مقالة منهجية

التحليل الطيفي للارتباط المنتشر لقياس تدفق الدم الدماغي في شخص بشري

يونيو 17, 2025

في هذه المقالة

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: Menezes Forti، R. et al. المراقبة في الوقت الحقيقي للمرضى العصبيين ذوي التحليل الطيفي البصري المنتشر. J. Vis. Exp. (2020)

يوضح هذا الفيديو استخدام التحليل الطيفي للارتباط المنتشر (DCS) لقياس تدفق الدم الدماغي لدى البشر. يحدد خطوات إعداد النظام ، ومعايرة المسبار ، ووضعه على جبين المشارك ، والحصول على بيانات الضوء المتناثرة ، وتحليل تقلبات الشدة لتفسير ديناميكيات تدفق الدم في الدماغ.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تنفيذ جميع الإجراءات التي تشمل المشاركين البشريين وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية والوطنية والدولية لرعاية الإنسان وتم مراجعتها من قبل مجلس المراجعة المؤسسية المحلية.

1. الاستعدادات قبل نقل النظام إلى وحدة العناية المركزة (ICU)

  1. قم بتوصيل جميع الألياف بأجهزة الليزر وأجهزة الكشف ذات الصلة ، وتأكد من توصيلها بشكل صحيح بالمسبار البصري (الشكل 1 ب).
  2. تأكد من أن المسبار البصري مغطى بقطعة قماش سوداء لتجنب سطوع الليزر في الغرفة.
  3. أدر مفتاح طاقة النظام إلى وضع "التشغيل". بعد تشغيل النظام ، انتظر 30 ثانية ثم قم بتحويل مفتاح مفتاح الليزر الطيفي المنتشر (DCS) إلى وضع "التشغيل". يتم تشغيل ليزر التحليل الطيفي البصري المنتشر في مجال التردد (FD-DOS) تلقائيا عند تشغيل النظام.
  4. أثناء إعداد النظام ، احصل على موافقة من المشارك أو الممثل القانوني. بعد الحصول على الموافقة ، أحضر العربة إلى غرفة المريض.
    ملاحظة: نظرا لأن النظام الهجين يحتوي على بطارية مدمجة تدوم حتى 45 دقيقة ، فلا يلزم إيقاف تشغيلها أثناء النقل.

2. إعدادات المعايرة والكسب لنظام DOS

  1. عند الوصول إلى وحدة العناية المركزة ، قم بإيقاف تشغيل ليزر DCS عن طريق تبديل المفتاح إلى وضع "OFF".
  2. بدءا من الشبح الصلب الذي يحمل علامة "معايرة" ، قم بتشغيل عملية المعايرة على برنامج FD-DOS (BOXY ، ISS) باتباع الخطوات أدناه.
    1. في قائمة "ملف"، قم بتحميل ملف الإعدادات المناسب للمسبار المستخدم بالنقر فوق خيار "تحميل ملف الإعدادات".
    2. ضع المسبار على الجانب المنحني من الشبح ، مما يضمن ملامسة جيدة للسطح ، ثم قم بتحسين جهد تحيز أنبوب المضاعف الضوئي (PMT) بالنقر فوق الزر "تحسين جميع أجهزة الكشف" في برنامج FD-DOS.
    3. قم بتشغيل المعايرة لفواصل كاشف المصدر المتعددة بالنقر فوق الخيار "Calc. Waveform Calib. قيم الدعائم البصرية. ومسافات متعددة" من قائمة "معايرة".
    4. افتح خيار "العمليات الحسابية المعرفة من قبل المستخدم" من قائمة "Text-Mon" للتحقق من أن الخصائص البصرية المقاسة تتطابق مع القيم المحددة مسبقا (المكتوبة في الشبح الصلب) ، وأن R 2 المناسب قريب من واحد.
  3. كرر الخطوات المذكورة أعلاه (باستثناء الخطوة 2.2.3) لقياس الخصائص البصرية للوهمية التي تم وضع علامة "تحقق" للتأكد من أن المعايرة كانت كافية. يجب أن تتطابق الخصائص البصرية المقاسة ، في حدود 10٪ ، مع القيم المحددة في الأشباح. أنذر: تأكد من إيقاف تشغيل PMTs (بالنقر فوق الزر "إيقاف تشغيل جميع الكاشفات") في كل مرة يتم فيها تحريك المسبار لتجنب إتلاف PMTs بسبب الإضاءة المباشرة من الإضاءة المحيطة.
  4. إذا لم تكن المعايرة كافية، فأعد تشغيل عملية المعايرة (الخطوتان 2.2 و2.3). يعد ضمان معايرة جيدة لنظام FD-DOS أمرا ضروريا لصحة قياسات FD-DOS.

3. تحضير المشارك بجانب السرير

  1. استخدم مناديل معقمة لتنظيف كل من المسبار وجبهة المريض.
  2. ضع الشريط على الوجهين على المسبار (الشكل 1 ب) ، مع التأكد من أن الشريط ليس على اتصال مباشر بأطراف الألياف الضوئية.
  3. ضع نظارات أمان بالليزر على الموضوع.
  4. ضع المجسات فوق منطقة الاهتمام (ROI) ولف الأشرطة المرنة حول رأس الهدف. على الرغم من أنه ليس ضروريا تماما ل FD-DOS و DCS ، فمن المستحسن تغطية المسبار البصري بقطعة قماش سوداء أو ضمادة سوداء لتقليل الضوضاء بسبب الإضاءة المحيطة.
    ملاحظة: من المهم التأكد من أن الشريط المطاطي ليس ضيقا جدا ولا فضفاضا جدا. إذا كان الشريط ضيقا جدا ، فقد يتسبب ذلك في إزعاج كبير للمريض ، وإذا كان الشريط فضفاضا جدا ، فقد يؤدي ذلك إلى جودة بيانات رديئة لأن الشريط على الوجهين ليس قويا بما يكفي للحفاظ على المجسات في مكانها.
  5. بعد تثبيت المسبار بشكل صحيح على جبهة المريض ، قم بتشغيل ليزر DCS عن طريق تبديل المفتاح إلى وضع "التشغيل".
    تنبيه: يستخدم نظام DCS ليزر من الفئة 3B ، وهو أمر خطير على التعرض للعين. من المهم جدا تشغيل الليزر فقط عندما يتم توصيل المسبار بشكل صحيح بجبهة المريض.

4. تقييم جودة البيانات

  1. قبل البدء في الحصول على البيانات باستخدام واجهة المستخدم الرسومية (GUI) ، اكتب فواصل كاشف مصدر DCS في علامة التبويب "الإعدادات" في واجهة المستخدم الرسومية.ملاحظة: لا يتطلب نظام DCS خطوة معايرة، ولكن الإدخال الصحيح لفواصل كاشف المصدر ضروري للتحليل في الوقت الفعلي.
  2. ابدأ برنامج الاستحواذ بالضغط على الزر "ابدأ" في واجهة المستخدم الرسومية وتحقق من إشارة DOS في برنامج FD-DOS:
    1. انقر فوق الزر "تحسين جميع أجهزة الكشف" في برنامج FD-DOS لتحسين جهد تحيز PMT.
    2. تحقق من الخصائص البصرية و R2 من ملاءمة DOS في خيار "الحساب المعرف من قبل المستخدم" من قائمة "Text-Mon". يجب أن يكون معامل R2 قريبا من الوحدة ، وكقاعدة عامة ، يجب أن يكون معامل الامتصاص للمرضى البشريين في حدود 0.05 و 0.2 سم -1 ، بينما يجب أن يكون معامل التشتت في حدود 6 و 13 سم -113.
  3. تحقق من إشارة DCS في علامة التبويب "منحنيات الارتباط" في واجهة المستخدم الرسومية.
    1. قم بتشغيل كاشفات DCS عن طريق تحويل المفاتيح إلى الموضع "ON".
    2. تأكد من أن كل كاشف DCS يقيس شدة ضوء كافية. كقاعدة عامة ، يلزم أكثر من 10 كيلو هرتز.
    3. إذا كانت الشدة المقاسة أعلى من 800 كيلو هرتز ، فاستخدم مرشح كثافة محايد لتقليل عدد الفوتونات لتجنب إتلاف أجهزة الكشف. عادة ما تكون هذه مشكلة لفواصل كاشف المصدر الأقصر (< 1 سم).
      ملاحظة: بصرف النظر عن احتمال إتلاف كاشفات DCS ، فإن عدد الفوتون الأعلى من 800 كيلو هرتز قد يؤدي أيضا إلى حدوث أخطاء بسبب التأثيرات غير الخطية في الكاشف.
    4. تحقق من منحنيات الارتباط التلقائي لضمان اقتران جيد للجلد (انظر الشكل 2) وأعد وضع المسبار البصري إذا لزم الأمر.
    5. إذا كانت إعادة وضع المسبار ضرورية في الخطوة السابقة، كرر الخطوتين 4.2 و4.3. قد تحتاج هذه الخطوات إلى تكرارها عدة مرات.
      ملاحظة: يجب إيقاف تشغيل كاشفات DCS و FD-DOS في كل مرة يتم فيها تحريك المسبار. لإيقاف تشغيل كاشفات DCS ، انقل المفاتيح يدويا إلى وضع "إيقاف التشغيل". يتم إيقاف تشغيل كاشف FD-DOS بالنقر فوق الزر "إيقاف تشغيل جميع أجهزة الكشف" في برنامج FD-DOS.
  4. عند تحقيق اتصال جيد بين المسبار والجلد ، أوقف جمع البيانات بالنقر فوق الزر "إيقاف" في واجهة المستخدم الرسومية. بعد ذلك ، قم بتعيين معرفات التجربة والمريض في مربع النص "المجلد" واكتب اسم عائد الاستثمار في مربع النص "اسم الملف".
  5. ابدأ الحصول على البيانات بالضغط على زر "ابدأ" في واجهة المستخدم الرسومية.
  6. اجمع البيانات في عائد الاستثمار الأول طالما كان ذلك مطلوبا بموجب البروتوكول. إذا لزم الأمر ، انقل المسبار إلى عائد الاستثمار الآخر وكرر القياس.
    ملاحظة: قد تختلف فترة المراقبة اعتمادا على أهداف الدراسة.

5. اعتبارات المجرب أثناء القياس

  1. بعد بدء القياس ، اكتب في علامة التبويب "معلومات التجربة" في واجهة المستخدم الرسومية معلومات المريض ذات الصلة (على سبيل المثال ، نوع وموقع الإصابة ، والأدوية التي يتم تناولها ، والعمر ، والجنس ، وما إلى ذلك).
  2. تأكد من وضع علامة على أي حدث ذي صلة وقع خلال فترة المراقبة بالنقر فوق الزر "علامة" في واجهة المستخدم الرسومية. بعد كل علامة ، تأكد من كتابة وصف الحدث في علامة التبويب "معلومات التجربة" في واجهة المستخدم الرسومية.

6. إيقاف جمع البيانات

  1. أوقف جمع البيانات بالضغط على زر "إيقاف" في واجهة المستخدم الرسومية.
  2. أوقف برنامج FD-DOS بالضغط على زر إيقاف الحصول على البيانات وتسجيلها الممثلة كمربعين أحمرين في برنامج FD-DOS.
  3. قم بإيقاف تشغيل كاشفات DCS عن طريق قلب المفاتيح إلى وضع "OFF" ، وقم بإيقاف تشغيل ليزر DCS عن طريق تحويل المفتاح إلى وضع "OFF".
  4. قم بإيقاف تشغيل PMTs لوحدة FD-DOS بالنقر فوق الزر "إيقاف تشغيل جميع أجهزة الكشف
    5. ".
  5. قم بإزالة المسبار من رأس المريض وإزالة الشريط على الوجهين من المسبار. ثم نظف المسبار بمناديل معقمة.
  6. كرر قياس الخصائص البصرية لكل شبح صلب في أسرع وقت ممكن لضمان بقاء المعايرة كافية طوال جلسة المراقبة (انظر الخطوة 4.2.2).
    ملاحظة: من الناحية المثالية، يجب أن تتم خطوة المعايرة مباشرة بعد إزالة المجسات البصرية من رأس المريض (الخطوة 6.6). ومع ذلك ، نظرا لمشاكل التوقيت ، تم ذلك في مرفق التخزين في الأمثلة المعروضة في القسم التالي.
  7. نظف النظام وملحقاته بمناديل معقمة.
  8. قم بنقل العربة مرة أخرى إلى غرفة التخزين.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فئة الشكل = 'صورة image-style-align-center image_resized' style='display: table؛ margin-left: auto؛ margin-right: auto ؛ width: 75٪ ؛ '>figure-results-1

الشكل 1: البيئة البصرية التي تم تطويرها لمراقبة المرضى داخل وحدة العناية المركزة. (أ) يجمع النظام البصري الهجين المنتشر بين وحدة التحليل الطيفي البصري المنتشر في مجال التردد (DOS) ووحدة التحليل الطيفي للارتباط المنتشر...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

<فئة الشكل = 'الجدول'><فئة الجدول = 'ck-table-resize'> 3D قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات PrinterSethi3DS23D تستخدم لطباعة المجسات القابلة للتخصيصArduino UNOArduinoUNO REV3متحكم مسؤول عن تشذير قياسات DCS و FD-DOSDCS CorrelatorCorrelator.com مكون Flex11-16chلوحدة DCS DCSDectectors IO BoardsExcelitas TechnologySPCM-AQ4C-IOمكون وحدة DCSكاشفات DCSتقنية ExcelitasSPCM-AQ4Cمكون وحدة DCSليزر DCSCrystaLaserDL785-120-SOمكون وحدة DCS مزود الطاقة DCSArtesynUMP10T-S2A-S2A-S2A-S2A-IES-00-Aمكون وحدة DCS (مصدر الطاقة لكشف DCS ؛ 2 و 5 و 30 فولت) ألياف FD-DOS لوازم ISSImagentيتم توفير الألياف المستخدمة للكشف عن FD-DOS والإضاءة بواسطةمادة طابعة 3D مرنةISS Sethi3DNinjaFlexالمواد المستخدمة لطباعة المجسات المرنة القابلة للتخصيص ImagentISSImagentوحدة FD-DOSسلامة الليزر جوجلThorlabsLG9 الألياف متعددة الأوضاعThorlabsFT400EMTالألياف متعددة الأوضاع المستخدمة لإضاءة DCSمرشح الكثافة المحايدة 1.0 ODEdmund Optics53-705مرشح الكثافة المحايدة لفواصل كاشف المصدرالقصير الألياف الضوئية أحادية الوضعThorlabs780HPالألياف الضوئية أحادية الوضع تستخدم ل أجهزة الكشف عن DCSبطارية النظامSMSبطارية نظام NET4المستخدمة في النقل

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

PMT

مقالات ذات صلة