Kapilaroskopi kullanılarak Kılcal Yoğunluk miktar tayini için bir Tekrarlanabilir Bilgisayarlı Yöntem
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
Kapillaroskopisi doğrudan mikrodolaşımı görselleştirmek için bir, non-invaziv, verimli, nispeten ucuz ve öğrenmesi kolay yöntemdir. Kapillaroskopisi tekniği potansiyel olarak değerli dermatolojik, oftalmik, romatolojik ve kardiyovasküler klinik uygulamalar çeşitli yol açan, hastanın mikrovasküler sağlığı içgörü sağlayabilir. Buna ek olarak, tümör büyümesi, tümör içerisindeki mikrodamar yoğunluğunun ölçülmesiyle nicelendirilebilir anjiyojenez, bağlı olabilir. Ancak, orada teknikleri hiçbir standardizasyona anda küçük ve bugüne kadar sadece tek bir yayın kapillaroskopisi verilerini ölçülmesi için bir mevcut, karmaşık bilgisayar tabanlı algoritmaların güvenilirliği bildirir. 1. Bu yazıda, yeni, basit, güvenilir, standart kılcal sayma algoritması anlatılmaktadır tırnak dibi kapillaroskopisi veri miktarının belirlenmesi için. Basit, tekrarlanabilir bilgisayarlı kapillaroskopisi algoritması gibi bu daha kolaylaştıracak şekildearaştırmacılar ve klinisyenler arasında tekniğinin yaygın kullanımı. Birçok araştırmacı şu sonuçların kullanıcı yorgunluk ve öznelliği teşvik elle kapillaroskopisi görüntüleri analiz. Bu kağıt bir roman anlatır, kolay kullanımlı bir resim işleme algoritması tekrarlanabilir, yarı otomatik sayım algoritması ek olarak otomatik. Bu algoritma öznelliklerini azaltırken dakika görüntülerin analizini sağlar; Eğitim sadece bir zaman az miktarda (bizim deneyim, en az 1 saat) tekniği öğrenmek için gereklidir.
Introduction
Mikrovasküler görüntüleme. Birçok potansiyel klinik uygulamaları ile hızla büyüyen bir alandır Örneğin 2, onkologlar olası tedavi seçenekleri içine tümör ve içgörü durumu ile ilgili değerli bilgiler veren, tümör anjiyogenez kapsamını belirlemek için mikrovasküler görüntüleme kullanıyor. 3 4 Ancak, tırnak dibi kapillaroskopisi belki mikrovasküler görüntüleme en maliyet etkin ve yaygın olarak uygulanabilir bir şeklidir. Araştırmacılar kılcal morfolojisi kan akış oranlarını incelemek ve araştırmak için bir video kapilaroskopi kullanıyor. 5'in 6 video ve hareketsiz resim kapilaroskopi Hem olan yardımcıları teşhis ve sistemik skleroz gibi Raynaud fenomeni ve çeşitli bağ dokusu hastalıklarının tedavisi için bakım. 2
Kapilaroskopi yanı sıra çeşitli potansiyel kardiyovasküler uygulamalar vardır. Mevcut araştırma kullanarak tırnak dibi kapillaroskopisi önerirBu diabetes mellitus Tip 1 ve Tip 2 hastada non-diyabetik bireylere kıyasla değişmemiş kılcal yoğunlukları anormal kılcal morfolojisinin yüksek oranda gösterirler, henüz. 7-8 kapillaroskopisi da deneysel hipertansiyon çalışılmıştır. Azaltılmış kılcal yoğunluğuna yol açan yapısal kılcal seyreltme olmayan hipertansif bireylere göre hipertansif bireylerde ortaya konmuştur. 9-10 bu eski hipertansif hastaların aksine yapısal yoğunluk azalmasını sergiler, daha son araştırmalar göstermiştir (40 ve üstü yaş ortalaması) genç hipertansif hastalarda yapısal rarefaction olmadan işlevsel yoğunluk azalmasını var (yaş altı 40 yaş demek). 11 Bu fonksiyonel seyreltme önce meydana önerir ve yapısal rarefaction zamanla ilerleme olabilir.
İlginçtir, hipertansif hastalar Perindopril gibi belirli antihipertansif ilaçlar ile tedavi / İndapamid normunu görüntülenenal kapiller yoğunluğu ve tedavi sonrası endotel fonksiyonu, ACE (anjiyotensin dönüştürücü enzim) inhibitörleri veya diüretik ile tedavi edilen benzer kan basıncı kontrolü olmasına rağmen düşük bir kılcal yoğunluğu korumuştur. 12 Bu, bazı antihipertansif ilaçlar kılcal ters çevirerek kılcal yoğunluğunu normale olabileceğini düşündürmektedir hipertansiyon nedeniyle seyrelme. Buna ek olarak, diğer araştırmacılar tuz alımının azaltılması hipertansif bireylerde hem işlevsel ve yapısal kılcal rarefaction tersine yol açtığını göstermiştir. 13
Bu teknolojinin çeşitli potansiyel klinik uygulamalarda rağmen, teknik olarak çok az standardizasyon kılcal yoğunluk görüntüleri miktarlarının için orada. 2 Bugüne kadar araştırmacılar kapiller yoğunluk sonuçları içi gözlemci ve gözlemciler arası bakış açısıyla yalnızca tam eğer hem tekrarlanabilir olduğunu bulduk Aynı alanda her zaman sayılır ediliyor. 1,14 15 </sup> Dikkat çekici, daha önceki araştırmacılar büyük ölçüde elle yavaş ve sübjektif bir süreçtir çıplak gözle, 9 16 17 18 kullanılarak kılcal sayımları gerçekleştirdik.
Kılcal görüntülerin hesaplanması için standartlaştırılmış, bilgisayar tabanlı algoritmalar teorik kapillaroskopisi klinik uygulamalarını kolaylaştıran az öznellik ile daha verimli ve tekrarlanabilir veri analizi sağlamak. Bazı araştırmacılar gerçekten. Tırnak dibi kapillaroskopik resimlerden verileri ölçmek için 1,6 19 20 Ancak, bugüne kadar tek bir yayın kapillaroskopisi verileri, 1 miktarlarının mevcut karmaşık bir yazılım programının güvenilirliğini anlatır bilgisayar tabanlı programlar kullanmış ve bu program olarak karmaşık Daha önce aynı görüş alanını saymak için şartı ile yukarıda belirtildiği. Burada izin veren standart bir algoritma kullanılarak kılcal ölçülmesi için basit, güvenilir bir protokol mevcutBirden fazla görsel alanların kullanımı. Birden fazla görsel alanların kullanımı sadece prosedürü kolaylaştırır, ama aynı zamanda kılcal sayısında normal biyolojik çeşitlilik değerlendirilmesine olanak tanımaktadır.
Bu çalışmanın amacı, kılcal miktarlandınlması sürecini standartlaştıran bir tekrarlanabilir ve verimli bilgisayar tabanlı algoritma tanımlamaktır. Bu yöntemler tam otomatik olmasa da çok az kullanıcı girdisi gerektirir ve resimlerin hızlı ve güvenilir kantitatif sağlarlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kapilaroskopi çeşitli onkoloji, kardiyovasküler, ve romatolojik hastalık uygulamaları için gelecekte klinik olarak kullanışlı bir araç olarak söz göstermektedir. Görüntü elde etme süreci araştırmacılar arasında oldukça tutarlı, henüz görüntü işleme ve analiz için birden çok yöntem bulunamamıştır. Yöntem şu anda bilgisayar ve manuel kılcal sayımları içerir. Manuel sayıları da zaman alıcı olduğu gibi sorunlu ve kullanıcı öznellik ve yorgunluk tabi. Güncel bilgisayar tabanlı…
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).
