Spettroscopia di riflettanza diffusa: Ottenere la prova di ricarica capillare sotto il pollice
2 dicembre 2017
Questo protocollo descrive come l'uso della spettroscopia di polarizzazione diffusa può migliorare l'utilità clinica del test ricarica capillare. Suggeriamo un'analisi più dettagliata del corso del refill capillare in volontari sani utilizzando nuovi endpoint informatici e video di spettroscopia di riflettanza diffusa.
L'obiettivo generale di questa valutazione è quantificare il tempo di riempimento capillare utilizzando la spettroscopia di riflettanza nel video digitale per consentire un rilevamento rapido e oggettivo del cambiamento circolatorio incipiente. La valutazione oggettiva quantificata del tempo di riempimento capillare mediante spettroscopia di riflettanza può fornire un allarme precoce in caso di cambiamento circolatorio incipiente e facilitare il triage e il monitoraggio continuo dei pazienti critici. Il vantaggio principale di questa tecnica è che, rispetto alla valutazione ad occhio nudo, offre un modo molto preciso e oggettivo per misurare il tempo di ricarica capillare.
Le implicazioni di questa tecnica si estendono al triage precoce dei pazienti traumatizzati sul luogo dell'incidente o all'emergenza o alla supervisione continua di pazienti critici. Per iniziare, collegare la fotocamera e il computer utilizzando un cavo USB e impostare la fotocamera in modalità video. Quindi, accendi la fotocamera e assicurati che si colleghi al computer.
Quindi, avvia il software della fotocamera telecomandata. Inoltre, rimuovere eventuali fonti di luce ambientale e allontanare lo schermo del computer dall'area di misurazione. Per iniziare, porta il soggetto del test e lascialo acclimatare all'ambiente circostante per almeno 20 minuti in posizione supina.
Quindi, fai clic sul pulsante Life View e premi Start. Passa dalla modalità video alla modalità TV facendo clic sui pulsanti di opzione. Assicurarsi che un flusso video in diretta della fronte del soggetto sia visibile sul display della fotocamera e sullo schermo del computer.
Quindi, regolare la fotocamera a un'altezza di circa 15 centimetri direttamente sopra la fronte del soggetto e assicurarsi che la messa a fuoco della fotocamera sia impostata sulla messa a fuoco automatica. Chiedi al soggetto di tenere la testa ferma per tutta la durata del test e di astenersi dal parlare. Quindi, informa il soggetto di appoggiare la testa su un cuscino e di tenerla ferma per tutta la durata del test.
Chiedi loro di non parlare durante i 20 secondi che durerà il test. Possono tenere gli occhi chiusi per tutto il tempo se trovano la luce troppo intensa. Nella finestra Life View, trova e fai clic su Registrazione HD per avviare una registrazione continua per 20 secondi.
Non spostare la fotocamera durante la durata del test. Al termine dei primi cinque secondi di registrazione di base, applicare una pressione di sbiancamento decisa sull'area di misurazione per cinque secondi utilizzando un cucchiaino di plastica per l'equalizzazione della pressione e l'isolamento della temperatura. Quindi, rilasciare la pressione ed estrarre rapidamente il cucchiaino di plastica dall'area di misurazione.
Continuare la registrazione per altri 10 secondi per catturare la successiva risposta iperemica. Al termine dei 20 secondi, interrompere la registrazione facendo clic su Stop nella finestra Life View. Una volta interrotta la registrazione, si aprirà una finestra per salvare il file video.
Assegna un nome al video e salvalo in formato mov. Scollegare la fotocamera dal computer una volta scaricato il video nella cartella designata sul computer. Avviare il software di analisi facendo doppio clic sull'icona del desktop.
Una volta avviato il software, nella schermata principale, selezionare Pagina film. Nella finestra Pagina filmato, fare clic su Carica filmato. Attendi che il software carichi e analizzi il filmato.
Una volta terminato il caricamento e l'analisi del filmato, fai clic su Salva come immagini e attendi che il software analizzi il video e lo divida in singole immagini JPEG. Quindi, trova e seleziona Ritaglia pagina immagini nella finestra della schermata principale. Nel menu Ritaglia pagina immagini, fai clic su Prima foto e vai alla cartella che contiene le foto JPEG del video.
Seleziona la prima foto da analizzare. Il software selezionerà automaticamente le seguenti foto di quel lotto. Fare clic sul menu Modifica e scegliere tra indicatori circolari o rettangolari per la regione di interesse.
Quindi, nella finestra Seleziona foto, trova la casella della foto effettiva e digita il nome della prima foto del batch, in cui le dita dell'investigatore si sono completamente ritratte dall'area di misurazione. Per trovare questa foto, guarda nella cartella contenente le singole foto del video. Seleziona una regione di interesse facendo clic e tenendo premuto il pulsante sinistro del mouse e disegna un cerchio o un rettangolo nella finestra della foto che si trova all'interno dei bordi dell'area sbiancata.
La regione di interesse selezionata viene applicata automaticamente a tutte le foto del batch. Quindi, fai clic sul menu File e scegli Salva ROI per salvare la posizione della regione di interesse selezionata per riferimento futuro. Quindi, fai clic su Curve Tracker e attendi che il software analizzi la regione di interesse.
Una volta aperta la finestra Curve Tracker, la variazione della concentrazione di globuli rossi per la regione di interesse selezionata per la durata del test viene visualizzata come una curva. Infine, fai clic su Esporta dati e salva la trascrizione dei dati grezzi per ulteriori analisi. Utilizzando questo metodo, la risposta di riempimento capillare può essere presentata come la variazione della concentrazione di globuli rossi nel tempo.
Durante i primi cinque secondi del test, vengono raccolti i valori di base. Quindi, viene applicata la pressione per raggiungere il punto zero del sangue. Una volta che la pressione è stata alleviata, il sangue inizia a tornare nell'area e raggiungerà il picco dopo pochi secondi.
Questo grafico rappresentativo è per un volontario maschio sano. Un tempo di ricarica più lento indicherebbe una scarsa perfusione cutanea e può essere indicativo di condizioni avverse. L'uso di video di spettroscopia di riflettanza fornisce dati più dettagliati sulle variazioni del tempo di ricarica capillare rispetto alla valutazione a occhio nudo.
Il metodo presentato necessita di ulteriori sviluppi, ma mostra chiaramente il potenziale della tecnica nella misurazione degli eventi di riempimento capillare.
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Panoramica
Questo studio presenta un protocollo per l'uso della spettroscopia di polarizzazione diffusa per migliorare l'utilità clinica del test di riempimento capillare. La ricerca indaga un'analisi dettagliata del tempo di riempimento capillare in volontari sani, utilizzando la spettroscopia di riflessione diffusa e nuovi endpoint informatici per una valutazione obiettiva.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Valutazione clinica
- Misurazione del tempo di riempimento capillare
- Spettroscopia di polarizzazione diffusa
Conoscenze di base
- Il tempo di riempimento capillare è un indicatore cruciale per valutare lo stato circolatorio.
- Le valutazioni attuali spesso dipendono dall'ispezione visiva soggettiva.
- Sono necessari metodi oggettivi per quantificare il tempo di riempimento capillare per ottenere migliori risultati clinici.
Obiettivo dello studio
- Migliorare l'accuratezza delle valutazioni del tempo di riempimento capillare utilizzando tecniche di spettroscopia avanzate.
- Fornire una misura più oggettiva che possa aiutare nella rilevazione precoce di cambiamenti circolatori.
- Esplorare le implicazioni per il triage e il monitoraggio dei pazienti critici.
Metodi utilizzati
- La spettroscopia di polarizzazione diffusa è stata utilizzata per analizzare il tempo di riempimento capillare.
- Lo studio ha coinvolto volontari sani in condizioni controllate.
- I passaggi chiave hanno incluso l'uso di una videocamera per registrare il processo di riempimento capillare.
- I soggetti sono stati acclimatati prima del test e sono state impiegate tecniche di pressione specifiche durante la misurazione.
Risultati principali
- Il protocollo ha dimostrato un metodo preciso e obiettivo per misurare il tempo di riempimento capillare rispetto alle valutazioni visive tradizionali.
- I risultati hanno indicato una connessione tra i tempi di riempimento misurati e l'efficacia della perfusione cutanea.
- Il metodo ha fornito dati quantitativi sulla risposta iperemia dopo il rilascio della pressione, indicando potenziali applicazioni cliniche.
Conclusioni
- Questo studio stabilisce una tecnica innovativa per misurare accuratamente gli eventi di riempimento capillare, migliorando le valutazioni cliniche.
- Le intuizioni acquisite possono portare a un miglior monitoraggio dello stato circolatorio in ambienti di emergenza e cure critiche.
Domande frequenti
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.
