Spektroskopia odbicia rozproszonego: test uzupełniania naczyń włosowatych pod kciukiem
2 grudnia 2017
Ten protokół opisuje, w jaki sposób użycie spektroskopii polaryzacji dyfuzyjnej może poprawić kliniczną użyteczność testu uzupełniania naczyń włosowatych. Sugerujemy bardziej szczegółową analizę przebiegu uzupełniania naczyń włosowatych u zdrowych ochotników z wykorzystaniem filmów ze spektroskopii odbicia dyfuzyjnego oraz nowych informatycznych punktów końcowych.
Ogólnym celem tej oceny jest ilościowe określenie czasu napełniania naczyń włosowatych za pomocą spektroskopii odbicia w cyfrowym wideo, aby umożliwić szybkie i obiektywne wykrycie początkowych zmian w krążeniu. Ilościowa, obiektywna ocena czasu napełniania naczyń włosowatych za pomocą spektroskopii refleksyjnej może stanowić wczesne ostrzeżenie o rozpoczynających się zmianach w krążeniu oraz ułatwić segregację i ciągłe monitorowanie pacjentów w stanie krytycznym. Główną zaletą tej techniki jest to, że w porównaniu z oceną gołym okiem oferuje bardzo dokładny i obiektywny sposób pomiaru czasu napełniania naczyń włosowatych.
Implikacje tej techniki rozciągają się na wczesną selekcję pacjentów po urazach w miejscu wypadku lub podczas nagłego lub ciągłego nadzoru nad pacjentami w stanie krytycznym. Aby rozpocząć, podłącz aparat do komputera za pomocą USB i ustaw aparat w trybie wideo. Następnie włącz aparat i upewnij się, że jest podłączony do komputera.
Następnie uruchom oprogramowanie zdalnie sterowanej kamery. Usuń również wszelkie źródła światła otoczenia i odwróć ekran komputera od obszaru pomiaru. Na początek przyprowadź osobę badaną i pozwól jej zaaklimatyzować się w otoczeniu przez co najmniej 20 minut w pozycji leżącej.
Następnie kliknij przycisk Life View i naciśnij Start. Przełączaj się między trybem wideo a trybem TV, klikając przyciski radiowe. Upewnij się, że strumień wideo na żywo z czoła fotografowanej osoby jest widoczny na wyświetlaczu aparatu i na ekranie komputera.
Następnie ustaw aparat na wysokości około 15 centymetrów bezpośrednio nad czołem fotografowanej osoby i upewnij się, że ostrość aparatu jest ustawiona na autofokus. Poproś badanego, aby przez cały czas trwania testu trzymał głowę nieruchomo i powstrzymał się od mówienia. Następnie poinformuj badanego, aby położył głowę na poduszce i trzymał ją nieruchomo przez cały czas trwania testu.
Poproś ich, aby nie rozmawiali przez 20 sekund, które będą trwać test. Mogą mieć zamknięte oczy przez cały czas, jeśli uznają, że światło jest zbyt jasne. W oknie Life View znajdź i kliknij HD Record, aby rozpocząć ciągłe nagrywanie przez 20 sekund.
Nie poruszaj aparatem w czasie trwania testu. Pod koniec początkowych pięciu sekund zapisu linii podstawowej należy przez pięć sekund mocno docisnąć obszar pomiaru za pomocą plastikowej łyżeczki do wyrównania ciśnienia i izolacji temperaturowej. Następnie zwolnij nacisk i szybko wyjmij plastikową łyżeczkę z obszaru pomiaru.
Kontynuuj nagrywanie przez kolejne 10 sekund, aby uchwycić późniejszą reakcję przekrwionową. Po upływie 20 sekund zatrzymaj nagrywanie, klikając przycisk Zatrzymaj w oknie Life View. Po zatrzymaniu nagrywania otworzy się okno, w którym można zapisać plik wideo.
Nazwij film i zapisz go w formacie mov. Odłącz kamerę od komputera, gdy film zostanie pobrany do wyznaczonego folderu na komputerze. Uruchom oprogramowanie analityczne, klikając dwukrotnie ikonę na pulpicie.
Po uruchomieniu oprogramowania na ekranie głównym wybierz opcję Strona filmu. W oknie Strona filmu kliknij przycisk Wczytaj film. Poczekaj, aż oprogramowanie prześle i przeanalizuj film.
Po zakończeniu przesyłania i analizy filmu kliknij Zapisz jako obrazy i poczekaj, aż oprogramowanie przeanalizuje wideo i podzieli je na poszczególne obrazy JPEG. Następnie znajdź i wybierz opcję Przytnij stronę obrazów w oknie ekranu głównego. W menu Crop Images Page (Strona kadrowania obrazów) kliknij opcję First Photo (Pierwsze zdjęcie) i przejdź do folderu zawierającego zdjęcia JPEG z filmu.
Wybierz pierwsze zdjęcie do analizy. Oprogramowanie automatycznie wybierze następujące zdjęcia tej partii. Kliknij menu Edycja i wybierz okrągły lub prostokątny znacznik dla obszaru zainteresowania.
Następnie w oknie Wybierz zdjęcia znajdź właściwe pole zdjęcia i wpisz nazwę pierwszego zdjęcia w partii, w którym palce badacza całkowicie wycofały się z obszaru pomiaru. Aby znaleźć to zdjęcie, przejrzyj folder zawierający poszczególne zdjęcia z filmu. Wybierz interesujący obszar, klikając i przytrzymując lewy przycisk myszy, a następnie narysuj okrąg lub prostokąt w oknie zdjęcia, który znajduje się w granicach blanszowanego obszaru.
Wybrany obszar zainteresowania jest automatycznie stosowany do wszystkich zdjęć z partii. Następnie kliknij menu Plik i wybierz Zapisz zwrot z inwestycji, aby zapisać lokalizację wybranego regionu zainteresowania do wykorzystania w przyszłości. Następnie kliknij Curve Tracker i poczekaj, aż oprogramowanie przeanalizuje interesujący Cię obszar.
Po otwarciu okna Curve Tracker zmiana stężenia czerwonych krwinek dla wybranego obszaru zainteresowania w czasie trwania testu jest wyświetlana jako krzywa. Na koniec kliknij Eksportuj dane i zapisz transkrypcję nieprzetworzonych danych do dalszej analizy. Stosując tę metodę, odpowiedź na napełnianie naczyń włosowatych można przedstawić jako zmianę stężenia czerwonych krwinek w czasie.
W ciągu pierwszych pięciu sekund testu zbierane są wartości bazowe. Następnie wywierane jest ciśnienie, aby osiągnąć punkt zerowy krwi. Gdy ciśnienie zostanie złagodzone, krew zaczyna wracać do tego obszaru i osiągnie szczyt po kilku sekundach.
Ten reprezentatywny wykres dotyczy zdrowego ochotnika płci męskiej. Wolniejszy czas napełniania wskazywałby na słabe ukrwienie skóry i może wskazywać na niekorzystne warunki. Wykorzystanie filmów ze spektroskopii odbicia daje bardziej szczegółowe dane na temat zmian w czasie napełniania naczyń włosowatych w porównaniu z oceną gołym okiem.
Przedstawiona metoda wymaga dalszych dopracowanych zmian, ale wyraźnie pokazuje potencjał tej techniki w pomiarze zdarzeń związanych z napełnianiem naczyń włosowatych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsza praca przedstawia protokół wykorzystania spektroskopii polaryzacyjnej dyfuzyjnej w celu zwiększenia użyteczności klinicznej testu nawrotu kapilarnego. Badanie obejmuje szczegółową analizę czasu nawrotu kapilarnego u zdrowych ochotników, z wykorzystaniem spektroskopii odbicia dyfuzyjnego oraz nowych punktów końcowych w informatyce w celu obiektywnej oceny.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Ocena kliniczna
- Pomiar czasu nawrotu kapilarnego
- Dyfuzyjna spektroskopia polaryzacyjna
Wstęp
- Czas nawrotu kapilarnego jest kluczowym wskaźnikiem oceny stanu krążenia.
- Obecne oceny często opierają się na subiektywnej inspekcji wizualnej.
- Wprowadzenie obiektywnych metod ilościowej oceny czasu nawrotu kapilarnego jest niezbędne dla uzyskania lepszych wyników klinicznych.
Cel badania
- Poprawa dokładności oceny czasu nawrotu kapilarnego przy użyciu zaawansowanych technik spektroskopowych.
- Zapewnienie bardziej obiektywnego pomiaru, który może wspomóc wczesne wykrywanie zmian w krążeniu.
- Zbadanie implikacji dla triage'u i monitorowania pacjentów w stanie krytycznym.
Zastosowane metody
- Do analizy czasu nawrotu kapilarnego wykorzystano spektroskopię polaryzacyjną dyfuzyjną.
- W badaniu wzięli udział zdrowi ochotnicy w kontrolowanych warunkach.
- Kluczowe etapy obejmowały wykorzystanie kamery wideo do rejestracji procesu nawrotu kapilarnego.
- Przed testami przeprowadzono aklimatyzację badanych, a podczas pomiaru zastosowano określone techniki wywierania nacisku.
Główne wyniki
- Protokół zaprezentował precyzyjną i obiektywną metodę pomiaru czasu nawrotu kapilarnego w porównaniu do tradycyjnych ocen wizualnych.
- Wyniki wskazały na związek między zmierzonym czasem nawrotu a efektywnością perfuzji skóry.
- Metoda dostarczyła ilościowych danych na temat odpowiedzi hiperemicznej po zwolnieniu ucisku, co wskazuje na potencjalne zastosowania kliniczne.
Wnioski
- Niniejsze badanie wprowadza nowatorską technikę dokładnego pomiaru czasu nawrotu kapilarnego, co usprawnia oceny kliniczne.
- Uzyskane informacje mogą przyczynić się do lepszego monitorowania stanu krążenia w warunkach medycyny ratunkowej i intensywnej terapii.
Często zadawane pytania
Kluczowe zastosowania przemysłowe
Obiektywne ilościowe określanie czasu nawrotu kapilarnego wypełnia krytyczną lukę we wczesnej ocenie krążenia, w której subiektywna ocena wizualna ogranicza wiarygodność triage'u i monitorowania. Dzięki zapewnieniu precyzyjnych, powtarzalnych pomiarów dynamiki perfuzji skóry, metoda ta wspiera mechanistyczną analizę ryzyka w przedklinicznych modelach wstrząsu, sepsy oraz hipoperfuzji. Technika ta pozwala na uzyskanie pewności prognostycznej w identyfikacji początkowych zaburzeń krążenia przed wystąpieniem zmian w parametrach życiowych, co umożliwia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac w procesach rozwoju terapeutycznego.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie mechanizmów homeostazy naczyniowej oraz funkcjonalną walidację celów zaangażowanych w regulację mikrokrążenia.
- Wartość operacyjna: Dostarcza ilościowy, przekładalny biomarker do oceny modulacji szlaków w systemach istotnych dla przebiegu choroby.
- Wartość prognostyczna: Wspiera walidację modeli przedklinicznych poprzez korelację efektów związków z obiektywnymi punktami końcowymi perfuzji, co zmniejsza liczbę wyników fałszywie dodatnich podczas identyfikacji związków wiodących.
Przesiewy i opracowanie testów
- Gotowość analizy: Generuje standaryzowane, rozdzielone w czasie dane o odbiciu, odpowiednie do wysokoprzepustowych przesiewów związków wazoaktywnych.
- Wynik ilościowy: Dostarcza ciągłe krzywe stężenia erytrocytów, umożliwiając precyzyjne obliczenie początku napełniania, szczytu oraz kinetyki powrotu.
- Powtarzalność: Minimalizuje zmienność zależną od operatora dzięki zautomatyzowanemu śledzeniu obszaru zainteresowania i normalizacji linii bazowej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- System istotny dla choroby: Zastosowanie w modelach wstrząsu krwotocznego, endotoksemii i hipotermii, w których perfuzja skóry służy jako biomarker translacyjny.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Pozwala wyjaśnić, czy obserwowane efekty sercowo-naczyniowe wynikają z bezpośredniego działania naczyniowego, czy z wtórnych następstw hemodynamicznych.
- Ciągłość translacyjna: Łączy walidację mechanizmu w fazie odkrywania z przedkliniczną oceną bezpieczeństwa poprzez zachowaną fizjologię perfuzji.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od etapu odkrycia do badań przedklinicznych, dostarczając obiektywnych danych o perfuzji, które służą do walidacji celu, wspierają opracowywanie testów dla modulatorów układu sercowo-naczyniowego oraz umożliwiają dostosowanie ryzyka podczas przejścia z etapu potwierdzenia hitów do optymalizacji wiodących związków.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia weryfikację hipotez dotyczących sygnalizacji tlenku azotu, szlaków endotelin oraz adrenergicznej regulacji napięcia naczyń kapilarnych.
- Przesiewy: Pozwala na uzyskanie gotowych do analizy parametrów perfuzji w celu oceny bibliotek związków ukierunkowanych na funkcje mikro naczyniowe.
- Analityka: Dostarcza hemodynamiczne dane szeregów czasowych do analizy porównawczej w zależności od dawek, genotypów lub warunków leczenia.
- Badania translacyjne: Wspiera przedkliniczną walidację czynników wazoprotekcyjnych, w której odzyskanie perfuzji pozwala przewidzieć skuteczność kliniczną.
- Zastosowania instytucjonalne: Tworzy wielokrotnego użytku platformę oceny perfuzji, którą można zastosować w różnych obszarach terapeutycznych, w tym w immunologii, intensywnej terapii oraz chorobach układu sercowo-naczyniowego.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność walidacji celu poprzez zmniejszenie niejednoznaczności w przypisywaniu mechanizmów krążenia.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność i skalowalność testów perfuzyjnych w różnych ośrodkach i modelach.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając wcześniejsze wykrycie nieefektywnych lub toksycznych kandydatów.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko w oparciu o obiektywne profile odpowiedzi mikrokrażeniowej.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie wideomikroskopii, analizy spektrofotometrycznej oraz monitorowania fizjologicznego.
- Konieczne jest zapewnienie stabilnego oświetlenia, środowiska z kontrolowaną temperaturą oraz standaryzacji aplikacji ciśnienia.
- Wymagana jest współpraca międzyzespołowa w zakresie farmakologii, fizjologii i obrazowania w celu zapewnienia spójności protokołu.
- Należy uwzględnić zmienność międzyosobniczą w zakresie pigmentacji skóry, jej grubości oraz bazowej perfuzji.
- Metoda ogranicza się do oceny tkanek powierzchownych; nie nadaje się do badania perfuzji głębokich tkanek lub konkretnych narządów bez wprowadzenia modyfikacji.
