1. Multispektral görüntüleme Haritalama oksijenlenme Kutanöz oksijenlenme ve vasküler fonksiyon termografik görüntüleme multispektral görüntüleme için bundan CWC sistemi olarak anılacaktır Kapsamlı Bir Yara Merkezi (KSS), dual-mode görüntüleme sistemi, Ohio State Üniversitesi'nde geliştirildi. Multispektral görüntüleri 1 dayalı oksijenlenme haritaları yeniden uçurum ikinci türev spektroskopik tekniği kullanılmıştır. Bu çalışmada, sağlıklı bir konu, bir tezgah üzerinde duran sol kol ile oturdu. CWC sistemi görüş alanı içinde ön kolun bir kısmı, farklı cilt rengi taklit etmek için Hindistan mürekkep (etanol içinde çözünmüş% 1) ile boyandı. Multispektral görüntüleri elde edildi ve bir oksijenasyon haritası uçurum ikinci türev spektrumu göre yeniden inşa edildi. Yeniden inşa oksijenasyonu harita ticari bir Hypermed OxyVu hiperspektral oksijenlenme ölçüm sistemi tarafından satın ile karşılaştırıldı. Damar tıkanıklığına doku oksijen yanıtları post-tıkayıcı reaktif hiperemi (PORH) 2 protokolü takiben aynı konu üzerinde çalışıldı. PORH testten önce, konu sistolik ve diyastolik kan basınçları, sol üst kol üzerine yerleştirilen bir basınç manşet tarafından kaydedildi. PORH protokol, iki dakika, bir suprasystolic tıkanıklığı (sistolik + 50 mm Hg) iki dakika süresi ve reaktif hiperemi iki dakikalık bir süre bir ön-oklüzif başlangıç dönemi oluşuyordu. PORH test sırasında dört dalga boylarında (yani, 530nm, 550nm, 570nm ve 590nm) dalga boyu ortalama 0.75 saniye örnekleme hızında Multispektral görüntüleri elde edildi. Derin doku oksijen doygunluğu ve aynı kol kutanöz doku oksijen basıncı, aynı anda bir OxiplexTS doku spektrofotometre (ISS A.Ş., Urbana Champaign, IL) ve TCM transkutanöz oksijen monitörü (Radiometer, Danimarka) tarafından kaydedildi. 2. Haritalama dinamik termografik görüntüleme ile vasküler fonksiyon Dinamik termografik görüntüleme, aynı CWC sistemini kullanarak sağlıklı bir konu üzerinde gösterildi. Konusu, bir tezgah ve CWC sistemi, kızılötesi kamera ünitesi doğru yukarı bakacak şekilde sol elin dorsum istirahat sol kolunu rahat, bir masa üzerine yatar pozisyonda yalan. Parmak cilt perfüzyon sürekli izlenmesi için aynı elin parmak ucu üzerinde bir lazer Doppler probu yerleştirildi. Bir basınç manşet oklüzyon farklı düzeylerde üretmek için, sol üst kol yerleştirildi. Deney öncesinde konu basınç manşet tarafından kaydedilen sistolik ve diyastolik kan basıncı, en az 10 dakika dinlenmek için istendi. Dinamik termografik görüntüler aşağıdaki kaf basıncı seviyelerinde ele geçirildi: hiç tıkanıklığı, 0.5 x diyastolik kan basıncı, 0.5 x (diyastolik kan basıncı + sistolik kan basıncı), ve 1.5 x sistolik kan basıncı. Her bir manşet basınç seviyesinde, termal stimülasyon, 30 saniye boyunca sol taraftan oda sıcaklığında (25 ° C) bir su torbası koyarak piyasaya sürüldü. Termal stimülasyon kaldırılması hemen sonra, 2 kare / saniye hızında sol termografik görüntüler elde edildi ve parmak cilt perfüzyon lazer Doppler probu ile 10 Hz örnekleme hızında kaydedildi. Testler arasındaki zaman aralığı 10 dakika oldu. Sonraki ölçümler aynı pozisyonda böylece sol el pozisyonu önceden kutlandı. Doku vasküler fonksiyonları farklı oklüzyon düzeyde sıcaklık tepki ve vasküler fonksiyon indeksi hesaplanarak değerlendirildi. Vasküler fonksiyon indeksi termal uyarılması ve karşılık gelen sıcaklık değişimi zaman sonra kare kökünü arasındaki oran olarak tanımlanır. 3. Oksijenlenme ve vasküler fonksiyon haritaları Arasında İşbirliği kaydı Dinamik termografik görüntüleme ve multispektral görüntüleme ile elde edilen kutanöz doku oksijenasyonu harita tarafından satın kutanöz doku vasküler fonksiyon haritası gelişmiş bir görüntüleme algoritması tarafından ortaklaşa tescil edilmiştir. Dört eş zamanlı termal ve optik kontrastlı mutemet belirteçler, görüntü ortak kayıt kolaylaştırmak için biyolojik bir doku yerleştirildi. 1) gri ölçekli tüm görüntüleri dönüştürmek ve 0 arasındaki piksel yoğunluğu değerleri normale: Şu anda termal görüntü (ve vasküler fonksiyon haritası) ile optik görüntü (ve oksijenasyonu harita) co-kayıt için protokol aşağıdaki adımları içerir ve 1, 2) optik fotoğraf için, ampirik bir küresel eşiği resmin tamamını ortalama yoğunluk değeri) (0.8 kat daha yüksek piksel yoğunluğu değerleri ön planda (cilt) bölgeyi belirlemekte; ön planda bölgede küçük delikler morfolojik kapatma işlemi ile dolu; 3) mutemet işaretleyici bölgelerde yoğunluk değerleri g hem altındadır ön planda koyu bölgeleri olarak tespit lobal eşik ve ortalama 20-20 piksel mahalle piksel değerleri tarafından tanımlanan yerel uyarlamalı eşik. Uyarlanabilir yerel eşik aydınlatma değişimi karşılamak için bize izin verdi; 4) mutemet marker bölgelerde gürültü ve ani kaldırmak için morfolojik işlemler kullanılarak rafine dört bölge sentroidler optik fotoğraf, kontrol noktaları olarak seçilmiştir; 5) benzer adımları tekrarlayın 6); termal görüntü işaretleyici bölgelerinde tespit referans olarak termal görüntü ile iki resim arasındaki bir afin dönüşüm hesaplamak 7) ve dönüşümü; yakınlığına göre kontrol noktalarının iki takım (iki kamera yakın konumda olduğunu) uygun optik, fotoğraf ve buna paralel olarak oksijen haritası (optik fotoğrafı aynı kameradan elde edildiği), 8) nihayet görünüm için kaplanan bir resim oluşturur. 4. Temsilcisi Sonuçlar: Oksijenasyonu protokolü (örneğin, # 1) temsilcisi sonuçları uçurum ikinci türev spektroskopisi dayalı yeniden kutanöz oksijenlenme haritaları. Uçurum ikinci türev spektroskopisi yöntemi etkili deri oksijenasyonu ölçümü simüle deride renk değişiklikleri daha az etkilendi ve böylece doku arka plan emme kaynaklanan ölçüm eserler azalttı. Ayrıca kutanöz doku oksijenasyonu harita, derin doku oksijenasyonu ve kutanöz doku oksijen basıncı aynı anda kaydedildi PORH protokol gösterdi. Vasküler fonksiyon protokolü (örneğin, # 2) temsilcisi sonuçları kutanöz doku sıcaklık dağılımları, dış cephe ısı stimülasyonuna yanıt olarak kutanöz doku sıcaklık değişimleri, ve dinamik termografik görüntüleme türetilen kutanöz doku vasküler indeks haritaları içerir. Kutanöz doku vasküler indeks ve cilt dokusunun perfüzyonu lazer Doppler ölçüm termografik görüntüleme arasında korelasyonlar gözlendi. Co-kayıt protokolü (örneğin, # 3) temsilcisi sonuçları oksijenlenme harita, vasküler indeks haritası ve fotoğraf, oksijenasyon arasında görüntü füzyon ve vasküler indeks görüntüler çok kontrast mutemet belirteçleri ile birlikte kayıtlı içerir. Şekil 1. Oksijenlenme ve vasküler fonksiyon temassız görüntüleme için CWC dual-mode sistem kurulumu, sistem, bir mobil sepeti kuruldu. Kızılötesi termal kamera, CCD kamera, bir sıvı kristal ayarlanabilir filtre ve geniş bantlı bir ışık kaynağı oluşuyordu. Bir bilgisayar, veri toplama, analiz ve görüntüleme görevleri senkronize etmek için kullanılır oldu. Şekil 2. CWC sistemi için yazılım arayüzü. Yazılım arayüzü Labview ortamda programlandı. Arayüzünün sol üst donanım yapılandırması ve sistem kalibrasyonu için kontrol paneli. Sağda arayüz, gerçek zamanlı kızılötesi kamera ile elde edilen doku sıcaklık haritası ekran. Arabirimin alt tarafında deri dokusunun perfüzyonu lazer Doppler ölçümleri. Şekil 3. CWC sistemi için yazılım arayüzü (Devam) Bu doku oksijenizasyon parametreleri göstermek için bir pop-up penceresi. Solda multispektral görüntüleri yeniden oksijenlenme haritası. Arayüzü sağ tarafında yukarıdan aşağı aşağıdaki oksijenlenme parametreleri görüntüler: (1) kutanöz oksijenlenme oksijenlenme haritası ilgi seçilen bir bölge (ROI) ortalaması; (2) derin doku oksijenasyonu bir OxplexTS doku oksimetre tarafından izlenir (3) kutanöz doku oksijen basıncı, TCM transkutanöz oksijen monitörü tarafından izlenir. Şekil 4. Bir OxyVu görüntüleme sistemi tarafından Kutanöz oksijenlenme görüntüleme sol rakam bir cilt dokusu gri tonlamalı görüntü. Cilt, ten rengi taklit etmek için mürekkep tabakası boyandı. OxyVu sistemi tarafından satın kutanöz oksijenlenme harita, sağ tarafta gösterilmiştir. Sırasıyla içinde ve mürekkep boyalı alanı dışında ilgi İki kare şeklinde bölgeler (ROI) seçilmiştir. Mürekkep boyalı alanı içinde yatırım getirisi için, ortalama kutanöz oksijenlenme, 62.8 ±% 11.0. Mürekkep boyalı alanı dışında yatırım getirisi için, ortalama kutanöz oksijenlenme, 44.0 ±% 11.0. Mürekkep boyalı deri bölgesi içinde ve dışında kutanöz oksijenlenme ölçümleri için% 18,8 bir fark gözlenmedi. Güre 5 "/> Şekil 5. CWC sistem tarafından Kutanöz oksijenlenme görüntüleme multispektral görüntüler, Şekil 4'te olduğu gibi aynı konuda aynı cilt yerde CWC sistem tarafından ele geçirildi . Sol şekil deri dokusunun tek bir dalga boyu görüntü ve doğru şekilde yeniden inşa kutanöz oksijenlenme haritası. Şekil 4'te olduğu gibi aynı mürekkep konsantrasyon ile cilt üzerinde mürekkep tabakası boyandı. . Sırasıyla içinde ve mürekkep boyalı alanı dışında ilgi İki kare şeklinde bölgeler (ROI) seçilmiştir. Mürekkep boyalı alanı içinde yatırım getirisi için, ortalama kutanöz oksijenlenme 60.9 ±% 6.9. Mürekkep boyalı alanı dışında yatırım getirisi için, ortalama kutanöz oksijenlenme, 65.8 ±% 5.5. Mürekkep boyalı deri bölgesi içinde ve dışında kutanöz oksijenlenme ölçümleri için% 4,9 bir fark gözlenmiştir. Şekil 6. Kutanöz doku oksijenasyonu ölçümlerinin güvenilirliği simüle deride renk değişiklikleri etkisi İstatistik analiz ölçümleri oksijenlenme simüle deride renk değişiklikleri OxyVu ve CWC görüntüleme sistemleri için önemini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Her bir görüntüleme sistemi için, ortalama faiz 10 bölgeler (ROI) her alanda rastgele seçerek kutanöz doku oxygenations mürekkep boyalı deri alanları içinde ve dışında hesaplandı. Bizim boş hipotez deride renk değişikliği, deri oksijenlenme ölçümü etkilemez. Bu null hipotezi sırasıyla Şekil 4 oksijenasyonu haritaları (yani, OxyVu ölçümleri) ve Şekil 5 (yani, KSS ölçümler) kullanılarak test edildi. Student t-testi OxyVu ölçümler için p değeri hipotezi reddedilir ima, 0.001 'den daha az olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, cilt rengi değişikliği, bir OxyVu görüntüleme sistemi kutanöz oksijenlenme ölçümleri etkilemez. Buna karşılık, CWC ölçümler için p değeri, deride renk değişikliği CWC görüntüleme sistemi kutanöz oksijenlenme ölçümleri etkilemez olasılığını ima, 0,728. Şekil 7. Kutanöz oksijenlenme post-tıkayıcı reaktif hiperemi (PORH) sırasında CWC sisteminden elde edilen görüntüler. PORH testi, sağlıklı bir konu şu # 1 önkol üzerinde gerçekleştirildi. (A). Tek dalga boyunda gri skala görüntü görüntü ortak kayıt için yerleştirilen dört mutemet işaretleri ile kol. (B) bazal kutanöz oksijenlenme haritası damar tıkanıklığına önce satın aldı. (C) 2 dakika süreyle kutanöz vasküler oklüzyon sonrası oksijenlenme haritası (sistolik basınç + 50mmHg). (D) reaktif hiperemi sonrası kutanöz oksijenlenme haritası. Kutanöz oksijenlenme önemli değişiklikler öncesinde, sırasında ve damar tıkanıklığına sonra gözlendi. Şekil 8. Doku oksijen parametreleri PORH bir test sırasında sürekli olarak izlenir (a) test protokolü öncesi oklüzyon suprasystolic oklüzyon süre takip temel, ve reaktif hiperemi döneminde ile sona bir süre gösterir . Kutanöz oksijenlenme süresi PORH işlem tarihi (b) çizilir. CWC kutanöz oksijenasyonu harita ilgi seçilen bir bölge (ROI) ortalaması alınarak elde edilmiştir. Ayrıca, (c) bir OxiplexTS doku oksimetre tarafından çizilen, derin doku oksijenasyonu izlenmelidir. Transkutanöz doku oksijen basıncı da bir TCM cihaz tarafından izlenir ve (d) çizilen oldu. Kutanöz oksijenlenme CWC ölçümler PORH prosedürü sırasında diğer oksijen parametreleri ile de örtüşmektedir. Şekil 9. Farklı damar tıkanıklığına basınçlarda Kutanöz doku yanıtları. Termografik görüntüler termal stimülasyonu (yani, oda sıcaklığı 25 ° C sıcaklıkta su torbası) hemen sonra satın alındı konusu sol elden çıkarıldı. Termal stimülasyon çıkarıldıktan sonra Yatay eksen farklı zaman noktalar için karşılık gelir. Dikey eksen damar tıkanıklığına baskıların aşağıdaki 4 seviyelerine karşılık gelir: 0 (yok oklüzyon), 0.5DBP 0.5 (DKB + SKB), 1.5SBP DKB, diyastolik kan basıncı ve SKB, sistolik kan basıncı. Bu belirli bir konu için, DBP 69mmHg ve SBP 123mmHg. Test sonuçları, dış cephe ısı stimülasyon doku sıcaklık yanıt damar tıkanıklığına düzeyi ile ilişkili olduğunu göstermektedir. Oklüzyon basıncı artırarak termal tepki hızını azaltır. fig10.jpg "alt =" Şekil 10 "/> Şekil 10. Farklı damar tıkanıklığına basınçlarda Yeniden İnşa vasküler indeks haritalar. Termografik görüntüler her pikselin Vasküler fonksiyon indeksi (v), termal stimülasyon sonra zaman kare kök (√ t karşı kutanöz doku sıcaklık değişimi (Δ T) gerilemesi tarafından elde edildi ): Í ε rastlantısal hata ve K bir sabit + ε √ t + K. Vasküler fonksiyon indeksi haritaları soldan sağ aşağıdaki oklüzyon koşullarına karşılık: (a) hayır oklüzyon, (b) 0.5DBP, (c) 0.5 (DKB + SKB), (d) 1.5SBP. Bu belirli bir konu için 69mmHg, diastolik kan basıncı (DKB) ve sistolik kan basıncı (SKB) 123mmHg. Şekil 11. Vasküler fonksiyon indeksi ve cilt dokusunun perfüzyonu arasındaki korelasyon. # 2 her oklüzyon basıncı parmak ucu vasküler fonksiyon indeksi ortalama doku vasküler indeks haritası ilgi beş bölgeye (ROI) ile hesaplandı. Cilt doku perfüzyonu parmak ucu bir lazer Doppler cihazı ile ölçüldü. Parmak ucu vasküler indeks doku vasküler fonksiyonu kantitatif değerlendirme için dinamik termografik yöntemi kullanarak potansiyel gösteren lazer Doppler ölçümü ile ilişkilidir. Şekil 12. Görüntü co-kayıt sürecinin ilk satırında, biz göstermektedir: (a) normalize fotoğraf, (b) segmente ön planda bölgeye, ve (c) fotoğraf segmentli işaretleri. İkinci satırda, biz göstermektedir: (d) normalize perfüzyon harita, (e) segmente ön planda bölge, (f) ve perfüzyon haritada segmentli işaretleri. Marker pozisyonları iki takım arasında afin dönüşüm hesaplandı. Co-kayıtlı görüntüleri (g ve h) fotoğraf ve bu kurtarıldı afin dönüşüm kullanarak oksijen haritası dönüştürerek elde edildi. Şekil 13. Co-kayıt sonuçları birlikte perfüzyon harita, fotoğraf ve oksijen harita, dönüşüme ortak kayıtlı ve bir ısı haritası olarak görüntülenir . Kırmızı kanalı dönüştürülmüş fotoğraf% 100,% 100 yeşil kanal dönüştürülmüş oksijen görüntü ve mavi kanal perfüzyon haritanın% 50 (a) ısı haritası sunuldu. Damarları daha iyi görselleştirmek için, biz, (b) gibi co-kayıt sonucu başka bir versiyonu mevcut. Isı haritası% 100 kırmızı kanal dönüştürülmüş fotoğraf oluşan,% 50 oksijen görüntü kanalı, yeşil ve mavi kanal, vasküler indeks haritası ters değişti perfüzyon haritanın% 50 dönüştürülmüş ve sadece bilgi içinde ön planda bölge tutuldu.
