漫反射光谱分析: 在拇指下进行毛细管填充试验
December 2nd, 2017
该协议描述了如何使用漫极化光谱学可以提高临床效用的毛细管填充试验。我们建议使用漫反射光谱视频和新的信息端点对健康志愿者毛细血管充盈的过程进行更详细的分析。
该评估的总体目标是使用数字视频中的反射光谱量化毛细血管再充盈时间，以便能够快速客观地检测早期循环变化。使用反射光谱法对毛细血管再充盈时间进行量化客观评估，可为早期循环变化提供早期预警，并有助于对危重患者进行分诊和持续监测。该技术的主要优点是，与肉眼评估相比，它提供了一种非常精确和客观的方法来测量毛细血管再充盈时间。
该技术的影响延伸到在事故现场或急诊或危重患者的持续监督中对创伤患者进行早期分诊。首先，使用 USB 数据线连接相机和计算机，然后将相机设为视频模式。然后，打开相机并确保它连接到计算机。
接下来，启动遥控相机软件。此外，移除所有环境光源，并将计算机屏幕远离测量区域。首先，将测试对象带进来，让他们仰卧位适应周围环境至少 20 分钟。
然后，单击 Life View 按钮并按 Start 开始.通过单击单选按钮在视频模式和电视模式之间切换。确保拍摄对象额头的实时视频流在相机显示屏和计算机屏幕上可见。
接下来，将相机调整到拍摄对象额头正上方约 15 厘米的高度，并确保将相机的焦距设置为自动对焦。要求受试者在测试期间保持头部静止，不要说话。然后，通知受试者将他们的头放在枕头上，并在测试期间保持静止。
要求他们在测试持续的 20 秒内不要说话。如果他们觉得光线太亮，他们可能会一直闭着眼睛。在 Life View 窗口中，找到并单击 HD Record 开始连续录制 20 秒。
在测试期间不要移动相机。在基线记录的最初 5 秒结束时，使用塑料茶匙对测量区域施加 5 秒钟的猛烈焯水压力，以实现压力平衡和温度绝缘。然后，释放压力并迅速将塑料茶匙从测量区域取出。
继续记录 10 秒，以捕获随后的充血反应。在 20 秒结束时，单击 Life View 窗口中的 Stop 停止录制。录制停止后，将打开一个窗口以保存视频文件。
为视频命名并将其保存为 mov 格式。将视频下载到计算机上的指定文件夹后，断开摄像机与计算机的连接。双击桌面图标启动分析软件。
软件启动后，在主屏幕上选择 电影页面.在 Movie Page （影片页） 窗口中，单击 Load Movie （加载影片）。等待软件上传并分析电影。
电影上传和分析完成后，单击 另存为图像 并等待软件分析视频并将其分成单独的 JPEG 图像。然后，找到并选择 裁剪图片页面 在主屏幕窗口中。在 裁剪图像页面 菜单中，单击 第一张照片 并导航到包含视频中 JPEG 照片的文件夹。
选择要分析的第一张照片。该软件将自动选择该批次的以下照片。单击 Edit 菜单，然后在感兴趣区域的圆形或矩形标记之间进行选择。
然后，在 Select Photos （选择照片） 窗口中，找到实际的照片框并键入批次中第一张照片的名称，调查员的手指完全从测量区域缩回。要查找此照片，请查看包含视频中单张照片的文件夹。通过单击并按住鼠标左键选择一个感兴趣的区域，然后在照片窗口中绘制一个位于变白区域边界内的圆形或矩形。
所选的感兴趣区域将自动应用于批次的所有照片。接下来，单击 File 菜单并选择 Save ROI 以保存所选感兴趣区域的位置以供将来参考。然后，单击 Curve Tracker 并等待软件分析感兴趣的区域。
Curve Tracker 窗口打开后，所选感兴趣区域在测试期间的红细胞浓度变化将显示为曲线。最后，单击 Export Data 并保存原始数据转录以供进一步分析。使用这种方法，毛细血管再充盈反应可以表示为红细胞浓度随时间的变化。
在测试的前 5 秒内，将收集基准值。然后，施加压力以达到血液零点。一旦压力缓解，血液开始返回该区域，并在几秒钟后达到峰值。
此代表性图表适用于健康的男性志愿者。较慢的再充填时间表明皮肤灌注不良，可能表明状况不佳。与肉眼评估相比，使用反射光谱视频提供了有关毛细血管再填充时间变化的更详细数据。
所提出的方法需要进一步发展，但清楚地显示了该技术在测量毛细血管再充盈事件方面的潜力。
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概述
本研究提出了一种使用漫射偏振光谱技术来增强毛细血管回流测试临床效用的协议。该研究通过使用漫射反射光谱和新的信息学终点来详细分析健康志愿者的毛细血管回流时间，以进行客观评估。
关键研究组成部分
科学领域
- 临床评估
- 毛细血管回流时间测量
- 漫射偏振光谱
背景
- 毛细血管回流时间是评估循环状态的重要指标。
- 目前的评估通常依赖于主观的视觉检查。
- 需要客观的方法来量化毛细血管回流时间以获得更好的临床结果。
研究目的
- 使用先进的光谱技术来提高毛细血管回流时间评估的准确性。
- 提供一个更客观的测量，可以帮助早期发现循环变化。
- 探索对重症患者分诊和监测的影响。
使用的方法
- 利用漫射偏振光谱来分析毛细血管回流时间。
- 研究在受控条件下涉及健康志愿者。
- 关键步骤包括使用摄像机记录毛细血管回流过程。
- 在测试前对受试者进行适应，并在测量过程中采用特定的压力技术。
主要结果
- 该协议展示了一种比传统视觉评估更精确和客观的毛细血管回流时间测量方法。
- 研究结果表明，测量的回流时间与皮肤灌注效果之间存在关联。
- 该方法提供了压力释放后充血反应的定量数据，表明潜在的临床应用。
结论
- 本研究建立了一种新的技术，用于准确测量毛细血管回流事件，从而增强临床评估。
- 所获得的见解可能会导致在急诊和重症监护环境中改善循环状态的监测。
常见问题
Executive Industry Relevance
Objective quantification of capillary refill time addresses a critical gap in early circulatory assessment, where subjective visual inspection limits reliability in triage and monitoring. By providing precise, reproducible measurements of skin perfusion dynamics, this method supports mechanistic de-risking in preclinical models of shock, sepsis, and hypoperfusion. The technique enables predictive confidence in identifying incipient circulatory compromise before vital sign changes, informing go/no-go decisions in therapeutic development pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of vascular homeostasis mechanisms and functional validation of targets involved in microcirculatory regulation.
- Operational Value: Provides a quantitative, translatable biomarker for assessing pathway modulation in disease-relevant systems.
- Predictive Value: Supports preclinical model validation by correlating compound effects with objective perfusion endpoints, reducing false positives in lead identification.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates standardized, time-resolved reflectance data suitable for high-content screening of vasoactive compounds.
- Quantitative Output: Delivers continuous red blood cell concentration curves enabling precise calculation of refill onset, peak, and recovery kinetics.
- Reproducibility: Minimizes operator-dependent variability through automated region-of-interest tracking and baseline normalization.
Translational & Preclinical Research
- Disease-Relevant System: Applicable in models of hemorrhagic shock, endotoxemia, and hypothermia where skin perfusion serves as a translational biomarker.
- Mechanistic De-risking: Clarifies whether observed cardiovascular effects stem from direct vascular action versus secondary hemodynamic consequences.
- Translational Continuity: Bridges discovery-phase mechanism validation with preclinical safety assessment through conserved perfusion physiology.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum by providing objective perfusion data that informs target validation, supports assay development for cardiovascular modulators, and enables risk-adjusted progression from hit confirmation to lead optimization.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing around nitric oxide signaling, endothelin pathways, and adrenergic regulation of capillary tone.
- Screening: Yields assay-ready perfusion metrics for evaluating compound libraries targeting microvascular function.
- Analytics: Supplies time-series hemodynamic data for comparative analysis across doses, genotypes, or treatment conditions.
- Translational Research: Aligns with preclinical validation of vasoprotective agents where perfusion recovery predicts clinical efficacy.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable perfusion assessment platform applicable across therapeutic areas including immunology, critical care, and cardiovascular disease.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases target validation confidence by reducing ambiguity in circulatory mechanism attribution.
- Operational Value: Enhances reproducibility and scalability of perfusion assays across sites and models.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling earlier detection of ineffective or toxic candidates.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization based on objective microcirculatory response profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in videomicroscopy, spectrophotometric analysis, and physiological monitoring.
- Needs stable illumination, temperature-controlled environment, and pressure application standardization.
- Demands cross-functional alignment between pharmacology, physiology, and imaging teams for protocol consistency.
- Must account for inter-subject variability in skin pigmentation, thickness, and baseline perfusion.
- Limited to superficial tissue assessment; not suitable for deep tissue or organ-specific perfusion without adaptation.
