Summary
इस अध्ययन के माप और एक एकल प्रयोग में रक्त microcirculation की बारी गति का विश्लेषण के लिए एक उपंयास तकनीक का परिचय एक लेज़र बिंदु कंट्रास्ट imager का उपयोग कर ।
Abstract
लेजर बिंदु कंट्रास्ट imager (LSCI) microvasculature रक्त प्रवाह को मापने के लिए एक शक्तिशाली अभी तक सरल तकनीक प्रदान करता है । रक्त गतिशील प्रतिक्रियाओं के लिए आदर्श, LSCI एक पारंपरिक लेजर डॉपलर Imager (LDI) के रूप में एक ही तरीके से प्रयोग किया जाता है । हालांकि, लगभग 1 मिमी की अधिकतम त्वचा की गहराई के साथ, LSCI मुख्य रूप से सतही रक्त प्रवाह पर ध्यान केंद्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है । यह 15 सेमी x 20 सेमी तक की त्वचा की सतह क्षेत्रों को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है । नई तकनीक microcirculations की गति बारी के लिए इस कागज खातों में शुरू की; यानी LSCI का उपयोग करते हुए धीमी और तेज बहाव फ्लक्स माप दोनों । उपंयास तकनीक भी है LSCI सबसे बड़ी कमी है, जो उच्च विरूपण साक्ष्य आंदोलन के लिए संवेदनशीलता पर काबू पा । एक चिपकने वाला अपारदर्शी पैच (एओपी) microvasculature रक्त प्रवाह की संतोषजनक रिकॉर्डिंग के लिए शुरू की है, लेजर बिंदु त्वचा संकेत से एओपी से LSCI संकेत घटाकर । इष्टतम सेटिंग भी परिभाषित किया गया है क्योंकि LSCI सबसे शक्तिशाली है जब फ्लक्स परिवर्तन एक संदर्भ आधार रेखा के सापेक्ष मापा जाता है, रक्त microvasculature प्रवाह के साथ आधार रेखा से एक प्रतिशत परिवर्तन के रूप में व्यक्त की । ये परिवर्तन रक्त प्रवाह प्रणाली की स्थिति का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
Introduction
लेजर बिंदु कंट्रास्ट इमेजिंग (LSCI) एक सिद्ध गैर संपर्क, वास्तविक समय निगरानी विधि रक्त प्रवाह का विश्लेषण करने के लिए है microcirculation1,2,3,4,5,6 , 7. इस पत्र में प्रयुक्त LSCI moorFLPI पूर्ण क्षेत्र है । उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प पर बड़े क्षेत्रों में रक्त प्रवाह छिड़काव के मापने के लिए बुलाया एक घटना का उपयोग "लेजर बिंदु" इस उपकरण के मुख्य लाभ में से एक है6। microcirculation का वास्तविक समय मूल्यांकन एक कैमरा बिखरे हुए बिंदु पैटर्न का उपयोग कर के माध्यम से कब्जा कर लिया पैटर्न के माध्यम से किया जाता है । यह देखते हुए कि moorFLPI LSCI नैदानिक और शारीरिक अनुसंधान के लिए करना है, छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर तथ्य यह है कि उच्च छिड़काव लेजर बिंदु पैटर्न है, जो तो आरोप युग्मित डिवाइस (सीसीडी) द्वारा एकीकृत है में तेजी से भिन्नता का उत्पादन पर काम करता है कम कंट्रास्ट के एक क्षेत्र का निर्माण करने के लिए8। इसके विपरीत मात्रा है और जिसके परिणामस्वरूप फ्लक्स रंग एक छिड़काव छवि8उत्पादन कोडित है ।
दुर्भाग्य से, LSCI पर्यावरण कंपन, विरूपण साक्ष्य और विषय क्षेत्र के आंदोलन के लिए बहुत संवेदनशील है9। तिथि करने के लिए यह चुनौतीपूर्ण जब बारी प्रवाह राज्यों का अध्ययन किया गया है प्रदान की गई है । यह पत्र स्पष्ट हाल के एक अध्ययन में उल्लिखित तकनीक का ब्यौरा बताते हैं10 जहां एक Neuromuscular विद्युत उत्तेजना डिवाइस रक्त microcirculation को मापने के लिए जब वहां अंग के आंदोलन की जांच की जा रही थी इस्तेमाल किया गया था ।
Protocol
- अपने तीन कुर्सियां (बिजली की आपूर्ति, यूनिवर्सल सीरियल बस (यूएसबी) और moorFLPI) के लिए प्रणाली समारोह के लिए LSCI IEEE1394 रियर पैनल कनेक्ट ।
- डेस्कटॉप समर्थन moorFLPI LSCI के साथ 4 शिकंजा का उपयोग कर हाथ को इकट्ठा उल्टा हो गया, और समर्थन हाथ से तय की ।
- नीचे इमेजिंग के लिए बढ़ते ब्रैकेट घुमाएगी जब संलग्न ।
नोट: LSCI तीन नियंत्रण है: (1) ज़ूम समायोजक & #8211; imager सेट के साथ स्थिति में, कम आवर्धन क्रमशः देखने के छोटे और बड़े क्षेत्रों के लिए अधिकतम और न्यूनतम सेटिंग्स के लिए समायोजित किया जा सकता है । पुनरावर्तन सुनिश्चित करने के लिए, एक अनुक्रमण रिंग लेबल प्रदान किया गया है; (2) focus समायोजक & #8211; यह माप दूरी पर निर्भर है और छवि स्थिति सेट किया गया है के बाद समायोजित किया जाना चाहिए । पुनरावर्तन सुनिश्चित करने के लिए, एक अनुक्रमण रिंग लेबल प्रदान किया गया है; और (3) एक ध्रुवक & #8211; एक रेखीय ध्रुवीकरण फिल्टर उजागर अंगों से specular प्रतिबिंब को कम करने के लिए उपलब्ध है & #8211; रोटेटिंग माउंट ३६० & के माध्यम से चालू किया जा सकता है #176;. - कैमरे को नियंत्रित करने के लिए सॉफ्टवेयर स्थापित करें । सॉफ्टवेयर दो एक माप और समीक्षा समारोह प्रदान मॉड्यूल में विभाजित है ।
- सुनिश्चित करें कि आकलन एक तापमान नियंत्रित कक्ष में किया जाता है (22 & #177; 1 & #176; C) और यह कि प्रतिभागियों को कमरे के तापमान के अनुकूल परीक्षण करने से पहले 10 मिनट के लिए बैठाया जाता है ।
- कृत्रिम प्रकाश की एक मजबूत स्रोत और भागीदार या परिवेश प्रकाश के रूप में LSCI पर चमक सूरज की रोशनी से बचने के अवरक्त लेजर ७८५ एनएम पर ऑपरेटिंग स्रोत के पास moorFLPI को प्रभावित कर सकता है ।
नोट: एक साधारण परीक्षण कि परिवेश प्रकाश स्तर स्वीकार्य है पुष्टि करने के लिए इमेजिंग सेटअप विंडो खोलने और लेजर बाधा है । यदि छवि लगभग पूरी तरह से काला है तो कोई और कदम की आवश्यकता है; यदि अभी भी बहुत अधिक परिवेश प्रकाश मौजूद है, आगे की कार्रवाई की आवश्यकता है । - सुनिश्चित प्रतिभागियों आकलन भर में आराम कर रहे हैं, उनके जमीन पर फ्लैट पैर के साथ, अगर बैठा है, और बातचीत से बचें ।
- जगह 8 सेमी 2 चिपकने वाला अपारदर्शी पैच (एओपी) ( जैसे , Leukotape) त्वचा के क्षेत्र में रक्त के प्रवाह को मुखौटा करने के लिए । यह विरूपण साक्ष्य आंदोलन के लिए उच्च संवेदनशीलता के मामले में LSCI की खामी के लिए खाते में किया जाता है, और संकेत backscatter microvasculature रक्त प्रवाह की माप के लिए इस्तेमाल किया जाएगा ।
- Select & #39; स्थानिक प्रोसेसिंग & #39; के लिए 25 फ्रेम प्रति सेकंड १५२ x ११३ पिक्सल पर कब्जा ।
- चुन & #39; लाइव इमेज माप & #39; और कम specular प्रतिबिंब के लिए ज़ूम, ध्यान और ध्रुवीकरण का समायोजन करके पीछा किया भागीदार से दूर imager 20 सेमी की स्थिति को समायोजित करें । इमेज काफी दिखनी चाहिए & #39; फ़्लैट & #39; और सुविधात्मक.
- छोटे परिवर्तन और कम प्रवाह के लिए उच्च संवेदनशीलता के लिए 20 ms के एक जोखिम समय निर्धारित करें ।
- 25 हर्ट्ज के एक प्रदर्शन दर और ०.३ एस के एक समय लगातार तेजी से रक्त प्रवाह परिवर्तन के लिए खाते का उपयोग करें, और छवि शोर को कम करने के माध्यम से इष्टतम विपरीत प्राप्त करने के लिए.
- दो बराबर आकार (2 सेमी 2 ) ब्याज के क्षेत्रों (रॉय), रॉय 1 और रॉय 2 नाम बना । 2 रॉय संरेखित करें तो यह 8 सेमी 2 एओपी के भीतर है । ध्यान रखना इतना है कि ROIs नहीं कर रहे है लेकिन 2-4 सेमी के भीतर बंद रखा पुनः के लिए की जरूरत को कम अगर रॉय 2 में कोई यांत्रिक आंदोलन के परिणाम अब ए ओ क्षेत्र में जा रहा है ।
नोट: रक्त प्रवाह माप कम और उच्च तीव्रता वाले क्षेत्रों में कम सटीक होगा, इसलिए यह एक इष्टतम लाभ की स्थापना के लिए महत्वपूर्ण है । 0-200 के बीच लाभ मान पर्वतमाला । एक इष्टतम लाभ सेटिंग मान ७०-८० की श्रेणी में प्राप्त किया है । - एक संदर्भ आधार रेखा के सापेक्ष फ्लक्स माप प्रदर्शन । इस पद्धति के मामले में, परिचय & #39; बाकी & #39; एक संदर्भ आधार रेखा के रूप में चरण । अत, express a & #39; फास्ट & #39; र & #39; स्लो & #39; चरण रक्त प्रवाह एक आधार रेखा से एक प्रतिशत परिवर्तन के रूप में, & #39; बाकी & #39; स्टेज.
- वीडियो प्रारूप में रिकॉर्ड रक्त प्रवाह माप और एक छवि की समीक्षा मॉड्यूल का उपयोग कर ऑफ़लाइन विश्लेषण के लिए बचाने के लिए ।
- मतलब रक्त प्रवाह की रिकॉर्डिंग की एक श्रृंखला के बाद ROIs भीतर मतलब फ्लक्स गणना । रॉय 1 त्वचा रक्त प्रवाह और रॉय 2 के असली माप है एओपी से backscattered लेजर बिंदु त्वचा संकेत है ।
- 1 रॉय से रॉय 2 (त्वचा रक्त प्रवाह) घटा कर मतलब रक्त प्रवाह की गणना.
रॉय 1-रॉय 2 = मतलब रक्त प्रवाह
Representative Results
LSCI प्रयोगात्मक सेट अप कार्यात्मक उपकरणों की पहचान के साथ चित्रा 1 में उल्लिखित है. पूर्वकाल जांघ के एक क्षेत्र पर रक्त के प्रवाह का एक माप के लिए एक ठेठ भागीदार तैयारी सचित्र है । समायोज्य बढ़ते ब्रैकेट किसी विशेष त्वचा क्षेत्र के microvasculature भीतर रक्त के प्रवाह की माप के लिए LSCI के रोटेशन की अनुमति देता है । चित्रा 2 एक ठेठ रॉ बिंदु छवि का एक उदाहरण रूपरेखा और रक्त microcirculation की माप के लिए प्रोटोकॉल में उल्लिखित bespoke सेटिंग्स के साथ बिंदु छवि परिवर्तित ।
चित्रा 3 त्वचा क्षेत्र और एओपी (चरण ३.१) के स्थान का एक उदाहरण से पता चलता है, LSCI रॉ इमेजिंग सेटअप (३.२ कदम), धीमी गति से रक्त प्रवाह के लिए एक जीवित छवि (३.३ कदम) और एक तेजी से रक्त प्रवाह के लिए एक जीवित छवि (३.४ कदम) एक बारी प्रवाह के एक सतत डेटा रिकॉर्डिंग में हासिल की हमें आईएनजी moorFLPI LSCI । पैलेट रंग कोडिंग सेटिंग प्रवाह के स्तर के बीच भेदभाव की अनुमति देता है । 16 रंग के मानक पैलेट के साथ, कम प्रवाह नीले रंग के रूप में देखा जाता है, मध्यम प्रवाह मूल्यों के रूप में देखा जाता है हरे और उच्च प्रवाह मूल्यों नारंगी और लाल के रूप में देखा जाता है ।
त्वचा रक्त प्रवाह लेजर बिंदु छिड़काव इकाइयों (LSPU) में व्यक्त की है । चित्रा 4 त्वचा के एक क्षेत्र पर रॉय 1, रॉय 2 और एओपी के चित्रमय प्रतिनिधित्व से पता चलता है । मतलब रक्त के प्रवाह के ऑफ़लाइन विश्लेषण में गणना रॉय 1 और रॉय 2 से डेटा का उपयोग कर रहा है, और समीकरण (1) ।
चित्र 1: moorFLPI LSCI प्रायोगिक सेट अप. डेस्कटॉप समर्थन हाथ, केबल outputs, स्थिति नियंत्रण (ज़ूम समायोजक, फोकस समायोजक और ध्रुवर), एओपी और लैपटॉप छवि सेटिंग के विन्यास के लिए. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2: डेटा रिकॉर्डिंग से पहले रॉ बिंदु छवि. २.१-२.२) फ्लक्स और कच्चे बिंदु छवियों के एक बुरी तरह से एक कम सटीक रक्त प्रवाह माप में परिणाम होगा जो गरीब दृश्यता के साथ एक उच्च लाभ में जिसके परिणामस्वरूप सेटिंग विन्यस्त । २.३-२.४) प्रणाली प्रोटोकॉल के अनुसार कॉंफ़िगर, एक विश्वसनीय परिणाम के लिए अधिकतम दृश्यता के साथ एक सही लाभ में जिसके परिणामस्वरूप । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 3: moorFLPI LSCI का उपयोग करके सेटअप और रिकॉर्ड मापन का ओवरव्यू. ३.१. 2 cm2 एओपी के साथ त्वचा (जांघ) का एक क्षेत्र विरूपण साक्ष्य आंदोलन के लिए खाता है । ३.२) एक कच्चा बिंदु ' फ्लैट और सुविधापूर्ण ' छवि इष्टतम सेटिंग के साथ अच्छा backscatter प्रकाश की तीव्रता का संकेत है । ३.३) एक धीमी रक्त प्रवाह की एक जीवित छवि रिकॉर्डिंग । ३.४) एक तेजी से रक्त के प्रवाह की एक जीवित छवि रिकॉर्डिंग । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 4: त्वचा के एक क्षेत्र पर रॉय 1, रॉय 2 और एओपी लेआउट का ग्राफिकल प्रतिनिधित्व । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
| शेष (आधारभूत संदर्भ) (LSPU) | धीमी गति से रक्त प्रवाह (LSPU) | मॉडरेट रक्त प्रवाह (LSPU) | तेज रक्त प्रवाह (LSPU) | |||||||||||
| मतलब फ्लक्स-रॉय 1 | मतलब फ्लक्स-रॉय 2 | मतलब रक्त प्रवाह | मतलब फ्लक्स-रॉय 1 | मतलब फ्लक्स-रॉय 2 | मतलब रक्त प्रवाह | आधारभूत से रक्त प्रवाह में वृद्धि% | मतलब फ्लक्स-रॉय 1 | मतलब फ्लक्स-रॉय 2 | मतलब रक्त प्रवाह | आधारभूत से रक्त प्रवाह में वृद्धि% | मतलब फ्लक्स-रॉय 1 | मतलब फ्लक्स-रॉय 2 | मतलब रक्त प्रवाह | आधारभूत से रक्त प्रवाह में वृद्धि% |
| १५७.९ | ३५.१ | १२२.८ | १७८.५ | ४१.६ | १३६.९ | १०.९ | २१६.९ | ४४.६ | १७२.३ | ३३.५ | ४१८.९ | ७७.५ | ३४१.४ | ९४.२ |
1 टेबल: आधारभूत, धीमी गति से, मध्यम और तेजी से रक्त के प्रवाह पर रॉय 1 और रॉय 2 के लिए LSPU में प्रवाह का मतलब है । रक्त प्रवाह में वृद्धि एक आधारभूत मंच से एक प्रतिशत परिवर्तन के रूप में व्यक्त की है ।
चित्रा 5: एक त्वचा की सतह क्षेत्र (जांघ) पर रॉय 1 और रॉय 2 पोजिशनिंग का उदाहरण । एक 16-रंग पैलेट perfusions के lavers की रूपरेखा । डेटा रॉय 1 और छिड़काव इकाइयों में रॉय 2 के लिए दर्ज की गई है और रक्त microcirculation की माप के लिए समीकरण 1 में समझाया के रूप में घटाया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
Discussion
इस अध्ययन का उद्देश्य एक LSCI का उपयोग करते हुए एक ही प्रयोग में रक्त microcirculation की बारी गति के माप और विश्लेषण के लिए एक उपंयास तकनीक का परिचय था । माप परिवेश प्रकाश, कंपन और श्वास और हिल सहित भागीदार आंदोलन से प्रभावित किया जा सकता है । प्रोटोकॉल में उल्लिखित चरणों सभी उन प्रभावों को कम करने और रक्त microcirculation के विश्वसनीय और दोहराने माप प्राप्त करने के लिए डिजाइन किया गया है ।
यह बल दिया है कि प्रोटोकॉल के भीतर हर कदम रक्त microcirculation का एक सटीक माप के लिए महत्वपूर्ण है, तकनीक शुरू की सभी संभव सेटिंग विकल्प और सहित उपलब्ध संयोजन के अनुक्रमिक परीक्षण के बाद की खोज की थी: समय लगातार, ज़ूम सेटिंग, जोखिम समय, प्रदर्शन दर, लाभ और फ्लक्स छवि पैलेट । परिणाम विश्लेषण और लाइव वीडियो प्रदर्शन और ऑफलाइन विश्लेषण का उपयोग करने के लिए इष्टतम इमेजिंग सेटअप मिल दोहराया गया । इस छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर तथ्य यह है कि उच्च छिड़काव लेजर बिंदु पैटर्न में तेजी से भिन्नता का उत्पादन का उपयोग करता है के रूप में आवश्यक था, और एक परिणाम के रूप में अच्छी तरह से परिभाषित बिंदु के एक कम विपरीत क्षेत्र वीडियो छवि में उत्पादित है. छिड़काव छवि तो microvasculature छिड़काव के एक रंग कोडित नक्शे में बनाया गया है ।
प्रयोगात्मक क्षेत्र और भागीदारी की तैयारी के लिए आवश्यक हो पाया है, और इस दिन के उजाले के स्रोतों (खिड़की) या कृत्रिम प्रकाश के मजबूत स्रोतों के पास काम से परहेज द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, के रूप में इन इंफ्रा के पास moorFLPI के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं-लाल लेजर स्रोत. प्रोटोकॉल भी एक एओपी शुरू के रूप में यह स्वीकार किया था कि पर्यावरण कंपन और भागीदार के आंदोलन दोनों संकेत है कि रक्त के प्रवाह से अलग है उत्पंन । एओपी एक सरल अभी तक प्रभावी विकल्प साबित, एक पतली लेकिन अपारदर्शी, प्रकाश और सुलभ विकल्प है जो एक microscopically किसी न किसी सतह क्षेत्र महत्वपूर्ण specular प्रतिबिंब से बचने के लिए की पेशकश की थी । Omarjee एट अल द्वारा प्रारंभिक अनुसंधान । 11 एक संभावित सीमा है जिसके द्वारा Leukotape एक प्रतिबिंब संकेत त्वचा की है कि अलग आयाम बनाता है और विषयों के बीच काफी बदलता है पर प्रकाश डाला गया; तथापि माहे एट अल. 1 प्रतिभागियों के बीच कोई कठोर अंतर नहीं मिला । हालांकि Leukotape अंय bespoke से अधिक पहुंच योग्य है, bilayer चिपकने वाला पैच, समीकरण की सटीकता (1) माप एक वैकल्पिक एओपी का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है ।
ऑफलाइन विश्लेषण अनुभाग में ROIs के आकार के महत्व पर प्रकाश डाला, और ब्याज के क्षेत्र के भीतर उनके स्थान । शुरू में, एक बड़ा रॉय 1, लगभग 8 सेमी2, जो रॉय 2 मढ़ा की कोशिश की थी । इस पद्धति जल्द ही संयुक्त राष्ट्र-विरूपण साक्ष्य रॉय 2 में जिसके परिणामस्वरूप आंदोलन के कारण विश्वसनीय बन गया है और रहने के प्रयोग के लिए फिर से बंद कर दिया जाना था केंद्र रॉय 2 । एक और कम आ रहा था कि 1 रॉय के कारण एओपी ओवरले, मतलब फ्लक्स अब एओपी के तहत एक खाते में क्षेत्र लिया, के रूप में वहां अब एक backscattered संकेत था । यह रक्त microcirculation का एक बड़ा वर्ग का मतलब है और अनदेखी की जा रही थी इसलिए प्रवाह डेटा सही नहीं थे । इसलिए, एक पद्धति जिसमें 2 सेमी2के दो ROIs, 8 सेमी2 के एक एओपी और रॉय 1 और रॉय 2 के बीच कोई बातचीत के साथ (लेकिन एक दूसरे के 2-4 सेमी के भीतर रखा), रक्त की माप के लिए एक विश्वसनीय और दोहराने विश्लेषण तकनीक प्रदान करता है microcirculation.
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
लेखकों को कोई पावती नहीं है ।
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
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