Summary
Denne protokollen beskriver hvordan bruk av diffus polarisering spektroskopi kan forbedre klinisk nytten av capillary raffinere testen. Vi foreslår en mer detaljert analyse av løpet av capillary raffinere hos friske frivillige diffus refleksjon spektroskopi videoer og nye informatic endepunktene.
Abstract
Capillary raffinere testen ble introdusert i 1947 å regne sirkulasjons status i kritisk syke pasienter. Retningslinjene vanligvis at påfyll bør skje innen 2 s etter frigir 5 s fast Press (f.eksav lege finger) i vanlig sunn supine pasienten. En tregere raffinere tid angir dårlig hud perfusjon, som kan være forårsaket av inkludert sepsis, blodtap, hypoperfusion og nedkjøling. Siden introduksjonen, har klinisk nytten av testen vært diskutert. Talsmenn påpeke gjennomførbarhet og enkelhet, og hevder at det kan bety endringer i vaskulær status tidligere enn endringer i vitale som hjertefrekvens. Kritikere, derimot, understreke at mangelen på standardisering i hvordan testen utføres og svært subjektive natur blotte øye vurdering, samt testens mottakelighet for ambient faktorer, markert senker klinisk verdien. Målet med dette arbeidet er å beskrive i detalj løpet av hendelsen påfyll og foreslå potensielt mer objektiv og nøyaktig endepunktet verdier for av kapillær fylle test med diffus polarisering spektroskopi.
Introduction
Vurdering og triage av kritisk syke pasienten sentrene på klassisk vitale blodtrykk (BP), hjertefrekvens (HR), pustefrekvens (RR), oksygenmetning og kropp temperatur1. Endringer i disse parameterne vises relativt sent i sirkulasjonssystemet forverring. For eksempel i blødning, vil en nedgang i BP ikke skje før blodtap blir moderat til alvorlig2, og HR øke kan også være en ufølsom og uspesifikke markør3.
Capillary raffinere testen (CR test) kan tilby en tidligere indikasjon på begynnende sirkulasjons kollaps, som raffinere tid antas å endre før den vitale samt klinisk utseendet til kald, klam og spraglete huden1,4 , 5. capillary raffinere testen utføres vanligvis av programmet og deretter utgivelsen av en fast blanchering press på huden med timing (i sekunder) for retur av blod til forvellet området. I henhold til retningslinjene, bør påfyll skje innen 2 sekunder etter 5 sekunder fast Press (f.eksav lege finger) i vanlig sunn supine pasienten6. Begrunnelsen for testen er at en langsommere raffinere tid ville indikere dårlig hud perfusjon, mulig én av en rekke kritiske hendelser som sepsis, blodtap, akutt hjertesvikt eller nedkjøling.
I dag er det ingen enighet om en toppmoderne metode for å utføre de CR test6,7,8,9,10. Vanskelige saker er mangel på standardisering av faktiske blanching manøver og avhengigheten av subjektive (dvs., blotte øye) vurderinger påfyll endepunktet7,9,11. Det er indikasjoner på at kjønn påvirker CR tid12,13. Temperatur, både ambient og hud, er kjent for å påvirke capillary raffinere tid, men i hvilken grad er ikke klart. Til slutt, bruk av annet mål nettsteder, tilbehør eller central, er sannsynligvis en annen årsak til variasjon i resultatene med noen studier i dette området14,15.
I den nåværende arbeidet brukte vi en optisk bioteknologi system til posten i løpet av retur av blod og påfølgende hyperemic svar under CR testen. Systemet benytter diffus polarisering spektroskopi å kvantifisere og beskrive, mer detaljert enn mulig med det blotte øye, tid og selvfølgelig den capillary raffinere. Systemet består av et standard digitalt kamera, utstyrt med en ekstern lysring 92 hvite lysdioder og spesialutviklede programvaren. Linsen og to polarisering filtrene, festet ortogonalt foran lysdioder, blokkere lyset som har vært direkte gjenspeilet fra hudens overflate slik at bare lyset som har blitt depolarized i vevet til kameraet. Dette genererer en "sub-epidermal" bilde av vev til en dybde på ca 0,5 mm. Bildet er delt i sin fargenivåer og røde og grønne innholdet for hver piksel beregnes, generere en verdi som tilsvarer vev konsentrasjonen av røde blodlegemer16. I videomodus, timelige oppløsningen av systemet er 0,02 s.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Studien beskrevet her fulgt lokale etiske retningslinjene og ble godkjent av regional etisk sikkerhet styret i Linköping (tillatelse tall 2015/99-31).
1. samtykke og Screening
- Innhente informert samtykke fra motivet.
- Skjermen etter inkludering/ekskludering kriterier.
Merk: Inklusjonskriterier var: (i) sunn voksen > 18 år, (ii) i stand til å forstå skriftlig og muntlig og (iii) gir muntlig og skriftlig samtykke. Utelukkelse kriteriene var: (i) eller uvillig til å gi samtykke, (ii) pågående hud forhold, (iii) kardiovaskulær sykdom, (iv) medikamenter som kan forstyrre vaskulær funksjon. P-piller er tillatt. Om emnet bruker p-piller som dette bør være bemerket på emnet protokollen fil, (v) arr fri og ikke-mørbanket hud på pannen, (vi) ingen inntak av koffein eller tobakk 2t før utbruddet av testen, og (vii) uten anstrengende fysisk aktivitet minst 2 timer pr IOR til utbruddet av testen.
2. Akklimatisering og utstyr oppsett
- La testpersonen akklimatisere seg i minst 20 min i supine posisjon før utbruddet av testen.
Merk: Riktig plassering av emnet og utstyr vises i supplerende figur 1. -
Sett opp kameraet opptak av capillary raffinere testene med angitte programvare og digital kameraet (se tabell for materiale).
- Koble USB-kabelen til kameraet og datamaskinen og justerer kamerainnstillingene til videomodus.
- Slå på kameraet og sørge for at det kobles til datamaskinen.
- Start fjernstyrt kamera programvare (se Tabell for materiale).
- Slå av lyset og slå skjermen fra måling området.
3. datainnsamling
- Klikk "livet view" (Sic)-knappen og trykk "Start".
- Veksle mellom "video" og "TiVi" modus ved å klikke alternativknappene (dette påvirker ikke opptaket, bare på skjermen presentasjonen). Kontroller at en live videostrøm av emnet panne er visning av kameraet og på skjermen.
- Juster kameraet til en høyde ca 15 cm rett over emnet panne.
- Kontroller at fokus for kameraet er satt til "AF" (autofokus).
- Spør gjenstand å holde hodet fortsatt for varigheten av testen og avstå fra å snakke. Informere emnet som det er OK å holde sin øynene lukket under testen ved å si: "Vennligst legg hodet på denne puten og holde hodet fortsatt for varigheten av testen. Vennligst ikke snakke under 20 sekunder at testen vil vare. Du kan holde øynene lukket for hele tiden hvis du finner lyset for lyse ".
- Ikke flytte kameraet under opptak.
- I vinduet "livet view" Finn og klikk "HD record" å begynne en kontinuerlig opptak for 20 s. Merk at varigheten av innspillingen (sekunder), kan sees på kameraet skjermen; de første 5 s av opptaket er å erverve normale kapillær blod konsentrasjonen av pannen.
- På slutten av 5 s av planlagte opptak, bruke en fast blanchering press måling området 5 s. Bruk pekefingeren med en plast teskje mellom fingeren og pannen for press equalizer og temperatur isolasjon.
- Slipp trykket og raskt trekke sensor finger og plast teskje fra mål-området.
- Fortsette innspillingen for en annen 10 s å fange påfølgende hyperemic svar.
- Stopp innspillingen ved å klikke "Stopp" i vinduet "livet view".
- Når innspillingen har stoppet, åpnes et vindu for lagring og navngivning filen (i MOV-format). Velg en mappe og et navn for videoen. Ikke koble kameraet fra datamaskinen mens videoen laster ned til den angitte mappen på datamaskinen.
4. dataanalyse
- Fortsette å utføre bildet analyse og kurven konstruksjon med en dedikert analyseprogramvare (se Tabell for materiale).
- Starte analyseprogramvare ved å dobbeltklikke på ikonet på skrivebordet.
- Når programmet har startet, på hovedskjermen Velg "filmside."
- I vinduet "filmside" Klikk "Last film." Vent til programvare for å laste opp og analysere filmen. Dette kan ta opptil et par minutter avhengig av videofilen.
- Når sende og analyse av filmen er ferdig, klikk "Lagre som bilder" og vent til programvare for å analysere video.
Merk: Dette vil automatisk opprette en ny mappe på datamaskinen som inneholder videosekvensen delt inn i individuelle jpeg-bilder. - Når delingen av videoen i enkelte jpeg-bilder er ferdig, Finn og velg "Beskjære bilder side" i vinduet hovedskjermbildet.
- "Beskjære bilder på siden" Klikk "Første bilde" og gå til mappen som inneholder jpeg-bilder fra video og velg det første bildet som skal analyseres; Programmet velger automatisk følgende bilder av det baksten.
- Klikk "Rediger"-menyen og velg mellom sirkelformede eller rektangulære markører for regionen rundt.
- I vinduet "Velg bilder" finne "Faktisk Foto" boksen og skrive inn navnet på det første bildet i den satsvise jobben der den investigator fingeren er fullt trukket fra mål-området. Du finner dette bildet, se gjennom mappen som inneholder de enkelte bildene fra videoen.
- Velg et område av interesse ved å klikke og holde nede venstre museknapp og tegne en sirkel eller firkant i vinduet bildet som er innenfor grensene til forvellet området. Den valgte regionen rundt brukes automatisk på alle bilder av bunken.
- Klikk "Fil"-menyen og velg "Lagre ROI" for å lagre plasseringen av den valgte regionen rundt for fremtidig referanse.
- Klikk knappen "Kurve tracker" og vent programvare analysere regionen rundt.
- Når vinduet kurve tracker åpnes, vises endringen i røde blodlegemer konsentrasjon for den valgte regionen rundt for varigheten av testen som en kurve. Den på skjermen presentasjon kan endres ved hjelp av ulike radio-knappene. Dette påvirker ikke rådataene.
- Klikk "Eksportere data" og lagre rådata transkripsjon for videre analyse.
- I rå dataene karakterutskriften, navigere til kolonnen navnet "Betyr intensitet TiVi verdier." Generere tre nye kolonner ved denne kolonnen "bildet nummer," "total tid" og "capillary raffinere tid" starter på 1 s, 0 s, og 0 s og med en incrementation på 1 s, 0,02 s og 0,02 s, henholdsvis.
Merk: "Capillary raffinere tid" samsvarer med tidspunktet for påfølgende reaksjonen til utgivelsen av blanching presset og starter ved middelverdien som representerer det første bildet hvor den investigator finger er fullt trukket fra mål-området. - Slette verdiene mellom planlagt og capillary raffinere tid, som disse bare inneholde støy som genereres av investigator pekefingeren og plast teskje under blanching manøver.
- Beregne middelverdien for opprinnelig plan måling (første 5 s av opptaket).
- Finn den første verdien som er lik eller overgår verdien beregnet mean planlagt og Merk tiden i kolonnen "Kapillær fylle tid". Dette punkt representerer "tid å gå tilbake til opprinnelig plan 1."
- Finne det høyeste mener intensitetsverdi av verdiene som er generert etter press og Merk tidspunktet i kolonnen "Capillary raffinere tid". Dette punkt representerer "Tid topp."
- Finn andre verdien som er mindre enn eller lik beregnet middelverdien for opprinnelig plan måling og Merk tidspunktet i kolonnen "Capillary raffinere tid". Dette punkt representerer "tid å gå tilbake til opprinnelig plan 2."
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Filming løpet av kapillær påfylling genererer store mengder data ikke mulig å få av blotte øye vurdering. Vi foreslår nye endepunktene for å forbedre brukbarheten av CR testen som tidlig indikator for forverring i sirkulasjonssystemet status. Vi kaller disse endepunktene: "Baseline," "Blod null" (eller "BZ"), "tid til å gå tilbake til opprinnelig plan 1" (eller "tRtB1"), "Tid til Peak" eller "Tpk." "Baseline" verdi er avledet ved å beregne middelverdien av alle verdiene fikk under 5 s opprinnelige målingen. "Blood null" er middelverdien fikk fra det første bildet av området forvellet umiddelbart etter trykket frigjøres. Definisjonen av "tRtB1" er tiden, i sekunder, etter utgivelsen av blanching presset til forvellet området er lik eller overstiger verdien som "baseline". "Roms" tilsvarer tiden som den høyeste verdien registreres. Figur 1 viser et utvalg av vanlige fotografier og fargekodede bilder fra en test utført på pannen av en sunn mannlig frivillig ved romtemperatur. Figur 2 viser en representant kurve fra en capillary raffinere test fra samme test som beskrevet ovenfor. Måling tiden i avbildet testen var 3 min, gangen gjelder ikke i en klinisk situasjon, men illustrerer hvor lang tid det tar før verdien til den opprinnelige verdien.
Figur 1: kapillær fylle respons i sunn frivillig. Et utvalg av vanlige fotografier (øvre rad) og korrelerte fargekodede bilder (nederste rad) fra en capillary raffinere test utført på pannen av en sunn mannlig frivillig. (A) viser pannen tidligere anvendelse av press, forvellet området umiddelbart etter utgivelsen av press (B) og hyperemic svaret (C). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: detaljert profil av capillary raffinere svaret med foreslåtte endepunkt. Diagrammet viser utviklingen i den kapillær påfylling, som endring i røde blodlegemer konsentrasjon over tid, på pannen av en sunn mannlig frivillige og den nye foreslo endepunktene generert av analyse av diffus refleksjon spektroskopi videoer. "Baseline" verdi er avledet ved å beregne middelverdien av alle verdiene fikk under 5 s opprinnelige målingen. "Blood null" er middelverdien fikk fra det første bildet av området forvellet umiddelbart etter trykket frigjøres. Definisjonen av "tRtB1" er tiden, i sekunder, etter utgivelsen av blanching presset til forvellet området er lik eller overstiger verdien som "baseline". "Roms" tilsvarer tiden som den høyeste verdien registreres. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Ekstra figur 1: måling oppsett og posisjonering av faget. Figuren viser et representativt oppsett for måling av CR svaret på pannen i et hvile, sunn emne. Den polarisering filtre og bly lysring er montert på et standard digitalt kamera. Kameraet er festet til et stabilt stativ med fleksible, 3-veis justerbare hode slik at riktig posisjonering. Fast trykket er brukt til måling området 5 s ved hjelp av en standard, plast teskje. Vær oppmerksom på at lyset skal være nedtonet for å unngå interferens med målingen. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
For å få best resultater med systemet, må variasjon forårsaket av miljømessige faktorer kontrolleres. Alle omgivelseslyset må være slått av. Kameraet må være plassert i vertikal linje med måling området. For å sikre et konstant måling område, bør fag ikke flytte eller snakke under mål. Av samme grunn, er kameraet fortrinnsvis montert på et stativ å unngå bevegelse og opprettholde en konstant avstand måling området. Test fag bør unngå koffein17, tobakk18og hard trening19 for minst to h før testen og hvile i 20 min før starten av måling, siden disse faktorene er kjent for å påvirke mikrosirkulasjonen. Test fag bør være i supine posisjon med måling området på hjertet nivå å unngå posisjonelle omfordeling av blod volumet. Romtemperatur og huden temperatur bør overvåkes, som temperaturen er kjent for å påvirke påfyll tid20,21.
Det er andre bioteknologi alternativer å blotte øye vurdering og presentert teknikken som kan brukes til å måle CR testen. De fleste av disse teknikkene bruke endringer i polariserte eller unpolarized lys etter refleksjon på huden22,23,24 . Andre teknikker måler endringen i hudfarge bruker et videokamera25, som er muligens mest ligner klinisk situasjonen. Videre, indirekte tiltak av blodstrøm kan oppnås ved å samkjøre overflatetemperatur endringer i dermal blodet flyt26. Disse alternative teknikker er utviklet for å måle et begrenset område av huden eller er for bruk i et anatomisk nettsted (f.eks, fingrene)23,24,25.
Med dette nye systemet er det mulig å veksle mellom video og foto fange et stort område, for eksempel en lem eller selv hele kroppen om nødvendig med høy timelige og romlig oppløsning. Vi derfor hevde at dette er en attraktiv teknikk for ytterligere fysiologiske og patofysiologiske karakterisering av capillary raffinere respons.
Det bør bemerkes at Kamerasystemet og huden blanchering manøver beskrevet og brukes her er utviklet for forskningsformål og ennå ikke er optimalisert for klinisk bruk. For å være fullt brukbare for å overvåke kritisk syke pasienter, må systemet miniatyrisert og forenklet. Ideelt sett bør Kamerasystemet integreres med en enhet som gir et standardisert blanching trykk og presenterer en fysiologisk relevante avlesning umiddelbart. Selv om vi er på et tidlig stadium å undersøke grunnleggende fysiologi av CR svaret, tror vi at de fleste av disse utfordringene kan administreres av teknologisk utvikling.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Ingen finansiell støtte fra WheelsBridge AB ble involvert i gjennomføringen av studiet. Forfatteren JH er ansatt av Östergötland fylkestinget, men har en royalty avtale med WheelsBridge AB. Senior forfatteren CDA har en akademisk heltidsstilling men også begrenset engasjement i WheelsBridge AB.
Acknowledgments
Vi ønsker å utvide vår takknemlighet til de Linköping ansatte i den svenske Defense Agency (FSM) og Center for katastrofe medisin og Traumatology (KMC) for vennlig støtte.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| TiVi701 Camera | WheelsBridge AB | TiVi701 Camera, version 1.5.1 | Software |
| TiVi700 | WheelsBridge AB | TiVi700 Analysis, version 1.2.9 | Software |
| Canon EOS 700D | Canon U.S.A., inc. | Canon EOS 700D | Digital SLR Camera |
| Camera stand | Manfrotto | 681B | Modified camera stand to hold the digital camera in position |
| Camera stand | Disa Denmark | 9020B | Modified camera stand to hold the digital camera in position |
References
- Strehlow, M. C. Early identification of shock in critically ill patients. Emerg Med Clin North Am. 28 (1), 57-66 (2010).
- Advanced Life Support, G. Acute Medical Emergencies. , Wiley-Blackwell. 67-84 (2010).
- Brasel, K. J., Guse, C., Gentilello, L. M., Nirula, R. Heart rate: is it truly a vital sign? J Trauma. 62 (4), 812-817 (2007).
- De Backer, D., Ortiz, J. A., Salgado, D. Coupling microcirculation to systemic hemodynamics. Curr Opin Crit Care. 16 (3), 250-254 (2010).
- Mrgan, M., Rytter, D., Brabrand, M. Capillary refill time is a predictor of short-term mortality for adult patients admitted to a medical department: an observational cohort study. Emerg Med J. 31 (12), 954-958 (2014).
- Advanced Life Support, G. Acute Medical Emergencies. , Wiley-Blackwell. 55-65 (2010).
- Lewin, J., Maconochie, I. Capillary refill time in adults. Emerg Med J. 25 (6), 325-326 (2008).
- Lobos, A. T., Menon, K. A multidisciplinary survey on capillary refill time: Inconsistent performance and interpretation of a common clinical test. Pediatr Crit Care Med. 9 (4), 386-391 (2008).
- Otieno, H., et al. Are bedside features of shock reproducible between different observers? Arch Dis Child. 89 (10), 977-979 (2004).
- Raju, N. V., Maisels, M. J., Kring, E., Schwarz-Warner, L. Capillary refill time in the hands and feet of normal newborn infants. Clin Pediatr (Phila). 38 (3), 139-144 (1999).
- Klupp, N. L., Keenan, A. M. An evaluation of the reliability and validity of capillary refill time test. The Foot. 17, 15-20 (2007).
- Gorelick, M. H., Shaw, K. N., Baker, M. D. Effect of ambient temperature on capillary refill in healthy children. Pediatrics. 92 (5), 699-702 (1993).
- Schriger, D. L., Baraff, L. Defining normal capillary refill: variation with age, sex, and temperature. Ann Emerg Med. 17 (9), 932-935 (1988).
- Pandey, A., John, B. M. Capillary refill time. Is it time to fill the gaps? Med J Armed Forces India. 69 (1), 97-98 (2013).
- Strozik, K. S., Pieper, C. H., Roller, J. Capillary refilling time in newborn babies: normal values. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 76 (3), F193-F196 (1997).
- Doherty, J., et al. Sub-epidermal imaging using polarized light spectroscopy for assessment of skin microcirculation. Skin Res Technol. 13 (4), 472-484 (2007).
- Noguchi, K., et al. Effect of caffeine contained in a cup of coffee on microvascular function in healthy subjects. J Pharmacol Sci. 127 (2), 217-222 (2015).
- Reus, W. F., Robson, M. C., Zachary, L., Heggers, J. P. Acute effects of tobacco smoking on blood flow in the cutaneous micro-circulation. Br J Plast Surg. 37 (2), 213-215 (1984).
- Lenasi, H., Strucl, M. Effect of regular physical training on cutaneous microvascular reactivity. Med Sci Sports Exerc. 36 (4), 606-612 (2004).
- Anderson, B., Kelly, A. M., Kerr, D., Clooney, M., Jolley, D. Impact of patient and environmental factors on capillary refill time in adults. Am J Emerg Med. 26 (1), 62-65 (2008).
- John, R. T., Henricson, J., Nilsson, G. E., Wilhelms, D., Anderson, C. D. Reflectance spectroscopy: to shed new light on the capillary refill test. J Biophotonics. , (2017).
- Blaxter, L. L. An automated quasi-continuous capillary refill timing device. Physiological measurement. 37, 83-99 (2016).
- Bordoley, A., Irwin, R., Kalyani, V., MacDonald, C., Standish, D. D1GIT: Automated, temperature-calibrated measurement of capillary refill time. , (2012).
- Kviesis-Kipge, E., Curkste, E., Spigulis, J., Eihvalde, L. Real-time analysis of skin capillary-refill processes using blue LED. Proc. of SPIE. 771523, (2010).
- Shavit, I., Brant, R., Nijssen-Jordan, C., Galbraith, R., Johnson, D. W. A novel imaging technique to measure capillary-refill time: improving diagnostic accuracy for dehydration in young children with gastroenteritis. Pediatrics. 118 (6), 2402-2408 (2006).
- Cohen, J., et al. Monitor to Measure Dermal Blood Flow in Critically Ill Patients: Study. International Scholarly Research Notices. 578316, e578316 (2013).
