拡散反射率分光: 取得 1 つの親指の下の毛細血管リフィル テスト
2017年12月2日
このプロトコルでは、拡散反射光の偏光分光学の使用が毛細血管リフィル テストの臨床的有用性を向上する方法について説明します。拡散反射率分光法ビデオと新しい情報学的エンドポイントを使用して健康なボランティアで毛細血管リフィルのコースのより詳細な分析をお勧めします。
この評価の全体的な目標は、デジタルビデオの反射分光法を使用して毛細血管の補充時間を定量化し、初期の循環変化を迅速かつ客観的に検出できるようにすることです。反射分光法を使用した毛細血管補充時間の定量化された客観的評価は、初期の循環変化に対する早期警告を提供し、重症患者のトリアージと継続的なモニタリングを容易にする可能性があります。この手法の主な利点は、肉眼評価と比較して、毛細血管の補充時間を測定するための非常に正確で客観的な方法を提供することです。
この手法の意味するところは、事故現場での外傷患者の早期トリアージや、重篤な患者の緊急または継続的な監督にまで及びます。まず、カメラとコンピューターをUSBケーブルで接続し、カメラをビデオモードに設定します。次に、カメラの電源を入れ、コンピューターに接続されていることを確認します。
次に、リモコンカメラソフトウェアを起動します。また、周囲の光源をすべて取り外し、コンピューターの画面を測定エリアから離します。まず、被験者を連れてきて、仰臥位で少なくとも20分間周囲に順応させます。
次に、[ライフビュー]ボタンをクリックして、[開始]を押します。ラジオボタンをクリックして、ビデオモードとTVモードを切り替えます。被写体の額のライブビデオストリームがカメラのディスプレイとコンピューター画面に表示されていることを確認します。
次に、被写体の額の真上約15cmの高さにカメラを調整し、カメラのピントがオートフォーカスに設定されていることを確認します。被験者に、テスト中は頭を動かさないようにし、話すのを控えるように依頼します。次に、被験者に頭を枕に置き、テスト中は頭を動かさないように伝えます。
テストが続く20秒間は話さないように頼んでください。光が明るすぎると感じた場合、彼らはずっと目を閉じたままになるかもしれません。ライフビューウィンドウで、[HDレコード]を見つけてクリックし、20秒間の連続録画を開始します。
テスト中はカメラを動かさないでください。ベースライン記録の最初の5秒間の終わりに、圧力の均等化と温度断熱のためにプラスチック製のティースプーンを使用して、測定領域に5秒間しっかりと湯通し圧力を加えます。次に、圧力を解放し、プラスチックのティースプーンを測定エリアからすばやく引き出します。
その後の充血反応をキャプチャするために、さらに10秒間録音を続けます。20 秒が経過したら、[ライフ ビュー] ウィンドウで [停止] をクリックして記録を停止します。録画が停止すると、ビデオファイルを保存するためのウィンドウが開きます。
ビデオに名前を付けて、mov形式で保存します。ビデオがコンピューター上の指定されたフォルダーにダウンロードされたら、カメラをコンピューターから切断します。デスクトップアイコンをダブルクリックして、解析ソフトウェアを起動します。
ソフトウェアが起動したら、メイン画面で[ムービーページ]を選択します。ムービーページウィンドウで、「ムービーの読み込み」をクリックします。ソフトウェアがムービーをアップロードして分析するのを待ちます。
ムービーのアップロードと分析が完了したら、[画像として保存]をクリックし、ソフトウェアがビデオを分析して個々のJPEG画像に分割するのを待ちます。次に、メイン画面ウィンドウで[画像ページの切り抜き]を見つけて選択します。画像を切り抜くページで、「最初の写真」をクリックし、ビデオのJPEG写真が保存されているフォルダに移動します。
分析する最初の写真を選択します。ソフトウェアは、そのバッチの次の写真を自動的に選択します。[編集] メニューをクリックし、関心領域の円形または長方形のマーカーを選択します。
次に、[写真の選択]ウィンドウで、実際の写真ボックスを見つけ、調査員の指が測定領域から完全に引っ込められたバッチの最初の写真の名前を入力します。この写真を見つけるには、ビデオの個々の写真が保存されているフォルダを調べます。マウスの左ボタンをクリックしたままにすることで関心領域を選択し、ブランチングされた領域の境界内にある円または長方形をフォトウィンドウに描画します。
選択した関心領域は、バッチのすべての写真に自動的に適用されます。次に、[ファイル]メニューをクリックし、[ROIの保存]を選択して、選択した関心領域の場所を後で参照するために保存します。次に、カーブトラッカーをクリックして、ソフトウェアが関心領域を分析するのを待ちます。
「カーブトラッカー」ウィンドウが開くと、選択した対象領域の試験期間中の赤血球濃度の変化が曲線として表示されます。最後に、[データのエクスポート] をクリックし、生データのトランスクリプトを保存してさらに分析します。この方法を使用すると、毛細血管の補充応答は、赤血球濃度の経時的な変化として表すことができます。
テストの最初の 5 秒間に、ベースライン値が収集されます。次に、圧力がかかり、血液のゼロポイントに到達します。圧力が緩和されると、血液はその領域に戻り始め、数秒後にピークに達します。
この代表的なグラフは、健康な男性ボランティアのグラフです。補充時間が遅い場合は、皮膚の灌流が不十分であることを示し、悪条件を示している可能性があります。反射分光法のビデオを使用すると、肉眼評価と比較して、毛細血管の補充時間の変化についてより詳細なデータが得られます。
提示された方法はさらなる開発が必要ですが、毛細血管補充イベントの測定における技術の可能性を明確に示しています。
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概要
この研究は、拡散偏光分光法を用いて毛細血管再充満時間の臨床的有用性を向上させるためのプロトコルを提示します。研究では、拡散反射分光法と新しい情報学的評価指標を用いて、健康なボランティアの毛細血管再充満時間の詳細な分析を行い、客観的な評価を実施します。
主要な研究構成要素
科学分野
- 臨床評価
- 毛細血管再充満時間の測定
- 拡散偏光分光法
背景
- 毛細血管再充満時間は循環状態を評価する重要な指標です。
- 現在の評価はしばしば主観的な目視検査に依存しています。
- 毛細血管再充満時間を定量化するための客観的な方法が、より良い臨床結果のために必要とされています。
研究目的
- 高度な分光技術を用いて毛細血管再充満時間評価の精度を向上させること。
- 循環器の変化を早期に検出するのに役立つより客観的な指標を提供すること。
- 重症患者のトリアージとモニタリングへの影響を探ること。
使用した方法
- 拡散偏光分光法を用いて毛細血管再充満時間を分析しました。
- 研究は制御された条件下で健康なボランティアを対象に行われました。
- 主要なステップには、毛細血管再充満プロセスを記録するためのビデオカメラの使用が含まれます。
- 被験者はテスト前に順応させられ、測定中は特定の圧力技術が使用されました。
主要な結果
- このプロトコルは、従来の視覚的評価と比較して、毛細血管再充満時間を測定するための正確で客観的な方法を示しました。
- 結果は、測定された再充満時間と皮膚灌流の有効性との関連性を示しました。
- この方法は圧力解放後の過血色反応に関する定量的データを提供し、潜在的な臨床応用を示しました。
結論
- この研究は毛細血管再充満イベントを正確に測定するための新しい技術を確立し、臨床評価を向上させました。
- 得られた洞察は、緊急および重症治療環境における循環状態のモニタリングの改善につながる可能性があります。
よくある質問
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.
