Новый подход для преодоления артефакта движения при использовании лазерной спекл контраст изображения системы для чередующихся скорости микроциркуляции крови

Общая цель данного эксперимента заключается в том, чтобы представить подход к преодолению артефакта движения при использовании лазерной системы визуализации спекл-контраста для чередования скоростей микроциркуляции крови. Этот метод может помочь исследователям ответить на ключевые вопросы в области динамических реакций крови, в частности, при поиске определенного эффекта чередования скоростей микроциркуляции крови в одном эксперименте. Основное преимущество этой методики заключается в том, что она преодолевает главный недостаток LSCI, который заключается в высокой чувствительности к движению артефактов.

Применение этой методики позволило нам оценить различные режимы стимуляции кровообращения. Это клинически значимо, поскольку существует предполагаемая связь между усилением микроциркуляции и уменьшением отека в послеоперационных популяциях, таких как пациенты с полной заменой тазобедренного сустава. Этот метод может дать представление о динамике микроциркуляции, и поэтому он также может быть применен к другим экспериментам, таким как те, в которых рассматриваются устройства для мониторинга, способствующие заживлению ран.

Как правило, люди, незнакомые с этим методом, будут испытывать трудности, потому что LSCI очень чувствительна к движению артефактов, и поэтому обнаружение микроциркуляторных изменений будет невозможно, если часть тела не будет полностью неподвижна. Впервые возникла необходимость в разработке этого метода, когда мы рассмотрели влияние нервно-мышечной электростимуляции икр и прерывистой пневматической компрессии на микроциркуляцию бедра. Мы обнаружили, что произошло движение ноги.

Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как экспериментальный протокол может быть трудно визуализировать, и, следовательно, трудно воспроизвести. Для начала подключите блок питания, USB и интерфейс FireWire к задней панели moorFLPI LSCI. Далее соберите настольный опорный кронштейн с помощью четырех винтов с перевернутым вверх дном и закрепите на опорном кронштейне.

После установки поверните монтажный кронштейн для визуализации вниз. Перед любым тестированием попросите участника посидеть в комнате с контролируемой температурой в течение 10 минут, чтобы он мог адаптироваться к комнатной температуре. Убедитесь, что на участника не попадают сильные источники искусственного света или солнечного света, так как окружающий свет может воздействовать на болото вблизи инфракрасного лазерного источника, который работает на 780 нанометрах.

Проверьте приемлемость освещения в помещении, открыв окно настройки изображения и заблокировав лазер. Если изображение практически полностью черное, то никаких дальнейших действий не требуется. В противном случае еще больше уменьшите окружающее освещение.

Убедитесь, что участник расслаблен на протяжении всего теста. Попросите их поставить ноги на землю и избегайте любых разговоров во время теста. Теперь поместите восемь квадратных сантиметров клейкого непрозрачного пластыря на участок кожи, чтобы замаскировать кровоток и учесть недостаток движения артефактов.

Откройте программное обеспечение для обработки изображений и выберите пространственную обработку для съемки с частотой 25 кадров в секунду размером 152 x 113 пикселей. Затем выберите измерение изображения в реальном времени. Отрегулируйте положение тепловизора так, чтобы он находился на расстоянии 20 сантиметров от участника.

Кроме того, отрегулируйте зум, фокус и поляризатор для минимального зеркального отражения. Изображение должно выглядеть достаточно плоским и безликим. Установите время экспозиции 20 миллисекунд для высокой чувствительности к небольшим изменениям и низкого потока.

Используйте частоту отображения 25 Гц и постоянную времени 0,3 секунды для учета быстрых изменений кровотока и достижения оптимального контраста за счет снижения шума изображения. Затем создайте две области интереса одинакового размера с именами ROI 1 и ROI 2. Выровняйте ROI 2 так, чтобы он находился в пределах восьми квадратных ценитметров от непрозрачного пятна на коже объекта.

Следите за тем, чтобы ROI не менялся, но держите его близко друг к другу, в пределах двух-четырех сантиметров, чтобы уменьшить потребность в повторном центре в случае, если какое-либо механическое движение приведет к тому, что ROI 2 больше не будет находиться в непрозрачной области. Наконец, установите значение усиления в диапазоне от 70 до 80. Это снизит потери точности в зонах низкой и высокой интенсивности.

Записывайте измерения кровотока в видеоформате и сохраняйте их для анализа в автономном режиме с помощью модуля просмотра изображений. После записи откройте программное обеспечение для просмотра изображений moorFLPI и загрузите видео для анализа. Рассчитайте средний поток в пределах ROI после серии записей среднего кровотока.

ROI 1 — это реальное измерение кровотока на коже, а ROI 2 — это обратный рассеянный лазерный сигнал кожи от непрозрачного пятна. При неправильной настройке изображения потока и необработанных спеклов приводят к высокому усилению при плохой видимости, что приводит к менее точному измерению кровотока. При правильной настройке, как показано в этом протоколе, результирующие изображения имеют максимальную видимость для надежного результата.

Правильно настроенные изображения обеспечивают четкое различие между медленным и быстрым кровотоком. Это было достигнуто за счет непрерывной записи данных о переменном потоке. После освоения этой техники ее можно выполнить за 20 минут, если она выполнена правильно.

При выполнении этой процедуры важно помнить, что измерения потока выполняются относительно эталонного базового уровня. В случае данной методологии этап отдыха вводится в качестве опорного исходного уровня. Таким образом, быстрая и медленная стадии кровотока выражается в процентном изменении по сравнению с исходным уровнем или стадией покоя.

После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области анализа микроциркуляции крови к изучению эффективности различных типов устройств, направленных на увеличение микроциркуляторного потока. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как измерять переменные скорости микроциркуляции крови с помощью LSCI и как преодолеть любые артефакты движения, которые могут повлиять на результат, если их не учитывать должным образом.