Quantification of oxidized and reduced cytochrome-c-oxidase by combining discrete-wavelength time-resolved and broadband continuous-wave near-infrared spectroscopy
Notice bibliographique
Résumé
Quantification of cytochrome-c-oxidase (CCO) can directly inform about cerebral metabolic capacity and function, but limited options currently exist for its in vivo assessment. Near-infrared spectroscopy (NIRS) has the potential to quantify CCO and its redox states, but hyperspectral absorption measurements are required due to their broad absorption profiles and low concentrations relative to hemoglobin. While this may be achieved with continuous-wave broadband NIRS (bNIRS), separating the signal contributions of absorption and scattering remains a challenge. Alternatively, time-resolved NIRS (trNIRS) can directly disentangle absorption and scattering but is typically constrained to a few wavelengths. This work aimed to develop an approach for quantifying absolute CCO concentration using discrete-wavelength trNIRS to calibrate bNIRS, yielding calibrated bNIRS (cbNIRS). Monte-Carlo simulations were conducted to validate the algorithm. Subsequently, a hybrid cbNIRS system was assembled, and tissue-mimicking phantoms were prepared with blood, Intralipid, and either yeast or sodium dithionite for validation. The simulations demonstrated that the algorithm can accurately measure absorption across the spectral range (error = 0.8 ± 0.4%). Further, the concentrations of CCO and its different redox states were estimated with an error of 7.9% or less. In the phantom experiments, the measured HbT concentration increased with the addition of blood, but not yeast nor sodium dithionite, and the value agreed with the expected concentration estimated from the packed cell volume of blood. A large increase in total CCO was measured only after the addition of yeast (1.8 ± 0.4 µ M). Transitions in the oxygenation state of hemoglobin and redox state of CCO followed the expected trends as the phantom was deoxygenated and reoxygenated. Additionally, the sodium dithionite experiments confirmed that the COO signal measured with cbNIRS is not a result of crosstalk with the hemoglobin signal. This work demonstrates that absolute concentrations of both redox states of CCO can be quantified with high accuracy using cbNIRS. Future work will assess the feasibility of in vivo CCO measurements.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».