2017년 8월 30일
이 연구 측정 및 레이저 반점 대비 영상 장치를 사용 하 여 단일 실험에서 미세 혈관 혈액의 속도 번갈아의 분석에 대 한 새로운 기술을 소개 합니다.
이 실험의 전반적인 목표는 혈액 미세순환의 교대 속도를 위해 레이저 스페클 대비 이미징 시스템을 사용할 때 움직임 아티팩트를 극복하는 접근 방식을 도입하는 것입니다. 이 방법은 연구자들이 혈액 역학 반응 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며, 특히 단일 실험에서 혈액 미세순환 속도를 번갈아 가며 효과를 확인할 때 특히 그렇습니다. 이 기술의 주요 장점은 아티팩트 이동에 대한 민감도가 높은 LSCI의 주요 단점을 극복한다는 것입니다.
이 기술의 의미는 혈액 순환을 자극하는 다양한 모드를 평가할 수 있게 해주었습니다. 이는 고관절 전치환 환자와 같은 수술 후 환자에서 미세순환 증가와 부종 감소 사이에 제안된 관계가 있기 때문에 임상적으로 관련이 있습니다. 이 방법은 미세 순환의 역학에 대한 통찰력을 제공할 수 있으므로 상처 치유를 촉진하는 모니터링 장치를 찾는 것과 같은 다른 실험에도 적용할 수 있습니다.
일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 개인은 LSCI가 인공물의 움직임에 매우 민감하기 때문에 신체 부위를 완전히 정지시키지 않으면 미세순환 변화를 감지할 수 없기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 우리는 종아리 신경근 전기 자극과 간헐적 공압 압박이 허벅지 미세 순환에 미치는 영향을 살펴보았을 때 이 방법을 개발할 필요성을 처음 느꼈습니다. 우리는 다리의 움직임이 있는 것을 발견했습니다.
실험 프로토콜은 시각화하기 어렵고 복제하기 어려울 수 있으므로 이 방법을 시각적으로 시연하는 것이 중요합니다. 시작하려면 전원 공급 장치, USB 및 FireWire 인터페이스를 moorFLPI LSCI의 후면 패널에 연결합니다. 그런 다음 moorFLPI LSCI를 거꾸로 뒤집어 지지대 암에 고정한 상태에서 4개의 나사를 사용하여 데스크탑 지지대 암을 조립합니다.
부착되면 하향 이미징을 위해 장착 브래킷을 회전합니다. 참가자가 실내 온도에 적응할 수 있도록 테스트 전에 10분 동안 온도가 조절되는 방에 앉아 있게 합니다. 주변광이 780나노미터에서 작동하는 적외선 레이저 소스 근처의 moorFLPI에 영향을 줄 수 있으므로 참가자에게 비치는 강한 인공 조명이나 햇빛이 없는지 확인하십시오.
이미징 설정 창을 열고 레이저를 방해하여 실내 조명의 수용 가능성을 테스트합니다. 이미지가 거의 완전히 검은색인 경우 추가 단계가 필요하지 않습니다. 그렇지 않으면 주변 조명을 더 줄이십시오.
참가자가 평가 내내 긴장을 풀고 있는지 확인합니다. 발을 바닥에 평평하게 놓고 시험 중에는 대화를 피하게 합니다. 이제 피부 부위에 8제곱센티미터의 불투명 접착 패치를 배치하여 혈류를 가리고 아티팩트 움직임의 단점을 설명합니다.
이미징 소프트웨어를 열고 152 x 113 픽셀에서 초당 25프레임의 캡처에 대한 공간 처리를 선택합니다. 그런 다음 라이브 이미지 측정을 선택합니다. 참가자로부터 20cm 떨어지도록 이미저의 위치를 조정합니다.
또한 줌, 초점 및 편광자를 조정하여 정반사를 최소화하십시오. 이미지는 매우 평평하고 특징이 없는 것처럼 보여야 합니다. 작은 변화와 낮은 플럭스에 대한 높은 감도를 위해 노출 시간을 20밀리초로 설정합니다.
25Hz의 표시 속도와 0.3초의 시간 상수를 사용하여 급격한 혈류 변화를 고려하고 이미지 노이즈를 줄여 최적의 대비를 얻을 수 있습니다. 다음으로, ROI 1과 ROI 2라는 동일한 크기의 관심 영역을 두 개 만듭니다. ROI 2가 피험자의 피부에 있는 불투명 패치의 8제곱 센티미터 이내에 있도록 정렬합니다.
ROI가 상호 변하지 않도록 주의하되, 기계적 움직임으로 인해 ROI 2가 더 이상 불투명한 영역에 있지 않은 경우 재진입의 필요성을 줄이기 위해 2-4cm 이내로 가깝게 유지하십시오. 마지막으로 게인 값을 70에서 80 사이로 설정합니다. 이렇게 하면 저강도 및 고강도 영역에서 손실되는 정확도가 줄어듭니다.
혈류 측정을 비디오 형식으로 기록하고 이미지 검토 모듈을 사용하여 오프라인 분석을 위해 저장합니다. 녹화가 완료되면 moorFLPI 이미지 검토 소프트웨어를 열고 분석을 위해 비디오를 로드합니다. 평균 혈류에 대한 일련의 기록에 따라 ROI 내의 평균 플럭스를 계산합니다.
ROI 1은 피부 혈류의 실제 측정치이고 ROI 2는 불투명 패치의 후방 산란 레이저 스페클 피부 신호입니다. 올바르게 구성되지 않으면 플럭스 및 원시 스페클 이미지는 가시성이 좋지 않은 높은 게인을 초래하여 혈류 측정의 정확도가 떨어집니다. 이 프로토콜에 표시된 것처럼 적절하게 구성된 경우 결과 이미지는 신뢰할 수 있는 결과를 위한 최대 가시성을 갖습니다.
적절하게 구성된 이미지는 느린 혈류와 빠른 혈류를 명확하게 정의합니다. 이것은 교대 플럭스의 연속 데이터 기록으로 달성되었습니다. 이 기술을 마스터하면 제대로 수행하면 20분 안에 완료할 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안 플럭스 측정은 참조 기준선을 기준으로 수행된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 방법론의 경우 rest 단계가 참조 기준선으로 도입되었습니다. 따라서 빠른 단계와 느린 단계의 혈류는 기준선 또는 휴식 단계로부터의 변화율로 표현됩니다.
개발 후 이 기술은 혈액 미세순환 분석 분야의 연구자들이 미세순환 흐름을 증가시키는 것을 목표로 하는 다양한 유형의 장치의 효과를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 LSCI를 사용하여 혈액 미세순환의 교대 속도를 측정하는 방법과 적절하게 설명하지 않을 경우 결과에 영향을 미칠 수 있는 운동 아티팩트를 극복하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
본 연구에서는 레이저 스펙클 대비 이미저(laser speckle contrast imager)를 사용하여 혈액 미세순환의 교번 속도를 측정하고 분석하는 새로운 기술을 소개합니다. 이 방법은 결과에 영향을 줄 수 있는 움직임 아티팩트를 해결하여 연구자들에게 신뢰할 수 있는 접근 방식을 제공합니다.
레이저 스펙클 대비 영상법(Laser speckle contrast imaging, LSCI)은 미세혈류를 평가하는 비침습적 도구이지만, 움직임 아티팩트에 대한 민감도가 높아 동적인 생리학적 연구에서의 활용도가 제한적입니다. 본 프로토콜에서는 배경 신호를 제거하여 단일 실험 내에서 느린 혈류와 빠른 혈류의 교차를 안정적으로 측정할 수 있게 하는 접착성 불투명 패치(adhesive opaque patch, AOP)법을 소개합니다. 혈류량을 기저 휴식 단계 대비 백분율 변화로 표현함으로써, 이 접근법은 혈관 반응 및 상처 치유의 전임상 모델에서 기전적 위험 제거(mechanistic de-risking)를 지원합니다.
이 방법은 발견에서 전임상 단계로 이어지는 연속 과정에 적합하며, 혈역학적 표현형 분석을 통해 초기 타겟 검증을 지원하고 유동 기반 바이오마커 정렬을 통해 리드 물질 식별에 필요한 정보를 제공합니다.