Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hệ thống hình ảnh tĩnh mạch bề mặt theo thời gian thực để quan sát các bất thường trên cấu trúc mạch máu
Multimedia Tools and Applications - Trang 1-20 - 2023
Tóm tắt
Các bất thường của hệ thống tuần hoàn có thể là một chỉ báo của các bệnh lý hoặc tổn thương mô. Việc phát hiện sớm các bất thường mạch máu có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều trị và cũng nâng cao nhận thức của bệnh nhân. Các phương pháp phát hiện hiện tại cho hình ảnh mạch máu thường tốn kém, xâm lấn, và chủ yếu dựa vào bức xạ. Trong nghiên cứu này, một công cụ dựa trên máy tính vi mô với chi phí thấp và di động được phát triển như một thiết bị hình ảnh mạch máu bề mặt sử dụng ánh sáng hồng ngoại gần (NIR). Thiết bị sử dụng đèn Led phát sáng hồng ngoại gần (LED) ở bước sóng 850 nm cùng với các thành phần điện tử và quang học khác. Nó hoạt động như một phương pháp hình ảnh hồng ngoại (IR) không tiếp xúc và an toàn trong thời gian thực. Phân tích hình ảnh và video được thực hiện bằng cách sử dụng OpenCV (Open-Source Computer Vision), một thư viện các hàm lập trình chủ yếu được sử dụng trong thị giác máy tính. Nhiều thử nghiệm đã được tiến hành để tối ưu hóa hệ thống hình ảnh và thiết lập một môi trường bên ngoài phù hợp. Để kiểm tra hiệu suất của thiết bị, các hình ảnh được chụp từ ba tình nguyện viên mắc bệnh tiểu đường, những người dự kiến sẽ có bất thường trong cấu trúc mạch máu do khả năng biến dạng do mức glucose cao trong máu, đã được so sánh với các hình ảnh từ hai tình nguyện viên không mắc bệnh tiểu đường. Kết quả cho thấy, sự xoắn vặn đã được quan sát thành công trong các cấu trúc mạch máu bề mặt, nơi mà kết quả cần được các chuyên gia y tế trong lĩnh vực giải thích để hiểu các lý do tiềm ẩn. Mặc dù nghiên cứu này là một nghiên cứu kỹ thuật và không có ý định chẩn đoán bất kỳ loại bệnh nào, nhưng hệ thống được phát triển ở đây có thể hỗ trợ nhân viên chăm sóc sức khỏe trong việc chẩn đoán sớm và theo dõi điều trị cho các cấu trúc mạch máu và có thể mở ra những cơ hội tiếp theo.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Kramer CM, Budoff MJ, Fayad ZA, Ferrari VA, Goldman C , Lesser JR, Martin ET, Rajagopalan S, Reilly JP, Rodgers GP, Wechsler L, Creager MA, Holmes DR, Merli G, NewbyLK, Piña I, Rodgers GP, Weitz HH (2007) Accf/aha 2007 clinical competence statement on vascular imaging with computed tomography and magnetic resonance. J Am Coll Cardiol, 50:1097–1114
Ai D, Yang J, Fan J, Zhao Y, Song X, Shen J, Shao L, Wang Y (2016) Augmented reality based real-time subcutaneous vein imaging system. Biomedical Optics Express 7:2565
Almér LO, Pandolfi M, Åberg M (1975) The plasminogen activator activity of arteries and veins in diabetes mellitus. Thromb Res. 6(2):177–182
Apelqvist J, Larsson J (2000) What is the most effective way to reduce incidence of amputation in the diabetic foot? Diabetes/metabolism research and reviews 16(S1):S75–S83
Barolet D, Christiaens F, Hamblin MR (2016) Infrared and skin: Friend or foe. J Photochem Photobiol B Biol. 155:78–85
Beckert S, Witte M, Wicke C, Königsrainer A, Coerper S (2006) A new wound-based severity score for diabetic foot ulcers: A prospective analysis of 1,000 patients. Diabetes Care 29:988–992
Brandt HGS, Jepsen CH, Hendriksen OM, Lindekær A, Skjønnemand M (2016) The use of ultrasound to identify veins for peripheral venous access in morbidly obese patients. Dan Med J. 63:2–5
D’Alessandro B, Dhawan AP (2012) Transillumination imaging for blood oxygen saturation estimation of skin lesions. IEEE Trans Biomed Eng. 59:2660–2667
Cuper NJ, Verdaasdonk RM, De Roode R, De Vooght KMK, Viergever MA, Kalkman CJ, De Graaff JC (2011) Visualizing veins with near-infrared light to facilitate blood withdrawal in children. Clinical pediatrics 50(6):508–512
Huang D, Zhang R, Yin Y, Wang Y, Wang Y (2017) Local feature approach to dorsal hand vein recognition by centroid-based circular key-point grid and fine-grained matching. Image Vision Comput. 58:266–277
Wang L, Leedham G (2006) Near-and far-infrared imaging for vein pattern biometrics. In IEEE Int Conf Vid Signal Based Surveill. pages 52–52
D’Alessandro B, Dhawan AP (2012) Transillumination imaging for blood oxygen saturation estimation of skin lesions. IEEE Trans Biomed Eng. 59:2660–2667
Desmet KD, Paz DA, Corry JJ, Eells JT, Wong-Riley MTT, Henry MM, Buchmann EV, Connelly MP, Dovi JV, Liang HL et al (2006) Clinical and experimental applications of nir-led photobiomodulation. Photomedicine and Laser Therapy 24(2):121–128
Frangi AF, Niessen WJ, Vincken KL, Viergever MA (1998) Multiscale vessel enhancement filtering. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 1496:130–137
Goyen M, Ruehm SG, Debatin JF (2000) Mr-angiography: the role of contrast agents. Eur J Radiol. 34(3):247–256
Gupta S, Singh S (2018) Curvelet based rayleigh clahe medical image enhancement. Int J Comput Appl. 182:19–23
Hashimoto J (2006) Finger vein authentication technology and its future. IEEE Symposium on VLSI Circuits, Digest of Technical Papers 00:5–8
Helisch A, Schaper W (2003) Arteriogenesis the development and growth of collateral arteries. Microcirc. 10(1):83–97
Zharov VP, Ferguson S, Eidt JF, Howard PC, Fink LM, Waner M (2004) Infrared imaging of subcutaneous veins. Lasers Surg Med. 34:56–61
Huang D, Zhang R, Yin Y, Wang Y, Wang Y (2017) Local feature approach to dorsal hand vein recognition by centroid-based circular key-point grid and fine-grained matching. Image Vision Comput. 58:266–277
Johnstone DM, Moro C, Stone J, Benabid AL, Mitrofanis J (2016) Turning on lights to stop neurodegeneration: The potential of near infrared light therapy in alzheimer’s and parkinson’s disease. Frontiers in Neuroscience 9:1–15
Kato T, Kondo M, Hattori K, Taguchi R, Hoguro M, Umezaki T (2012) Development of penetrate and reflection type finger vein certification. International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, MHS, pp 501–506
Hashimoto J (2006) Finger vein authentication technology and its future. IEEE Symposium on VLSI Circuits, Digest of Technical Papers, 00:5–8
World Health Organization (2020) WHO guideline on use of ferritin concentrations to assess iron status in populations. World Health Organization
Kramer CM, Budoff MJ, Fayad ZA, Ferrari VA, Goldman C, Lesser JR, Martin ET, Rajagopalan S, Reilly JP, Rodgers GP, Wechsler L, Creager MA, Holmes DR, Merli G, NewbyLK Piña I, Rodgers GP, Weitz HH (2007) Accf/aha 2007 clinical competence statement on vascular imaging with computed tomography and magnetic resonance. J Am Coll Cardiol 50:1097–1114
Raspovic KM, Wukich DK (2014) Self-reported quality of life and diabetic foot infections. The J Foot Ankle Sur. 53(6):716–719
Marshall SM, Flyvbjerg A (2006) Prevention and early detection of vascular complications of diabetes. Bri Med J. 333:475–480
Mela CA, Lemmer DP, Bao FS, Papay F, Hicks T, Liu Y (2019) Real-time dual-modal vein imaging system. Int J CARS. 14(2):203–213
Apelqvist J, Larsson J (2000) What is the most effective way to reduce incidence of amputation in the diabetic foot? Diabetes/metabolism research and reviews, 16(S1):S75–S83
Norris JW, Halliday A (2004) Is ultrasound sufficient for vascular imaging prior to carotid endarterectomy? Stroke 35:370–371
Seker K, Engin M (2017) Deep tissue near-infrared imaging for vascular network analysis. J Innov Opt Health Sci. 10:1–12
Cuper NJ, Klaessens JHG, Jaspers JEN, de Roode R, Noordmans HJ, de Graaff JC, Verdaasdonk RM (2013) The use of near-infrared light for safe and effective visualization of subsurface blood vessels to facilitate blood withdrawal in children. Med Eng Phy. 35:433–440, 4
Raspovic KM, Wukich DK (2014) Self-reported quality of life and diabetic foot infections. The J Foot Ankle Sur. 53(6):716–719
Reza AM (2004) Realization of the contrast limited adaptive histogram equalization (clahe) for real-time image enhancement. Journal of VLSI Signal Processing Systems for Signal, Image, and Video Technology 38:35–44
Brandt HGS, Jepsen CH, Hendriksen OM, Lindekær A, Skjønnemand M (2016) The use of ultrasound to identify veins for peripheral venous access in morbidly obese patients. Dan Med J. 63:2–5
Schaper NC, Andros G, Apelqvist J, Bakker K, Lammer J, Lepantalo M, Mills JL, Reekers J, Shearman CP, Zierler RE et al (2012) Diagnosis and treatment of peripheral arterial disease in diabetic patients with a foot ulcer. a progress report of the international working group on the diabetic foot. Diabetes/metabolism research and reviews 28:218–224
Schep G, Kaandorp DW, Bender MHM, Weerdenburg H, Engeland SV, Wijn PFF (2001) Magnetic resonance angiography used to detect kinking in the iliac arteries in endurance athletes with claudication. Physiol meas. 22(3):475
Schiffer F, Johnston AL, Ravichandran C, Polcari A, Teicher MH, Webb RH, Hamblin MR (2009) Psychological benefits 2 and 4 weeks after a single treatment with near infrared light to the forehead: a pilot study of 10 patients with major depression and anxiety. Behav Brain Funct. 5(1):1–13
Seker K, Engin M (2017) Deep tissue near-infrared imaging for vascular network analysis. J Innov Opt Health Sci. 10:1–12
Hoya filters. https://hoyafilterusa.com. Accessed: Jun 01 2022
Sowa MG, Kuo WC, Ko ACT, Armstrong DG (2016) Review of near-infrared methods for wound assessment. J Biomed Opt. 21:091304
Nvidia jetson nano developer kit | nvidia developer. https://www.nvidia.com/en-us/. Accessed: Jun 01 2022
van Hamersvelt RW, Eijsvoogel NG, Mihl C, de Jong PA, Schilham AMR, Buls N, Das M, Leiner T, Willemink MJ (2018) Contrast agent concentration optimization in cta using low tube voltage and dual-energy ct in multiple vendors: a phantom study. The Int J Cardiovasc Imaging. 34(8):1265–1275
Wan Z, Zhang P, Lv L, Zhou Y (2020) Nir light-assisted phototherapies for bone-related diseases and bone tissue regeneration: A systematic review. Theranostics 10(25):11837
Gupta S, Singh S (2018) Curvelet based rayleigh clahe medical image enhancement. Int J Comput Appl. 182:19–23
Frangi AF, Niessen WJ, Vincken KL, Viergever MA (1998) Multiscale vessel enhancement filtering. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 1496:130–137
Kato T, Kondo M, Hattori K, Taguchi R, Hoguro M, Umezaki T (2012) Development of penetrate and reflection type finger vein certification. International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, MHS, pages 501–506
Weibel J, Fields WS (1965) Tortuosity, coiling, and kinking of the internal carotid artery: I. etiology and radiographic anatomy. Neurology, 15(1):7–7
Yildiz MZ, Boyraz ÖF (2019) Development of a low-cost microcomputer based vein imaging system. Infrared Physics & Technology 98:27–35
Zharov VP, Ferguson S, Eidt JF, Howard PC, Fink LM, Waner M (2004) Infrared imaging of subcutaneous veins. Lasers Surg Med. 34:56–61