Summary
이 연구 측정 및 레이저 반점 대비 영상 장치를 사용 하 여 단일 실험에서 미세 혈관 혈액의 속도 번갈아의 분석에 대 한 새로운 기술을 소개 합니다.
Abstract
레이저 반점 대비 영상 (LSCI) microcirculatory 혈액의 흐름을 측정 하기 위한 강력한 아직 간단한 기법을 제공 합니다. 피 동적 응답에 대 한 이상적인는 LSCI 같은 방식으로는 종래의 레이저 도플러 영상 (LDI)에 사용 됩니다. 그러나, 대략 1 밀리미터의 최대 피부 깊이 LSCI는 주로 표면 혈액의 흐름에 초점을 설계 되었습니다. 그것은 최대의 피부 표면 영역을 측정 하는 데 사용은 15 cm x 20 cm. 이 종이 계정을 microcirculations;의 속도 번갈아에 도입 된 새로운 기술 즉 모두 느리고 빠른 흐름 유량 측정은 LSCI를 사용 하 여. 소설 기법 또한 유물 운동에 높은 감도 LSCI의 가장 큰 단점을 극복 했다. 접착성 불투명 패치 (AOP)는 레이저 반점 피부 신호에서 AOP에서 LSCI 신호를 빼서 microcirculatory 혈액 흐름의 만족 스러운 기록에 대 한 소개 된다. 플럭스 변화 참조 기준선을 기준으로 측정 하는 경우는 LSCI 가장 강력 하기 때문에 최적의 설정은 또한 정의 백분율로 표시 하는 혈액 microcirculatory 플럭스와 기준선에서 변경. 이러한 변화는 혈액 흐름 시스템의 상태를 분석 하는 데 사용할 수 있습니다.
Introduction
레이저 반점 대비 이미징 (LSCI)은 검증 된 비접촉, 실시간 모니터링 혈액 흐름 미세1,2,3,4,,56 을 분석 하는 방법 , 7.이 문서에 사용 되는 LSCI moorFLPI 전체 필드입니다. 고해상도로 공간과 일시적인 현상 이라고 "레이저 반점"를 사용 하 여 넓은 영역에 혈액 흐름 관류의 측정이 장치6의 주요 이점 중 하나입니다. 미세 혈관의 실시간 평가 흩어져 얼룩 패턴을 사용 하 여 카메라를 통해 촬영 된 패턴을 통해 이루어집니다. 이미지 프로세싱 소프트웨어는 높은 관류 레이저 반점 패턴에 의해 충전 결합 장치 (CCD) 통합은 급속 한 변화를 생성 하는 사실에 작동 하는 moorFLPI LSCI는 임상 및 생리 연구를 위한 것입니다, 그 낮은 대비8의 지역 생산 대비 계량 고 결과 속은 관류 이미지8을 생산 하기 위해 코딩 된 색상입니다.
불행 하 게도,는 LSCI 환경 진동, 유물 및 주제 영역9의 움직임에 아주 과민 하다. 이 날짜에 도전 하는 대체 흐름 상태를 공부 하는 때 제공 했다. 이 문서는 신경 근육 학 전기 자극 장치를 검사 되 고 사지의 움직임 있을 때 혈액 미세 측정 하는 데 사용 되었다 최근 연구10 에 설명 된 명시적 기술의 세부 사항을 설명 합니다.
Protocol
메서드를 사용 하면 보고는 9 일 2 월 2016 (참조 10571)에 본 머 스 대학 연구 윤리 위원회에서 윤리적인 승인을 받은 연구에 활용 했다.
1. LSCI 설정
- 시스템 기능에 대 한 그것의 3 개의 소켓 (전원 공급 장치, 범용 직렬 버스 (USB)와 IEEE1394)를 moorFLPI LSCI 후면 패널 연결.
- MoorFLPI LSCI는, 거꾸로 돌아서 지원에 고정으로 4 나사를 사용 하 여 데스크톱 지원 팔 조립 올리다
- 하향 이미징 때 장착 브래킷을 돌립니다.
참고: 있는 LSCI는 3 개의 컨트롤: (1) 확대/축소 조절기 – 위치에 설정 하는 이미징 덜 확대 조정 될 수 있습니다 작고 큰 시야에 대 한 최대 및 최소 설정을 각각. 반복성을 보장 하기 위해, 인덱싱 링 라벨 제공 됩니다; (2) 초점 조정자 –이 측정 거리에 의존 하 고 이미지 위치 설정 된 후 조정 해야 합니다. 반복성을 보장 하기 위해, 인덱싱 링 라벨 제공 됩니다; (3) 편광판 – 선형 편광 필터는 노출 된 장기에서 반사광을 최소화 하기 위해 사용할 수 있는 – 360 ° 회전 마운트를 돌릴 수 있다. - 는 카메라를 제어 하는 소프트웨어를 설치 합니다. 소프트웨어 측정 및 검토 기능을 제공 하는 두 개의 모듈로 나누어져.
2. 참가자 준비
- 확인 평가 (22 ± 1 ° C) 온도 제어 룸에서 수행 되 고 참가자는 실내 온도에 맞게 테스트 전에 10 분 동안 앉아 있다.
- 피하기 인공 광과 주변광 785에서 작동 하는 적외선 레이저 소스 근처 moorFLPI에 영향을 미칠 수 있는 참가자 나는 LSCI에 빛나는 햇빛의 강한 원천이 nm.
참고: 주변 조명 수준을 허용 여부를 확인 하는 간단한 테스트 이미지 설정 윈도우를 열고 레이저 방해입니다. 이미지가 거의 완전히 검은 경우 다음 아무 추가 단계는 필요; 아직도 너무 많이 주변 빛 현재 이다, 추가 작업은 필요. - 참가자 장착, 경우, 바닥에 평평의 발 평가 통해 편안 하 고 대화 방지.
- 장소 8 cm 2 접착제 불투명의 혈액 흐름을 마스크 피부 영역에 패치 (AOP) (예, Leukotape). 이 유물 운동, 높은 감도에서 LSCI의 단점에 대 한 계정 수행 되 고 신호 캐 microcirculatory 혈액 흐름의 측정을 위해 사용 됩니다.
3. 미세 이미지 측정
- 선택 ' 공간 처리 ' 152 x 113 픽셀에서 두 번째 캡처 당 25 프레임.
- 선택 ' 라이브 이미지 측정 ' 영상 확대/축소, 초점 및 최소한의 반사광에 대 한 편광판을 조정 하 여 다음 참가자에서 20 cm의 위치를 조정 하 고. 이미지 꽤 나타납니다 ' 플랫 '와 특색이.
- 작은 변화 및 낮은 플럭스는 노출 시간 20 ms의 높은 감도 설정.
- 25 Hz의 디스플레이 속도 0.3의 시간 상수를 사용 하 여 빠른 혈액 흐름 변화를 담당 하 고 이미지의 노이즈 감소를 통해 최적의 대비를 달성 하기 위해 s.
- 두 개의 동일한 크기 (2cm 2) 관심 영역 (ROI), 투자 수익 1 및 ROI 2 라는 만듭니다. 그래서 8 cm 2 AOP 내 투자 수익 2을 맞춥니다. 돌 ROIs는 교환 하지 있도록 하지만 기계적 움직임 ROI 2 이상 AO 영역에 있는 경우 다시 중심에 대 한 필요를 줄이기 위해 2-4 cm 이내 가까이 보관.
참고: 혈액 흐름 측정 있을 것입니다 덜 정확 낮은 및 높은 강도 영역, 그래서 최적의 이득 설정 하는 것이 중요 하다. 이득 값 범위 0-사이 200. 최적의 이득 설정 값은 70-80의 범위에서 달성. - 수행 플럭스 참조 기준선을 기준으로 측량. 이 방법론의 소개 ' 나머지 ' 참조 기준으로 단계. 따라서, 익스프레스는 ' 빠른 ' 및 ' 느린 ' 비율로 단계 혈액 흐름, 베이스 라인에서 변경 ' 나머지 ' 단계.
- 혈액 흐름 측정 비디오 포맷에 기록 하 고 이미지 검토 모듈을 사용 하 여 오프 라인 분석을 위해 저장.
4. 오프 라인 분석
참고: moorFLPI 이미지 검토 소프트웨어 비디오 분석을 수행 하 여 있습니다.
- . 투자 수익 1 피부 혈액 흐름의 실제 측정 이며 ROI 2는 AOP에서 backscattered 레이저 반점 피부 신호.
1-2 후 아 후 아 말은 혈액의 흐름 =
Representative Results
LSCI 실험 설정 확인 기능 도구 그림 1 에 설명 되어. 앞쪽 허벅지의 영역에 혈액 흐름의 측정을 위한 일반적인 참가자 준비 그림입니다. 조정 가능한 장착 브래킷 microvasculature 어떤 특정 피부 영역 내 혈액 흐름의 측정에 대 한 LSCI의 회전을 허용 한다. 그림 2 혈액 미세 측정에 대 한 프로토콜에서 설명 하는 맞춤된 설정 된 전형적인 원시 얼룩 이미지와 변환 된 얼룩 이미지의 예를 설명 합니다.
그림 3 은 피부 지역 및 AOP (3.1 단계) LSCI 원시 이미지 설치 (3.2 단계), 느린 혈액 흐름 (단계 3.3)에 대 한 라이브 이미지의 배치와 라이브 이미지는 빠른 혈 (3.4 단계) 번갈아 플럭스의 연속 데이터 기록 달성에 대 한 우리 ing moorFLPI LSCI 색상표 색 설정을 플럭스 레벨 사이의 차별화 수 있습니다. 표준 16 색 팔레트와 낮은 플럭스 본적이 파란색, 중간 플럭스 값은 녹색으로 볼과 높은 유량 값은 오렌지와 빨간색으로 볼 수 있습니다.
피부 혈 레이저 반점 관류 단위 (LSPU)로 표시 됩니다. 그림 4 는 피부의 지역에 투자 수익 1, 투자 수익 2 AOP의 그래픽 대표를 보여준다. 평균 혈 오프 라인 분석 투자 수익 1 및 투자 수익 2, 방정식 (1)에서 데이터를 사용 하 여 계산 됩니다.
그림 1: moorFLPI LSCI 실험 설정된 최대 데스크톱 지원 팔, 케이블 출력, 위치 제어 (조정자, 초점 조정자 및 편광판 확대), AOP 및 이미지 설정의 구성에 대 한 노트북 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 데이터 기록 전에 원시 얼룩 이미지. 2.1-2.2) 플럭스 및 원시 얼룩 덜 정확한 혈액 흐름 측정 될 수 있는 가난한 가시성 높은 이득 결과로 심하게 구성된 설정의 이미지. 2.3-2.4) 시스템 프로토콜에 의하여 구성 된 신뢰할 수 있는 결과 대 한 최대의 가시성과 올바른 이득 인. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: moorFLPI LSCI를 사용 하 여 설치 및 기록 측정의 개요. 3.1. 피부 (허벅지) 2 cm2 유물 운동에 대 한 계정에 AOP의 지역. 3.2)는 원시 얼룩 '평평 하 고 특색이 없는' 이미지 좋은 캐 최적의 설정으로 빛의 강도 나타내는. 3.3)는 라이브 이미지는 느린 혈액 흐름의 기록. 3.4)는 라이브 이미지는 빠른 혈액 흐름의 기록. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 피부의 지역에 1 투자 수익, 투자 수익 2, AOP 레이아웃의 그래픽 표현. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 나머지 (기준선 참조) (LSPU) | 느린 혈액 흐름 (LSPU) | 적당 한 혈액의 흐름 (LSPU) | 빠른 혈 (LSPU) | |||||||||||
| 의미 플럭스-ROI 1 | 의미 플럭스-ROI 2 | 혈액의 흐름을 의미 | 의미 플럭스-ROI 1 | 의미 플럭스-ROI 2 | 혈액의 흐름을 의미 | 혈액 흐름 증가 % 기준에서 | 의미 플럭스-ROI 1 | 의미 플럭스-ROI 2 | 혈액의 흐름을 의미 | 혈액 흐름 증가 % 기준에서 | 의미 플럭스-ROI 1 | 의미 플럭스-ROI 2 | 혈액의 흐름을 의미 | 혈액 흐름 증가 % 기준에서 |
| 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 |
표 1: 기준, 느리고, 중간에 투자 수익 1 및 투자 수익 2 LSPU에 플럭스를 의미 하 고 혈액 흐름을 빠르게. 혈액 흐름 증가 초기 단계에서 비율 변화로 표현 된다.
그림 5: 투자 수익 1 및 ROI 2 피부 표면 영역 (허벅지)에 포지셔닝의 예. 16 색 팔레트 perfusions의 조미를 설명합니다. 데이터는 관류 단위로 투자 수익 1 및 ROI 2 기록 하 고 혈액 미세 측정 방정식 1에에서 설명 된 대로 뺀. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
Discussion
이 연구의 목적은 측정 및 단일 실험에서 LSCI를 사용 하 여 미세 혈관 혈액의 속도 번갈아의 분석에 대 한 소설 기법을 소개 했다. 측정은 주변광, 진동, 호흡 등 꿈 틀 참가자 움직임 영향을 받을 수 있습니다. 프로토콜에서 설명 하는 단계는 모두 그 효과 최소화 하 고 혈액 미세의 안정적이 고 반복 가능한 측정을 얻을 하도록 설계 되었습니다.
그것은 프로토콜 내에서 모든 단계는 미세 혈액의 정확한 측정에 대 한 중요 한, 도입 기술 했다 발견 다음 순차 테스트 모든 가능한 설정 옵션 및 조합을 사용할 수 있는 등의 강조: 시간 상수, 확대/축소 설정, 노출 시간, 속도, 이득 및 플럭스 이미지 팔레트를 표시 합니다. 결과 분석 되었다 하 고 최적의 이미징 설정을 찾을 수 있도록 라이브 비디오 디스플레이 및 오프 라인 분석을 사용 하 여 반복 했다. 이것은 이미지 프로세싱 소프트웨어를 사용 하 여 높은 관류 생산 레이저 스펙 클 패턴의 급속 한 변화 하 고 잘 정의 된 얼룩의 낮은 콘트라스트 영역 비디오 이미지에서 생산 되는 결과적으로 사실 필수적 이었다. 관류 이미지 microcirculatory 관류의 색으로 구분 된 지도에서 다음 만들어집니다.
실험적인 지역 및 참여 준비 필수, 수를 발견 하 고 이러한 적외선 레이저 소스 근처 moorFLPI 방해로이 일광 (창)의 소스 또는 인공의 빛, 강한 소스 근처 일을 방지 하 여 제어할 수 있습니다. 그것은 참가자의 운동과 환경 진동 모두 혈 구별 되지 않은 신호를 생성 인정 했다 프로토콜 또한 한 AOP를 도입 했다. AOP 얇은 하지만 불투명, 빛 및 액세스할 수 있는 옵션을 피하기 위해 중요 한 반사광 현미경으로 거친 표면 영역을 제공 하는 단순 하지만 효과적인 선택이 될을 입증 했다. Omarjee 그 외 여러분 에 의해 예비 연구 11 하이라이트는 Leukotape 반사 신호 진폭 피부 다른 만들고 주제; 사이 크게 다릅니다 잠재적인 제한 그러나 마 외. 1 참가자의 급격 한 차이 발견. Leukotape는 다른 맞춤형 bilayer 접착 패치 보다 더 접근 방정식 (1) 측정의 정확도 대체 AOP를 사용 하 여 향상 될 수 있습니다.
오프 라인 분석 섹션 ROIs의 크기의 중요성 및 관심의 영역 내의 그들의 위치를 강조 했다. 처음에, 더 큰 투자 수익 1, 약 8 cm은2, 투자 수익 2 중첩이 시도 되었다. 이 방법론 곧 취소 유물 운동 투자 수익 2 이동 결과로 인해 안정적인 되었고 라이브 실험 위해 다시 투자 수익 2 센터 중지 했다. 또 다른 짧은 오는 이상 backscattered 신호 했다 그 때문에 투자 수익 1 오버레이 AOP, 평균 유량 이상 했다 계정을, AOP에서 지역 이었다. 이 미세 혈액의 큰 단면도 간과 되 고 따라서 결과 유출 데이터 잘못 되었습니다 것을 의미 합니다. 따라서, 방법론 2 cm의 어느 두 ROIs2, 8 cm2 및 (하지만 서로의 2-4 cm 이내 유지), 투자 수익 1 및 ROI 2 사이 아무 상호 작용의 AOP와 함께 혈액의 측정을 위한 안정적이 고 반복 분석 기법을 제공 미세입니다.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자 아무 승인 있다.
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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