والطريقة المحوسبة للإنتاج عن الكميات من شعري كثافة استخدام Nailfold شعيرات
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
شعيرات هي منهجية غير الغازية وفعالة وغير مكلفة نسبيا وسهلة لتعلم لتصور مباشرة دوران الأوعية الدقيقة. يمكن للتقنية الفحص المجهري للشعيرات توفير نظرة ثاقبة صحة الاوعية الدموية الدقيقة المريض، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من طب الجلد يحتمل أن تكون ذات قيمة، طب العيون، والتطبيقات السريرية الروماتيزم والقلب والأوعية الدموية. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون نمو الورم تعتمد على الأوعية الدموية، والتي يمكن quantitated عن طريق قياس كثافة microvessel داخل الورم. ومع ذلك، ليس هناك الكثير حاليا من دون توحيد التقنيات، وإلا منشور واحد حتى الآن تقارير موثوقية المتاحة حاليا خوارزميات كمبيوتر يعمل بنظام ومعقدة لquantitating بيانات الفحص المجهري للشعيرات. 1 توضح هذه الورقة، بساطة، يمكن الاعتماد عليها، خوارزمية جديدة العد الشعرية موحد لquantitating بيانات الفحص المجهري للشعيرات nailfold. A، خوارزمية قابلة للتكرار الفحص المجهري للشعيرات المحوسبة بسيطة مثل هذا من شأنه أن يسهل أكثرالاستخدام الواسع النطاق للتقنية بين الباحثين والأطباء. العديد من الباحثين بتحليل حاليا صور شعيرات من جهة، وتعزيز التعب المستخدم والذاتية للنتائج. وتصف هذه الورقة رواية، وسهلة الاستخدام الآلي خوارزمية معالجة الصور بالإضافة إلى ذلك، خوارزمية الفرز شبه الآلية استنساخه. هذه الخوارزمية تمكن من تحليل الصور في دقائق في حين أن الحد الذاتية. سوى كمية ضئيلة من وقت التدريب (في تجربتنا، وأقل من 1 ساعة) هناك حاجة إلى معرفة تقنية.
Introduction
تصوير الاوعية الدموية الدقيقة هو حقل المتنامية بسرعة مع العديد من التطبيقات السريرية المحتملة. 2 على سبيل المثال، الأورام يستخدمون التصوير microvessel لتحديد مدى ورم الأوعية الدموية، مما أسفر عن معلومات قيمة بشأن حالة الورم والتبصر في خيارات العلاج الممكنة. 3 4 ومع ذلك، nailfold الفحص المجهري للشعيرات وربما كان معظم شكل فعال وقابل للتطبيق على نطاق واسع تكلفة التصوير الاوعية الدموية الدقيقة. الباحثون يستخدمون الفيديو nailfold الفحص المجهري للشعيرات لدراسة معدلات تدفق الدم والتحقيق في التشكل الشعري. 5 6 كلا الفيديو والصور الساكنة nailfold الفحص المجهري للشعيرات وملاحق لرعاية تشخيص وعلاج الظاهرة ومختلف الأمراض النسيج الضام رينود مثل التصلب الجهازي. 2
الفحص المجهري للشعيرات Nailfold ديه مختلف التطبيقات القلب والأوعية الدموية المحتملة كذلك. وتشير الأبحاث الحالية باستخدام nailfold الفحص المجهري للشعيراتأن مرض السكري من نوع 1 ونوع 2 المرضى تظهر ارتفاع معدل انتشار التشكل الشعري غير طبيعي، ولكن لديها كثافة شعري دون تغيير مقارنة مع الأفراد غير المصابين بالسكري. كما تم درس 7-8 شعيرات تجريبيا في ارتفاع ضغط الدم. وقد تجلى الفراغ الشعرية الهيكلي مما أدى إلى الكثافة الشعرية انخفاض في الأفراد المصابين بارتفاع ضغط الدم مقارنة مع الأفراد غير المصابين بارتفاع ضغط الدم. 9-10 وعلى النقيض من هؤلاء المرضى المصابين بارتفاع ضغط الدم كبار السن (متوسط العمر 40 سنة فأكثر) الذين يظهرون الفراغ الهيكلي، وقد أثبتت الأبحاث الحديثة أن أكثر الأصغر سنا مرضى ارتفاع ضغط الدم (متوسط العمر أقل من 40 سنة) لديهم الفراغ وظيفية دون الفراغ الهيكلي. 11 وهذا يوحي بأن الفراغ الوظيفي يحدث من قبل، ويمكن أن تقدم مع مرور الوقت إلى الفراغ الهيكلي.
ومن المثير للاهتمام، مرضى ارتفاع ضغط الدم تعامل مع الأدوية الخافضة للضغط محددة مثل بيريندوبريل / Indapamide عرض القاعدةآل الكثافة الشعرية وظيفة بطانة الأوعية الدموية بعد العلاج، في حين أن أولئك الذين عولجوا مع ACE (أنجيوتنسين-تحويل انزيم) مثبطات أو مدرات البول حافظت على كثافة الشعيرات الدموية منخفضة على الرغم مقارنة السيطرة على ضغط الدم. 12 وهذا يشير إلى أن بعض الأدوية الخافضة للضغط قد تطبيع الكثافة الشعرية عن طريق عكس الشعرية الفراغ الناجم عن ارتفاع ضغط الدم. وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت باحثون آخرون أن خفض تناول الملح يؤدي إلى عكس كل من الفراغ الشعرية الوظيفي والهيكلي في الأفراد المصابين بارتفاع ضغط الدم. 13
على الرغم من مختلف التطبيقات السريرية المحتملة لهذه التكنولوجيا، وهناك توحيد يذكر في تقنية لquantitating الصور الكثافة الشعرية. 2 وحتى الآن، وقد وجد الباحثون أن النتائج الكثافة الشعرية هي استنساخه من على حد سواء، مراقب داخل وجهة نظر بين المراقب إلا إذا كان على وجه الدقة يتم احتساب نفس المنطقة في كل مرة. 1،14 15 </sup> من المذكرة، وقد أجرى الباحثون السابقون إلى حد كبير التهم الشعرية يدويا باستخدام بالعين المجردة، 9 16 17 18 وهي عملية بطيئة وغير موضوعية.
، خوارزميات كمبيوتر يعمل بنظام موحدة لتحديد الكميات من الصور الشعرية توفر من الناحية النظرية تحليل البيانات أكثر كفاءة وقابلة للتكرار مع أقل الذاتية، وتسهيل التطبيقات السريرية من الفحص المجهري للشعيرات. وقد استخدمت بعض الباحثين في الواقع البرامج التي تعتمد على الكمبيوتر ل quantitate البيانات من nailfold الصور capillaroscopic. 1،6 19 20 ومع ذلك، فقط منشور واحد حتى الآن يصف موثوقية أحد البرامج المعقدة المتاحة لquantitating بيانات الفحص المجهري للشعيرات، 1 وتعقيد هذا البرنامج كما لوحظ سابقا أعلاه شرط لحساب نفس المجال البصري المحدد. هنا، نقدم، بروتوكول بساطة يمكن الاعتماد عليها لquantitating الشعيرات الدموية باستخدام خوارزمية موحدة والذي يسمح لاستخدام حقول بصرية متعددة. استخدام حقول بصرية متعددة يبسط ليس فقط هذا الإجراء، ولكن أيضا يسمح بتقييم الاختلاف البيولوجي الطبيعي في عدد الشعيرات الدموية.
والهدف من هذه الدراسة هو وصف خوارزمية حاسوبية استنساخه والكفاءة التي توحد عملية الكميات الشعرية. في حين أن هذه الأساليب لا مؤتمتة بالكامل أنها تتطلب إدخال المستخدم قليل جدا، وتوفير الكميات سريعة وموثوق بها من صور.
Protocol
Representative Results
Discussion
يظهر الفحص المجهري للشعيرات Nailfold وعد كأداة مفيدة سريريا في المستقبل لعلاج الأورام المختلفة، والقلب والأوعية الدموية، وأمراض الروماتيزم التطبيقات. عملية الحصول على الصور تتفق إلى حد ما بين الباحثين، ولكن هناك في الوقت الحاضر أساليب متعددة لمعالجة الصور وتحليلها. ت?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was supported by Grant Numbers HL96593 from NIH and D56HP20783 from HRSA/ HHS. Its contents are solely the responsibility of the authors and do not necessarily represent the official views of the NIH or HRSA / HHS.
Materials
| Image-Pro Premier | Media Cybernetics, Inc | 9.1 | Image processing software |
References
- Gronenschild, E. H., et al. Semi-automatic assessment of skin capillary density: proof of principle and validation. Microvasc Res. 90, 192-198 (2013).
- Allen, J., Howell, K. Microvascular imaging: techniques and opportunities for clinical physiological measurements. Physiol Meas. 35, R91-R141 (2014).
- Boettcher, M., Gloe, T., de Wit, C. Semiautomatic quantification of angiogenesis. J Surg Res. 162, 132-139 (2010).
- 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).
- 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).
- Anderson, M. E., et al. Computerized nailfold video capillaroscopy–a new tool for assessment of Raynaud’s phenomenon. J Rheumatol. 32, 841-848 (2005).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cheng, C., Diamond, J. J., Falkner, B. Functional capillary rarefaction in mild blood pressure elevation. Clinical and Translational Science. 1, 75-79 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ingegnoli, F., et al. Feasibility of different capillaroscopic measures for identifying nailfold microvascular alterations. Semin Arthritis Rheum. 38, 289-295 (2009).
- Debbabi, H., et al. Increased skin capillary density in treated essential hypertensive patients. Am J Hypertens. 19, 477-483 (2006).
- 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).
- Shore, A. C. Capillaroscopy and the measurement of capillary pressure. Br J Clin Pharmacol. 50, 501-513 (2000).
- Rieder, M. J., O’Drobinak, D. M., Greene, A. S. A computerized method for determination of microvascular density. Microvasc Res. 49, 180-189 (1995).
- 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).
- Cheng, C., Daskalakis, C., Falkner, B. Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function. Journal of Visualized Experiments. , (2012).
- 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).
