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Cap-Image bietet:

Messfunktionen für
Echtzeit-Bewegungskorrektur
Steuerung des Videorekorders

 

 

 

 

 

 

Blutzellgeschwindigkeit

Zwei verschiedene Methoden stehen zur Verfügung:

a)  Frame-to-Frame Methode

Die Frame-to-Frame Methode gilt allgemein als die Referenzmethode für die Messung der Blutzellgeschwindigkeit in der Kapillarmikroskopie. Die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung hängt im wesentlichen von der Genauigkeit der Streckenmessung ab, das Zeitintervall ist genormt und wird von der Videokamera eingehalten. Diese Methode ist sehr zeitaufwendig, aber in manchen Videosequenzen ist sie die einzige Möglichkeit, die Blutzellgeschwindigkeit zu messen. Mit Cap-Image kann diese Methode sehr einfach durchgeführt werden. Mit der Maus kann man die Bewegung der Blutzellen durch Klicken und Ziehen markieren, während eine Videosequenz von Bild zu Bild vorwärts oder rückwärts durchgeblättert wird. Dabei zieht man gerade oder auch gekrümmte Linien entlang des Weges der Blutzellen. Die Geschwindigkeit der Blutzellen wird automatisch berechnet aus der Wegstrecke, die sie von Bild zu Bild zurücklegen, dividiert durch das Bildzeitintervall. Auf diese Weise kann mit der Frame-to-Frame Methode auch eine längere kontinuierliche  Messung einfach und schnell durchgeführt werden.

b)  Line-Shift-Diagram Methode

Die Line-Shift-Diagram Methode wird durch einige Screenshots aus dem  Cap-Image-Programm demonstriert. Das  erste Bild zeigt eine Venole im Mesenterium einer Maus, einige Leukozyten sind am Gefäßrand zu erkennen. In diesen Beispiel sind vier rote parallele Messlinien für die Geschwindigkeitsmessung gezeichnet. Die Messlinien können gerade oder gekrümmt und in beliebiger Richtung gezeichnet werden. Für die Auswertung von Flusskammer-Experimenten können parallele Messlinien über das ganze Videobild gelegt werden.

Durch Klicken der ‚RunLSD’-Schaltfläche wird die Messung gestartet. Das Videoband startet automatisch und läuft 10 Sekunden lang. Während dieser Messperiode werden die Grauwerte entlang der Messlinien erfasst, und das sogenannte ‘Line-Shift-Diagram’ (LSD) wird erzeugt. Das Line-Shift-Diagram zeigt vier Streifen, für jede der Messlinien (L1 ... L4) einen Streifen. Sie stellen die Grauwerte entlang der Messlinie  in einem x-y-Diagramm dar. Die x-Achse bildet die Zeit (10 Sekunden) und die y-Achse die Länge der jeweiligen Messlinie. Jeder Leukozyt, der sich innerhalb der Messperiode entlang einer Messlinie bewegt, bewirkt eine schräge Linie in dem Diagramm. Die Geschwindigkeit wird aus der Steigung dieser schrägen Linie berechnet.

In dem Line-Shift-Diagram können entlang der schrägen Strukturen rote Linien gezogen werden (siehe nächstes Bild) und für jede dieser roten Linien wird der Geschwindigkeitswert in die Tabelle auf der rechten Seite geschrieben.

Die folgenden beiden Bilder zeigen ein Beispiel für die LSD-Methode mit Nagelfalz-Kapillaren des Menschen.

          

Die LSD-Methode ist eine halb-automatische Geschwindigkeitsmessmethode. Sie ist nicht abhängig von der Bildqualität oder vom Bildkontrast. Jede Zellbewegung, die mit den Augen gesehen werden kann, kann auch als schräge Linie im Line-Shift-Diagram erkannt werden. Die Richtung des Flusses sieht man an der Neigung der schrägen Linien, nach rechts bedeutet vorwärts bzw. nach links rückwärts. Bewegungsstillstand erzeugt waagrechte Linien im Line-Shift-Diagram.

Die Geschwindigkeitsmessung ist nach oben limitiert durch die Video-Bildrate. Deshalb sollte zur Messung von hohen Geschwindigkeiten eine  High-Speed-Camera mit möglichst hoher Bildrate verwendet werden.

 

Kapillardichte

Vier verschiedene Methoden stehen zur Messung der Kapillardichte zur Verfügung:

a)  Funktionelle Kapillardichte (Länge pro Fläche, mm/mm²)

In einer vordefinierten Messfläche (diese kann rechteckig oder beliebig geformt sein) werden die durchströmten Kapillaren mit der Maus nachgezeichnet. Die funktionelle Kapillardichte wird berechnet aus der Gesamtlänge der gezeichneten Kapillarlinien dividiert durch die Messfläche.

b)  Anzahl pro Fläche

In einer vordefinierten Messfläche (diese kann rechteckig oder beliebig geformt sein) werden die Kapillaren gezählt, d.h. durch Setzen eines Mausklicks für jede Kapillare. Die Kapillardichte wird hier berechnet aus der Gesamtzahl der geklickten Punkte dividiert durch die Messfläche.

c)  Anzahl pro Zylindervolumen

In einer vordefinierten rechteckigen Messfläche werden die Kapillaren gezählt, d.h. durch Setzen eines Mausklicks für jede Kapillare. Die Kapillardichte wird hier berechnet aus der Gesamtzahl der geklickten Punkte dividiert durch das Volumen des Zylinders, der durch die Länge und Breite (Durchmesser) des rechteckigen Messfensters definiert wird.

d)  Anzahl pro Länge

Entlang einer vordefinierten Messlinie (gerade oder gekrümmt) werden die Kapillaren gezählt, d.h. durch Setzen eines Mausklicks für jede Kapillare. Die Kapillardichte wird hier berechnet aus der Gesamtzahl der geklickten Punkte dividiert durch Länge der Messlinie.

 

Kapillardurchmesser und Kapillarabstand 

Der Kapillardurchmesser kann entweder manuell oder automatisch gemessen werden. Bei der manuellen Methode gibt es zwei Varianten – bei der einen wird die Durchmesserstrecke direkt durch das Setzen von zwei Punkten definiert, bei der anderen Variante wird zunächst mit zwei Punkten eine Strecke entlang des Kapillarrandes gezogen. Daraufhin wird automatisch die senkrechte Linie zu dieser Strecke vorgegeben, die man  bis zum gegenüberliegenden Gefäßrand zieht, und durch Setzen eines dritten Klicks die Länge des Durchmessers definiert. Dadurch ist sichergestellt, dass der Durchmesser immer senkrecht zum Gefäßverlauf gemessen wird.

Bei der automatischen Messmethode werden die Gefäßränder automatisch ermittelt. Dazu muss eine Linie quer zum Gefäß definiert werden, auf der die Gefäßränder gesucht werden. Durch das Einstellen von  Parametern kann das Messverfahren zur automatischen Gefäßranderkennung verschiedenen Bildsituationen angepasst werden.

 

Vasomotion

Die automatische Messung der Kapillardurchmesser, wie sie im vorangegangenen Abschnitt beschrieben wurde, ermöglicht auch ein automatisches kontinuierliches Messen, so das die Vasomotion, d.h. die Änderung der Kapillardurchmesser über der Zeit erfasst werden kann.

 

Flächenmessung

Es kann die geometrische Fläche von Rechtecken, beliebigen Polygonen und auch von beliebig geformten Flächen, die mit der Maus umrandet werden, berechnet werden. Bei der Flächenbestimmung wird auch der mittlere, minimale und maximale Grauwert innerhalb der Fläche ermittelt.

 

Leukozytenadhäsion

Für die Quantifizierung der Leukozyten-Adhäsion kann die Line-Shift-Diagram-Methode (Geschwindigkeitsmessung) verwendet werden. Zellen, die mehrmals kurzzeitig haften bleiben, erzeugen Treppenlinien im LSD-Bild. Sticker erzeugen lange waagrechte Linien. Aus der Messwerttabelle mit den Geschwindigkeitswerten und den Anhaftungsdauern der einzelnen Zellen kann ein Excel-Histogramm erzeugt werden. Die Histogrammklassen werden in einem Parameterfenster definiert.

 

Torquierungsindex

Der Torquierungsindex ist ein Maß für die Torquierung von Nagelfalzkapillaren. Er wird durch das Nachzeichnen der Kapillaren mit kurzen geraden Liniensegmenten ermittelt und folgendermaßen berechnet: Summe aller Winkel zwischen den Liniensegmenten minus 180° geteilt durch 90°, d.h. eine normale untorquierte 180°-Kapillarschlinge hat den Torquierungsindex 0.

Tortuosität

Die Gewundenheit eine Kapillare kann auch durch die Tortuosität quantifiziert werden. Dabei wird die gewundene Kapillare nachgezeichnet. Danach wird automatisch die gerade Verbindung zwischen dem Anfangs- und dem Enpunkt der gewundenen Linie ermittelt und der Quotient "Länge der gewundenen Linie" geteilt durch "Länge der geraden Linie" berechnet..

Densitometrie (Permeabilitätsmessung)

Hier wird der mittlere Grauwert in rechteckigen Flächen gemessen. Bis zu vier Messfenster können definiert werden. Es gibt die Möglichkeit einer automatischen sequenziellen Messung mit vordefinierten Zeitintervallen. Dadurch kann die Änderung der Helligkeit innerhalb einer definierten Messperiode erfasst werden. Dabei muss zunächst ein Anfangswert gemessen werden. Dieser Anfangswert wir als 100%-Wert genommen. Jeder nachfolgend gemessene Helligkeitswert wird als Prozentwert im Vergleich zum Anfangswert angegeben. Wenn die Helligkeit z.B. um 10% abnimmt, dann ist der Wert 90 oder wenn die Helligkeit um 10% zunimmt, dann ist das Ergebnis 110. Das Videoband wird bei der automatischen sequenziellen Messung jeweils automatisch um die definierten Zeitintervalle weitergespult.

 

Zellenzählung

Blutzellen, die während einer vordefinierten Zeitperiode durch ein Blutgefäß strömen, können durch manuelle Maus-Klicks gezählt werden. Mit anderen Worten, der Anwender muss jedes Mal, wenn eine Zelle das Gefäß durchströmt, die Maustaste drücken.  Nach Ablauf der voreingestellten Zählzeit wird der Videorekorder gestoppt, und die Anzahl der gezählten Zellen pro Zeiteinheit wird berechnet. Während des Zählvorgangs kann die Geschwindigkeit des Videorekorders stufenweise reduziert oder erhöht werden, um sich der Geschwindigkeit der Blutzellen anzupassen. Die Zählzeit wird dabei trotzdem richtig gemessen, da sie durch Zählen der Videobilder ermittelt wird.

 

Echtzeit-Bewegungskorrektur

Bei einigen Messverfahren kann die automatisch Echtzeit-Bewegungskorrektur aktiviert werden. Dazu wird mit einem rechteckigen Fenster eine Bildregion markiert. Während der Messung wird, wenn sich das Bildmuster im Zentrum der markierten Region verschoben hat, das Fenster entsprechend an die neue Position verschoben, und im selben Maß werden auch die Messlinien und Messfenster mitgezogen, so dass sie an den richtigen Messpositionen gehalten werden, wenn sich das Bild bewegt.

Bei der Frame-to-Frame Geschwindigkeitsmessung können Bildbewegungen auch manuell korrigiert werden, falls die automatische Bewegungskorrektur nicht erfolgreich sein sollte.

 

Steuerung des Videorekorders

Wenn ein Videorekorder / DVD-Rekorder über die RS-232 Schnittstelle (COM1) des PC’s angeschlossen ist, kann ihn Cap-Image fernsteuern, z.B. wird der Rekorder beim Klicken auf LIVE automatisch in den PLAY Modus und beim  Klicken auf FREEZE in den PAUSE Modus geschaltet. Es besteht auch die Möglichkeit, das Videoband an eine bestimmte Timecode-Stelle zu positionieren oder um ein definiertes Zeitintervall vorwärts oder rückwärts zu spulen.