار خصائص أداء نظام مزدوج صورة الوضع في البشر.
Protocol
Discussion
الأكسجين موجود في الأنسجة البيولوجية في أشكال متعددة مثل الهيموجلوبين الأوكسجين أو الميوجلوبين ملزمة ، الأوكسجين المذاب ، وأنواع الاكسجين التفاعلية. نقل الأكسجين تلعب دورا حاسما في الحفاظ على سلامة الأنسجة والعمليات الأيضية الطبيعية 3. سيكون لنقص الأكسجين الحاد خفيفة معتدلة بدء التكيف الأيضية ، وتنظيم الأوعية الدموية ، والاستجابات عائية 4. ونقص الأكسجين ونقص الأكسجة الشديد يؤدي الى عدم كفاية الأوعية الدموية وموت الخلايا. اختلال التوازن بين العرض محدود الأكسجين وزيادة الطلب على الأكسجين هو أحد العوامل المسببة للاضطرابات كبرى عديدة مثل الجروح المزمنة 5. في حالة الجروح الدماغية ، يقتصر امدادات الاوكسجين بسبب نقص التروية ، وغير قادرة على تلبية الحاجة الأيضية من عملية الشفاء والتضحية وظيفة الجهاز التنفسي انفجار تهدف الى مكافحة العدوى. تقييم المتزامن للأكسجة الأنسجة الجلدية وظيفة الأوعية الدموية والأهمية السريرية في مجال إدارة الجرح المزمن.
تقنية التصوير الطيفي تقديرات الجلدي أكسجة الأنسجة المضيئة التي الأنسجة والكشف عن الانعكاس الأنسجة عند أطوال موجية مختلفة 6. ميزة واحدة من كبرى التصوير الطيفي هو غير الغازية وعدم الكشف عن خصائص الاتصال الأنسجة وظيفية. ومع ذلك ، يتأثر قياس الأوكسجين الموثوقية بالنسبة للعديد من أنظمة التصوير الطيفي حسب لون البشرة وغيرها من الاختلافات استيعاب الخلفية. وقد تم تطوير واسعة الطيف الفجوة المشتق الثاني سابقا لقياس أكسجة الأنسجة مع تأثير قليل للغاية من نثر وتصبغ البشرة 1. طبقنا مبدأ التحليل الطيفي المشتقة الثانية لتصوير متعددة الأطياف وبرهنت على قياس ثابت من الأوكسجين النسيج الجلدي مستقلة مع التغييرات محاكاة لون البشرة.
وقد درست سابقا نضح الأنسجة من خلال قياس 7 الأنسجة الانتشارية الحرارية. وقد وضعت غطاء واحد وهناك طريقة لإدخال التحفيز الحراري والاستجابات الأنسجة صورة ديناميكية من أجل تقدير التوزيع نسيج الجلد الخمول الحراري 8. أظهرت التجارب على جلد الساعد الإنسان يتعرض لانسداد الشرايين الكفة علاقة خطية بين الجمود ونضح الدم الحرارية تقاس تصوير دوبلر الليزر قبل وأثناء انسداد تدفق الدم 8. كما تم استخدام نموذج bioheat جمعها لتقدير الوعائية طرف الاصبع خلال التفاعل انسداد وريدي تخطيط التحجم 9. على الرغم من الجهود المذكورة أعلاه ، نضح الدم الجلد قياس من قياسات درجة حرارة الجلد من الأمور الصعبة نظرا لعدم وجود حساسية ، والاعتماد على سماكة الدهون تحت الجلد ، وغيرها من العوامل التي تسهم مثل تضيق الأوعية ، توسع الأوعية ، والحركة الفنية 10. في هذا البروتوكول ، استخدمنا كاميرا الأشعة تحت الحمراء لالتقاط الحرارة ديناميات النسيج ردا على التحفيز الحراري في درجة حرارة الغرفة. تم اختيار التحفيز الحراري بحيث تم التقليل من تأثير توسع الأوعية وتضيق الأوعية. نماذج أخرى ، وقياس الجهود ضرورية من أجل تحديد وجود علاقة بين كمية موثوق بها مؤشر وظائف الاوعية الدموية وتروية أنسجة الجلد.
في رقم 3 ، استخدمنا أفيني التحول للمهام التصنيع المشترك. ومع ذلك ، بالنظر إلى أن يتم وضع الكاميرات مع اثنين من زوايا مختلفة في الفضاء 3d ، فإنه يحتمل أن تكون أكثر دقة في تطبيق التحول المتصلة التحول 3D بين اثنين من كاميرات. حاليا نحن نبحث في هذا الاتجاه والتي تنطوي المعايرة خارجي من الكاميرات في الفضاء 3d باستخدام الهندسة epipolar.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
بدعم من المعاهد الوطنية للصحة جوائز RO1 HL073087 ، جنرال موتورز 077185 ، 069589 وجنرال موتورز إلى CKS. ويؤيد أيضا العمل من خلال منحة مقدمة من برنامج الطب التجديدي للDHLRI. المؤلفون ممتنون للدعم التقني والمدخلات من أفراد السريرية التالية في جامعة ولاية أوهايو : الدكتور Sabyasachi.Biswas (مركز بالجروح الشامل) ، والدكتور أليسون Spiwak (تداول شعبة تكنولوجيا) ، جوزيف Agoston (شعبة الإعارة) ، توما Shives (شعبة الإعارة) ، جوزيف يوينغ (الهندسة الميكانيكية) ، سكوت كيلينجر (الهندسة الميكانيكية) ، وXiaoyin قه (الهندسة الكهربائية).
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Higgins Calligraphy waterproof black ink | Sanford | 44314 | diluted to 1% | |
| Hamamatsu ORCA ER deep cooling CCD camera | Hamamatsu, Bridgewater, NJ | C4742-80-12AG | ||
| Varispec SNIR liquid crystal tunable filter | Cambridge Research Inc., Cambridge, MA | VIS-10-HC-20 | ||
| ThermoVision A40 infrared camera | FLIR Systems Inc.,Sweden | A40 | ||
| Thorlabs OSL1 high intensity fiber light source | Thorlabs | OSL1 |
References
- 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. r. e. e. n. m. a. n., Panasyuk, S., Wang, X., TE, L. y. o. n. s., 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]. , (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).
