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Neuroscience

Spectroscopie de réflectance diffuse : Faire le Test de remplissage capillaire sous son pouce

doi: 10.3791/56737 Published: December 2, 2017

Summary

Ce protocole décrit comment l’utilisation de la spectroscopie de polarisation diffuse peut améliorer l’utilité clinique de l’essai de remplissage capillaire. Nous proposons une analyse plus détaillée du déroulement de la remplissage capillaire chez des volontaires sains, à l’aide de vidéos de spectroscopie de réflectance diffuse et de nouveaux points de terminaison informatiques.

Abstract

Le test de remplissage capillaire a été introduit en 1947 pour aider à estimer l’état circulatoire chez les patients gravement malades. Lignes directrices stipulent généralement que recharge doit avoir lieu dans les 2 s après la sortie de 5 s d’une pression ferme (p. ex., par le doigt du médecin) chez le patient en décubitus dorsal sain normal. Un temps de recharge plus lent indique la perfusion pauvre peau, qui peut être causée par les conditions, y compris la septicémie, la perte de sang, hypoperfusion et hypothermie. Depuis son introduction, l’utilité clinique du test a été débattue. Les défenseurs soulignent sa faisabilité et sa simplicité et prétendent qu’il peut indiquer les changements d’État vasculaire plus tôt que les changements de signes vitaux comme la fréquence cardiaque. Les critiques, en revanche, soulignent que l’absence de normalisation dans la façon dont le test est effectué et le caractère très subjectif de l’évaluation de le œil nu, ainsi que la sensibilité du test aux facteurs d’ambiance, nettement réduit la valeur clinique. Le but du présent travail est de décrire en détail le parcours de l’épreuve de remplissage et de suggérer des potentiellement plus objective et valeurs de point de terminaison exacte pour le capillaire de rechange test en utilisant la spectroscopie de polarisation diffus.

Introduction

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Évaluation et triage des centres de patients gravement malades en l’artérielle classique des signes vitaux (BP), fréquence cardiaque (FC), fréquence respiratoire (RR), saturation en oxygène et température de corps1. Variations de ces paramètres apparaissent tardivement au cours de la détérioration circulatoire. Par exemple, hémorragie, une diminution de BP produira pas jusqu'à ce que la perte de sang devient modérée à sévère2et HR augmentation peut également être un marqueur peu sensible et non spécifique3.

Le test de remplissage capillaire (test de CR) peut-être offrir une indication antérieure de collapsus naissante, que le temps de recharge est censé changer avant les signes vitaux ainsi que l’aspect clinique de la peau froide et moite tacheté1,4 , 5. le test de remplissage capillaire est généralement effectué par application et puis relâchez d’un blanchiment ferme pression sur la peau avec un timing (en secondes) du retour du sang vers la zone blanchie. Conformément aux lignes directrices, recharge devrait avoir lieu dans les 2 secondes après la sortie de 5 secondes d’une pression ferme (p. ex., par le doigt du médecin) dans le patient en décubitus dorsal sain normal6. La raison d’être pour le test, c’est qu’un temps de recharge plus lent qui indiquerait la perfusion pauvre peau, possible due à l’une d’un certain nombre d’évènements critiques tels que la septicémie, la perte sanguine, insuffisance cardiaque aiguë ou hypothermie.

À l’heure actuelle, il n’y a pas de consensus sur une méthode de pointe permettant d’effectuer le test de CR6,7,8,9,10. Questions litigieuses incluent le manque de normalisation de la manœuvre de blanchiment réelle et la dépendance subjective (c.-à-d., il nu) évaluations du point de terminaison recharge7,9,11. En outre, il y a des indications que le sexe influence CR temps12,13. La température ambiante et la peau, est connue pour affecter le temps de remplissage capillaire, mais dans quelle mesure n’est pas claire. Enfin, l’utilisation des sites de mesure différents, périphériques ou centrales, est probablement une autre cause de la variabilité dans les résultats avec peu d’études dans ce domaine14,15.

Dans le présent travail, nous avons utilisé un système de bio-ingénierie optique d’enregistrer le parcours du retour du sang et la réponse hyperémique subséquente vu pendant l’essai de CR. Le système utilise la spectroscopie de polarisation diffuses afin de quantifier et de décrire, dans plus de détails que possible avec l’oeil nu, le temps et le cours de la remplissage capillaire. Le système comprend un appareil photo numérique standard, équipé d’un anneau de lumière externe avec 92 LEDs blanches et des logiciels spécialement développés. La lentille et les filtres de deux polarisation, attachés orthogonalement devant les LEDs, bloquent la lumière qui a été directement réfléchie par la surface de la peau permettant à la seule lumière qui a devenu dépolarisée dans les tissus pour atteindre la caméra. Cela génère une image « sous-épidermiques » du tissu à une profondeur d’environ 0,5 mm. L’image est divisée en ses plans de couleur et la teneur en rouge et verte pour chaque pixel est calculée, générant une valeur qui correspond à la concentration tissulaire de globules rouges,16. En mode vidéo, la résolution temporelle du système est de 0,02 s.

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Protocol

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L’étude décrite ici conformé aux directives d’éthique local et a été approuvé par le Conseil régional d’évaluation éthique à Linköping (permis no 2015/99-31).

1. consentement éclairé et dépistage

  1. Obtenir le consentement éclairé du sujet.
  2. L’écran selon les critères d’inclusion/exclusion.
    NOTE : Critères d’Inclusion étaient : (i) sain adulte > 18 ans, (ii) capable de comprendre les informations écrites et orales et (iii) donne son consentement oral et écrit. Critères d’exclusion sont : (i) pas en mesure ou refuse de fournir un consentement éclairé, affections de la peau (ii) en cours, (iii) cardiovasculaire, (iv) les médicaments qui peuvent interférer avec la fonction vasculaire. Contraceptifs oraux sont autorisés. Si l’objet utilise des contraceptifs oraux, cela devrait être ne consignée au dossier de protocole du sujet, (v) cicatrice libre et non-meurtri de la peau du front, (vi) aucun apport de caféine ou tabac 2 h avant le début de l’épreuve et (vii) aucune activité physique intense au moins 2 h pr IOR au début de l’épreuve.

2. acclimatation et installation de matériel

  1. Laissez le sujet du test s’acclimater pendant au moins 20 min en position couchée avant le début de l’épreuve.
    NOTE : Bon positionnement du sujet et équipement est illustré à la figure supplémentaire 1.
  2. Mettre en place la caméra enregistrement des tests de remplissage capillaire en utilisant le logiciel désigné et l’appareil photo numérique (voir Table des matières).
    1. Branchez le câble USB à l’appareil photo et l’ordinateur et ajuster les réglages de l’appareil en mode vidéo.
    2. Mettez l’appareil sous tension et s’assurer qu’il se connecte à l’ordinateur.
    3. Lancez le logiciel de caméra télécommandée (voir Table des matières).
    4. Activer la lumière ambiante et désactiver l’écran de l’ordinateur hors de la zone de mesure.

3. Acquisition de données

  1. Cliquez sur la « vue de la vie » (Sic) bouton et appuyez sur « Start ».
  2. Basculer entre le mode « vidéo » et « TiVi » en cliquant sur les cases d’option (cela n’affectera pas l’enregistrement, seulement l’à l’écran présentation). Veiller à ce qu’un flux vidéo en direct du front du sujet est visible sur l’écran de la caméra et sur l’écran de l’ordinateur.
  3. Réglez l’appareil à une hauteur d’environ 15 cm directement au-dessus de front du sujet.
  4. Assurez-vous que le focus de la caméra est réglé sur « AF » (auto focus).
  5. Poser la question de garder sa tête encore pour la durée de l’essai et à s’abstenir de parler. Informer le sujet qu’il est OK pour garder ses yeux fermés pendant l’essai, en disant : « s’il vous plaît, placez votre tête sur cet oreiller et gardez votre tête encore pour la durée de l’essai. S’il vous plaît, ne pas parler pendant les 20 secondes qui le test durera. Vous pouvez garder les yeux fermés pendant tout le temps, si vous trouvez la lumière trop lumineux ».
  6. Ne déplacez pas l’appareil photo pendant l’enregistrement.
  7. Dans la fenêtre « vie view » trouvez et cliquez sur « Enregistrement HD » pour démarrer un enregistrement continu de 20 s. à noter que la durée de l’enregistrement (secondes), peut être vu sur l’écran de la caméra ; les 5 premiers s de l’enregistrement est d’acquérir la concentration normale du sang capillaire du front.
  8. À la fin du 5 s du niveau de référence d’enregistrement, s’appliquent à une entreprise de blanchiment pression vers la zone de mesure pour 5 s. Utilisez l’index avec une cuillère à café en plastique entre le doigt et le front pour l’isolation de péréquation et de la température pression.
  9. Relâchez la pression et retirer rapidement les doigt de l’examinateur et la cuillère à café en plastique de la zone de mesure.
  10. Continuer l’enregistrement pour un autre 10 s pour capturer la réponse hyperémique subséquente.
  11. Arrêter l’enregistrement en cliquant sur « Stop » dans la fenêtre « Affichage de la vie ».
  12. Une fois que l’enregistrement est terminé, une fenêtre s’ouvre pour enregistrer et donnez un nom au fichier (au format .mov) ; Choisissez un dossier et un nom pour la vidéo. Ne débranchez pas l’appareil de l’ordinateur pendant le téléchargement de la vidéo dans le dossier désigné sur l’ordinateur.

4. analyse des données

  1. Procéder à l’exécution d’image analyse et courbe de construction avec un logiciel d’analyse dédié (voir Table des matières).
  2. Démarrez le logiciel analyse en double-cliquant sur l’icône du bureau.
  3. Une fois que le logiciel a démarré, sur l’écran principal, sélectionnez « Page de film. »
  4. Dans la fenêtre « Film page », cliquez sur « Charger le film. » Attendez que le logiciel à télécharger et à analyser le film. Cela peut prendre quelques minutes selon la taille du fichier vidéo.
  5. Une fois le téléchargement et l’analyse du film est terminé, cliquez sur « Enregistrer sous forme d’images » et attendez que le logiciel pour l’analyse de la vidéo.
    Remarque : Cela créera automatiquement un nouveau dossier sur l’ordinateur contenant la séquence vidéo, divisée en images jpeg individuels.
  6. Une fois que la division de la vidéo en images jpeg individuels est terminée, recherchez et sélectionnez « Page d’images de Crop » dans la fenêtre de l’écran principal.
  7. Dans la page « récolte des images », cliquez sur « Première Photo » et naviguez jusqu’au dossier contenant les photos jpeg de la vidéo et sélectionner la première photo à analyser ; le logiciel sélectionne automatiquement les photos suivantes de ce lot.
  8. Cliquez sur le menu « Edition » et choisissez entre les marqueurs circulaires ou rectangulaires pour la région d’intérêt.
  9. Dans la fenêtre « Sélectionner des Photos », trouver la case « Photo réelles » et tapez le nom de la première photo dans le lot où le doigt de l’enquêteur est complètement rentré dans la zone de mesure. Pour trouver cette photo, regardez dans le dossier contenant les photos individuelles de la vidéo.
  10. Sélectionner une région d’intérêt en cliquant et en maintenant le bouton gauche de la souris et tracez un cercle ou un rectangle dans la fenêtre photo qui est à l’intérieur des rues blanchies. La région sélectionnée d’intérêt est appliquée automatiquement à toutes les photos du lot.
  11. Cliquez sur le menu « Fichier » et choisissez « Enregistrer le ROI » pour enregistrer l’emplacement de la zone sélectionnée de l’intérêt pour un usage ultérieur.
  12. Cliquez sur le bouton « Traqueur de courbe » et attendez que le logiciel analyser la région d’intérêt.
  13. Une fois que la fenêtre de traqueur de courbe ouverte, le changement dans la concentration de globules rouges pour la région sélectionnée d’intérêt pendant la durée du test est représenté par une courbe. L’à l’écran présentation peut être modifiée en cliquant sur les boutons radio différents. Cela n’affectera pas les données brutes.
  14. Cliquez sur « Exporter des données » et enregistrez la transcription de données brutes pour une analyse ultérieure.
  15. Dans la transcription des données brutes, accédez à la colonne nommée « Intensité moyenne TiVi valeurs. » Générer des trois nouvelles colonnes à côté de cette colonne pour « numéro d’image », « temps total » et « temps de remplissage capillaire » à partir de 1 s, 0 s et 0 s et avec une incrémentation de 1 s, 0,02 s et 0,02 s, respectivement.
    Remarque : « Temps de remplissage capillaire » correspond au moment de la réaction à la libération de la pression de blanchiment et commence à la valeur moyenne qui représente la première photo où le doigt de l’enquêteur est complètement rentré dans la zone de mesure.
  16. Supprimez les valeurs de référence et temps de remplissage capillaire, car celles-ci ne contiennent le bruit généré par l’index et la cuillère à café en plastique de l’enquêteur au cours de la manœuvre de blanchiment.
  17. Calculer une valeur moyenne pour la mesure de référence (première 5 s de l’enregistrement).
  18. Trouver la première valeur qui est égale ou dépasse la valeur de référence moyenne calculée et notez le temps dans la colonne « Temps de remplissage capillaire ». Ce point de temps représente le « temps de revenir à la base 1 ».
  19. Trouver le plus élevé signifie la valeur de l’intensité des valeurs générées après décompression et note de votre remarque de temps dans la colonne « Temps de remplissage capillaire ». Ce point de temps représente la « période de pointe ».
  20. Trouver la deuxième valeur qui est inférieure ou égale à la valeur moyenne calculée pour la mesure de référence et note le point dans le temps dans la colonne « Temps de remplissage capillaire ». Ce point de temps représente le « temps de revenir à la base 2. »

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Representative Results

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Tournage au cours de la zone de remplissage capillaire génère des grandes quantités de données, pas possibles d’obtenir par l’évaluation de le œil nu. Nous suggérons ici de nouveaux points de terminaison afin d’améliorer la facilité d’utilisation du test CR comme un indicateur précoce de la détérioration de l’état circulatoire. Nous appelons ces points de terminaison : « Bas du texte », « Sang zéro » (ou « BZ »), « temps de revenir à la base 1"(ou « tRtB1 »), « Temps à crête » ou « Tpk. » La valeur « De référence » est obtenue en calculant une valeur moyenne de toutes les valeurs obtenues au cours de la mesure de référence 5 s. « Blood zéro » est la valeur moyenne tirée de la première image des rues blanchies immédiatement après que la pression est relâchée. La définition de « tRtB1 » est la durée, en secondes, après la libération de la pression de blanchiment jusqu'à ce que la valeur des rues blanchies est égale ou supérieure à la valeur « de base ». « Tpk » correspond à l’heure à laquelle la valeur la plus élevée est enregistrée. La figure 1 montre une sélection des photographies régulières et des images couleur d’un test effectuée sur le front d’un mâle en bonne santé bénévole à la température ambiante. Figure 2 montre une courbe représentative d’un test de remplissage capillaire du même test, comme décrit ci-dessus. Le temps de mesure lors de l’essai illustré était 3 min, une fois ne s’applique pas dans une situation clinique, mais illustrant le temps nécessaire avant que la valeur est la valeur de référence.

Figure 1
Figure 1 : réponse chez le volontaire sain de remplissage capillaire. Une sélection de photographies régulières (ligne supérieure) et d’images couleur corrélées (rangée inférieure) d’une épreuve de remplissage capillaire sur le front d’un mâle en bonne santé bénévole. (A) montre l’application préalable de front de pression, la zone blanchie immédiatement après le relâchement de la pression (B) et la réponse hyperémique (C). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : détaillée Voir le profil de la réponse de remplissage capillaire avec des points de terminaison suggérées. Le graphique montre le cours de la remplissage capillaire, comme le changement de la concentration de globules rouges dans le temps, sur le front d’un mâle en bonne santé bénévoles et le nouveau suggéré paramètres générés par l’analyse des vidéos de spectroscopie de réflectance diffuse. La valeur « De référence » est obtenue en calculant une valeur moyenne de toutes les valeurs obtenues au cours de la mesure de référence 5 s. « Blood zéro » est la valeur moyenne tirée de la première image des rues blanchies immédiatement après que la pression est relâchée. La définition de « tRtB1 » est la durée, en secondes, après la libération de la pression de blanchiment jusqu'à ce que la valeur des rues blanchies est égale ou supérieure à la valeur « de base ». « Tpk » correspond à l’heure à laquelle la valeur la plus élevée est enregistrée. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Supplémentaire Figure 1 : configuration de la mesure et positionnement du sujet. La figure montre une configuration représentative pour la mesure de la réponse de CR sur le front chez un sujet au repos, en bonne santé. Les filtres de polarisation et l’anneau de lumière de plomb sont montés sur un appareil numérique standard. La caméra est fixée sur un trépied stable avec une tête orientable flexible, 3 voies, permettant un positionnement correct. Une pression ferme est appliquée à la zone de mesure de 5 s à l’aide d’une cuillère à café standard, en plastique. Veuillez tenir compte que la lumière ambiante devrait être grisée pour éviter toute interférence avec la mesure. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger ce fichier.

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Discussion

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Afin d’obtenir les meilleurs résultats avec le système, variabilité causée par des facteurs environnementaux doit être contrôlée. Toute lumière ambiante doit être désactivée. L’appareil doit être placé dans l’alignement vertical de la zone de mesure. Afin d’assurer une zone de mesure constante, les sujets ne devraient pas bouger ou parler pendant la mesure. Pour la même raison, la caméra est préférence montée sur un pied pour éviter les mouvement et pour maintenir une distance constante de la zone de mesure. Sujets d’essai devraient éviter la caféine17, tabac18et difficile exercice19 deux heures au moins avant l’essai et reposer pendant 20 min avant le début de la mesure, car ces facteurs sont connus pour affecter la microcirculation. Les sujets de test devraient être dans une position en décubitus dorsal avec le site de mesure au niveau du cœur afin d’éviter la redistribution positionnelle du volume sanguin. La température ambiante et la température de la peau doivent être surveillées, comme la température est connue pour affecter le temps de recharge20,21.

Il y a des autres solutions de bio-ingénierie à le œil nu évaluation et de la technique présentée qui pouvait être utilisée pour mesurer le test CR. La plupart de ces techniques utilise des changements de lumière polarisée ou non polarisée après réflexion sur la peau de23,22,24 . Autres techniques de mesurent le changement de couleur de peau à l’aide d’une caméra vidéo25, qui est peut-être plus semblable à la situation clinique. Des mesures supplémentaires, indirects du débit sanguin peuvent être réalisés en mettant en corrélation la température de surface aux variations de débit sanguin cutané26. Ces techniques alternatives sont conçus pour mesurer une zone limitée de la peau ou doivent être utilisés uniquement dans un site anatomique (p. ex., doigts)23,24,25.
Avec ce nouveau système, il est possible de basculer entre la vidéo et la photographie et de capturer une grande surface, par exemple une branche ou même le corps entier, si nécessaire, avec une haute résolution temporelle et spatiale. Par conséquent, nous croyons qu’il s’agit d’une technique séduisante pour une caractérisation plue physiologique et physiopathologique de la réponse de remplissage capillaire.

Il est à noter que le système de caméra et la peau blanchir la manœuvre décrite et utilisée ici sont conçus à des fins de recherche et ne sont pas encore optimisés pour l’usage clinique. Pour être pleinement utilisable comme une méthode de surveillance des patients gravement malades, le système doit être miniaturisé et simplifié. Idéalement, le système de caméra devrait être intégré avec un appareil qui délivre une pression de blanchiment normalisée et présente un affichage physiologiquement pertinent instantanément. Même si nous sommes à un stade précoce d’enquêter sur la physiologie de base de la réponse de CR, nous croyons que la plupart de ces défis peut être gérée par le développement technologique.

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Disclosures

Aucun soutien financier de WheelsBridge AB n’a participé à la réalisation de l’étude. L’auteur JH est employé par le Conseil le comté d’Östergötland, mais a une entente de redevance avec WheelsBridge AB. L’auteur principal de l’ADC a un poste universitaire à temps plein mais aussi participation limitée à WheelsBridge AB.

Acknowledgments

Nous tenons à exprimer notre gratitude au personnel de l’Agence suédoise des défense (FOI) et le centre de Linköping pour la médecine des catastrophes et de traumatologie (KMC) pour leur aimable soutien.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Spectroscopie de réflectance diffuse : Faire le Test de remplissage capillaire sous son pouce
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Henricson, J., Toll John, R., Anderson, C. D., Björk Wilhelms, D. Diffuse Reflectance Spectroscopy: Getting the Capillary Refill Test Under One's Thumb. J. Vis. Exp. (130), e56737, doi:10.3791/56737 (2017).More

Henricson, J., Toll John, R., Anderson, C. D., Björk Wilhelms, D. Diffuse Reflectance Spectroscopy: Getting the Capillary Refill Test Under One's Thumb. J. Vis. Exp. (130), e56737, doi:10.3791/56737 (2017).

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