Summary
ويدخل هذا الدراسة تقنية جديدة لقياس وتحليل للتناوب بسرعة دوران الأوعية الدقيقة الدم في تجربة واحدة تصوير تباين البقع واللطخ ليزر باستخدام.
Abstract
تصوير التباين البقع واللطخ الليزر () يوفر تقنية بسيطة لكنها قوية لقياس تدفق الدم microcirculatory. مثالية للردود ديناميكية الدم، يستخدم في بنفس الطريقة التقليدية ليزر دوبلر تصوير (LDI). ومع ذلك، مع عمق جلد الحد أقصى من حوالي 1 مم، صمم التركيز على تدفق الدم سطحية أساسا. يتم استخدامه لقياس المساحات السطحية من الجلد ليصل إلى 15 سم × 20 سم. التقنية الجديدة التي أدخلت في هذه الورقة يستأثر بالتناوب بسرعة ميكروسيركوليشنز؛ استخدام قياس الجريان تدفق أي بطيئة وسريعة. تقنية الرواية يتغلب أيضا أكبر القصور في، وحساسية عالية لحركة قطعة أثرية. هو عرض على تصحيح كامد لاصقة (أوب) لتسجيل مرضية لتدفق الدم microcirculatory، عن طريق طرح إشارة لسسي من أوب من إشارة الجلد البقع واللطخ الليزر. يتم أيضا تعريف الإعداد الأمثل نظراً لأقوى عندما يتم قياس التغيرات التمويه بالنسبة إلى خط أساس مرجعي، وتغيير مع تدفق الدم microcirculatory كنسبة مئوية من خط الأساس. ويمكن استخدام هذه التغييرات لتحليل حالة نظام تدفق الدم.
Introduction
ليزر البقع واللطخ التباين التصوير () ثبت عدم اتصال، الوقت الحقيقي رصد أسلوب تحليل الدم تدفق دوران الأوعية الدقيقة1،2،3،4،،من56 , 7-"لسسي" المستخدمة في هذه الورقة مورفلبي "حقل كامل". قياس التروية تدفق الدم في مناطق شاسعة في عالية الدقة المكانية والزمانية باستخدام ظاهرة تسمى "ليزر البقع واللطخ" واحدة من المزايا الرئيسية لهذا الجهاز6. تقييم دوران الأوعية الدقيقة في الوقت الحقيقي يتم من خلال أنماط تم التقاطها عبر كاميرا باستخدام أنماط البقع واللطخ متناثرة. ونظرا لأن المقصود مورفلبي لسسي للبحوث السريرية والفيزيولوجية، برامج معالجة الصور يعمل على حقيقة أن نضح عالية ينتج التغير السريع في نمط البقع واللطخ الليزر، ثم متكامل اتهم إلى جانب الجهاز (اتفاقية مكافحة التصحر) لإنشاء مساحة التباين المنخفض8. التباين هو كمياً والتمويه الناجم عن ذلك لون مشفرة لإنتاج صورة التروية8.
ولسوء الحظ، حساس جداً للاهتزاز بيئية وأثرية والحركة من ناحية الموضوع9. وهذا قد قدمت حتى الآن صعوبة عندما درست التناوب تدفق الدول. تشرح هذه الورقة تفاصيل تقنية الصريحة الواردة في دراسة الأخيرة10 حيث يستخدم "جهاز التحفيز الكهربائية العضلية" لقياس الدم دوران الأوعية الدقيقة عندما تكون هناك حركة أطرافهم يجري بحثها.
Protocol
الطريقة التي ذكرت كان المستخدمة في دراسة التي حصلت على موافقة أخلاقية من "لجنة أخلاقيات البحوث جامعة بورنموث" في 9 فبراير 2016 (المرجع: 10571).
1-"إعداد لسسي"
- الاتصال مورفلبي لسسي اللوحة الخلفية للها مأخذ ثلاثة (إمدادات الطاقة، الناقل التسلسلي العالمي (USB) و IEEE1394) للنظام للدالة.
- تجميع "ذراع دعم سطح المكتب" باستخدام مسامير 4 مع مورفلبي لسسي رأسا، وثابتة للدعم arm.
- تدوير شريحة متزايدة لتصوير الهبوط عندما تعلق.
ملاحظة: على ثلاثة عناصر: وسيط التكبير (1) – مع تصوير تعيين القادرة، أقل التكبير يمكن تعديل إعدادات الحد الأقصى والحد الأدنى للعرض للحقول الصغيرة والكبيرة على التوالي. للتأكد من التكرار، يتم توفيرها على تسمية خاتم فهرسة؛ (2) تركيز المكيف – وهذا يعتمد على قياس المسافة، ويجب تعديلها بعد أن تم تعيين موضع الصورة. للتأكد من التكرار، يتم توفيرها على تسمية خاتم فهرسة؛ و (3) المستقطب – مرشح استقطاب خطي متاح للتقليل من انعكاس براق من الأجهزة المعرضة – يمكن أن تحول جبل الدورية من خلال 360°. - تثبيت برنامج للتحكم بالكاميرا. البرنامج ينقسم إلى اثنين من وحدات توفير دالة القياس والمراجعة.
2. إعداد المشاركين
- ضمان يتم إجراء التقييم في غرفة التحكم في درجة حرارة (22 ± 1 درجة مئوية)، وأن يجلس المشاركون لمدة 10 دقائق قبل الاختبار للتكيف مع درجة حرارة الغرفة-
- تجنب مصدر قوي للضوء الاصطناعي والشمس مشرقة على المشارك أو كما يمكن أن يؤثر على الإضاءة المحيطة مورفلبي القرب من مصدر ليزر الأشعة تحت الحمراء تعمل في 785 نانومتر.
ملاحظة: اختبار بسيط لتأكيد ما إذا كانت مستويات الضوء المحيطة مقبولة أم لا بفتح نافذة الإعداد التصوير وعرقلة الليزر. إذا كانت الصورة سوداء تماما تقريبا ثم أية خطوات إضافية مطلوبة؛ إذا كان لا يزال هناك حاليا الضوء المحيط كثيرا، هناك حاجة إلى مزيد العمل. - ضمان المشاركين استرخاء في جميع أنحاء هذا التقييم، بأقدامهم مسطحة على أرض الواقع، وإذا كان جالساً، وتجنب المحادثات. التصحيح
- مكان 8 سم 2 من لاصق معتم (أوب) (مثلاً، معالجة) في منطقة البشرة قناع تدفق الدم. ويتم ذلك بحساب لعيب لسسي فيما يتعلق بحساسية عالية لحركة قطعة أثرية، وتشتت ارتدادي الإشارات التي ستستخدم لقياس تدفق الدم microcirculatory.
3. قياس الصورة دوران الأوعية الدقيقة
- حدد ' "المعالجة المكانية" ' للإطارات 25 في التقاط الثانية في بكسل 152 x 113-
- اختيار ' يعيش قياس الصورة ' وضبط موضع تصوير 20 سم بعيداً عن المشارك متبوعاً بضبط التكبير والتركيز والمستقطب للحد الأدنى من التفكير براق. يجب أن تظهر الصورة تماما ' شقة ' وملامح.
- تعيين وقت تعرض من 20 مللي ثانية لحساسية عالية للتغيرات الصغيرة والتدفق المنخفض.
- استخدام معدل عرض 25 هرتز ووقت ثابت من 0.3 ثانية لمراعاة التغييرات تدفق الدم السريع، وتحقيق التباين الأمثل من خلال تقليل تشويش الصورة.
- إنشاء هاتين المنطقتين متساوية في الحجم (2 سم 2) للفائدة (العائد على الاستثمار)، المسمى 1 العائد على الاستثمار والعائد على الاستثمار 2. قم بمحاذاة 2 عائد الاستثمار ولذلك فمن ضمن ال 8 سم 2 أوب. رعاية حتى أن لم يتم جانب تتبادل رويس لكنها أبقت إغلاق حدود 2-4 سم لتقليل الحاجة إلى إعادة توسيط إذا أي حركة ميكانيكية ينتج عن 2 العائد على الاستثمار لم يعد يجري في منطقة AO-
ملاحظة: قياس تدفق الدم سيكون أقل دقة في المناطق المنخفضة والعالية الكثافة، ولذلك فمن المهم أن يكون وضع الربح أمثل. النطاقات الربح قيمة بين 0-200. قيمة إعداد أمثل مكسب يتحقق في نطاق من 70-80- - الجريان إجراء القياسات بالنسبة إلى خط أساس مرجعي. وفي حالة هذه المنهجية، وإدخال ' الباقي ' المرحلة كخط أساس مرجعي. ولذلك، نعرب عن ' بسرعة ' و ' بطيئة ' تغيير تدفق الدم المرحلة كنسبة مئوية من خط أساس، ' بقية ' المرحلة.
- تسجيل قياس تدفق الدم في تنسيق الفيديو وحفظها للتحليل دون اتصال باستخدام وحدة نمطية استعراض صورة.
4. تحليل متصل
ملاحظة: مورفلبي "برنامج استعراض الصور" يتيح فتح شريط فيديو لإجراء تحليل.
- حساب التدفق يعني داخل رويس عقب سلسلة من التسجيلات لتدفق الدم يعني. 1 العائد على الاستثمار هو القياس الحقيقي لتدفق الدم في الجلد و 2 العائد على الاستثمار هو إشارة الجلد البقع واللطخ الليزر المستطار من أوب.
- حساب تدفق الدم يعني بطرح 2 العائد على الاستثمار ROI 1 (تدفق الدم الجلد)-
1-2 عائد الاستثمار ROI = تدفق الدم يعني
Representative Results
التجريبية إعداد يرد في الشكل 1 مع الأدوات الفنية المحددة. ويتضح من إعداد المشاركين نموذجية لقياس تدفق الدم في منطقة الفخذ الأمامي. التركيب قابل للتعديل يسمح تناوب لقياس تدفق الدم داخل ميكروفاسكولاتوري من أي منطقة معينة من الجلد. يحدد الرقم 2 مثال للصورة النمطية البقع واللطخ الخام والصورة المحولة البقع واللطخ مع مفصل الإعدادات المحددة في البروتوكول المتعلق بقياس الدم دوران الأوعية الدقيقة.
ويبين الشكل 3 مثال منطقة الجلد وإيداع أوب (الخطوة 3.1)، لسسي الإعداد التصوير الخام (الخطوة 3، 2)، صورة حية لتدفق الدم بطيئة (الخطوة 3، 3) وصورة حية لتدفق دم سريع (الخطوة 3، 4) تحقق في تسجيل بيانات مستمرة للتمويه التناوب لنا جي مورفلبي لسسي. لوحة تلوين الإعداد يتيح التفريق بين مستويات التمويه. مع لوح الألوان القياسية 16 لوناً، يعتبر التدفق المنخفض الأزرق، وتعتبر القيم التمويه المتوسط الأخضر وقيم الجريان العالية تعتبر البرتقالي والأحمر.
يتم التعبير عن تدفق الدم في الجلد بالليزر البقع واللطخ نضح وحدات (). ويبين الشكل 4 تمثيل رسومي 1 العائد على الاستثمار والعائد على الاستثمار 2 واوب على منطقة جلد. يتم حساب تدفق الدم يعني في التحليل دون اتصال باستخدام بيانات من 1 العائد على الاستثمار والعائد على الاستثمار 2، والمعادلة (1).
رقم 1: مورفلبي لسسي التجريبية المكياج تعيين. الذراع الدعم المكتبي والنواتج كابل، موضع عناصر التحكم (تكبير وسيط ووسيط التركيز والمستقطب)، أوب والكمبيوتر المحمول لتكوين إعدادات الصورة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: صورة البقع واللطخ الخام قبل تسجيل البيانات- 2.1-2.2) التمويه والصور البقع واللطخ الخام لإعداد تكوين سيئة أدى مكاسب عالية مع ضعف الرؤية التي ستؤدي إلى قياس تدفق دم أقل دقة. 2.3-2.4) نظام تكوين وفقا للبروتوكول، أسفر عن مكسب صحيح مع أقصى قدر من الوضوح للحصول على نتيجة موثوق بها. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: لمحة عامة عن الإعداد وسجل قياس استخدام مورفلبي لسسي- 3.1. منطقة الجلد (الفخذ) مع 2 سم2 أوب لحساب حركة قطعة أثرية. 3.2) البقع واللطخ خام 'شقة وملامح' صورة تشير إلى شدة الضوء تشتت ارتدادي جيدة مع الإعدادات المثلى. 3.3) تسجيل صورة حية لتدفق الدم بطيئة. 3.4) تسجيل صورة حية لتدفق الدم بسرعة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: تمثيل رسومي لتخطيط 1 العائد على الاستثمار والعائد على الاستثمار 2 واوب على مساحة الجلد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| بقية (خط الأساس المرجعي) () | تدفق الدم بطيئة () | تدفق الدم المعتدل () | تدفق الدم السريع () | |||||||||||
| يعني التمويه-عائد الاستثمار 1 | يعني التمويه-عائد الاستثمار 2 | يعني تدفق الدم | يعني التمويه-عائد الاستثمار 1 | يعني التمويه-عائد الاستثمار 2 | يعني تدفق الدم | تدفق الدم زيادة ٪ من خط الأساس | يعني التمويه-عائد الاستثمار 1 | يعني التمويه-عائد الاستثمار 2 | يعني تدفق الدم | تدفق الدم زيادة ٪ من خط الأساس | يعني التمويه-عائد الاستثمار 1 | يعني التمويه-عائد الاستثمار 2 | يعني تدفق الدم | تدفق الدم زيادة ٪ من خط الأساس |
| 157.9 | 35.1 | 122.8 | 178.5 | 41.6 | 136.9 | 10.9 | 216.9 | 44.6 | 172.3 | 33.5 | 418.9 | 77.5 | 341.4 | 94.2 |
الجدول 1: يعني التمويه في لسبو دوروا 1 و 2 عائد الاستثمار في الأساس، وبطيئة، ومعتدلة وسرعة "تدفق الدم". هو زيادة تدفق الدم معبراً عنه النسبة مئوية لتغير من مرحلة أساس.
الشكل 5: مثال 1 العائد على الاستثمار والعائد على الاستثمار 2 لتحديد المواقع على مساحة جلد (الفخذ)- يعرض لوح ألوان 16 لوناً لافيرس بيرفوسيونس. البيانات المسجلة لعائد الاستثمار 1 و 2 عائد الاستثمار في وحدات نضح وطرح كما هو موضح في المعادلة 1 لقياس الدم دوران الأوعية الدقيقة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Discussion
وكان الهدف من هذه الدراسة إدخال تقنية جديدة لقياس وتحليل للتناوب بسرعة دوران الأوعية الدقيقة الدم في تجربة واحدة في باستخدام. يمكن أن تتأثر القياسات بالضوء المحيط والاهتزاز وحركة المشاركين بما في ذلك التنفس والوخز. تم تصميم الخطوات الواردة في البروتوكول التقليل من تلك الآثار والحصول على قياسات موثوقة وقابلة للتكرار للدم دوران الأوعية الدقيقة.
تم التأكيد على أن كل خطوة ضمن البروتوكول أمر حاسم لقياس دقيق للدم دوران الأوعية الدقيقة، وأسلوب عرض تم اكتشافها التالية متسلسلة اختبار جميع خيارات الإعداد الممكنة وتركيبات المتاحة بما في ذلك: الوقت ثابت، إعداد التكبير/التصغير، زمن التعرض، عرض لوح ألوان الصورة معدل وكسب والتمويه. تم تحليل النتائج وتكرار استخدام عرض فيديو مباشر وتحليل متصل للعثور على الإعداد الأمثل التصوير. وهذا ضروري كما يستخدم برامج معالجة الصور حقيقة أن نضح عالية ينتج التغير السريع في نمط البقع واللطخ الليزر، ونتيجة لذلك تنتج منطقة تباين منخفض من البقع واللطخ واضحة المعالم في صورة الفيديو. ثم يتم إنشاء صورة التروية في خريطة مرمزة لنضح microcirculatory.
تم العثور على إعداد المنطقة ومشاركة تجريبية أساسية، ويمكن التحكم بتجنب العمل قرب مصادر الصيفي (إطار) أو مصادر قوية من الضوء الاصطناعي، وهذه قد تتداخل مع مورفلبي القرب من مصدر ليزر الأشعة تحت الحمراء. عرض البروتوكول أيضا أوب كما اعترف بأن حركة المشاركين والاهتزاز البيئية على حد سواء توليد الإشارات التي لا يمكن تمييزها عن تدفق الدم. أوب ثبت أن خيار بسيطة ولكنها فعالة، تقدم خيار رقيقة لكن غير شفاف وخفيف وموجودا كان مساحة مجهريا الخام لتفادي انعكاس براق كبيرة. البحوث الأولية التي أومارجي et al. 11 يبرز قيداً محتملة التي معالجة يخلق مطال إشارة انعكاس مختلفة إلى أن الجلد وتتفاوت تفاوتاً كبيرا بين المواضيع؛ ولكن ماهي et al. 1 العثور على أي اختلاف جذري بين المشاركين. ورغم أن معالجة أكثر يسرا من الآخر مفصل، بلير بقع لاصقة، يمكن تعزيز دقة قياس المعادلة (1) باستخدام أوب بديلة.
قسم التحليل غير متصل أبرزت أهمية أحجام رويس، وموقعها ضمن المجال الاهتمام. في البداية، حوكم أكبر عائد الاستثمار 1، حوالي 8 سم2، الذي غطى 2 العائد على الاستثمار. سرعان ما أصبحت هذه المنهجية غير موثوقة بسبب حركة قطعة أثرية أسفرت عن نقل 2 العائد على الاستثمار وتجربة حية وقفها من أجل إعادة المركز 2 العائد على الاستثمار. وكان القادمة قصيرة أخرى أن سبب يتراكب أوب 1 العائد على الاستثمار، أخذت التمويه يعني لم تعد المنطقة تحت أوب في حساب، كما لم تعد هناك إشارة المستطار. وهذا يعني كان يجري التغاضي عن قسم كبير من الدم دوران الأوعية الدقيقة وذلك الناتجة عن تدفق البيانات غير الصحيحة. ولذلك، توفر منهجية في الذي رويس اثنين من 2 سم2، مع أوب 8 سم2 وأي تفاعل بين 1 العائد على الاستثمار والعائد على الاستثمار 2 (لكنها أبقت حدود 2-4 سم من بعضها البعض)، أسلوب تحليل موثوق بها وقابلة للتكرار لقياس الدم دوران الأوعية الدقيقة.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
المؤلفين قد لا شكر وتقدير.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| moorFLPI LSCI | Moor Instruments | Not Available - Online Link Provided in descreption | moorFLPI is an instrument designed for the measurment of blood flow within microvasculature by using infra red laser speckle contrast analysis. https://gb.moor.co.uk/ |
| moorFLPI Image Review Module | Moor Instruments | No Available - Online Link Provided | Used with moorFLPI, user can record and measure changes in blood flow by changerating a colour coded map of tissue perfusion. https://gb.moor.co.uk/ |
| Leukotape | BSN Medical | 72978-10 | Medical tape with microporous surface. http://www.bsnmedical.co.uk/fileadmin/z-countries/United_Kingdom/PDF/L/Leukotape_K_A46PP_low_res_11112013.pdf |
References
- Mahe, G., Rousseau, P., Durand, S., Leftheriotis, G., Abraham, P. Laser speckle contract imaging accurately measures blood flow over moving skin surfaces. Microvas Res. 81 (2), 183-188 (2010).
- Rousseau, P., et al. Increasing the "region of interest" and "time of interest", both reduce the variability of blood flow measurements using laser speckle contrast imaging. Microvas Res. 82, 88-91 (2011).
- Hecht, N., Woitzik, J., Dreier, J., Vajkoczy, P. Intraoperative monitoring of cerebral blood flow by laser speckle contrast analysis. Neurosurg Focus. 27 (4), 1-6 (2009).
- Mahe, G., Durand, S., Humeau-Heurtier, A., Leftheriotis, G., Abrham, P. Impact of experimental conditions on noncontact laser recordings in microvascular studies. Microcirculation. 19 (8), 669-675 (2012).
- Cheng, H., Duong, T. Q. Simplified laser-speckle-imaging analysis method and its application to retinal blood flow imaging. Opt Lett. 32 (15), 2188-2190 (2007).
- Doherty, J., McNamara, P., Clancy, N. T., Enfield, J. G., Leahy, M. J. Comparison of instruments for investigation of microcirculatory blood flow and red blood cell concentration. J Biomed Opt. 14 (3), 034025 (2009).
- Briers, D. J. Laser speckle contrast imaging for measuring blood flow. Opt Appl. 37 (1), 139-152 (2007).
- moorFLPI User Manual. (8), Moor Instrument Limited. Devon, UK. (2012).
- Mahe, G., Durand, S., Humeau-Heurtier, A., Abraham, P. Impact of Experimental Conditions on Noncontact Laser Recordings in Microvascular Studies. Microcirculation. 19, 669-675 (2012).
- Bahadori, S., Immins, T., Wainwright, T. The effect of calf neuromuscular electrical stimulation and intermittent pneumatic compression on thigh microcirculation. Micro Res. 111, 37-41 (2017).
- Omarjee, L., et al. Optimisation of movement detection and artifact removal during laser speckle contrast imaging. Miscrovas Res. 97 (1), 75-80 (2015).
