Воспроизводимым Компьютерный метод количественного капиллярного плотности с использованием Nailfold Капилляроскопия
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
Капилляроскопия является неинвазивным, эффективным, относительно недорогой и простой в освоении методологии непосредственно визуализации микроциркуляцию. Техника капилляроскопия может обеспечить понимание микрососудов здоровья пациента, что приводит к различным потенциально ценного дерматологических, офтальмологических, ревматологических и сердечно-сосудистой клинических приложений. Кроме того, рост опухоли может зависеть от ангиогенеза, который может быть количественно путем измерения плотности микрососудов в опухоли. Тем не менее, в настоящее время практически нет стандартизации методов, и только одна публикация на сегодняшний день сообщает надежности имеющихся в настоящее время, сложных компьютерных алгоритмов, основанных на количественной данные Капилляроскопия. 1 Эта статья описывает новую, более простой, надежный, стандартизованный капилляров алгоритм подсчета для количественного nailfold данные Капилляроскопия. Простой, воспроизводимые компьютеризированная алгоритм капилляроскопия, такие как это будет способствовать болееширокое использование техники среди исследователей и клиницистов. Многие исследователи в настоящее время проанализировать Капилляроскопия изображения вручную, способствуя усталость пользователя и субъективность результатов. Эта статья описывает роман, простой в использовании автоматизированной алгоритм обработки изображения в дополнение к воспроизводимым, полуавтоматической алгоритма подсчета. Этот алгоритм позволяет анализировать изображения в считанные минуты при снижении субъективности; только минимальное количество учебного времени (в нашем опыте, менее 1 ч) необходимо, чтобы изучить технику.
Introduction
Изображения Микрососудистой является быстро развивающейся области со многими потенциальными клинических приложений. 2 Например, онкологи, используя визуализацию микрососудов, чтобы определить степень опухолевого ангиогенеза, уступая ценную информацию о состоянии опухоли и проникновения в возможных вариантах лечения. 3 4 Тем не менее, nailfold капилляроскопия, пожалуй, наиболее экономически эффективным и широко применяется форма визуализации микрососудов. Исследователи с помощью видео nailfold капилляроскопии изучать скорости кровотока и исследовать капиллярное морфологию. 5 6 и видео и все еще изображения nailfold капилляроскопии которые добавки для ухода за диагностике и лечении явления и различные заболевания соединительной ткани Рейно, таких как системный склероз. 2
Nailfold капилляроскопия имеет различные потенциальные сердечно-сосудистые приложений, а также. Современные исследования с помощью nailfold капилляроскопия предполагаетчто сахарный диабет типа 1 и типа 2 больных отмечается высокая распространенность аномальной морфологии капилляров, пока есть без изменений капиллярные плотности по сравнению с не-индивидуумов, страдающих диабетом. 7-8 Капилляроскопия также была изучена экспериментально при гипертонии. Структурная капиллярной разрежения приводит к пониженной плотности капиллярного была продемонстрирована при гипертонической лиц по сравнению с не-гипертензивных лиц. 9-10 В отличие от этих старых пациентов с гипертонической болезнью (средний возраст 40 и выше), которые проявляют структурную разрежения, более поздние исследования показали, что молодые пациенты с гипертонической болезнью (средний возраст до 40 лет) имеют функциональную разрежения без структурной разрежения. 11 Это говорит о том, что функциональная разрежения происходит до и может прогрессировать с течением времени структурной разрежения.
Интересно, что пациентов с гипертонической болезнью лечение конкретных антигипертензивных препаратов, таких как периндоприла / индапамид отображается нормуаль плотность капиллярной и функция эндотелия после лечения, в то время как у пациентов, получавших АПФ (ангиотензин-превращающего фермента) ингибиторов или диуретики сохранили низкую плотность капилляров, несмотря на сопоставимые контроля артериального давления. 12 Это говорит о том, что некоторые антигипертензивные препараты могут нормализовать плотность капилляров в обратном капилляр разрежения, вызванные гипертонии. Кроме того, другие исследователи показали, что снижение потребления соли приводит к отмене как функциональной и структурной капиллярной разрежения в артериальной гипертензией лиц. 13
Несмотря на различные потенциальных клинических применений этой технологии, мало стандартизации в технике для количественного изображения капиллярных плотности. 2 На сегодняшний день, исследователи обнаружили, что результаты плотности капиллярного воспроизводимы и от внутрисистемного наблюдателя и перспективы том-наблюдателя, только если точно та же самая область подсчитываются каждый раз. 1,14 15 </sup> Следует отметить, что предыдущие исследователи в значительной степени осуществляется капиллярные рассчитывает вручную с помощью невооруженного глаза, 9 16 17 18, который является медленным и субъективный процесс.
Стандартные, компьютерные алгоритмы для количественного капиллярных изображений теоретически обеспечить более эффективное и воспроизводимое анализ данных с меньшим субъективности, облегчая клинического применения капилляроскопии. Некоторые исследователи действительно используется компьютерных программ на основе для количественного данные из nailfold Капилляроскопическое фотографий. 1,6 19 20 Тем не менее, только одна публикация на сегодняшний день описывает надежность комплексной программы программного обеспечения для количественного данные Капилляроскопия, 1, и эта программа, как сложно ранее отмечалось выше требованием, чтобы подсчитать точное же поля зрения. Здесь мы представляем простой, надежный протокол для количественного капилляры с помощью стандартизированного алгоритма, который позволяет дляиспользование нескольких полях зрения. Использование нескольких полей зрения не только упрощает процедуру, но также позволяет оценить нормальной биологической вариации в кол капиллярной.
Целью данного исследования является описание алгоритма, основанного воспроизводимым и эффективным компьютер, который стандартизирует процесс количественный капилляров. Хотя эти методы не полностью автоматизирован они требуют очень мало пользовательский ввод, и обеспечить быстрое и надежное количественное фотографии.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nailfold капилляроскопия показывает обещание как клинически полезным инструментом в будущем для различных онкологии, сердечно-сосудистой и приложений ревматологических заболеваний. Процесс получения изображения достаточно согласуется среди исследователей, но в настоящее время нескол…
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).
