Спектроскопия диффузного отражения: Получение капиллярного пополнения тест под один палец
2 декабря 2017 г.
Этот протокол описывает, как использование диффузных поляризации спектроскопии может улучшить клинической полезности капиллярного пополнения теста. Мы предлагаем более подробный анализ курса капиллярного пополнения в здоровых добровольцев, используя диффузного отражения спектроскопии видео и новые конечные точки информатики.
Общая цель данной оценки заключается в количественной оценке времени наполнения капилляров с помощью спектроскопии отражения в цифровом видео, чтобы обеспечить быстрое и объективное обнаружение начинающихся изменений кровообращения. Количественная объективная оценка времени наполнения капилляров с помощью спектроскопии отражения может обеспечить раннее предупреждение о начинающихся изменениях кровообращения и облегчить сортировку и непрерывное наблюдение за пациентами в критическом состоянии. Основное преимущество этой методики заключается в том, что она, по сравнению с оценкой невооруженным глазом, предлагает очень точный и объективный способ измерения времени наполнения капилляров.
Применение этого метода распространяется на раннюю сортировку пациентов с травмами на месте несчастного случая или при экстренном или непрерывном наблюдении за тяжелобольными пациентами. Для начала подключите камеру к компьютеру с помощью USB-кабеля и переведите камеру в режим видео. Затем включите камеру и убедитесь, что она подключена к компьютеру.
Затем запустите программное обеспечение камеры с дистанционным управлением. Кроме того, отключите все источники окружающего света и поверните экран компьютера в сторону от зоны измерения. Для начала приведите испытуемого и дайте ему акклиматизироваться к окружающей среде в течение как минимум 20 минут в положении лежа на спине.
Затем нажмите кнопку «Просмотр жизни» и нажмите «Старт». Переключайтесь между режимами видео и ТВ, нажимая на переключатели. Убедитесь, что на дисплее камеры и на экране компьютера виден видеопоток со лба объекта съемки в реальном времени.
Затем установите камеру на высоту примерно 15 сантиметров прямо над лбом объекта и убедитесь, что фокус камеры установлен на автофокус. Попросите испытуемого сохранять голову неподвижно в течение всего теста и воздерживаться от разговоров. Затем сообщите испытуемому, чтобы он положил голову на подушку и держал ее неподвижно в течение всего теста.
Попросите их не разговаривать в течение 20 секунд, пока будет длиться тест. Они могут держать глаза закрытыми в течение всего времени, если свет кажется им слишком ярким. В окне «Просмотр жизни» найдите и нажмите «Запись в формате HD», чтобы начать непрерывную запись в течение 20 секунд.
Не перемещайте камеру во время теста. В конце первых пяти секунд базовой записи приложите сильное давление бланширования к области измерения в течение пяти секунд, используя пластиковую чайную ложку для выравнивания давления и изоляции температуры. Затем сбросьте давление и быстро извлеките пластиковую чайную ложку из зоны измерения.
Продолжайте запись еще 10 секунд для того, чтобы зафиксировать последующий гиперемический ответ. По истечении 20 секунд остановите запись, нажав «Стоп» в окне просмотра жизни. Как только запись остановится, откроется окно для сохранения видеофайла.
Назовите видео и сохраните его в формате mov. Отключите камеру от компьютера после загрузки видео в указанную папку на компьютере. Запустите аналитическое программное обеспечение, дважды щелкнув по значку на рабочем столе.
После запуска программы на главном экране выберите «Страница фильма». В окне «Страница фильма» нажмите «Загрузить фильм». Подождите, пока программа загрузит и проанализирует фильм.
После завершения загрузки и анализа фильма нажмите «Сохранить как изображения» и подождите, пока программное обеспечение проанализирует видео и разделит его на отдельные изображения в формате JPEG. Затем найдите и выберите «Обрезать страницу изображений» в главном окне экрана. В меню «Обрезка изображений» нажмите «Первая фотография» и перейдите в папку, содержащую фотографии в формате JPEG из видео.
Выберите первую фотографию для анализа. Программное обеспечение автоматически выберет следующие фотографии этой партии. Щелкните меню Правка и выберите круглые или прямоугольные маркеры для области интереса.
Затем в окне «Выбрать фотографии» найдите саму фотографию и введите название первой фотографии в пакете, где пальцы исследователя полностью отведены от области измерения. Чтобы найти эту фотографию, просмотрите папку, содержащую отдельные фотографии из видео. Выберите интересующую область, щелкнув и удерживая левую кнопку мыши, и нарисуйте круг или прямоугольник в окне фотографии, который находится в границах бланшированной области.
Выбранная область интереса автоматически применяется ко всем фотографиям пакета. Затем нажмите на меню «Файл» и выберите «Сохранить ROI», чтобы сохранить местоположение выбранного интересующего региона для дальнейшего использования. Затем нажмите на Curve Tracker и подождите, пока программное обеспечение проанализирует интересующую область.
После открытия окна Curve Tracker изменение концентрации эритроцитов для выбранной области интереса в течение всего теста отображается в виде кривой. Наконец, нажмите «Экспортировать данные» и сохраните расшифровку необработанных данных для дальнейшего анализа. Используя этот метод, реакция на наполнение капилляров может быть представлена как изменение концентрации эритроцитов с течением времени.
В течение первых пяти секунд теста собираются базовые значения. Затем давление оказывается до достижения нулевой точки крови. Как только давление будет снижено, кровь начнет возвращаться в эту область и достигнет пика через несколько секунд.
Этот репрезентативный график предназначен для здорового мужчины-добровольца. Более медленное время наполнения будет указывать на плохую перфузию кожи и может указывать на неблагоприятные условия. Использование видеозаписей спектроскопии отражения дает более подробные данные об изменениях времени наполнения капилляров по сравнению с оценкой невооруженным глазом.
Представленный метод нуждается в доработке, но наглядно показывает потенциал метода в измерении событий наполнения капилляров.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
Это исследование представляет протокол использования диффузной поляризационной спектроскопии для повышения клинической полезности теста на капиллярное наполнение. Исследование проводит подробный анализ времени капиллярного наполнения у здоровых добровольцев с использованием диффузной спектроскопии отражения и новых информатических конечных точек для объективной оценки.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Клиническая оценка
- Измерение времени капиллярного наполнения
- Диффузная поляризационная спектроскопия
Предпосылки
- Время капиллярного наполнения является важным показателем для оценки состояния кровообращения.
- Текущие оценки часто зависят от субъективной визуальной инспекции.
- Объективные методы для количественной оценки времени капиллярного наполнения необходимы для лучших клинических результатов.
Цель исследования
- Улучшить точность оценок времени капиллярного наполнения с помощью передовых спектроскопических методов.
- Предоставить более объективную меру, которая может помочь в раннем выявлении изменений в кровообращении.
- Исследовать последствия для трайажа и мониторинга критически больных пациентов.
Используемые методы
- Для анализа времени капиллярного наполнения была использована диффузная поляризационная спектроскопия.
- Исследование проводилось с участием здоровых добровольцев в контролируемых условиях.
- Ключевые шаги включали использование видеокамеры для записи процесса капиллярного наполнения.
- Испытуемые привыкали к условиям перед тестированием, и при измерении применялись специфические техники давления.
Основные результаты
- Протокол продемонстрировал точный и объективный метод измерения времени капиллярного наполнения по сравнению с традиционными визуальными оценками.
- Результаты показали связь между измеренными временами наполнения и эффективностью перфузии кожи.
- Метод предоставил количественные данные о гиперемической реакции после снятия давления, что указывает на потенциальные клиническое применение.
Выводы
- Это исследование устанавливает новую технику для точного измерения событий капиллярного наполнения, улучшая клиническую оценку.
- Полученные знания могут привести к улучшению мониторинга состояния кровообращения в условиях скорой помощи и интенсивной терапии.
Часто задаваемые вопросы
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.
