En Reproducerbar edb Metode til Kvantificering af Kapillær Density hjælp nailfold Capillaroscopy

Summary

Capillaroscopy is a non-invasive, efficient, relatively inexpensive and easy-to-learn methodology for directly visualizing capillaries in the microcirculation. However, only one publication to date describes the reliability of a complex software program available for quantitating capillaroscopy data. Here, we present a simple, reliable protocol for quantitating capillaries using a standardized algorithm.

Abstract

Capillaroscopy er en ikke-invasiv, effektiv, relativt billigt og let at lære metode til direkte visualisering af mikrocirkulationen. Den capillaroscopy teknik kan give indsigt i en patients mikrovaskulær sundhed, hvilket fører til en række potentielt værdifuldt dermatologiske, oftalmologisk, reumatologiske og kardiovaskulære kliniske anvendelser. Desuden kan tumorvækst være afhængig af angiogenese, som kan kvantificeres ved måling af mikrokar densitet i tumoren. Men er der i øjeblikket lidt at ingen standardisering af teknikker, og kun én publikation til dato rapporterer pålideligheden af en aktuelt tilgængelige, komplekse computer baserede algoritmer til kvantificering capillaroscopy data. ^1. Dette papir beskriver en ny, enklere, pålidelig, standardiseret kapillær optælling algoritme til kvantificering nailfold capillaroscopy data. En simpel, reproducerbar edb capillaroscopy algoritme som denne vil fremme mereudbredt brug af teknikken blandt forskere og klinikere. Mange forskere i øjeblikket analysere capillaroscopy billeder ved hånden, fremme bruger træthed og subjektivitet af resultaterne. Dette papir beskriver en hidtil ukendt, let-at-bruge automatiseret billedbehandling algoritme foruden en reproducerbar, halvautomatisk optælling algoritme. Denne algoritme gør det muligt analyse af billeder i minutter samtidig reducere subjektivitet; kun en minimal mængde træningstid (i vores erfaring, mindre end 1 time) er nødvendig for at lære teknikken.

Introduction

Mikrovaskulær billedbehandling er et hastigt voksende område med mange potentielle kliniske anvendelser. ^2. For eksempel onkologer bruger mikrokar billeddannelse at bestemme omfanget af tumor angiogenese, hvilket giver værdifulde oplysninger om tilstanden af tumoren og indsigt i mulige behandlingsmuligheder. ^{3 4} Men nailfold capillaroscopy er måske den mest omkostningseffektive og bredt anvendelig form for mikrovaskulære billeddannelse. Forskere ved hjælp af video nailfold capillaroscopy at studere blod flow og undersøge kapillær morfologi. ^{5 6} Både video og still-billede nailfold capillaroscopy er supplementer til at passe til diagnosticering og behandling af Raynauds syndrom og forskellige bindevævssygdomme såsom systemisk sklerose. ²

Nailfold capillaroscopy har forskellige potentielle kardiovaskulære anvendelser som godt. Aktuel forskning ved hjælp nailfold capillaroscopy antyderat type 1 diabetes og type 2 patienter udviser en høj forekomst af unormal kapillær morfologi, alligevel har uændrede kapillære tætheder sammenlignet med ikke-diabetiske individer. ^7-8 Capillaroscopy er også blevet undersøgt eksperimentelt i hypertension. Strukturel kapillær fortynding, der fører til en reduceret kapillær densitet er blevet påvist hos hypertensive personer sammenlignet med ikke-hypertensive individer. ^9-10 I modsætning til disse ældre hypertensive patienter (gennemsnitsalder 40 og derover), der udviser strukturel fortynding, har nyere forskning vist, at yngre hypertensive patienter (gennemsnitsalder under 40 år) har funktionel fortynding uden strukturel fortynding. ¹¹ Dette antyder, at funktionel fortynding sker før og kan udvikle sig over tid til strukturel fortynding.

Interessant, hypertensive patienter behandlet med specifikke antihypertensive lægemidler såsom Perindopril / Indapamide viste normal kapillær densitet og endotel funktion efter behandling, mens de blev behandlet med ACE (angiotensin-konverterende-enzym) hæmmere eller diuretika fastholdt en lav kapillær densitet trods sammenlignelige blodtryk kontrol. ^{12 Dette} tyder på, at nogle antihypertensiv medicin kan normalisere kapillær densitet ved at vende kapillær fortynding forårsaget af hypertension. Desuden har andre forskere vist, at en reduktion af salt indtagelse fører til tilbageførsel af både funktionelle og strukturelle kapillær fortynding i hypertensive individer. ¹³

Trods de forskellige potentielle kliniske anvendelser af denne teknologi, der er lidt standardisering teknik til kvantificering kapillære densitet billeder. ² Til dato har forskere konstateret, at kapillær densitet resultater er reproducerbare fra både en intra-observatør og inter-observatør perspektiv, hvis den nøjagtige samme område, tælles hver gang. ^{1,14 15} </sup> Det skal bemærkes, har tidligere forskere i vid udstrækning udføres kapillære tællinger manuelt ved hjælp af blotte øje, ^{9 16 17 18, som} er en langsom og subjektiv proces.

Standardiserede, computer baserede algoritmer for kvantificering af kapillære billeder teorien give mere effektiv og reproducerbar analyse af data med mindre subjektivitet, lette kliniske anvendelser af capillaroscopy. Nogle forskere har faktisk brugt computer-baserede programmer at kvantificere data fra nailfold capillaroscopic billeder. ^{1,6 19 20} Dog kun en publikation til dato beskriver pålideligheden af et komplekst software-program til rådighed til kvantificering capillaroscopy ^data, 1 og dette program er kompliceret som tidligere bemærket ovenfor ved kravet om at tælle nøjagtig samme synsfelt. Her præsenterer vi en enklere, pålidelig protokol for kvantificering kapillærer ved hjælp af en standardiseret algoritme, der giver mulighed forbrugen af ​​flere synsfelter. Anvendelsen af ​​flere synsfelter ikke kun forenkler proceduren, men tillader også en vurdering af normale biologiske variation i kapillær tæller.

Formålet med denne undersøgelse er at beskrive en reproducerbar og effektiv computerbaseret algoritme, der standardiserer kapillær kvantificering processen. Selv om disse metoder ikke er fuldt automatiseret de kræver meget lidt brugerinput, og giver hurtig og pålidelig kvantificering af billederne.

Protocol

Bemærk: Købet fremgangsmåde til opnåelse af kapillære billeder har tidligere været offentliggjort, og opnås ved hjælp af en stadig digitalkamera med en tilsvarende indsamling og analyse billede computerprogram 11 21 Denne lab udnytter stillbilleder til analyse, ikke videoer, forenkle billedoptagelse til analyse.. I det følgende beskrives den nye teknik til kvantificering af kapillærerne fra billederne. 1. Billedforbedring Process Opnå digitale billeder…

Representative Results

Målet med denne procedure billedbehandling er at differentiere kapillærer fra baggrundsbilledet, så de kan nøjagtigt kvantificeres. Både ufuldstændig billedbehandling og overdreven billedbehandling er skadelige for programmets evne til at kvantificere kapillærer. Som det ses i figur 3, ufuldstændig billedbehandling gør kapillærerne vanskeligt at skelne fra baggrunden. Det er afgørende, at brugeren være i stand til let at skelne grænsen til et kapillarrør, idet den ovenfor beskrevne optæll…

Discussion

Nailfold capillaroscopy viser lovende som et klinisk nyttigt redskab i fremtiden for forskellige onkologi, hjerte, og reumatologiske sygdom applikationer. Billedet erhvervelse proces er ret konsekvent blandt forskere, men der er i øjeblikket flere metoder til billedbehandling og analyse. Metoder omfatter i øjeblikket edb og manuelle kapillære tæller. Manuelle tællinger er problematiske, da de er tidskrævende, og med forbehold af brugeren subjektivitet og træthed. Aktuel computerbaserede metoder kræver en høj gr…

Materials

Image-Pro Premier

Media Cybernetics, Inc

9.1

Image processing software