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所有涉及人类受试者的操作均按照机构、国家及国际有关人类福祉的指南进行,并已通过当地机构审查委员会的审核。
1. 将系统转移至重症监护室(ICU)前的准备工作
- 将所有光纤连接到相应的激光器和探测器,并确保它们已正确固定在光学探头上(图1B)。
- 检查光学探头是否已用黑色布料覆盖,以避免激光在室内散射。
- 将系统电源开关拨至“开启”位置。系统通电后,等待30秒,然后将扩散相关光谱(DCS)激光器的钥匙开关转至“开启”位置。频率域扩散光学光谱(FD-DOS)激光器在系统通电时会自动启动。
- 在系统准备过程中,需获得受试者或其法定代理人签署的知情同意书。获得同意后,将设备推车推至患者病房。
注意: 由于该混合系统内置电池可持续供电长达45分钟,因此在转运过程中无需关闭系统。
DOS 系统的校准与增益设置
- 到达ICU后,将DCS激光器的钥匙开关转至“OFF”位置以关闭设备。
- 使用标记为“Calibrate”的固体模体,按照以下步骤在FD-DOS软件(BOXY, ISS)上执行校准程序。
- 在“File”菜单中,通过点击“Load settings file”选项,加载所用探头的相应设置文件。
- 将探头放置在模体的曲面一侧,确保与表面良好接触,然后在FD-DOS软件中点击“Optimize All Detectors”按钮,优化光电倍增管(PMT)的偏置电压。
- 在“Calibrate”菜单中选择“Calc. Waveform Calib. Values for Optical Props. and Multiple Distances”选项,对多个源-探测器间距执行校准。
- 从“Text-Mon”菜单中打开“User-defined Calculations”选项,检查测得的光学参数是否与模体上标注的预设值一致,并确认拟合的R2值接近1。
- 重复上述步骤(除步骤2.2.3外),测量标记为“Check”的模体的光学参数,以验证校准的充分性。测得的光学参数应与模体标注值在10%以内相符。CAUTION:每次移动探头时,务必点击“All Detectors OFF”按钮关闭PMT,以避免环境光直接照射损坏光电倍增管。
- 若校准不充分,请重新执行校准程序(步骤2.2和2.3)。确保FD-DOS系统的良好校准对于FD-DOS测量结果的有效性至关重要。
3. 床旁参与者的准备
- 使用消毒湿巾清洁探头和患者前额。
- 将双面胶带贴在探头上(图1B),确保胶带不与光纤尖端直接接触。
- 为受试者佩戴激光安全护目镜。
- 将探头放置于目标区域(ROI),并将弹性绑带绕至受试者头部固定。尽管对频域扩散光学光谱(FD-DOS)和扩散相关光谱(DCS)而言并非绝对必要,但建议用黑色布料或黑色绷带覆盖光学探头,以减少环境光引起的噪声。
注意:应确保弹性绑带松紧适中。若绑带过紧,可能引起患者明显不适;若绑带过松,则可能导致数据质量下降,因为双面胶带的粘附力不足以维持探头的稳定位置。 - 在探头牢固固定于患者前额后,将钥匙开关转至“ON”位置,开启DCS激光器。
警告: DCS系统采用3B类激光,对眼睛暴露具有危害性。必须确保仅在探头正确固定于患者前额后方可开启激光器。
4. 数据质量评估
- 在使用图形用户界面(GUI)开始采集数据之前,需在 GUI 的“设置”选项卡中输入 DCS 的光源-探测器间距。注意: DCS 系统无需校准步骤,但必须正确输入光源-探测器间距,以实现实时分析。
- 在 GUI 中点击“开始”按钮启动采集软件,并在 FD-DOS 软件中检查 DOS 信号:
- 在 FD-DOS 软件中点击“优化所有探测器”按钮,以优化光电倍增管(PMT)的偏置电压。
- 在“文本-监控”菜单的“用户自定义计算”选项中,检查 DOS 拟合的光学性质和 R2 值。R2 系数应接近 1;根据经验法则,人体受试者的吸收系数应在 0.05 至 0.2 cm-1 之间,散射系数应在 6 至 13 cm-1 之间。
- 在 GUI 的“相关曲线”选项卡中检查 DCS 信号:
- 将开关拨至“ON”位置,开启 DCS 探测器。
- 确保每个 DCS 探测器测量到足够的光强。根据经验法则,光子计数应高于 10 kHz。
- 若测得的光强高于 800 kHz,应使用中性密度滤光片降低光子计数,以避免损坏探测器。此问题通常出现在较短(< 1 cm)的光源-探测器间距情况下。
注意: 除了可能损坏 DCS 探测器外,光子计数超过 800 kHz 还可能因探测器的非线性效应而引入误差。 - 检查自相关曲线,确保探头与皮肤接触良好(见图 2),必要时重新调整光学探头位置。
- 若上一步中需要重新定位探头,则重复步骤 4.2 和 4.3。这些步骤可能需要多次重复。
注意: 每次移动探头时,必须关闭 DCS 和 FD-DOS 探测器。关闭 DCS 探测器需手动将开关拨至“OFF”位置;关闭 FD-DOS 探测器则需在 FD-DOS 软件中点击“所有探测器关闭”按钮。
- 当探头与皮肤实现良好接触后,点击 GUI 中的“停止”按钮结束数据采集。随后,在“文件夹”文本框中设置实验和患者标识符,并在“文件名”文本框中输入感兴趣区域(ROI)名称。
- 在 GUI 中点击“开始”按钮,启动数据采集。
- 根据实验方案要求,在第一个 ROI 中持续采集数据。如有需要,将探头移至其他 ROI 并重复测量。
注意: 监测时长可能根据研究目标的不同而有所变化。
5. 测量过程中实验人员需考虑的事项
- 开始测量后,在图形用户界面(GUI)的“实验信息”选项卡中填写相关的患者信息(例如,损伤类型和位置、正在使用的药物、年龄、性别等)。
- 确保在监测期间发生的任何相关事件均通过点击图形用户界面(GUI)上的“标记”按钮进行标记。每次标记后,务必在图形用户界面(GUI)的“实验信息”选项卡中记录事件描述。
6. 停止数据采集
- 通过点击图形用户界面中的“停止”按钮来停止数据采集。
- 在FD-DOS软件中,按下代表数据采集和记录停止的两个红色方块按钮,以关闭FD-DOS软件。
- 将DCS探测器的开关拨至“OFF”位置以关闭探测器,并将DCS激光器的钥匙旋至“OFF”位置以关闭激光器。
- 点击“所有探测器关闭”按钮,关闭FD-DOS模块的光电倍增管(PMTs)。
- 从患者头部取下探头,并移除探头上的双面胶带。然后使用消毒湿巾清洁探头。
- 应尽快重复测量每个固体模体的光学特性,以确保监测过程中校准始终充分(参见步骤4.2.2)。
注意:理想情况下,应在从患者头部取下光学探头后立即执行校准步骤(步骤6.6)。但由于时间安排问题,在下一节所展示的示例中,该步骤是在存储设施内完成的。 - 使用消毒湿巾清洁系统及其附件。
- 将推车推回存储室。