Un metodo computerizzato riproducibile per la quantificazione della densità capillare con letto ungueale Capillaroscopia
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
Capillaroscopia è una metodologia non invasiva, efficiente, relativamente economico e facile da imparare per visualizzare direttamente la microcircolazione. La tecnica capillaroscopia può fornire indicazioni in salute microvascolare di un paziente, che porta a una varietà di dermatologica potenzialmente prezioso, oftalmologico, applicazioni cliniche reumatologiche e cardiovascolari. Inoltre, la crescita del tumore può dipendere angiogenesi, che può essere quantificata misurando la densità dei microvasi all'interno del tumore. Tuttavia, vi è attualmente poco o nessun standardizzazione delle tecniche, e solo una pubblicazione aggiornata riporta l'affidabilità di un attualmente disponibili algoritmi computerizzati, complessi di quantificazione dei dati capillaroscopia. 1 Questo articolo descrive un nuovo algoritmo, semplice, affidabile, capillare standardizzata conteggio per quantificazione dei dati capillaroscopia ungueale. Un algoritmo semplice, riproducibile computerizzato capillaroscopia come questo faciliterebbe moreuso diffuso della tecnica tra ricercatori e clinici. Molti ricercatori attualmente analizzano le immagini capillaroscopia a mano, promuovendo l'affaticamento utente e la soggettività dei risultati. Questo documento descrive un romanzo, facile da usare automatizzato algoritmo di elaborazione delle immagini in aggiunta a un algoritmo di conteggio riproducibile, semi-automatico. Questo algoritmo consente di analisi di immagini in pochi minuti riducendo soggettività; solo una minima quantità di tempo di formazione (secondo la nostra esperienza, meno di 1 ora) è necessario per imparare la tecnica.
Introduction
Imaging microvascolare è un settore in rapida crescita, con molte potenziali applicazioni cliniche. 2, ad esempio, oncologi utilizzano immagini dei microvasi per determinare l'entità di angiogenesi tumorale, ottenendo preziose informazioni sullo stato del tumore e comprensione possibili opzioni di trattamento. 3 4 Tuttavia, ungueale capillaroscopia è forse la forma più efficiente e ampiamente applicabile costo dell'imaging microvascolare. I ricercatori stanno utilizzando il video letto ungueale capillaroscopia per studiare i tassi di flusso di sangue e indagare la morfologia capillare. 5 6 Sia video e immagini fisse ungueale capillaroscopia sono aggiunte per la cura per diagnosticare e trattare fenomeno e di varie malattie del tessuto connettivo di Raynaud come la sclerosi sistemica. 2
Capillaroscopia ungueale ha varie potenziali applicazioni cardiovascolari pure. La ricerca attuale suggerisce usando letto ungueale capillaroscopiache diabete mellito di tipo 1 e di tipo 2 pazienti mostrano una elevata prevalenza di anomalie morfologiche dei capillari, ma hanno densità capillare invariati rispetto agli individui non diabetici. 7-8 capillaroscopia è stato studiato anche sperimentalmente in ipertensione. Rarefazione capillare strutturale portando ad una densità capillare ridotta è stata dimostrata in soggetti ipertesi, rispetto ai soggetti non ipertesi. 9-10 In contrasto con questi pazienti ipertesi anziani (età media 40 anni e sopra), che presentano rarefazione strutturale, la ricerca più recente ha dimostrato che pazienti ipertesi più giovani (età media sotto i 40 anni) hanno rarefazione funzionale senza rarefazione strutturale. 11 Ciò suggerisce che rarefazione funzionale si verifica prima e può evolvere nel tempo per la rarefazione strutturale.
È interessante notare che i pazienti ipertesi trattati con specifici farmaci antipertensivi, come perindopril / indapamide visualizzata normaAl densità capillare e la funzione endoteliale dopo il trattamento, mentre quelli trattati con ACE (enzima di conversione-enzima) inibitori o diuretici mantenuto una bassa densità capillare, nonostante il controllo della pressione sanguigna comparabili. 12 Questo suggerisce che alcuni farmaci antipertensivi possono normalizzare la densità capillare invertendo la capillare rarefazione causata da ipertensione. Inoltre, altri ricercatori hanno dimostrato che una riduzione dell'assunzione di sale porta ad inversione di funzionale e strutturale rarefazione capillare nei soggetti ipertesi. 13
Nonostante le varie potenziali applicazioni cliniche di questa tecnologia, c'è poco standardizzazione tecnica per la quantificazione immagini densità capillare. 2 Ad oggi, i ricercatori hanno scoperto che i risultati di densità capillare sono riproducibili sia da un intra-osservatore e inter-osservatore prospettiva solo se l'esatto stessa area viene contato ogni volta. 1,14 15 </sup> Da segnalare, i ricercatori precedenti hanno in gran parte effettuato conta capillari manualmente utilizzando occhio nudo, 9 16 17 18, che è un processo lento e soggettiva.
Standardizzati, basati su computer algoritmi per la quantificazione di immagini capillari teoricamente fornire analisi dei dati più efficiente e riproducibile con meno soggettività, facilitando applicazioni cliniche di capillaroscopia. Alcuni ricercatori hanno infatti utilizzato programmi computerizzati per quantificare i dati ungueale immagini capillaroscopiche. 1,6 19 20 Tuttavia, solo una pubblicazione ad oggi descrive l'affidabilità di un programma di software complesso disponibile per quantificazione dati capillaroscopia, 1 e questo programma è complicato come precedentemente notato sopra dalla necessità di contare il campo visivo stessa identica. Qui, presentiamo un protocollo affidabile semplice per quantificazione capillari utilizzando un algoritmo standardizzato che consentel'uso di più campi visivi. L'uso di più campi visivi non solo semplifica la procedura, ma permette anche la valutazione della normale variazione biologica conteggio capillare.
Lo scopo di questo studio è quello di descrivere un algoritmo computerizzato riproducibili ed efficiente che standardizza il processo di quantificazione capillare. Anche se questi metodi non sono completamente automatizzate richiedono molto poco l'input dell'utente, e forniscono quantificazione rapida e sicura delle immagini.
Protocol
Representative Results
Discussion
Capillaroscopia ungueale mostra la promessa come uno strumento clinicamente utile in futuro per vari oncologia, cardiovascolare, e le applicazioni di malattie reumatologiche. Il processo di acquisizione delle immagini è abbastanza coerente tra i ricercatori, ma attualmente ci sono diversi metodi per l'elaborazione delle immagini e di analisi. I metodi attualmente includono i conteggi capillari informatiche e manuali. Conteggi manuali sono problematici in quanto sono in termini di tempo, e soggetto alla soggettivit?…
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).
